JP2016066741A - 太陽電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】発電効率を高めた太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池７０は、半導体基板と同じ導電型を有する第１導電型層と、半導体基板と異なる導電型を有する第２導電型層とが、半導体基板の主面上において交互に配置される光電変換部と、第１導電型層および第２導電型層の上に設けられる電極層と、を備える。光電変換部は、複数のサブセル７１〜７４を有する。電極層は、一端のサブセル７１に含まれる第１導電型層上に設けられる第１電極１４と、他端のサブセル７４に含まれる第２導電型層上に設けられる第２電極１５と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられるサブ電極２０と、を有する。第１電極１４が設けられるサブセル７１は、第２電極１５が設けられるサブセル７４よりも主面の面積が大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池に関し、特に裏面接合型の太陽電池に関する。
発電効率の高い太陽電池として、光が入射する受光面に対向する裏面にｎ型領域およびｐ型領域の双方が形成された裏面接合型の太陽電池がある。裏面接合型の太陽電池では、発電した電力を取り出すためのｎ側電極とｐ側電極の双方が裏面側に設けられる。ｎ側電極およびｐ側電極は、それぞれ櫛歯状に形成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−２８７１８号公報
裏面接合型の太陽電池では、集電効率の高い構造とすることが望ましい。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率を高めた太陽電池を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池は、一導電型を有する半導体基板と、半導体基板の主面上に設けられ、半導体基板と同じ導電型を有する第１導電型層と、主面上に設けられ、半導体基板と異なる導電型を有する第２導電型層と、を含み、主面上の第１方向に第１導電型層および第２導電型層が交互に配置される光電変換部と、第１導電型層および第２導電型層の上に設けられる電極層と、を備える。光電変換部は、第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有する。電極層は、複数のサブセルのうち一端のサブセルに含まれる第１導電型層上に設けられる第１電極と、複数のサブセルのうち他端のサブセルに含まれる第２導電型層上に設けられる第２電極と、隣接する二つのサブセルにまたがって設けられ、隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルに含まれる第１導電型層と、他方のサブセルに含まれる第２導電型層とを接続するサブ電極と、を有する。第１電極が設けられるサブセルは、第２電極が設けられるサブセルよりも主面の面積が大きい。
本発明によれば、発電効率を高めた太陽電池を提供することができる。
第１の実施形態における太陽電池を示す平面図である。 第１の実施形態における太陽電池を示す平面図である。 第１の実施形態における太陽電池の構造を示す断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の第１導電型領域の構造を示す断面図である。 第１の実施形態における太陽電池の第２導電型領域の構造を示す断面図である。 第１の実施形態におけるサブ電極の構造を示す平面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示す断面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。 太陽電池の第２導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。 太陽電池の第２導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。 太陽電池の第２導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の製造工程を概略的に示すｙ方向の断面図である。 太陽電池の第２導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第２導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 太陽電池の第１導電型領域の製造工程を概略的に示すｘ方向の断面図である。 比較例に係る太陽電池を示す平面図である。 第２の実施形態における太陽電池を示す平面図である。 第２の実施形態における太陽電池の構造を示す断面図である。 変形例に係る太陽電池を示す平面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施形態は、裏面接合型の太陽電池であり、太陽電池が発電した電力を取り出すための電極が、光が主に入射する受光面に対向する太陽電池の裏面に設けられる。裏面接合型の太陽電池では、例えば、裏面側にｎ型領域とｐ型領域とが第１方向に交互に配置される。それぞれの領域の上にはｎ側電極またはｐ側電極が設けられる。ｎ側電極およびｐ側電極は第１方向に交差する第２方向に延びる。
本実施形態の太陽電池は、太陽電池の光電変換部が複数のサブセルに分割されており、隣接するサブセルの境界に分離領域が設けられる。隣接する二つのサブセルは、両者にまたがって設けられるサブ電極により直列的に接続される。本実施形態では、一つの太陽電池を複数のサブセルに分割することで、第２方向に延びるｎ側電極およびｐ側電極の長さを短くし、集電極の抵抗を下げる。電極の抵抗を下げることにより、裏面電極の集電効率を高めることができる。また、本実施形態では、複数のサブセルが直列接続された太陽電池を一体的に形成するため、それぞれのサブセルを別個に形成した後に配線材等で接続する場合と比べて製造コストを下げることができる。
また、本実施形態の太陽電池は、複数のサブセルのうち一端に設けられるサブセルと、他端に設けられるサブセルとで受光面の面積が異なるように、それぞれのサブセルが分割される。バックコンタクト型の太陽電池において、第１導電型（例えば、ｎ型）を有する半導体基板上に、第１導電型領域（例えば、ｎ型領域）と第２導電型領域（例えば、ｐ型領域）を形成する場合、第２導電型領域にｐｎ接合が設けられる。このとき、入射光により生成されるキャリア（電子および正孔）はｐｎ接合が設けられる第２導電型領域において分離されるため、第１導電型領域に接続される第１電極は、第２導電型領域に接続される第２電極よりもキャリアの取り出し効率が低くなりうる。そこで、本実施の形態では、第１電極が設けられるサブセルの面積を第２電極が設けられるサブセルよりも大きくすることで、第１電極と第２電極のそれぞれから取り出されるキャリアの量を均一化する。これにより、複数のサブセルのそれぞれから出力される電流量を均一化し、太陽電池全体としての出力特性を向上させる。
（第１の実施形態）
本実施形態における太陽電池７０の構成について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２は、第１の実施形態における太陽電池７０を示す平面図である。図１は、太陽電池７０の受光面７０ａを示す図であり、図２は、太陽電池７０の裏面７０ｂを示す図である。
図１に示すように、太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４を備える。複数のサブセル７１〜７４は、第１方向（ｙ方向）に延びる境界３０ａ〜３０ｃ（以下、総称して境界３０ともいう）に設けられる溝により分割され、第１方向に交差する第２方向（ｘ方向）に並んで設けられる。複数のサブセル７１〜７４は、ｘ方向に沿ってこの順に配置される。なお、サブセル間の境界３０の詳細については、図４および図５を用いて後述する。
図２に示すように、太陽電池７０は、裏面７０ｂに設けられる第１電極１４と、第２電極１５と、サブ電極２０と、を備える。
第１電極１４は、ｙ方向に延びるバスバー電極１４ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１４ｂとを含む櫛歯状に形成される。第１電極１４は、第１サブセル７１に設けられる。第２電極１５は、ｙ方向に延びるバスバー電極１５ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１５ｂとを含む櫛歯状に形成され、第４サブセル７４に設けられる。
サブ電極２０は、第１サブ電極部２０ｎと、第２サブ電極部２０ｐと、接続部２０ｃと、を有する。サブ電極２０は、隣接するサブセル間にまたがって設けられ、隣接するサブセルのうち一方のサブセルにおける第１導電型領域と、他方のサブセルにおける第２導電型領域とを接続する。例えば、第２サブセル７２と第３サブセル７３を接続するサブ電極２０は、第３サブセル７３の第１導電型領域上の第１サブ電極部２０ｎと、第２サブセル７２の第２導電型領域上の第２サブ電極部２０ｐと、第１サブ電極部２０ｎおよび第２サブ電極部２０ｐを接続する接続部２０ｃと、で構成される。接続部２０ｃは、第２サブセル７２と第３サブセル７３の間の境界３０ｂをまたぐように配置される。
接続部２０ｃは、ｘ方向に対して斜めの方向Ａ、Ｂに延びており、サブ電極２０は、方向Ａに延びる接続部と、方向Ｂに延びる接続部とに分岐する分岐構造を有する。なお、接続部２０ｃが斜めに延びる分岐構造については、図６を用いて後述する。
第１電極１４および第１サブ電極部２０ｎは、第１導電型領域に相当する第１領域Ｗ１ｘ、Ｗ１ｙの内側の第３領域Ｗ３ｘ、Ｗ３ｙに設けられる。一方、第２電極１５および第２サブ電極部２０ｐは、第２導電型領域に相当する第２領域Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙに設けられる。第２領域Ｗ２ｙと第３領域Ｗ３ｙの間には、第１導電型領域と第２導電型領域の間をｙ方向に分離する第４領域Ｗ４ｙが設けられる。第４領域Ｗ４ｙには、サブ電極２０と、第１電極１４、第２電極１５または他のサブ電極２０との間を分離する分離溝が設けられる。分離溝の詳細は、図３を用いて後述する。
また、隣接するサブセルの間には分離領域Ｗ５ｘが設けられ、サブセル間の境界３０ａ〜３０ｃは分離領域Ｗ５ｘに位置する。分離領域Ｗ５ｘの詳細は、図４および図５を用いて後述する。
本実施形態では、図１および図２に示すように、複数のサブセル７１〜７４の大きさに差を設けている。第１電極１４が設けられる第１サブセル７１の主面（受光面または裏面）の面積Ｓ１は、第２電極１５が設けられる第４サブセル７４の主面の面積Ｓ４よりも大きい。また、第１サブセル７１と第４サブセル７４の間に位置する第２サブセル７２および第３サブセル７３の主面の面積Ｓ２，Ｓ３は、第１サブセル７１の主面の面積Ｓ１よりも小さい。したがって、複数のサブセル７１〜７４のうち、第１サブセル７１の面積Ｓ１が最も大きい。
本実施形態では、複数のサブセル７１〜７４のｙ方向の長さが全て共通であるため、面積Ｓ１〜Ｓ４の大きさは、それぞれのサブセルのｘ方向の長さＬ１〜Ｌ４によって決められる。したがって、第１サブセル７１のｘ方向の長さＬ１が最も大きい。
なお、複数のサブセル７１〜７４のうち、第１電極１４が設けられる第１サブセル７１と、第２電極１５が設けられる第４サブセル７４は、太陽電池７０の外部に電力を取り出すための電極が設けられるため、「取り出しサブセル」とも言う。また、複数のサブセル７１〜７４のうち、取り出しサブセル７１、７４の間に位置するサブセルを「中間サブセル」とも言う。
図３は、第１の実施形態における太陽電池７０の構造を示す断面図であり、図２のＣ−Ｃ線断面を示す。本図は、第３サブセル７３の断面構造を示すが、その他のサブセルも同様の構造を有する。
太陽電池７０は、半導体基板１０と、第１導電型層１２ｎと、第１のｉ型層１２ｉと、第２導電型層１３ｐと、第２のｉ型層１３ｉと、第１絶縁層１６、第３導電型層１７ｎ、第３のｉ型層１７ｉ、第２絶縁層１８、電極層１９を備える。電極層１９は、第１電極１４、第２電極１５またはサブ電極２０を構成する。太陽電池７０は、単結晶または多結晶半導体基板にアモルファス半導体膜を形成した裏面接合型の太陽電池である。
半導体基板１０は、受光面７０ａ側に設けられる第１主面１０ａと、裏面７０ｂ側に設けられる第２主面１０ｂを有する。半導体基板１０は、第１主面１０ａに入射される光を吸収し、キャリアとして電子および正孔を生成する。半導体基板１０は、ｎ型またはｐ型の導電型を有する結晶性半導体基板により構成される。結晶性半導体基板の具体例としては、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン（Ｓｉ）基板が挙げられる。
本実施形態では、半導体基板１０がｎ型の単結晶シリコン基板により構成される場合を示す。なお、半導体基板として単結晶の半導体基板以外の半導体基板を用いてもよい。例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）などからなる化合物半導体の半導体基板を用いてもよい。
ここで、受光面７０ａとは、太陽電池７０において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池７０に入射される光の大部分が入射される面である。一方、裏面７０ｂとは、受光面７０ａに対向する他方の主面を意味する。
半導体基板１０の第１主面１０ａの上には、実質的に真性な非晶質半導体（以下、真性な半導体を「ｉ型層」ともいう）で構成される第３のｉ型層１７ｉが設けられる。本実施形態における第３のｉ型層１７ｉは、水素（Ｈ）を含むｉ型のアモルファスシリコンにより形成される。第３のｉ型層１７ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第３のｉ型層１７ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
なお、本実施形態において、「非晶質半導体」には、微結晶半導体を含むものとする。微結晶半導体とは、非晶質半導体中の結晶粒の平均粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある半導体をいう。
第３のｉ型層１７ｉの上には、半導体基板１０と同じ導電型を有する第３導電型層１７ｎが形成されている。第３導電型層１７ｎは、ｎ型の不純物が添加されており、ｎ型の導電型を有する非晶質半導体層である。本実施形態では、第３導電型層１７ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。第３導電型層１７ｎの厚みは、特に限定されない。第３導電型層１７ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
第３導電型層１７ｎの上には、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能を備える第１絶縁層１６が形成されている。第１絶縁層１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２)、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などにより形成することができる。第１絶縁層１６の厚みは、反射防止膜としての反射防止特性などに応じて適宜設定することができる。第１絶縁層１６の厚みは、例えば８０ｎｍ〜１μｍ程度とすることができる。
なお、上記の第３のｉ型層１７ｉ及び第３導電型層１７ｎは、半導体基板１０のパッシベーション層としての機能を有する。また、第１絶縁層１６の積層構造は、半導体基板１０の反射防止膜としての機能を有する。なお、半導体基板１０の第１主面１０ａ上に設けられるパッシベーション層の構成はこれに限られない。例えば、半導体基板１０第１主面１０ａの上に酸化シリコンを形成し、その上に窒化シリコンを形成した構成としてもよい。
半導体基板１０の第２主面１０ｂの上には、第１積層体１２と第２積層体１３とが形成される。第１積層体１２および第２積層体１３はｙ方向に交互に配置される。このため、第１積層体１２が設けられる第１領域Ｗ１ｙと、第２積層体１３が設けられる第２領域Ｗ２ｙは、ｙ方向に沿って交互に配列される。また、ｙ方向に隣接する第１積層体１２と第２積層体１３は接触して設けられる。したがって、本実施形態では、第１積層体１２および第２積層体１３によって、第２主面１０ｂの実質的に全体が被覆される。
第１積層体１２は、第２主面１０ｂの上に形成される第１のｉ型層１２ｉと、第１のｉ型層１２ｉの上に形成される第１導電型層１２ｎとの積層体により構成される。第１のｉ型層１２ｉは、上記の第３のｉ型層１７ｉと同様に、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。第１のｉ型層１２ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第１のｉ型層１２ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
第１導電型層１２ｎは、上記第３導電型層１７ｎと同様に、ｎ型の不純物が添加されており、半導体基板１０と同様に、ｎ型の導電型を有する。具体的には、本実施形態では、第１導電型層１２ｎは、水素を含むｎ型アモルファスシリコンからなる。第１導電型層１２ｎの厚みは、特に限定されない。第１導電型層１２ｎの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
第１積層体１２の上には、第２絶縁層１８が形成される。第２絶縁層１８は、第１領域Ｗ１ｙのうちｙ方向の中央部に相当する第３領域Ｗ３ｙには設けられず、第３領域Ｗ３ｙの両端に相当する第４領域Ｗ４ｙに設けられる。第３領域Ｗ３ｙの幅は広い方が好ましく、例えば、第１領域Ｗ１ｙの幅の１／３より大きく、第１領域Ｗ１ｙの幅より小さい範囲で設定することができる。
第２絶縁層１８の材質は、特に限定されない。第２絶縁層１８は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成することができる。なかでも、第２絶縁層１８は、窒化シリコンにより形成されていることが好ましい。また、第２絶縁層１８は、水素を含んでいることが好ましい。
第２積層体１３は、第２主面１０ｂのうち第１積層体１２が設けられない第２領域Ｗ２ｙと、第２絶縁層１８が設けられる第４領域Ｗ４ｙの端部の上に形成される。このため、第２積層体１３の両端部は、第１積層体１２と高さ方向（ｚ方向）に重なって設けられる。
第２積層体１３は、第２主面１０ｂの上に形成される第２のｉ型層１３ｉと、第２のｉ型層１３ｉの上に形成される第２導電型層１３ｐとの積層体により構成される。
第２のｉ型層１３ｉは、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンからなる。第２のｉ型層１３ｉの厚みは、発電に実質的に寄与しない程度の厚みである限りにおいて特に限定されない。第２のｉ型層１３ｉの厚みは、例えば、数Å〜２５０Å程度とすることができる。
第２導電型層１３ｐは、ｐ型の不純物が添加されており、ｐ型の導電型を有する非晶質半導体層である。具体的には、本実施形態では、第２導電型層１３ｐは、水素を含むｐ型のアモルファスシリコンからなる。第２導電型層１３ｐの厚みは、特に限定されない。第２導電型層１３ｐの厚みは、例えば、２０Å〜５００Å程度とすることができる。
このように、本実施形態では、結晶性の半導体基板１０と第２導電型層１３ｐとの間には、実質的に発電に寄与しない程度の厚みの第２のｉ型層１３ｉが設けられる。このような構造を採用することにより、半導体基板１０と第２積層体１３との接合界面におけるキャリアの再結合を抑制することができる。その結果、光電変換効率の向上を図ることができる。なお、本実施形態では、結晶性の半導体基板にｐ型またはｎ型の導電型を有するアモルファスシリコンを形成してｐｎ接合を形成する太陽電池の例を示しているが、結晶性の半導体基板に不純物を拡散させてｐｎ接合を形成された太陽電池を用いてもよい。
本実施形態では、半導体基板１０、第１積層体１２、第２積層体１３により光電変換部が構成される。また、半導体基板１０と第１積層体１２とが接する第１領域Ｗ１ｙが第１導電型領域となり、半導体基板１０と第２積層体１３とが接する第２領域Ｗ２ｙが第２導電型領域となる。
また、本実施形態では、半導体基板１０としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いていることから、電子が多数キャリアとなり正孔が少数キャリアとなる。そこで、本実施形態では、多数キャリアが集電される第３領域Ｗ３ｙの幅と比べて、少数キャリアが集電される第２領域Ｗ２ｙの幅を広くすることで、発電効率を高めている。
第１導電型層１２ｎの上には、サブ電極２０のうち電子を収集する第１サブ電極部２０ｎが形成される。一方、第２導電型層１３ｐの上には、サブ電極２０のうち正孔を収集する第２サブ電極部２０ｐが形成される。第１サブ電極部２０ｎと第２サブ電極部２０ｐの間には分離溝３１が形成される。したがって、同一のサブセル上に形成される第１サブ電極部２０ｎと第２サブ電極部２０ｐは、分離溝３１により分離され、両電極の間の電気抵抗は高くなるか、または、両電極は電気的に絶縁される。
なお、第１サブセル７１の場合、第１導電型層１２ｎの上には第１サブ電極部２０ｎの代わりに第１電極が形成される。また、第４サブセル７４の場合、第２導電型層１３ｐの上には第２サブ電極部２０ｐの代わりに第２電極が形成される。この場合、第１電極１４とサブ電極２０の間や、第２電極１５とサブ電極２０の間は、分離溝３１によって分離される。
本実施形態においては、第１導電層１９ａと第２導電層１９ｂの２層の導電層の積層体により電極が構成される。第１導電層１９ａは、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）により形成される。
第１導電層１９ａは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）により形成される透明電極層である。第１導電層１９ａの厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍ程度とすることができる。本実施形態では、第１導電層１９ａは、スパッタリングや、化学気相成長（ＣＶＤ）、蒸着などの薄膜形成方法により形成される。
第２導電層１９ｂは、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）などの金属を含む金属電極層である。ただし、これに限定されるものでなく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組み合わせとしてもよい。本実施形態では、第２導電層１９ｂは、スパッタリングにより形成される銅の下地層の上に、めっき法により形成される銅層と錫層が積層された３層構造を有する。それぞれの膜厚は、５０ｎｍ〜１μｍ程度、１０μｍ〜３０μｍ程度、１μｍ〜５μｍ程度とすることができる。
なお、電極層１９の構成は、第１導電層１９ａとの積層体に限定されず、例えば、透明導電性酸化物で構成される第１導電層１９ａを設けずに、金属で構成される第２導電層１９ｂのみを設けた構成としてもよい。
図４は、太陽電池７０の第１導電型領域の構造を示すｘ方向の断面図であり、図２のＤ−Ｄ線断面を示す。図５は、太陽電池の第２導電型領域の構造を示すｘ方向の断面図であり、図２のＥ−Ｅ線断面を示す。
太陽電池７０は、複数のサブセル７１〜７４が並ぶｘ方向に、第１導電型領域または第２導電型領域が分離領域Ｗ５ｘを挟んで連続して設けられる。Ｄ−Ｄ線に沿った断面では、図４に示すように第１導電型領域となる第３領域Ｗ３ｘと、第２絶縁層１８が設けられる分離領域Ｗ５ｘとがｘ方向に交互に配置される。同様に、Ｅ−Ｅ線に沿った断面では、図５に示すように、第２導電型領域となる第２領域Ｗ２ｘと、第２絶縁層１８が設けられる分離領域Ｗ５ｘとがｘ方向に交互に配置される。そのため、隣接するサブセルのうち、一方のサブセルに設けられる第１導電型領域と、他方のサブセルに設けられる第２導電型領域とがｙ方向にずれて配置されることとなる。これにより、第１導電型領域の上に設けられる第１サブ電極部２０ｎと、第２導電型領域の上に設けられる第２サブ電極部２０ｐとを接続する接続部２０ｃは、ｘ方向ではなく、ｘ方向に対して斜めの方向Ａ、Ｂに延びて設けられる。
また、図４および図５では、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４に分割する境界３０ａ、３０ｂ、３０ｃの構造を示す。境界３０ａ〜３０ｃは、第２絶縁層１８が形成される分離領域Ｗ５ｘに設けられる。境界３０ａ〜３０ｃのそれぞれには、複数のサブセル７１〜７４の間を分断する溝が設けられており、この溝は、分離溝３１と、仮溝３２と、絶縁溝３３と、を有する。分離溝３１は、裏面７０ｂに設けられ、電極層１９を分離して隣接する電極間を電気的に絶縁する。仮溝３２は、受光面７０ａに設けられており、受光面７０ａから半導体基板１０の途中に至るまでの深さを有する。仮溝３２は、絶縁溝３３を形成するために設けられる溝であり、例えば、受光面７０ａへのレーザ照射により形成される。
絶縁溝３３は、半導体基板１０を貫通する溝であり、キャリアとなる電子または正孔が隣接するサブセル間で移動することを防ぐ。したがって、絶縁溝３３は、隣接するサブセルのうち、一方のサブセルの光電変換部と他方のサブセルの光電変換部の間を高抵抗にするかまたは絶縁する絶縁部として機能する。このような絶縁部を設けることで、一方のサブセルに設けられる第１導電型領域と、他方のサブセルに設けられる第２導電型領域とを電気的に分離し、発生したキャリアの集電効率を高める。絶縁溝３３は、例えば、仮溝３２が起点となるように半導体基板１０を折り曲げることにより形成される。このとき、絶縁溝３３は、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に設けられる第１積層体１２や第２絶縁層１８を貫通してもよい。
なお、仮溝３２と絶縁溝３３は、その他の方法により一体的に形成することとしてもよい。例えば、受光面７０ａ側から回転刃などで切削するダイシング処理や、マスクを施した受光面７０ａにサンドブラスト処理やエッチング処理を施して、半導体基板１０を貫通する絶縁溝３３を形成することとしてもよい。
なお、分離領域Ｗ５ｘにおいて、サブ電極２０の接続部２０ｃが設けられる箇所には分離溝３１が形成されない。電極層１９を形成した後に半導体基板１０を折り曲げることで、半導体層のみが割断されて絶縁溝３３が形成され、金属層は割断されずにつながったまま残る。本実施形態では、第２導電層１９ｂとして展延性の高い材料である銅を用いているため、少なくとも第２導電層１９ｂを残すようにして絶縁溝３３が形成され、残された電極層１９は、サブ電極２０の接続部２０ｃとなる。
図６は、サブ電極２０の構造を示す平面図である。本図では、第２サブセル７２と第３サブセル７３の間を接続するサブ電極２０を示す。
説明の便宜上、第２サブセル７２において＋ｙ方向に交互に配置される第１導電型領域および第２導電型領域を、紙面の下から順番に第１の第１導電型領域Ｎ１、第１の第２導電型領域Ｐ１、第２の第１導電型領域Ｎ２、第２の第２導電型領域Ｐ２とよぶ。同様に、第３サブセル７３において＋ｙ方向に交互に配置される第１導電型領域および第２導電型領域を、下から順番に第３の第１導電型領域Ｎ３、第３の第２導電型領域Ｐ３、第４の第１導電型領域Ｎ４、第４の第２導電型領域Ｐ４とよぶ。
サブ電極２０は、複数の第１サブ電極部２０ｎ１、２０ｎ２と、複数の第２サブ電極部２０ｐ１、２０ｐ２と、複数の接続部２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３と、第１サブ側分岐部２０ｄｎと、第２サブ側分岐部２０ｄｐと、を有する。
第１の第２サブ電極部２０ｐ１は、第２サブセル７２の第１の第２導電型領域Ｐ１の上に設けられ、第２の第２サブ電極部２０ｐ２は、第２サブセル７２の第２の第２導電型領域Ｐ２の上に設けられる。第１の第１サブ電極部２０ｎ１は、第３サブセル７３の第３の第１導電型領域Ｎ３の上に設けられ、第２の第１サブ電極部２０ｎ２は、第３サブセル７３の第４の第１導電型領域Ｎ４の上に設けられる。
第１接続部２０ｃ１は、第２サブセル７２の第１の第２サブ電極部２０ｐ１と、第３サブセル７３の第１の第１サブ電極部２０ｎ１とを接続する。したがって、第１接続部２０ｃ１は、＋ｘ方向と−ｙ方向の間の方向Ａ（紙面上における右斜め下方向）に延びる。第２接続部２０ｃ２は、第２サブセル７２の第１の第２サブ電極部２０ｐ１と、第３サブセル７３の第２の第１サブ電極部２０ｎ２とを接続する。したがって、第２接続部２０ｃ２は、＋ｘ方向と＋ｙ方向の間の方向Ｂ（紙面上における右斜め上方向）に延びる。第３接続部２０ｃ３は、第２サブセル７２の第２の第２サブ電極部２０ｐ２と、第３サブセル７３の第２の第１サブ電極部２０ｎ２とを接続する。したがって、第３接続部２０ｃ３は、＋ｘ方向と−ｙ方向の間の方向Ａに延びる。このように、接続部２０ｃ１〜２０ｃ３は、分離領域Ｗ５ｘにおいてｘ方向およびｙ方向の双方に交差する斜めの方向ＡまたはＢに延びる。
第２サブ側分岐部２０ｄｐは、第１の第２サブ電極部２０ｐ１から第１接続部２０ｃ１および第２接続部２０ｃ２に分岐する分岐構造である。第２サブ側分岐部２０ｄｐにより、第２サブセル７２の第１の第２導電型領域Ｐ１は、第１の第２導電型領域Ｐ１に対向する第３サブセル７３の第３の第２導電型領域Ｐ３の両隣に位置する第３の第１導電型領域Ｎ３および第４の第１導電型領域Ｎ４の双方と接続される。
第２サブ側分岐部２０ｄｐは、分岐先となる第３サブセル７３に近い領域Ｗ５ｂではなく、分岐元である第２サブセル７２に近い領域Ｗ５ａに配置される。これにより、第１接続部２０ｃ１および第２接続部２０ｃ２の長さを長くすることができる。分岐された接続部の長さを長くとることで、ｘ方向にかかる張力をｙ方向に効果的に分散させることができ、分岐構造による張力緩和の効果を高めることができる。
第１サブ側分岐部２０ｄｎは、第２の第１サブ電極部２０ｎ２から第２接続部２０ｃ２および第３接続部２０ｃ３に分岐する分岐構造である。第１サブ側分岐部２０ｄｎにより、第３サブセル７３の第４の第１導電型領域Ｎ４は、第４の第１導電型領域Ｎ４に対向する第２サブセル７２の第２の第１導電型領域Ｎ２の両隣に位置する第１の第２導電型領域Ｐ１および第２の第２導電型領域Ｐ２の双方と接続される。
第１サブ側分岐部２０ｄｎは、分岐先となる第２サブセル７２に近い領域Ｗ５ａではなく、分岐元である第３サブセル７３に近い領域Ｗ５ｂに配置される。これにより、分離領域Ｗ５ｘにおいて、第２接続部２０ｃ２および第３接続部２０ｃ３の長さを長くすることができる。分岐された接続部の長さを長くとることで、ｘ方向にかかる張力をｙ方向に効果的に分散させることができ、分岐構造による張力緩和の効果を高めることができる。
なお、本実施形態では、図２に示すように、第１サブ側分岐部と第２サブ側分岐部とを交互に配置することで、サブ電極２０をジグザグ状に形成する。これにより、サブ電極２０にかかる張力の緩和効果をさらに高めることができる。
次に、図７〜図２３を主として参照しながら、本実施形態の太陽電池７０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、方向によって形成される断面構造が異なるため、Ｃ−Ｃ線断面に対応するｘ方向断面と、第１導電型領域が形成されるＤ−Ｄ線に対応するｙ方向断面と、第２導電型領域が形成されるＥ−Ｅ線に対応するｙ方向断面を示しながら太陽電池７０の製造方法について説明する。
まず、図７に示す半導体基板１０を用意し、半導体基板１０の第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂの洗浄を行う。半導体基板１０の洗浄は、例えば、フッ酸（ＨＦ）水溶液などを用いて行うことができる。なお、本洗浄工程にて、第１主面１０ａにテクスチャ構造を形成しておくことが好ましい。
次に、半導体基板１０の第１主面１０ａの上に、第３のｉ型層１７ｉとなるｉ型非晶質半導体層と、第３導電型層１７ｎとなるｎ型非晶質半導体層と、第１絶縁層１６となる絶縁層を形成する。また、半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に、ｉ型非晶質半導体層２１と、ｎ型非晶質半導体層２２と、絶縁層２３とを形成する。第３のｉ型層１７ｉ、第３導電型層１７ｎ、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２のそれぞれの形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成することができる。また、第１絶縁層１６、絶縁層２３の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜形成法などにより形成することができる。
次に、図８、図９に示すように、絶縁層２３をエッチングすることにより、絶縁層２３の一部分を除去する。具体的には、絶縁層２３のうち、後工程で半導体基板１０にｐ型半導体層を形成する第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘに位置する部分の絶縁層２３を除去する。なお、絶縁層２３のエッチングは、絶縁層２３が酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる場合は、例えば、フッ酸水溶液等の酸性のエッチング液を用いて、第１領域Ｗ１ｙ、Ｗ１ｘに位置する部分にレジストマスクを設けて行うことができる。なお、図８は、ｙ方向に沿った断面図を示し、図２のＣ−Ｃ線断面に対応する。図９は、第２導電型領域が形成されるＥ−Ｅ線断面に対応する。
次に、パターニングした絶縁層２３をマスクとして用いて、ｉ型非晶質半導体層２１とｎ型非晶質半導体層２２とを、アルカリ性のエッチング液を用いてエッチングする。エッチングにより、ｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２のうち、絶縁層２３により覆われてない第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘに位置する部分のｉ型非晶質半導体層２１およびｎ型非晶質半導体層２２を除去する。これにより、第２主面１０ｂのうち、上方に絶縁層２３が設けられない第２領域Ｗ２ｙ、Ｗ２ｘが露出される。なお、第１積層体１２が残る領域は第１領域Ｗ１ｙ、Ｗ１ｘとなる。
一方、図１０に示すように、第１導電型領域を形成すべき位置においては、ｉ型非晶質半導体層２１、ｎ型非晶質半導体層２２、絶縁層２３のエッチング処理を行わない。図１０は、第１導電型領域が形成されるＤ−Ｄ線断面に対応する図である。
次に、図１１、図１２および図１３に示すように、第２主面１０ｂを覆うようにｉ型非晶質半導体層２４を形成し、ｉ型非晶質半導体層２４の上にｐ型非晶質半導体層２５を形成する。ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５の形成方法は特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成することができる。図１１は、図８に示す第２主面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を形成した状態を示す。図１２は、図９に示す第２主面１０ｂの上にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を形成した状態を示す。図１３は、図１０に示す絶縁層２３の上にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を形成した状態を示す。
次に、図１４および図１５に示すように、絶縁層２３、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５の一部をエッチングする。これにより、絶縁層２３が除去される第３領域Ｗ３ｘと、絶縁層２３が残って第２絶縁層１８となる分離領域Ｗ５ｘとが形成される。一方、図１２に示す第２導電型領域を形成すべき位置においては、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５のエッチング処理を行わない。このとき、図１４は、図１１に示す絶縁層２３、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５をエッチングした状態を示す。図１５は、図１３に示す絶縁層２３、ｉ型非晶質半導体層２４、ｐ型非晶質半導体層２５をエッチングした状態を示す。
次に、図１６、図１７および図１８に示すように、第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐの上に、導電層２６、２７を形成する。導電層２６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極層であり、導電層２７は、銅（Ｃｕ）などの金属や合金により構成される金属電極層である。導電層２６、２７は、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法や、スパッタリング法等の薄膜形成法により形成される。導電層２７は、薄膜形成法により形成した金属電極層の上に、めっき法により電極を形成することで、電極の膜厚を厚くすることとしてもよい。
次に、図１９、図２０および図２１に示すように、導電層２６、２７のうち、第２絶縁層１８の上に位置している部分を分断して分離溝３１を形成する。これにより、導電層２６、２７から第１導電層１９ａおよび第２導電層１９ｂが形成され、第１電極と、第２電極と、サブ電極とに分離される。なお、導電層２６、２７の分断は、例えばフォトリソグラフィー法などにより行うことができる。
次に、図２２および図２３に示すように、受光面７０ａからレーザを照射することにより、仮溝３２を形成する。その後、仮溝３２に沿って半導体基板１０を折り曲げることで、半導体基板１０を割断して絶縁溝３３を形成する。これにより、太陽電池７０は、分離領域Ｗ５ｘを挟んで複数のサブセルに分割される。
以上の製造工程により、図３、図４および図５に示す太陽電池７０を形成することができる。
つづいて、本実施形態における太陽電池７０が奏する効果について説明する。
図２４は、比較例に係る太陽電池１７０を示す平面図である。太陽電池１７０は、裏面接合型の太陽電池であり、裏面７０ｂに設けられる第１電極１４と、第２電極１５を備える。第１電極１４は、ｙ方向に延びるバスバー電極１４ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１４ｂとを含む櫛歯状に形成される。同様に、第２電極１５は、ｙ方向に延びるバスバー電極１５ａと、ｘ方向に延びる複数のフィンガー電極１５ｂとを含む櫛歯状に形成される。第１電極１４および第２電極１５は、それぞれの櫛歯が噛み合って互いに間挿し合うように形成される。櫛歯状に電極を形成するとともに、電極パターンに対応して第１導電型領域と第２導電型領域を櫛歯状に形成することで、ｐｎ接合が形成される領域を増やして発電効率が高められる。
その一方で、第１電極１４および第２電極１５を櫛歯状とする場合、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂがｘ方向に長く延びることとなる。その結果、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂの抵抗値が高くなり、集電効率の低下につながるおそれがあった。
本実施形態では、図２に示すように、太陽電池７０を複数のサブセル７１〜７４に分割しているため、ｘ方向に延びるフィンガー電極１４ｂ、１５ｂの長さを短くすることができる。これにより、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂが長く形成される場合と比べて、フィンガー電極１４ｂ、１５ｂの抵抗値を低くして集電効率を高めることができる。これにより、太陽電池７０の発電効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、隣接するサブセル間を接続するサブ電極２０を、第１電極１４および第２電極１５を形成する過程で一括形成している。仮に、フィンガー電極が延びる方向を短くした複数の太陽電池を利用する場合、太陽電池を製造した後に配線材などを利用して別途太陽電池間を接続する工程が必要となるが、本実施形態ではサブセル間を別途接続する工程を省くことができる。そのため、製造コストの増加を抑えながら集電効率の高めた太陽電池を製造することができる。
また、本実施形態においては、サブセル間の境界３０に光電変換部を分断する溝が形成される。この溝は、一方のサブセルの光電変換部と他方のサブセルの光電変換部の間を高抵抗にするかまたは絶縁する絶縁部として機能する。このような絶縁部を設けることで、一方のサブセルに設けられる第１導電型領域と、他方のサブセルに設けられる第２導電型領域とを電気的に分離し、発生したキャリアの集電効率を高めることができる。これにより、太陽電池７０の発電効率を高めることができる。
また、本実施形態では、隣接するサブセル間を接続するサブ電極２０が分岐構造を有しており、分離領域Ｗ５ｘを跨ぐようにジグザグ状にサブ電極２０が形成される。そのため、太陽電池７０が複数のサブセルに分割されてｘ方向に力がかかる場合であっても、サブセル間を接続するサブ電極２０に対して加わる力を斜め方向に分散させることができる。このため、電極層を一括形成した後に絶縁溝３３を設ける製造方法を採用したとしても、サブ電極２０が切断されにくい。したがって、分岐構造を有するサブ電極２０とすることで、太陽電池７０を製造する際の歩留まり低下を抑えることができる。
また、本実施形態では、一つのサブセル内においてｙ方向に交互に配置される複数の第１導電型領域または第２導電型領域のうち、同じ導電型を有する領域がサブ電極２０によって並列的に接続される。これにより、隣接するサブセル間において第１導電型領域と第２導電型領域とを１対１で接続する場合よりも、分離領域Ｗ５ｘの上に設けられる接続部２０ｃの電極面積を増やし、サブ電極２０の抵抗を下げることができる。これにより、サブ電極２０による集電効率を高め、太陽電池７０の発電効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、取り出しサブセルのうち、半導体基板１０と同じ導電型の第１導電型領域から電力を取り出すための第１電極１４が設けられるサブセル、すなわち、第１サブセル７１の面積を大きくしている。これにより、第１電極１４におけるキャリアの取り出し効率が、第２電極１５におけるキャリアの取り出し効率よりも低下してしまう影響を改善できる。
バックコンタクト型の太陽電池において、半導体基板１０が光を吸収して生成された電子および正孔は、それぞれ第１電極１４および第２電極１５へ向かって移動する。半導体基板１０の導電型がｎ型である場合、電子は多数キャリアとなり、正孔は少数キャリアとなる。第１電極１４が設けられた領域で発生した正孔は第２電極１５へ向かって移動し、第２電極１５が設けられた領域で発生した電子は第１電極１４へ向かって移動する。このとき、正孔は少数キャリアであるため、バスバー電極１４ａの領域から第２電極１５に到達できる正孔の量は、バスバー電極１５ａの領域から第１電極１４に到達できる電子の量より少なくなる。そのため、バスバー電極１４ａが設けられる第１サブセル７１では、少数キャリアである正孔の取り出し効率が低下してしまう。
このときに、第１サブセル７１と第４サブセル７４の面積を同じとしてしまうと、少数キャリアの収集効率が低いバスバー電極１４ａを有する第１サブセル７１から取り出されるキャリアの数が、第４サブセル７４から取り出されるキャリア数と比べて少なくなってしまう。そうすると、取り出されるキャリア数が非対称となり、それぞれのサブセルから出力可能な電流量のミスマッチングによる損失が生じてしまう。一方、本実施形態では、キャリアの取り出し効率の低い第１サブセル７１の面積Ｓ１を大きくすることで、第１サブセル７１と第４サブセル７４のそれぞれから取り出されるキャリア数の差を小さくすることができる。これにより、それぞれのサブセルから出力可能となる電流量の差を小さくして、太陽電池７０全体としての出力特性を向上させることができる。
一態様の概要は、次の通りである。ある態様の太陽電池７０は、
一導電型を有する半導体基板１０と、半導体基板１０の主面（第２主面１０ｂ）上に設けられ、半導体基板１０と同じ導電型を有する第１導電型層１２ｎと、主面（第２主面１０ｂ）上に設けられ、半導体基板１０と異なる導電型を有する第２導電型層１３ｐと、を含み、主面（第２主面１０ｂ）上の第１方向（ｙ方向）に第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐが交互に配置される光電変換部と、
第１導電型層１２ｎおよび第２導電型層１３ｐの上に設けられる電極層１９と、を備え、
光電変換部は、第１方向（ｙ方向）に交差する第２方向（ｘ方向）に並ぶ複数のサブセル７１〜７４を有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域Ｗ５ｘを有し、
電極層１９は、
複数のサブセルのうち一端のサブセル７１に含まれる第１導電型層１２ｎ上に設けられる第１電極１４と、
複数のサブセルのうち他端のサブセル７４に含まれる第２導電型層１３ｐ上に設けられる第２電極１５と、
隣接する二つのサブセルにまたがって設けられ、隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルに含まれる第１導電型層１２ｎと、他方のサブセルに含まれる第２導電型層１３ｐとを接続するサブ電極２０と、を有し、
第１電極１４が設けられるサブセル７１は、第２電極１５が設けられるサブセル７４よりも主面（第２主面１０ｂ）の面積が大きい。
光電変換部は、複数のサブセルの一つとして、第１電極１４が設けられるサブセル７１および第２電極１５が設けられるサブセル７４の間に位置する中間サブセル７２，７３を有し、
第１電極１４が設けられるサブセル７１は、中間サブセル７２，７３よりも主面（第２主面１０ｂ）の面積が大きくてもよい。
サブ電極２０は、一方のサブセルに含まれる第１導電型層１２ｎ上に設けられる第１サブ電極部２０ｎと、他方のサブセルに含まれる第２導電型層１３ｐ上に設けられる第２サブ電極部２０ｐと、第１サブ電極部２０ｎおよび第２サブ電極部２０ｐの間に設けられる接続部２０ｃと、を有し、
接続部２０ｃは、分離領域Ｗ５ｘにおいて第１方向（ｙ方向）および第２方向（ｘ方向）と交差する方向Ａ，Ｂに延びてもよい。
分離領域Ｗ５ｘには、少なくとも半導体基板１０を貫通する溝（絶縁溝３３）が設けられてもよい。
半導体基板１０および第１導電型層１２ｎは、ｎ型の不純物を含み、
第２導電型層１３ｐは、ｐ型の不純物を含んでもよい。
（第２の実施形態）
本実施形態における太陽電池７０の構成について、図２５および図２６を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、サブ電極２０の接続部２０ｃがｘ方向に対して斜めの方向Ａ、Ｂに延びることとしたが、第２の実施形態では、接続部２０ｃがｘ方向に延びる点で相違する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に述べる。
図２５は、第２の実施形態における太陽電池７０を示す平面図であり、太陽電池７０の裏面７０ｂを示す図である。なお、第２の実施形態における太陽電池７０の受光面７０ａの構造は、図１と同様である。
図２５に示すように、サブ電極２０は、第１サブ電極部２０ｎと、第２サブ電極部２０ｐと、接続部２０ｃと、を有する。サブ電極２０は、隣接するサブセル間にまたがって設けられ、隣接するサブセルのうち一方のサブセルにおける第１導電型領域と、他方のサブセルにおける第２導電型領域とを接続する。隣接するサブセルの間には分離領域Ｗ５ｘが設けられ、サブセル間の境界３０ａ〜３０ｃは分離領域Ｗ５ｘに位置する。分離領域として、接続部２０ｃが設けられない第１の分離領域Ｗ５１ｘと、接続部２０ｃが設けられる第２の分離領域Ｗ５２ｘとが設けられる。
図２６は、第１の実施形態における太陽電池７０の構造を示す断面図であり、図２５のＦ−Ｆ線断面を示す。なお、図２５のＣ−Ｃ線断面の構造は、図３と同様である。
半導体基板１０の第２主面１０ｂの上に設けられる第１積層体１２および第２積層体１３は、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに位置する第２絶縁層１８を挟んでｘ方向に交互に配置される。本図では、第１サブセル７１および第３サブセル７３の位置に第１導電型領域となる第３領域Ｗ３ｘが設けられ、第２サブセル７２および第４サブセル７４の位置に第２導電型領域となる第２領域Ｗ２ｘが設けられる断面を示している。したがって、第１導電型領域と第２導電型領域とが、分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘを挟んでｘ方向に対向するように設けられる。
境界３０ａ〜３０ｃは、第２絶縁層１８が形成される分離領域Ｗ５１ｘ、Ｗ５２ｘに設けられる。第１の分離領域Ｗ５１ｘに設けられる境界３０ａ、３０ｃには、第１電極１４とサブ電極２０の間を分離する分離溝３１、または、第２電極１５とサブ電極２０の間を分離する分離溝３１が設けられる。一方、第２の分離領域Ｗ５２ｘに設けられる境界３０ｂには、分離溝が設けられない。そのため、第２の分離領域Ｗ５２ｘに残される電極層１９は、隣接するサブセル間を接続する接続部２０ｃとなる。
図２５に示されるように、本実施形態においても、取り出しサブセルのうち、半導体基板１０と同じ導電型の第１導電型領域から電力を取り出すための第１電極１４が設けられるサブセル、すなわち、第１サブセル７１の面積Ｓ１を大きくしている。これにより、第１電極１４におけるキャリアの取り出し効率が、第２電極１５におけるキャリアの取り出し効率よりも低下してしまう影響を改善できる。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
（変形例１）
図２７は、変形例１における太陽電池７０を示す平面図である。上述の実施形態では、太陽電池７０を４つのサブセル７１〜７４に分割することとしたが、本変形例では２つのサブセル７１、７２に分割される。
第１サブセル７１には、第１電極１４が設けられ、第２サブセル７２には第２電極１５が設けられる。第１サブセル７１と第２サブセル７２の間には、両者を分割する境界３０が形成される。境界３０をまたぐように、第１サブセル７１と第２サブセル７２の間を接続するサブ電極２０が設けられる。サブ電極２０は、第１サブ電極部２０ｎと、第２サブ電極部２０ｐと、接続部２０ｃとを有する。
本変形例においても第１電極１４が設けられる第１サブセル７１の面積Ｓｎが、第２電極１５が設けられる第２サブセル７２の面積Ｓｐよりも大きくなるように、サブセルが分割されている。言いかえれば、第１サブセル７１のｘ方向の長さＬ１が、第２サブセル７２のｘ方向の長さＬ２よりも大きくなるようにしている。これにより、第１電極１４におけるキャリアの取り出し効率が、第２電極１５におけるキャリアの取り出し効率よりも低下してしまう影響を改善できる。
なお、太陽電池７０が有するサブセルの数は、これらに限らず、３つのサブセルや５以上のサブセルに分割することとしてもよい。図２７では、第１の実施形態に対応する場合を示したが、第２の実施形態の太陽電池７０のようにサブ電極がｘ方向に延びるように配置する太陽電池７０のサブセル数を２つにしてもよいし、３つのサブセルや５つ以上のサブセルに分割することとしてもよい。この場合において、第１電極１４を有する取り出しサブセルの面積Ｓｎを、第２電極１５を有する取り出しサブセルの面積Ｓｐよりも大きくすることが望ましい。また、両端の取り出しサブセルの間に位置する中間サブセルの面積Ｓｃは、第２電極１５を有する取り出しサブセルの面積Ｓｐと同じにすることが望ましい。
（変形例２）
上述の実施形態および変形例では、半導体基板１０の導電型をｎ型とし、第１導電型領域をｎ型とし、第２導電型領域をｐ型とする場合を示した。変形例においては、半導体基板１０の導電型をｐ型とし、第１導電型領域をｐ型とし、第２導電型領域をｐ型としてもよい。この場合においても、半導体基板１０と同じ導電型の第１導電型領域に接続される第１電極１４を有する取り出しサブセルの面積を相対的に大きくすることで、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
（変形例３）
上述の実施形態では、境界３０ａ〜３０ｃに溝を設けることとした。変形例においては、境界３０ａ〜３０ｃにおいて光電変換部を貫通する溝を設けないこととしてもよい。また、溝を設けた上で、隣接するサブセル同士を接着させる機能を有する充填材を溝に設けてもよい。充填材は、隣接するサブセル間を絶縁できる材料で構成されることが望ましく、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）や、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリイミド等の樹脂材料を用いればよい。溝を設けない構成または充填材を設ける構成により、サブセル間を分割する境界３０ａ〜３０ｃの強度を高めることができ、太陽電池７０全体としてより強度の高い構造とすることができる。
１０…半導体基板、１２ｎ…第１導電型層、１３ｐ…第２導電型層、１４…第１電極、１５…第２電極、１９…電極層、２０…サブ電極、２０ｎ…第１サブ電極部、２０ｐ…第２サブ電極部、２０ｃ…接続部、３０…境界，７０…太陽電池、Ｗ５ｘ…分離領域。

Claims (5)

  1. 一導電型を有する半導体基板と、前記半導体基板の主面上に設けられ、前記半導体基板と同じ導電型を有する第１導電型層と、前記主面上に設けられ、前記半導体基板と異なる導電型を有する第２導電型層と、を含み、前記主面上の第１方向に前記第１導電型層および前記第２導電型層が交互に配置される光電変換部と、
    前記第１導電型層および前記第２導電型層の上に設けられる電極層と、を備え、
    前記光電変換部は、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数のサブセルを有するとともに、隣接するサブセルの境界に設けられる分離領域を有し、
    前記電極層は、
    前記複数のサブセルのうち一端のサブセルに含まれる前記第１導電型層上に設けられる第１電極と、
    前記複数のサブセルのうち他端のサブセルに含まれる前記第２導電型層上に設けられる第２電極と、
    隣接する二つのサブセルにまたがって設けられ、前記隣接する二つのサブセルのうち、一方のサブセルに含まれる前記第１導電型層と、他方のサブセルに含まれる前記第２導電型層とを接続するサブ電極と、を有し、
    前記第１電極が設けられるサブセルは、前記第２電極が設けられるサブセルよりも前記主面の面積が大きい太陽電池。
  2. 前記光電変換部は、前記複数のサブセルの一つとして、前記第１電極が設けられるサブセルおよび前記第２電極が設けられるサブセルの間に位置する中間サブセルを有し、
    前記第１電極が設けられるサブセルは、前記中間サブセルよりも前記主面の面積が大きい請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記サブ電極は、前記一方のサブセルに含まれる前記第１導電型層上に設けられる第１サブ電極部と、前記他方のサブセルに含まれる前記第２導電型層上に設けられる第２サブ電極部と、前記第１サブ電極部および前記第２サブ電極部の間に設けられる接続部と、を有し、
    前記接続部は、前記分離領域において前記第１方向および前記第２方向と交差する方向に延びる請求項１または２に記載の太陽電池。
  4. 前記分離領域には、少なくとも前記半導体基板を貫通する溝が設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池。
  5. 前記半導体基板および前記第１導電型層は、ｎ型の不純物を含み、
    前記第２導電型層は、ｐ型の不純物を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池。
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