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JP2011134999A - Solar cell module - Google Patents

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JP2011134999A JP2009295272A JP2009295272A JP2011134999A JP 2011134999 A JP2011134999 A JP 2011134999A JP 2009295272 A JP2009295272 A JP 2009295272A JP 2009295272 A JP2009295272 A JP 2009295272A JP 2011134999 A JP2011134999 A JP 2011134999A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency solar cell module with a simple structure. <P>SOLUTION: The solar cell module includes a plurality of solar cell elements 10 containing: a semiconductor substrate 1 having a first surface 1F and a second surface 1S corresponding to the backside of the first surface 1F; a first electrode 4 provided to the second surface 1S; and a second electrode 5 which is provided to the second surface 1S and has polarity different from the first electrode 4. The solar cell module is constituted by electrically connecting the first electrode 4 of one solar cell element 10 and the second electrode 5 of the other solar cell element 10. The second electrode 5 includes a collector 5b, and the collector 5b has translucency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は太陽電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to a solar cell module.

太陽電池素子の一種として、バックコンタクト型の太陽電池素子がある(例えば、特許文献1、2参照)。   One type of solar cell element is a back contact type solar cell element (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

従来のバックコンタクト型の太陽電池素子は、一導電型を呈する半導体基板と、半導体基板とは逆の導電型を呈する逆導電型の半導体層と、第1の電極と、第1の電極とは極性が異なる第2の電極とを備える。半導体基板は、受光面と裏面との間を貫通する複数の貫通孔を備える。逆導電型の半導体層は、半導体基板の受光面上に設けられた第1半導体層と、半導体基板の貫通孔の表面に設けられた第2半導体層と、半導体基板の裏面側に設けられた第3半導体層とからなる。第1の電極は、半導体基板の受光面側に形成された受光面電極部と、貫通孔内に形成された貫通孔電極部と、半導体基板の裏面において前記貫通孔電極部上に形成されたバスバー電極部とからなる。受光面電極部、貫通孔電極部及びバスバー電極部は、互いに電気的に接続されている。また、第2の電極は、半導体基板の裏面の第3半導体層が形成されていない部分に形成されてなる。   A conventional back-contact solar cell element includes a semiconductor substrate having one conductivity type, a semiconductor layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, a first electrode, and a first electrode. And a second electrode having different polarities. The semiconductor substrate includes a plurality of through holes penetrating between the light receiving surface and the back surface. The reverse conductivity type semiconductor layer is provided on the light receiving surface of the semiconductor substrate, the second semiconductor layer provided on the surface of the through hole of the semiconductor substrate, and the back surface side of the semiconductor substrate. It consists of a third semiconductor layer. The first electrode is formed on the light-receiving surface electrode portion formed on the light-receiving surface side of the semiconductor substrate, the through-hole electrode portion formed in the through-hole, and the through-hole electrode portion on the back surface of the semiconductor substrate. It consists of a bus bar electrode part. The light-receiving surface electrode part, the through-hole electrode part, and the bus bar electrode part are electrically connected to each other. The second electrode is formed on a portion of the back surface of the semiconductor substrate where the third semiconductor layer is not formed.

また、他のバックコンタクト型の太陽電池素子としては、第1の電極と第2の電極が櫛歯状に半導体基板の裏面に形成されているものもある。   In addition, as another back contact type solar cell element, there is one in which a first electrode and a second electrode are formed on a back surface of a semiconductor substrate in a comb shape.

国際公開第2008/078741号International Publication No. 2008/078741 特表2006−523025号公報JP 2006-523025 A

しかしながら、上述の太陽電池素子および該太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールは、さらなる普及が期待されている中において、簡易な構成で太陽光の変換効率を向上させることが重要となっている。この変換効率の向上に関しては、より多くの光を太陽電池素子に吸収させることが重要である。   However, while the above-described solar cell element and the solar cell module using the solar cell element are expected to further spread, it is important to improve the conversion efficiency of sunlight with a simple configuration. In order to improve the conversion efficiency, it is important that more light is absorbed by the solar cell element.

本発明は、上記問題点に基づいてなされたものであり、簡易な構成で高効率な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above problems, and an object thereof is to provide a highly efficient solar cell module with a simple configuration.

本発明の太陽電池モジュールは、第1の面及び該第1の面の裏面に相当する第2の面を有する半導体基板と、前記第2の面に設けられた第1電極と、前記第2の面に設けられ、第1電極と異なる極性を有する第2電極と、を有する複数の太陽電池素子を備えている。また、本発明の太陽電池モジュールは、一方の前記太陽電池素子の前記第1電極と他方の前記太陽電池素子の前記第2電極を電気的に接続してなる。さらに、本発明の太陽電池モジュールは、前記第2電極が、透光性を有する集電部を具備する。   The solar cell module of the present invention includes a semiconductor substrate having a first surface and a second surface corresponding to the back surface of the first surface, a first electrode provided on the second surface, and the second surface. Provided with a plurality of solar cell elements having a second electrode having a polarity different from that of the first electrode. The solar cell module of the present invention is formed by electrically connecting the first electrode of one of the solar cell elements and the second electrode of the other solar cell element. Furthermore, in the solar cell module of the present invention, the second electrode includes a current collector having translucency.

本発明の太陽電池モジュールは、従来、太陽電池素子(半導体基板)の表面(第1の面)側からの受光に重点を置いたバックコンタクト型の太陽電池素子に対して、太陽電池素子(半導体基板)の裏面(第2の面)に設けている第2電極の集電部が透光性を有しているため、太陽電池素子1の裏面側からも多くの光を取り込むことが可能となり、出力特性の向上に寄与することができる。   Conventionally, the solar cell module of the present invention has a solar cell element (semiconductor) as opposed to a back-contact type solar cell element that focuses on light reception from the surface (first surface) side of the solar cell element (semiconductor substrate). Since the current collecting part of the second electrode provided on the back surface (second surface) of the substrate) has translucency, it is possible to capture a large amount of light from the back surface side of the solar cell element 1 as well. This can contribute to improvement of output characteristics.

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の第1の実施形態の構造を示す、第1の面側から見た平面図である。It is the top view seen from the 1st surface side which shows the structure of 1st Embodiment of the solar cell element which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の第1の実施形態の構造を示す、第2の面側から見た平面図である。It is the top view seen from the 2nd surface side which shows the structure of 1st Embodiment of the solar cell element which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 図1の断面A−Aから見た断面図である。It is sectional drawing seen from the cross section AA of FIG. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の第1の実施形態の他の構造を示す、第2の面側から見た平面図である。It is the top view seen from the 2nd surface side which shows the other structure of 1st Embodiment of the solar cell element which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の第2の実施形態の構造を示す、第1の面側から見た平面図である。It is the top view seen from the 1st surface side which shows the structure of 2nd Embodiment of the solar cell element which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子の第2の実施形態の構造を示す、第2の面側から見た平面図である。It is the top view seen from the 2nd surface side which shows the structure of 2nd Embodiment of the solar cell element which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 図6の断面B−Bから見た断面図である。It is sectional drawing seen from the cross section BB of FIG. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を模式的に示すものであり、(a)は側面図、(b)は平面図である。The structure of the solar cell module which concerns on embodiment of this invention is shown typically, (a) is a side view, (b) is a top view. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池素子同士の配線材による接続の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the connection by the wiring material of solar cell elements in the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 図9の部分Cの拡大平面図である。FIG. 10 is an enlarged plan view of a portion C in FIG. 9. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池素子同士の配線材による接続の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the connection by the wiring material of solar cell elements in the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 図11の部分Dの拡大平面図である。FIG. 12 is an enlarged plan view of a part D in FIG. 11. 図9の部分Cの変形例を示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows the modification of the part C of FIG. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する絶縁シートを示す平面図である。It is a top view which shows the insulating sheet which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する絶縁シートを示す拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram which shows the insulating sheet which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを構成する絶縁シートを示す拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram which shows the insulating sheet which comprises the solar cell module which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。まず、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を構成する太陽電池素子の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, an embodiment of a solar cell element constituting a part of a solar cell module according to an embodiment of the present invention will be described.

≪太陽電池素子の構造≫
第1の実施形態に係る太陽電池素子10aは、一導電型を呈する半導体基板1と、半導体基板1と異なる導電型を有する逆導電型層2と、貫通孔3と、第1の電極4と、第2の電極5と、を備える。
≪Structure of solar cell element≫
The solar cell element 10a according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 1 exhibiting one conductivity type, a reverse conductivity type layer 2 having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 1, a through-hole 3, and a first electrode 4. And a second electrode 5.

太陽電池素子10aは、図1〜図3に示すように、第1の面1F(図3においては上面側)と第1の面1Fの裏側の第2の面1S(図3においては下面側)とを含む半導体基板1を有する。太陽電池素子10aにおいては、第1の面1Fが表面となる(説明の便宜上、第1の面1Fを半導体基板1の表面、第2の面1Sを半導体基板1の裏面などと称することもある)。   1 to 3, the solar cell element 10a includes a first surface 1F (upper surface side in FIG. 3) and a second surface 1S on the back side of the first surface 1F (lower surface side in FIG. 3). ) Including a semiconductor substrate 1. In the solar cell element 10a, the first surface 1F is the front surface (for convenience of explanation, the first surface 1F may be referred to as the front surface of the semiconductor substrate 1 and the second surface 1S may be referred to as the back surface of the semiconductor substrate 1). ).

半導体基板1としては、例えば、所定のドーパント元素(導電型制御用の不純物)を有して一導電型(例えば、p型)を呈する単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板等の結晶シリコン基板が用いられる。半導体基板1の厚みは、例えば、250μm以下であるのがより好ましく、150μm以下であるのがさらに好ましい。半導体基板1の形状は、特に限定されるものではないが、本実施形態のように、四角形状であれば製法上の観点から好適である。   As the semiconductor substrate 1, for example, a crystalline silicon substrate such as a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate having a predetermined dopant element (impurity for conductivity control) and exhibiting one conductivity type (for example, p-type) is used. Used. The thickness of the semiconductor substrate 1 is more preferably, for example, 250 μm or less, and further preferably 150 μm or less. The shape of the semiconductor substrate 1 is not particularly limited, but a rectangular shape as in the present embodiment is preferable from the viewpoint of the manufacturing method.

本実施形態においては、半導体基板1として、p型の導電型を呈する結晶シリコン基板を用いる例で説明する。結晶シリコン基板からなる半導体基板1がp型を呈するようにする場合、ドーパント元素としては、例えば、ボロンあるいはガリウムを用いるのが好適である。   In the present embodiment, an example in which a crystalline silicon substrate exhibiting a p-type conductivity is used as the semiconductor substrate 1 will be described. When the semiconductor substrate 1 made of a crystalline silicon substrate is p-type, it is preferable to use, for example, boron or gallium as the dopant element.

半導体基板1の第1の面1Fの側には、図3に示すように、第1の面1Fにおける入射光の反射を低減させて太陽光を半導体基板1内へより多く吸収させるべく、多数の微細な突起1bからなるテクスチャ構造(凹凸構造)1aが形成されている。なお、テクスチャ構造1aは、本実施形態において必須の構成ではなく、必要に応じて形成すればよい。   On the first surface 1F side of the semiconductor substrate 1, as shown in FIG. 3, a large number of solar beams are absorbed into the semiconductor substrate 1 by reducing the reflection of incident light on the first surface 1 F. A texture structure (concavo-convex structure) 1a composed of the fine protrusions 1b is formed. Note that the texture structure 1a is not an essential component in the present embodiment, and may be formed as necessary.

また、半導体基板1には、図3に示すように、第1の面1Fと第2の面1Sの間に複数の貫通孔3が形成されている。貫通孔3は、後述するように、その内表面に第2逆導電型層2bが形成されている。なお、貫通孔3の内表面とは、半導体基板1の貫通孔3が形成されている部位の内壁面を指す。また、貫通孔3の内部には、第1の電極4の導通部4bが形成されている。貫通孔3は、直径が50μm以上300μm以下の範囲で、一定のピッチで形成されるのが好ましい。   In addition, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 1 has a plurality of through holes 3 between the first surface 1F and the second surface 1S. As will be described later, the second reverse conductivity type layer 2b is formed on the inner surface of the through hole 3. The inner surface of the through hole 3 refers to the inner wall surface of the part where the through hole 3 of the semiconductor substrate 1 is formed. In addition, a conduction portion 4 b of the first electrode 4 is formed inside the through hole 3. The through holes 3 are preferably formed at a constant pitch in the range of 50 μm to 300 μm in diameter.

逆導電型層2は、半導体基板1とは逆の導電型を呈する層である。逆導電型層2は、半導体基板1の第1の面1F側に形成された第1逆導電型層2aと、貫通孔3の内表面に形成された第2逆導電型層2bと、半導体基板1の第2の面1S側に形成された第3逆導電型層2cと、を含んでなる。半導体基板1としてp型の導電型を呈するシリコン基板を使用する場合であれば、逆導電型層2は、n型の導電型を呈するように形成される。一方で、半導体基板1としてn型の導電型を呈するシリコン基板を使用する場合であれば、逆導電型層2は、p型の導電型を呈するように形成される。   The reverse conductivity type layer 2 is a layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1. The reverse conductivity type layer 2 includes a first reverse conductivity type layer 2a formed on the first surface 1F side of the semiconductor substrate 1, a second reverse conductivity type layer 2b formed on the inner surface of the through hole 3, a semiconductor And a third reverse conductivity type layer 2c formed on the second surface 1S side of the substrate 1. If a silicon substrate exhibiting a p-type conductivity is used as the semiconductor substrate 1, the reverse conductivity type layer 2 is formed to exhibit an n-type conductivity. On the other hand, when a silicon substrate having n-type conductivity is used as the semiconductor substrate 1, the reverse conductivity type layer 2 is formed to exhibit p-type conductivity.

第1逆導電型層2aは、60〜300Ω/□程度のシート抵抗を有するn型として形成されるのが好適である。この範囲とすることで、第1の面1Fでの表面再結合の増大および表面抵抗の増大を抑えることができる。第1逆導電型層2aは、半導体基板1の第1の面1Fに、0.2μm〜0.5μm程度の深さに形成されることが好ましい。第3逆導電型層2cは、半導体基板1の第2の面1Sのうち、第1の電極4の形成領域およびその周辺部に形成される。この逆導電型層2を有することにより、太陽電池素子10aにおいては、逆導電型層2と半導体基板1のバルク領域(逆導電型層2の非形成領域)との間に、pn接合が形成される。 The first reverse conductivity type layer 2a is preferably formed as an n + type having a sheet resistance of about 60 to 300Ω / □. By setting it as this range, increase in surface recombination and increase in surface resistance on the first surface 1F can be suppressed. The first reverse conductivity type layer 2a is preferably formed on the first surface 1F of the semiconductor substrate 1 to a depth of about 0.2 μm to 0.5 μm. The third opposite conductivity type layer 2c is formed in the second electrode 1S of the semiconductor substrate 1 in the formation region of the first electrode 4 and its peripheral part. By having the reverse conductivity type layer 2, a pn junction is formed between the reverse conductivity type layer 2 and the bulk region of the semiconductor substrate 1 (a region where the reverse conductivity type layer 2 is not formed) in the solar cell element 10 a. Is done.

太陽電池素子10aは、半導体基板1の第2の面1Sに半導体層6を有する。半導体層6は、半導体基板1の第2の面1Sの近傍でキャリア再結合が生じることによる発電効率の低下を抑制するために、太陽電池素子10aの内部に内部電界を形成することを目的として(いわゆるBSF効果を得ることを目的として)設けられる層である。半導体層6は、半導体基板1の第2の面1Sの側において、第3逆導電型層2cおよび第1の電極4が設けられていない領域(非形成領域)に形成される。より詳細には、半導体層6は、第2の面1Sの側において、第3逆導電型層2cおよび第1の電極4と接しないように形成されてなる。また、第3逆導電型層2cと半導体層6との間および半導体基板1の第2の面1Sの周縁部にはpn分離領域が設けられており、このようなpn分離領域には半導体基板1のバルク領域が存在する。   The solar cell element 10 a has a semiconductor layer 6 on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1. The semiconductor layer 6 is for the purpose of forming an internal electric field inside the solar cell element 10a in order to suppress a decrease in power generation efficiency due to carrier recombination in the vicinity of the second surface 1S of the semiconductor substrate 1. It is a layer provided (for the purpose of obtaining the so-called BSF effect). The semiconductor layer 6 is formed on the second surface 1S side of the semiconductor substrate 1 in a region where the third reverse conductivity type layer 2c and the first electrode 4 are not provided (non-forming region). More specifically, the semiconductor layer 6 is formed on the second surface 1S side so as not to contact the third reverse conductivity type layer 2c and the first electrode 4. Further, a pn isolation region is provided between the third reverse conductivity type layer 2c and the semiconductor layer 6 and at the peripheral portion of the second surface 1S of the semiconductor substrate 1, and the semiconductor substrate is provided in such a pn isolation region. There is one bulk region.

半導体層6は、半導体基板1と同一の導電型を呈しているが、半導体基板1が含有するドーパントの濃度よりも高い濃度を有している。ここで、「高濃度」とは、半導体基板1において一導電型を呈するためにドープされてなるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在することを意味する。半導体層6は、半導体基板1がp型を呈するのであれば、例えば、第2の面1Sにボロンやアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって、これらドーパント元素の濃度が1×1018〜5×1021atoms/cm程度となるように形成されるのが好適である。これにより、半導体層6は、半導体基板1が呈するp型の導電型よりも高濃度のドーパントを含有してなるp型の導電型を呈するものとなっており、後述する集電部5bとの間にオーミックコンタクトが実現されてなる。 The semiconductor layer 6 has the same conductivity type as the semiconductor substrate 1, but has a concentration higher than the concentration of the dopant contained in the semiconductor substrate 1. Here, “high concentration” means that the dopant element is present at a concentration higher than the concentration of the dopant element doped to exhibit one conductivity type in the semiconductor substrate 1. If the semiconductor substrate 1 exhibits p-type, the semiconductor layer 6 has a concentration of these dopant elements of 1 × 10 18 to 5, for example, by diffusing a dopant element such as boron or aluminum into the second surface 1S. It is preferably formed so as to be about × 10 21 atoms / cm 3 . As a result, the semiconductor layer 6 exhibits a p + type conductivity type containing a dopant at a higher concentration than the p type conductivity type exhibited by the semiconductor substrate 1. Ohmic contact is realized between the two.

太陽電池素子10aは、図1に示すように、半導体基板1の第1の面1F側に反射防止膜7を有する。反射防止膜7は、半導体基板1の表面(第1の面1F)において入射光の反射を低減する役割を有するものであり、第1逆導電型層2a上に形成されている。反射防止膜7は、窒化珪素膜あるいは酸化物材料膜などによって形成されるのが好適である。反射防止膜7の厚みは、構成材料によって好適な値は異なるが、入射光に対して無反射条件が実現される値に設定される。例えば、半導体基板1としてシリコン基板を用いる場合であれば、屈折率が1.8〜2.3程度の材料によって500〜1200Å程度の厚みに反射防止膜7を形成すればよい。なお、反射防止膜7を備えることは、本実施形態において必須の構成ではなく、必要に応じて形成すればよい。   As shown in FIG. 1, the solar cell element 10 a has an antireflection film 7 on the first surface 1 </ b> F side of the semiconductor substrate 1. The antireflection film 7 has a role of reducing the reflection of incident light on the surface (first surface 1F) of the semiconductor substrate 1, and is formed on the first reverse conductivity type layer 2a. The antireflection film 7 is preferably formed of a silicon nitride film or an oxide material film. The thickness of the antireflection film 7 is set to a value that realizes a non-reflection condition for incident light, although a suitable value varies depending on the constituent material. For example, when a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1, the antireflection film 7 may be formed to a thickness of about 500 to 1200 mm with a material having a refractive index of about 1.8 to 2.3. The provision of the antireflection film 7 is not an essential component in the present embodiment, and may be formed as necessary.

太陽電池素子10aは、図3に示すように、半導体基板1の第2の面1S側にパッシベーション膜8を有する。パッシベーション膜8は、半導体基板1の裏面(第2の面1S)においてキャリアの再結合を低減する役割を有するものである。パッシベーション膜8としては、窒化シリコン(Si)、アモルファスSi窒化膜(a−SiNx)などのSi系窒化膜、酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)などが使用できる。パッシベーション膜の厚みは、100〜2000Å程度に形成すればよい。なお、パッシベーション膜8を備えることは、本実施形態において必須の構成ではなく、必要に応じて形成すればよい。 As shown in FIG. 3, the solar cell element 10 a has a passivation film 8 on the second surface 1S side of the semiconductor substrate 1. The passivation film 8 has a role of reducing carrier recombination on the back surface (second surface 1S) of the semiconductor substrate 1. Examples of the passivation film 8 include Si nitride films such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) and amorphous Si nitride films (a-SiNx), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and titanium oxide ( TiO 2 ) or the like can be used. The thickness of the passivation film may be about 100 to 2000 mm. The provision of the passivation film 8 is not an essential component in the present embodiment, and may be formed as necessary.

第1の電極4は、図3に示すように、半導体基板1の第1の面1Fの上に形成された主電極部4aと、主電極部4aと電気的に接続する貫通孔3内に設けられた導通部4bと、第2の面1Sの上に形成され、導通部4bと接続される第1出力取出部4cと、を有している。主電極部4aは、第1の面1F側で生成したキャリアを集電する機能を有する。導通部4bは主電極部4aで集電したキャリアを第2の面1S側に設けた第1出力取出部4cに導く機能を有する。第1出力取出部4cは、隣接する太陽電池素子同士を電気的に接続する配線材と接続される配線接続部としての機能を有する。   As shown in FIG. 3, the first electrode 4 has a main electrode portion 4a formed on the first surface 1F of the semiconductor substrate 1 and a through hole 3 electrically connected to the main electrode portion 4a. It has a conductive part 4b provided and a first output extraction part 4c formed on the second surface 1S and connected to the conductive part 4b. The main electrode portion 4a has a function of collecting carriers generated on the first surface 1F side. The conduction part 4b has a function of guiding the carriers collected by the main electrode part 4a to the first output extraction part 4c provided on the second surface 1S side. The 1st output extraction part 4c has a function as a wiring connection part connected with the wiring material which electrically connects adjacent solar cell elements.

本実施形態においては、複数の導通部4bが所定の一方向に配列されている。この太陽電池素子10aでは、図1に示すように、半導体基板1の第1の面1Fの基準辺BSに対して平行な方向に、複数の導通部4bが複数の列(図1では3列)を成すように配列されている。なお、基準辺BSとは、複数の太陽電池素子10aを配列させて太陽電池モジュール20を形成する場合に配列方向に平行とされる辺である。以下では、基準辺BSに沿う方向(基準辺BSに平行な方向)を配列方向と称することもある。太陽電池素子10aにおいて、導通部4bは、上記配列方向に沿って直線状に設けられており、おおむね均等な間隔で設けられている。なお、本明細書中において平行とは、数学的な定義のように厳密に解すべきものではないことは言うまでもない。   In the present embodiment, the plurality of conductive portions 4b are arranged in a predetermined direction. In this solar cell element 10a, as shown in FIG. 1, a plurality of conducting portions 4b are arranged in a plurality of rows (three rows in FIG. 1) in a direction parallel to the reference side BS of the first surface 1F of the semiconductor substrate 1. ). The reference side BS is a side that is parallel to the arrangement direction when the solar cell module 20 is formed by arranging a plurality of solar cell elements 10a. Hereinafter, a direction along the reference side BS (a direction parallel to the reference side BS) may be referred to as an arrangement direction. In the solar cell element 10a, the conducting portions 4b are provided linearly along the arrangement direction, and are provided at approximately equal intervals. In this specification, it is needless to say that “parallel” should not be strictly understood as in mathematical definition.

第1の電極4の主電極部4aは、半導体基板1の第1の面1Fの上において、互いに異なる列に属する導通部4bを接続するような複数の線状のパターン(複数の線状導体)を成している。本実施形態では、線状導体の本数と、一方向に配列された1つの列に属する導通部4bの個数とが同じである。主電極部4aの線状導体は、50〜100μm程度の線幅を有するように形成されるのが好適である。また、上述のような複数の線状導体は、互いに略等間隔、例えば、1〜3mm程度になるように形成されるのが美観向上の観点からも好ましい。   The main electrode portion 4a of the first electrode 4 has a plurality of linear patterns (a plurality of linear conductors) connecting the conductive portions 4b belonging to different columns on the first surface 1F of the semiconductor substrate 1. ). In the present embodiment, the number of linear conductors is the same as the number of conductive portions 4b belonging to one column arranged in one direction. The linear conductor of the main electrode portion 4a is preferably formed to have a line width of about 50 to 100 μm. In addition, it is preferable from the viewpoint of improving the aesthetic appearance that the plurality of linear conductors as described above are formed so as to have substantially equal intervals, for example, about 1 to 3 mm.

また、主電極部4aは、貫通孔3を覆う形で貫通孔3の直径より大きい円状のパターンを有するようにしてもよい。このような形態によれば、主電極部4aの形成位置が少しずれても導通部4bと接続することが可能となる。なお、主電極部4aのパターンは図1に示したものに限られず、種々のパターンを形成可能である。   Further, the main electrode portion 4 a may have a circular pattern that covers the through hole 3 and is larger than the diameter of the through hole 3. According to such a form, it becomes possible to connect with the conduction | electrical_connection part 4b even if the formation position of the main electrode part 4a shifts | deviates a little. In addition, the pattern of the main electrode part 4a is not restricted to what was shown in FIG. 1, A various pattern can be formed.

第1の電極4は、図2に示すように、半導体基板1の第2の面1S上において、複数の導通部4b(貫通孔3)の直下の位置に、第1出力取出部4cを有している。この第1出力取出部4cは、導通部4bの配列方向(基準辺BSに沿う方向)に長手方向を有する長尺状を成している。第1出力取出部4cは、導通部4bの配列に対応して、複数列(図2においては3列)形成されてなる。第1出力取出部4cの幅は後述する配線材の幅と同じまたはそれよりも大きければよく、例えば、1.5〜4mmで設定される。   As shown in FIG. 2, the first electrode 4 has a first output extraction portion 4c on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1 at a position directly below the plurality of conduction portions 4b (through holes 3). is doing. The first output extraction portion 4c has a long shape having a longitudinal direction in the arrangement direction of the conducting portions 4b (the direction along the reference side BS). The first output extraction portion 4c is formed in a plurality of rows (three rows in FIG. 2) corresponding to the arrangement of the conducting portions 4b. The width | variety of the 1st output extraction part 4c should just be the same as the width | variety of the wiring material mentioned later or larger than it, for example, is set to 1.5-4 mm.

一方、第2の電極5は、第1の電極4と異なる極性を有しており、第1の電極4と絶縁されるように、半導体基板1の第2の面1S上に配設されている。そのため、例えば、半導体基板1の第2の面1S上において、第2の電極5は、第1の電極4と離間するように配設されている。このような第2の電極5は、図2に示すように、第2出力取出部5aと、集電部5bと、を有する。   On the other hand, the second electrode 5 has a polarity different from that of the first electrode 4 and is disposed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1 so as to be insulated from the first electrode 4. Yes. Therefore, for example, the second electrode 5 is disposed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1 so as to be separated from the first electrode 4. As shown in FIG. 2, the second electrode 5 has a second output extraction portion 5a and a current collecting portion 5b.

集電部5bは、半導体基板1の第2の面1S側において、第3逆導電型層2cおよび第1の電極4が設けられていない領域(非形成領域)の略全面に形成され、第2の面1S側で生成したキャリアを集電する。ここで、「略全面」とは、半導体基板1の第2の面1Sを平面視した場合に、集電部5bが第2の面1Sの全領域の50%以上に形成されることをいう。集電部5bの厚みとしては、例えば、0.1〜3μm程度に形成される。図3においては、集電部5bはパッシベーション膜8上に形成され、パッシベーション膜8の開口部において、半導体基板1と集電部5bとのコンタクト部を形成している。また、このコンタクト部の半導体基板1側には半導体層6が形成されることが好適である。また、集電部5bは、透光性を有している。ここで、透光性とは、透過する光、すなわち、本実施形態では太陽光が透過可能な性質を指している。なお、太陽光が透過可能とは、太陽光のうち全ての波長の光を透過させなくてもよく、その一部の波長の光を透過させるような場合も含まれる。特に、400〜1100nmの波長範囲の光に対して、透過率が70%以上あるのが好ましく、このような集電部5bは、例えば、SnO、ITOまたはZnOなどの酸化物系の透明導電膜で形成すればよい。 The current collector 5b is formed on substantially the entire surface of the semiconductor substrate 1 on the second surface 1S side where the third reverse conductivity type layer 2c and the first electrode 4 are not provided (non-formation region). The carriers generated on the second surface 1S side are collected. Here, “substantially the entire surface” means that when the second surface 1S of the semiconductor substrate 1 is viewed in plan, the current collector 5b is formed in 50% or more of the entire region of the second surface 1S. . As thickness of the current collection part 5b, it forms in about 0.1-3 micrometers, for example. In FIG. 3, the current collector 5 b is formed on the passivation film 8, and a contact portion between the semiconductor substrate 1 and the current collector 5 b is formed in the opening of the passivation film 8. In addition, it is preferable that the semiconductor layer 6 is formed on the semiconductor substrate 1 side of the contact portion. Further, the current collector 5b has translucency. Here, the translucency refers to a property that allows light to pass therethrough, that is, sunlight in this embodiment. In addition, it is not necessary to transmit the light of all the wavelengths among sunlight, and the case where the light of the one part wavelength is transmitted is also included that sunlight can permeate | transmit. In particular, the transmittance is preferably 70% or more with respect to light in the wavelength range of 400 to 1100 nm. Such a current collector 5b is made of, for example, an oxide-based transparent conductive material such as SnO 2 , ITO, or ZnO. What is necessary is just to form with a film | membrane.

第2出力取出部5aは、隣接する太陽電池素子同士を電気的に接続する配線材と接続される配線接続部としての役割を有する。また、第2出力取出部5aは、その少なくとも一部が集電部5bと重なるように構成されることが好ましい。図2においては、第2出力取出部5aは基準辺BSに沿う方向に複数個形成され、1つの列の第1出力取出部4cの両端に第1出力取出部4cと並行する態様にて設けられている。第2出力取出部5aの大きさは、配線材が接続できる大きさであり、例えば、4〜10mmで設定される。また、第2出力取出部5aは、例えば、銀、銅等の金属で形成すればよい。   The 2nd output extraction part 5a has a role as a wiring connection part connected with the wiring material which electrically connects adjacent solar cell elements. Moreover, it is preferable that the 2nd output extraction part 5a is comprised so that at least one part may overlap with the current collection part 5b. In FIG. 2, a plurality of second output extraction portions 5a are formed in a direction along the reference side BS, and are provided at both ends of the first output extraction portions 4c in one row in parallel with the first output extraction portions 4c. It has been. The magnitude | size of the 2nd output extraction part 5a is a magnitude | size which can connect a wiring material, for example, is set with 4-10 mm. Moreover, what is necessary is just to form the 2nd output extraction part 5a with metals, such as silver and copper, for example.

このように、本実施形態に係る太陽電池素子10aは、上述のような構成により、第2の電極5の集電部5bが透光性を有するため、半導体基板1の第1の面1F側だけでなく第2の面1S側からも受光することが可能となり、太陽電池素子の出力特性の向上に寄与することができる。また、図2に示した構成においては、第1出力取出部4cによって複数の領域に分けられたそれぞれの集電部5bに第2出力取出部5aが設けられることによって、第2出力取出部5aに到達するまでのキャリアの移動距離を短くすることができ、抵抗損失を抑えることができる。また、本実施形態において、集電部5b上に上述したような反射防止膜を設ければ、集電部5bの表面で起きる光の反射を低減でき、より出力特性を向上させることができる。   As described above, the solar cell element 10a according to the present embodiment has the above-described configuration, and the current collector 5b of the second electrode 5 has translucency. Therefore, the first surface 1F side of the semiconductor substrate 1 is used. In addition to receiving light not only from the second surface 1S side, it is possible to contribute to the improvement of the output characteristics of the solar cell element. In the configuration shown in FIG. 2, the second output extraction portion 5a is provided by providing the second output extraction portion 5a in each of the current collectors 5b divided into a plurality of regions by the first output extraction portion 4c. It is possible to shorten the moving distance of the carrier until it reaches, and to suppress the resistance loss. In the present embodiment, if the antireflection film as described above is provided on the current collector 5b, the reflection of light that occurs on the surface of the current collector 5b can be reduced, and the output characteristics can be further improved.

また、太陽電池素子10aの変形例としては、図4に示すように第1出力取出部4cが基準辺BSに沿う方向に複数個形成し、第1出力取出部4cを挟んで両側に位置する集電部5bを電気的に接続する接続部5cを形成してもよい。このような接続部5cを備えた形態によれば、第2出力取出部5aに隣接した第1出力取出部4cを挟んで反対側にある集電部5bによって集められたキャリアを効率よく第2出力取出部5aに伝えることができる。また、図4に示した形態において、第2出力取出部5aは、1つの列の第1出力取出部4cの一端に第1出力取出部4cと並行する態様であるため、図2に示した形態に比べて、第2の面1Sの受光量を多くすることができる。一方で、接続部5cを設けつつ、第2出力取出部5aが1つの列の第1出力取出部4cの両端に第1出力取出部4cと並行する態様であれば、抵抗損失を低減するという観点から好適である。接続部5cは、例えば、SnO、ITOまたはZnOなどの酸化物系の透明導電膜でもよいが、接続部5cが配線材と重なる位置にある場合は、銀等の金属で形成することにより、受光量を変化させず抵抗損失を低減することができる。また、接続部5cの上部に酸化膜、樹脂、絶縁テープ等の絶縁層を設けることが好ましい。このような形態によれば、後述する配線材が接続部5cと接触して短絡することを抑制することができる。なお、絶縁層は配線材に設ける形であってもよい。 As a modification of the solar cell element 10a, as shown in FIG. 4, a plurality of first output extraction parts 4c are formed in a direction along the reference side BS, and are located on both sides of the first output extraction part 4c. You may form the connection part 5c which electrically connects the current collection part 5b. According to such a configuration including the connecting portion 5c, the carriers collected by the current collecting portion 5b on the opposite side across the first output extraction portion 4c adjacent to the second output extraction portion 5a are efficiently second. This can be communicated to the output extraction unit 5a. Moreover, in the form shown in FIG. 4, since the 2nd output extraction part 5a is the aspect parallel to the 1st output extraction part 4c in the end of the 1st output extraction part 4c of one row | line | column, it showed in FIG. Compared with the configuration, the amount of light received by the second surface 1S can be increased. On the other hand, if the second output extraction portion 5a is provided in parallel with the first output extraction portion 4c at both ends of the first output extraction portion 4c in one row while providing the connection portion 5c, the resistance loss is reduced. It is preferable from the viewpoint. The connection portion 5c may be, for example, an oxide-based transparent conductive film such as SnO 2 , ITO, or ZnO, but when the connection portion 5c is at a position overlapping the wiring material, it is formed of a metal such as silver, Resistance loss can be reduced without changing the amount of received light. In addition, it is preferable to provide an insulating layer such as an oxide film, resin, or insulating tape on the connection portion 5c. According to such a form, it can suppress that the wiring material mentioned later contacts the connection part 5c, and is short-circuited. The insulating layer may be provided on the wiring material.

次に、第2の実施形態に係る太陽電池素子10bについて説明する。太陽電池素子10bは、図5〜7に示すように、一導電型を呈する半導体基板1と、半導体基板1と異なる導電型を有する逆導電型層2と、半導体基板と同じ導電型を有する半導体層6と、第1の電極4と、第2の電極5と、を備える。なお、必要に応じて、第1の面1Fには多数の微細な突起1bからなるテクスチャ構造(凹凸構造)1aおよび/または反射防止膜7が、第2の面1Sにはパッシベーション膜8が太陽電池素子10aと同様に形成される。   Next, the solar cell element 10b according to the second embodiment will be described. As shown in FIGS. 5 to 7, the solar cell element 10 b includes a semiconductor substrate 1 exhibiting one conductivity type, a reverse conductivity type layer 2 having a conductivity type different from the semiconductor substrate 1, and a semiconductor having the same conductivity type as the semiconductor substrate. A layer 6, a first electrode 4, and a second electrode 5 are provided. If necessary, the first surface 1F has a texture structure (uneven structure) 1a and / or an antireflection film 7 composed of a large number of fine protrusions 1b, and the passivation film 8 has a sunscreen on the second surface 1S. It is formed similarly to the battery element 10a.

太陽電池素子10bの第2の面1S側には、逆導電型層2と半導体層6とが設けられている。逆導電型層2上には第1の電極4が設けられており、半導体層6上には第2の電極5が設けられ、逆導電型層2は第1の電極4よりも広い幅を有しており、同様に半導体層6も第2の電極5よりも広い幅を有している。   The reverse conductivity type layer 2 and the semiconductor layer 6 are provided on the second surface 1S side of the solar cell element 10b. A first electrode 4 is provided on the reverse conductivity type layer 2, a second electrode 5 is provided on the semiconductor layer 6, and the reverse conductivity type layer 2 has a wider width than the first electrode 4. Similarly, the semiconductor layer 6 has a width wider than that of the second electrode 5.

逆導電型拡散層2は、例えば、シリコンからなる半導体基板1にリンを拡散させ、ドーパント濃度が1×1018〜1×1021atoms/cm程度を有し、0.2〜10μm程度の深さに形成される。 For example, the reverse conductivity type diffusion layer 2 diffuses phosphorus in the semiconductor substrate 1 made of silicon, has a dopant concentration of about 1 × 10 18 to 1 × 10 21 atoms / cm 3, and is about 0.2 to 10 μm. Formed to a depth.

半導体層6は、例えば、シリコンからなる半導体基板1にボロンやアルミニウムを拡散させ、ドーパント濃度が1×1018〜1×1021atoms/cm程度を有し、0.2〜20μm程度の深さに形成される。 The semiconductor layer 6 is formed by, for example, diffusing boron or aluminum into the semiconductor substrate 1 made of silicon, having a dopant concentration of about 1 × 10 18 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 and a depth of about 0.2 to 20 μm. Formed.

太陽電池素子10bにおいては、第1の電極4と第2の電極5とがそれぞれ、図6に示すように、所謂櫛歯状の電極として形成されてなる。第1の電極4及び第2の電極5は、キャリアを集電する第1集電部4dおよび第2集電部5dを各々有している。また、第1の電極4は、第1集電部4dと接続される第1補助部4eと、第1補助部4eと接続し、隣接する太陽電池素子同士を電気的に接続する配線材と接続される配線接続部としての役割を有する第1出力取出部4cと、を有している。一方で、第2の電極5は、第2集電部5dと接続される第2補助部5eと、第2補助部5eと接続し、隣接する太陽電池素子同士を電気的に接続する配線材と接続される配線接続部としての役割を有する第2出力取出部5aと、を有している。   In the solar cell element 10b, each of the first electrode 4 and the second electrode 5 is formed as a so-called comb-like electrode as shown in FIG. The first electrode 4 and the second electrode 5 each have a first current collector 4d and a second current collector 5d that collect carriers. The first electrode 4 includes a first auxiliary part 4e connected to the first current collecting part 4d, a wiring member that connects to the first auxiliary part 4e, and electrically connects adjacent solar cell elements. A first output extraction portion 4c having a role as a wiring connection portion to be connected. On the other hand, the 2nd electrode 5 is connected with the 2nd auxiliary | assistant part 5e connected with the 2nd current collection part 5d, and the 2nd auxiliary | assistant part 5e, and the wiring material which connects the adjacent solar cell elements electrically And a second output extraction portion 5a having a role as a wiring connection portion connected to the.

第1集電部4dおよび第2集電部5dは透光性を有し、基準辺BSに対して平行な方向に交互に配列される。第1集電部4dおよび第2集電部5dは、線幅が0.1〜2mmに形成され、第1集電部4dと第2集電部5dとの間隔が0.1〜0.5mmに形成され、厚みが0.1〜3μm程度に形成される。また、第1集電部4dおよび第2集電部5dは、SnO、ITOまたはZnOなどの酸化物系透明導電膜から形成される。なお、本実施形態のように、第1集電部4dおよび第2集電部5dの両方を、透光性を有する態様とすれば、光をより受光しやすくなるが、例えば、抵抗損失を低減するという観点から、第2集電部5dのみを透光性を有する材質で構成し、第1集電部4dを抵抗損失の小さい銀や銅等の金属材料で構成してもよい。 The first current collector 4d and the second current collector 5d have translucency and are alternately arranged in a direction parallel to the reference side BS. The first current collector 4d and the second current collector 5d are formed with a line width of 0.1 to 2 mm, and the distance between the first current collector 4d and the second current collector 5d is 0.1 to 0.2 mm. The thickness is 5 mm and the thickness is about 0.1 to 3 μm. The first current collector 4d and the second current collector 5d are formed of an oxide-based transparent conductive film such as SnO 2 , ITO, or ZnO. In addition, if both the 1st current collection part 4d and the 2nd current collection part 5d are made into the aspect which has translucency like this embodiment, although it will become easier to receive light, for example, resistance loss will be reduced. From the viewpoint of reduction, only the second current collector 5d may be made of a light-transmitting material, and the first current collector 4d may be made of a metal material such as silver or copper having a small resistance loss.

第1補助部4eは第1集電部4dの長手方向に対して略垂直に複数形成され、同様に第2補助部5eは第2集電部5dの長手方向に対して略垂直に複数形成されている。第1補助部4eおよび第2補助部5eの線幅は、第1集電部4dおよび第2集電部5dと同一もしくは広く、例えば、0.1〜3mmに形成され、第1補助部5eと第2補助部5eとの間隔は0.1〜0.5mmに形成され、厚みは0.1〜3μm程度に形成される。また、第1補助部4eおよび第2補助部5eはSnO、ITOまたはZnOなどの酸化物系透明導電膜から形成し、共に透光性を有することが好ましい。また、透明導電膜の上にアルミニウム、銀、銅等の金属を主成分として単層または複層に形成することにより、電極の抵抗損失を低減することができる。このとき、透明導電膜の幅よりも金属層の幅を小さくすれば、金属層により遮蔽される光を低減できるという観点から好適である。 A plurality of first auxiliary portions 4e are formed substantially perpendicular to the longitudinal direction of the first current collector 4d, and similarly, a plurality of second auxiliary portions 5e are formed substantially perpendicular to the longitudinal direction of the second current collector 5d. Has been. The line widths of the first auxiliary part 4e and the second auxiliary part 5e are the same as or wider than the first current collecting part 4d and the second current collecting part 5d, for example, 0.1 to 3 mm, and the first auxiliary part 5e And the second auxiliary portion 5e are formed to have a distance of 0.1 to 0.5 mm and a thickness of approximately 0.1 to 3 μm. The first auxiliary portion 4e and the second auxiliary portion 5e are preferably formed from an oxide-based transparent conductive film such as SnO 2 , ITO, or ZnO, and both have translucency. Moreover, the resistance loss of an electrode can be reduced by forming a metal such as aluminum, silver, or copper as a main component in a single layer or multiple layers on a transparent conductive film. At this time, if the width of the metal layer is made smaller than the width of the transparent conductive film, it is preferable from the viewpoint that light shielded by the metal layer can be reduced.

第1出力取出部4cは1つの第1補助部4eに接続するように複数個設けられ、同様に第2出力取出部5aも1つの第2補助部5eに接続するように複数個設けられる。そして、各第1補助部4eに設けられた第1出力取出部4cおよび各第2補助部5eに設けられた第2出力取出部5aは、基準辺BSに対して平行な方向に配列し、複数の列を形成している。第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aの大きさは、配線材が接続できる大きさであり、例えば、4〜10mmに設定され、例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を主成分として単層または複層に形成される。   A plurality of first output extraction parts 4c are provided so as to be connected to one first auxiliary part 4e, and similarly a plurality of second output extraction parts 5a are provided so as to be connected to one second auxiliary part 5e. And the 1st output extraction part 4c provided in each 1st auxiliary part 4e and the 2nd output extraction part 5a provided in each 2nd auxiliary part 5e are arranged in the direction parallel to reference side BS, A plurality of columns are formed. The size of the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a is such a size that a wiring material can be connected, and is set to, for example, 4 to 10 mm, for example, a metal such as aluminum, silver, or copper as a main component. As a single layer or multiple layers.

上述のような構成を有することで、第2の実施形態に係る太陽電池素子10bが実現され、第1集電部4dおよび第2集電部5dが透光性を有することから、半導体基板1の第1の面1Fだけでなく第2の面1Sも受光することが可能となり、太陽電池素子の出力特性の向上に寄与することができる。さらに、第1補助部4eおよび第2補助部5eも透光性を有する構造とすることにより、第2の面1Sからの受光量を多くすることができる。また、複数の第1補助部4eおよび第2補助部5eを設けた上記構造であれば、従来の構造に比べて、キャリアが第1出力取出部4cに到達するまでに第1集電部4dおよび第1補助部4eを移動する距離、同様にキャリアが第2出力取出部5aに到達するまでに第2集電部5dおよび第2補助部5eを移動する距離を短くすることができるため、抵抗損失を低減することができる。   By having the configuration as described above, the solar cell element 10b according to the second embodiment is realized, and the first current collector 4d and the second current collector 5d have translucency, so that the semiconductor substrate 1 It is possible to receive not only the first surface 1F but also the second surface 1S, which can contribute to the improvement of the output characteristics of the solar cell element. Furthermore, the amount of light received from the second surface 1S can be increased by making the first auxiliary portion 4e and the second auxiliary portion 5e also have translucency. Further, in the above structure provided with a plurality of first auxiliary parts 4e and second auxiliary parts 5e, the first current collecting part 4d is required before the carrier reaches the first output extraction part 4c, as compared with the conventional structure. And the distance to move the first auxiliary portion 4e, similarly, the distance to move the second current collector 5d and the second auxiliary portion 5e before the carrier reaches the second output extraction portion 5a, can be shortened. Resistance loss can be reduced.

また、逆導電型層2の幅が半導体層6の幅よりも広く形成され、それに合わせて第1集電部4dの幅も第2集電部5dの幅よりも広く形成することが好ましい。これにより、半導体接合部であるpn空乏領域の面積が多くなることからキャリアの収集効率を高めることができる。例えば、第1集電部4dの幅は1〜2mmに形成され、第2集電部5dの幅は0.1〜1mm、好ましくは0.1〜0.5mmに形成される。   Further, it is preferable that the width of the reverse conductivity type layer 2 is formed wider than the width of the semiconductor layer 6, and the width of the first current collector 4d is also made wider than the width of the second current collector 5d. As a result, the area of the pn depletion region, which is a semiconductor junction, increases, so that the carrier collection efficiency can be increased. For example, the width of the first current collector 4d is 1 to 2 mm, and the width of the second current collector 5d is 0.1 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm.

≪太陽電池モジュール≫
次に、本発明の太陽電池モジュールの実施形態について説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール20は、例えば、少なくとも2つの太陽電池素子10が互いに隣接するように配置し、さらに互いを配線材で直列に接続して構成される。なお、上記した少なくとも2つの太陽電池素子10は、上述した太陽電池素子10a及び太陽電池素子10bのいずれであってもよく、一方の太陽電池素子のみで太陽電池モジュールを構成してもよいし、両方の太陽電池素子を使用して太陽電池モジュールを構成してもよい。
≪Solar cell module≫
Next, an embodiment of the solar cell module of the present invention will be described. The solar cell module 20 according to the present embodiment is configured, for example, by arranging at least two solar cell elements 10 so as to be adjacent to each other and further connecting each other in series with a wiring material. The at least two solar cell elements 10 described above may be either the solar cell element 10a or the solar cell element 10b described above, or a solar cell module may be constituted by only one solar cell element, You may comprise a solar cell module using both solar cell elements.

太陽電池モジュール20は、図8(a)に示すように、ガラス等からなる透光性部材11と、透明のエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)等からなる表側充填材12と、複数の太陽電池素子10と、透明のEVA等からなる裏側充填材13と、ガラス等からなる透光性の裏面保護材14と、を主として備える。複数の太陽電池素子10は、図8(b)に示すように、隣り合う太陽電池素子10同士が接続部材としての機能を有する配線材15によって互いに直列接続されてなる。本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールにおいては、裏側充填材13および裏面保護材14が透光性を有することから、両面から受光することができるため、太陽電池モジュールの出力特性の向上に寄与することができる。   As shown in FIG. 8A, the solar cell module 20 includes a translucent member 11 made of glass or the like, a front side filler 12 made of a transparent ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or the like, and a plurality of solar cells. The battery element 10 is mainly provided with a back side filler 13 made of transparent EVA or the like, and a translucent back surface protective material 14 made of glass or the like. As shown in FIG. 8B, the plurality of solar cell elements 10 are formed by connecting adjacent solar cell elements 10 to each other in series by a wiring member 15 having a function as a connecting member. In the solar cell module according to the embodiment of the present invention, since the back side filler 13 and the back surface protective material 14 have translucency, light can be received from both sides, which contributes to improvement of output characteristics of the solar cell module. can do.

太陽電池モジュール20は、隣り合う太陽電池素子10の一方の第1出力取出部4c(第1の電極)と他方の太陽電池素子10の第2出力取出部5a(第2の電極)とが、配線材15によって電気的に接続されてなる。なお、以下の説明において、図9及び図10に示す太陽電池モジュール20は、上述した太陽電池素子10aがモジュール化されて成る。一方で、図11及び図12に示す太陽電池モジュール20は、上述した太陽電池素子10bがモジュール化されて成る。   The solar cell module 20 includes one first output extraction portion 4c (first electrode) of adjacent solar cell elements 10 and a second output extraction portion 5a (second electrode) of the other solar cell element 10. The wiring member 15 is electrically connected. In the following description, the solar cell module 20 shown in FIGS. 9 and 10 is formed by modularizing the above-described solar cell element 10a. On the other hand, the solar cell module 20 shown in FIGS. 11 and 12 is formed by modularizing the solar cell element 10b described above.

太陽電池モジュール20は、図9〜12に示すように、1つの太陽電池素子の第1の電極4(第1出力取出部4c)と電気的に接続される第1配線材15aと、第2の電極5(第2出力取出部5a)と電気的に接続される第2配線材15bとは、半導体基板1の第2の面1S側から平面視して重なるように配置されている。このように太陽電池モジュール20は、上記構成にすることにより、配線材15による影(非受光領域)を低減することができるため、第2の面1Sからの受光量を多くすることができ、出力特性を向上させることができる。   As shown in FIGS. 9 to 12, the solar cell module 20 includes a first wiring member 15 a electrically connected to the first electrode 4 (first output extraction portion 4 c) of one solar cell element, and a second wiring member 15 a. The second wiring member 15b electrically connected to the electrode 5 (second output extraction portion 5a) is arranged so as to overlap in plan view from the second surface 1S side of the semiconductor substrate 1. Thus, since the solar cell module 20 can reduce the shadow (non-light receiving region) due to the wiring member 15 by adopting the above configuration, the amount of light received from the second surface 1S can be increased, Output characteristics can be improved.

また、太陽電池モジュール20は、図10及び図12に示すように、第1出力取出部4cと第1配線材15aとが接触して電気的に接続しているが、第2出力取出部5aと第2配線材15bとは、直接接触せずに第2出力取出部5aと第2配線材15bとを接続する第3配線材15cを介して電気的に接続している。   Further, as shown in FIGS. 10 and 12, in the solar cell module 20, the first output extraction portion 4c and the first wiring member 15a are in contact and electrically connected, but the second output extraction portion 5a. And the second wiring member 15b are electrically connected via a third wiring member 15c that connects the second output extraction portion 5a and the second wiring member 15b without being in direct contact with each other.

配線材15(第1〜第3配線材)としては、例えば、厚さ0.1〜1mm程度、幅1〜4mm程度で、その全面が半田材料によって被覆された帯状の銅箔をその長手方向について所定の長さに切断したものを用いることができる。半田材料により被覆された配線材15の場合、ホットエアーや半田鏝等を用いて、あるいはリフロー炉などを用いて、一方の太陽電池素子の第1出力取出部4cと他方の太陽電池素子の第2出力取出部5aとに半田付けされる。また、配線材15は、例えば、銅や銀等の金属で構成し、低温硬化型の銀、ニッケル、カーボン等の導電性フィラーから構成される導電性接着剤で第1出力取出部4cと第2出力取出部5aとに配線材15を接続するようにしてもよい。また、一の太陽電池素子に接続する第1配線材15aと一の太陽電池素子に隣接して設けられる他の太陽電池素子に接続する第2配線材15bとは、第1配線材15aと第2配線材15bを一体化した部材で構成してもよい。また、第2配線材15bと第3配線材15cとは、半田や導電性接着剤により接続してもよい。一方で、または、第2配線材15b及び第3配線材15cは、図13に示すように、第2配線材15bと第3配線材15cとを一体化した部材で構成してもよい。   As the wiring material 15 (first to third wiring materials), for example, a strip-shaped copper foil having a thickness of about 0.1 to 1 mm and a width of about 1 to 4 mm and whose entire surface is covered with a solder material is used in the longitudinal direction. What was cut | disconnected to predetermined length about can be used. In the case of the wiring material 15 covered with the solder material, the first output extraction part 4c of one solar cell element and the first solar cell element of the other solar cell element using hot air, soldering iron, etc., or a reflow furnace or the like. 2 It is soldered to the output extraction part 5a. The wiring member 15 is made of, for example, a metal such as copper or silver, and is made of a conductive adhesive made of a conductive filler such as low-temperature curable silver, nickel, or carbon. The wiring member 15 may be connected to the two-output extraction portion 5a. The first wiring member 15a connected to one solar cell element and the second wiring member 15b connected to another solar cell element provided adjacent to the one solar cell element are the first wiring member 15a and the first wiring member 15a. You may comprise by the member which united the 2 wiring materials 15b. Further, the second wiring member 15b and the third wiring member 15c may be connected by solder or a conductive adhesive. On the other hand, as shown in FIG. 13, the second wiring member 15b and the third wiring member 15c may be formed of a member in which the second wiring member 15b and the third wiring member 15c are integrated.

また、太陽電池モジュール20は、図10、12に示すように、第1配線材15aと第2配線材15bとの間に、絶縁材19を介在させることにより、第1配線材15aと第2配線材15bとが接触することによる短絡の発生を抑制することができる。さらに、第1配線材15aと第3配線材15cとが接触する可能性のある位置にも絶縁材19を設ければ、第1配線材15aと第3配線材15cとの短絡も抑制できるという観点から好適である。   In addition, as shown in FIGS. 10 and 12, the solar cell module 20 has the first wiring member 15 a and the second wiring member 15 interposed between the first wiring member 15 a and the second wiring member 15 b. Generation | occurrence | production of the short circuit by contact with the wiring material 15b can be suppressed. Furthermore, if the insulating material 19 is also provided at a position where the first wiring material 15a and the third wiring material 15c may come into contact with each other, a short circuit between the first wiring material 15a and the third wiring material 15c can be suppressed. It is preferable from the viewpoint.

また、太陽電池モジュール20では、第1配線材15aを第2配線材15bよりも半導体基板1側に配置するとともに、第2配線材15bを半導体基板1の第2の面1Sから平面視して、第1配線材15aが配置されている領域内に位置するようにすれば、太陽電池素子が影となる部分は第1配線材15aが配置される部分のみとなり、第2配線材15bによる影の影響を低減できる。その結果、このような形態によれば、第2の面側の受光量を多くすることができ、太陽電池モジュールの出力特性の向上に寄与することができる。   In the solar cell module 20, the first wiring member 15 a is disposed closer to the semiconductor substrate 1 than the second wiring member 15 b, and the second wiring member 15 b is viewed in plan from the second surface 1 S of the semiconductor substrate 1. If the first wiring member 15a is positioned within the region where the first wiring member 15a is disposed, the portion where the solar cell element is shaded is only the portion where the first wiring member 15a is disposed, and the shadow caused by the second wiring member 15b. Can reduce the effects of As a result, according to such a configuration, the amount of light received on the second surface side can be increased, which can contribute to the improvement of the output characteristics of the solar cell module.

また、配線材15と太陽電池素子10とが接触する部分においては短絡する可能性のある部分においてはその間に絶縁層21を設けることが好ましい。例えば、図12に示すように、配線材15と接触する位置にある第1出力取出部4cとの接続領域以外の部分の上に酸化膜、樹脂、絶縁テープ等の絶縁層21を設けることが好ましい。このような形態によれば、配線材15と第2の電極5とが接触して短絡することを抑制することができる。なお、絶縁層21は配線材15に設ける形であってもよい。   Moreover, it is preferable to provide the insulating layer 21 in the part which may short-circuit in the part which the wiring material 15 and the solar cell element 10 contact. For example, as shown in FIG. 12, an insulating layer 21 such as an oxide film, a resin, or an insulating tape is provided on a portion other than the connection region with the first output extraction portion 4 c that is in contact with the wiring member 15. preferable. According to such a form, it can suppress that the wiring material 15 and the 2nd electrode 5 contact and short-circuit. The insulating layer 21 may be provided on the wiring material 15.

また、太陽電池モジュール20は、図14、15に示すように、内部に第1配線材15a、第2配線材15b、第3配線材15cを組み込んだ絶縁シート22を用いて各太陽電池素子を接続するようにしてもよい。第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aと接続する領域において、絶縁シート22に開口部22aが設けられ、半田や導電性接着剤により配線材15と第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aとを接続する。絶縁シート22は、透光性を有しており、例えば、シリカをハイブリッドしたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から構成される。また、絶縁シート22は、図14、15に示すように、1枚の太陽電池素子10が搭載可能な大きさに形成し、隣接する絶縁シート22の第1配線材15aと第2配線材15bを接続してもよい。また、絶縁シート22は、複数枚の太陽電池素子10が搭載可能な大きさを有してもよい。このとき、一の太陽電池素子に接続する第1配線材15aと一の太陽電池素子に隣接して設けられる他の太陽電池素子に接続する第2配線材15bとは、図16に示すように、第1配線材15aと第2配線材15bとを一体化した部材で構成してもよい。   Moreover, as shown in FIGS. 14 and 15, the solar cell module 20 uses the insulating sheet 22 in which the first wiring member 15a, the second wiring member 15b, and the third wiring member 15c are incorporated therein to form each solar cell element. You may make it connect. In the region connected to the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a, an opening 22a is provided in the insulating sheet 22, and the wiring material 15 and the first output extraction portion 4c and the second are made of solder or a conductive adhesive. The output extraction unit 5a is connected. The insulating sheet 22 has translucency, and is made of, for example, an epoxy resin or a polyimide resin hybridized with silica. In addition, as shown in FIGS. 14 and 15, the insulating sheet 22 is formed in such a size that one solar cell element 10 can be mounted, and the first wiring member 15 a and the second wiring member 15 b of the adjacent insulating sheet 22. May be connected. The insulating sheet 22 may have a size that allows a plurality of solar cell elements 10 to be mounted. At this time, the first wiring member 15a connected to one solar cell element and the second wiring member 15b connected to another solar cell element provided adjacent to the one solar cell element are as shown in FIG. The first wiring member 15a and the second wiring member 15b may be integrated with each other.

≪太陽電池素子の製造方法≫
次に、太陽電池素子10aおよび太陽電池素子10bの製造方法について説明する。
≪Method for manufacturing solar cell element≫
Next, the manufacturing method of the solar cell element 10a and the solar cell element 10b is demonstrated.

<半導体基板の準備工程>
まず、p型の導電型を呈する半導体基板1を準備する。
<Preparation process of semiconductor substrate>
First, a semiconductor substrate 1 exhibiting a p-type conductivity is prepared.

半導体基板1として単結晶シリコン基板を用いる場合であれば、FZやCZ法など公知の製法で作製された単結晶シリコンインゴットを所定の厚みに切り出すことで半導体基板1を得ることができる。また、多結晶シリコン基板を半導体基板1として用いる場合であれば、キャスト法や鋳型内凝固法などの公知の製法で作製された多結晶シリコンインゴットを所定の厚みに切り出すことで半導体基板1を得ることができる。   In the case of using a single crystal silicon substrate as the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 can be obtained by cutting a single crystal silicon ingot produced by a known manufacturing method such as FZ or CZ method into a predetermined thickness. If a polycrystalline silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 is obtained by cutting a polycrystalline silicon ingot produced by a known manufacturing method such as a casting method or a solidification method in a mold into a predetermined thickness. be able to.

以下においては、ドーパント元素としてB(ボロン)あるいはGa(ガリウム)を1×1015〜1×1017atoms/cm程度ドープして成ることでp型の導電型を呈する結晶シリコン基板を半導体基板1として用いる場合を例にとって説明する。 In the following, a crystalline silicon substrate that exhibits p-type conductivity by doping B (boron) or Ga (gallium) as a dopant element to about 1 × 10 15 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 is used as a semiconductor substrate. The case of using as 1 will be described as an example.

なお、切り出し(スライス)に伴う半導体基板1の表層部の機械的ダメージ層や汚染層を除去するために、切り出した半導体基板1の表面側および裏面側の表層部をNaOHやKOH、あるいはフッ酸と硝酸の混合液などでそれぞれ10〜20μm程度エッチングし、その後、純水などで洗浄することで、有機成分や金属成分を除去しておくようにする。   In addition, in order to remove the mechanical damage layer and the contamination layer of the surface layer portion of the semiconductor substrate 1 due to the cutting (slicing), the surface layer portions on the front surface side and the back surface side of the cut semiconductor substrate 1 are NaOH, KOH, or hydrofluoric acid Etching is about 10 to 20 μm each with a mixed solution of nitric acid and nitric acid, and then washed with pure water to remove organic components and metal components.

<貫通孔の形成工程>
次に、太陽電池素子10aにおいては、半導体基板1の第1の面1Fと第2の面1Sとの間に貫通孔3を形成する。
<Through-hole formation process>
Next, in the solar cell element 10a, the through hole 3 is formed between the first surface 1F and the second surface 1S of the semiconductor substrate 1.

貫通孔3は、機械的ドリル、ウォータージェットあるいはレーザ加工装置等を用いて形成する。なお、貫通孔3の形成は、第1の面1Fの損傷を避けるべく、半導体基板1の第2の面1Sの側から第1の面1Fの側に向けて加工を行うようにする。ただし、加工による半導体基板1への損傷が少なければ、第1の面1Fの側から第2の面1Sの側に向けて加工を行うようにしてもよい。また、貫通孔3の形成後にはダメージ層を除去するためにエッチングすることが好ましい。   The through hole 3 is formed using a mechanical drill, a water jet, a laser processing apparatus, or the like. The through-hole 3 is formed by processing from the second surface 1S side of the semiconductor substrate 1 toward the first surface 1F side in order to avoid damage to the first surface 1F. However, if there is little damage to the semiconductor substrate 1 due to the processing, the processing may be performed from the first surface 1F side to the second surface 1S side. Moreover, it is preferable to etch after removing the through holes 3 in order to remove the damaged layer.

<テクスチャ構造の形成工程>
次に、半導体基板1の第1の面側に、光反射率の低減を効果的に行うための微細な突起(凸部)1bをもつテクスチャ構造1aを形成する。
<Texture structure forming process>
Next, a texture structure 1 a having fine protrusions (convex portions) 1 b for effectively reducing the light reflectance is formed on the first surface side of the semiconductor substrate 1.

テクスチャ構造1aの形成方法としては、NaOHやKOHなどのアルカリ水溶液によるウェットエッチング法や、半導体基板1の材料であるシリコンをエッチングする性質を有するエッチングガスを用いるドライエッチング法を用いることができる。   As a method for forming the texture structure 1a, a wet etching method using an alkaline aqueous solution such as NaOH or KOH, or a dry etching method using an etching gas having a property of etching silicon which is a material of the semiconductor substrate 1 can be used.

<逆導電型層の形成工程>
次に、逆導電型層2を形成する。太陽電池素子10aにおいては、半導体基板1の第1の面1Fに第1逆導電型層2aを形成し、貫通孔3の内表面に第2逆導電型層2bを形成し、第2の面1Sに第3逆導電型層2cを形成する。一方で、太陽電池素子10bにおいては、第2の面1Sに逆導電型層2を形成する。
<Reverse conductivity type layer formation process>
Next, the reverse conductivity type layer 2 is formed. In the solar cell element 10a, the first reverse conductivity type layer 2a is formed on the first surface 1F of the semiconductor substrate 1, the second reverse conductivity type layer 2b is formed on the inner surface of the through hole 3, and the second surface A third reverse conductivity type layer 2c is formed on 1S. On the other hand, in the solar cell element 10b, the reverse conductivity type layer 2 is formed on the second surface 1S.

p型の導電型を呈する結晶シリコン基板を半導体基板1として用いる場合、逆導電型層2を形成するためのn型化ドーピング元素としては、P(リン)を用いることが好ましい。   When a crystalline silicon substrate exhibiting p-type conductivity is used as the semiconductor substrate 1, it is preferable to use P (phosphorus) as an n-type doping element for forming the reverse conductivity type layer 2.

逆導電型層2は、半導体基板1におけるその形成対象箇所にペースト状態にしたPを塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたPOCl(オキシ塩化リン)を拡散源として形成対象箇所に拡散させる気相熱拡散法、および形成予定箇所に対して直接に拡散させるイオン打ち込み法などによって形成する。気相拡散法を用いれば、太陽電池素子10aにおいて、半導体基板1の両主面における形成対象箇所と貫通孔3の表面とを同時に逆導電型層2を形成できるので好ましい。 The reverse conductivity type layer 2 is a coating thermal diffusion method in which P 2 O 5 in a paste state is applied to the formation target portion of the semiconductor substrate 1 for thermal diffusion, and POCl 3 (phosphorus oxychloride) in a gas state is a diffusion source. As described above, it is formed by a gas phase thermal diffusion method for diffusing to a formation target location, an ion implantation method for diffusing directly to a formation planned location, or the like. Use of the vapor phase diffusion method is preferable because, in the solar cell element 10a, the opposite conductivity type layer 2 can be formed simultaneously on the formation target portions on both main surfaces of the semiconductor substrate 1 and the surface of the through hole 3.

なお、形成対象箇所以外にも拡散領域が形成されるような条件下では、その部分にあらかじめ拡散防止層を形成したうえで逆導電型層2を形成することにより、部分的に拡散を防止することができる。また、拡散防止層を形成せず、形成対象箇所以外に形成された拡散領域を後からエッチングして除去してもよい。   In addition, under the condition that the diffusion region is formed in addition to the formation target portion, the diffusion is partially prevented by forming the diffusion prevention layer in advance and forming the reverse conductivity type layer 2 in that portion. be able to. Further, without forming the diffusion preventing layer, the diffusion region formed at a portion other than the formation target portion may be etched and removed later.

<反射防止膜の形成工程>
次に、半導体基板1の第1の面1Fに反射防止膜7を形成する。
<Antireflection film formation process>
Next, the antireflection film 7 is formed on the first surface 1F of the semiconductor substrate 1.

反射防止膜7の形成方法としては、PECVD法、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。例えば、SiNx膜からなる反射防止膜7をPECVD法で形成する場合であれば、反応室内を500℃程度としてシラン(Si)とアンモニア(NH)との混合ガスを窒素(N)で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて堆積させることで反射防止膜7を形成できる。 As a method for forming the antireflection film 7, a PECVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used. For example, when the antireflection film 7 made of a SiNx film is formed by PECVD, the reaction chamber is set to about 500 ° C. and a mixed gas of silane (Si 3 H 4 ) and ammonia (NH 3 ) is nitrogen (N 2 The antireflection film 7 can be formed by diluting with (3) and plasmaizing and depositing by glow discharge decomposition.

<半導体層の形成工程>
次に、半導体基板1の第2の面1Sに半導体層6を形成する。
<Semiconductor layer formation process>
Next, the semiconductor layer 6 is formed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1.

ボロンをドーパント元素とする場合、BBr(三臭化ボロン)を拡散源とする熱拡散法により、800〜1100℃程度の温度で形成することができる。この場合、半導体層6の形成に先立ち、半導体層6の形成予定箇所以外の領域の上に、例えば、既に形成されている逆導電型層2などの上に、酸化膜などからなる拡散防止層を形成し、半導体層6の形成後にこれを除去するようにするのが望ましい。 When boron is used as a dopant element, it can be formed at a temperature of about 800 to 1100 ° C. by a thermal diffusion method using BBr 3 (boron tribromide) as a diffusion source. In this case, prior to the formation of the semiconductor layer 6, a diffusion prevention layer made of an oxide film or the like, for example, on a region other than the portion where the semiconductor layer 6 is to be formed, for example, on the reverse conductivity type layer 2 or the like already formed It is desirable to remove the semiconductor layer 6 after the semiconductor layer 6 is formed.

また、ドーパント元素としてアルミニウムを用いる場合は、アルミニウム粉末と有機ビヒクル等からなるアルミニウムペーストを印刷法で半導体基板1の第2の面1Sに塗布した後、700〜850℃程度の温度で熱処理(焼成)してアルミニウムを半導体基板1に向けて拡散させることによって、半導体層6を形成することができる。この場合、アルミニウムペーストの印刷面である第2の面1Sだけに所望の拡散領域である半導体層6を形成することができる。その後、焼成後に第2の面1Sの上に形成されたアルミニウムからなる層を除去する。   When aluminum is used as the dopant element, an aluminum paste made of aluminum powder and an organic vehicle or the like is applied to the second surface 1S of the semiconductor substrate 1 by a printing method, followed by heat treatment (baking at a temperature of about 700 to 850 ° C. The semiconductor layer 6 can be formed by diffusing aluminum toward the semiconductor substrate 1. In this case, the semiconductor layer 6 that is a desired diffusion region can be formed only on the second surface 1S that is the printing surface of the aluminum paste. Thereafter, the layer made of aluminum formed on the second surface 1S after firing is removed.

また、逆導電型層2と半導体層6とが隣接して形成される場合には、レーザ照射等の公知の方法でpn分離を行ってもよい。   When the reverse conductivity type layer 2 and the semiconductor layer 6 are formed adjacent to each other, pn separation may be performed by a known method such as laser irradiation.

<パッシベーション膜の形成工程>
次に、半導体基板1の第2の面1Sに、パッシベーション膜8を形成する。
<Passivation film formation process>
Next, a passivation film 8 is formed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1.

パッシベーション膜8の形成方法としては、PECVD法、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。また、パッシベーション膜8を形成する場合において、パッシベーション膜8の形成予定箇所以外の領域の上にマスクを設けるか、または第2の面1Sの全面に設けた後、形成予定箇所以外の領域を除去してもよい。   As a method for forming the passivation film 8, a PECVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used. When the passivation film 8 is formed, a mask is provided on a region other than the portion where the passivation film 8 is to be formed, or the region other than the portion where the passivation film 8 is to be formed is removed after being provided on the entire surface of the second surface 1S. May be.

<電極の形成方法>
次に、太陽電池素子10aにおいては、第1の電極4を構成する主電極部4aと導通部4bとを形成する。
<Method for forming electrode>
Next, in the solar cell element 10a, the main electrode portion 4a and the conduction portion 4b constituting the first electrode 4 are formed.

主電極部4aと導通部4bとは、例えば、塗布法を用いて形成される。具体的には、半導体基板1の第1の面1Fに、例えば銀等からなる金属粉末100重量部に対して有機ビヒクルを10〜30重量部、ガラスフリットを0.1〜10重量部を添加してなる導電性ペーストを、図1に示す主電極部4aの形成パターンにて塗布することで塗布膜を形成した後、該塗布膜を最高温度500〜850℃で数十秒〜数十分程度焼成することにより、主電極部4aと導通部4bとを形成することができる。なお、この場合、導電性ペーストを塗布する際に貫通孔3にも該導電性ペーストが充填されることで、導通部4bも形成できる。また、に第1出力取出部4cを導電性ペーストで形成する場合は、続けて第2の面1Sの側から導電性ペーストを塗布して、焼成することにより、第1出力取出部4cを形成することができる。その際に貫通孔3にも導電性ペーストが再度充填された後に焼成がなされるので、第1の面1Fに導電性ペーストを塗布する際に貫通孔3に十分に導電性ペーストが充填されなくてもかまわない。   The main electrode portion 4a and the conductive portion 4b are formed using, for example, a coating method. Specifically, 10 to 30 parts by weight of an organic vehicle and 0.1 to 10 parts by weight of glass frit are added to the first surface 1F of the semiconductor substrate 1 with respect to 100 parts by weight of metal powder made of, for example, silver. After forming a coating film by applying the conductive paste formed in the formation pattern of the main electrode portion 4a shown in FIG. 1, the coating film is tens of seconds to several tens of minutes at a maximum temperature of 500 to 850 ° C. The main electrode part 4a and the conduction | electrical_connection part 4b can be formed by baking to some extent. In this case, the conductive portion 4b can also be formed by filling the through-hole 3 with the conductive paste when applying the conductive paste. In addition, when the first output extraction portion 4c is formed of a conductive paste, the first output extraction portion 4c is formed by subsequently applying and baking the conductive paste from the second surface 1S side. can do. At this time, since the through-hole 3 is again filled with the conductive paste, firing is performed, so that when the conductive paste is applied to the first surface 1F, the through-hole 3 is not sufficiently filled with the conductive paste. It doesn't matter.

なお、導電性ペーストを塗布した後、焼成に先だって、所定の温度で塗布膜中の溶剤を蒸散させて該塗布膜を乾燥させるのが好ましい。また、あらかじめ貫通孔3にのみ導電性ペーストを充填・乾燥し、その後、上述の場合と同様に図1に示す主電極部4aのパターンにて導電性ペーストを塗布したうえで焼成するなど、主電極部4aと導通部4bとを別々に塗布・焼成して形成するようにしてもよい。さらには、主電極部4a、導通部4bおよび第1出力取出部4cを一度の焼成により形成するようにしてもよい。   In addition, after apply | coating an electrically conductive paste, it is preferable to evaporate the solvent in a coating film at predetermined temperature and to dry this coating film before baking. In addition, the conductive paste is filled and dried only in the through holes 3 in advance, and then the conductive paste is applied in the pattern of the main electrode portion 4a shown in FIG. The electrode part 4a and the conductive part 4b may be formed by separately applying and baking. Furthermore, you may make it form the main electrode part 4a, the conduction | electrical_connection part 4b, and the 1st output extraction part 4c by baking once.

また、上述したように、主電極部4aの形成に先立って、反射防止膜7を形成する場合は、パターニングされた領域に主電極部4aを形成するか、あるいは、ファイヤースルー法によって主電極部4aを形成することになる。一方で、主電極部4aを形成した後に、反射防止膜7を形成してもかまわない。この場合、反射防止膜7をパターニングする必要もなく、またファイヤースルー法を用いる必要もないため、主電極部4aの形成条件が緩やかなものとなる。このような工程であれば、例えば、800℃程度の高温で焼成を行わずとも、主電極部4aを形成することができる。   Further, as described above, when the antireflection film 7 is formed prior to the formation of the main electrode portion 4a, the main electrode portion 4a is formed in the patterned region, or the main electrode portion is formed by the fire-through method. 4a will be formed. On the other hand, the antireflection film 7 may be formed after the main electrode portion 4a is formed. In this case, it is not necessary to pattern the antireflection film 7, and it is not necessary to use the fire-through method, so that the conditions for forming the main electrode portion 4a are moderate. If it is such a process, the main electrode part 4a can be formed, without baking at the high temperature of about 800 degreeC, for example.

続いて、半導体基板1の第2の面1S上に透明導電膜からなる集電部5bを形成する。集電部5bは、例えば、スパッタ、熱CVD、LPCVD等の方法により形成される。その際、集電部5bを形成しない予定の領域(非形成領域)の上にマスクを設けることが好ましい。また、集電部5bを形成する前に第2の面1Sにパッシベーション膜8を形成している場合には、例えば、200μm〜1mmの間隔でポイント状にサンドブラスト法やメカニカルスクライブ法、さらにはレーザ法などを用いてパッシベーション膜8を除去し、半導体基板1と集電部5bとのコンタクト部を形成することが好ましい。また、コンタクト部を形成できるようにマスク等を用いて所定の形状にパッシベーション膜8を形成してもよい。   Subsequently, a current collector 5b made of a transparent conductive film is formed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1. The current collector 5b is formed by a method such as sputtering, thermal CVD, or LPCVD. In that case, it is preferable to provide a mask on the area | region (non-formation area | region) which is not forming the current collection part 5b. In addition, when the passivation film 8 is formed on the second surface 1S before forming the current collecting portion 5b, for example, a sandblasting method or a mechanical scribing method in a point shape with an interval of 200 μm to 1 mm, or a laser. It is preferable to remove the passivation film 8 using a method or the like to form a contact portion between the semiconductor substrate 1 and the current collecting portion 5b. Alternatively, the passivation film 8 may be formed in a predetermined shape using a mask or the like so that the contact portion can be formed.

次いで、半導体基板1の第2の面1S上に第1出力取出部4c、第2出力取出部5aを形成する。第1出力取出部4c、第2出力取出部5aは、例えば、銀等の導電性フィラーを有する低温硬化型の導電性ペーストを塗布し、加熱処理する方法や、アルミニウム、銀または銅等の金属をスパッタ法または蒸着法を用いて形成することができる。   Next, the first output extraction portion 4 c and the second output extraction portion 5 a are formed on the second surface 1 S of the semiconductor substrate 1. The first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a are, for example, a method of applying a low-temperature curing type conductive paste having a conductive filler such as silver, and a heat treatment, or a metal such as aluminum, silver, or copper. Can be formed by sputtering or vapor deposition.

次に、太陽電池素子10bの電極形成工程について説明する。太陽電池素子10bにおいては、半導体基板1の第2の面1Sに第1集電部4dおよび第2集電部5dを形成する。   Next, the electrode formation process of the solar cell element 10b will be described. In the solar cell element 10b, the first current collector 4d and the second current collector 5d are formed on the second surface 1S of the semiconductor substrate 1.

第1集電部4dおよび第2集電部5dは透明導電膜からなり、スパッタ、熱CVD、LPCVD等の方法により形成される。第1集電部4dおよび第2集電部5dを形成しない予定の領域(非形成領域)の上にマスクを設けてもよく、さらには第2の面1Sの全面に透明導電膜を形成した後、第1の電極4と第2の電極5を分離するように、レーザ等を用いて不要な透明導電膜を除去してもよい。さらに、レーザ等で透明導電膜を除去すると同時にpn分離も合わせて行ってもよい。また、第1補助部4eおよび第2補助部5eも透明導電膜によって形成する場合は、第1集電部4dおよび第2集電部5dと同時に形成すればよい。なお、第1集電部4dおよび第2集電部5dを形成する前に第2の面1Sにパッシベーション膜8を形成している場合には、太陽電池素子10bと同様に、パッシベーション膜8の所定領域を除去したり、予め所定の形状にパッシベーション膜8を形成してもよい。   The first current collector 4d and the second current collector 5d are made of a transparent conductive film, and are formed by a method such as sputtering, thermal CVD, or LPCVD. A mask may be provided on a region (non-formation region) where the first current collector 4d and the second current collector 5d are not formed, and a transparent conductive film is formed on the entire second surface 1S. Thereafter, an unnecessary transparent conductive film may be removed using a laser or the like so as to separate the first electrode 4 and the second electrode 5. Further, the transparent conductive film may be removed with a laser or the like and pn separation may be performed at the same time. Moreover, what is necessary is just to form the 1st auxiliary | assistant part 4e and the 2nd auxiliary | assistant part 5e simultaneously with the 1st current collection part 4d and the 2nd current collection part 5d, when forming with a transparent conductive film. In the case where the passivation film 8 is formed on the second surface 1S before the first current collector 4d and the second current collector 5d are formed, as in the solar cell element 10b, The predetermined region may be removed, or the passivation film 8 may be formed in a predetermined shape in advance.

次いで、半導体基板1の第2の面1Sに第1出力取出部4c、第2出力取出部5aを形成する。第1出力取出部4c、第2出力取出部5aは、例えば、銀等の導電性フィラーを有する低温硬化型の導電性ペーストを塗布し、加熱処理する方法や、アルミ、銀または銅等の金属をスパッタ法または蒸着法を用いて形成することができる。また、第1補助部4eおよび第2補助部5eも金属により形成される場合は、第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aと同時に形成すればよい。   Next, the first output extraction portion 4 c and the second output extraction portion 5 a are formed on the second surface 1 S of the semiconductor substrate 1. The first output extraction part 4c and the second output extraction part 5a are, for example, a method of applying a low temperature curing type conductive paste having a conductive filler such as silver and heat treatment, or a metal such as aluminum, silver or copper. Can be formed by sputtering or vapor deposition. In addition, when the first auxiliary portion 4e and the second auxiliary portion 5e are also formed of metal, they may be formed simultaneously with the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a.

本実施形態に係る第1太陽電池素子10aおよび第2太陽電池素子10bは、以上のような手順で作製することができる。   The 1st solar cell element 10a and the 2nd solar cell element 10b which concern on this embodiment can be produced in the above procedures.

また、モジュール化する際に配線材15との接触を避けたい領域に絶縁層21を設ける場合には、例えば、CVD等の薄膜形成技術を用いて形成する態様であってもよいし、樹脂ペーストなどからなる絶縁性ペーストを塗布し、熱処理することによって形成する態様であってもよいし、ポリイミド樹脂やフッ素樹脂等からなる絶縁テープを貼り付けることで形成する態様であってもよい。なお、絶縁性ペーストを熱処理する際には、電極形成のときに、同時に熱処理して形成することも可能である。   In addition, when the insulating layer 21 is provided in a region where it is desired to avoid contact with the wiring material 15 when modularized, it may be formed using a thin film forming technique such as CVD, or a resin paste An embodiment in which an insulating paste made of, for example, is applied and then heat-treated may be used, or an embodiment in which an insulating tape made of polyimide resin, fluororesin or the like is attached may be used. In addition, when heat-treating the insulating paste, it can be formed by heat treatment simultaneously with the electrode formation.

≪太陽電池モジュールの製造方法≫
次に、上述のように形成される太陽電池素子10を用いて太陽電池モジュール20を製造する方法について説明する。
≪Solar cell module manufacturing method≫
Next, a method for manufacturing the solar cell module 20 using the solar cell element 10 formed as described above will be described.

まず、あらかじめ、厚さ0.1〜0.4mm程度、幅2mm程度の銅箔の全面を半田材料によって被覆したものを長手方向について所定の長さに切断することによって、配線材15を作製しておく。そして、第1配線材15aと第2配線材15bとの間に、絶縁材19を介在させて一体化する。絶縁材19としては、ポリイミド樹脂やフッ素樹脂等からなる絶縁テープを用いてもよいし、耐熱エポキシ系接着剤や無機接着剤等の絶縁性を有する接着剤により第1配線材15aと第2配線材15bとを貼り付け、硬化した接着剤を絶縁材19として使用してもよい。また、第2配線材15bと第3配線材15cとが別々の部材の場合には、予め半田や導電性接着剤により接続しておいてもよい。   First, the wiring material 15 is produced by cutting a copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.4 mm and a width of about 2 mm covered with a solder material into a predetermined length in the longitudinal direction. Keep it. Then, the insulating material 19 is interposed between the first wiring material 15a and the second wiring material 15b so as to be integrated. As the insulating material 19, an insulating tape made of polyimide resin, fluorine resin, or the like may be used, or the first wiring material 15 a and the second wiring may be formed by an insulating adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or an inorganic adhesive. An adhesive that is pasted and cured with the material 15 b may be used as the insulating material 19. In addition, when the second wiring member 15b and the third wiring member 15c are separate members, they may be connected in advance with solder or a conductive adhesive.

そして、図9、11に示すように、複数の太陽電池素子10をそれぞれ第2の面1Sを上にして所定の距離で離間させて載置し、太陽電池素子10の第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aに上方から配線材15を接触させる。この状態で、ホットエアーや半田鏝を用いて、あるいはリフロー炉を用いて、配線材15の表面の半田を溶融させることで、配線材15と第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aとを接続させる。係る方法によれば、高い生産性で、太陽電池素子10同士を接続することができる。また、銅や銀等の金属で構成され、エポキシ、シリコーン、ポリイミド、ポリウレタン系樹脂等をバインダとし、銀、ニッケル、カーボン等の導電性フィラーから構成される低温硬化型の導電性接着剤を用いて配線材15を接続してもよく、第1出力取出部4cと第2出力取出部5aに導電性接着剤を設け、その上に配線材15を接触させた後、150〜250℃程度で熱処理することで、配線材15と一方の太陽電池素子10の第1出力取出部4cおよび他方の太陽電池素子10の第2出力取出部5aとを接続させる。   Then, as shown in FIGS. 9 and 11, the plurality of solar cell elements 10 are placed at a predetermined distance with the second surface 1S facing upward, and the first output extraction portion 4c of the solar cell element 10 is placed. And the wiring material 15 is made to contact the 2nd output extraction part 5a from upper direction. In this state, the wiring material 15, the first output extraction portion 4 c, and the second output extraction portion 5 a are melted by using the hot air, the solder iron, or the reflow furnace to melt the solder on the surface of the wiring material 15. And connect. According to this method, the solar cell elements 10 can be connected with high productivity. In addition, it is composed of metals such as copper and silver, using epoxy, silicone, polyimide, polyurethane resin, etc. as a binder, and using a low-temperature curing type conductive adhesive composed of conductive fillers such as silver, nickel, and carbon. The wiring material 15 may be connected to the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a by providing a conductive adhesive and contacting the wiring material 15 on the conductive adhesive at about 150 to 250 ° C. By performing the heat treatment, the wiring member 15 is connected to the first output extraction portion 4c of one solar cell element 10 and the second output extraction portion 5a of the other solar cell element 10.

また、絶縁シート22を使用する場合、絶縁シート22は2枚のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルムの間に第1配線材15aと第2配線材15bとを一体化した配線材15を挟み込んで形成してもよいし、3枚の絶縁フィルムを用いてそれぞれの間に第1配線材15と第2配線材15bを挟みこんで形成してもよい。そして、第1の電極4および第2の電極5と配線材15を接続するために、レーザ等により絶縁フィルムを一部除去して開口部22aを形成する。そして、半田や導電性接着剤を開口部22aに設け、太陽電池素子10の第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aに接触させて熱処理することにより、絶縁シート22の内部に設けられた配線材15と第1出力取出部4cおよび第2出力取出部5aとを接続させる。   In addition, when the insulating sheet 22 is used, the insulating sheet 22 includes a wiring member 15 in which the first wiring member 15a and the second wiring member 15b are integrated between two insulating films made of epoxy resin, polyimide resin, or the like. The first wiring member 15 and the second wiring member 15b may be sandwiched between the three insulating films using three insulating films. And in order to connect the 1st electrode 4 and the 2nd electrode 5, and the wiring material 15, a part of insulating film is removed with a laser etc. and the opening part 22a is formed. Then, solder or a conductive adhesive is provided in the opening 22a, and is heat-treated in contact with the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a of the solar cell element 10, thereby being provided inside the insulating sheet 22. The wiring member 15 is connected to the first output extraction portion 4c and the second output extraction portion 5a.

その後、透光性部材11の上に、表側充填材12と、配線材15によって互いに接続された複数の太陽電池素子10と、裏側充填材13と、裏面保護材14とを順次に積層することで得られるモジュール基体を、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって一体化させることによって、太陽電池モジュール20が得られる。   Thereafter, the front-side filler 12, the plurality of solar cell elements 10 connected to each other by the wiring material 15, the back-side filler 13, and the back surface protective material 14 are sequentially laminated on the translucent member 11. The solar cell module 20 is obtained by integrating the module substrate obtained in (1) by degassing, heating and pressing in a laminator.

そして、図8(b)に示すように、上述した太陽電池モジュール20の外周には、必要に応じてアルミニウムなどの枠16がはめ込まれる。また、図8(a)に示すように、直列接続された複数の太陽電池素子10のうち、最初の太陽電池素子10と最後の太陽電池素子10の電極の一端を、出力取出部である端子ボックス17に、出力取出配線18によって接続する。   And as shown in FIG.8 (b), the frames 16, such as aluminum, are inserted in the outer periphery of the solar cell module 20 mentioned above as needed. Moreover, as shown to Fig.8 (a), the terminal which is an output extraction part is used for the end of the electrode of the 1st solar cell element 10 and the last solar cell element 10 among several solar cell elements 10 connected in series. It is connected to the box 17 by an output extraction wiring 18.

上述した手順によって、本実施形態に係る太陽電池モジュール20を得ることができる。   The solar cell module 20 according to this embodiment can be obtained by the procedure described above.

なお、逆導電型層2および半導体層6の形成態様は、上述したものに限定されるものではない。例えば、薄膜形成技術を用いて、水素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む結晶質シリコン膜などを形成してもよい。また、太陽電池素子10においては、上述の配列状態をみたすとともに配線材15による接続態様が実現可能である限りにおいて、第1出力取出部4cと第2出力取出部5aとをそれぞれ上述したものと異なる形状(例えば、台形状、円形状、楕円形状、半円形状、扇型形状、あるいはそれらの複合形状など)に形成する態様であってもよい。   In addition, the formation aspect of the reverse conductivity type layer 2 and the semiconductor layer 6 is not limited to what was mentioned above. For example, a crystalline silicon film including a hydrogenated amorphous silicon film or a microcrystalline silicon film may be formed using a thin film formation technique. In the solar cell element 10, the first output extraction portion 4 c and the second output extraction portion 5 a are respectively described above as long as the above arrangement state is satisfied and the connection mode by the wiring member 15 can be realized. A different shape (for example, a trapezoidal shape, a circular shape, an elliptical shape, a semicircular shape, a fan shape, or a composite shape thereof) may be used.

1 :半導体基板
2 :逆導電型層
2a:第1逆導電型層
2b:第2逆導電型層
2c:第3逆導電型層
3 :貫通孔
4 :第1の電極
4a:主電極部
4b:導通部
4c:第1出力取出部
4d:第1集電部
4e:第1補助部
5 :第2の電極
5a:第2出力取出部
5b:集電部
5c:接続部
5d:第2集電部
5e:第2補助部
6 :半導体層
7 :反射防止膜
8 :パッシベーション膜
9 :絶縁層
10 :太陽電池素子
11 :透光性基板
12 :表側充填材
13 :裏側充填材
14 :裏面保護材
15 :配線材
16 :枠
17 :端子ボックス
18 :出力取出配線
19 :絶縁材
20 :太陽電池モジュール
21 :絶縁層
22 :絶縁シート
22a:絶縁シートの開口部
1: Semiconductor substrate 2: Reverse conductivity type layer 2a: 1st reverse conductivity type layer 2b: 2nd reverse conductivity type layer 2c: 3rd reverse conductivity type layer 3: Through-hole 4: 1st electrode 4a: Main electrode part 4b : Conduction part 4c: first output extraction part 4d: first current collection part 4e: first auxiliary part 5: second electrode 5a: second output extraction part 5b: current collection part 5c: connection part 5d: second collection Electrical part 5e: 2nd auxiliary | assistant part 6: Semiconductor layer 7: Antireflection film 8: Passivation film 9: Insulating layer 10: Solar cell element 11: Translucent substrate 12: Front side filler 13: Back side filler 14: Back surface protection Material 15: Wiring material 16: Frame 17: Terminal box 18: Output extraction wiring 19: Insulating material 20: Solar cell module 21: Insulating layer 22: Insulating sheet 22a: Opening of insulating sheet

Claims (4)

第1の面及び該第1の面の裏面に相当する第2の面を有する半導体基板と、
前記第2の面に設けられた第1電極と、
前記第2の面に設けられ、第1電極と異なる極性を有する第2電極と、を有する複数の太陽電池素子を備え、
一方の前記太陽電池素子の前記第1電極と他方の前記太陽電池素子の前記第2電極を電気的に接続してなる太陽電池モジュールであって、
前記第2電極は、集電部を具備し、
該集電部は、透光性を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface corresponding to the back surface of the first surface;
A first electrode provided on the second surface;
A plurality of solar cell elements provided on the second surface and having a second electrode having a polarity different from that of the first electrode;
A solar cell module formed by electrically connecting the first electrode of one of the solar cell elements and the second electrode of the other solar cell element,
The second electrode includes a current collector,
The solar cell module, wherein the current collector has translucency.
前記太陽電池素子は、前記第1電極と電気的に接続される第1配線材と、前記第2電極と電気的に接続される第2配線材と、を有し、
前記第1及び前記2配線材は、前記半導体基板の前記第2の面から平面視して重なるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
The solar cell element includes a first wiring material electrically connected to the first electrode, and a second wiring material electrically connected to the second electrode,
2. The solar cell module according to claim 1, wherein the first and second wiring members are arranged so as to overlap in plan view from the second surface of the semiconductor substrate.
前記第1配線材は、前記第2配線材よりも前記半導体基板側に配置されており、
前記第2配線材は、前記半導体基板の前記第2の面から平面視して、第1配線材が配置されている領域内に位置していることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池モジュール。
The first wiring member is disposed closer to the semiconductor substrate than the second wiring member;
3. The sun according to claim 2, wherein the second wiring member is located in a region where the first wiring member is disposed in a plan view from the second surface of the semiconductor substrate. Battery module.
前記第1配線材と前記第2配線材との間に絶縁材を介在させることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池モジュール。
The solar cell module according to claim 2, wherein an insulating material is interposed between the first wiring material and the second wiring material.
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