JP2015029014A - Solar cell element and solar cell module - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell element in which deterioration in photoelectric conversion efficiency is reduced, and to provide a solar cell module.SOLUTION: A solar cell element 1 includes: a semiconductor substrate 2 having a front surface 2a and a rear surface 2b; a bus bar electrode 3 arranged on at least one of the front surface 2a and the rear surface 2b of the semiconductor substrate 2; and a first finger electrode 4a and a second finger electrode 4b which are electrically connected to the bus bar electrode 3 and extend in a first direction. In the solar cell element 1, the first finger electrode 4a and the second finger electrode 4b are arranged adjacent to each other at an interval on that surface of the semiconductor substrate 2 on which the bus bar electrode 3 is arranged. The width of the first finger electrode 4a in a second direction orthogonal to the first direction is larger than that of the second finger electrode 4b in the second direction.

Description

本発明は太陽電池素子およびその太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell element and a solar cell module using the solar cell element.

太陽電池素子には様々な種類のものが存在する。現在、多く使用されている太陽電池素子としては、単結晶または多結晶のシリコンからなる半導体基板を用いた結晶系の太陽電池素子である。このような結晶系の太陽電池素子は、半導体基板の表面に表面電極、半導体基板の裏面に裏面電極が設けられている。上記の太陽電池素子では、表面電極が形成されている半導体基板の部分は、表面電極によって遮光されるため、光吸収による電子正孔対の生成に寄与しない。このことを一般にシャドウロスという。表面電極は、シャドウロスを低減するために、細長い多数の集電電極（フィンガー電極）と、数本の出力取出電極（バスバー電極）とからなるようにしている（例えば、特許文献１参照）。   There are various types of solar cell elements. Currently used solar cell elements are crystalline solar cell elements using a semiconductor substrate made of single crystal or polycrystalline silicon. Such a crystalline solar cell element has a surface electrode on the surface of the semiconductor substrate and a back electrode on the back surface of the semiconductor substrate. In the above solar cell element, the portion of the semiconductor substrate on which the surface electrode is formed is shielded from light by the surface electrode, and thus does not contribute to the generation of electron-hole pairs by light absorption. This is generally called shadow loss. The surface electrode is made up of a large number of elongated current collecting electrodes (finger electrodes) and several output extraction electrodes (bus bar electrodes) in order to reduce shadow loss (see, for example, Patent Document 1).

特開２００２−１１１０２４号公報JP 2002-1111024 A

上述したシャドウロスを低減するためには、フィンガー電極の幅をできる限り細くすることが有効である。このような細いフィンガー電極を、導電性ペーストを用いた印刷法によって形成すると、印刷に使用するスクリーン製版の目詰まりなどに起因して、フィンガー電極が途中で切れる、もしくは細くなる場合がある。このようなフィンガー電極を備えた太陽電池素子では、光発生キャリヤの集電効率が悪化して、太陽電池素子の曲線因子が低下する可能性がある。これにより、太陽電池素子の光電変換効率が低下する可能性がある。   In order to reduce the above-described shadow loss, it is effective to reduce the width of the finger electrode as much as possible. When such a thin finger electrode is formed by a printing method using a conductive paste, the finger electrode may be cut or thinned in the middle due to clogging of a screen plate used for printing. In the solar cell element provided with such a finger electrode, the current collection efficiency of the photo-generated carrier is deteriorated, and the curve factor of the solar cell element may be reduced. Thereby, the photoelectric conversion efficiency of a solar cell element may fall.

本発明の１つの目的は、光電変換効率の低下を低減した太陽電池素子および太陽電池モジュールを提供することにある。   One object of the present invention is to provide a solar cell element and a solar cell module in which a decrease in photoelectric conversion efficiency is reduced.

本発明の一実施形態に係る太陽電池素子および太陽電池モジュールは、表面および裏面を有する半導体基板と、該半導体基板の表面および裏面の少なくとも一方の上に配置されたバスバー電極と、前記バスバー電極に電気的に接続された、第１方向に延びる第１フィンガー電極および第２フィンガー電極とを備えている。本実施形態において、前記第１フィンガー電極および前記第２フィンガー電極は、間隔を空けて隣り合うように前記半導体基板の前記バスバー電極が配置された面上に配置されており、前記第１方向と直交する第２方向における前記第１フィンガー電極の幅は、前記第２方向における前記第２フィンガー電極の幅よりも大きい。   A solar cell element and a solar cell module according to an embodiment of the present invention include a semiconductor substrate having a front surface and a back surface, a bus bar electrode disposed on at least one of the front surface and the back surface of the semiconductor substrate, and the bus bar electrode A first finger electrode and a second finger electrode that are electrically connected and extend in the first direction are provided. In the present embodiment, the first finger electrode and the second finger electrode are disposed on a surface of the semiconductor substrate on which the bus bar electrode is disposed so as to be adjacent to each other with a gap therebetween, and the first direction and The width of the first finger electrode in the orthogonal second direction is greater than the width of the second finger electrode in the second direction.

上記実施形態に係る太陽電池素子および太陽電池モジュールでは、第２フィンガー電極に断線が生じても、第１フィンガー電極でキャリヤを収集してバスバー電極で集電できるため、曲線因子の低下を小さくすることができる。その結果、光電変換効率の低下を低減できる。   In the solar cell element and the solar cell module according to the above-described embodiment, even if the second finger electrode is disconnected, carriers can be collected by the first finger electrode and collected by the bus bar electrode, so that the reduction of the fill factor is reduced. be able to. As a result, a decrease in photoelectric conversion efficiency can be reduced.

（ａ）は本発明の一形態に係る太陽電池素子の一例を表面側からみた平面模式図であり、（ｂ）は太陽電池素子の一例を裏面側からみた平面模式図である。(A) is the plane schematic diagram which looked at an example of the solar cell element which concerns on one form of this invention from the surface side, (b) is the plane schematic diagram which looked at an example of the solar cell element from the back surface side. 図１（ａ）のＴ−Ｔ線における断面の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the cross section in the TT line | wire of Fig.1 (a). 図１（ａ）のＡ部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section of Fig.1 (a). （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の一形態に係る太陽電池の製造方法の一例を模式的に示す太陽電池の断面図である。(A)-(f) is sectional drawing of the solar cell which shows typically an example of the manufacturing method of the solar cell which concerns on one form of this invention, respectively. （ａ）は本発明の他の形態に係る太陽電池素子の一例を表面側からみた平面模式図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＢ部の拡大図である。(A) is the plane schematic diagram which looked at an example of the solar cell element which concerns on the other form of this invention from the surface side, (b) is an enlarged view of the B section of Fig.5 (a). （ａ）は本発明の他の形態に係る太陽電池素子の一例を裏面側からみた平面模式図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＣ部の拡大図である。(A) is the plane schematic diagram which looked at an example of the solar cell element which concerns on the other form of this invention from the back surface side, (b) is an enlarged view of the C section of Fig.6 (a). 図６（ａ）のＴ−Ｔ線における断面の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the cross section in the TT line | wire of Fig.6 (a). （ａ）は本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの第１面側の一実施形態を示す平面図であり、（ｂ）は第２面側の一実施形態を示す平面図である。(A) is a top view which shows one Embodiment of the 1st surface side of the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is a top view which shows one Embodiment of the 2nd surface side. （ａ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池素子に接続部材を接続した状態を示す平面図であり、（ｂ）は、２つの太陽電池素子の接続状態を示す断面図である。(A) is a top view which shows the state which connected the connection member to the solar cell element which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing which shows the connection state of two solar cell elements. 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の太陽電池素子および太陽電池モジュールの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a solar cell element and a solar cell module of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, since drawing is shown typically, the size of the component in each figure, a positional relationship, etc. can be changed suitably.

＜太陽電池素子＞
（第１実施形態）
太陽電池素子１は、主として光を受ける主面である表面１ａと、表面１ａと対向する他の主面である裏面１ｂを有している。また、太陽電池素子１は、半導体基板２を有している。また、半導体基板２は、太陽電池素子１の表面１ａに相当する表面２ａと、太陽電池素子１の裏面１ｂに相当する裏面２ｂとを有している。 <Solar cell element>
(First embodiment)
The solar cell element 1 has a surface 1a that is a main surface that mainly receives light and a back surface 1b that is another main surface facing the surface 1a. The solar cell element 1 has a semiconductor substrate 2. The semiconductor substrate 2 has a front surface 2 a corresponding to the front surface 1 a of the solar cell element 1 and a back surface 2 b corresponding to the back surface 1 b of the solar cell element 1.

太陽電池素子１の表面１ａには、図１（ａ）に示すように、表面電極として、バスバー電極３およびフィンガー電極４が形成されている。また、太陽電池素子１の裏面１ａには、図１（ｂ）に示すように、裏面電極として集電電極５および接続電極６が形成されている。   As shown in FIG. 1A, a bus bar electrode 3 and finger electrodes 4 are formed on the surface 1a of the solar cell element 1 as surface electrodes. Moreover, as shown in FIG.1 (b), the collector electrode 5 and the connection electrode 6 are formed in the back surface 1a of the solar cell element 1 as a back surface electrode.

半導体基板２は、例えば、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられる。また、半導体基板２は、ボロンあるいはガリウムなどのドーパント元素を含有していることから、一導電型（例えば、ｐ型）を有している。半導体基板２の厚みは、例えば１５０〜２５０μｍ程度であればよい。また、半導体基板２の平面形状は、特に限定されるものではないが、１００〜１８０ｍｍ程度の正方形状または矩形状であればよい。なお、以下では、半導体基板２として、ｐ型多結晶シリコン基板を用いる例で説明する。   As the semiconductor substrate 2, for example, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used. Moreover, since the semiconductor substrate 2 contains a dopant element such as boron or gallium, it has one conductivity type (for example, p-type). The thickness of the semiconductor substrate 2 should just be about 150-250 micrometers, for example. Moreover, the planar shape of the semiconductor substrate 2 is not particularly limited, but may be a square shape or a rectangular shape of about 100 to 180 mm. Hereinafter, an example in which a p-type polycrystalline silicon substrate is used as the semiconductor substrate 2 will be described.

半導体基板２は、図２に示すように、太陽電池素子１の表面１ａ側に設けられた逆導電型層８を有している。逆導電型層８は、一導電型領域７に対する逆の導電型（ｎ型）を有しており、一導電型領域７とｐｎ接合を形成する。ｎ型の逆導電型層８は、半導体基板２における表面２ａ側にリン等のドーパント元素を拡散させることによって形成される。   As shown in FIG. 2, the semiconductor substrate 2 has a reverse conductivity type layer 8 provided on the surface 1 a side of the solar cell element 1. The reverse conductivity type layer 8 has the opposite conductivity type (n-type) to the one conductivity type region 7 and forms a pn junction with the one conductivity type region 7. The n-type reverse conductivity type layer 8 is formed by diffusing a dopant element such as phosphorus on the surface 2 a side of the semiconductor substrate 2.

反射防止膜９は、逆導電型層８の上に設けられ、表面１ａにおける光の反射率を低減する役割を有する。これにより、半導体基板２に吸収される光の量が増大する。そして、光吸収によって生成する電子正孔対を増大させる役割を果たすことで太陽電池素子１の変換
効率の向上に寄与する。反射防止膜９は、例えば、窒化シリコン膜、酸化チタン膜、酸化シリコン膜、もしくは酸化アルミニウム膜、またはそれらの積層膜からなる。また、反射防止膜９は半導体基板２の界面および粒界での少数キャリヤの再結合による変換効率の低下を低減する、パッシベーション膜としての効果も有することができる。 The antireflection film 9 is provided on the reverse conductivity type layer 8 and has a role of reducing the reflectance of light on the surface 1a. As a result, the amount of light absorbed by the semiconductor substrate 2 increases. And it contributes to the improvement of the conversion efficiency of the solar cell element 1 by playing the role which increases the electron hole pair produced | generated by light absorption. The antireflection film 9 is made of, for example, a silicon nitride film, a titanium oxide film, a silicon oxide film, an aluminum oxide film, or a laminated film thereof. Further, the antireflection film 9 can also have an effect as a passivation film that reduces a decrease in conversion efficiency due to recombination of minority carriers at the interface and grain boundary of the semiconductor substrate 2.

接続電極６は、幅１〜５ｍｍ程度で、所定の間隔をあけて太陽電池素子１の辺に略平行に、第２方向（図１のＹ方向）に２〜５本程度形成される。接続電極６は、例えば銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分としたペーストを、所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成される。この焼成後の接続電極６の厚みは、１０〜３０μｍ程度である。また、集電電極５の厚みは、例えば１５〜５０μｍ程度である。また、集電電極５は、半導体基板２の裏面２ｂの外周部の０．５〜３ｍｍ幅の部分および接続電極６の形成部分を除いた裏面２ｂの略全面に形成される。この集電電極５は、例えばアルミニウムペーストを所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。   The connection electrodes 6 have a width of about 1 to 5 mm, and are formed about 2 to 5 in the second direction (the Y direction in FIG. 1) at a predetermined interval and substantially parallel to the side of the solar cell element 1. The connection electrode 6 is formed by, for example, applying a paste mainly composed of silver (or copper or a silver-copper alloy) into a desired shape and then baking it. The thickness of the connection electrode 6 after firing is about 10 to 30 μm. Moreover, the thickness of the current collection electrode 5 is about 15-50 micrometers, for example. The collecting electrode 5 is formed on substantially the entire back surface 2 b excluding the 0.5 to 3 mm width portion of the outer peripheral portion of the back surface 2 b of the semiconductor substrate 2 and the connection electrode 6 formation portion. The current collecting electrode 5 can be formed, for example, by applying an aluminum paste in a desired shape and then baking it.

ＢＳＦ（Back-Surface-Field）領域１０は、半導体基板２の裏面２ｂ側に内部電界を形成し、裏面２ｂの近傍での少数キャリヤの再結合による変換効率の低下を低減させる役割を有している。ＢＳＦ領域１０は、半導体基板２の一導電型領域７と同一の導電型を有しているが、ＢＳＦ領域１０には、一導電型領域７にドープされてい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。ＢＳＦ領域１０は、半導体基板２がｐ型を有するのであれば、例えば、裏面２ｂ側にボロンまたは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１×１０^１８〜５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３程度となるように形成されるとよい。 A BSF (Back-Surface-Field) region 10 has a role of forming an internal electric field on the back surface 2b side of the semiconductor substrate 2 and reducing deterioration in conversion efficiency due to recombination of minority carriers in the vicinity of the back surface 2b. Yes. The BSF region 10 has the same conductivity type as the one conductivity type region 7 of the semiconductor substrate 2, but the BSF region 10 has a concentration higher than the concentration of the dopant element doped in the one conductivity type region 7. There is a dopant element. If the semiconductor substrate 2 has a p-type, the BSF region 10 has a concentration of these dopant elements of 1 × 10 ^{18 to} 5 × 10, for example, by diffusing a dopant element such as boron or aluminum on the back surface 2b side. It may be formed so as to be about ²¹ atoms / cm ³ .

太陽電池素子１の表面１ａ（半導体基板２の表面２ａ）側に設けられるバスバー電極３は、フィンガー電極４によって収集された光生成キャリヤ（以下、キャリヤとする）を集電する役割を有する。バスバー電極３は、第２方向（Ｙ方向）に沿って、且つ裏面１ａに設けられた接続電極６とほぼ対向する位置に形成される。また、バスバー電極３は、幅が１〜３ｍｍ程度で、一定間隔を持って２〜５本程度形成される。   The bus bar electrode 3 provided on the surface 1a (surface 2a of the semiconductor substrate 2) side of the solar cell element 1 has a role of collecting photogenerated carriers (hereinafter referred to as carriers) collected by the finger electrodes 4. The bus bar electrode 3 is formed along the second direction (Y direction) and at a position substantially opposite to the connection electrode 6 provided on the back surface 1a. The bus bar electrodes 3 have a width of about 1 to 3 mm, and are formed with about 2 to 5 pieces with a constant interval.

フィンガー電極４は、キャリヤを収集する役割を有し、第１方向（Ｘ方向）に延びてバスバー電極３とほぼ直交するように接続される。また、フィンガー電極４は、例えば２〜８ｍｍ程度の間隔を空けて複数本形成される。なお、バスバー電極３およびフィンガー電極４は、例えば銀（または銅もしくは銀銅合金）を主成分としたペーストを、所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成される。この焼成後のバスバー電極３およびフィンガー電極４の厚みは、例えば１０〜３０μｍ程度である。   The finger electrode 4 has a role of collecting carriers, extends in the first direction (X direction), and is connected so as to be substantially orthogonal to the bus bar electrode 3. A plurality of finger electrodes 4 are formed with an interval of, for example, about 2 to 8 mm. The bus bar electrode 3 and the finger electrode 4 are formed by, for example, applying a paste containing silver (or copper or a silver-copper alloy) as a main component in a desired shape and baking it. The thickness of the bus bar electrode 3 and finger electrode 4 after firing is, for example, about 10 to 30 μm.

そして、本実施形態において、フィンガー電極４は、第２方向（Ｙ方向）における幅が異なる第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂを有している。具体的に、第１フィンガー電極４ａの幅は、第２フィンガー電極４ｂの幅よりも大きい。このとき、第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂは、図３に示すように、間隔を空けて隣り合うように半導体基板２のバスバー電極３が配置された表面２ａ上に配置されている。   And in this embodiment, the finger electrode 4 has the 1st finger electrode 4a and the 2nd finger electrode 4b from which the width | variety in a 2nd direction (Y direction) differs. Specifically, the width of the first finger electrode 4a is larger than the width of the second finger electrode 4b. At this time, as shown in FIG. 3, the first finger electrode 4a and the second finger electrode 4b are arranged on the surface 2a of the semiconductor substrate 2 on which the bus bar electrodes 3 are arranged so as to be adjacent to each other with a space therebetween. .

本実施形態では、第１フィンガー電極４ａと第２フィンガー電極４ｂとが近接するように配置されているため、幅が小さい第２フィンガー電極４ｂで断線が生じた場合に、該断線部の近傍で発生したキャリヤを第１フィンガー電極４ａで捕捉しやすい。   In the present embodiment, since the first finger electrode 4a and the second finger electrode 4b are arranged so as to be close to each other, when a break occurs in the second finger electrode 4b having a small width, in the vicinity of the break portion. The generated carrier is easily captured by the first finger electrode 4a.

次に、第１フィンガー電極４ａでキャリヤを捕捉する様子について図３を参照しつつ説明する。第２フィンガー電極４ｂに断線部Ｄ１、Ｄ２が生じた場合、第１フィンガー電極４ａと第２フィンガー電極４ｂとの間で発生したキャリヤｅ１は、経路Ｒ１または経路Ｒ
２を経由してバスバー電極３ａに集電される。ここで、経路Ｒ１は、キャリヤｅ１が第２フィンガー電極４ｂを通ってバスバー電極３ａに集電される経路である。また、経路Ｒ２は、キャリヤｅ１が第１フィンガー電極４ａを通ってバスバー電極３ａに集電される経路である。 Next, how the carrier is captured by the first finger electrode 4a will be described with reference to FIG. When the disconnection portions D1 and D2 occur in the second finger electrode 4b, the carrier e1 generated between the first finger electrode 4a and the second finger electrode 4b is route R1 or route R
2 is collected by the bus bar electrode 3a. Here, the path R1 is a path through which the carrier e1 is collected by the bus bar electrode 3a through the second finger electrode 4b. The path R2 is a path through which the carrier e1 is collected by the bus bar electrode 3a through the first finger electrode 4a.

このとき、経路Ｒ１では、断線部Ｄ１が生じているため、キャリヤがバスバー電極３ａに到達しない場合がある。また、断線部Ｄ１のＸ方向における長さが小さかったとしても、抵抗が高くなるため、バスバー電極３ａで集電されるキャリヤの量が減る可能性が高い。これに対して、経路Ｒ２では、第２フィンガー電極４ｂよりも幅が大きい第１フィンガー電極４ａを経由するため、経路Ｒ１に比べて電気抵抗が小さい。さらに、第２フィンガー電極４ｂでは、断線が生じていない。それゆえ、キャリヤｅ１は、経路Ｒ１よりも経路Ｒ２を通ってバスバー電極３ａに集電される。すなわち、キャリヤｅ１は、第２フィンガー電極３ｂによって捕捉された後に、バスバー電極３ａに集電される。   At this time, in the path R1, since the disconnection portion D1 occurs, the carrier may not reach the bus bar electrode 3a. Even if the length of the disconnection portion D1 in the X direction is small, the resistance becomes high, so that there is a high possibility that the amount of carriers collected by the bus bar electrode 3a is reduced. In contrast, in the path R2, since the first finger electrode 4a having a width larger than that of the second finger electrode 4b is passed, the electric resistance is smaller than that in the path R1. Furthermore, no disconnection occurs in the second finger electrode 4b. Therefore, the carrier e1 is collected by the bus bar electrode 3a through the path R2 rather than the path R1. That is, the carrier e1 is collected by the bus bar electrode 3a after being captured by the second finger electrode 3b.

また、断線部Ｄ２の長さが大きかった場合、断線部Ｄ２の近傍で発生したキャリヤｅ２は、断線部Ｄ２を通ってバスバー電極３ｂに集電されない。この場合、キャリヤｅ２は、経路Ｒ１を通ってバスバー電極３ａに集電される、もしくは経路Ｒ３を通ってバスバー電極３ｂに集電される。ここで、経路Ｒ３は、キャリヤｅ２が第１フィンガー電極４ａを通ってバスバー電極３ｂに集電される経路である。   Further, when the length of the disconnection part D2 is large, the carrier e2 generated in the vicinity of the disconnection part D2 is not collected by the bus bar electrode 3b through the disconnection part D2. In this case, the carrier e2 is collected by the bus bar electrode 3a through the path R1, or collected by the bus bar electrode 3b through the path R3. Here, the path R3 is a path through which the carrier e2 is collected by the bus bar electrode 3b through the first finger electrode 4a.

以上より、本実施形態では、フィンガー電極４によるキャリヤの集電効率を高めて、曲線因子（Ｆ.Ｆ）の低下を低減することができる。その結果、光電変換効率の低下が低減
される。また、本実施形態では、半導体基板２に形成されるフィンガー電極４の面積をほぼ変えずに、上述のようにフィンガー電極４の幅および配置を設定することで、曲線因子（Ｆ.Ｆ）の低下を低減することができる。なお、本実施形態では、幅が大きい第１フィ
ンガー電極４ａによって、シャドウロスが増えて短絡電流（Ｉｓｃ）が若干低下しても、キャリヤの集電効率を高めることでＩｓｃ低下に伴う光電変換効率の下げ幅を小さくすることができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to increase the current collection efficiency of the carrier by the finger electrode 4 and to reduce the decrease of the fill factor (FF). As a result, a decrease in photoelectric conversion efficiency is reduced. Further, in the present embodiment, by setting the width and arrangement of the finger electrodes 4 as described above without substantially changing the area of the finger electrodes 4 formed on the semiconductor substrate 2, the fill factor (F.F) Reduction can be reduced. In the present embodiment, even if the first finger electrode 4a having a large width increases the shadow loss and the short-circuit current (Isc) slightly decreases, the photoelectric conversion efficiency associated with the decrease in Isc is improved by increasing the current collection efficiency of carriers. The lowering width can be reduced.

第１フィンガー電極４ａのＹ方向における幅は、太陽電池素子１の製造時において断線が発生しない大きさであるとともに、シャドウロスを低減した値に設定される。また、第２フィンガー電極４ｂのＹ方向における幅は、シャドウロスを極力低減すべく、太陽電池素子１の製造時において断線または過剰に細い部分が発生する可能性がある大きさよりも若干大きい値に設定される。例えば、スクリーン製版を用いた印刷法で、導電ペーストを塗布することによってフィンガー電極４を形成する場合、発明者らが繰り返し行ったテストでは、第１フィンガー電極４ｂの幅は、例えば１１０〜２００μｍ程度であり、第２フィンガー電極４ｂの幅は、５０〜１００μｍ程度であればよい。   The width in the Y direction of the first finger electrode 4a is set to a value that does not cause disconnection during the production of the solar cell element 1 and to reduce the shadow loss. Further, the width in the Y direction of the second finger electrode 4b is slightly larger than the size that may cause a disconnection or an excessively thin portion during manufacturing of the solar cell element 1 in order to reduce shadow loss as much as possible. Is set. For example, when the finger electrode 4 is formed by applying a conductive paste by a printing method using screen making, in the test repeatedly performed by the inventors, the width of the first finger electrode 4b is, for example, about 110 to 200 μm. The width of the second finger electrode 4b may be about 50 to 100 μm.

なお、第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂは、半導体基板２上において隣り合うように配置されていればよい。よって、例えば、Ｙ方向に沿って第１フィンガー電極４ａ、第２フィンガー電極４ｂ、第２フィンガー電極４ｂ、第１フィンガー電極４ａのように並んでいたとしても、断線が発生した第２フィンガー電極４ｂに近い側に位置する第１フィンガー電極４ａでキャリヤを捕捉することができる。   The first finger electrode 4a and the second finger electrode 4b may be disposed adjacent to each other on the semiconductor substrate 2. Therefore, for example, even if the first finger electrode 4a, the second finger electrode 4b, the second finger electrode 4b, and the first finger electrode 4a are arranged along the Y direction, the second finger electrode 4b that is disconnected is generated. The carrier can be captured by the first finger electrode 4a located on the side closer to the first finger electrode 4a.

また、Ｙ方向における第１フィンガー電極４ａの幅およびＹ方向における第２フィンガー電極４ｂの幅は、バスバー電極３より離れるに従って、徐々に細くなるようにしてもよい。これにより、フィンガー電極４に流れるキャリヤの増加に応じて、フィンガー電極４の抵抗を減少させることができるので、太陽電池素子１の直列抵抗を小さくできる。その結果、光電変換効率を向上させることができる。この場合には、バスバー電極３からの距離が同じ位置における第１フィンガー電極４ａの幅と第２フィンガー電極４ｂの幅との差
異が、１０〜１５０μｍ程度あるようにすれば良い。 Further, the width of the first finger electrode 4 a in the Y direction and the width of the second finger electrode 4 b in the Y direction may be gradually reduced as the distance from the bus bar electrode 3 increases. Thereby, since the resistance of the finger electrode 4 can be reduced according to the increase of the carrier which flows into the finger electrode 4, the series resistance of the solar cell element 1 can be made small. As a result, the photoelectric conversion efficiency can be improved. In this case, the difference between the width of the first finger electrode 4a and the width of the second finger electrode 4b at the same distance from the bus bar electrode 3 may be about 10 to 150 μm.

さらに、本実施形態では、図３に示すように、複数配置されているとともに、Ｙ方向に沿って間隔を空けて、交互に配置されていてもよい。このように、第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂが、交互に配置されていることによって、第２フィンガー電極４ｂの断線部Ｄ１、Ｄ２の近傍におけるキャリヤが図３の上下方向にそれぞれ位置する第２フィンガー電極４ｂによって捕捉されやすくなる。その結果、キャリヤの集電効率がより高まる。   Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of them may be arranged, and they may be alternately arranged at intervals along the Y direction. As described above, the first finger electrodes 4a and the second finger electrodes 4b are alternately arranged, so that the carriers in the vicinity of the disconnected portions D1 and D2 of the second finger electrode 4b are positioned in the vertical direction in FIG. The second finger electrode 4b is easily captured. As a result, the current collection efficiency of the carrier is further increased.

また、第２フィンガー電極４ｂを２本連続して配置した後に、その各第２フィンガー電極４ｂの外側に第１フィンガー電極４ａを配置することを繰り返すようにしてもよい。これにより、曲線因子（Ｆ.Ｆ）の低下を低減させながら、シャドウロスをより低減させる
ことができる。 Moreover, after arranging the 2nd finger electrode 4b continuously, you may make it repeat arrange | positioning the 1st finger electrode 4a on the outer side of each 2nd finger electrode 4b. Thereby, it is possible to further reduce the shadow loss while reducing the decrease in the fill factor (FF).

なお、上述の説明では、フィンガー電極４は、バスバー電極３とほぼ直交するように接続されるものを例に説明したが、これに限られない。フィンガー電極４は、バスバー電極３と交差するように電気的に接続されていればよい。フィンガー電極４は、例えば、バスバー電極３の長手方向に対して、３０〜６０度程度の角度でバスバー電極３に電気的に接続されているような態様であってもよい。   In the above description, the finger electrode 4 is described as an example of being connected so as to be substantially orthogonal to the bus bar electrode 3, but is not limited thereto. The finger electrode 4 may be electrically connected so as to intersect the bus bar electrode 3. For example, the finger electrode 4 may be electrically connected to the bus bar electrode 3 at an angle of about 30 to 60 degrees with respect to the longitudinal direction of the bus bar electrode 3.

＜太陽電池素子の製造方法＞
次に、太陽電池素子１の製造方法について説明する。 <Method for producing solar cell element>
Next, the manufacturing method of the solar cell element 1 is demonstrated.

まず、図４（ａ）に示すように半導体基板２を準備する。半導体基板２としては、比抵抗は０．２〜２．０Ω・ｃｍ程度の一導電型を有する多結晶シリコン基板である。なお、半導体基板２が単結晶シリコン基板の場合は、例えばＦＺ（フローティングゾーン）法またはＣＺ（チョクラルスキー）法などによって作製される。半導体基板２が多結晶シリコン基板の場合は、例えば鋳造法などによって作製される。以下では、ｐ型の多結晶シリコン基板を半導体基板２として用いた例によって説明する。   First, as shown in FIG. 4A, the semiconductor substrate 2 is prepared. The semiconductor substrate 2 is a polycrystalline silicon substrate having a one conductivity type with a specific resistance of about 0.2 to 2.0 Ω · cm. In addition, when the semiconductor substrate 2 is a single crystal silicon substrate, it is produced by, for example, the FZ (floating zone) method or the CZ (Czochralski) method. When the semiconductor substrate 2 is a polycrystalline silicon substrate, it is produced by, for example, a casting method. Hereinafter, an example in which a p-type polycrystalline silicon substrate is used as the semiconductor substrate 2 will be described.

半導体基板２の製法について説明する。まず、鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを作製する。次いで、そのインゴットを例えば１５０〜２５０μｍ程度の厚みにスライスして、ｐ型の半導体基板２を作製する。その後、半導体基板２の切断面の機械的ダメージ層および汚染層を除去するために、表面をＮａＯＨ、ＫＯＨ、またはフッ酸、硝酸の混合液などの溶液でごく微量エッチングする。なお、このエッチング工程後に、ウエットエッチング法またはドライエッチング法を用いて、半導体基板２の表面２ａに微小な凹凸構造（テクスチャ）を形成してもよい。テクスチャ形成によって、表面２ａにおける光の反射率が低減することで、太陽電池素子１の変換効率が向上する。   A method for manufacturing the semiconductor substrate 2 will be described. First, an ingot of polycrystalline silicon is produced by a casting method. Next, the ingot is sliced to a thickness of about 150 to 250 μm, for example, and the p-type semiconductor substrate 2 is manufactured. Thereafter, in order to remove the mechanical damage layer and the contamination layer on the cut surface of the semiconductor substrate 2, the surface is etched by a very small amount with a solution such as NaOH, KOH, or a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. Note that after this etching step, a fine uneven structure (texture) may be formed on the surface 2a of the semiconductor substrate 2 by using a wet etching method or a dry etching method. The conversion efficiency of the solar cell element 1 is improved by reducing the reflectance of light on the surface 2a by texture formation.

次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板２における表面２ａ側の表層内にｎ型の逆導電型層８を形成する。このような逆導電型層８は、ペースト状態にしたＰ_２Ｏ_５を半導体基板２の表面２ａに塗布して熱拡散させる塗布熱拡散法、ガス状態にしたオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を拡散源とした気相熱拡散法、または、リンイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この逆導電型層８は０．１〜１μｍ程度の厚みで、４０〜１５０Ω／□程度のシート抵抗を示すように形成される。 Next, as shown in FIG. 4B, an n-type reverse conductivity type layer 8 is formed in the surface layer of the semiconductor substrate 2 on the surface 2a side. Such opposite conductivity type layer 8 is diffused by applying a P ₂ O ₅ with a paste state on the surface 2a of the semiconductor substrate 2 coating thermal diffusion method is thermally diffused, phosphorus oxychloride was gas state (POCl ₃₎ It is formed by a gas phase thermal diffusion method using a source or an ion implantation method for directly diffusing phosphorus ions. The reverse conductivity type layer 8 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1 μm and a sheet resistance of about 40 to 150Ω / □.

気相熱拡散法などで逆導電型層８を形成時に、裏面２ｂ側にも逆導電型層が形成された場合には、フッ酸、硝酸の混合液に半導体基板２における裏面２ｂ側のみを浸して、裏面２ｂ側の逆導電型層８をエッチングして除去して、ｐ型の一導電型領域７を露出させる。以上により、半導体基板２の内部に、ｐ型の一導電型領域７とｎ型の逆導電型層８により
、ｐｎ接合を形成することができる。 When the reverse conductivity type layer 8 is formed by the vapor phase thermal diffusion method or the like, if the reverse conductivity type layer is also formed on the back surface 2b side, only the back surface 2b side of the semiconductor substrate 2 is mixed with the hydrofluoric acid and nitric acid mixed solution The reverse conductivity type layer 8 on the back surface 2b side is etched and removed to expose the p-type one conductivity type region 7. As described above, a pn junction can be formed in the semiconductor substrate 2 by the p-type one conductivity type region 7 and the n-type reverse conductivity type layer 8.

次に、図４（ｃ）に示すように表面２ａ側の表面に反射防止膜９を形成する。反射防止膜９は、上述の窒化シリコンなどからなる膜を、ＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical
vapor deposition）法、熱ＣＶＤ法、蒸着法またはスパッタリング法などを用いて形成
される。例えば、窒化シリコン膜からなる反射防止膜９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（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合ガスを窒素（Ｎ_２）で希釈し、グロー放電分解でプラズマ化させて、窒化シリコン膜を堆積させることで形成される。反射防止膜９の厚みは、構成する材料によって適宜選択されて、適当な入射光に対して低反射条件を実現できるように設定される。例えば窒化シリコン膜で反射防止膜９を形成する場合、その屈折率は１．８〜２．３程度、厚み５００〜１２００Å程度であればよい。 Next, as shown in FIG. 4C, an antireflection film 9 is formed on the surface on the surface 2a side. The antireflection film 9 is made of PECVD (plasma enhanced chemical).
vapor deposition) method, thermal CVD method, vapor deposition method, sputtering method or the like. For example, when the antireflection film 9 made of a silicon nitride film is formed by PECVD, the reaction chamber is set to about 500 ° C. and a mixed gas of silane (SiH ₄ ) and ammonia (NH ₃ ) is nitrogen (N ₂ ). The silicon nitride film is formed by diluting with, and plasmatizing by glow discharge decomposition. The thickness of the antireflection film 9 is appropriately selected depending on the constituent material, and is set so that a low reflection condition can be realized with respect to appropriate incident light. For example, when the antireflection film 9 is formed of a silicon nitride film, the refractive index may be about 1.8 to 2.3 and the thickness may be about 500 to 1200 mm.

次に、図４（ｄ）に示すように、半導体基板２の表面２ａに、バスバー電極３およびフィンガー電極４となる表面側導電ペースト１３を配置する。表面側導電ペースト１３としては、銀を主成分としてペースト中に７０〜８５質量％程度含有し、さらにガラスフリットおよび有機ビヒクルを混練したものを用いる。有機ビヒクルは、例えばバインダーとして使用される樹脂成分を有機溶媒に添加して得られる。バインダーとしては、エチルセルロース等のセルロース系樹脂のほか、アクリル樹脂、またはアルキッド樹脂等が使用され、有機溶媒としては、例えばブチルカルビトールアセテート、ターピネオールまたはジエチレングリコールモノブチルエーテル等が使用される。有機ビヒクルの含有質量は、ペースト中に５〜２０質量％程度含有していればよい。また、ガラスフリットの成分は、ガラス材料として例えばＳｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３−ＰｂＯ系、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系などの鉛系ガラスを用いることができる。また、他のガラス材料としては、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３系、またはＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ系などの非鉛系ガラスも用いることができる。ガラスフリットは、ペースト中に２〜１５質量％程度であればよい。表面側導電ペースト１３を配置する方法としては、スクリーン製版を用いたプリント印刷法を用いることができる。そして配置後、所定の温度で乾燥し、溶剤を蒸発させる。 Next, as shown in FIG. 4D, the surface-side conductive paste 13 that becomes the bus bar electrode 3 and the finger electrode 4 is disposed on the surface 2 a of the semiconductor substrate 2. As the surface-side conductive paste 13, a paste containing silver as a main component and about 70 to 85% by mass in the paste and further kneaded with glass frit and an organic vehicle is used. The organic vehicle is obtained, for example, by adding a resin component used as a binder to an organic solvent. As the binder, in addition to a cellulose resin such as ethyl cellulose, an acrylic resin, an alkyd resin, or the like is used. As the organic solvent, for example, butyl carbitol acetate, terpineol, diethylene glycol monobutyl ether, or the like is used. The content of the organic vehicle may be about 5 to 20% by mass in the paste. As the glass frit component, lead glass such as SiO ₂ —Bi ₂ O ₃ —PbO or Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —PbO can be used as a glass material. Further, as other glass materials, non-lead glass such as B ₂ O ₃ —SiO ₂ —Bi ₂ O ₃ or B ₂ O ₃ —SiO ₂ —ZnO can also be used. Glass frit should just be about 2-15 mass% in a paste. As a method of arranging the surface-side conductive paste 13, a printing method using screen plate making can be used. And after arrangement | positioning, it dries at predetermined temperature and evaporates a solvent.

次に、図４（ｅ）に示すように、半導体基板２の裏面２ｂに、接続電極６用の裏面側第１導電ペースト１４を配置する。裏面側第１導電ペースト１４は、上述の表面側導電ペースト１３と同様の導電ペーストが使用可能である。裏面側第１導電ペースト１４を配置後、所定の温度で乾燥させて溶剤を蒸散させる。   Next, as shown in FIG. 4E, the back side first conductive paste 14 for the connection electrode 6 is disposed on the back side 2 b of the semiconductor substrate 2. The back side first conductive paste 14 can be the same conductive paste as the above-mentioned front side conductive paste 13. After arrange | positioning the back side 1st electrically conductive paste 14, it is made to dry at predetermined temperature and a solvent is evaporated.

次いで、図４（ｆ）に示すように、裏面集電電極５用の裏面側第２導電ペースト１５を配置する。第２導電ペースト１５としては、例えばアルミニウムを主成分とする金属粉末と、ガラスフリットと有機ビヒクルとを含有するアルミニウムペーストを用いられる。塗布法としては、プリント印刷法などを用いることができる。このようにペーストを塗布した後、所定の温度で乾燥させて溶剤を蒸散させる。   Next, as shown in FIG. 4 (f), the back side second conductive paste 15 for the back side collecting electrode 5 is disposed. As the second conductive paste 15, for example, an aluminum paste containing a metal powder mainly composed of aluminum, a glass frit, and an organic vehicle is used. As the coating method, a printing method or the like can be used. After applying the paste in this manner, the solvent is evaporated by drying at a predetermined temperature.

次に、表面側導電ペースト１３、裏面側第１導電ペースト１４、裏面側第２導電ペースト１５を配置した半導体基板２を焼成炉に投入し、これらを同時に６００〜８５０℃程度の温度で数分間、焼成する。これにより、焼成中に溶融したガラスフリットが半導体基板２の最表面と反応した後に固着して、各電極と半導体基板２との電気的コンタクトを形成するとともに、機械的な接着強度を高めることができる。このとき、表面側導電ペースト１３は、反射防止膜９をファイアースルーして、半導体基板２と直に接するバスバー電極３およびフィンガー電極４が形成される。また、この焼成によって、裏面側第１導電ペースト１４は、接続電極６となり、裏面側第２導電ペースト１５は、集電電極５となる。このとき、集電電極５の形成と同時に、アルミニウムが半導体基板２に拡散することによって、ＢＳＦ領域１０が形成される。以上の工程によって、図２に示した太陽電池素子１が
完成する。 Next, the semiconductor substrate 2 on which the front-side conductive paste 13, the back-side first conductive paste 14, and the back-side second conductive paste 15 are placed is put into a firing furnace, and these are simultaneously applied at a temperature of about 600 to 850 ° C. for several minutes. , Fire. As a result, the glass frit melted during firing reacts with the outermost surface of the semiconductor substrate 2 and adheres to form an electrical contact between each electrode and the semiconductor substrate 2 and increase the mechanical adhesive strength. it can. At this time, the surface-side conductive paste 13 fires through the antireflection film 9 to form bus bar electrodes 3 and finger electrodes 4 that are in direct contact with the semiconductor substrate 2. Further, by this firing, the back side first conductive paste 14 becomes the connection electrode 6, and the back side second conductive paste 15 becomes the current collecting electrode 5. At this time, the BSF region 10 is formed by diffusing aluminum into the semiconductor substrate 2 simultaneously with the formation of the collecting electrode 5. The solar cell element 1 shown in FIG. 2 is completed through the above steps.

なお、本実施形態に係る太陽電池素子１の製造方法は、上記のものに限定されるものではない。例えば、焼成工程は、表面側導電ペースト１３、裏面側第１導電ペースト１４、裏面側第２導電ペースト１５をそれぞれ配置した後に順次行なってもよいが、表面側導電ペースト１３および裏面側第１導電ペースト１４を同時に行ない、裏面側第２導電ペースト１５配置後にさらに焼成してもよい。また、他の方法としては、表面側導電ペースト１３を焼成した後、裏面側第１導電ペースト１４、裏面側第２導電ペースト１５を同時に焼成してもよい。   In addition, the manufacturing method of the solar cell element 1 which concerns on this embodiment is not limited to said thing. For example, the firing step may be performed sequentially after the surface-side conductive paste 13, the back-side first conductive paste 14, and the back-side second conductive paste 15 are arranged, but the surface-side conductive paste 13 and the back-side first conductive The paste 14 may be performed simultaneously and further baked after the rear surface side second conductive paste 15 is arranged. As another method, after the front surface side conductive paste 13 is fired, the back surface side first conductive paste 14 and the back surface side second conductive paste 15 may be fired simultaneously.

（第２実施形態）
第２実施形態に係る太陽電池素子１Ｌは、図５に示すように、第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂの端部において、隣り合う第１フィンガー電極４ａおよび第２フィンガー電極４ｂを電気的に接続する補助電極１２をさらに備える点において、第１実施形態に係る太陽電池素子と相違する。 (Second Embodiment)
As shown in FIG. 5, the solar cell element 1L according to the second embodiment electrically connects adjacent first finger electrodes 4a and second finger electrodes 4b at the ends of the first finger electrodes 4a and the second finger electrodes 4b. The solar cell element according to the first embodiment is different from the solar cell element according to the first embodiment in that the auxiliary electrode 12 is further provided.

本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、バスバー電極３と半導体基板２の端部の間に位置する第２フィンガー電極４ｂに断線部Ｄ３が生じた場合であっても、補助電極１２を介してバスバー電極３でキャリヤを集電することができる。具体的に、本実施形態では、断線部Ｄ３の近傍で発生したキャリヤｅ３が、第２フィンガー電極４ｂ、補助電極１２および第１フィンガー電極４ａを通ってバスバー電極３に到達することができる（経路Ｒ４）。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, even if the disconnection portion D3 occurs in the second finger electrode 4b located between the bus bar electrode 3 and the end portion of the semiconductor substrate 2, the auxiliary electrode The carrier can be collected by the bus bar electrode 3 via 12. Specifically, in the present embodiment, the carrier e3 generated in the vicinity of the disconnected portion D3 can reach the bus bar electrode 3 through the second finger electrode 4b, the auxiliary electrode 12, and the first finger electrode 4a (path) R4).

本実施形態において、補助電極１２のＸ方向における幅は、バスバー電極３のＸ方向における幅よりも小さいほうがよい。これにより、シャドウロスを低減することができる。よって、補助電極１２のＸ方向における幅は、第２フィンガー電極４ｂの幅以上であればよい。また、補助電極１２は、第１フィンガー電極４ａの幅と同じであればよい。これにより、シャドウロスを低減しつつ、補助電極１２の断線等の不具合の発生が低減される。   In the present embodiment, the width of the auxiliary electrode 12 in the X direction is preferably smaller than the width of the bus bar electrode 3 in the X direction. Thereby, shadow loss can be reduced. Therefore, the width in the X direction of the auxiliary electrode 12 may be equal to or larger than the width of the second finger electrode 4b. Moreover, the auxiliary electrode 12 should just be the same as the width | variety of the 1st finger electrode 4a. Thereby, generation | occurrence | production of malfunctions, such as a disconnection of the auxiliary electrode 12, is reduced, reducing a shadow loss.

（第３実施形態）
第３実施形態に係る太陽電池素子１Ｍは、図６（ａ）、図７に示すように、半導体基板２の表面１ａ側および裏面１ｂ側の略全面に、パッシベーション層が形成されている点で上述の実施形態と相違する。パッシベーション層は、少数キャリヤの再結合を低減して太陽電池素子１の光電変換効率を向上させる役割を有している。 (Third embodiment)
In the solar cell element 1M according to the third embodiment, as shown in FIGS. 6A and 7, a passivation layer is formed on substantially the entire surface of the semiconductor substrate 2 on the front surface 1a side and the back surface 1b side. This is different from the above-described embodiment. The passivation layer has a role of improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 1 by reducing recombination of minority carriers.

具体的に、太陽電池素子１Ｍでは、逆導電型層８の上に第１パッシベーション層１７、一導電型領域７上に第２パッシベーション層１８がそれぞれ形成されている。第１パッシベーション層１７および第２パッシベーション層１８は、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer
Deposition：原子層蒸着）法を用いることによって、半導体基板２の側面も含む全表面
に同時に形成することができる。 Specifically, in solar cell element 1 </ b> M, first passivation layer 17 is formed on reverse conductivity type layer 8, and second passivation layer 18 is formed on one conductivity type region 7. The first passivation layer 17 and the second passivation layer 18 are, for example, ALD (Atomic Layer)
By using the (deposition: atomic layer deposition) method, the semiconductor substrate 2 can be simultaneously formed on the entire surface including the side surface.

ＡＬＤ法によって、例えば酸化アルミニウムから成るパッシベーション層を形成するには、次の方法による。   In order to form a passivation layer made of, for example, aluminum oxide by the ALD method, the following method is used.

まず、ＡＬＤ装置の成膜室内に多結晶シリコンの半導体基板２を載置して、基板温度を１００〜３００℃に加熱する。次に、トリメチルアルミニウム等のアルミ原料を、アルゴンガス、窒素ガス等のキャリヤガスとともに０．５秒間、半導体基板２上に供給して、半導体基板２の全周囲にアルミ原料を吸着させる（工程１）。   First, a polycrystalline silicon semiconductor substrate 2 is placed in a film forming chamber of an ALD apparatus, and the substrate temperature is heated to 100 to 300 ° C. Next, an aluminum raw material such as trimethylaluminum is supplied onto the semiconductor substrate 2 together with a carrier gas such as argon gas or nitrogen gas for 0.5 seconds, and the aluminum raw material is adsorbed on the entire periphery of the semiconductor substrate 2 (step 1). ).

次に、窒素ガスによって成膜室内をパージすることによって、空間中のアルミ原料を除
去するとともに、半導体基板２に吸着したアルミ原料のうち、原子層レベルで吸着した成分以外を除去する（工程２）。 Next, by purging the film forming chamber with nitrogen gas, the aluminum raw material in the space is removed, and the aluminum raw material adsorbed on the semiconductor substrate 2 other than the components adsorbed at the atomic layer level is removed (step 2). ).

次に、水またはオゾンガス等の酸化剤を、成膜室内に供給して、アルミ原料であるトリメチルアルミニウムのアルキル基であるＣＨ_３を除去するとともに、アルミニウムの未結合手を酸化させ、半導体基板２に酸化アルミニウムの原子層を形成する（工程３）。 Next, an oxidizing agent such as water or ozone gas is supplied into the film formation chamber to remove CH ₃ that is an alkyl group of trimethylaluminum that is an aluminum raw material, and to oxidize dangling bonds of aluminum, so that the semiconductor substrate 2 Then, an aluminum oxide atomic layer is formed (step 3).

次に、窒素ガスによって成膜室内をパージすることによって、空間中の酸化剤を除去するとともに、原子層レベルの酸化アルミニウム以外、例えば、反応に寄与しなかった酸化剤等を除去する（工程４）。   Next, by purging the film formation chamber with nitrogen gas, the oxidant in the space is removed, and other than the aluminum oxide at the atomic layer level, for example, the oxidant that has not contributed to the reaction is removed (step 4). ).

そして、上記成膜工程１から工程４を繰り返すことによって、所定厚みを有する、酸化アルミニウム層を形成することができる。また、工程３で用いる酸化剤に水素を含有させることによって、酸化アルミニウム層に水素が含有されやすくなり、水素パッシベーション効果を増大させることもできる。   And the aluminum oxide layer which has predetermined thickness can be formed by repeating the said film-forming process 1 to the process 4. FIG. Moreover, hydrogen is easily contained in the aluminum oxide layer by containing hydrogen in the oxidizing agent used in step 3, and the hydrogen passivation effect can be increased.

このように第１パッシベーション層１７および第２パッシベーション層１８の形成において、ＡＬＤ法を使用することによって、半導体基板２表面の微小な凹凸に応じて酸化アルミニウム層が形成されることから、表面パッシベーション効果を高めることができる。さらに第１パッシベーション層１７の上に上述の反射防止膜９が形成される。   Thus, in forming the first passivation layer 17 and the second passivation layer 18, an aluminum oxide layer is formed according to minute irregularities on the surface of the semiconductor substrate 2 by using the ALD method. Can be increased. Further, the above-described antireflection film 9 is formed on the first passivation layer 17.

次に、半導体基板２の表面２ａにバスバー電極３とフィンガー電極４を、実施形態１または２と同様に形成する。   Next, the bus bar electrode 3 and the finger electrode 4 are formed on the surface 2a of the semiconductor substrate 2 in the same manner as in the first or second embodiment.

次いで、半導体基板２の裏面２ｂにバスバー電極としての接続電極６、ＢＳＦ領域１０および裏面フィンガー電極２０を形成する。まず、実施形態１と同様に、銀を主成分としてガラスフリットと有機ビヒクルとを含有する導電ペーストを印刷法によって、図６（ａ）に示すように、３本の直線状に塗布する。このとき、導電ペーストは、第２パッシベーション層１８上に塗布される。その後、最高温度６００〜８００℃で数十秒〜数十分程度焼成することによって、接続電極６を形成する。   Next, the connection electrode 6 as the bus bar electrode, the BSF region 10, and the back finger electrode 20 are formed on the back surface 2 b of the semiconductor substrate 2. First, as in the first embodiment, a conductive paste containing silver as a main component and containing glass frit and an organic vehicle is applied by a printing method in three straight lines as shown in FIG. At this time, the conductive paste is applied on the second passivation layer 18. Thereafter, the connection electrode 6 is formed by firing at a maximum temperature of 600 to 800 ° C. for several tens of seconds to several tens of minutes.

次に、ガラスフリットと有機ビヒクルとを含有したアルミニウムペーストを第２パッシベーション層１８の上に直接、所定領域に塗布した後、最高温度が６００〜８００℃の焼成を行なう。このとき、塗布されたペースト成分がファイアースルーにより第２パッシベーション層１８を突きぬけ、半導体基板２の裏面２ｂ側に裏面フィンガー電極２０が形成される。そして、裏面フィンガー電極２０が形成された部分の半導体基板２の裏面２ｂ側内部にアルミニウムが拡散し、ＢＳＦ領域１０が形成される。なお、形成領域としては、例えば、裏面２ｂのうち図６（ａ）に示すような形状に、接続電極６と部分的に接するように形成すればよい。なお、先にアルミニウムからなる裏面フィンガー電極２０を形成し、その後に銀からなる接続電極６を形成してもよい。また、接続電極６は半導体基板２と直接接触する必要はなく、接続電極６と半導体基板２との間に第２パッシベーション層１８が存在しても構わない。   Next, an aluminum paste containing glass frit and an organic vehicle is applied directly onto the second passivation layer 18 in a predetermined region, and then fired at a maximum temperature of 600 to 800 ° C. At this time, the applied paste component penetrates the second passivation layer 18 by fire-through, and the back finger electrode 20 is formed on the back surface 2 b side of the semiconductor substrate 2. Then, aluminum diffuses inside the semiconductor substrate 2 on the side of the back surface 2b where the back surface finger electrode 20 is formed, and the BSF region 10 is formed. In addition, what is necessary is just to form as a formation area | region, for example in the shape as shown to Fig.6 (a) among the back surfaces 2b so that the connection electrode 6 may be touched partially. Alternatively, the back finger electrode 20 made of aluminum may be formed first, and then the connection electrode 6 made of silver may be formed. Further, the connection electrode 6 does not need to be in direct contact with the semiconductor substrate 2, and the second passivation layer 18 may exist between the connection electrode 6 and the semiconductor substrate 2.

また、裏面フィンガー電極２０は、実施形態１の半導体基板２の表面２ｂ上に形成されたフィンガー電極４と同様に、図６（ｂ）に示すように、幅が異なる第１裏面フィンガー電極２０ａおよび第２裏面フィンガー電極２０ｂを備えていてもよい。具体的に、本実施形態において、Ｙ方向における第１裏面フィンガー電極２０ａの幅は、第２裏面フィンガー電極２０ｂの幅よりも大きくなるように形成されている。これにより、本実施形態では、第２裏面フィンガー電極２０ｂに断線部Ｄ１、Ｄ２が生じても、バスバー電極に相当する接続電極６でキャリヤを集電することができる。その結果、本実施形態では、実施形態
１のフィンガー電極４の構造と同様の理由によって、光電変換効率の低下を低減することができる。このとき、第１裏面フィンガー電極２０ａの幅は、例えば３００〜４００μｍ程度、第２裏面フィンガー電極２０ｂの幅は、例えば１００〜２５０μｍ程度であればよい。 Further, as shown in FIG. 6 (b), the back finger electrode 20 is similar to the finger electrode 4 formed on the front surface 2b of the semiconductor substrate 2 of the first embodiment. The second back finger electrode 20b may be provided. Specifically, in the present embodiment, the width of the first back surface finger electrode 20a in the Y direction is formed to be larger than the width of the second back surface finger electrode 20b. Thereby, in this embodiment, even if the disconnection part D1, D2 arises in the 2nd back surface finger electrode 20b, a carrier can be collected with the connection electrode 6 equivalent to a bus-bar electrode. As a result, in the present embodiment, a decrease in photoelectric conversion efficiency can be reduced for the same reason as the structure of the finger electrode 4 of the first embodiment. At this time, the width | variety of the 1st back surface finger electrode 20a should just be about 300-400 micrometers, for example, and the width | variety of the 2nd back surface finger electrode 20b should just be about 100-250 micrometers, for example.

本実施形態では、上述の光電変換効率低下を低減する効果に加えて、太陽電池素子１の裏面１ｂ側から入射する光、および後述する太陽電池モジュールの裏面にて反射した反射光が、第２パッシベーション層１８を通り、太陽電池素子１の発電に寄与させることができる。その結果、光電変換効率が向上する。   In the present embodiment, in addition to the effect of reducing the above-described decrease in photoelectric conversion efficiency, the light incident from the back surface 1b side of the solar cell element 1 and the reflected light reflected from the back surface of the solar cell module described later are the second. It can contribute to the power generation of the solar cell element 1 through the passivation layer 18. As a result, the photoelectric conversion efficiency is improved.

＜太陽電池モジュール＞
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール２１は、図８に示すように、複数の太陽電池素子１を有する太陽電池パネル２３と、該太陽電池パネル２３の外周部に配置されたフレーム２４を有する。太陽電池モジュール２１は、図８（ａ）に示す、主として光を受ける面である第１面２１ａおよび、図８（ｂ）に示す、該第１面の裏面に相当する第２面２１ｂを有する。そして、太陽電池モジュール２１は、図１（ｂ）に示すように、第２面２１ｂに端子箱２５を有している。また、端子箱２５には、太陽電池モジュール２１の発生した電力を外部回路に供給するための出力ケーブル２６が配されている。 <Solar cell module>
As shown in FIG. 8, the solar cell module 21 according to the embodiment of the present invention includes a solar cell panel 23 having a plurality of solar cell elements 1 and a frame 24 disposed on the outer periphery of the solar cell panel 23. . The solar cell module 21 has a first surface 21a, which is a surface mainly receiving light, shown in FIG. 8A, and a second surface 21b corresponding to the back surface of the first surface, shown in FIG. 8B. . And the solar cell module 21 has the terminal box 25 in the 2nd surface 21b, as shown in FIG.1 (b). The terminal box 25 is provided with an output cable 26 for supplying power generated by the solar cell module 21 to an external circuit.

太陽電池素子１は、上述の実施形態１〜３のいずれかのものであればよい。また、隣り合う太陽電池素子１同士は、図９に示すように、接続部材２２で電気的に接続される。この接続部材２２は、例えば、厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の銅またはアルミニウムの金属箔であればよい。この金属箔には、表面に半田がコーティングされている。この半田は、メッキまたはディピング等によって、例えば、１０〜５０μｍ程度の厚みになるように設けられる。この接続部材２２の幅は、バスバー電極３の幅と同等もしくはバスバー電極３の幅よりも小さくすればよい。これにより、接続部材２２によって太陽電池素子１の受光を妨げにくくできる。また、接続部材２２は、バスバー電極３および接続電極６の略全表面に接続してもよい。これにより、太陽電池素子１の抵抗成分を小さくできる。ここで、接続部材２２を１５０ｍｍ角程度の半導体基板２を使用する場合、接続部材２２の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは２６０〜３００ｍｍ程度であればよい。   The solar cell element 1 may be any one of the above-described first to third embodiments. Adjacent solar cell elements 1 are electrically connected by a connecting member 22 as shown in FIG. For example, the connecting member 22 may be a copper or aluminum metal foil having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm. The metal foil has a surface coated with solder. This solder is provided by plating or dipping so as to have a thickness of about 10 to 50 μm, for example. The width of the connection member 22 may be equal to or smaller than the width of the bus bar electrode 3. Thereby, the connection member 22 can make it difficult to prevent the solar cell element 1 from receiving light. Further, the connection member 22 may be connected to substantially the entire surface of the bus bar electrode 3 and the connection electrode 6. Thereby, the resistance component of the solar cell element 1 can be made small. Here, when the semiconductor substrate 2 having a connection member 22 of about 150 mm square is used, the connection member 22 may have a width of about 1 to 3 mm and a length of about 260 to 300 mm.

１つの太陽電池素子１に接続される２つの接続部材２２において、一方の接続部材２２ａは、図９（ａ）に示すように、太陽電池素子１の表面１ａのバスバー電極３に半田付けされている。また、他方の接続部材２２ｂは、太陽電池素子１の裏面１ｂの接続電極６に半田付けされている。   In the two connection members 22 connected to one solar cell element 1, one connection member 22a is soldered to the bus bar electrode 3 on the surface 1a of the solar cell element 1, as shown in FIG. Yes. The other connection member 22 b is soldered to the connection electrode 6 on the back surface 1 b of the solar cell element 1.

また、隣り合う太陽電池素子１（太陽電池素子１Ｓ、１Ｔ）は、図９（ｂ）に示すように、太陽電池素子１Ｓの表面１ａのバスバー電極３に接続した接続部材２２の他端部を太陽電池素子１Ｔの裏面１ｂの接続電極６に半田付けされることによって接続される。このような接続を複数（例えば５〜１０個程度）の太陽電池素子１に繰り返すことにより、複数の太陽電池素子１が直線状に直列接続されてなる太陽電池ストリングが形成される。   Moreover, as shown in FIG.9 (b), the adjacent solar cell element 1 (solar cell element 1S, 1T) connects the other end part of the connection member 22 connected to the bus-bar electrode 3 of the surface 1a of the solar cell element 1S. It connects by soldering to the connection electrode 6 of the back surface 1b of the solar cell element 1T. By repeating such connection to a plurality (for example, about 5 to 10) of solar cell elements 1, a solar cell string in which the plurality of solar cell elements 1 are linearly connected in series is formed.

次にこの太陽電池ストリングを複数（例えば２〜１０本程度）用意して、１〜１０ｍｍ程度の所定間隔をあけて略平行に整列させて、太陽電池ストリングの各端部の太陽電池素子１同士を横方向配線３５にてハンダ付けなどで接続する。また両端側の太陽電池ストリングの横方向配線３５を接続していない太陽電池素子１には、外部導出配線３６を接続する。   Next, a plurality of solar cell strings (for example, about 2 to 10) are prepared and aligned substantially in parallel with a predetermined interval of about 1 to 10 mm, so that the solar cell elements 1 at each end of the solar cell string are aligned with each other. Are connected to the horizontal wiring 35 by soldering or the like. Further, an external lead-out wiring 36 is connected to the solar cell element 1 to which the lateral wirings 35 of the solar cell strings on both ends are not connected.

次に、透光性基板３１、表面側充填材３２及び裏面側充填材３３、裏面材３４を準備する。透光性基板３１としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いら
れる。ここで、ガラスとしては、例えば、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられる。また、樹脂であれば、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂が用いられる。透光性基板３１は、厚さ３〜５ｍｍ程度であればよい。 Next, the translucent substrate 31, the front surface side filler 32, the back surface side filler 33, and the back surface material 34 are prepared. As the translucent substrate 31, a substrate made of glass, polycarbonate resin, or the like is used. Here, as glass, white plate glass, tempered glass, double tempered glass, heat ray reflective glass etc. are used, for example. In the case of a resin, a synthetic resin such as a polycarbonate resin is used. The translucent board | substrate 31 should just be about 3-5 mm in thickness.

表面側充填材３２及び裏面側充填材３３は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置により減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化するものである。   The front side filler 32 and the back side filler 33 are made of an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter abbreviated as EVA) or polyvinyl butyral (PVB), and have a thickness of about 0.4 to 1 mm by a T die and an extruder. What was shape | molded in the sheet form is used. These are heated and pressed under reduced pressure by a laminating apparatus, and are softened and fused to be integrated with other members.

裏面材３４は、外部からの水分の浸入を低減する役割を有する。この裏面材３４は、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられ、さらに太陽電池モジュール２１の第２面２１ｂ側からの光に入射を光発電に用いる場合は、ガラスやポリカーボネート樹脂を用いても良い。   The back material 34 has a role of reducing moisture intrusion from the outside. As the back material 34, for example, a fluorine resin sheet having weather resistance sandwiching an aluminum foil, a polyethylene terephthalate (PET) sheet deposited with alumina or silica, and the like are used. When incident on light from the surface 21b side is used for photovoltaic power generation, glass or polycarbonate resin may be used.

次いで、図１０に示すように、透光性基板３１上に表面側充填材３２を配置した後、上記のように接続した太陽電池素子１、裏面側充填材３３、裏面材３４を順次積層して積層体を作製する。   Next, as shown in FIG. 10, after the surface-side filler 32 is disposed on the translucent substrate 31, the solar cell element 1, the back-side filler 33, and the back-surface material 34 connected as described above are sequentially stacked. To produce a laminate.

次いで、この積層体をラミネート装置にセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間程度加熱することにより、太陽電池パネル２３を作製できる。   Next, the solar cell panel 23 can be produced by setting the laminate in a laminator and heating at 100 to 200 ° C. for about 15 minutes to 1 hour while applying pressure under reduced pressure.

最後に、太陽電池パネル２３の外周部にフレーム２４や第２面２１ｂ側に端子箱２５を必要に応じて取り付けることで、太陽電池モジュール２１が完成する。   Finally, the solar cell module 21 is completed by attaching the terminal box 25 to the outer periphery of the solar cell panel 23 on the frame 24 and the second surface 21b side as necessary.

このような太陽電池モジュール２１において、上述の各実施形態係る太陽電池素子１を使用することにより、太陽電池モジュール２１の光電変換効率を向上させることができる。   In such a solar cell module 21, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module 21 can be improved by using the solar cell element 1 according to each of the above-described embodiments.

１ ：太陽電池素子
１ａ：表面
１ｂ：裏面
２ ：半導体基板
２ａ：表面
２ｂ：裏面
３ ：バスバー電極
４ ：フィンガー電極
４ａ：第１フィンガー電極
４ｂ：第２フィンガー電極
５ ：裏面集電電極
６ ：接続電極
７ ：一導電型領域
８ ：逆導電型層
９ ：反射防止膜
１０ ： ＢＳＦ領域
１２ ：補助電極
１３ ：表面側導電ペースト
１４ ：裏面側第１導電ペースト
１５ ：裏面側第２導電ペースト
１７ ：第１パッシベーション層
１８ ：第２パッシベーション層
２０ ：裏面フィンガー電極
２０ａ：第１裏面フィンガー電極
２０ｂ：第２裏面フィンガー電極
２１ ：太陽電池モジュール
２１ａ：第１面
２１ｂ：第２面
２２ ：接続部材
２３ ：太陽電池パネル
２４ ：フレーム
２５ ：端子箱
３１ ：透光性基板
３２ ：表面側充填材
３３ ：裏面側充填材
３４ ：裏面材
３５ :横方向配線
３６ ：外部導出配線
Ｄ１、Ｄ２：断線部
Ｒ１〜Ｒ４：経路 1: Solar cell element
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a: Front surface 1b: Back surface 2: Semiconductor substrate 2a: Front surface 2b: Back surface 3: Bus bar electrode 4: Finger electrode 4a: 1st finger electrode 4b: 2nd finger electrode 5: Back surface collecting electrode 6: Connection electrode 7: One conductivity Type region 8: Reverse conductivity type layer 9: Antireflection film 10: BSF region 12: Auxiliary electrode 13: Front side conductive paste 14: Back side first conductive paste 15: Back side second conductive paste 17: First passivation layer 18 : Second passivation layer 20: back finger electrode 20a: first back finger electrode 20b: second back finger electrode 21: solar cell module 21a: first surface 21b: second surface 22: connection member 23: solar cell panel 24: Frame 25: Terminal box 31: Translucent substrate 32: Front side filler 33: Back side filler 34: Back side 35: Lateral direction Line 36: outer leading wires D1, D2: disconnecting section R1 to R4: path

Claims (5)

表面および裏面を有する半導体基板と、
該半導体基板の表面および裏面の少なくとも一方の上に配置されたバスバー電極と、
前記バスバー電極に電気的に接続された、第１方向に延びる第１フィンガー電極および第２フィンガー電極とを備え、
前記第１フィンガー電極および前記第２フィンガー電極は、間隔を空けて隣り合うように前記半導体基板の前記バスバー電極が配置された面上に配置されており、
前記第１方向と直交する第２方向における前記第１フィンガー電極の幅は、前記第２方向における前記第２フィンガー電極の幅よりも大きい、太陽電池素子。 A semiconductor substrate having a front surface and a back surface;
A bus bar electrode disposed on at least one of the front surface and the back surface of the semiconductor substrate;
A first finger electrode and a second finger electrode extending in a first direction and electrically connected to the bus bar electrode;
The first finger electrode and the second finger electrode are disposed on a surface of the semiconductor substrate on which the bus bar electrode is disposed so as to be adjacent to each other with a space therebetween,
The solar cell element, wherein a width of the first finger electrode in a second direction orthogonal to the first direction is larger than a width of the second finger electrode in the second direction. 前記第１フィンガー電極および前記第２フィンガー電極は、複数配置されているとともに、前記第２方向に沿って前記間隔を空けて交互に配置されている、請求項１に記載の太陽電池素子。   2. The solar cell element according to claim 1, wherein a plurality of the first finger electrodes and the second finger electrodes are arranged, and are arranged alternately at the intervals along the second direction. 前記第１フィンガー電極および前記第２フィンガー電極の端部において、隣り合う前記第１フィンガー電極および前記第２フィンガー電極を、電気的に接続する補助電極をさらに備え、
前記第１方向における前記補助電極の幅は、前記第１方向における前記バスバー電極の幅よりも小さい、請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子。 An auxiliary electrode for electrically connecting the first finger electrode and the second finger electrode adjacent to each other at the ends of the first finger electrode and the second finger electrode;
3. The solar cell element according to claim 1, wherein a width of the auxiliary electrode in the first direction is smaller than a width of the bus bar electrode in the first direction. 前記第１フィンガー電極の幅は、１１０〜２００μｍであり、前記第２フィンガー電極の幅は、５０〜１００μｍである、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池素子。   4. The solar cell element according to claim 1, wherein a width of the first finger electrode is 110 to 200 μm, and a width of the second finger electrode is 50 to 100 μm. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽電池素子を複数有しており、
隣り合う前記太陽電池素子同士を接続導体で電気的に接続してなる太陽電池モジュール。 It has a plurality of solar cell elements according to any one of claims 1 to 4,
A solar cell module formed by electrically connecting adjacent solar cell elements with a connecting conductor.

Images