太陽電池

【課題】バスバー部分におけるキャリヤの収集効率を向上させ、光電変換効率を向上させることができる裏面コンタクト型の太陽電池を提供する。
【解決手段】結晶系半導体基板２の裏面に、集電用のプラス電極７とマイナス電極９とを複数形成し、それぞれをバスバー１０，６で共通に接続し、さらに、バスバー１０，６の外側に、逆極性の補助電極５，８を形成し、それぞれを同極性の集電電極７，９に接続する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電電極を裏面に配置した裏面コンタクト型の太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換効率を飛躍的に向上させる技術として、裏面コンタクト型太陽電池が注目されている。通常の太陽電池は、光入射面に電流取り出し用の集電電極が形成されるため、集電電極部分が非発電部となってしまい、変換効率を低下させる原因となっている。裏面コンタクト型太陽電池は、集電電極を裏面に配置することによりシャドーロスを無くした構造を有している。さらに、集電電極が裏面にあるので、ｐｎ接合が裏面に形成される。
【０００３】
また、通常の太陽電池では、表面に反射防止のテクスチャを設けた場合、凹凸が有るために良好なｐｎ接合を形成することが難しくなったり、表面電極が凹凸を被覆できずに断線したりする問題がある。しかし、裏面コンタクト型太陽電池では、ｐｎ接合と電極が平坦な基板裏面に配置されるため、上記のような問題は生じない。さらに、プラス電極及びマイナス電極が共に裏面にあるため、従来のように直列化のために表の電極を裏にまわす必要がなく、簡略な構造となる。そして、表面電極がないので意匠性が向上し、住宅の屋根に設置するには好ましい意匠性が得られる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、裏面側にｐ⁺層とｎ⁺層とを形成して基板とｐｎ接合を形成し、電流取り出し用のプラス側電極及びマイナス側電極がｐ⁺層及びｎ⁺層に重ねて形成された裏面コンタクト型太陽電池が開示されている。光により発生した少数キャリヤは、移動距離が拡散長以上になると再結合して消滅してしまい、有効に取り出せない。また、短絡電流値が減少するので、少数キャリヤの移動距離は拡散長以下であることが望ましい。
【０００５】
電流を外部に取り出す構造は、非集光型のように大面積セルの太陽電池では、全面を覆うリードフレームや電極同士がショートしないように絶縁材等を設けるとコスト高となる。従って、複数の集電電極の集合部に電流を外部に取り出して直列化するために、バスバーが設けられている。このバスバーは、例えば、集電電極より幅広に形成した形状として、集電電極と同一面上で基板の端に配置するのが一般的である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたバスバーは、太陽電池セルの端部に配置され、片側には逆極性の集電電極がない。そのため、バスバー上部で発生した少数キャリヤについては、逆極性の電極までの拡散距離が長いため収集効率が充分でなく、実質的にバスバー部分が光電変換に有効に使われない無効な領域となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、バスバー部分におけるキャリヤの収集効率を向上させ、光電変換効率を向上させることができる裏面コンタクト型の太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の太陽電池は、結晶系半導体基板と、該基板の裏面に形成された互いに極性の異なる領域にそれぞれ配置された複数の集電電極と、各極性の集電電極を共通に接続する電流取り出し用のバスバーと、を備えた裏面コンタクト型の太陽電池において、
前記バスバーに近接させて、該バスバーとは異なる極性の補助電極を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記本発明においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記補助電極は前記基板の端部に設けられている。
前記バスバーと前記補助電極との距離が、前記半導体基板の拡散長以下である。
前記集電電極が櫛歯状に形成されている。
前記補助電極は同極性の前記集電電極に接続されている。
前記基板の光入射側に、該基板と同一導電型で該基板よりも不純物濃度の大きい表面電界層が設けられている。
前記基板の裏面にパッシベーション層が設けられている。
前記結晶系半導体基板が多結晶または単結晶のシリコンにより形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バスバーに近接させて逆極性の補助電極を設けたことによって、バスバー上部で発生したキャリヤを該補助電極により有効に取り出すことができ、光電変換効率の高い太陽電池が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の太陽電池の第１の実施形態を示し、（ａ）は太陽電池の裏面側の模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面の模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面の模式図である。図１において、１は表面パッシベーション層、２はｐ^-基板、３はｐ⁺層、４はｎ⁺層である。また、５はプラス側の補助電極、６はマイナス側のバスバー、７はプラス電極、８はマイナス側の補助電極、９はマイナス電極、１０はプラス側のバスバーである。
【００１３】
ｐ^-基板２は、光吸収して光キャリヤを発生するための機能を有する。基板２の材料としては、シリコンやＧａＡｓなどの太陽電池として公知の材料が好適に用いられる。特に、シリコンは安価で安定した供給が得られ、１５ｃｍ角などの比較的大面積が得られることからより好ましい材料である。
【００１４】
また、上記基板２の結晶質としては、多結晶、単結晶共に用いることができる。この基板２の作製方法には、原料ポリシリコンを凝固させる公知の方法が好適に用いられる。例えば、単結晶の場合にはＣＺ法またはＦＺ法が用いられ、多結晶の場合には一方向凝固法が用いられて、インゴットが形成される。
【００１５】
インゴットはバンドソーなどで周囲の形状が整えられ、単結晶の場合には主に円形状に、多結晶の場合には矩形状に切断される。多結晶の場合のインゴットは７０ｃｍ角程度と大きいため、例えば、１５ｃｍ角となるようにバンドソーで分割された後、ワイヤーソーなどでウエハー状にスライスされる。スライス後の厚みは通常２００μｍから３００μｍ程度であるが、キャリヤの収集効率の向上及び材料コストの低下の要求から、さらに薄くすることが望まれている。しかしながら、薄くした場合の割れ発生の問題に起因するプロセス上の制約などから、極端に薄くすることはできない。従って、安定的に生産できる厚みとしては１００μｍ程度が好ましい。
【００１６】
スライス後に光閉じ込めの目的で、光入射面側表面に微細なテクスチャを形成することが好ましい。テクスチャ形成方法は、一般的にはアルカリによる異方性エッチングが実用的に用いられている。しかし、多結晶基板では結晶方位が一定でないことから異方性エッチングの手法では充分でなく、場合によっては該エッチングを省略したり、或いはＲＩＥなどの別の方法を用いている。
【００１７】
太陽電池として重要な基板品質を表す特性パラメータは、キャリヤの拡散長や基板の比抵抗などである。
【００１８】
拡散長は基板品質により異なるが、数μｍから数千μｍ程度である。一般的に、多結晶では小さい値となり、単結晶では大きい値となる。拡散長の測定方法としては、公知のＳＰＶ法が好適に用いられる。
【００１９】
比抵抗については、ドーピングによって制御されるものであり、通常０．１から１０Ω・ｃｍ程度が好ましい数値である。図１では導電型としてｐ型を示したが、所望に応じてｎ型であってもよく、その場合、他のドーピングされた層については図１と逆の導電型となる。
【００２０】
表面パッシベーション層１は、ｐ^-基板２の光入射側表面の表面再結合を緩和するとともに、反射を防止するために設けられる薄膜材料である。表面パッシベーション層１の材料としては、ＳｉＯ₂膜やＳｉＮ膜が好適に用いられる。一般的には、単結晶シリコンの表面パッシベーションには、ＳｉＯ₂膜が良好な材料として知られている。他方、多結晶シリコンの表面パッシベーションには、ＳｉＮ膜が良好な材料として知られている。さらに、その作製方法によりパッシベーションの効果が異なることが知られている。そのため、基板材質に応じて表面パッシベーション層１の材料、作製方法を選択して用いることが好ましい。ＳｉＯ₂膜の形成方法としては、公知の熱酸化法を用いることで好適に形成される。ＳｉＮ膜はＣＶＤ法を用いて形成される。パッシベーション層と反射防止層とを兼ねてＳｉＮ膜が形成される場合には、ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成した後、熱処理を施してパッシベーションを行ってもよい。熱処理を行う理由は、熱によって遊離したＳｉＮ膜中の水素原子が基板の表面やバルクの粒界などの欠陥を減少させる作用があると説明されている。
【００２１】
前記表面パッシベーション層１の厚みは、１０ｎｍから１００ｎｍ程度が好適である。反射防止層を兼ねる場合の好適な厚みは、光の波長と半導体基板の屈折率、薄膜材料の屈折率から求まる光の反射率を最小限とする光学設計に由来する好適な値とすることが好ましい。このような厚みとしては、例えば、波長５５０ｎｍに対する反射率を最小にする設計を行う場合、厚みは１００ｎｍ程度である。また、ＳｉＯ₂膜でパッシベーションした後に、反射防止層としてＳｉＮ膜を形成してもよい。
【００２２】
ｐ⁺層３は、ｐ^-基板２とプラス電極７とを良好にオーミック接合するための層である。ｐ⁺層３の作製方法としては、アルミニウムのペーストをスクリーン印刷法で塗布して乾燥後、８００℃程度で焼成を行う方法が公知である。この方法は本発明でも好適に用いることができ、ｐ^-基板２中にｐ⁺層３が形成される。特に本発明ではｐ⁺層３及びｎ⁺層４が櫛型や点状の形状であるから、スクリーン印刷法を用いることが生産上好ましい。
【００２３】
ｎ⁺層４は、ｐ^-基板２と半導体接合を形成して光起電力を発生させるための層である。ｎ⁺層４の作製方法は、例えば、リンを含む気体としてＰＯＣｌ₃やＰ₂Ｏ₅を気化させて熱拡散させる公知の方法が好適に用いられる。この場合、櫛型などの所望のパターンを得るには、ＳｉＯ₂膜などに開口部を設けたマスクパターンが必要となる。マスクを使わない方法としては、リンを含む薬剤をペースト状にしてスクリーン印刷法やインクジェット法で塗布してもよく、各手法は所望の印刷精度や特性に応じて適宜選択される。
【００２４】
ｐ⁺層３及びｎ⁺層４は互いに隣接するように配置することにより、キャリヤの収集効率が良好となる。即ち、ｐ⁺層３とｎ⁺層４との水平距離を基板２の拡散長以下にすることで良好な特性が得られる。これは、ｐ⁺層３の上部で発生した少数キャリヤ（エレクトロン）がｎ⁺層４に移動するに際し、移動距離が拡散長以下であればキャリヤが消滅せず、有効に取り出せるからである。例えば、細長いパターンや点状のパターンにより、ｐ⁺層３及びｎ⁺層４を互いに隣接して配置することが好ましい。細長いパターンの場合、ｐ⁺層３及びｎ⁺層４からなる櫛歯状パターンが互いに向き合うように配置することが好ましい。
【００２５】
図２は、細長い櫛歯状パターンのｐ⁺層３及びｎ⁺層４を形成した場合の電極ピッチと効率の関係のシミュレーション結果を示す説明図である。シミュレーションは、市販のデバイスシミュレーションソフトを用いて行った。図２に示す結果から、電極ピッチ（即ち、ｐ⁺層及びｎ⁺層のピッチ）が小さい程変換効率が向上することが分かる。
【００２６】
プラス電極７及びマイナス電極９は、太陽電池セルの電流を取り出すために、集電電極として形成される。集電電極の電極幅及び電極間距離が共に小さい程キャリヤの収集効率が良くなるが、幅と距離を小さくするには製造プロセスとして微細加工が必要となる。例えば、フォトリソグラフィーの手法を用いることで数μｍから数十μｍ程度の加工が可能である。しかし、フォトリソグラフィーの手法を用いると、フォトマスクを必要とし、露光、現像、マスク除去などの工程の増加によりコスト高となり、スループットが悪くなるため実用的ではない。量産レベルでは、コストが低くスループットの良いスクリーン印刷法が用いられる。即ち、集電電極の形成方法としては、アルミニウムペーストまたは銀ペーストをスクリーン印刷法で塗布して乾燥後焼成することにより、比抵抗の小さい良好な電極が形成される。プラス電極７及びマイナス電極９の幅は、スクリーン印刷の実用的な印刷精度と半導体基板２の拡散長とにより決定され、０．１ｍｍ程度から２ｍｍ程度が好ましい。また、互いに櫛歯状に向き合う配置での電極間距離（プラス電極とマイナス電極との隙間の距離）についても、上記と同様に０．１ｍｍ程度から２ｍｍ程度が好ましい。
【００２７】
アルミニウムペーストや銀ペーストには、ガラスフリットが添加された太陽電池用として知られた焼成タイプのペーストが好適に用いられる。また、ｐ⁺層３の形成にアルミペーストを用いた場合には、同時にプラス電極７が形成されることとなるため、工程が簡略化される。
【００２８】
バスバー６は、マイナス電極９を集合させて電流を一箇所に集めるために用いられる。従って、バスバー６の極性はマイナスとなる。バスバー６は、電流密度が大きくなることを避けるために幅広に形成する必要があり、通常２ｍｍから５ｍｍ程度の幅が良好である。
【００２９】
補助電極５は、バスバー６に隣接して形成されるもので、極性はバスバー６と逆の極性となる。また、その上部には、対応する不純物ドープ層（図１ではｐ⁺層）が形成される。補助電極５は、半導体基板２の最端部に設けることが好ましい。その理由は以下の通りである。
【００３０】
一般的に基板２の特性は面内分布を有するが、端部において特性が低下する傾向がある。これは、インゴット作成時に坩堝からの不純物が基板端部に取り込まれ易いことや、大型のインゴットを分割した場合に切断面になる基板端部にダメージが残り易いことによる。以上の理由で、基板端部でのキャリヤ収集効率は一般的に悪くなる。特性が低下している部分の端部からの距離は作製方法により異なるが、数百μｍから数ｍｍと考えられる。
【００３１】
基板端部においては基板特性が低いことから、光入射側の表面近傍に発生したキャリヤを基板裏面まで収集することが困難になる。しかしながら、隣接するバスバー部分の上部で発生し、裏面近傍まで拡散したキャリヤの収集に関しては収集距離が短いので、補助電極５をキャリヤ収集用に役立てることができる。従って、基板２の最端部の特性が低くキャリヤ発生層として利用できない場合であっても、隣接するバスバーのキャリヤ収集には利用できるため、補助電極５は基板２の最端部に配置することが望ましい。基板２の最端部での特性が良好であれば、補助電極５の部分も光によるキャリヤ発生を利用できることは言うまでもない。
【００３２】
図７は、補助電極の無い従来の裏面コンタクト型太陽電池を示し、（ａ）は太陽電池の裏面側の模式図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面の模式図である。図８は、図７のバスバー近傍でのキャリヤ発生と収集を示す模式図である。図７及び図８において、図１と同じ部材には同じ符号を付した。
【００３３】
図７に示すように、バスバー６の片方の側は基板の端になっている。図８に示すように、バスバー６上部で発生した少数キャリヤ（エレクトロン）は遠方のｐ⁺層３まで移動する必要がある。しかし、この移動距離が基板の拡散長以上であれば、再結合して消滅するので取り出すことが困難となる。上述したように、バスバー６の幅は２ｍｍ程度から５ｍｍ程度である。しかし、良質な単結晶シリコンにおいても拡散長は１ｍｍ程度であるため、バスバー６の端部（基板端部に面する側）に発生したキャリヤは取り出し難いことが理解される。
【００３４】
図３は、本発明の太陽電池におけるキャリヤの発生と収集の様子を示す模式図である。図示するように、バスバー６端部の上部で発生したキャリヤは補助電極５に拡散することで有効に取り出すことができる。補助電極５自体の幅は、集電電極と同様にスクリーン印刷法であれば０．１ｍｍ程度と細くすることが可能である。従って、補助電極５の上部で発生したキャリヤの取り出しについて問題となることはない。また、補助電極５は集電電極よりも電流値が大きくなり、且つ集電の距離も長いため、集電電極に比べて幅広にしたり、電極材料または半田等を用いて厚盛りにしたりしてもよい。
【００３５】
次に、図１に示した第１の実施形態の太陽電池の作製工程を具体例を挙げて説明する。先ず、厚さ２００μｍで１５ｃｍ角の大きさの多結晶シリコンウエハー基板２を用意する。この基板２の比抵抗は０．５Ω・ｃｍで、導電型はｐ型とする。次に、基板２をフッ酸、硝酸及び酢酸の混酸で数分浸漬してソーダメージを除去し、引き続いて８０℃の２０％水酸化ナトリウム溶液に３０分浸漬してアルカリエッチングを行ってテクスチャ処理を行う。
【００３６】
また、光入射面側にパッシベーションと反射防止の機能を兼ねるＳｉＮ膜１をＣＶＤ法により形成する。ＣＶＤ法の原料ガスとしてＳｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガスとを用い、公知のプラズマＣＶＤ装置によって成膜する。ＳｉＮ膜１の膜厚は、５５０ｎｍの波長の光における反射率を最小値とするため１００ｎｍとする。
【００３７】
さらに、以下のようにスクリーン印刷法により、基板２の片面にｐ⁺層を形成する。即ち、ｐ⁺層３の印刷パターンを用意してアルミペーストを印刷する。そのパターンは、幅１ｍｍ長さ１４０ｍｍの矩形状で１．４ｍｍの間隔で平行に形成した櫛歯状縦線パターンと、該縦線パターンに直角なバスバー６に対応した幅４ｍｍの横線パターンと、補助電極５に対応した横線パターンである。
【００３８】
そして、コンベア式のＩＲ焼成炉を用いて、連続して乾燥、焼成を行う。乾燥温度は１２０℃とし、焼成温度は８００℃とする。焼成後アルミニウムが基板２に拡散してｐ⁺層のパターン３が形成される。拡散せずに残ったアルミニウムにより、プラス電極７、補助電極８及びバスバー１０等の電極が同時に形成される。
【００３９】
その後、印刷法によってリンを含んだペースト状の拡散剤を印刷して乾燥及び拡散を行って、ｎ⁺層のパターンを形成する。ｎ⁺層のパターンの形状は、ｐ⁺層と同様にバスバー６と補助電極８に対応した幅１ｍｍ、長さ１４０ｍｍの形状として１．４ｍｍピッチで平行に形成した櫛歯状縦線パターンとする。ｐ⁺層パターンとｎ⁺層パターンとの間には０．２ｍｍの間隔が開いている。
【００４０】
次に、銀ペーストをスクリーン印刷法で印刷して乾燥させた後、ＩＲ焼成炉を用いて８００℃で焼成を行い、マイナス電極９、補助電極５及びバスバー６を同時に形成する。以上のようにして、第１の実施形態の太陽電池が作製される。
【００４１】
以上のように第１の実施形態の太陽電池によれば、電流取り出し用のバスバー６に隣接させて補助電極５が配設され、隣接するバスバー６と補助電極５とは異なる極性を有している。また、バスバー６と補助電極５との距離が半導体基板２の拡散長以下となるように設定されている。さらに、補助電極５が集電電極７に接続されている。従って、これらの構成により、バスバー６上部で発生したキャリヤを補助電極５により有効に取り出すことができ、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【００４２】
また、集電電極を櫛歯状に形成することにより、発生したキャリヤを有効に取り出すことができ、且つバスバー６まで輸送できる。さらに、基板２の最端部に補助電極５を設けることにより基板２の最端部の特性が低い場合であっても、キャリヤ収集領域として有効に活用できる。従って、これらの構成により、発生したキャリヤの収集効率が増大し、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【００４３】
加えて、結晶系半導体基板が多結晶または単結晶のシリコンで形成されることにより、良好な特性を有し、安価な太陽電池を提供することができる。
【００４４】
また図４は、本発明の太陽電池の第２の実施形態を示す模式図である。図４において、１は表面パッシベーション層、２はｐ^-基板、３はｐ⁺層、４はｎ⁺層である。また、５は補助電極、６はバスバー、７はプラス電極、４１は表面電界層（フロントサーフェスフィールド層）、４２は裏面パッシベーション層である。
【００４５】
第２の実施形態では、裏面のパッシベーション層４２と表面の表面電界層４１とを設けた構成例であり、所望に応じて適宜選択してそれぞれの層を形成するものである。以下に、裏面のパッシベーション層４２と表面の表面電界層４１の機能を説明する。
【００４６】
ｐ^-基板２の裏面には裏面パッシベーション層４２が設けられている。該裏面パッシベーション層４２の機能は、ｐ^-基板２の裏面及びｐ⁺層３、ｎ⁺層４の裏面を被覆することで、表面再結合速度を低減するものである。また、補助電極５、バスバー６、プラス電極７とｐ⁺層３、不図示のマイナス電極とｎ⁺層４とのコンタクト面積を小さくすることで、さらに表面再結合速度を低減できる。
【００４７】
補助電極５、バスバー６、プラス電極７、不図示のマイナス電極は、裏面パッシベーション層４２に設けられた開口部により、ｐ⁺層３またはｎ⁺層４とコンタクトする構造である。即ち、バスバー６、プラス電極７とｐ⁺層３またはｎ⁺層４とが直接コンタクトすることによるキャリヤの消滅を可能な限り少なくすることを目的に形成する。裏面パッシベーション層４２の材料及び作製方法としては、表面パッシベーション層１と同様の材料、作製方法が用いられる。裏面パッシベーション層４２の形成後に、所定の位置に電極コンタクト用の開口部をエッチングにより形成する。この場合、開口部は櫛歯状ではなく点状に形成してもよい。開口面積が小さいことでパッシベーションの効果はより効果が大きくなるが、接触抵抗は大きくなるため、相互の作用のバランスがとれて最適な特性となる開口面積を選択して用いればよい。
【００４８】
また、基板２の表面には、該基板２と同じ導電型で不純物濃度の大きいｐ⁺層からなる表面電界層４１が設けられている。この表面電界層４１を設けたことにより、ｐ^-基板２のエネルギーバンドの伝導帯側に障壁が形成され、少数キャリヤのエレクトロンが再結合せずに裏面側に拡散されることになる。このように表面電界層４１は、光入射側で発生した少数キャリヤの再結合を防いで裏面の電極に到達させる層であり、この表面電界層４１はフロントサーフェスフィールドと呼ばれる。
【００４９】
次に、図４に示した第２の実施形態の太陽電池の作製工程を具体例を挙げて説明する。第２の実施形態の太陽電池は、以下に説明する事項以外は、第１の実施形態の太陽電池の作製工程と略同様に作製される。
【００５０】
先ず、基板２を混酸処理し、アルカリ処理を行った後、表面パッシベーション層４１を形成する。その後、ＢＢｒ₃を含むＮ₂ガスを拡散炉に流しながら基板２の加熱を行って、ｐ型の表面電界層４１を形成する。次いで、裏面はエッチングを行い、ｐ⁺層３を除去する。
【００５１】
また、スクリーン印刷法により基板２の裏面にアルミペーストを印刷してｐ⁺層３の櫛型パターンを形成して乾燥焼成する。さらに、スクリーン印刷法により、リンを含んだペースト状の拡散剤を印刷してｎ⁺層４のパターンを形成して乾燥焼成する。
【００５２】
そして、表面パッシベーション層４１を形成した方法と同様にして、裏面パッシベーション層４２を形成する。次に、裏面パッシベーション層４２に開口部を設けるために開口部パターンに応じてＳｉＮエッチング用のペーストをスクリーン印刷して加熱洗浄する。この工程において、図４に示したように、裏面パッシベーション層４２に開口部が形成される。その後、アルミペースト、銀ペーストの電極パターンを印刷して焼成し、プラス電極７、不図示のマイナス電極、補助電極５及びバスバー６を形成する。以上のようにして、第２の実施形態の太陽電池が作製される。
【００５３】
以上のように第２の実施形態の太陽電池は、第１の実施形態の太陽電池と基本的には同様の作用効果を奏する。特に、第２の実施形態によれば、基板２の光入射側に、基板２と同一導電型で基板２よりも不純物濃度の大きい表面電界層４１を設けているので、光入射面で発生したキャリヤを有効に取り出すことができる。また、基板２の裏面にパッシベーション層４２を設けているので、裏面でのキャリヤの再結合を防止することができる。従って、これらの構成により、キャリヤの収集効率が増大し、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
【００５４】
次に、第１及び第２の実施形態の太陽電池を複数枚、直列または並列接続する構造について説明する。図５は、本発明の太陽電池を複数並べて直列化するための端子の取り出し方法を示す模式図である。図５に示すように、一方の太陽電池のマイナス側バスバー６の端部に、銀メッキ銅箔製などの金属製の接続端子５１を半田付け等により接合して外部に引き出す。そして、該接続端子５１を隣接する他方の太陽電池のプラス側バスバー１０の端部に半田付け等を行うことにより、太陽電池の直列化が可能となる。このような接続構造を採用することにより、接続のための端子を表から裏に取りまわすことなく、裏面コンタクト型太陽電池が直列または並列に接続可能となる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の太陽電池の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
本実施例では、市販の２次元デバイスシミュレーションソフトＡＴＬＡＳを用いて、本発明の太陽電池と従来の太陽電池との特性の違いをシミュレーションにより検証した。
【００５７】
図６は、シミュレーションに用いたモデルを示し、（ａ）は本発明の構成、（ｂ）は従来の構成である。本発明の太陽電池については上記第１の実施形態と同様の構成としたが、２次元モデルであり、モデルの縦横比をほぼ同じにするために、図６は図１（ｃ）の断面模式図の右側のみをモデル化したものである。尚、図６（ａ）、（ｂ）の双方の構成において、ｐ型の表面電界層４１が形成されている。
【００５８】
図６において、基板２の厚みは１５０μｍとし、バスバー６上部のｎ⁺層３の長さは２５μｍとした。また、補助電極５上部のｐ⁺層の幅は２５μｍとし、集電電極（プラス電極）７上部のｐ⁺層の幅は５０μｍとした。さらに、基板品質としては、拡散長と同様にキャリヤの走行性を表す指標であるライフタイムを１００μｓｅｃとした。このライフタイムは、多結晶では一般的に１０μｓｅｃ程度であり、単結晶では一般的に１ｍｓｅｃ程度である。
【００５９】
以上の構成において、図６（ａ）の補助電極５が存在する構成の光電変換効率と、図６（ｂ）の補助電極５が存在しない構成の光電変換効率とを比較したところ、本発明の補助電極５が存在する場合は、補助電極５が存在しない従来の太陽電池に比して、短絡電流値が上昇することにより０．３％変換効率が向上することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の太陽電池の第１の実施形態を模式図である。
【図２】細長い櫛歯状パターンのｐ⁺層及びｎ⁺層を形成した場合の電極ピッチと効率の関係のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図３】本発明の太陽電池におけるキャリヤの発生と収集の様子を示す模式図である。
【図４】本発明の太陽電池の第２の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明の太陽電池を直列化するための端子の取り出し方を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例においてシミュレーションに用いたモデルを示す模式図である。
【図７】従来の裏面コンタクト型太陽電池を示す模式図である。
【図８】従来の太陽電池のバスバー近傍でのキャリヤ発生と収集を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１表面パッシベーション層
２ｐ^-基板
３ｐ⁺層
４ｎ⁺層
５プラス側補助電極
６マイナス側バスバー
７プラス電極
８マイナス側補助電極
９マイナス電極
１０プラス側バスバー
４１裏面パッシベーション層
４２表面電界層
５１接続端子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶系半導体基板と、該基板の裏面に形成された互いに極性の異なる領域にそれぞれ配置された複数の集電電極と、各極性の集電電極を共通に接続する電流取り出し用のバスバーと、を備えた裏面コンタクト型の太陽電池において、
前記バスバーに近接させて、該バスバーとは異なる極性の補助電極を設けたことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記補助電極は前記基板の端部に設けられている請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記バスバーと前記補助電極との距離が、前記半導体基板の拡散長以下である請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記集電電極が櫛歯状に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記補助電極は同極性の前記集電電極に接続されている請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項６】
前記基板の光入射側に、該基板と同一導電型で該基板よりも不純物濃度の大きい表面電界層が設けられている請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項７】
前記基板の裏面にパッシベーション層が設けられている請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池。
【請求項８】
前記結晶系半導体基板が多結晶または単結晶のシリコンにより形成されている請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池。

【図１】