結晶シリコン系太陽電池
【課題】透明導電層を備える真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池において、透明導電層における光学損を抑制するため、透明導電層のキャリア濃度を低下させたときでも、特にセル外周部においてキャリア取り出し効率が低下しない太陽電池を提供することである。
【解決手段】本発明の真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池は、結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に配置された複数のフィンガー電極を備え、基板端辺に近接するフィンガー電極の端部に基板端辺に平行な屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池は、結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に配置された複数のフィンガー電極を備え、基板端辺に近接するフィンガー電極の端部に基板端辺に平行な屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコン基板表面にヘテロ接合を有する結晶シリコン系光電変換装置に関し、更に詳しくは光電変換効率に優れた結晶シリコン系太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池は、光電変換効率が高く、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。中でも単結晶シリコンとはバンドギャップの異なる非晶質シリコン系薄膜を単結晶表面へ製膜し、拡散電位を形成した結晶シリコン太陽電池はヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。
【０００３】
さらに、中でも拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン表面の間に薄い真性の非晶質シリコン層を介在させる太陽電池は、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。結晶シリコン表面と導電型非晶質シリコン系薄膜の間に、薄い真性な非晶質シリコン層を製膜することで、製膜による新たな欠陥準位の生成を低減しつつ結晶シリコンの表面に存在する欠陥（主にシリコンの未結合手）を水素で終端化処理することができる。また、導電型非晶質シリコン系薄膜を製膜する際の、キャリア導入不純物の結晶シリコン表面への拡散を防止することもできる。
【０００４】
この構成のヘテロ接合太陽電池、即ち、真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池は、結晶シリコン基板上に、真性の非晶質シリコン層を含む非晶質シリコン層、透明導電層、導電性ペーストからなるフィンガー電極を含む集電極を形成することにより得られ、結晶系太陽電池よりも低温で形成することができ、製造コストの低減にも有効である。また、このような真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池では特に、前記透明導電層の膜厚および抵抗値は、光学損（光吸収・光反射）及び抵抗損の観点から変換効率に大きな影響を与える。そして、透明導電層の抵抗値はキャリア濃度により変更可能であるが、キャリア濃度により赤外域の光吸収特性が変更するため、光学損と抵抗損とは互いに関連している。
【０００５】
ところで、このような結晶シリコン太陽電池で集電極として用いられるフィンガー電極については、変換効率を向上させる為に様々な検討が為されている。例えば、特許文献１は、変換効率を向上させることが可能な太陽電池セルとして、半導体基板と、半導体基板の受光面側に設けられ、Ａ方向に延びる複数のフィンガー電極を含む受光面電極とを備えた太陽電池セルにおいて、フィンガー電極の端部に端部から所定の距離を隔てて、幅広領域が形成されており、その幅広方向であるＢ方向の幅が、フィンガー電極の中央部のＢ方向の幅よりも大きい太陽電池セルを開示している。この特許文献１で、フィンガー電極の端部に端部から所定の距離を隔てて幅広領域を形成する目的は、その部分でのアスペクト比を小さくすることで、スクリーン印刷用マスクに対する版離れ悪化を防止し、導電性ペーストの非転写および剥離を防止することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池において、光学損を抑制するため透明導電層のキャリア濃度を低下させたときに、特にセル外周部においてキャリア取り出し効率が低下することが課題としてあった。
【０００８】
また、上述の特許文献１の、結晶シリコン太陽電池のフィンガー電極についての、版離れ悪化を防止し、導電性ペーストの非転写および剥離を防止する、との課題についても、たんに幅広部分を設けるだけでは十分ではなく、更なる改善が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、一導電型単結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系太陽電池である真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池において、電流を低下させることなくセル外周部においてキャリア取り出し効率を向上させることが可能となる電極構造を見出し、本発明を為した。また、この本発明の電極構造を採用することで、版離れ悪化が防止可能であり、導電性ペーストの非転写および剥離が防止可能であることも見出した。
【００１０】
即ち本発明は、一導電型結晶シリコン基板を用い、
前記結晶シリコン基板の一面に一導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、
前記結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層の間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、前記結晶シリコン基板の他面に前記一導電型とは逆の導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、前記結晶シリコン基板と前記一導電型とは逆の導電シリコン系薄膜層との間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に間隔ｄ１にて配置された複数のフィンガー電極を備えた結晶シリコン太陽電池であって、前記結晶シリコン基板の基板端辺から距離ｄ２の位置にて近接する前記フィンガー電極の端部に前記基板端辺に平行な長さＤの屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とするシリコン系太陽電池を提供するものである。
【００１１】
この場合、フィンガー電極間距離と屈曲部長さの差ｄ３＝ｄ１−Ｄが、フィンガー電極間距離の１／４以上であることが望ましい。
【００１２】
好ましい実施態様は、前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３が、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係を満たすシリコン系太陽電池とすることである。
【００１３】
好ましい実施態様は、前記透明電極層が、その膜厚が６０ｎｍ以上２００ｎｍであり、かつ、そのシート抵抗が３０Ω／□以上である、シリコン系太陽電池とすることである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリコン系太陽電池の製造方法によれば、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の結晶シリコン系太陽電池を示す模式的断面図である。
【図２】セル外周部のキャリア収集状態にういて説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明の結晶シリコン太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板について説明する。
【００１７】
一般的に単結晶シリコン基板は導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有させる。単結晶シリコン基板はＳｉ原子に対して電子を導入するリン原子を供給したｎ型と、ホール（正孔ともいう）を導入するボロン原子を供給したｐ型がある。即ち、本発明における「一導電型」とは、ｎ型、又は、ｐ型のどちらか一方であることを意味する。太陽電池に用いる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子正孔対を効率的に分離回収することができる。よって入射側のヘテロ接合は逆接合とすることが好ましい。一方で、正孔と電子を比較した場合、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の方が一般的に移動度は大きくなる。以上の観点から、本発明において使用する単結晶シリコン半導体基板は、ｎ型単結晶シリコン半導体基板であることが好ましい。
【００１８】
ｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の本発明の好適な構成としては、導電性酸化物層／ｐ型非晶質シリコン系薄膜層／ｉ型非晶質シリコン系薄膜層／ｎ型単結晶シリコン基板／ｉ型非晶質シリコン系薄膜層／ｎ型非晶質シリコン系薄膜層／導電性酸化物層となり、この場合は上記理由から裏面をｎ型非晶質シリコン系薄膜層側とすることが好ましい。
【００１９】
テクスチャ形成後、単結晶シリコン表面にシリコン系薄膜を製膜する。製膜方法としてはプラズマＣＶＤ法が好ましい。シリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ２が好ましく用いられる。光電変換ユニット形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシリコン含有ガスまたは、それらのガスとＨ２を混合したものが用いられる。ｐ型またはｎ型層を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６またはＰＨ３等が好ましく用いられる。また、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。また、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等といった異種元素を含むガスを添加することで、合金化しエネルギーギャップを変更することもできる。
【００２０】
実質的に真性なｉ型シリコン系薄膜層はシリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンであることが好ましい。ｉ型水素化非晶質シリコン層のＣＶＤ製膜時に単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができるためである。
【００２１】
ｐ型シリコン系薄膜層はｐ型水素化非晶質シリコン層かｐ型非晶質シリコンカーバイド層かｐ型酸化非晶質シリコン層であることが好ましい。不純物拡散や直列抵抗の観点ではｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方で、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層あるいはｐ型酸化非晶質シリコン層はワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる点において好ましい。
【００２２】
本発明では、ｐ型およびｎ型シリコン系薄膜層上に透明電極層を備えることにより構成される。透明電極層には導電性酸化物が含まれる。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができるが、導電性、光学特性、そして長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく用いられる。さらにこれらには導電性ドーピング剤を添加することができる。例えば、酸化亜鉛にはアルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素などが挙げられる。酸化インジウムには亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素などが挙げられる。酸化錫にはフッ素などが挙げられる。これらの導電性酸化物は単膜で用いても良いし、積層構造でもよい。前記の透明電極層の製膜方法としては、スパッタリング法などの物理気相堆積法や有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法などが好ましい。いずれの製膜方法でも熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。透明電極層作製時の基板温度は適宜設定すればよいが、２００℃以下が好ましい。それ以上の高温となると、非晶質シリコン層から水素が脱離し、ケイ素原子にダングリングボンドが発生し、キャリアの再結合中心となり変換効率を低下させる場合があるからである。
【００２３】
本発明の透明電極層の膜厚は、透明性と導電性、そしてセルの光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。透明電極層の役割は、フィンガー電極へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよい。一方で透明性の観点から、厚すぎる透明電極層は、それ自身の吸収ロスのために透過率が減少し、その結果、光電変換効率を低下させる原因となりうる場合がある。また、透明導電層中のキャリア濃度が高すぎると赤外域の光吸収が増加するため、光電変換効率を低下させる場合も生じ得る。
【００２４】
ヘテロ接合太陽電池に適用し得る透明電極層の抵抗率の範囲は、これらの要因により決定し得る。具体的には、シート抵抗として１〜５００Ω／□の範囲であれば、良好な特性の太陽電池特性を得ることが出来る。
【００２５】
公知の透明導電層の材料の抵抗率は、高々１０―４Ωｃｍであって高抵抗であり、透明導電層のみにキャリア収集の機能を担わせると、抵抗損が著しく大きくなるため透明電極の上に低抵抗の金属材料（抵抗率：１０−６Ωｃｍオーダー）からなるフィンガー電極が形成される。
【００２６】
光入射側透明電極層上には、フィンガー電極が形成される。フィンガー電極は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法等の公知技術によって作製できるが、生産性の観点からスクリーン印刷法が好ましい。スクリーン印刷法では、金属粒子、樹脂バインダー、そして溶剤からなる導電ペーストとフィンガー電極パターンと対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて印刷し、フィンガー電極パターンを形成する工程が好ましく用いられる。なお、フィンガー電極パターンの導電性を十分低下させるためには、溶剤を取り除くだけでは不十分で、溶剤を取り除いた後に更に加熱を行う必要がある。このときの加熱条件は導電ペーストの特性に応じて決定し得るが、温度は１００〜２００℃の範囲に設定すればよい。
【００２７】
一方、アニール温度については温度が高すぎると、導電型非晶質シリコン系薄膜層から真性非晶質シリコン系薄膜層へのドーパントの拡散、透明導電層からシリコン領域への異種元素の拡散による不純物準位の形成、非晶質シリコン中での欠陥準位の形成などによって、特性が悪化してしまうことがある。そのため２００℃以上の温度領域に長時間とどめることを避けることが望ましい。
【００２８】
なお、金属材料は不透明であるため、遮光損を抑制するため金属電極は、直線状の細線とし、シリコン基板の一辺に平行に、しかも一定間隔をおいて並べて配置するなどして、フィンガー電極による遮光面積を可能な限り小さくすることが望ましい。
【００２９】
セル外周部のキャリア収集について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２Ａには、従来の太陽電池における基板端近傍のフィンガー電極の配置が記されている。フィンガー電極はそれぞれ距離ｄ１を介して、等間隔で基板端と直行するように配置されている。また、シリコン基板の寸法精度は、高々ミリメートルオーダーであることから、フィンガー電極が裏面側に回り込むことがないよう、フィンガー電極の終端位置と基板端との距離（ｄ１２）を１〜３ｍｍとしておくことが望ましい。フィンガー電極間の点Ａにてキャリアを収集する際には、電流は最大ｄ１／２の距離だけ透明導電層を流れることになる。一方、基板端近傍の点Ｂにてキャリアを収集する際には、点Ｂから最近接のフィンガー電極端までの距離、すなわち電流の経路が長くなるため、透明導電層での抵抗損が増加することになる。また、透明導電層の抵抗値が高くなるほど、抵抗損が増加する。この影響は
太陽電池特性には、ＦＦの低下として現れる。
【００３１】
図２Ｂには、本発明のヘテロ接合太陽電池における基板端近傍のフィンガー電極の配置が示されている。フィンガー電極の端部１０において、前記基板端辺に平行な屈曲部９が接続している。また、この屈曲部９の先端は隣接するフィンガー電極と距離ｄ３だけ離間して位置している。フィンガー電極の抵抗は透明導電層の抵抗よりも著しく低く、屈曲部９の抵抗は実質的に無視することができる。このため、屈曲部９を設けることにより点Ｂとフィンガー電極の実質的な距離が短くなるため、透明導電層での抵抗損を抑制することができ、結果としてＦ．Ｆ．が向上する。
【００３２】
本発明者による検討によれば、このような抵抗損の抑制効果は、透明導電層のシート抵抗が３０Ω／□以上のときに認められ、７０Ω／□以上のときに効果はより顕著に認められた。なお、屈曲部の先端と隣接するフィンガー電極端の距離（ｄ３）は、フィンガー電極間距離ｄ１の１／４以上とすればよい。これは、１／４以下にしても、ＦＦの向上に関しては更なる効果が得られないことから、単に遮光損を増やし、変換効率を低下させる原因となるためであり、また、フィンガー電極材料の使用量が増加することから不経済であるからでもある。屈曲部に流れる電流は、フィンガー電極を流れる電流よりも少ないことから、屈曲部の幅をフィンガー電極よりも狭くしても良い。これにより、遮光損およびフィンガー電極材料の使用量を減らすことが出来る。また、同様の理由により屈曲部の膜厚を直線部よりも小さくしても良い。また、接合部・屈曲部にはたらく応力を小さくすることができ、剥離の発生を防止することができるといった効果が得られる場合がある。
【００３３】
以上のことから、好ましい前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３の関係は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３を満たすことが好ましい。
【００３４】
図２Ｃは、屈曲部形状の一例を示す図であり、フィンガー電極と屈曲部とを図２Ｂのように直交させるのではなく、屈曲部とフィンガー電極とを曲線部を介して接続しても良い。このような形状にすることにより、接続部にはたらく応力を緩和させることができ、フィンガー電極および屈曲部の剥離を防止することが出来る場合がある。
【００３５】
また、屈曲部端部でフィンガー電極と接続する必要はなく、図２Ｄに示すように、屈曲部の両端部の間でフィンガー電極と接続してもよい。
【００３６】
以上は、基板端とフィンガー電極が直交する場合について説明したが、図２Ｅに示すように、基板端辺とフィンガー電極とが直交しない配置を含む場合は、屈曲部を基板端辺に平行に配置することにより、効率よく基板端近傍のキャリアの回収を行うことができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
図１は、本発明に従う実施例１の結晶シリコン系太陽電池を示す模式的断面図である。本実施例の結晶シリコン系太陽電池はヘテロ接合太陽電池であり、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面にそれぞれテクスチャを備えている。ｎ型単結晶シリコン基板１の入射面にはｉ型非晶質シリコン層２／ｐ型非晶質シリコン層３が製膜されている。その上に導電性酸化物層６−２が形成され、その上にフィンガー電極７が形成されている。一方、基板１の裏面にはｉ型非晶質シリコン層４／ｎ型非晶質シリコン層５が製膜されている。さらにその上に透明電極層６−１が形成され、その上に裏面側金属電極８が形成されている。
【００３９】
図１に示す実施例１の結晶シリコン系太陽電池を以下のようにして製造した。
【００４０】
入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板を２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを２回行った。次に７０℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、基板表面をエッチングすることでテクスチャを形成した。その後に超純水によるリンスを２回行った。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ パシフィックナノテクノロジー社製）による単結晶シリコン基板１の表面観察を行ったところ、基板表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。
【００４１】
エッチングが終了した単結晶シリコン基板１をＣＶＤ装置へ導入し、入射面にｉ型非晶質シリコン層２を３ｎｍ製膜した。本実施例において製膜した薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜した場合の膜厚を分光エリプソメトリー（商品名ＶＡＳＥ、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定し、製膜速度を求め、同じ製膜速度にて製膜されていると仮定して算出した。ｉ型非晶質シリコン層２の製膜条件は基板温度が１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。ｉ型非晶質シリコン層２の上にｐ型非晶質シリコン層３を４ｎｍ製膜した。ｐ型非晶質シリコン層３の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＢ２Ｈ６ガスは、Ｂ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００４２】
次に裏面側にｉ型非晶質シリコン層４を６ｎｍ製膜した。ｉ型非晶質シリコン層４の製膜条件は基板温度が１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。ｉ型非晶質シリコン層４上にｎ型非晶質シリコン層５を４ｎｍ製膜した。ｎ型非晶質シリコン層５の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比が１／２、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＰＨ３ガスには、ＰＨ３濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００４３】
この上に透明電極層６−１および６−２として酸化インジウムを１００ｎｍ製膜した。製膜条件は、基板温度を室温とし、ターゲットとして酸化インジウムを、０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で０．５Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を印加して製膜した。透明導電層６−２形成後、裏面金属電極８としてスパッタ法により銀を５００ｎｍ形成した。
【００４４】
上記の透明電極層製膜後に、銀ペーストを用いてスクリーン印刷により、集電極を形成し、フィンガー電極７とした。フィンガー電極の幅は１００μｍ、間隔ｄ１は２．３ｍｍとした。また、フィンガー電極端部と基板端部との距離ｄ２は２ｍｍとした。なお、屈曲部は、図２Ｂに示すように屈曲部の端部において接続するように配置し、その長さＤを１．１５ｍｍとした。
【００４５】
その後、オーブンに導入し、１５０℃で２０分間、大気雰囲気にて第2のアニール工程を実施した。透明導電層のシート抵抗は１５０Ω／□であった。
【００４６】
（実施例２）屈曲部の長さＤを０．５８ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４７】
（実施例３）屈曲部の長さＤを０．０７ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４８】
（実施例４）屈曲部の長さＤを１．７３ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４９】
（比較例１）屈曲部の長さをＤ２．３ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。屈曲部は隣接する屈曲部と接続していた。
【００５０】
（比較例２）屈曲部の長さＤを０ｍｍ、すなわち屈曲部を設けなかった点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００５１】
上記のようにして太陽電池セルをそれぞれ１０個製造し、その出力特性を、ＡＭ１．５、０．１ｍＷ／ｃｍ２の光照射特性を有するソーラーシミュレータを用いて測定し、開放端電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）、変換効率（Ｅｆｆ）を評価した。同一条件で形成したセル特性の平均値を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
実施例１と比較例１との比較から、屈曲部と隣接するフィンガー電極との距離（ｄ３）が、フィンガー電極間隔の１／２以上であれば、Ｆ．Ｆ．の変化は飽和することが読み取ることができる。一方、実施例１〜４および比較例１、２の比較から、屈曲部の長さＤが短くなるほど電流が増加することが分かる。また、ｄ３を電極間距離の１／４以上とすれば、比較例よりもフィンガー電極材料の使用量と変換効率の少なくとも一方で優位であることが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１．ｎ型単結晶シリコン基板
２．ｉ型非晶質シリコン層
３．ｐ型非晶質シリコン層
４．ｉ型非晶質シリコン層
５．ｎ型非晶質シリコン層
６−１、６−２．透明電極層
７．フィンガー電極
８．裏面金属電極
９．屈曲部
１０．屈曲部とフィンガー電極の接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶シリコン基板表面にヘテロ接合を有する結晶シリコン系光電変換装置に関し、更に詳しくは光電変換効率に優れた結晶シリコン系太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン太陽電池は、光電変換効率が高く、既に太陽光発電システムとして広く一般に実用化されている。中でも単結晶シリコンとはバンドギャップの異なる非晶質シリコン系薄膜を単結晶表面へ製膜し、拡散電位を形成した結晶シリコン太陽電池はヘテロ接合太陽電池と呼ばれている。
【０００３】
さらに、中でも拡散電位を形成するための導電型非晶質シリコン系薄膜と結晶シリコン表面の間に薄い真性の非晶質シリコン層を介在させる太陽電池は、変換効率の最も高い結晶シリコン太陽電池の形態の一つとして知られている。結晶シリコン表面と導電型非晶質シリコン系薄膜の間に、薄い真性な非晶質シリコン層を製膜することで、製膜による新たな欠陥準位の生成を低減しつつ結晶シリコンの表面に存在する欠陥（主にシリコンの未結合手）を水素で終端化処理することができる。また、導電型非晶質シリコン系薄膜を製膜する際の、キャリア導入不純物の結晶シリコン表面への拡散を防止することもできる。
【０００４】
この構成のヘテロ接合太陽電池、即ち、真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池は、結晶シリコン基板上に、真性の非晶質シリコン層を含む非晶質シリコン層、透明導電層、導電性ペーストからなるフィンガー電極を含む集電極を形成することにより得られ、結晶系太陽電池よりも低温で形成することができ、製造コストの低減にも有効である。また、このような真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池では特に、前記透明導電層の膜厚および抵抗値は、光学損（光吸収・光反射）及び抵抗損の観点から変換効率に大きな影響を与える。そして、透明導電層の抵抗値はキャリア濃度により変更可能であるが、キャリア濃度により赤外域の光吸収特性が変更するため、光学損と抵抗損とは互いに関連している。
【０００５】
ところで、このような結晶シリコン太陽電池で集電極として用いられるフィンガー電極については、変換効率を向上させる為に様々な検討が為されている。例えば、特許文献１は、変換効率を向上させることが可能な太陽電池セルとして、半導体基板と、半導体基板の受光面側に設けられ、Ａ方向に延びる複数のフィンガー電極を含む受光面電極とを備えた太陽電池セルにおいて、フィンガー電極の端部に端部から所定の距離を隔てて、幅広領域が形成されており、その幅広方向であるＢ方向の幅が、フィンガー電極の中央部のＢ方向の幅よりも大きい太陽電池セルを開示している。この特許文献１で、フィンガー電極の端部に端部から所定の距離を隔てて幅広領域を形成する目的は、その部分でのアスペクト比を小さくすることで、スクリーン印刷用マスクに対する版離れ悪化を防止し、導電性ペーストの非転写および剥離を防止することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池において、光学損を抑制するため透明導電層のキャリア濃度を低下させたときに、特にセル外周部においてキャリア取り出し効率が低下することが課題としてあった。
【０００８】
また、上述の特許文献１の、結晶シリコン太陽電池のフィンガー電極についての、版離れ悪化を防止し、導電性ペーストの非転写および剥離を防止する、との課題についても、たんに幅広部分を設けるだけでは十分ではなく、更なる改善が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、一導電型単結晶シリコン基板を用いた結晶シリコン系太陽電池である真性非晶質シリコン層を含むヘテロ接合太陽電池において、電流を低下させることなくセル外周部においてキャリア取り出し効率を向上させることが可能となる電極構造を見出し、本発明を為した。また、この本発明の電極構造を採用することで、版離れ悪化が防止可能であり、導電性ペーストの非転写および剥離が防止可能であることも見出した。
【００１０】
即ち本発明は、一導電型結晶シリコン基板を用い、
前記結晶シリコン基板の一面に一導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、
前記結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層の間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、前記結晶シリコン基板の他面に前記一導電型とは逆の導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、前記結晶シリコン基板と前記一導電型とは逆の導電シリコン系薄膜層との間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に間隔ｄ１にて配置された複数のフィンガー電極を備えた結晶シリコン太陽電池であって、前記結晶シリコン基板の基板端辺から距離ｄ２の位置にて近接する前記フィンガー電極の端部に前記基板端辺に平行な長さＤの屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とするシリコン系太陽電池を提供するものである。
【００１１】
この場合、フィンガー電極間距離と屈曲部長さの差ｄ３＝ｄ１−Ｄが、フィンガー電極間距離の１／４以上であることが望ましい。
【００１２】
好ましい実施態様は、前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３が、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係を満たすシリコン系太陽電池とすることである。
【００１３】
好ましい実施態様は、前記透明電極層が、その膜厚が６０ｎｍ以上２００ｎｍであり、かつ、そのシート抵抗が３０Ω／□以上である、シリコン系太陽電池とすることである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリコン系太陽電池の製造方法によれば、高効率の太陽電池を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の結晶シリコン系太陽電池を示す模式的断面図である。
【図２】セル外周部のキャリア収集状態にういて説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明の結晶シリコン太陽電池における、一導電型単結晶シリコン基板について説明する。
【００１７】
一般的に単結晶シリコン基板は導電性を持たせるために、シリコンに対して電荷を供給する不純物を含有させる。単結晶シリコン基板はＳｉ原子に対して電子を導入するリン原子を供給したｎ型と、ホール（正孔ともいう）を導入するボロン原子を供給したｐ型がある。即ち、本発明における「一導電型」とは、ｎ型、又は、ｐ型のどちらか一方であることを意味する。太陽電池に用いる場合、単結晶シリコン基板へ入射した光が最も多く吸収される入射側のへテロ接合を逆接合として強い電場を設けることで、電子正孔対を効率的に分離回収することができる。よって入射側のヘテロ接合は逆接合とすることが好ましい。一方で、正孔と電子を比較した場合、有効質量及び散乱断面積の小さい電子の方が一般的に移動度は大きくなる。以上の観点から、本発明において使用する単結晶シリコン半導体基板は、ｎ型単結晶シリコン半導体基板であることが好ましい。
【００１８】
ｎ型単結晶シリコン基板を用いた場合の本発明の好適な構成としては、導電性酸化物層／ｐ型非晶質シリコン系薄膜層／ｉ型非晶質シリコン系薄膜層／ｎ型単結晶シリコン基板／ｉ型非晶質シリコン系薄膜層／ｎ型非晶質シリコン系薄膜層／導電性酸化物層となり、この場合は上記理由から裏面をｎ型非晶質シリコン系薄膜層側とすることが好ましい。
【００１９】
テクスチャ形成後、単結晶シリコン表面にシリコン系薄膜を製膜する。製膜方法としてはプラズマＣＶＤ法が好ましい。シリコン系薄膜の形成条件としては、基板温度１００〜３００℃、圧力２０〜２６００Ｐａ、高周波パワー密度０．００４〜０．８Ｗ／ｃｍ２が好ましく用いられる。光電変換ユニット形成に使用する原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等のシリコン含有ガスまたは、それらのガスとＨ２を混合したものが用いられる。ｐ型またはｎ型層を形成するためのドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６またはＰＨ３等が好ましく用いられる。また、ＰやＢといった不純物の添加量は微量でよいため、予めＳｉＨ４やＨ２で希釈された混合ガスを用いることが好ましい。また、ＣＨ４、ＣＯ２、ＮＨ３、ＧｅＨ４等といった異種元素を含むガスを添加することで、合金化しエネルギーギャップを変更することもできる。
【００２０】
実質的に真性なｉ型シリコン系薄膜層はシリコンと水素で構成されるｉ型水素化非晶質シリコンであることが好ましい。ｉ型水素化非晶質シリコン層のＣＶＤ製膜時に単結晶シリコン基板への不純物拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。また、膜中の水素量を変化させることで、エネルギーギャップにキャリア回収を行う上で有効なプロファイルを持たせることができるためである。
【００２１】
ｐ型シリコン系薄膜層はｐ型水素化非晶質シリコン層かｐ型非晶質シリコンカーバイド層かｐ型酸化非晶質シリコン層であることが好ましい。不純物拡散や直列抵抗の観点ではｐ型水素化非晶質シリコン層が好ましい。一方で、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層あるいはｐ型酸化非晶質シリコン層はワイドギャップの低屈折率層として光学的なロスを低減できる点において好ましい。
【００２２】
本発明では、ｐ型およびｎ型シリコン系薄膜層上に透明電極層を備えることにより構成される。透明電極層には導電性酸化物が含まれる。導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛や酸化インジウム、酸化錫を単独または混合して用いることができるが、導電性、光学特性、そして長期信頼性の観点から、酸化インジウムを含んだインジウム系酸化物が好ましく用いられる。さらにこれらには導電性ドーピング剤を添加することができる。例えば、酸化亜鉛にはアルミニウムやガリウム、ホウ素、ケイ素、炭素などが挙げられる。酸化インジウムには亜鉛や錫、チタン、タングステン、モリブデン、ケイ素などが挙げられる。酸化錫にはフッ素などが挙げられる。これらの導電性酸化物は単膜で用いても良いし、積層構造でもよい。前記の透明電極層の製膜方法としては、スパッタリング法などの物理気相堆積法や有機金属化合物と酸素または水との反応を利用した化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法などが好ましい。いずれの製膜方法でも熱やプラズマ放電によるエネルギーを利用することもできる。透明電極層作製時の基板温度は適宜設定すればよいが、２００℃以下が好ましい。それ以上の高温となると、非晶質シリコン層から水素が脱離し、ケイ素原子にダングリングボンドが発生し、キャリアの再結合中心となり変換効率を低下させる場合があるからである。
【００２３】
本発明の透明電極層の膜厚は、透明性と導電性、そしてセルの光反射低減の観点から、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。透明電極層の役割は、フィンガー電極へのキャリアの輸送であり、そのために必要な導電性があればよい。一方で透明性の観点から、厚すぎる透明電極層は、それ自身の吸収ロスのために透過率が減少し、その結果、光電変換効率を低下させる原因となりうる場合がある。また、透明導電層中のキャリア濃度が高すぎると赤外域の光吸収が増加するため、光電変換効率を低下させる場合も生じ得る。
【００２４】
ヘテロ接合太陽電池に適用し得る透明電極層の抵抗率の範囲は、これらの要因により決定し得る。具体的には、シート抵抗として１〜５００Ω／□の範囲であれば、良好な特性の太陽電池特性を得ることが出来る。
【００２５】
公知の透明導電層の材料の抵抗率は、高々１０―４Ωｃｍであって高抵抗であり、透明導電層のみにキャリア収集の機能を担わせると、抵抗損が著しく大きくなるため透明電極の上に低抵抗の金属材料（抵抗率：１０−６Ωｃｍオーダー）からなるフィンガー電極が形成される。
【００２６】
光入射側透明電極層上には、フィンガー電極が形成される。フィンガー電極は、インクジェット法、スクリーン印刷法、導線接着法、スプレー法等の公知技術によって作製できるが、生産性の観点からスクリーン印刷法が好ましい。スクリーン印刷法では、金属粒子、樹脂バインダー、そして溶剤からなる導電ペーストとフィンガー電極パターンと対応した開口パターンを有するスクリーン版を用いて印刷し、フィンガー電極パターンを形成する工程が好ましく用いられる。なお、フィンガー電極パターンの導電性を十分低下させるためには、溶剤を取り除くだけでは不十分で、溶剤を取り除いた後に更に加熱を行う必要がある。このときの加熱条件は導電ペーストの特性に応じて決定し得るが、温度は１００〜２００℃の範囲に設定すればよい。
【００２７】
一方、アニール温度については温度が高すぎると、導電型非晶質シリコン系薄膜層から真性非晶質シリコン系薄膜層へのドーパントの拡散、透明導電層からシリコン領域への異種元素の拡散による不純物準位の形成、非晶質シリコン中での欠陥準位の形成などによって、特性が悪化してしまうことがある。そのため２００℃以上の温度領域に長時間とどめることを避けることが望ましい。
【００２８】
なお、金属材料は不透明であるため、遮光損を抑制するため金属電極は、直線状の細線とし、シリコン基板の一辺に平行に、しかも一定間隔をおいて並べて配置するなどして、フィンガー電極による遮光面積を可能な限り小さくすることが望ましい。
【００２９】
セル外周部のキャリア収集について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２Ａには、従来の太陽電池における基板端近傍のフィンガー電極の配置が記されている。フィンガー電極はそれぞれ距離ｄ１を介して、等間隔で基板端と直行するように配置されている。また、シリコン基板の寸法精度は、高々ミリメートルオーダーであることから、フィンガー電極が裏面側に回り込むことがないよう、フィンガー電極の終端位置と基板端との距離（ｄ１２）を１〜３ｍｍとしておくことが望ましい。フィンガー電極間の点Ａにてキャリアを収集する際には、電流は最大ｄ１／２の距離だけ透明導電層を流れることになる。一方、基板端近傍の点Ｂにてキャリアを収集する際には、点Ｂから最近接のフィンガー電極端までの距離、すなわち電流の経路が長くなるため、透明導電層での抵抗損が増加することになる。また、透明導電層の抵抗値が高くなるほど、抵抗損が増加する。この影響は
太陽電池特性には、ＦＦの低下として現れる。
【００３１】
図２Ｂには、本発明のヘテロ接合太陽電池における基板端近傍のフィンガー電極の配置が示されている。フィンガー電極の端部１０において、前記基板端辺に平行な屈曲部９が接続している。また、この屈曲部９の先端は隣接するフィンガー電極と距離ｄ３だけ離間して位置している。フィンガー電極の抵抗は透明導電層の抵抗よりも著しく低く、屈曲部９の抵抗は実質的に無視することができる。このため、屈曲部９を設けることにより点Ｂとフィンガー電極の実質的な距離が短くなるため、透明導電層での抵抗損を抑制することができ、結果としてＦ．Ｆ．が向上する。
【００３２】
本発明者による検討によれば、このような抵抗損の抑制効果は、透明導電層のシート抵抗が３０Ω／□以上のときに認められ、７０Ω／□以上のときに効果はより顕著に認められた。なお、屈曲部の先端と隣接するフィンガー電極端の距離（ｄ３）は、フィンガー電極間距離ｄ１の１／４以上とすればよい。これは、１／４以下にしても、ＦＦの向上に関しては更なる効果が得られないことから、単に遮光損を増やし、変換効率を低下させる原因となるためであり、また、フィンガー電極材料の使用量が増加することから不経済であるからでもある。屈曲部に流れる電流は、フィンガー電極を流れる電流よりも少ないことから、屈曲部の幅をフィンガー電極よりも狭くしても良い。これにより、遮光損およびフィンガー電極材料の使用量を減らすことが出来る。また、同様の理由により屈曲部の膜厚を直線部よりも小さくしても良い。また、接合部・屈曲部にはたらく応力を小さくすることができ、剥離の発生を防止することができるといった効果が得られる場合がある。
【００３３】
以上のことから、好ましい前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３の関係は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３を満たすことが好ましい。
【００３４】
図２Ｃは、屈曲部形状の一例を示す図であり、フィンガー電極と屈曲部とを図２Ｂのように直交させるのではなく、屈曲部とフィンガー電極とを曲線部を介して接続しても良い。このような形状にすることにより、接続部にはたらく応力を緩和させることができ、フィンガー電極および屈曲部の剥離を防止することが出来る場合がある。
【００３５】
また、屈曲部端部でフィンガー電極と接続する必要はなく、図２Ｄに示すように、屈曲部の両端部の間でフィンガー電極と接続してもよい。
【００３６】
以上は、基板端とフィンガー電極が直交する場合について説明したが、図２Ｅに示すように、基板端辺とフィンガー電極とが直交しない配置を含む場合は、屈曲部を基板端辺に平行に配置することにより、効率よく基板端近傍のキャリアの回収を行うことができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
図１は、本発明に従う実施例１の結晶シリコン系太陽電池を示す模式的断面図である。本実施例の結晶シリコン系太陽電池はヘテロ接合太陽電池であり、ｎ型単結晶シリコン基板１の両面にそれぞれテクスチャを備えている。ｎ型単結晶シリコン基板１の入射面にはｉ型非晶質シリコン層２／ｐ型非晶質シリコン層３が製膜されている。その上に導電性酸化物層６−２が形成され、その上にフィンガー電極７が形成されている。一方、基板１の裏面にはｉ型非晶質シリコン層４／ｎ型非晶質シリコン層５が製膜されている。さらにその上に透明電極層６−１が形成され、その上に裏面側金属電極８が形成されている。
【００３９】
図１に示す実施例１の結晶シリコン系太陽電池を以下のようにして製造した。
【００４０】
入射面の面方位が（１００）で、厚みが２００μｍのｎ型単結晶シリコン基板を２重量％のＨＦ水溶液に３分間浸漬し、表面の酸化シリコン膜を除去し、超純水によるリンスを２回行った。次に７０℃に保持した５／１５重量％のＫＯＨ／イソプロピルアルコール水溶液に１５分間浸漬し、基板表面をエッチングすることでテクスチャを形成した。その後に超純水によるリンスを２回行った。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ パシフィックナノテクノロジー社製）による単結晶シリコン基板１の表面観察を行ったところ、基板表面はエッチングが最も進行しており、（１１１）面が露出したピラミッド型のテクスチャが形成されていた。
【００４１】
エッチングが終了した単結晶シリコン基板１をＣＶＤ装置へ導入し、入射面にｉ型非晶質シリコン層２を３ｎｍ製膜した。本実施例において製膜した薄膜の膜厚は、ガラス基板上に同条件にて製膜した場合の膜厚を分光エリプソメトリー（商品名ＶＡＳＥ、ジェー・エー・ウーラム社製）にて測定し、製膜速度を求め、同じ製膜速度にて製膜されていると仮定して算出した。ｉ型非晶質シリコン層２の製膜条件は基板温度が１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。ｉ型非晶質シリコン層２の上にｐ型非晶質シリコン層３を４ｎｍ製膜した。ｐ型非晶質シリコン層３の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｂ２Ｈ６流量比が１／３、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＢ２Ｈ６ガスは、Ｂ２Ｈ６濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００４２】
次に裏面側にｉ型非晶質シリコン層４を６ｎｍ製膜した。ｉ型非晶質シリコン層４の製膜条件は基板温度が１５０℃、圧力１２０Ｐａ、ＳｉＨ４／Ｈ２流量比が３／１０、投入パワー密度が０．０１１Ｗ／ｃｍ２であった。ｉ型非晶質シリコン層４上にｎ型非晶質シリコン層５を４ｎｍ製膜した。ｎ型非晶質シリコン層５の製膜条件は、基板温度が１５０℃、圧力６０Ｐａ、ＳｉＨ４／ＰＨ３流量比が１／２、投入パワー密度が０．０１Ｗ／ｃｍ２であった。なお、上記でいうＰＨ３ガスには、ＰＨ３濃度を５０００ｐｐｍまでＨ２で希釈したガスを用いた。
【００４３】
この上に透明電極層６−１および６−２として酸化インジウムを１００ｎｍ製膜した。製膜条件は、基板温度を室温とし、ターゲットとして酸化インジウムを、０．２Ｐａのアルゴン雰囲気中で０．５Ｗ／ｃｍ２のパワー密度を印加して製膜した。透明導電層６−２形成後、裏面金属電極８としてスパッタ法により銀を５００ｎｍ形成した。
【００４４】
上記の透明電極層製膜後に、銀ペーストを用いてスクリーン印刷により、集電極を形成し、フィンガー電極７とした。フィンガー電極の幅は１００μｍ、間隔ｄ１は２．３ｍｍとした。また、フィンガー電極端部と基板端部との距離ｄ２は２ｍｍとした。なお、屈曲部は、図２Ｂに示すように屈曲部の端部において接続するように配置し、その長さＤを１．１５ｍｍとした。
【００４５】
その後、オーブンに導入し、１５０℃で２０分間、大気雰囲気にて第2のアニール工程を実施した。透明導電層のシート抵抗は１５０Ω／□であった。
【００４６】
（実施例２）屈曲部の長さＤを０．５８ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４７】
（実施例３）屈曲部の長さＤを０．０７ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４８】
（実施例４）屈曲部の長さＤを１．７３ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００４９】
（比較例１）屈曲部の長さをＤ２．３ｍｍとした点を除いて実施例１と同様にして製造した。屈曲部は隣接する屈曲部と接続していた。
【００５０】
（比較例２）屈曲部の長さＤを０ｍｍ、すなわち屈曲部を設けなかった点を除いて実施例１と同様にして製造した。
【００５１】
上記のようにして太陽電池セルをそれぞれ１０個製造し、その出力特性を、ＡＭ１．５、０．１ｍＷ／ｃｍ２の光照射特性を有するソーラーシミュレータを用いて測定し、開放端電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）、変換効率（Ｅｆｆ）を評価した。同一条件で形成したセル特性の平均値を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
実施例１と比較例１との比較から、屈曲部と隣接するフィンガー電極との距離（ｄ３）が、フィンガー電極間隔の１／２以上であれば、Ｆ．Ｆ．の変化は飽和することが読み取ることができる。一方、実施例１〜４および比較例１、２の比較から、屈曲部の長さＤが短くなるほど電流が増加することが分かる。また、ｄ３を電極間距離の１／４以上とすれば、比較例よりもフィンガー電極材料の使用量と変換効率の少なくとも一方で優位であることが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１．ｎ型単結晶シリコン基板
２．ｉ型非晶質シリコン層
３．ｐ型非晶質シリコン層
４．ｉ型非晶質シリコン層
５．ｎ型非晶質シリコン層
６−１、６−２．透明電極層
７．フィンガー電極
８．裏面金属電極
９．屈曲部
１０．屈曲部とフィンガー電極の接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型結晶シリコン基板を用い、
前記結晶シリコン基板の一面に一導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、
前記結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層の間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の他面に前記一導電型とは逆の導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、前記結晶シリコン基板と前記一導電型とは逆の導電シリコン系薄膜層との間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に間隔ｄ１にて配置された複数のフィンガー電極を備えた結晶シリコン太陽電池であって、
前記結晶シリコン基板の基板端辺から距離ｄ２の位置にて近接する前記フィンガー電極の端部に前記基板端辺に平行な長さＤの屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とするシリコン系太陽電池。
【請求項２】
前記フィンガー電極間距離と屈曲部長さの差ｄ３＝ｄ１−Ｄが、フィンガー電極間距離ｄ１の１／４以上である請求項１に記載のシリコン系太陽電池。
【請求項３】
前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３が、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係を満たす、請求項１、又は２に記載のシリコン系太陽電池。
【請求項４】
前記透明電極層が、その膜厚が６０ｎｍ以上２００ｎｍであり、かつ、そのシート抵抗が３０Ω／□以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のシリコン系太陽電池。
【請求項１】
一導電型結晶シリコン基板を用い、
前記結晶シリコン基板の一面に一導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、
前記結晶シリコン基板と前記一導電型シリコン系薄膜層の間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の他面に前記一導電型とは逆の導電型シリコン系薄膜層と透明導電層とフィンガー電極とがこの順に積層され、前記結晶シリコン基板と前記一導電型とは逆の導電シリコン系薄膜層との間に実質的に真性なシリコン系薄膜層を備え、
前記結晶シリコン基板の少なくとも一面に、相互に平行に間隔ｄ１にて配置された複数のフィンガー電極を備えた結晶シリコン太陽電池であって、
前記結晶シリコン基板の基板端辺から距離ｄ２の位置にて近接する前記フィンガー電極の端部に前記基板端辺に平行な長さＤの屈曲部を、隣接フィンガー電極と離間して備えることを特徴とするシリコン系太陽電池。
【請求項２】
前記フィンガー電極間距離と屈曲部長さの差ｄ３＝ｄ１−Ｄが、フィンガー電極間距離ｄ１の１／４以上である請求項１に記載のシリコン系太陽電池。
【請求項３】
前記ｄ１、ｄ２、及びｄ３が、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３の関係を満たす、請求項１、又は２に記載のシリコン系太陽電池。
【請求項４】
前記透明電極層が、その膜厚が６０ｎｍ以上２００ｎｍであり、かつ、そのシート抵抗が３０Ω／□以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のシリコン系太陽電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２２７２８１（Ｐ２０１２−２２７２８１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２３８３（Ｐ２０１１−９２３８３）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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