JP5140132B2 - 配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法に関する。

近年、特に地球環境の保護の観点から、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池セルは次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。太陽電池セルの種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池セルが主流となっている。

現在、最も多く製造および販売されている太陽電池セルは、太陽光が入射する側の面（受光面）にｎ電極が形成されており、受光面と反対側の面（裏面）にｐ電極が形成された構成の両面電極型太陽電池セルである。

また、太陽電池セルの受光面には電極を形成せず、太陽電池セルの裏面のみにｎ電極およびｐ電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの開発も進められている。

たとえば特許文献１（特開２００９−８８１４５号公報）には、裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを接続する技術が開示されている。特許文献１においては、以下の工程により、裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを接続している。
（１）裏面電極型太陽電池セルをＳｎ−Ｂｉ半田槽に浸漬して電極部分を半田コートする工程。
（２）スクリーン印刷によりアクリル系粘着剤を裏面電極型太陽電池セルの裏面の電極以外の部分に塗布する工程。
（３）配線基板上に裏面電極型太陽電池セルを設置する工程。
（４）裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを加熱圧着する工程。

これにより、特許文献１においては、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線基板の配線とをＳｎ−Ｂｉ半田からなる導電性接着材によって電気的に接続するとともに、裏面電極型太陽電池セルと配線基板とをアクリル系粘着剤からなる絶縁性接着材によって接着して機械的に接続している。

しかしながら、特許文献１においては、導電性接着材と絶縁性接着材とを別々に設置しているため、導電性接着材と絶縁性接着材との間に隙間が形成されることがあった。導電性接着材と絶縁性接着材との間に隙間が形成された場合には、裏面電極型太陽電池セルと配線基板との機械的な接続の安定性に欠け、信頼性が低下するという問題があった。

また、特許文献２（特開２００８−３４５９２号公報）には、熱硬化型導電性はんだペーストを用いることによって、両面電極型太陽電池セルの集電極とタブ電極とを電気的に接続するとともに、機械的に接続する技術が開示されている。

具体的には、両面電極型太陽電池セルの集電極とタブ電極との間に熱硬化型導電性はんだペーストを配置して加熱することによって、はんだペースト中のはんだを融解して凝集させると同時に、はんだペースト中の熱硬化性樹脂を集電極の外側にブリードアウトさせる。これにより、はんだペースト中のはんだ層で集電極とタブ電極との電気的な接続が行なわれるとともに、はんだペースト中のはんだ層と熱硬化性樹脂層とで集電極を被覆して集電極とタブ電極との機械的な接続が行なわれる。

特開２００９−８８１４５号公報 特開２００８−３４５９２号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている技術においては、集電極は、はんだ層と熱硬化性樹脂層とで被覆されているが、タブ電極は一方の表面のわずかな領域のみが被覆されているだけであり（特許文献２の図２参照）、タブ電極の他方の表面および側面はすべて露出している。

したがって、たとえば仮に特許文献２に開示されている技術を、特許文献１に開示されている技術に適用した場合には、特許文献１の裏面電極型太陽電池セルの電極は、はんだ層と熱硬化性樹脂層とで被覆されるが、配線基板の配線の側面は露出することになる。

また、特許文献１においては、裏面電極型太陽電池セルには異なる極性の電極が隣り合う位置に配置されているため、配線基板の配線には、隣り合う配線ごとに異なる極性の電極が接続されていることになる。

したがって、仮に特許文献２に開示の技術を特許文献１に開示の技術に適用した場合でも、異なる極性の電極が接続されている配線基板の隣り合う配線間に水分が浸入すると、隣り合う配線間に生じた電界によって配線を構成する金属が析出する現象（イオンマイグレーション現象）が発生することによって、配線間に短絡が生じ、特性および信頼性が低下するという問題がある。このような問題は、太陽電池のような室外に設置されて雨水や高湿度下に曝される半導体装置にとっては特に重要な問題である。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、特性および信頼性を向上することができる配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法を提供することにある。

本発明は、一方の表面に極性の異なる電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、絶縁性基材の一方の表面に配線が設けられた配線基板と、裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを接着する接着材と、を備え、接着材は導電性接着材と絶縁性接着材とを含み、電極の表面の少なくとも一部と配線の表面の少なくとも一部とが導電性接着材を介して電気的に接続されており、絶縁性接着材が、電気的に接続されている電極と配線と導電性接着材との外表面を覆っており、配線の側面に接する部分を有しており、絶縁性接着材とは異なる他の絶縁性接着材が、極性の異なる電極間および隣り合う配線間にある配線基板付き裏面電極型太陽電池セルである。

また、本発明の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいて、他の絶縁性接着材は、絶縁性接着材に隣り合う位置に配置されていることが好ましい。

また、本発明の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいて、絶縁性接着材が、裏面電極型太陽電池セルと配線基板との間の空間であって、極性の異なる電極間および隣り合う配線間の空間に充填されていることが好ましい。また、本発明は、上記の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルが封止材中に封止された太陽電池モジュールである。

また、本発明は、裏面電極型太陽電池セルの一方の表面に設けられた極性の異なる電極の表面および配線基板の絶縁性基材の一方の表面に設けられた配線の表面の少なくとも一方に導電性接着材を含む絶縁性接着材を設置する工程と、裏面電極型太陽電池セルの電極と配線基板の配線とが対向するように裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを重ね合わせる工程と、導電性接着材を含む絶縁性接着材を加熱する工程と、を含み、加熱する工程においては、導電性接着材が溶融して導電性接着材が電極の表面の少なくとも一部と配線の表面の少なくとも一部との間に凝集するとともに、絶縁性接着材が電極と配線と導電性接着材との外表面を覆って配線の側面に接する部分を有するように配置され、設置する工程は、裏面電極型太陽電池セルの極性の異なる電極間の表面および配線基板の隣り合う配線間の絶縁性基材の表面の少なくとも一方に絶縁性接着材とは異なる他の絶縁性接着材を設置する工程を含む配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法である。

また、本発明の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法において、他の絶縁性接着材は、絶縁性接着材に隣り合う位置に配置されることが好ましい。

また、本発明の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法において、加熱する工程において、絶縁性接着材は、裏面電極型太陽電池セルと配線基板との間の空間であって、極性の異なる電極間および隣り合う配線間の空間に充填されることが好ましい。

本発明によれば、特性および信頼性を向上することができる配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法することができる。

実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、実施の形態１で用いられる裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。 実施の形態１で用いられる裏面電極型太陽電池セルを裏面側から見たときの一例の模式的な平面図である。 実施の形態１で用いられる裏面電極型太陽電池セルを裏面側から見たときの他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態１で用いられる裏面電極型太陽電池セルを裏面側から見たときのさらに他の一例の模式的な平面図である。 実施の形態１で用いられる配線基板の一例を配線の設置側から見たときの模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。 実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な平面図である。 実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの模式的な断面図である。 実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。 実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。 実施例の温度プロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、後述する各工程の間にはその他の工程が含まれていてもよいことは言うまでもない。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明の半導体装置の一例である実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。図１に示すように、配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、裏面電極型太陽電池セル８と、配線基板１０と、を含んでいる。

裏面電極型太陽電池セル８は、半導体基板１を有するとともに、半導体基板１の一方の表面に設けられたｎ型用電極６とｐ型用電極７とを有している。ここで、ｎ型用電極６とｐ型用電極７とは極性の異なる電極である。

配線基板１０は、絶縁性基材１１を有するとともに、絶縁性基材１１の一方の表面に設けられたｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とを有している。ここで、ｎ型用配線１２は、ｎ型用電極６に対応する配線であり、ｎ型用電極６に対向して設けられている。また、ｐ型用配線１３は、ｐ型用電極７に対応する配線であり、ｐ型用電極７に対向して設けられている。

裏面電極型太陽電池セル８と、配線基板１０とは、導電性接着材２１および絶縁性接着材２３によって接着されている。

すなわち、裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用電極６は、配線基板１０のｎ型用配線１２と導電性接着材２１によって電気的に接続されている。また、裏面電極型太陽電池セル８のｐ型用電極７は、配線基板１０のｐ型用配線１３と導電性接着材２１により電気的に接続されている。

なお、導電性接着材２１によるｎ型用電極６とｎ型用配線１２との電気的な接続は、ｎ型用電極６の表面の少なくとも一部とｎ型用配線１２の表面の少なくとも一部とが導電性接着材２１を介して電気的に接続されていればよい。また、導電性接着材２１によるｐ型用電極７とｐ型用配線１３との電気的な接続は、ｐ型用電極７の表面の少なくとも一部とｐ型用配線１３の表面の少なくとも一部とが導電性接着材２１を介して電気的に接続されていればよい。

また、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と、配線基板１０の絶縁性基材１１とは絶縁性接着材２３によって機械的に接続されている。

実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、電気的に接続されているｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４の外表面が絶縁性接着材２３によって覆われているとともに、電気的に接続されているｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５の外表面も絶縁性接着材２３によって覆われている。

したがって、ｎ型用電極６、ｐ型用電極７、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３のそれぞれの外表面が絶縁性接着材２３で覆われている。また、ｎ型用電極６とｎ型用配線１２とを電気的に接続する導電性接着材２１およびｐ型用電極７とｐ型用配線１３とを電気的に接続する導電性接着材２１のそれぞれの外表面も絶縁性接着材２３で覆われている。

これにより、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間において、隣り合う接続体２４の外表面と接続体２５の外表面とをそれぞれ覆う絶縁性接着材２３の間に水分が浸入した場合でも絶縁性接着材２３によって接続体２４，２５側への水分の浸入を抑制することができる。

また、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの駆動時に、極性の異なる隣り合う電極間に発生する電界および／または隣り合う配線間に発生する電界によって、電極を構成する金属および／または配線を構成する金属がイオンマイグレーション現象によって析出した場合でも絶縁性接着材２３によって接続体２４，２５の外側への移動を妨げることができる。

以上の理由により、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、水分の浸入およびイオンマイグレーション現象による極性の異なる隣り合う電極間および／または隣り合う配線間における電気的な短絡の発生を抑制することができるため、特性および信頼性を向上することができる。

また、絶縁性接着材２３は、接続体２４および／または接続体２５の外表面のうち、少なくとも、極性の異なる隣り合う電極間の領域および隣り合う配線間の領域に面する外表面の部分を覆っていることが好ましい。この場合には、上記のイオンマイグレーション現象に起因する電気的な短絡の発生を抑えて、特性および信頼性が向上した配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを得ることができる傾向にある。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図を示す。以下、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の一方の表面に極性の異なるｎ型用電極６とｐ型用電極７とが交互に設けられた裏面電極型太陽電池セル８を用意する。

次に、図２（ｂ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１の裏面のｎ型用電極６およびｐ型用電極７のそれぞれの表面に半田樹脂２０を設置する。半田樹脂２０は、導電性接着材２１と、絶縁性接着材２３と、を含んでおり、絶縁性接着材２３中に導電性接着材２１が分散した構成を有している。

導電性接着材２１としては、たとえば半田粒子などの導電性物質を用いることができる。絶縁性接着材２３としては、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を樹脂成分として含む熱硬化型および／または光硬化型の絶縁性樹脂などを用いることができる。

半田樹脂２０の設置方法としては、たとえば、スクリーン印刷、ディスペンサ塗布またはインクジェット塗布などの方法を用いることができるが、なかでも、スクリーン印刷を用いることが好ましい。スクリーン印刷を用いた場合には、簡易に、低コストで、かつ短時間で半田樹脂２０を設置することができる。

なお、本実施の形態においては、裏面電極型太陽電池セル８の電極上に半田樹脂２０を設置する場合について説明するが、配線基板１０の配線上に半田樹脂２０を設置してもよく、裏面電極型太陽電池セル８の電極上および配線基板１０の配線上の双方に半田樹脂２０を設置してもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とを重ね合わせる。

裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との重ね合わせは、たとえば、裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用電極６およびｐ型用電極７がそれぞれ配線基板１０の絶縁性基材１１上に設けられたｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３と対向するようにして行なわれる。

次に、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とを加圧しながら半田樹脂２０を加熱する。

これにより、図２（ｄ）に示すように、半田樹脂２０中の導電性接着材２１が溶融して、溶融した導電性接着材２１が、裏面電極型太陽電池セル８のｎ型用電極６の表面の少なくとも一部と配線基板１０のｎ型用配線１２の表面の少なくとも一部との間に凝集するとともに、裏面電極型太陽電池セル８のｐ型用電極７の表面の少なくとも一部と配線基板１０のｐ型用配線１３の表面の少なくとも一部との間に凝集する。また、このとき、接続体２４および接続体２５のそれぞれの外表面を覆うように絶縁性接着材２３が配置される。

その後、絶縁性接着材２３が硬化状態となるまで加熱した後に冷却することによって導電性接着材２１を固化して、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。

なお、上記において、裏面電極型太陽電池セル８としては、たとえば以下のようにして製造した裏面電極型太陽電池セル８を用いることができる。以下、図３（ａ）〜図３（ｇ）の模式的断面図を参照して、本実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セル８の製造方法の一例について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、たとえばインゴットからスライスすることなどによって、半導体基板１の表面にスライスダメージ１ａが形成された半導体基板１を用意する。半導体基板１としては、たとえば、ｎ型またはｐ型のいずれかの導電型を有する多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなるシリコン基板を用いることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面のスライスダメージ１ａを除去する。ここで、スライスダメージ１ａの除去は、たとえば半導体基板１が上記のシリコン基板からなる場合には、上記のスライス後のシリコン基板の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。

スライスダメージ１ａの除去後の半導体基板１の大きさおよび形状も特に限定されないが、半導体基板１の厚さをたとえば５０μｍ以上４００μｍ以下とすることができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１の裏面に、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３をそれぞれ形成する。ｎ型不純物拡散領域２は、たとえば、ｎ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができ、ｐ型不純物拡散領域３は、たとえば、ｐ型不純物を含むガスを用いた気相拡散などの方法により形成することができる。

ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３はそれぞれ図３の紙面の表面側および／または裏面側に伸びる帯状に形成されており、ｎ型不純物拡散領域２とｐ型不純物拡散領域３とは半導体基板１の裏面において交互に所定の間隔をあけて配置されている。

ｎ型不純物拡散領域２はｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｎ型不純物としては、たとえばリンなどのｎ型不純物を用いることができる。

ｐ型不純物拡散領域３はｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型を示す領域であれば特に限定されない。なお、ｐ型不純物としては、たとえばボロンまたはアルミニウムなどのｐ型不純物を用いることができる。

ｎ型不純物を含むガスとしては、たとえばＰＯＣｌ₃のようなリンなどのｎ型不純物を含むガスを用いることができ、ｐ型不純物を含むガスとしては、たとえばＢＢｒ₃のようなボロンなどのｐ型不純物を含むガスを用いることができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、半導体基板１の裏面にパッシベーション膜４を形成する。ここで、パッシベーション膜４は、たとえば、熱酸化法またはプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの方法により形成することができる。

パッシベーション膜４としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。

パッシベーション膜４の厚みは、たとえば０．０５μｍ以上１μｍ以下とすることができ、特に０．２μｍ程度とすることが好ましい。

次に、図３（ｅ）に示すように、半導体基板１の受光面の全面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成した後に、その凹凸構造上に反射防止膜５を形成する。

テクスチャ構造は、たとえば、半導体基板１の受光面をエッチングすることにより形成することができる。たとえば、半導体基板１がシリコン基板である場合には、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いて半導体基板１の受光面をエッチングすることによって形成することができる。

反射防止膜５は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、反射防止膜５としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。

次に、図３（ｆ）に示すように、半導体基板１の裏面のパッシベーション膜４の一部を除去することによってコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂを形成する。ここで、コンタクトホール４ａは、ｎ型不純物拡散領域２の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成され、コンタクトホール４ｂは、ｐ型不純物拡散領域３の表面の少なくとも一部を露出させるようにして形成される。

なお、コンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂはそれぞれ、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜４上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜４をエッチングなどにより除去する方法、またはコンタクトホール４ａおよびコンタクトホール４ｂの形成箇所に対応するパッシベーション膜４の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜４をエッチングして除去する方法などにより形成することができる。

次に、図３（ｇ）に示すように、コンタクトホール４ａを通してｎ型不純物拡散領域２に接するｎ型用電極６と、コンタクトホール４ｂを通してｐ型不純物拡散領域３に接するｐ型用電極７と、を形成することによって、裏面電極型太陽電池セル８を作製する。

ｎ型用電極６およびｐ型用電極７としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。ｎ型用電極６およびｐ型用電極７はそれぞれ図３の紙面の表面側および／または裏面側に伸びる帯状に形成されており、ｎ型用電極６およびｐ型用電極７はそれぞれパッシベーション膜４に設けられた開口部を通して、半導体基板１の裏面のｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３に沿って、ｎ型不純物拡散領域２およびｐ型不純物拡散領域３にそれぞれ接するように形成されている。

図４に、上記のようにして製造した裏面電極型太陽電池セル８を裏面側から見たときの一例の模式的な平面図を示す。図４に示すように、ｎ型用電極６およびｐ型用電極７はそれぞれ櫛形状に形成されており、櫛形状のｎ型用電極６の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用電極７の櫛歯に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ型用電極６およびｐ型用電極７が配置されている。その結果、櫛形状のｎ型用電極６の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用電極７の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。

裏面電極型太陽電池セル８の裏面のｎ型用電極６およびｐ型用電極７のそれぞれの形状および配置は、図４に示す構成に限定されず、配線基板１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３にそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。

図５に、裏面電極型太陽電池セル８を裏面側から見たときの他の一例の模式的な平面図を示す。図５に示すように、ｎ型用電極６およびｐ型用電極７はそれぞれ同一方向に伸長（図５の上下方向に伸長）する帯状に形成されており、半導体基板１の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ１本ずつ交互に配置されている。

図６に、裏面電極型太陽電池セル８を裏面側から見たときのさらに他の一例の模式的な平面図を示す。図６に示すように、ｎ型用電極６およびｐ型用電極７はそれぞれ点状に形成されており、点状のｎ型用電極６の列（図６の上下方向に伸長）および点状のｐ型用電極７の列（図６の上下方向に伸長）がそれぞれ半導体基板１の裏面において１列ずつ交互に配置されている。

また、上記において、配線基板１０としては、たとえば以下のような配線基板１０を用いることができる。

図７に、本実施の形態で用いられる配線基板の一例を配線の設置側から見たときの模式的な平面図を示す。図７に示すように、配線基板１０は、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の表面上に設置されたｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４を含む配線１６とを有している。

ｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４はそれぞれ導電性であり、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３はそれぞれ複数の長方形が長方形の長手方向に直交する方向に配列された形状を含む櫛形状とされている。一方、接続用配線１４は帯状とされている。また、配線基板１０の終端にそれぞれ位置しているｎ型用配線１２ａおよびｐ型用配線１３ａ以外の隣り合うｎ型用配線１２とｐ型用配線１３とは接続用配線１４によって電気的に接続されている。

配線基板１０においては、櫛形状のｎ型用配線１２の櫛歯（長方形）に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１３の櫛歯（長方形）に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３がそれぞれ配置されている。その結果、櫛形状のｎ型用配線１２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ型用配線１３の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。

図８に、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った模式的な断面図を示す。図８に示すように、配線基板１０においては、絶縁性基材１１の一方の表面上にのみｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３が設置されている。

絶縁性基材１１の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylene sulfide）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：Polyvinyl fluoride）およびポリイミド（Polyimide）からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む材質を用いることができる。

絶縁性基材１１の厚さは特に限定されず、たとえば２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。

絶縁性基材１１は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。

配線１６の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、銅、アルミニウムおよび銀からなる群から選択された少なくとも１種を含む金属などを用いることができる。

配線１６の厚さも特に限定されず、たとえば１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。

配線１６の形状も上述した形状に限定されず、適宜設定することができるものであることは言うまでもない。

配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、ＳｎＰｂ半田、およびＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選択された少なくとも１種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線基板１０の配線１６と後述する裏面電極型太陽電池セル８の電極との電気的接続を良好なものとし、配線１６の耐候性を向上させることができる傾向にある。

配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理や黒化処理などの表面処理を施してもよい。

配線１６も、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。

以下に、図７および図８に示される構成の配線基板１０の製造方法の一例について説明する。

まず、たとえばＰＥＮフィルムなどの絶縁性基材１１を用意し、その絶縁性基材１１の一方の表面の全面にたとえば金属箔または金属プレートなどの導電性物質を貼り合わせる。たとえば所定の幅にカットされた絶縁性基材のロールを引き出し、絶縁性基材の一方の表面に接着剤を塗布し、絶縁性基材の幅よりやや小さくカットされた金属箔のロールを重ね合わせて加圧・加熱することで貼り合わせることができる。

次に、絶縁性基材１１の表面に貼り合わされた導電性物質の一部をフォトエッチングなどにより除去して導電性物質をパターンニングすることによって、絶縁性基材１１の表面上にパターンニングされた導電性物質からなるｎ型用配線１２、ｐ型用配線１３および接続用配線１４などを含む配線１６を形成する。

以上により、図７および図８に示される構成の配線基板１０を作製することができる。
図９に、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な平面図を示す。図９に示すように、裏面電極型太陽電池セル８の電極設置側の表面である裏面と、配線基板１０の配線設置側の表面と、が向かい合うようにして裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とが設置されている。ここでは、１枚の配線基板１０上に１６枚の裏面電極型太陽電池セル８を設置しているが、この構成に限定されないことは言うまでもなく、たとえば１枚の配線基板１０上に１枚の裏面電極型太陽電池セル８を設置した構成としてもよい。

実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、たとえば図１０の模式的断面図に示すように、表面保護材１７と裏面保護材１９との間の封止材１８中に封止されることにより太陽電池モジュールが作製される。

図１０に示す太陽電池モジュールは、たとえば、ガラスなどの表面保護材１７に備えられたエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの封止材１８と、ポリエステルフィルムなどの裏面保護材１９に備えられたＥＶＡなどの封止材１８との間に配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを挟み込み、表面保護材１７と裏面保護材１９との間を加圧しながら加熱し、これらの封止材１８を溶融した後に硬化させて一体化することにより行なうことができる。

また、本発明における裏面電極型太陽電池セルの概念には、上述した半導体基板の一方の表面側（裏面側）のみにｎ型用電極およびｐ型用電極の双方が形成された構成のものだけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セル（太陽電池セルの受光面側と反対側の裏面側から電流を取り出す構造の太陽電池セル）のすべてが含まれる。

＜実施の形態２＞
図１１に、本発明の半導体装置の他の一例である実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。

実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、絶縁性接着材２３が裏面電極型太陽電池セル８と配線基板と１０の間の空間であって、極性の異なる電極間（ｎ型用電極６とｐ型用電極７との間）および隣り合う配線間（ｎ型用配線１２とｐ型用配線１３との間）の空間に充填されていることを特徴としている。

すなわち、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、絶縁性接着材２３が、接続体２４，２５以外の裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間の空間に充填されている。

したがって、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、電気的に接続されているｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４の外表面が絶縁性接着材２３によって覆われているとともに、電気的に接続されているｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５の外表面も絶縁性接着材２３によって覆われている。

これにより、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間に水分が浸入するのを抑制することができる。

また、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの駆動時に、極性の異なる隣り合う電極間に発生する電界および／または隣り合う配線間に発生する電界によって、電極を構成する金属および／または配線を構成する金属がイオンマイグレーション現象によって析出した場合でも絶縁性接着材２３によって接続体２４，２５の外側への移動を妨げることができる。

以上の理由により、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、水分の浸入およびイオンマイグレーション現象による極性の異なる隣り合う電極間および／または隣り合う配線間における電気的な短絡の発生を抑制することができるため、特性および信頼性を向上することができる。

また、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、実施の形態１のように接続体２４，２５の外表面だけでなく、接続体２４，２５以外の空間に絶縁性接着材２３が充填されている。これにより、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間に水分が浸入するのを抑制することができるため、接続体２４，２５への水分の浸入をさらに抑制することができる。また、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間に充填された絶縁性接着材２３によって、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とを強固に接着することができるため、信頼性をさらに向上することができる。

実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、たとえば、実施の形態１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法において、半田樹脂２０の使用量を増大すること、若しくは半田樹脂２０に含まれる絶縁性接着材２３の割合を増大させることによって製造することができる。

実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については省略する。

＜実施の形態３＞
図１２に、本発明の半導体装置の他の一例である実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。

実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とを接着する接着材として、絶縁性接着材２３と、絶縁性接着材２３とは異なる他の絶縁性接着材２２と、が用いられることを特徴としている。

ここで、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、絶縁性接着材２３が接続体２４，２５の外表面を覆うようにして配置されており、絶縁性接着材２３に隣り合う位置に他の絶縁性接着材２２が配置されている。

したがって、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、電気的に接続されているｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４の外表面が絶縁性接着材２３によって覆われているとともに、電気的に接続されているｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５の外表面も絶縁性接着材２３によって覆われている。そして、絶縁性接着材２３に隣り合うように、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間の空間であって、極性の異なる電極間（ｎ型用電極６とｐ型用電極７との間）および隣り合う配線間（ｎ型用配線１２とｐ型用配線１３との間）の空間に他の絶縁性接着材２２が配置されている。

これにより、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間に水分が浸入するのを抑制することができる。

また、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの駆動時に、極性の異なる隣り合う電極間に発生する電界および／または隣り合う配線間に発生する電界によって、電極を構成する金属および／または配線を構成する金属がイオンマイグレーション現象によって析出した場合でも絶縁性接着材２３によって接続体２４，２５の外側への移動を妨げることができる。

以上の理由により、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、水分の浸入およびイオンマイグレーション現象による極性の異なる隣り合う電極間および／または隣り合う配線間における電気的な短絡の発生を抑制することができるため、特性および信頼性を向上することができる。

また、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、実施の形態２と同様に、接続体２４，２５以外の空間に充填されている絶縁性接着材２３および他の絶縁性接着材２２によって、接続体２４，２５への水分の浸入をさらに抑制することができる。また、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０とを強固に接着することができるため、信頼性をさらに向上することができる。

さらに、実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、他の絶縁性接着材２２としてより安価な材料を用いて、高価な半田樹脂２０の一部を他の絶縁性接着材２２に置き換えることにより、実施の形態２と同様の信頼性を確保しながら、製造コストを低減することができる。

実施の形態３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、たとえば、実施の形態２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法において、半田樹脂２０とともに他の絶縁性接着材２２を用いることによって製造することができる。

実施の形態３における上記以外の説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため、その説明については省略する。

＜実施例１＞
まず、ｎ型シリコン基板の裏面のｎ型不純物拡散領域上に形成された帯状のｎ型用電極と、ｐ型不純物拡散領域上に形成された帯状のｐ型用電極とが１本ずつ交互に配置された裏面電極型太陽電池セルを作製した。ここで、ｎ型用電極およびｐ型用電極はそれぞれＡｇ電極であって、隣り合うｎ型用電極とｐ型用電極との間のピッチは７５０μｍとした。また、ｎ型用電極およびｐ型用電極のそれぞれの幅は５０μｍ〜１５０μｍとし、ｎ型用電極およびｐ型用電極のそれぞれの高さは３μｍ〜１３μｍとした。

次に、裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極上およびｐ型用電極上にそれぞれ半田樹脂（タムラ化研（株）製のＴＣＡＰ−５４０１−２７）をスクリーン印刷により設置した。ここで使用した半田樹脂は、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子（導電性接着材）がエポキシ系の絶縁性樹脂（第２の絶縁性接着材）中に分散した半田樹脂で、幅が１５０μｍ、高さが概ね３０μｍとなるように設置した。

次に、裏面電極型太陽電池セルの裏面のｎ型用電極およびｐ型用電極のそれぞれが配線基板のｎ型用配線およびｐ型用配線に対向するように、配線基板上に裏面電極型太陽電池セルを重ね合わせた。ここで、ｎ型用配線およびｐ型用配線はそれぞれＰＥＮからなる絶縁性基材上に形成されており、ｎ型用配線およびｐ型用配線はそれぞれ銅配線とした。

その後、重ね合わせた裏面電極型太陽電池セルと配線基板とを裏面電極型太陽電池セル側を下側として真空ラミネータに投入して、図１３に示す温度プロファイルにより加熱および加圧することによって実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを作製した。なお、図１３に示す温度プロファイルは、熱電対１〜６を用いて測定された。

実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、図１に示すように、電気的に接続されているｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４の外表面が絶縁性接着材２３によって覆われているとともに、電気的に接続されているｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５の外表面も絶縁性接着材２３によって覆われていた。そして、隣り合う絶縁性接着材２３同士の間には、空間が設けられていた。

上記のようにして作製した実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、裏面電極型太陽電池セル８の半導体基板１と配線基板１０の絶縁性基材１１との間において、隣り合う接続体２４の外表面と接続体２５の外表面とをそれぞれ覆う絶縁性接着材２３の間に水分が浸入した場合でも絶縁性接着材２３によって接続体２４，２５側への浸入を抑制することができた。

また、実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、その駆動時に、極性の異なる隣り合う電極間に発生する電界および／または隣り合う配線間に発生する電界によるイオンマイグレーション現象によって、電極を構成する金属および／または配線を構成する金属が接続体２４，２５の外側に析出するのを絶縁性接着材２３によって防ぐことができた。

そのため、実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、後述する比較例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、特性および信頼性を向上することができた。

＜実施例２＞
裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極上およびｐ型用電極上にそれぞれ設置される半田樹脂（タムラ化研（株）製のＴＣＡＰ−５４０１−２７）の設置量を増大させたこと以外は実施例１と同様にして実施例２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを作製した。

実施例２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、図１１に示すように、ｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４およびｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５以外の空間が絶縁性接着材２３によって充填されていた。

上記のようにして作製した実施例２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、水分の浸入やイオンマイグレーション現象の発生を抑えることができ、後述する比較例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、特性および信頼性を向上することができた。

また、実施例２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間の空間であって、接続体２４，２５以外の空間は絶縁性接着材２３によって充填されていたため、実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間への水分の浸入を抑制することができるとともに、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との機械的接続の強度を向上することができた。

＜実施例３＞
半田樹脂（タムラ化研（株）製のＴＣＡＰ−５４０１−２７）の設置量の増大分を半田樹脂よりも安価な熱硬化型エポキシ樹脂からなる他の絶縁性接着材に変更するとともに隣り合う位置に設置された半田樹脂の間に他の絶縁性接着材を設置したこと以外は実施例２と同様にして実施例３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを作製した。

実施例３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルは、図１２に示すように、ｎ型用電極６とｎ型用配線１２と導電性接着材２１との接続体２４の外表面およびｐ型用電極７とｐ型用配線１３と導電性接着材２１との接続体２５の外表面がそれぞれ絶縁性接着材２３によって覆われるとともに、それ以外の裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間の空間が他の絶縁性接着材２２によって充填されていた。

上記のようにして作製した実施例３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいても、水分の浸入やイオンマイグレーション現象の発生を抑えることができ、後述する比較例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、特性および信頼性を向上することができた。

また、実施例３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との間の空間であって、接続体２４，２５以外の空間は第１の絶縁性接着材２３および第２の絶縁性接着材２２によって充填されていたため、実施例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、裏面電極型太陽電池セル８と配線基板１０との機械的接続の強度を向上することができた。

さらに、実施例３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、半田樹脂２０の一部に代えて、より安価な熱硬化型エポキシ樹脂が用いられているため、実施例２の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、製造コストの上昇を抑えることができた。

＜比較例１＞
半田樹脂２０の使用量を低減することによってｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３のそれぞれの側面を露出させたこと以外は実施例１と同様にして比較例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルを作製した。

上記のようにして作製した比較例１の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルにおいては、水分の浸入やイオンマイグレーション現象の発生を抑えることができず、上記の実施例１〜３の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルと比較して、特性および信頼性を向上することができなかった。

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

本発明は、配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法に利用することができ、特に、配線基板付き裏面電極型太陽電池セルおよび太陽電池モジュールならびにこれらの製造方法に好適に利用することができる。

１ 半導体基板、１ａ スライスダメージ、２ ｎ型不純物拡散領域、３ ｐ型不純物拡散領域、４ パッシベーション膜、４ａ，４ｂ コンタクトホール、５ 反射防止膜、６ ｎ型用電極、７ ｐ型用電極、８ 裏面電極型太陽電池セル、１０ 配線基板、１１ 絶縁性基材、１２，１２ａ ｎ型用配線、１３，１３ａ ｐ型用配線、１４ 接続用配線、１６ 配線、１７ 表面保護材、１８ 封止材、１９ 裏面保護材、２０ 半田樹脂、２１ 導電性接着材、２２ 他の絶縁性接着材、２３ 絶縁性接着材、２４，２５ 接続体。

Claims (7)

1. 一方の表面に極性の異なる電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルと、
   絶縁性基材の一方の表面に配線が設けられた配線基板と、
   前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線基板とを接着する接着材と、を備え、
   前記接着材は、導電性接着材と、絶縁性接着材と、を含み、
   前記電極の表面の少なくとも一部と、前記配線の表面の少なくとも一部と、が前記導電性接着材を介して電気的に接続されており、
   前記絶縁性接着材が、電気的に接続されている、前記電極と、前記配線と、前記導電性接着材との外表面を覆っており、前記配線の側面に接する部分を有しており、
   前記絶縁性接着材とは異なる他の絶縁性接着材が、極性の異なる前記電極間および隣り合う前記配線間にある、配線基板付き裏面電極型太陽電池セル。
2. 前記他の絶縁性接着材は、前記絶縁性接着材に隣り合う位置に配置されている、請求項１に記載の配線基板付き裏面電極型太陽電池セル。
3. 前記絶縁性接着材が、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線基板との間の空間であって、極性の異なる前記電極間および隣り合う前記配線間の空間に充填されている、請求項１または２に記載の配線基板付き裏面電極型太陽電池セル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルが封止材中に封止された、太陽電池モジュール。
5. 裏面電極型太陽電池セルの一方の表面に設けられた極性の異なる電極の表面および配線基板の絶縁性基材の一方の表面に設けられた配線の表面の少なくとも一方に導電性接着材を含む絶縁性接着材を設置する工程と、
   前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極と前記配線基板の前記配線とが対向するように前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線基板とを重ね合わせる工程と、
   前記導電性接着材を含む前記絶縁性接着材を加熱する工程と、を含み、
   前記加熱する工程においては、前記導電性接着材が溶融して前記導電性接着材が前記電極の前記表面の少なくとも一部と前記配線の前記表面の少なくとも一部との間に凝集するとともに、前記絶縁性接着材が前記電極と前記配線と前記導電性接着材との外表面を覆って前記配線の側面に接する部分を有するように配置され、
   前記設置する工程は、前記裏面電極型太陽電池セルの極性の異なる前記電極間の表面および前記配線基板の隣り合う前記配線間の前記絶縁性基材の表面の少なくとも一方に前記絶縁性接着材とは異なる他の絶縁性接着材を設置する工程を含む、配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法。
6. 前記他の絶縁性接着材は、前記絶縁性接着材に隣り合う位置に配置される、請求項５に記載の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法。
7. 前記加熱する工程において、前記絶縁性接着材は、前記裏面電極型太陽電池セルと前記配線基板との間の空間であって、極性の異なる前記電極間および隣り合う前記配線間の空間に充填される、請求項５または６に記載の配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法。

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