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Patent Searching and Data


Title:
BACK ELECTRODE-TYPE SOLAR CELLS, SOLAR CELL STRING AND SOLAR CELL MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/147890
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a back electrode-type solar cell, and a solar cell string and a solar cell module using the back electrode-type solar cell, in which are provided, on the back of a semiconductor substrate (1) of a first conductivity type, a first electrode formation region (3) of a first conductivity type comprising an impurity of the first conductivity type at a higher concentration than that of the semiconductor substrate (1), a second electrode formation region (2) of a second conductivity type comprising an impurity of a second conductivity type, and a region (6) of the first conductivity type, in which no electrode is formed, comprising an impurity of the first conductivity type at a higher concentration than that of the semiconductor substrate (1), and wherein the region (6) in which no electrode is formed is in contact with the second electrode formation region (2).

Inventors:
SUZUKI YOSHIYUKI
NAKAMURA KYOTARO
FUNAKOSHI YASUSHI
Application Number:
PCT/JP2009/055909
Publication Date:
December 10, 2009
Filing Date:
March 25, 2009
Export Citation:
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Assignee:
SHARP KK (JP)
SUZUKI YOSHIYUKI
NAKAMURA KYOTARO
FUNAKOSHI YASUSHI
International Classes:
H01L31/068; H01L31/04; H01L31/18
Domestic Patent References:
WO2004095587A22004-11-04
Foreign References:
JP2004071763A2004-03-04
JP2006120945A2006-05-11
JPH05110121A1993-04-30
JPH09148600A1997-06-06
Attorney, Agent or Firm:
FUKAMI, Hisao et al. (JP)
Hisao Fukami (JP)
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Claims:
 第1導電型の半導体基板(1)の裏面に、前記半導体基板(1)よりも高濃度の第1導電型不純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域(3)と、第2導電型不純物を含む第2導電型の第2の電極形成領域(2)と、前記半導体基板(1)よりも高濃度の第1導電型不純物を含む第1導電型の電極非形成領域(6)とを備え、
 前記電極非形成領域(6)は、前記第2の電極形成領域(2)と接していることを特徴とする、裏面電極型太陽電池。
 第2導電型の半導体基板(7)の裏面に、第1導電型不純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域(3)と、前記半導体基板(7)よりも高濃度の第2導電型不純物を含む第2導電型の第2の電極形成領域(2)と、第1導電型不純物を含む第1導電型の電極非形成領域(6)とを備え、
 前記電極非形成領域(6)は、前記半導体基板(7)の内部領域と接していることを特徴とする、裏面電極型太陽電池。
 第1導電型の半導体基板(1)の裏面に、前記半導体基板(1)よりも高濃度の第1導電型不純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域(3)と、第2導電型不純物を含む第2導電型の第2の電極形成領域(2)と、第2導電型不純物を含む第2導電型の電極非形成領域(16)とを備え、
 前記電極非形成領域(16)は、前記第1の電極形成領域(3)と接していることを特徴とする、裏面電極型太陽電池。
 前記電極非形成領域(6)は、前記半導体基板(1)の前記裏面の端部近傍領域内に形成されていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の裏面電極型太陽電池。
 前記電極非形成領域(6)上には電極(5)が形成されていないことを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の裏面電極型太陽電池。
 前記電極非形成領域(6)を複数備えていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の裏面電極型太陽電池。
 請求の範囲第1項に記載の裏面電極型太陽電池の複数と、
 絶縁性基材(8)と前記絶縁性基材(8)の表面上に形成された配線(9)とを有する配線基板(10)とを含み、
 前記裏面電極型太陽電池の電極(4,5)が前記配線基板(10)の配線(9)上に設置されるように前記裏面電極型太陽電池の複数を前記配線基板(10)上に配列することによって前記裏面電極型太陽電池の複数が電気的に接続されている、太陽電池ストリング。
 請求の範囲第7項に記載の太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを封止する封止材とを備えた、太陽電池モジュール。
 前記封止材(11)は、エチレンビニルアセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム系樹脂からなる群から選択された少なくとも1種の透明樹脂を含むことを特徴とする、請求の範囲第8項に記載の太陽電池モジュール。
 前記裏面電極型太陽電池の電極(4,5)と前記配線基板(10)の配線(9)とが直接接触していることを特徴とする、請求の範囲第8項に記載の太陽電池モジュール。
Description:
裏面電極型太陽電池、太陽電池 トリングおよび太陽電池モジュール

 本発明は、裏面電極型太陽電池、太陽電 ストリングおよび太陽電池モジュールに関 、特に、逆バイアス電圧による故障の防止 能を容易に付加することができる裏面電極 太陽電池、その裏面電極型太陽電池を用い 太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュ ルに関する。

 光エネルギを電気エネルギに変換する太 電池は、地球環境問題への関心の高まりか 環境負荷の小さなクリーンなエネルギとし 注目が高まっている。

 太陽電池に用いられる材料としては、化 物半導体系や有機材料系も挙げられるが、 在はシリコン結晶系が主流となっている。

 図10に、従来のシリコン結晶系太陽電池 模式的な斜視図を示す。ここで、従来のシ コン結晶系太陽電池は、p型シリコン基板101 受光面にn型不純物を拡散させることにより n+層102が形成され、n+層102上にn電極104が形成 れた構造を有しており、p型シリコン基板101 の裏面にp+層103が形成され、p+層103上にp電極1 05が形成された構造を有している。

 このような構造を有する従来のシリコン 晶系太陽電池においては、n電極104の直下の p型シリコン基板101には太陽光が入射せず、 流発生に寄与しないことから、変換効率の スが生じてしまう。

 そこで、たとえば特開2002-164556号公報(特許 献1)には、太陽電池の半導体基板の受光面 電極を形成せず、半導体基板の裏面にn型不 物を拡散させることにより形成したn+層お びp型不純物を拡散させることにより形成し p+層をそれぞれ形成し、n+層上にn電極を形 するとともにp+層上にp電極を形成した裏面 極型太陽電池が開示されている。

特開2002-164556号公報

 太陽電池は、通常、単体で使用されるこ は少なく、複数個の太陽電池を直列および/ または並列に接続した太陽電池ストリングを 封止材中に封止することによって所定の出力 を得る太陽電池モジュールとして用いられる 。この太陽電池モジュールの使用中に何らか の原因で一部の太陽電池に影が生じた場合に は、他の太陽電池が発生する電圧が逆バイア スとして影になった太陽電池に印加される。

 この逆バイアス電圧が、影を生じた太陽 池のブレークダウン電圧を超えると、太陽 池を短絡破壊に至らせることがあり、その 果、太陽電池モジュール全体の出力が低下 る可能性がある。このような事情は、複数 裏面電極型太陽電池を用いて構成された太 電池モジュールでも同様である。

 従来、この逆バイアス電圧による故障を 止するために、個々の太陽電池毎や特定の 陽電池モジュール単位毎にバイパスダイオ ドを取り付けたり、あるいは太陽電池にバ パスダイオードを集積化するダイオードイ テグレーテッド太陽電池が使用されている

 しかしながら、バイパスダイオードを外 けする方法は、その取り付け分だけ製造コ トが増加するとともに、太陽電池モジュー における太陽電池の実装密度が低くなる等 問題があった。

 また、ダイオードインテグレーテッド太 電池においても、バイパスダイオードをシ コン基板に集積して作り込む必要があるた 、製造工程が複雑になり、製造コストが高 なるという問題があった。

 上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、 バイアス電圧による故障の防止機能を容易 付加することができる裏面電極型太陽電池 その裏面電極型太陽電池を用いた太陽電池 トリングおよび太陽電池モジュールを提供 ることにある。

 本発明は、第1導電型の半導体基板の裏面 に、半導体基板よりも高濃度の第1導電型不 物を含む第1導電型の第1の電極形成領域と、 第2導電型不純物を含む第2導電型の第2の電極 形成領域と、半導体基板よりも高濃度の第1 電型不純物を含む第1導電型の電極非形成領 とを備え、電極非形成領域は、第2の電極形 成領域と接している裏面電極型太陽電池であ る。

 また、本発明は、第2導電型の半導体基板 の裏面に、第1導電型不純物を含む第1導電型 第1の電極形成領域と、半導体基板よりも高 濃度の第2導電型不純物を含む第2導電型の第2 の電極形成領域と、第1導電型不純物を含む 1導電型の電極非形成領域とを備え、電極非 成領域は、半導体基板の内部領域と接して る裏面電極型太陽電池である。

 また、本発明は、第1導電型の半導体基板 の裏面に、半導体基板よりも高濃度の第1導 型不純物を含む第1導電型の第1の電極形成領 域と、第2導電型不純物を含む第2導電型の第2 の電極形成領域と、第2導電型不純物を含む 2導電型の電極非形成領域とを備え、電極非 成領域は、第1の電極形成領域と接している 裏面電極型太陽電池である。

 ここで、本発明の裏面電極型太陽電池に いて、電極非形成領域は半導体基板の裏面 端部近傍に形成されていることが好ましい

 また、本発明の裏面電極型太陽電池にお て、電極非形成領域上には電極が形成され いないことが好ましい。

 また、本発明の裏面電極型太陽電池は、 極非形成領域を複数備えていることが好ま い。

 また、本発明は、上記のいずれかの裏面 極型太陽電池の複数と、絶縁性基材と絶縁 基材の表面上に形成された配線とを有する 線基板とを含み、裏面電極型太陽電池の電 が配線基板の配線上に設置されるように裏 電極型太陽電池の複数を配線基板上に配列 ることによって裏面電極型太陽電池の複数 電気的に接続されてなる太陽電池ストリン である。

 また、本発明は、上記の太陽電池ストリ グと、その太陽電池ストリングを封止する 止材とを備えた太陽電池モジュールである

 ここで、本発明の太陽電池モジュールに いて、封止材は、エチレンビニルアセテー 樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレ ン樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル 脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、 リカーボネート樹脂およびゴム系樹脂から る群から選択された少なくとも1種の透明樹 脂を含むことが好ましい。

 また、本発明の太陽電池モジュールにお ては、裏面電極型太陽電池の電極と配線基 の配線とが直接接触していることが好まし 。

 本発明によれば、逆バイアス電圧による 障の防止機能を容易に付加することができ 裏面電極型太陽電池、その裏面電極型太陽 池を用いた太陽電池ストリングおよび太陽 池モジュールを提供することができる。

(a)は本発明の裏面電極型太陽電池の一 の裏面の模式的な平面図であり、(b)は(a)のI b-Ibに沿った模式的な断面図である。 (a)は本発明の裏面電極型太陽電池の他 一例の裏面の模式的な平面図であり、(b)は( a)のIIb-IIbに沿った模式的な断面図である。 本発明の裏面電極型太陽電池の他の一 の裏面の模式的な平面図である。 本発明の裏面電極型太陽電池の他の一 の裏面の模式的な平面図である。 図2(a)および図2(b)に示す構成を有する 発明の裏面電極型太陽電池を3枚並べた模式 な平面図である。 本発明に用いられる配線基板の一例の 式的な平面図である。 本発明の太陽電池ストリングの一例の 式的な平面図である。 図7のVIII-VIIIに沿った模式的な断面図で ある。 本発明の太陽電池モジュールの一例の 式的な分解断面図である。 従来のシリコン結晶系太陽電池の模式 的な斜視図である。 (a)は本発明の裏面電極型太陽電池の一 例の裏面の模式的な平面図であり、(b)は(a)の XIb-XIbに沿った模式的な断面図である。 (a)は本発明の裏面電極型太陽電池の他 の一例の裏面の模式的な平面図であり、(b)は (a)のXIIb-XIIbに沿った模式的な断面図である。

符号の説明

 1,7 半導体基板、2 第2の電極形成領域、3  第1の電極形成領域、4 第2導電型用電極、5 第1導電型用電極、6,16 電極非形成領域、8  縁性基材、9 配線、10 配線基板、11 封止 、12 裏面フィルム、13 透明基板。

 以下、本発明の実施の形態について説明 る。なお、本発明の図面において、同一の 照符号は、同一部分または相当部分を表わ ものとする。

 (実施の形態1)
 図1(a)に本発明の裏面電極型太陽電池の一例 の裏面の模式的な平面図を示し、図1(b)に図1( a)のIb-Ibに沿った模式的な断面を示す。

 ここで、本発明の裏面電極型太陽電池は 第1導電型の半導体基板1の裏面に半導体基 1よりも高濃度の第1導電型不純物を含む櫛形 状の第1導電型の第1の電極形成領域3を有して おり、第1の電極形成領域3上には第1導電型用 電極5が形成されている。

 また、半導体基板1の裏面には、第1の電 形成領域3に向かい合うようにして第2導電型 不純物を含む櫛形状の第2導電型の第2の電極 成領域2が形成されており、第2の電極形成 域2上には第2導電型用電極4が形成されてい 。なお、第1の電極形成領域3と第2の電極形 領域2とは、それぞれ櫛歯に相当する箇所が いに向かい合うようにして設置されており 櫛歯に相当する箇所を交互に1本ずつ噛み合 わせるようにして配置されている。

 また、本発明の裏面電極型太陽電池の裏 には、裏面の櫛形状の第2の電極形成領域2 櫛歯に相当する箇所の先端部分に、半導体 板1よりも高濃度の第1導電型不純物を含む第 1導電型の島状の電極非形成領域6が形成され いる。ここで、電極非形成領域6は、図1(b) 示すように、第2の電極形成領域2と接するよ うにして形成されている。また、電極非形成 領域6の表面上には電極が形成されないこと 好ましい。また、本発明の裏面電極型太陽 池の裏面には、電極非形成領域6が複数形成 れている。

 このような構成とすることによって、本 明の裏面電極型太陽電池においては、第1導 電型不純物を含む電極非形成領域6と第2導電 不純物を含む第2の電極形成領域2との接合 よって構成されるpn接合によって、第1導電 用電極5と第2導電型用電極4との間に逆バイ ス電圧が印加された場合でも、ツェナー効 および/またはアバランシェ効果によって上 のpn接合で優先してブレークダウンが発生 るため、裏面電極型太陽電池全体の短絡破 を抑止することができる。

 したがって、本発明の裏面電極型太陽電 においては、第1導電型不純物を含む第1導 型の電極非形成領域6と第2導電型不純物を含 む第2導電型の第2の電極形成領域2との接合に よって構成されるpn接合を半導体基板1の裏面 に形成することによって、逆バイアス電圧に よる裏面電極型太陽電池の故障の防止機能を 容易に付加することができる。

 なお、上記の効果を得るためには、第1導電 型不純物を含む電極非形成領域6における第1 電型不純物の不純物濃度は1×10 18 /cm 3 以上とすることが好ましい。

 また、本発明においては、第2の電極形成 領域2、第1の電極形成領域3、第2導電型用電 4、第1導電型用電極5および電極非形成領域6 それぞれの形状は、本明細書に記載の形状 限定されないことは言うまでもない。

 以上のような構成の裏面電極型太陽電池 、たとえば以下のようにして製造すること できる。なお、以下においては、第1導電型 をp型とし、第2導電型をn型として説明するが 、本発明においては、p型とn型とを入れ替え 、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とし てもよい。

 まず、たとえばp型シリコン基板などから なる第1導電型の半導体基板1を用意する。こ で、半導体基板1の厚さはたとえば50μm以上4 00μm以下とすることができる。なお、半導体 板1の構成はこれに限定されないことは言う までもない。

 次に、たとえば熱酸化法などにより、上記 用意した半導体基板1の受光面および裏面の それぞれの全面にたとえば厚さ300nm程度のSiO 2 膜などからなる第1拡散マスクを形成する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板1の裏面の第1の電極形成領 3と電極非形成領域6の形成領域に対応する箇 所以外の箇所の第1拡散マスクの表面にフォ レジストを形成し、その後、たとえばエッ ングなどによって、フォトレジストで覆わ ていない第1拡散マスクの部分を除去して、 導体基板1の裏面の一部を露出させる。

 次に、たとえばBBr 3 を拡散源として第1導電型不純物であるボロ の気相拡散処理をたとえば970℃で50分程度行 なうことによって、半導体基板1の露出した 面の領域にボロンを拡散させて、第1導電型 純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域3 よび第1導電型不純物を含む第1導電型の電 非形成領域6をそれぞれ形成する。

 次に、半導体基板1の裏面にたとえばCVD(Chemi cal Vapor Deposition)法により、たとえば厚さ400n m程度のSiO 2 膜などからなる第2拡散マスクを形成する。 の第2拡散マスクは上記で形成された第1の電 極形成領域3および電極非形成領域6の保護と 後述する第2の電極形成領域2の形成時にお る第2導電型不純物の拡散に対する拡散マス として機能する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板1の裏面の第2の電極形成領 2の形成領域に対応する箇所以外の箇所の第2 拡散マスクの表面にフォトレジストを形成し 、その後、たとえばエッチングなどによって 、フォトレジストで覆われていない第2拡散 スクの部分を除去して、半導体基板1の裏面 一部を露出させる。

 次に、半導体基板1の露出した裏面に、たと えばPOCl 3 を拡散源として第2導電型不純物であるリン 気相拡散処理をたとえば770℃で30分程度行な うことによって、第2導電型不純物を含む第2 電型の第2の電極形成領域2を形成する。

 次に、半導体基板1の裏面の第2拡散マス を除去した後に、半導体基板1の裏面に形成 れた第1の電極形成領域3上にp電極としての 1導電型用電極5を形成し、第2の電極形成領 2上にn電極としての第2導電型用電極4を形成 する。ここで、第1導電型用電極5および第2導 電型用電極4はそれぞれ、たとえばフォトリ グラフィプロセスおよび真空蒸着法などを いて形成することができる。

 また、半導体基板1の受光面には、たとえ ば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶 液を用いたアルカリエッチングプロセスなど を用いてテクスチャ構造を形成し、その後、 反射防止膜を形成することが好ましい。

 以上のようにして、図1(a)および図1(b)に す構成を有する本発明の裏面電極型太陽電 を作製することができる。

 なお、島状の電極非形成領域6の個数およ び大きさは適宜設定することが可能であるが 、たとえば半導体基板1の裏面の大きさがた えば2cm×2cmの正方形状である場合には、島状 の電極非形成領域6の数は、たとえば数十個 ら100個程度とすることができ、電極非形成 域6大きさおよび形状は、たとえば0.01~0.1mm径 の円形または角形とすることができる。

 また、電極非形成領域6は、半導体基板1 裏面の端部近傍領域内に形成されていても い。なお、本発明において、半導体基板1の 面の端部近傍領域とは、半導体基板1の裏面 の外周から半導体基板1の裏面の内側に10mmだ 進向した領域のことを意味する。

 また、上記においては、第1導電型不純物 としてボロンを用い、第2導電型不純物とし リンを用いたが、第1導電型不純物および第2 導電型不純物はそれぞれこれらに限定されな いことは言うまでもない。

 (実施の形態2)
 図2(a)に本発明の裏面電極型太陽電池の他の 一例の裏面の模式的な平面図を示し、図2(b) 図2(a)のIIb-IIbに沿った模式的な断面を示す。

 本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお ては、電極非形成領域6が櫛形状の第2の電 形成領域2の櫛歯に相当する部分の先端だけ なく、櫛歯に相当する部分の内部にも形成 れており、第2の電極形成領域2上に形成さ た第2導電型用電極4が複数に分断されるよう にして形成されている点に特徴がある。

 このような構成の裏面電極型太陽電池に いても第1導電型不純物を含む第1導電型の 極非形成領域6と第2導電型不純物を含む第2 電型の第2の電極形成領域2との接合によって 構成されるpn接合によって、第1導電型用電極 5と第2導電型用電極4との間に逆バイアスが印 加された場合でも、ツェナー効果および/ま はアバランシェ効果によって、上記のpn接合 で優先してブレークダウンが発生するため、 裏面電極型太陽電池全体の短絡破壊を抑止す ることができる。

 したがって、図2(a)および図2(b)に示す構 を有する本実施の形態の本発明の裏面電極 太陽電池においても、第1導電型の電極非形 領域6と第2導電型の第2の電極形成領域2との 接合によって構成されるpn接合を半導体基板1 の裏面に形成することによって、逆バイアス 電圧による裏面電極型太陽電池の故障の防止 機能を容易に付加することができる。

 また、図2(a)および図2(b)に示す構成を有 る本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお ては、第1導電型不純物を含む第1導電型の電 極非形成領域6と第2導電型不純物を含む第2導 電型の第2の電極形成領域2との接合によって 成されるpn接合を半導体基板1の裏面に均一 分布させることができるため、本実施の形 の裏面電極型太陽電池に逆バイアス電圧が 加された場合でも局所的な温度の上昇を抑 ることができる傾向にある。上記以外の説 は実施の形態1と同様である。

 (実施の形態3)
 図3に、本発明の裏面電極型太陽電池の他の 一例の裏面の模式的な平面図を示す。本実施 の形態の裏面電極型太陽電池においては、第 2導電型の半導体基板7を用いており、その第2 導電型の半導体基板7の裏面の端部近傍領域 に第1導電型不純物を含む第1導電型の電極非 形成領域6が島状に複数形成されている点に 徴がある。なお、電極非形成領域6の表面上 は電極が形成されないことが好ましい。ま 、第2導電型の半導体基板7の裏面には、第1 電型不純物を含む櫛形状の第1導電型の第1 電極形成領域3と、半導体基板7よりも高濃度 の第2導電型不純物を含む櫛形状の第2導電型 第2の電極形成領域2とが形成されており、 1の電極形成領域3上には第1導電型用電極5が 成され、第2の電極形成領域2上には第2導電 用電極4が形成されている。

 なお、本発明において、半導体基板の裏 の端部近傍領域とは、半導体基板の裏面の 周から半導体基板の裏面の内側に10mmだけ進 向した領域のことを意味する。

 このような構成とすることによって、第1 導電型不純物を含む第1導電型の電極非形成 域6と、電極非形成領域6に接する第2導電型 半導体基板7の内部領域との接合によってpn 合が構成されるため、第1導電型用電極5と第 2導電型用電極4との間に逆バイアス電圧が印 された場合でも、このpn接合で優先してブ ークダウンが発生するため、裏面電極型太 電池全体の短絡破壊を抑止することができ 。

 したがって、本実施の形態の裏面電極型 陽電池においても、第1導電型不純物を含む 第1導電型の電極非形成領域6と第2導電型の半 導体基板7の内部領域との接合によって構成 れるpn接合を半導体基板7の裏面に形成する とによって、逆バイアス電圧による裏面電 型太陽電池の故障の防止機能を容易に付加 ることができる。

 また、本発明においては、第2の電極形成 領域2、第1の電極形成領域3、第2導電型用電 4、第1導電型用電極5および電極非形成領域6 それぞれの形状は、本明細書に記載の形状 限定されないことは言うまでもない。

 以上のような構成の裏面電極型太陽電池 、たとえば以下のようにして製造すること できる。なお、以下においては、第1導電型 をp型とし、第2導電型をn型として説明するが 、本発明においては、p型とn型とを入れ替え 、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とし てもよい。

 まず、たとえばn型シリコン基板などから なる第2導電型の半導体基板7を用意する。な 、半導体基板7の構成はこれに限定されない ことは言うまでもない。

 次に、たとえば熱酸化法などにより、上記 用意した半導体基板7の受光面および裏面の それぞれの全面にたとえば厚さ300nm程度のSiO 2 膜などからなる第1拡散マスクを形成する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板7の裏面の第1の電極形成領 3と電極非形成領域6の形成領域に対応する箇 所以外の箇所の第1拡散マスクの表面にフォ レジストを形成し、その後、たとえばエッ ングなどによって、フォトレジストで覆わ ていない第1拡散マスクの部分を除去して、 導体基板7の裏面の一部を露出させる。

 次に、たとえばBBr 3 を拡散源として第1導電型不純物であるボロ の気相拡散処理をたとえば970℃で50分程度行 なうことによって、半導体基板7の露出した 面の領域にボロンを拡散させて、第1導電型 純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域3 よび第1導電型不純物を含む第1導電型の電 非形成領域6をそれぞれ形成する。

 次に、半導体基板7の裏面にたとえばCVD(Chemi cal Vapor Deposition)法により、たとえば厚さ400n m程度のSiO 2 膜などからなる第2拡散マスクを形成する。 の第2拡散マスクは上記で形成された第1の電 極形成領域3および電極非形成領域6の保護と 後述する第2の電極形成領域2の形成時にお る第2導電型不純物の拡散に対する拡散マス として機能する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板7の裏面の第2の電極形成領 2の形成領域に対応する箇所以外の箇所の第2 拡散マスクの表面にフォトレジストを形成し 、その後、たとえばエッチングなどによって 、フォトレジストで覆われていない第2拡散 スクの部分を除去して、半導体基板7の裏面 一部を露出させる。

 次に、半導体基板7の露出した裏面に、たと えばPOCl 3 を拡散源として第2導電型不純物であるリン 気相拡散処理をたとえば770℃で30分程度行な うことによって、第2導電型不純物を含む第2 電型の第2の電極形成領域2を形成する。

 次に、半導体基板7の裏面の第2拡散マス を除去した後に、半導体基板7の裏面に形成 れた第1の電極形成領域3上にp電極としての 1導電型用電極5を形成し、第2の電極形成領 2上にn電極としての第2導電型用電極4を形成 する。ここで、第1導電型用電極5および第2導 電型用電極4はそれぞれ、たとえばフォトリ グラフィプロセスおよび真空蒸着法などを いて形成することができる。

 また、半導体基板7の受光面には、たとえ ば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶 液を用いたアルカリエッチングプロセスなど を用いてテクスチャ構造を形成し、その後、 反射防止膜を形成することが好ましい。

 以上のようにして、図3に示す構成を有す る本発明の裏面電極型太陽電池を作製するこ とができる。

 なお、島状の電極非形成領域6の個数およ び大きさは適宜設定することが可能であるが 、たとえば半導体基板7の裏面の大きさがた えば2cm×2cmの正方形状である場合には、島状 の電極非形成領域6の数は、たとえば数十個 ら100個程度とすることができ、電極非形成 域6大きさおよび形状は、たとえば0.01~0.1mm径 の円形または角形とすることができる。

 また、上記においては、第1導電型不純物 としてボロンを用い、第2導電型不純物とし リンを用いたが、第1導電型不純物および第2 導電型不純物はそれぞれこれらに限定されな いことは言うまでもない。

 (実施の形態4)
 図4に、本発明の裏面電極型太陽電池の他の 一例の裏面の模式的な平面図を示す。本実施 の形態の裏面電極型太陽電池においては、電 極非形成領域6の形状が島状ではなく、帯状 なっている点に特徴がある。

 このような構成の裏面電極型太陽電池に いても、第1導電型不純物を含む第1導電型 電極非形成領域6と、電極非形成領域6に接す る第2導電型の半導体基板7の内部領域との接 によってpn接合が構成されるため、このpn接 合によって第1導電型用電極5と第2導電型用電 極4との間に逆バイアス電圧が印加された場 でも、ツェナー効果および/またはアバラン ェ効果によって上記のpn接合で優先してブ ークダウンが発生するため、裏面電極型太 電池全体の短絡破壊を防止することができ 。

 したがって、図4に示す構成を有する本実 施の形態の裏面電極型太陽電池においても、 第1導電型不純物を含む第1導電型の電極非形 領域6と第2導電型の半導体基板7の内部領域 の接合によって構成されたpn接合を半導体 板7の裏面に形成することによって、逆バイ ス電圧による裏面電極型太陽電池の故障の 止機能を容易に付加することができる。上 以外の説明は実施の形態3と同様である。

 (実施の形態5)
 図11(a)に本発明の裏面電極型太陽電池の他 一例の裏面の模式的な平面図を示し、図11(b) に図11(a)のXIb-XIbに沿った模式的な断面を示す 。

 本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお ては、第1導電型の半導体基板1を用いてお 、半導体基板1の裏面の櫛形状の第1導電型の 第1の電極形成領域3の櫛歯に相当する箇所の 端部分に、半導体基板1よりも高濃度の第2 電型不純物を含む第2導電型の電極非形成領 16が島状に形成されている点に特徴がある なお、電極非形成領域16の表面上には電極が 形成されないことが好ましい。また、第1導 型の半導体基板1の裏面には、第1導電型不純 物を含む櫛形状の第1導電型の第1の電極形成 域3と、半導体基板1よりも高濃度の第2導電 不純物を含む櫛形状の第2導電型の第2の電 形成領域2とが形成されており、第1の電極形 成領域3上には第1導電型用電極5が形成され、 第2の電極形成領域2上には第2導電型用電極4 形成されている。

 このような構成の裏面電極型太陽電池に いても第2導電型不純物を含む第2導電型の 極非形成領域16と第1導電型不純物を含む第1 電型の第1の電極形成領域3との接合によっ 構成されるpn接合によって、第1導電型用電 5と第2導電型用電極4との間に逆バイアスが 加された場合でも、ツェナー効果および/ま はアバランシェ効果によって、上記のpn接 で優先してブレークダウンが発生するため 裏面電極型太陽電池全体の短絡破壊を抑止 ることができる。

 したがって、図11(a)および図11(b)に示す構 成を有する本実施の形態の本発明の裏面電極 型太陽電池においても、第2導電型の電極非 成領域16と第1導電型の第1の電極形成領域3と の接合によって構成されるpn接合を半導体基 1の裏面に形成することによって、逆バイア ス電圧による裏面電極型太陽電池の故障の防 止機能を容易に付加することができる。

 また、図11(a)および図11(b)に示す構成を有 する本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお いては、第2導電型不純物を含む第2導電型の 極非形成領域16と第1導電型不純物を含む第1 導電型の第1の電極形成領域3との接合によっ 構成されるpn接合を半導体基板1の裏面に均 に分布させることができるため、本実施の 態の裏面電極型太陽電池に逆バイアス電圧 印加された場合でも局所的な温度の上昇を えることができる傾向にある。

 以上のような構成の裏面電極型太陽電池 、たとえば以下のようにして製造すること できる。なお、以下においては、第1導電型 をp型とし、第2導電型をn型として説明するが 、本発明においては、p型とn型とを入れ替え 、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とし てもよい。

 まず、たとえばp型シリコン基板などから なる第1導電型の半導体基板1を用意する。こ で、半導体基板1の厚さはたとえば50μm以上4 00μm以下とすることができる。なお、半導体 板1の構成はこれに限定されないことは言う までもない。

 次に、たとえば熱酸化法などにより、上記 用意した半導体基板1の受光面および裏面の それぞれの全面にたとえば厚さ300nm程度のSiO 2 膜などからなる第1拡散マスクを形成する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板1の裏面の第1の電極形成領 3に対応する箇所以外の箇所の第1拡散マスク の表面にフォトレジストを形成し、その後、 たとえばエッチングなどによって、フォトレ ジストで覆われていない第1拡散マスクの部 を除去して、半導体基板1の裏面の一部を露 させる。

 次に、たとえばBBr 3 を拡散源として第1導電型不純物であるボロ の気相拡散処理をたとえば970℃で50分程度行 なうことによって、半導体基板1の露出した 面の領域にボロンを拡散させて、第1導電型 純物を含む第1導電型の第1の電極形成領域3 形成する。

 次に、半導体基板1の裏面にたとえばCVD(Chemi cal Vapor Deposition)法により、たとえば厚さ400n m程度のSiO 2 膜などからなる第2拡散マスクを形成する。 の第2拡散マスクは上記で形成された第1の電 極形成領域3の保護と、後述する第2の電極形 領域2と電極非形成領域16の形成時における 2導電型不純物の拡散に対する拡散マスクと して機能する。

 次に、フォトリソグラフィプロセスを用 て、半導体基板1の裏面の第2の電極形成領 2の形成領域と電極非形成領域16の形成領域 対応する箇所以外の箇所の第2拡散マスクの 面にフォトレジストを形成し、その後、た えばエッチングなどによって、フォトレジ トで覆われていない第2拡散マスクの部分を 除去して、半導体基板1の裏面の一部を露出 せる。

 次に、半導体基板1の露出した裏面に、たと えばPOCl 3 を拡散源として第2導電型不純物であるリン 気相拡散処理をたとえば770℃で30分程度行な うことによって、第2導電型不純物を含む第2 電型の第2の電極形成領域2と第2導電型の電 非形成領域16を形成する。

 次に、半導体基板1の裏面の第2拡散マス を除去した後に、半導体基板1の裏面に形成 れた第1の電極形成領域3上にp電極としての 1導電型用電極5を形成し、第2の電極形成領 2上にn電極としての第2導電型用電極4を形成 する。ここで、第1導電型用電極5および第2導 電型用電極4はそれぞれ、たとえばフォトリ グラフィプロセスおよび真空蒸着法などを いて形成することができる。

 また、半導体基板1の受光面には、たとえ ば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶 液を用いたアルカリエッチングプロセスなど を用いてテクスチャ構造を形成し、その後、 反射防止膜を形成することが好ましい。

 以上のようにして、図11(a)および図11(b)に 示す構成を有する本発明の裏面電極型太陽電 池を作製することができる。

 なお、島状の電極非形成領域16の個数お び大きさは適宜設定することが可能である 、たとえば半導体基板1の裏面の大きさがた えば2cm×2cmの正方形状である場合には、島 の電極非形成領域16の数は、たとえば数十個 から100個程度とすることができ、電極非形成 領域16大きさおよび形状は、たとえば0.01~0.1mm 径の円形または角形とすることができる。

 また、電極非形成領域16は、半導体基板1 裏面の端部近傍領域内に形成されていても い。なお、本発明において、半導体基板1の 裏面の端部近傍領域とは、半導体基板1の裏 の外周から半導体基板1の裏面の内側に10mmだ け進向した領域のことを意味する。

 また、上記においては、第1導電型不純物 としてボロンを用い、第2導電型不純物とし リンを用いたが、第1導電型不純物および第2 導電型不純物はそれぞれこれらに限定されな いことは言うまでもない。

 (実施の形態6)
 図12(a)に本発明の裏面電極型太陽電池の他 一例の裏面の模式的な平面図を示し、図12(b) に図12(a)のXIIb-XIIbに沿った模式的な断面を示 。

 本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお ては、第2導電型の電極非形成領域6が櫛形 の第1導電型の第1の電極形成領域3の櫛歯に 当する部分の先端だけでなく、櫛歯に相当 る部分の内部にも形成されており、第1の電 形成領域3上に形成された第1導電型用電極5 複数に分断されるようにして形成されてい 点に特徴がある。

 このような構成の裏面電極型太陽電池に いても第2導電型不純物を含む第2導電型の 極非形成領域16と第1導電型不純物を含む第1 電型の第1の電極形成領域3との接合によっ 構成されるpn接合によって、第1導電型用電 5と第2導電型用電極4との間に逆バイアスが 加された場合でも、ツェナー効果および/ま はアバランシェ効果によって、上記のpn接 で優先してブレークダウンが発生するため 裏面電極型太陽電池全体の短絡破壊を抑止 ることができる。

 したがって、図12(a)および図12(b)に示す構 成を有する本実施の形態の本発明の裏面電極 型太陽電池においても、第2導電型の電極非 成領域16と第1導電型の第1の電極形成領域3と の接合によって構成されるpn接合を半導体基 1の裏面に形成することによって、逆バイア ス電圧による裏面電極型太陽電池の故障の防 止機能を容易に付加することができる。

 また、図12(a)および図12(b)に示す構成を有 する本実施の形態の裏面電極型太陽電池にお いては、第2導電型不純物を含む第2導電型の 極非形成領域16と第1導電型不純物を含む第1 導電型の第1の電極形成領域3との接合によっ 構成されるpn接合を半導体基板1の裏面に均 に分布させることができるため、本実施の 態の裏面電極型太陽電池に逆バイアス電圧 印加された場合でも局所的な温度の上昇を えることができる傾向にある。上記以外の 明は実施の形態5と同様である。

 (実施の形態7)
 以下、図5~図9を参照して、図2(a)および図2(b )に示す構成を有する本発明の裏面電極型太 電池の複数を電気的に接続して形成した本 明の太陽電池ストリングの一例およびその 陽電池ストリングを封止材で封止すること より形成した本発明の太陽電池モジュール 一例について説明する。

 まず、図5の模式的平面図に示すように、 図2(a)および図2(b)に示す構成を有する本発明 裏面電極型太陽電池を3枚用意する。

 次に、図6の模式的平面図に示すように、 絶縁性基材8の表面上に導電性物質からなる 線9が形成された配線基板10を用意する。

 ここで、配線基板10の絶縁性基材8の表面 に形成された配線9の形状は、図2(a)に示す 1導電型用電極5および第2導電型用電極4の形 に対応した形状となっている。

 また、配線9は、導電性物質からなるもの であれば特に限定なく用いることができ、た とえば、銀、銅またはアルミニウムなどの金 属を用いることができる。

 また、絶縁性基材8としては、絶縁性物質 からなるものでであれば特に限定なく用いる ことができ、たとえば、PET(ポリエチレンテ フタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート )、ポリイミドまたはエチレンビニルアセテ トなどの絶縁性基材を用いることができる

 次に、図7に示すように、図5に示した3枚 裏面電極型太陽電池の半導体基板1の裏面側 を配線基板10側に向けるようにして半導体基 1を配線基板10の配線9上に設置することによ って、本発明の太陽電池ストリングが作製さ れる。ここで、裏面電極型太陽電池の電極( 1導電型用電極5および第2導電型用電極4)が配 線基板10の配線9上に設置されるように3枚の 面電極型太陽電池が配線基板10上に配列され て設置される。

 図8に、図7のVIII-VIIIに沿った模式的な断 を示す。ここで、図8に示すように、本発明 太陽電池ストリングにおいては、隣り合う 面電極型太陽電池の一方の裏面電極型太陽 池の第1導電型用電極5と他方の裏面電極型 陽電池の第2導電型用電極6とが配線9により 気的に接続されている。

 なお、本発明の太陽電池ストリングにお ては、太陽電池ストリングを構成する図2(a) および図2(b)に示す構成を有する本発明の裏 電極型太陽電池の第2導電型用電極4は複数に 分断されているが、分断された第2導電型用 極4は、配線基板10の配線9によって電気的に 続されているため、特に問題とはならない 考えられる。

 以上のような構成の本発明の太陽電池ス リングにおいては、従来のように第1導電型 の電極非形成領域6と第2導電型用電極4との間 に絶縁膜を設けるなどの手間を省くことがで きるため、容易にバイパスダイオード機能( 発明の太陽電池ストリングを構成する裏面 極型太陽電池の逆バイアス電圧による故障 防止機能)を形成することができる。

 図9に、本発明の太陽電池モジュールの一 例の模式的な分解断面図を示す。ここで、本 発明の太陽電池モジュールは、図8に示す構 を有する本発明の太陽電池ストリングの受 面側に封止材11および透明基板13を配置し、 面側に封止材11および裏面フィルム12を配置 した構成となっている。

 ここで、封止材11としては、たとえば太 光に対して透明な樹脂などを特に限定なく いることができ、なかでも、エチレンビニ アセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル 脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、ポ エステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチ ン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム 樹脂からなる群から選択された少なくとも1 の透明樹脂を用いることが好ましい。

 また、透明基板13としては、たとえば太 光に対して透明な基板を特に限定なく用い ことができ、たとえばガラス基板などを用 ることができる。

 また、裏面フィルム12としては、たとえ 従来から用いられている耐候性フィルム等 シートを特に限定なく用いることができ、 かでも絶縁性フィルムの間に金属フィルム 挟み込んだ構成のものを用いることが好ま い。

 なお、絶縁性フィルムとしては、たとえ 従来から公知のものを用いることができ、 とえばポリエチレンテレフタレートフィル などを用いることができる。また、金属フ ルムとしては、従来から公知のものを用い ことができるが、たとえば封止材中への水 気や酸素の透過を十分に抑制して長期的な 頼性を確保する観点からはたとえばアルミ ウムなどの金属フィルムを用いることが好 しい。

 図9に示す構成を有する本発明の太陽電池 モジュールは、たとえば以下のようにして作 製することができる。まず、図8に示す構成 有する本発明の太陽電池ストリングを封止 11の間に設置するとともに、その封止材11を 明基板13と裏面フィルム12との間に設置して 、封止材11のセッティングを行なう。

 そして、上記のセッティング後の封止材1 1をその上下方向に加圧しながら加熱して封 材11を硬化させる。これにより、図9に示す 成を有する本発明の太陽電池モジュールが 製される。

 また、本発明の太陽電池モジュールにお て、裏面電極型太陽電池の電極(第1導電型 電極5および第2導電型用電極4)と配線基板10 配線9については、半田などの接続用導電性 質で予め固定していなくても封止材11の封 後の圧力によってこれらを直接接触させな ら固定することができるため、半田などの 続用導電性物質を用いる必要がない。

 したがって、本発明においては、裏面電 型太陽電池の電極(第1導電型用電極5および 2導電型用電極4)と配線基板10の配線9とを直 接触させて封止材11中に太陽電池ストリン を封止して太陽電池モジュールを作製する とが好ましい。

 また、本発明の太陽電池モジュールの外 にはたとえばアルミニウムなどからなる枠 が嵌め込まれていてもよい。また、本発明 太陽電池モジュールには発生した電流を外 に取り出すための端子ボックスが取り付け れていてもよい。

 今回開示された実施の形態はすべての点 例示であって制限的なものではないと考え れるべきである。本発明の範囲は上記した 明ではなくて請求の範囲によって示され、 求の範囲と均等の意味および範囲内でのす ての変更が含まれることが意図される。

 本発明によれば、逆バイアス電圧による 障の防止機能を容易に付加することができ 裏面電極型太陽電池、その裏面電極型太陽 池を用いた太陽電池ストリングおよび太陽 池モジュールを提供することができる。