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TWI630726B - Solar cell, solar cell module, method of manufacturing solar cell, and method of manufacturing solar cell module - Google Patents

Solar cell, solar cell module, method of manufacturing solar cell, and method of manufacturing solar cell module Download PDF

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TWI630726B
TWI630726B TW103117840A TW103117840A TWI630726B TW I630726 B TWI630726 B TW I630726B TW 103117840 A TW103117840 A TW 103117840A TW 103117840 A TW103117840 A TW 103117840A TW I630726 B TWI630726 B TW I630726B
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solar cell
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insulating layer
electrode layer
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TW103117840A
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Inventor
宇津恒
足立大輔
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鐘化股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明之目的在於提高太陽能電池之轉換效率、及降低太陽能電池之製造成本。
依序實施如下步驟：於光電轉換部之第一主面側形成包含第一電極與被去除體之電極層的電極層形成步驟、以至少覆蓋被去除體之方式形成絕緣層之絕緣層形成步驟、利用被去除體於絕緣層形成開口部之開口部形成步驟、及藉由鍍敷法通過絕緣層之開口部於電極層上形成金屬層之金屬層形成步驟；並且於開口部形成步驟中，藉由照射雷射光而去除被去除體之至少一部分，從而形成絕緣層之開口部。

Description

太陽能電池、太陽能電池模組、太陽能電池之製造方法、與太陽能電池模組之製造方法
本發明係關於一種太陽能電池、太陽能電池模組、太陽能電池之製造方法、與太陽能電池模組之製造方法。
近年來，在能源問題及地球環境問題嚴重化的背景下，作為代替石化燃料之代替能源，太陽能電池受到關注。
對於該太陽能電池，藉由對包含半導體接合等之光電轉換部照射光而產生載子(電子及電洞)。然後，藉由將該產生之載子擷取至外部電路而進行發電。於該太陽能電池之光電轉換部上設置有集電極，以將由光電轉換部產生之載子有效率地擷取至外部電路。
關於太陽能電池，例如有使用有單晶矽基板或多晶矽基板的結晶矽系之太陽能電池。於該結晶矽系之太陽能電池中，於受光面設置有包含較細之金屬之集電極。
又，關於太陽能電池，有於結晶矽基板上具有非晶矽層及透明電極層之異質接合太陽能電池。於該異質接合太陽能電池中，亦於透明電極層上設置有集電極。
一般而言，上述太陽能電池之集電極較多係藉由利用網版印刷法將銀漿材料印刷成特定之圖案狀而形成。然而，該方法雖然步驟本身簡單，但存在銀之材料成本增高之問題。又，該方法由於使用含有樹脂之銀漿材料，故而存在與純金屬相比集電極之電阻率變高的問 題。因此，於使用銀漿材料而形成集電極之情形時，為了減小集電極之電阻率，需要較厚地印刷銀漿材料。因此，存在製造成本增高之問題。又，若增大印刷厚度，則所形成之集電極之線寬亦變大。因此，電極之細線化困難，亦存在由集電極引起之遮光損失變大之問題。
作為用以解決該等問題之方法，已知有藉由鍍敷法而形成集電極之方法。該鍍敷法通常於材料成本及製造步驟中之成本(製程成本)方面優於印刷法。
例如專利文獻1~3中揭示有藉由鍍敷法而於構成光電轉換部之透明電極上形成包含銅等之金屬層的太陽能電池之製作方法。
若對專利文獻1中所揭示之集電極之製作方法進行說明，則首先於光電轉換部之透明電極層上形成具有與集電極之形狀對應之開口部的抗蝕劑材料層(絕緣層)。其次，藉由電鍍而於透明電極層之抗蝕劑開口部形成金屬層。其後，藉由去除抗蝕劑而形成特定形狀之集電極。
專利文獻3中揭示有：藉由在形成基底電極層後使用掩膜形成鍍敷電極層，而將鍍敷電極層之線寬設為基底電極層以下。
又，專利文獻3中揭示有：鑒於若將殘留鍍敷液之狀態下之太陽能電池暴露於高溫高濕環境下則太陽能電池特性會發生劣化的問題，於鍍敷步驟後將附著於基板上之鍍敷液利用水或有機溶劑等洗淨去除。
專利文獻4中揭示有如下方法：於在透明導電膜上設置二氧化矽(SiO2)等之透光性絕緣層後，設置貫通透光性絕緣層之槽而使透明導電膜之表面或側面露出。然後，以與透明導電膜之露出部導通之方式形成金屬集電極。
具體而言，專利文獻4中提出有如下方法：於透明導電膜之露出部藉由光鍍敷法等而形成金屬種(metal seed)，並以該金屬種為起點， 藉由電鍍而形成金屬集電極。
根據該專利文獻4中所記載之方法，無需如專利文獻1般使用抗蝕劑。因此，專利文獻4中所記載之方法較專利文獻1中所記載之方法而於材料成本及製程成本方面有利。又，專利文獻4中所記載之方法可藉由設置低電阻之金屬種而使透明導電膜與金屬集電極間之接觸電阻降低。
專利文獻5中增大了導電性種之凹凸。如此，於將絕緣層製膜時，覆蓋光電轉換部之導電性種以外之部分之整個面，於導電性種上形成不連續之開口部。而且，專利文獻5中記載有通過該開口部而形成鍍敷層之要旨。
除上述以外，作為記載有與本發明相關之先前技術的文獻，有專利文獻6、7。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開昭60-66426號公報
專利文獻2：日本專利特開2000-58885號公報
專利文獻3：日本專利特開2010-98232號公報
專利文獻4：日本專利特開2011-199045號公報
專利文獻5：日本專利特表2013-507781號公報
專利文獻6：日本專利特開平4-348569號公報
專利文獻7：日本專利特開平4-504033號公報
根據上述專利文獻3中所記載之方法，可實現利用掩膜所形成之鍍敷電極層之細線化。然而，於如專利文獻3般使用與集電極圖案對應之掩膜之情形時，變得需要耗費用以製作掩膜之費用及勞力，從而 有不適合實用化之問題。
根據上述專利文獻4中所記載之方法，可在不使用昂貴之抗蝕劑材料之情況下藉由鍍敷法而形成細線圖案之集電極。然而，如專利文獻4中所記載之方法般，藉由光鍍敷法而形成成為電鍍起點之金屬種的方法雖然可應用於半導體接合之n層側，但無法應用於p層側。
此處，通常對於異質接合太陽能電池，已知使用n型單晶矽基板並將p層側之異質接合設為光入射側之構成之特性最高。
然而，專利文獻4中所記載之方法如上所述由於無法應用於p層側，故而存在如下問題：不適合於將p層側設為光入射側之異質接合太陽能電池中之光入射側之集電極之形成。
又，於專利文獻4中，於貫通絕緣層與透明電極層之槽內，透明電極層之側面與金屬集電極相接。然而，由於透明電極層之厚度通常為100nm左右，故而兩者之接觸面積較小。因此，存在如下問題：透明電極層與集電極間之整體之電阻變高，而無法充分地發揮作為集電極之功能。
專利文獻5中係使用凹凸較大之導電膏。因此，鍍敷層係埋入至導電膏內而形成。若鍍敷液浸透至導電膏，則有導電膏自導電性基板(光電轉換部)剝落之虞。因此，認為所形成之太陽能電池之可靠性降低。
如上所述，先前技術中雖然提出有藉由鍍敷法形成集電極代替藉由網版印刷法形成集電極之方案，但於太陽能電池之實用化時，該等提案均未成為有效方案。
因此，本發明之目的在於解決如上所述之與太陽能電池之集電極之形成相關的先前技術之問題點而提高太陽能電池之轉換效率、及降低太陽能電池之製造成本。又，本發明之目的在於提供一種使用有該等太陽能電池之太陽能電池模組及該太陽能電池模組之製造方法。
本發明者等人鑒於上述課題而努力研究，結果發現：藉由使用特定之集電極，可提高太陽能電池之轉換效率，進而該集電極可以低成本形成，從而完成本發明。
本發明之一態樣係一種太陽能電池之製造方法，其係於擴展為面狀之光電轉換部之第一主面側至少具有第一電極、金屬層、及絕緣層的太陽能電池之製造方法，並且依序實施於上述光電轉換部之第一主面側形成包含上述第一電極與被去除體之電極層之電極層形成步驟、於上述光電轉換部之第一主面側以至少覆蓋被去除體之方式形成絕緣層之絕緣層形成步驟、利用上述被去除體於上述絕緣層形成開口部之開口部形成步驟、及藉由鍍敷法通過上述絕緣層之開口部於上述電極層上形成金屬層之金屬層形成步驟；並且於上述開口部形成步驟中，藉由照射雷射光而去除被去除體之至少一部分，從而形成上述絕緣層之開口部。
此處所謂「主面」係指實質上呈平面狀延伸之面，不論表面有無微細凹凸。
例如對光電轉換部採用紋理構造之情形時，於光電轉換部之表面形成無數個凹凸，但該情形時之所謂主面並非指紋理構造之各傾斜面，始終係指在視為整體時較大地擴展之面。
根據本態樣，於開口部形成步驟中，由於藉由照射雷射光而去除被去除體之至少一部分，從而形成絕緣層之開口部，故而可自絕緣層之外側使鍍敷液與電極層接觸。因此，可抑制光電轉換部之性能之降低，並且藉由鍍敷法而形成金屬層。
又，根據本態樣，利用被去除體於絕緣層形成開口部。因此，即便絕緣層為透過雷射光之大部分的材質，亦可形成開口部。
且說，於光電轉換部之光入射側之表面通常配置有透明電極 層，以將光導入至內部並擷取在該內部由光轉換而成之電氣。該透明電極層多數情況下係由銦錫氧化物(ITO)等透明導電性氧化物所形成。已知若該ITO等透明導電性氧化物被暴露於鍍敷液中則會被侵蝕，從而性能降低。
因此，較佳態樣為：上述光電轉換部於第一主面側之最外面設置有透明電極層，且於上述絕緣層形成步驟中，以上述光電轉換部為基準，以上述透明電極層之外側之面之大部分不會露出之方式形成上述絕緣層。
此處所謂「大部分」意指基準面之80%以上且100%以下經覆蓋。
根據本態樣，於絕緣層形成步驟中，以透明電極層之外側之面之大部分不會露出之方式形成絕緣層。因此，即便透明電極層係由ITO等透明導電性氧化物所形成，透明電極層於鍍敷步驟中亦難以被侵蝕，從而可防止光電轉換部之性能降低。
較佳態樣為上述被去除體具有導電性。
根據本態樣，於開口部形成步驟中，即便未完全去除被去除體亦可於電極層與金屬層之間取得導通。即，即便為被去除體被覆於第一電極之外側之狀態，亦可取得導通。
且說，專利文獻6中介紹了如下方法：於形成抗反射膜之前形成柵極狀之表面電極，其後將抗反射膜形成於亦包括表面電極上在內之整個面。其次，藉由於表面電極上照射雷射而形成開口部。然後，藉由於該狀態下浸漬於焊錫溶液中，而於表面電極上之開口部形成部分形成焊料層。
於該專利文獻6之方法中，若對太陽能電池之光電轉換部分照射雷射光，則有使光電轉換部損傷之可能性。因此，須僅對柵極狀之表面電極之部分照射雷射光。然而，就僅對柵極狀之表面電極之部分照 射雷射光而言，有難以定位，又，亦耗費步驟時間之問題。
因此，較佳態樣為藉由實質上不會對光電轉換部產生影響之輸出而照射上述雷射光。
作為表示此處所謂「實質上不會對光電轉換部產生影響之輸出」之一指標，例如可列舉：於對被照射物照射雷射光時，被照射物之雷射光照射部位之使用期之降低未達20%的輸出。
其中，嚴格之使用期之測定較難，並非必須限於可測定準確之使用期。
因此，即便所測得之使用期可見較大之下降，但只要開路電壓(Voc)之降低為容許範圍內，則可謂不會產生影響之輸出。具體而言，於Voc之降低於雷射光之照射前後限於3%以下之情形時，可謂不會產生影響之輸出。
根據本態樣，由於藉由照射調整為實質上不會對光電轉換部產生影響之輸出的雷射光而製造太陽能電池，故而即便雷射光自電極層漏出並照射至光電轉換部，光電轉換部之性能亦幾乎不降低。因此，即便未如專利文獻6般精密地調整雷射光之照射位置亦可形成開口部。因此，根據本態樣，可實現製造時間之縮短化，而可提高生產性。
又，就另一觀點而言，由於對光電轉換部之影響較小，故而亦可意圖性地擴大雷射光之點徑而進行照射。因此，亦可容易地控制金屬層之形成面積。
更佳態樣為於上述開口部形成步驟中，存在俯視光電轉換部時形成有上述電極層之電極層形成區域及其以外之電極層非形成區域，且跨及上述電極層形成區域與上述電極層非形成區域而照射上述雷射光。
根據本態樣，於開口部形成步驟中，由於意圖性地跨及電極層 形成區域與電極層非形成區域而照射雷射光，故而可去除至電極層之端部為止。
又，亦可藉由將電極層之一端部自雷射照射範圍排除，而有意地使金屬層之形成範圍靠近另一端部側。因此，可控制金屬層之寬度而實現金屬層之細線化。
較佳態樣為於上述開口部形成步驟中，藉由照射具有400nm以上且1500nm以下之波長之雷射光而形成上述開口部。
若為該範圍之波長，則可減少由雷射光引起之對光電轉換部之影響。
上述態樣亦可為於上述開口部形成步驟中，藉由照射100μW/μm2以上且1500μW/μm2以下之功率密度之雷射光而形成上述開口部。
較佳態樣為於上述開口部形成步驟中，藉由照射雷射光而去除上述被去除體之至少一部分，且於上述鍍敷步驟中，以上述金屬層直接與上述第一電極之表面相接之方式形成金屬層。
根據本態樣，於鍍敷步驟中，由於在第一電極與金屬層之間未介置被去除體，金屬層直接與第一電極之表面相接，故而可抑制發電時之電阻損失。
上述態樣中，上述絕緣層具有透明性，且亦可於上述雷射步驟中，藉由使上述被去除體熔融或昇華而於絕緣層形成開口部。
根據該態樣，由於藉由利用雷射光使被去除體熔融或昇華而形成絕緣層之開口部，故而容易形成開口部。
上述態樣亦可為於上述電極層形成步驟中，於上述光電轉換部上依序形成上述第一電極與上述被去除體。
根據該態樣，以光電轉換部為基準，被去除體位於第一電極之外側。即，光電轉換部受第一電極保護，因此可抑制伴隨利用雷射光 形成開口部之光電轉換部之損傷。
又，根據該態樣，由於可藉由其他步驟形成第一電極及被去除體，故而可以雜質較少之狀態形成第一電極及被去除體。
上述態樣亦可為於上述電極層形成步驟中，使用包含上述第一電極及上述被去除體之含有物，於上述光電轉換部上同時形成上述第一電極與上述被去除體。
根據該態樣，由於使用含有物同時形成第一電極與被去除體，故而可實現步驟之簡化。
上述態樣亦可為藉由印刷法將上述含有物直接塗佈於光電轉換部上。
上述態樣中，上述金屬層亦可為金屬單質或合金。
根據該態樣，由於使金屬層中包含樹脂等絕緣性之雜質，故而金屬層成為低電阻體。
上述態樣中，上述金屬層亦可具有銅(Cu)。
上述態樣亦可為於上述開口部形成步驟中，上述絕緣層之開口部係藉由照射二次諧波雷射或紅外線雷射而形成。
此處所謂「紅外線雷射」係將紅外線區域之光振盪之雷射，具體而言係將波長大於780nm之區域(紅外線區域)之光振盪之雷射。
上述態樣亦可為於上述開口部形成步驟中，上述絕緣層之開口部係藉由照射具有紅外線區域之波長之基本波之雷射光或具有紅外線區域之波長之基本波之二次諧波之雷射光而形成。
上述態樣亦可為藉由照射100μW/μm2~1500μW/μm2之功率密度之SHG(Second Harmonic Generation，二次諧波)雷射而形成上述絕緣層之開口部。
上述態樣亦可為藉由照射100μW/μm2~1500μW/μm2之功率密度之IR(Infrared Radiation，紅外線)雷射而形成上述絕緣層之開口部。
上述態樣亦可為藉由照射強度分佈較大之雷射光而形成上述絕緣層之開口部。
上述態樣中，形成開口部之雷射光亦可為點徑大於被去除體之寬度者。
此處所謂「點徑」係指於對照射對象物照射雷射光時，照射部位之直徑或最大外形尺寸。例如，於雷射光之照射部位之形狀為橢圓之情形時，「點徑」為長徑，於雷射光之照射部位之形狀為四邊形之情形時，「點徑」為對角線。
本發明之一態樣係一種太陽能電池模組之製造方法，其藉由上述製造方法而形成太陽能電池，並使用該太陽能電池。
若為本態樣之太陽能電池模組之製造方法，則可形成與先前相比轉換效率提高之太陽能電池模組。又，根據本態樣，與先前相比可以低成本形成集電極。
上述態樣亦可為藉由上述製造方法而形成1片或複數片太陽能電池，並利用配線構件將上述1片或複數片太陽能電池中之一片太陽能電池與外部電路或其他太陽能電池連接。
此處所謂「外部電路」係配置於太陽能電池之外部的電路，例如為與外部電源連接之電源電路或安裝電路等。
本發明之一態樣係一種太陽能電池，其係於擴展為面狀之光電轉換部之第一主面側具備電極層、絕緣層、及金屬層者，且上述絕緣層具有於與上述光電轉換部之第一主面垂直之方向上貫通之開口部，上述電極層係包含第一電極、及被去除體者，且具有於上述垂直方向上延伸之孔部，上述孔部係具有底部之有底孔，上述開口部與上述孔部形成互相連通之連通孔，且以上述光電轉換部為基準，自上述絕緣層之外側將金屬層之一部分填充至上述連通孔中。
根據本態樣，藉由作為貫通孔之開口部、及作為有底孔之孔部 而形成連通孔，自絕緣層之外側將金屬層之一部分填充至連通孔中。即，金屬層未經由連通孔到達至光電轉換部。因此，即便藉由鍍敷法形成金屬層，亦不會因連通孔而使光電轉換部暴露於鍍敷液中，從而可防止光電轉換部被鍍敷液侵蝕。
上述態樣中，上述金屬層亦可於上述孔部內與上述第一電極相接。
上述態樣中，上述金屬層亦可於上述孔部內與上述第一電極及上述被去除體相接。
根據本態樣，由於金屬層與第一電極及被去除體相接，故而金屬層難以自孔部剝落。
較佳態樣為上述連通孔於光電轉換部之第一主面側之面方向上延伸，且於與上述延伸方向正交之剖面上，上述連通孔位於上述電極層之寬度方向之中央。
根據本態樣，由於將金屬層填充至位於電極層之中央的連通孔，故而由絕緣層及電極層保護電極層與金屬層之連接部位使之不受外部影響。因此，金屬層難以因振動等外部因素而背離電極層。
較佳態樣為上述絕緣層具有複數個於與光電轉換部之第一主面側之面垂直之方向上貫通之開口部，上述電極層具有複數個孔部，上述複數個孔部均為有底孔，上述複數個孔部各自與對應之開口部連通而形成連通孔，將金屬層之一部分填充至上述連通孔內。
根據本態樣，於複數處形成連通孔，於各連通孔形成金屬層。因此，即便一個孔部所填充之金屬層剝離，亦可利用其他孔部所填充之金屬層而確保作為集電極之功能。
上述態樣中，上述複數個孔部亦可形狀互不相同。
上述態樣中，上述金屬層亦可為藉由鍍敷法而形成之鍍敷層。
上述態樣中，上述光電轉換部亦可於一導電型結晶矽基板之一 主面上依序具有矽系薄膜、及透明電極層，且於上述透明電極層上具有電極層。
上述態樣中，上述電極層亦可自上述透明電極層側依序具有上述第一電極與上述被去除體。
上述態樣中，上述金屬層亦可為整體之95%以上由金屬單質或金屬合金所形成。
上述態樣中，上述金屬層亦可以銅(Cu)為主成分。
根據該態樣，作為集電極具有充分之導電率，並且與銀或金等相比可廉價地形成。
上述態樣為上述開口部以上述光電轉換部為基準，外側之開口面積與內側之開口面積不同，外側之開口面積大於內側之開口面積。
本發明之一態樣係一種太陽能電池模組，其使用上述太陽能電池。
根據本態樣之太陽能電池模組，成為與先前相比轉換效率提高，進而與先前相比於成本方面優異之太陽能電池模組。
上述態樣亦可為具備複數片上述太陽能電池之太陽能電池模組，且上述複數片太陽能電池中之至少2片太陽能電池利用配線構件而串聯或並聯。
上述態樣亦可為具有複數片保護材、與密封材，以上述複數片保護材中之至少2片保護材夾著上述太陽能電池，且於上述2片保護材與太陽能電池之間填充有上述密封材。
根據該態樣，太陽能電池由保護材與密封材所密封。因此，可防止水等進入至光電轉換部。
根據本發明，由於可藉由鍍敷法而形成集電極(電極層及金屬層)，故而集電極(電極層及金屬層)被低電阻化，可提高太陽能電池之 轉換效率。
又，根據本發明，可在不使用昂貴之抗蝕劑之情況下相對較簡單地以低成本實現集電極(電極層及金屬層)之形成。
1、60、70、80、100‧‧‧太陽能電池模組
2、60‧‧‧結晶矽太陽能電池(太陽能電池)
3‧‧‧配線構件
5、6‧‧‧保護材
7‧‧‧密封材
10‧‧‧光電轉換部
11、101‧‧‧電極層
12‧‧‧絕緣層
15‧‧‧金屬層
16‧‧‧第一電極
17‧‧‧第二電極(被去除體)
18、105‧‧‧開口部
19、106‧‧‧孔部
20‧‧‧電極層形成區域
21‧‧‧電極層非形成區域
25、107‧‧‧連通孔
30‧‧‧一導電型單晶矽基板
31、35‧‧‧矽系薄膜
32‧‧‧光入射側透明電極層(透明電極層)
36‧‧‧背面側透明電極層(透明電極層)
37‧‧‧背面金屬電極
40、42‧‧‧本徵矽系薄膜
41‧‧‧逆導電型矽系薄膜
43‧‧‧一導電型矽系薄膜
45‧‧‧集電極
46‧‧‧匯流排部
47‧‧‧指狀部
102‧‧‧糊劑
103‧‧‧糊狀材料
圖1係模式性地表示本發明之第一實施形態中之太陽能電池模組的立體圖。
圖2係圖1之太陽能電池模組之A-A剖面圖。
圖3係模式性地表示圖2之結晶矽太陽能電池的立體圖。
圖4係表示圖3之結晶矽太陽能電池之要部的B-B剖面圖，為了便於理解而將紋理構造設為平面進行圖示。
圖5係表示圖3之結晶矽太陽能電池的B-B剖面圖。
圖6係模式性地表示圖1之太陽能電池模組之製作方法的剖面圖，(a)~(e)表示各製造步驟。再者，關於較單晶矽基板更靠近背面側之矽系薄膜、透明電極層、及背面金屬電極，由於與各製造步驟無關故而省略。
圖7係表示圖6(c)之雷射步驟中之結晶矽太陽能電池之狀況的局部斷裂立體圖。
圖8係模式性地表示本發明之第二實施形態中之結晶矽太陽能電池的剖面圖。
圖9係模式性地表示本發明之第二實施形態中之太陽能電池模組之製作方法的剖面圖，(a)~(e)表示各製造步驟。再者，關於較單晶矽基板更靠近背面側之矽系薄膜、透明電極層、及背面金屬電極，由於與各製造步驟無關故而省略。
圖10係模式性地表示本發明之第三實施形態中之結晶矽太陽能電池的剖面圖。
圖11係模式性地表示本發明之第三實施形態中之太陽能電池模組 之製作方法的剖面圖，(a)~(e)表示各製造步驟。再者，關於較單晶矽基板更靠近背面側之矽系薄膜、透明電極層、及背面金屬電極，由於與各製造步驟無關故而省略。
圖12係表示本發明之第四實施形態中之結晶矽太陽能電池的剖面圖。
圖13係模式性地表示本發明之第四實施形態中之太陽能電池模組之製作方法的剖面圖，(a)~(e)表示各製造步驟。再者，關於較單晶矽基板更靠近背面側之矽系薄膜、透明電極層、及背面金屬電極，由於與各製造步驟無關故而省略。
圖14係表示圖13(c)之雷射步驟中之結晶矽太陽能電池之狀況的局部斷裂立體圖。
圖15係本發明其他實施形態中之結晶矽太陽能電池之說明圖，(a)係雷射步驟後之基板之剖面圖，(b)係背面金屬形成步驟後之基板之剖面圖。
圖16(a)~(d)係表示先前技術之一實施形態中之太陽能電池之製作方法的模式性剖面圖。
以下，詳細地說明本發明之太陽能電池模組。
再者，於各圖式中，關於厚度或長度等之尺寸關係，為了圖式之明瞭化與簡化而適當變更，並不表示實際之尺寸關係。
又，只要未特別預先說明，則膜厚意指與矽基板上之紋理斜面垂直之方向上之膜厚。即，膜厚表示實質之平均膜厚。
進而，於以下之說明中，只要未特別預先說明，則以光電轉換部為基準而規定內外方向。
由圖1、圖2明瞭，本發明之第一實施形態之太陽能電池模組1係經由配線構件3將複數片(圖2中為3片)結晶矽太陽能電池2串聯或並聯 而成者。又，太陽能電池模組1如圖2所示，2片保護材5、6夾著該等複數片結晶矽太陽能電池2，且於保護材5、6之間填充有密封材7。
保護材5、6係保護太陽能電池2之保護材，且係具備防水性等密封功能之板狀體。作為保護材5、6，例如可採用玻璃基板等。
密封材7係具備防水性等密封功能之填充劑。密封材7為流體，且亦為藉由固化而對結晶矽太陽能電池2接著保護材5、6之接著劑。
結晶矽太陽能電池2於俯視下由圖3明瞭係以梳狀分佈有集電極45。
集電極45係擷取由光電轉換部10(參照圖4)產生之電氣的擷取電極，且由複數個匯流排部46及多個指狀部47所形成。匯流排部46於結晶矽太陽能電池2之面方向上於特定方向上延伸。指狀部47於結晶矽太陽能電池2之面方向上於與匯流排部46之延伸方向交叉之方向上延伸。
本實施形態之太陽能電池模組1係藉由鍍敷法而形成結晶矽太陽能電池2之集電極45之一部分者，本發明於該集電極45之形成方法中具有一特徵。
又，本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法之一特徵為：於下述雷射步驟中，自形成集電極45之一部分之第二電極17意圖性地使雷射光漏出而進行照射。
基於該等特徵，以下詳細地說明第一實施形態之結晶矽太陽能電池2。
首先，對結晶矽太陽能電池2之主要特徵部位進行說明。
結晶矽太陽能電池2係異質接合結晶矽太陽能電池(以下，亦稱為「異質接合太陽能電池」)。
如圖4所示，結晶矽太陽能電池2於光電轉換部10之一主面(第一主面)上形成有集電極45及絕緣層12。
又，結晶矽太陽能電池2於光電轉換部10之另一主面(第二主面)上形成有背面金屬電極37。
如圖4所示，集電極45具備電極層11與金屬層15。
電極層11係由第一電極16及第二電極17(被去除體)所形成。
具體而言，如圖4所示，電極層11係形成於位於光電轉換部10之第一主面側之最表面之光入射側透明電極層32上。電極層11係採用自透明電極層32側依序積層有第一電極16、第二電極17之積層構造。
又，電極層11具有自第二電極17之外側朝向第一電極16於厚度方向(積層方向)上延伸之孔部19。
孔部19係以第一電極16為底部之有底孔，且於厚度方向上貫通第二電極17。
如圖4所示，絕緣層12被覆光電轉換部10及電極層11之外側，且具有與孔部19連續之開口部18。
開口部18係於厚度方向上貫通絕緣層12之貫通孔。開口部18與孔部19互相連通，且與孔部19一併形成一個連通孔25。即，連通孔25係以第一電極16為底部並於厚度方向上朝向外側延伸之有底孔。
如圖4所示，金屬層15係填充至連通孔25內，進而覆蓋絕緣層12之外側之一部分。
金屬層15於連通孔25之底部與第一電極16相接，進而與形成連通孔25之內壁面的第二電極17及絕緣層12相接。
如圖4所示，位於光電轉換部10之第二主面側的背面金屬電極37係形成於位於光電轉換部10之最背面之背面側透明電極層36上。
關於結晶矽太陽能電池2，若俯視光電轉換部10之第一主面，則電極層11形成為特定之圖案(例如梳形)，且存在形成有電極層11之電極層形成區域20、及作為其他區域之電極層非形成區域21。
於本實施形態中，電極層11係由第一電極16及第二電極17所形 成，因此所謂「電極層形成區域」意指形成有第一電極16及第二電極17之至少一者之區域。
若關注電極層形成區域20，則如圖4所示，結晶矽太陽能電池2具備於光電轉換部10上依序積層有電極層11、絕緣層12、及金屬層15之剖面構造。又，結晶矽太陽能電池2亦具備於光電轉換部10上依序積層有電極層11及金屬層15之剖面構造。
如圖4所示，連通孔25於寬度方向(與集電極45之延伸方向正交之方向)上，靠近電極層形成區域20之單側。即，連通孔25沿著電極層形成區域20之端部而形成，金屬層15沿著該連通孔25而形成。
若關注電極層非形成區域21，則如圖4所示，結晶矽太陽能電池2於光電轉換部10上直接被覆絕緣層12。
接著，對結晶矽太陽能電池2之各主要部位之材質等進行說明。
(電極層11)
如上所述，電極層11係由第一電極16與第二電極17所形成。
第一電極16係導電率高於光入射側透明電極層32之導電體，亦係與光入射側透明電極層32之接觸電阻某程度較低之導電體。
又，第一電極16係由在藉由雷射光之照射而去除第二電極17時較第二電極17更難去除之材料所形成。即，第一電極16較第二電極17對特定輸出之雷射光更具有耐性。
第二電極17係於下述雷射步驟中藉由所使用之雷射光而去除至少一部分之被去除體。第二電極17亦為用以去除具有透明性之絕緣層12的剝離體。
下文對第一電極16及第二電極17之選定方法進行說明，作為於為通常使用之輸出之雷射光之情形時可採用之第一電極16之例，可列舉銀(Ag)或銅(Cu)、鋁(Al)等。即，基本上第一電極16較佳為光吸收較低、反射率較高之金屬。
另一方面，作為第二電極17，較佳為相對容易地藉由雷射光去除之材料。作為第二電極17之例，可列舉錫(Sn)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、銅(Cu)等。
再者，第一電極16、第二電極17所使用之材料如下所述根據雷射光之種類或條件而各異，因此並不限定於上述者。
對於電極層11，例如利用掩膜等而覆蓋未形成電極層11之區域(電極層非形成區域21)，並藉由圖案化而形成第一電極16或第二電極17。
再者，本實施形態之電極層11係使用掩膜並藉由濺鍍法或蒸鍍法等而形成。
就具有充分反射雷射光之厚度及生產性之觀點而言，該情形時之第一電極16之厚度(膜厚)較佳為50nm以上且1μm以下，進而較佳為100nm以上且700nm以下，尤佳為300nm以上且600nm以下。
就確保充分反射雷射光之厚度之觀點而言，該情形時之第一電極16之厚度(膜厚)較佳為50nm以上，進而較佳為100nm以上，尤佳為300nm以上。
又，就生產性之觀點而言，第一電極16之厚度較佳為1μm以下，進而較佳為700nm以下，尤佳為600nm以下。
另一方面，關於第二電極17之厚度(膜厚)，並非必須藉由雷射光而全部去除，只要為可去除第二電極上之絕緣層之程度的厚度即可。即，就確保可去除第二電極上之絕緣層之程度的厚度之觀點而言，第二電極17之厚度較佳為50nm以上，進而較佳為100nm以上，尤佳為200nm以上。
又，就降低成本之觀點而言，第二電極17之厚度較佳為700nm以下，進而較佳為600nm以下，尤佳為500nm以下。
(絕緣層12)
絕緣層12係具有電氣絕緣性之層，且係限定鍍敷步驟中形成金屬層15之區域的層。
絕緣層12之材料較理想為具有對鍍敷步驟所使用之鍍敷液之化學穩定性的材料。藉由使用對鍍敷液之化學穩定性較高之材料作為絕緣層12之材料，於鍍敷步驟中絕緣層12不易溶解於鍍敷液中，而難以產生對光電轉換部10之表面之損傷。
如圖4所示，絕緣層12係形成於包括開口部18在內之至少電極層形成區域20之第二電極17上。其中，較佳為絕緣層12係形成於包括開口部18在內之電極層形成區域20之電極層11之整個面。
進而，較佳為絕緣層12亦形成於未形成電極層11之電極層非形成區域21。即，較佳為絕緣層12係跨及電極層形成區域20及電極層非形成區域21而形成。
於絕緣層12不僅形成於電極層形成區域20而且形成於電極層非形成區域21之情形時，於藉由鍍敷法而形成金屬層15時，絕緣層12可化學及電氣性地保護光電轉換部10不受鍍敷液影響。
例如，如作為異質接合太陽能電池之太陽能電池2般於光電轉換部10之最表面形成有透明電極層32之情形時，藉由於透明電極層32之表面形成絕緣層12而抑制透明電極層32與鍍敷液之接觸，從而可防止金屬層15於透明電極層32上之析出。
又，較佳為絕緣層12亦形成於光電轉換部10之表面。
就生產性之觀點而言，進而較佳為絕緣層12係形成於包括開口部18在內之電極層形成區域20及電極層非形成區域21之整個區域。
又，結晶矽太陽能電池2根據例如自鍍敷液析出之鍍敷層之種類(例如銅)，而有擴散至構成光電轉換部10之一部分或全部的矽中之虞。就該方面而言，亦較佳為絕緣層12係形成於包括開口部18在內之電極層形成區域20及電極層非形成區域21之整個區域。
本實施形態之絕緣層12係形成於包括開口部18在內之電極層形成區域20及電極層非形成區域21之整個區域。
又，如本實施形態般絕緣層12不僅形成於電極層形成區域20而且形成於電極層非形成區域21之情形時，較佳為絕緣層12與光電轉換部10之表面之附著強度較大。
例如於異質接合太陽能電池中，較佳為絕緣層12與光電轉換部10之最表面之透明電極層32之附著強度較大。
藉由增大透明電極層32與絕緣層12之附著強度，而於鍍敷步驟中，絕緣層12難以剝離，從而可防止金屬於透明電極層32上之析出。
本實施形態之結晶矽太陽能電池2由於為異質接合太陽能電池，故而就上述觀點而言，採用與光電轉換部10之表面之透明電極層32之附著強度較大者作為絕緣層12。
絕緣層12之材料較佳為使用光吸收較少之材料。即，較佳為絕緣層12具有透明性。
絕緣層12由於係形成於光電轉換部10之光入射面側(第一主面側)，故而由絕緣層12引起之光吸收越小，可將越多之光擷取至光電轉換部10。
例如於絕緣層12具有透過率90%(百分率)以上之充分透明性之情形時，由絕緣層12之光吸收引起之光學損失較小，因此於形成金屬層15後可不去除絕緣層12而直接用作太陽能電池。
又，如下述本實施形態之製造方法般，於鍍敷步驟以後不去除絕緣層12而直接用作太陽能電池2之一部分之情形時，絕緣層12更理想為使用除透明性以外亦具有充分之耐候性、及對熱、濕度之穩定性的材料。
就上述觀點而言，本實施形態之絕緣層12採用具有透過率為90%以上之透明性者，進而採用具有耐候性、及對熱、濕度之穩定性者。 因此，可簡化結晶矽太陽能電池2之製造步驟，而可進一步提高生產性。
絕緣層12之材料可為無機絕緣性材料亦可為有機絕緣性材料。
作為無機絕緣性材料，例如可使用：氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等材料。
作為有機絕緣性材料，例如可使用：聚酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯等材料。
此種無機材料中，就對鍍敷液之耐性或透明性之觀點而言，較佳為使用氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、賽隆(SiAlON)、氧化釔、氧化鎂、鈦酸鋇、氧化釤、鉭酸鋇、氧化鉭、氟化鎂、氧化鈦、鈦酸鍶等。
該等之中，關於絕緣層12之材料，就電氣特性或與透明電極層32之密接性等觀點而言，較佳為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、賽隆、氧化釔、氧化鎂、鈦酸鋇、氧化釤、鉭酸鋇、氧化鉭、氟化鎂等，就可適當地調整折射率之觀點而言，尤佳為使用氧化矽或氮化矽等。
再者，該等無機材料並不限定於具有化學計量(stoichiometric)組成者，亦可為包含氧空位等者。
較佳為絕緣層12之膜厚係以於藉由照射雷射光而去除第二電極17時可於絕緣層12上形成開口部18之程度而較薄。
就該觀點而言，絕緣層12之膜厚較佳為5000nm以下，更佳為1000nm以下，尤佳為500nm以下。
藉由適當設定電極層非形成區域21中之絕緣層12之光學特性或膜厚，而使光反射特性改善，從而可增加導入至太陽能電池2之單元內部(光電轉換部10)之光量。
即，藉由適當設定絕緣層12之光學特性或膜厚，變得可進一步 提高太陽能電池2之轉換效率。
為了獲得此種效果，較佳為絕緣層12之折射率低於光電轉換部10之表面之折射率。
又，如作為異質接合太陽能電池之太陽能電池2般於光電轉換部10之表面具有透明電極層32(折射率通常為1.9~2.1左右)之情形時，絕緣層12之折射率較佳為空氣(折射率=1.0)與透明電極層32之中間值。
進而，如本實施形態之太陽能電池模組1般將結晶矽太陽能電池2(太陽能電池單元)密封並模組化之情形時，較佳為絕緣層12之折射率為密封材7與透明電極層32之中間值。
就以上觀點而言，絕緣層12之折射率例如較佳為1.4~1.9，更佳為1.5~1.8，進而較佳為1.55~1.75。
藉由採用此種範圍，而提高界面上之抗光反射效果，從而可增加導入至太陽能電池2之單元內部(光電轉換部10)的光量。
再者，只要未特別預先說明，則本說明書中之折射率係針對波長550nm之光的折射率，且係藉由分光式橢圓偏光儀所測得之值。又，較佳為根據絕緣層12之折射率，以提高抗反射特性之方式設定絕緣層12之光學膜厚(折射率×膜厚)。
就對絕緣層12賦予適宜之抗反射特性之觀點而言，絕緣層12之膜厚較佳為於30nm~250nm之範圍內設定，更佳為於50nm~250nm之範圍內設定。
再者，電極層形成區域20之絕緣層12之膜厚與電極層非形成區域21之絕緣層12之膜厚亦可不同。
例如，亦可於電極層形成區域20，以使藉由照射雷射光而進行之開口部18之形成變得容易之觀點設定絕緣層12之膜厚，於電極層非形成區域21，以成為具有適當之抗反射特性之光學膜厚之方式設定絕 緣層12之膜厚。
即，亦可使電極層非形成區域21之膜厚大於電極層形成區域20之絕緣層12之膜厚。
絕緣層12之形成方法並無特別限定。例如，於為氧化矽或氮化矽等無機絕緣性材料之情形時，較佳為使用電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、濺鍍法等乾式法。又，於為有機絕緣性材料之情形時，較佳為使用旋轉塗佈法、網版印刷法等濕式法。根據該等方法，可形成針孔等缺陷較少且緻密構造之膜。
其中，就形成更緻密構造之膜之觀點而言，較佳為絕緣層12係藉由電漿CVD法而形成。
根據該方法，不僅於絕緣層12之厚度為200nm左右之較厚者，而且於將絕緣層12之厚度形成為較薄之30~100nm左右之情形時，均可形成緻密性較高之構造之膜。
例如，如結晶矽太陽能電池2般於光電轉換部10之表面具有紋理構造(凹凸構造)之情形時，就於紋理構造之凹部或凸部均可精度良好地形成膜之觀點而言，亦較佳為絕緣層12係藉由電漿CVD法而形成。
藉由使用緻密性較高者作為絕緣層12，可減少經鍍敷處理時對透明電極層32之損傷，此外可防止金屬析出至透明電極層32上。
進而，此種緻密性較高之絕緣層12如結晶矽太陽能電池2中之矽系薄膜31、35等般，對於光電轉換部10之內部之層亦可作為水或氧氣等之障壁層而發揮功能。因此，藉由使用緻密性較高者作為絕緣層12，亦可期待提高結晶矽太陽能電池2之長期可靠性的效果。
(金屬層)
金屬層15係構成集電極45之一部分且藉由鍍敷法所形成之鍍敷層。
金屬層15只要為可藉由鍍敷法形成之材料則無特別限定，例如 可使用銅、鎳、錫、鋁、鉻、銀、金、鋅、鉛、鈀等或該等之混合物或合金。
關於金屬層15，較佳為其整體之95%以上係藉由金屬單質或合金所形成。
於本實施形態中，金屬層15係藉由銅單質所形成。因此，本實施形態之金屬層15作為集電極45而為充分低之電阻，並且與使用金或銀等貴金屬之情形相比，可以低成本形成。
於太陽能電池2之運作時(發電時)，於光電轉換部10所產生之電流主要流過金屬層15。因此，就抑制於金屬層15中之電阻損失之觀點而言，較佳為金屬層15之線路電阻儘可能小。具體而言，金屬層15之線路電阻較佳為1Ω/cm以下，更佳為0.5Ω/cm以下。
另一方面，第一電極16及第二電極17之線路電阻只要可作為電鍍時之基底層發揮功能之程度而較小即可，例如設為5Ω/cm以下即可。
於如本實施形態般將第一電極16與第二電極17形成為梳齒狀，且經由第一電極16及第二電極17直接供電至光電轉換部10之情形時，較佳為5Ω/cm以下。
金屬層15可藉由非電解鍍敷法及電解鍍敷法中之任一鍍敷法而形成，但就生產性之觀點而言，較佳為藉由電解鍍敷法而形成。
於電解鍍敷法中，藉由控制電流等，可增大金屬之析出速度。因此，可於短時間內形成金屬層15。
金屬層15亦可為由複數層所構成之多層構造。例如將包含銅等導電率較高之材料的第一鍍敷層隔著絕緣層12之開口部18形成於第一電極16及第二電極17上之後，於第一鍍敷層之表面形成化學穩定性優異之第二鍍敷層，藉此可形成低電阻且化學穩定性優異之集電極45。
(背面金屬電極37)
背面金屬電極37較理想為使用近紅外至紅外區之反射率較高且導電性或化學穩定性較高之材料。
作為滿足此種特性之材料，可列舉銀或鋁、銅、金等。
背面金屬電極37之製膜方法並無特別限定，可應用濺鍍法或真空蒸鍍法等物理氣相沈積法、或網版印刷等印刷法等。背面金屬電極37亦可與金屬層15同樣地藉由鍍敷法而形成。於該情形時，就減少太陽能電池2之生產步驟之觀點而言，較佳為與金屬層15同時形成。
繼而，對結晶矽太陽能電池2之詳細構成進行說明。再者，與上述說明重複之部分省略說明。
如圖5所示，構成結晶矽太陽能電池2之骨架的光電轉換部10係於一導電型單晶矽基板30之一主面(第一主面側之面)上積層有矽系薄膜31及光入射側透明電極層32者。
又，光電轉換部10係於一導電型單晶矽基板30之另一主面(第二主面側之面)上積層有矽系薄膜35及背面側透明電極層36者。即，光電轉換部10之最外面係由透明電極層32、36所形成。
矽系薄膜31係自一導電型單晶矽基板30側依序積層本徵矽系薄膜40、逆導電型矽系薄膜41而形成。
矽系薄膜35係自一導電型單晶矽基板30側依序積層本徵矽系薄膜42、一導電型矽系薄膜43而形成。
又，結晶矽太陽能電池2係於一導電型單晶矽基板30之一主面上，於大致整個面形成有矽系薄膜31及透明電極層32。結晶矽太陽能電池2係於透明電極層32之一部分上形成有依序具有第一電極16及第二電極17之電極層11。
此處所謂「大致整個面」係指覆蓋基準面之95%以上。於以下之說明中，「大致整個面」亦原則上設為同樣之定義。
以下，對結晶矽太陽能電池2之光電轉換部10之各部位之材質等 進行說明。再者，光電轉換部10之內部構造係以矽基板為基準而規定內外方向。
首先，對一導電型單晶矽基板30進行說明。
通常，單晶矽基板為了使之具有導電性而含有對矽供給電荷之雜質。於單晶矽基板中，存在含有用以對矽原子導入電子之原子(例如磷)之n型、及含有用以對矽原子導入電洞之原子(例如，硼)之p型。
即，本說明書中所謂「一導電型」意指n型或p型中之任一者。
本實施形態之結晶矽太陽能電池2如上所述為異質接合太陽能電池，就有效率地分離回收電子-電洞對之觀點而言，光入射側之異質接合較佳為逆接合。
又，就提高遷移率之觀點而言，較佳為一導電型單晶矽基板30為n型單晶矽基板。
就光封閉(light confinement)之觀點而言，較佳為一導電型單晶矽基板30於表面具有紋理構造。
如圖5所示，本實施形態之一導電型單晶矽基板30於其兩面(第一主面側之面及第二主面側之面)具備紋理構造。
導電型矽系薄膜41、43為逆導電型矽系薄膜或一導電型矽系薄膜。
本發明中所謂「逆導電型」係指n型或p型中之任一者，且與一導電型不同之導電型。
例如於使用n型作為一導電型單晶矽基板30之情形時，一導電型矽系薄膜43成為n型，逆導電型矽系薄膜41成為p型。
作為矽系薄膜，可列舉非晶矽薄膜、微晶矽(包含非晶矽與結晶矽之薄膜)等。其中較佳為使用非晶矽系薄膜。
例如作為使用n型單晶矽基板作為一導電型單晶矽基板30之情形時之光電轉換部之較佳構成，可列舉透明電極層32/p型非晶矽系薄膜 41/i型非晶矽系薄膜40/n型單晶矽基板30/i型非晶矽系薄膜42/n型非晶矽系薄膜43/透明電極層36之順序之積層構成。於該情形時，就有效率地分離回收電子-電洞對之觀點而言，較佳為將p層側(p型非晶矽系薄膜41側)設為光入射面(第一主面側)。
作為與一導電型單晶矽基板30相接之本徵矽系薄膜40、42，較佳為包含矽與氫之i型氫化非晶矽。
若於一導電型單晶矽基板30上藉由CVD法使i型氫化非晶矽製膜，則可一面抑制雜質向一導電型單晶矽基板30之擴散，一面有效地進行表面鈍化。又，藉由使膜中之氫量變化，可在進行載子回收之基礎上使能隙具備有效之分佈。
於本實施形態中，較佳為構成逆導電型矽系薄膜41之p型矽系薄膜為p型氫化非晶矽層、p型碳化非晶矽層、或p型氧化非晶矽層。
就抑制雜質擴散或降低串聯電阻之觀點而言，較佳為p型氫化非晶矽層。
另一方面，p型碳化非晶矽層及p型氧化非晶矽層為寬能隙之低折射率層。因此，於可減少光學損耗之方面較佳。
結晶矽太陽能電池2如上所述為異質接合太陽能電池，因此較佳為光電轉換部10於導電型矽系薄膜41、43之外側具備透明電極層32、36。
透明電極層32、36係以導電性氧化物作為主成分。
作為該導電性氧化物，例如可單獨或混合使用氧化鋅或氧化銦、氧化錫等透明導電氧化物。
作為該導電性氧化物，就導電性、光學特性、及長期可靠性之觀點而言，較佳為包含氧化銦之銦系氧化物，其中更佳為使用以氧化銦錫(ITO)作為主成分者。
此處所謂「作為主成分」意指含量多於50重量%，較佳為70重量 %以上，更佳為90重量%以上。透明電極層32、36可分別為單層，亦可採用包含複數層之積層構造。
透明電極層32、36中亦可添加摻雜劑。
例如於使用氧化鋅作為透明電極層32、36之情形時，作為較佳之摻雜劑，可列舉鋁或鎵、硼、矽、碳等。
於使用氧化銦作為透明電極層32、36之情形時，作為較佳之摻雜劑，可列舉鋅或錫、鈦、鎢、鉬、矽等。
於使用氧化錫作為透明電極層32、36之情形時，作為較佳之摻雜劑，可列舉氟等。
摻雜劑可添加至透明電極層32、36之一者或兩者中。
尤其是，較佳為對第一主面側之光入射側透明電極層32添加摻雜劑。藉由對光入射側透明電極層32添加摻雜劑，可使透明電極層32本身低電阻化並且抑制透明電極層32與電極層11之第一電極16間之電阻損失。
就透明性、導電性、及減少光反射之觀點而言，光入射側透明電極層32之膜厚較佳為10nm以上且140nm以下。
該透明電極層32之作用係向第一電極16傳輸載子，因此只要為此所需之導電性即可，如上所述透明電極層32之膜厚較佳為10nm以上。
又，藉由將透明電極層32之膜厚設為140nm以下，於透明電極層32中之吸收損耗較小，而可抑制透過率降低所伴隨之光電轉換效率之降低。
進而，若透明電極層32之膜厚為上述範圍內，則亦可防止透明電極層32內之載子濃度上升，亦可抑制紅外區之透過率降低所伴隨之光電轉換效率之降低。
繼而，對第一實施形態之太陽能電池2之製造方法進行說明。
首先，進行形成光電轉換部10之光電轉換部形成步驟。
於光電轉換部形成步驟中，首先於形成有紋理構造之一導電型單晶矽基板30之正背面，將矽系薄膜31、35製膜(矽系薄膜形成步驟)。
即，於一導電型單晶矽基板30之第一主面側之面上形成本徵矽系薄膜40及逆導電型矽系薄膜41。又，於一導電型單晶矽基板30之第二主面側之面上形成本徵矽系薄膜42及一導電型矽系薄膜43。
作為此時之矽系薄膜31、35之製膜方法，較佳為電漿CVD法。
作為藉由電漿CVD法之矽系薄膜31、35之形成條件，較佳為使用基板溫度100℃~300℃、壓力20Pa~2600Pa、高頻功率密度0.004W/cm2~0.8W/cm2。
作為形成矽系薄膜31、35所使用之原料氣體，較佳為使用矽烷(SiH4)、二矽烷(Si2H6)等含矽之氣體，或矽系氣體與氫氣(H2)之混合氣體。
於矽系薄膜形成步驟後，自矽系薄膜31、35之外側分別積層透明電極層32、36(透明電極層形成步驟)。
此時，透明電極層32、36之製膜方法並無特別限定，較佳為濺鍍法等物理氣相沈積法、或利用有機金屬化合物與氧氣或水之反應的化學氣相沈積(MOCVD)法等。任一製膜方法均可利用由熱或電漿放電所產生之能量。
製作透明電極層32、36時之基板溫度係適當設定。例如於使用非晶矽系薄膜作為矽系薄膜31、35之情形時，較佳為200℃以下。
藉由將基板溫度設為200℃以下，可抑制氫自非晶矽層之脫離、或此情況所伴隨之於矽原子上產生懸鍵(dangling bond)，結果可提高轉換效率。
再者，透明電極層32、36之製膜範圍並無特別限定。可於整個 面製膜，亦可基於防止短路之觀點避開周端部而製膜。
以上為光電轉換部形成步驟。
於光電轉換部形成步驟之透明電極層形成步驟之後，如圖6(a)所示，於光電轉換部10之光入射側透明電極層32上形成電極層11(電極層形成步驟)。
具體而言，於光入射側透明電極層32上直接形成第一電極16，進而於第一電極16上形成第二電極17。
作為第一電極16及第二電極17之形成方法，可使用掩膜並藉由蒸鍍法或濺鍍法等而製膜成圖案狀。又，作為第一電極16及第二電極17之形成方法，亦可將以粒狀材料之形式含有第一電極16及/或第二電極17之糊狀者藉由印刷法而形成圖案。
於該情形時，例如可於形成第一電極16後於第一電極16上形成第二電極17，亦可同時形成第一電極16與第二電極17。
於本實施形態中，於形成第一電極16後於第一電極16上形成第二電極17。再者，關於同時形成之情形，於下述第四實施形態中詳細說明。
於本實施形態之情形時，於經圖案化為所需形狀之第一電極16上積層經圖案化為與該第一電極16大致相同形狀之第二電極17，而形成電極層11。
此處所謂「圖案化為大致相同形狀」係指以於對一者於平面上重疊另一者時整體之95%以上重疊之方式進行圖案化。
繼而，於電極層形成步驟後，於形成有電極層11之光電轉換部10(以下，亦將光電轉換部10及其上之積層體統稱為積層基板)之上進而形成絕緣層12(絕緣層形成步驟)。
即，如圖6(b)所示，以覆蓋光電轉換部10及電極層11之方式形成絕緣層12。
此時，絕緣層12至少覆蓋電極層11，進而覆蓋光電轉換部10之第一主面側之大致整個面。
然後，於該絕緣層形成步驟後，對形成有絕緣層12之積層基板進行作為本發明之特徵之雷射步驟(開口部形成步驟)。
具體而言，如圖6(c)所示，對形成有絕緣層12之積層基板自光入射側照射雷射光。
此時，雷射光係跨及電極層形成區域20與電極層非形成區域21而進行照射，且以描摹電極層11之方式照射。
此時，如圖6(c)所示，主要沿經圖案化之電極層11之第二電極17上照射雷射光，並且雷射光以跨及電極層形成區域20之電極層11及電極層非形成區域21之光電轉換部10之方式照射。然後，如由圖7所知般，於第一電極16上，於一端部(與雷射光之照射方向正交之方向之端部)側殘留第二電極17，實質上去除另一端部側之第二電極17。
於本實施形態中，雷射光係根據下述選定方法，選定實質上不會對光電轉換部10產生影響之輸出者而使用。
然後，如圖6(d)所示，藉由上述雷射光之照射而自形成有絕緣層12之積層基板去除絕緣層12及第二電極17之一部分或全部。即，藉由雷射光之照射而自絕緣層12之外側去除絕緣層12及第二電極17之一部分或全部，形成連通孔25(開口部18及孔部19)。
此處，關於用以去除電極層11之雷射光，於使用透明之絕緣層12之情形時一般不會使作為絕緣體之絕緣層12反應，而是使作為導電體之電極層11之第二電極17反應。因此，藉由照射雷射光，去除第二電極17之同時亦去除直接積層於該去除後之第二電極17上之絕緣層12。
換而言之，絕緣層12之對應部位追隨第二電極17之熔融或昇華而亦被剝離。因此，於雷射步驟中，可於第二電極17之與孔部19對應之位置於絕緣層12上形成開口部18。
如此，於本實施形態中，藉由照射雷射光而使第二電極17之一部分或全部熔融或昇華，從而於作為形成有經圖案化之電極層11之區域的電極層形成區域20之絕緣層12上形成開口部18。
將於雷射步驟中形成有連通孔25之積層基板浸漬於鍍敷浴中，藉由鍍敷法而於電極層11上形成金屬層15(鍍敷步驟：金屬層形成步驟)。
此時，鍍敷液通過絕緣層12之開口部18，而與形成連通孔25之底部或側面之第一電極16及/或第二電極17接觸。然後，主要以連通孔25之底部為中心藉由鍍敷法而形成金屬層15。即，以第一電極16及/或第二電極17為種層而形成金屬層15。
此處，於鍍敷步驟中，以酸性鍍銅為例，對藉由電解鍍敷法所形成之金屬層15之形成方法進行說明。
將雷射步驟後之積層基板、與鍍敷電極之陽極浸漬於鍍敷槽中之鍍敷液中。即，將於光電轉換部10上形成有電極層11(第一電極16及第二電極17)、及具有開口部18之絕緣層12的積層基板浸漬於鍍敷液中。
然後，藉由對鍍敷電極之陽極與積層基板之間施加電壓，而於未由絕緣層12覆蓋之第一電極16及第二電極17上選擇性地析出作為金屬層15之銅。即，針對積層基板，可以藉由雷射處理而於絕緣層12上所產生之開口部18為起點，使銅選擇性地析出。
此時，酸性鍍銅所使用之鍍敷液當然包含銅離子，例如可使用以硫酸銅、硫酸、水為主成分之公知組成者。
於鍍敷步驟之後，較佳為進行鍍敷液去除步驟，而去除殘留於積層基板之表面之鍍敷液。藉由設置鍍敷液去除步驟，可將會以雷射處理中所形成之絕緣層12之開口部18以外為起點而析出之金屬去除。作為以開口部18以外為起點而析出之金屬，例如可列舉以絕緣層12之 針孔等為起點者。
藉由利用鍍敷液去除步驟而去除此種金屬，使遮光損失減少，而可進一步提高太陽能電池特性。
鍍敷液之去除例如可藉由如下方法進行：於藉由鼓風式之空氣洗淨而去除殘留於自鍍敷槽取出之積層基板之表面的鍍敷液去後，進行水洗，進而藉由鼓風而吹飛洗淨液。
於水洗之前進行空氣洗淨而減少殘留於積層基板之表面之鍍敷液量，藉此可減少水洗時所夾帶之鍍敷液之量。
因此，可減少水洗所需之洗淨液之量，並且亦可減少伴隨水洗而產生之廢液處理之勞力及時間。因此，可減少洗淨所帶來之環境負荷或費用並且提高太陽能電池之生產性。
藉由鍍敷步驟或其他步驟，於積層基板之背面側透明電極層36上形成背面金屬電極37(背面金屬形成步驟)。
此時，背面金屬電極37之形狀可圖案化為特定之形狀而形成，亦可形成於背面側透明電極層36之大致整個面上。
於鍍敷步驟以後或其他步驟中，視需要進行彎折切割等後處理，而製造結晶矽太陽能電池2。
此處，太陽能電池2較佳為於供實用時進行模組化。該太陽能電池2之模組化係藉由適當方法而進行。
例如，藉由將匯流排部46經由引板等聯絡線路(配線構件3)與集電極45連接，而將複數片結晶矽太陽能電池2串聯或並聯，並利用密封材7及玻璃板等保護材5、6進行密封，藉此進行模組化。
因此，於本實施形態中，準備複數片藉由上述步驟而製造之結晶矽太陽能電池2，並利用配線構件3將各結晶矽太陽能電池2串聯或並聯。然後，利用保護材5、6夾著經連接之各結晶矽太陽能電池2，並將密封材7填充至保護材5、6間而進行密封。
如此進行模組化，而製造太陽能電池模組1。
繼而，對第一電極16及第二電極17之選定方法進行說明。
本發明者為了選定用於第一電極16及第二電極17之材料，以如下順序對金屬材料對雷射光之耐性進行了實驗。
即，首先於附有凹凸之矽晶圓上製膜100nm左右之透明電極層。其次，準備於透明電極層上將表1之列表中所記載之金屬材料製膜成電極層之樣品。其後，於該樣品上，於特定位置分別照射紅外線雷射(IR，Infrared Laser)(波長1064nm)、及IR雷射之二次諧波(SHG，Second Harmonic Generation)(波長532nm)之兩種雷射光。
然後，目視確認金屬材料或透明電極層材料是否被去除。關於上述雷射光之照射，紅外線雷射、及IR雷射之二次諧波係使用Shibaura Mechatronics股份有限公司製造之雙波長雷射加工機(LAY-746BA-9BK)而實施。
將上述實驗之結果示於表1、表2。
於表1、表2中，將確認到材料被去除之情形表示為「○」，將未能去除之情形表示為「×」。
關於表2之「單元損傷」之項目，另行組裝太陽能電池單元，對太陽能電池單元照射雷射光，將該部分之使用期降低20%以上之部分設為「×」，將未降低20%以上之情形設為「○」。使用期係使用SEMILAB公司之WT-2000進行測定。
首先，對特定之波長及功率密度之雷射光下之第一電極16及第二電極17之選定進行說明。
作為第一電極16之使用條件係具有不會被雷射光去除之程度之耐性，作為第二電極17之使用條件係具有會被雷射光去除之耐性。
就該觀點而言，根據表1，對某種輸出之雷射光，可採用帶「×」之金屬材料作為第一電極16，採用帶「○」之金屬材料作為第二電極17。即，將對表1之行方向上排列之「○」與「×」進行對比，選定第一電極16與第二電極17。
例如於波長為1064nm且功率密度為563μW/μm2之IR雷射之情形時，根據表1，可用作第一電極16的是銀(Ag)、或鋁(Al)、銅(Cu)。另 一方面，可用作第二電極17的是錫(Sn)、或鉻(Cr)、鈦(Ti)。
又，例如於波長為532nm且功率密度為297μW/μm2之SHG雷射之情形時，根據表1，可用作第一電極16的是銀(Ag)、或鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈦(Ti)，可用作第二電極17的是錫(Sn)。
其次，對所使用之雷射光之波長及功率密度之選定進行說明。
作為雷射光之使用條件係不會去除透明電極層32之程度之雷射條件。
就該觀點而言，根據表2，於特定波長之雷射光中，可採用於透明電極層之部分帶「○」之功率密度。
例如於波長為1064nm之IR雷射之情形時，根據表2，可使用功率密度為113μW/μm2以上且未達676μW/μm2之範圍之紅外線雷射(IR雷射)。
又，關於作為雷射光之使用條件，較佳為單元損傷較小。即，較佳為雷射光對光電轉換部10實質上不產生影響之輸出。
就該觀點而言，根據表2，於特定波長之雷射光中，較佳為於透明電極層之部分帶「○」且於單元損傷之部分帶「○」者。
根據以上結果，基於雷射光之種類或照射條件根據裝置而稍有變動之情況，使用波長1064nm之紅外線雷射之情形時之功率密度較佳為100μW/μm2以上，更佳為350μW/μm2以上，進而較佳為400μW/μm2以上，尤佳為450μW/μm2以上。
又，使用波長1064nm之紅外線雷射之情形時之功率密度較佳為670μW/μm2以下，更佳為650μW/μm2以下，進而較佳為600μW/μm2以下，尤佳為570μW/μm2以下。
使用波長532nm之SHG雷射之情形時，功率密度較佳為30μW/μm2以上，更佳為40μW/μm2以上，進而較佳為250μW/μm2以上。
又，使用波長532nm之SHG雷射之情形時，功率密度較佳為380 μW/μm2以下，更佳為340μW/μm2以下，進而較佳為300μW/μm2以下。
雷射光不論為基本波亦或n次諧波(n為整數)，波長均較佳為400nm以上，更佳為450nm以上，進而較佳為500nm以上。
又，雷射光不論為基本波亦或n次諧波(n為整數)，波長均較佳為1500nm以下，更佳為1300nm以下，進而較佳為1100nm以下。
再者，雷射光之種類或照射條件會根據裝置而稍有變動，未必限定於上述範圍。
又，只要可僅去除第二電極17而不去除第一電極16，進而可將對電極層非形成區域21之光電轉換部10之損傷抑制為最小限度，則所使用之雷射光之種類、照射條件等並無特別限定。
例如，雷射光可使用上述紅外線雷射(IR)、二次諧波(SHG)、三次諧波(THG)等，尤佳為使用SHG雷射或IR雷射。
根據本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法，可藉由鍍敷法而容易地形成金屬層15，因此與先前相比可實現低成本化。
又，於本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法中，藉由照射雷射光而於絕緣層12上形成開口部18。因此，即便不使用抗蝕劑等亦可形成開口部18。
又，根據本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法，藉由控制雷射光與第二電極17所重疊之寬度，可容易地控制開口部18之開口寬度。因此，可形成所需寬度之金屬層15，而可容易地進行集電極45之細線化。
進而，本實施形態之太陽能電池模組1由於係藉由雷射光對光電轉換部10實質上不產生影響之輸出進行照射，故而由雷射光引起之光電轉換部10之損傷較少，而成為取得高光電轉換率之太陽能電池模組。
又，於本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法中，使用在第一電極16上積層有第二電極17者作為電極層17。而且，於電極層形成區域20內，光電轉換部10之表面由第一電極16所覆蓋，進而第二電極17殘留一部分。因此，根據本實施形態之太陽能電池模組之製造方法，於鍍敷步驟中，可進一步抑制由鍍敷液自開口部18進入所引起之對光電轉換部10之損傷。
且說，於專利文獻6所示之技術中，由於未準確地設定雷射光之強度，故而需如圖16(a)般僅於表面電極上照射雷射光。因此，於如圖16(c)般對較表面電極更廣之區域照射雷射光之情形、或錯誤地自表面電極漏出雷射光之情形時，如圖16(d)般，於表面電極周邊部之光電轉換部，有產生由雷射光引起之損傷之可能性。即，有因雷射光而損傷光電轉換部之一部分之虞。
又，若為以對光電轉換部10產生損傷之雷射光之條件進行照射之情形，則雷射光必須僅對第二電極17上照射。於該情形時，有產生雷射光之對準(alignment)之困難、或由對經圖案化之部分照射雷射光所引起之步驟時間增加等問題的可能性。
例如於電極層11僅為第一電極16且以覆蓋電極層11之方式於電極層11之整個面形成絕緣層12之情形時，若欲於第一電極16上之絕緣層12上形成開口部18，則需要藉由雷射光而去除第一電極16之一部分或全部。通常，此時於對光電轉換部10亦會產生損傷之條件下進行雷射光之照射。因此，需要準確地瞄準電極層形成區域20進行雷射光之照射。
進而，若過度去除第一電極16，則如專利文獻5等般，有光電轉換部10之最表面層(例如透明電極層)與鍍敷液接觸之情形。於此種情形時，會產生如下問題：透明電極層因鍍敷液而受到損傷，最表面層與鍍敷層之接觸電阻變大，導致填充因數降低。
另一方面，根據本實施形態之太陽能電池模組1之製造方法，以對光電轉換部10實質上不產生影響之方式選定雷射光之輸出。即，以雷射光自電極層11漏出為前提，於對光電轉換部10之損傷較小之條件下照射雷射光，因此即便雷射光之點徑自電極層11漏出，亦可防止對光電轉換部10造成損傷。因此，雷射光之照射位置未必僅限定於第二電極17上，即便雷射光之點徑較大者亦可無關圖案而照射至積層基板上。即，根據太陽能電池模組1之製造方法，即便未精密地控制雷射光之照射範圍亦可於絕緣層12上形成開口部18，而生產性優異。
且說，如異質接合太陽能電池般使用結晶矽基板之太陽能電池所發電之電流量較大。因此，通常有由透明電極層/集電極間之接觸電阻所引起之能量損失變得明顯之傾向。
相對於此，於本實施形態之太陽能電池模組1中，由於具有第一電極16、第二電極17、及金屬層15之集電極45與透明電極層32之接觸電阻較低，故而可減少由接觸電阻所引起之發電損耗。
繼而，對第二實施形態之太陽能電池模組進行說明。再者，與第一實施形態相同者係標註相同之符號而省略說明。
關於第二實施形態之太陽能電池模組，其太陽能電池60之形狀不同於第一實施形態之太陽能電池模組1。
即，關於第二實施形態之太陽能電池60，其連通孔25之形成位置不同於第一實施形態之太陽能電池2。
第二實施形態之太陽能電池60如圖8所示，連通孔25位於電極層形成區域20之寬度方向(與集電極45之延伸方向正交之方向)之中央。
繼而，對第二實施形態之太陽能電池60之製造方法進行說明。再者，與第一實施形態相同之步驟係省略說明。
進行圖9(a)所示之電極層形成步驟及圖9(b)所示之絕緣層形成步驟，並對形成有絕緣層12之積層基板進行作為本實施形態之特徵之雷 射步驟(開口部形成步驟)。
即，如圖9(c)般自光入射面側對積層基板照射雷射光，如圖9(d)般去除絕緣層12及第二電極17之一部分或全部而形成連通孔25。
此時，如圖9(c)所示，雷射光係使用其點徑大於電極層形成區域20之寬度(與集電極45之延伸方向正交之方向上之長度)者。
又，如圖9(c)所示，雷射光係以在觀察與光電轉換部10之第一主面正交之剖面且與電極層11之延伸方向正交之剖面時，通過電極層形成區域20之電極層11之寬度方向(與集電極45之延伸方向正交之方向)之中央之方式進行照射。
更詳細而言，於沿指狀部47照射雷射光之情形時，以於與指狀部47之延伸方向正交之剖面上通過電極層形成區域20之中央之方式照射雷射光。又，於沿匯流排部46照射雷射光之情形時，以於與指狀部47之延伸方向正交之剖面上通過電極層形成區域20之中央之方式照射雷射光。
再者，於本實施形態中，利用雷射光之點(照射部位)內之功率不均勻性，去除絕緣層12及第二電極17之一部分而形成連通孔25。具體而言，以僅於雷射光之照射部位之中心部去除第二電極17之方式控制雷射光之輸出、大小、範圍。
其後，將於雷射步驟中形成有連通孔25之積層基板浸漬於鍍敷浴中，如圖9(e)般於電極層11上形成金屬層15(鍍敷步驟)。
於鍍敷步驟以後，以與第一實施形態同樣之方式製造太陽能電池60。
於上述第一實施形態、第二實施形態中，於雷射步驟中去除第二電極17之一部分。即，於雷射步驟中以第二電極17之一部分作為剩餘部分殘留之方式進行去除，但本發明並不限定於此，亦可去除第二電極17之全部。
以第三實施形態之太陽能電池模組70對該情形進行說明。再者，與第一實施形態、第二實施形態相同者係標註相同之符號而省略說明。
如圖10所示，於第三實施形態之太陽能電池模組70中，電極層11僅由第一電極16所形成，實質上不存在第二電極17。即，於第一電極16上直接積層金屬層15。
繼而，對第三實施形態之太陽能電池模組70之製造方法進行說明。再者，與第一實施形態、第二實施形態相同之步驟係省略說明。
實施圖11(a)所示之電極層形成步驟及圖11(b)所示之絕緣層形成步驟，並對形成有絕緣層12之積層基板進行作為本實施形態之特徵之雷射步驟。
即，如圖11(c)般對形成有絕緣層12之積層基板自光入射側照射雷射光，藉此如圖11(d)般去除絕緣層12之一部分或全部而形成開口部18。
此時，如圖11(c)般，以雷射光包含第二電極17之全部之方式對積層基板照射雷射光，如圖11(d)般將第二電極17實質上全部去除。因此，於電極層形成區域20之絕緣層12之整個面形成開口部18。
然後，於雷射步驟後，將形成有開口部18之積層基板浸漬於鍍敷浴中，如圖11(e)般於第一電極16上形成金屬層15(鍍敷步驟)。
此時，以於開口部18之底部露出之第一電極16為種層，形成金屬層15。
根據第三實施形態之太陽能電池模組70之製造方法，由於在於雷射步驟中，將第二電極17實質上全部去除，故而不會產生由第二電極17所引起之電阻損失。因此，即便第二電極17為導電率較低者或絕緣體亦可使用。
繼而，對第四實施形態之太陽能電池模組100進行說明。再者， 與第一實施形態、第二實施形態、第三實施形態相同者係標註相同之符號而省略說明。
如圖12所示，第四實施形態之電極層101係藉由將糊狀材料103(含有物)固化而形成。
如圖12般，糊狀材料103係包含第一電極16與第二電極17(被去除體)者。具體而言，糊狀材料103係將粒子狀之第一電極16與粒子狀之第二電極17(被去除體)混合並利用糊劑102一體化而成者。
如圖14所示，電極層101具備形狀不同之複數個孔部106。
孔部106與第一實施形態之孔部19同樣為自電極層101之外側朝向內側延伸之有底孔。
絕緣層12具備與電極層101之孔部106對應且形狀不同之複數個開口部105。
開口部105與第一實施形態之開口部18同樣地為於絕緣層12之厚度方向上貫通之貫通孔。
而且，電極層101之各孔部106與絕緣層12之各開口部105互相連通，而分別形成一個連通孔107。
糊劑102為公知之黏結劑，藉由混合第一電極16(第一電極材料)及第二電極17(第二電極材料)而可將第一電極16及第二電極17保持為糊狀。
糊狀材料103內之第一電極16(第一電極材料)與第二電極17(第二電極材料)之最佳混合比取決於所照射之雷射光之條件或存在於電極層101之「第二電極17之位置」。
因此，雖不可一概而論，但第二電極17(第二電極材料)之體積比較佳為兩者之合計(第一電極16及第二電極17)之體積比之30%以上且90%以下，更佳為40%以上且80%以下，尤佳為50%以上且70%以下。
再者，所謂「第二電極17之位置」如於電極層101中於電極層 101之表面(第一主面側之面)附近形成第二電極17之情形、或使用印刷法進行積層之情形般，意指微粒子狀之第二電極17(第二電極材料)混合存在於糊狀材料103中之情形等。
藉由將第二電極17(第二電極材料)之體積比設為30%以上，能夠以可效率良好地發生鍍敷之程度於絕緣層12上形成開口部105。
又，藉由將第二電極17(第二電極材料)之體積比設為90%以下，例如即便為雷射光之輸出較大之情形亦可充分確保成為種層之第一電極16(第一電極材料)之量。因此，可實現電極層101與透明電極層32間之接觸電阻之抑制或電極層101自身之低電阻化。
又，於第一電極16與第二電極17混合存在於糊狀材料103中之情形時，有第一電極16與第二電極17於糊狀材料103中大致均等地混合，或者第一電極16偏向存在於表面附近且第二電極17未存在於表面附近的情形。
於前者之情形時，例如即便第二電極17由糊劑102所覆蓋，多數情況下通常之糊劑102會透過某程度之光。因此，於前者之情形時，認為第二電極17被充分地照射雷射光，可進行藉由去除第二電極17所進行之開口部105之形成。
另一方面，於後者之情形時，於成為第一電極16之背後之位置存在第二電極17。因此，於後者之情形時，認為雷射光難以到達第二電極17，認為藉由提高雷射光之輸出而可去除第二電極17。
於藉由印刷法而使用粒子狀之第一電極16及/或第二電極17之情形時，若考慮梳狀電極之細線化，則較佳為使用某程度之粒徑以下之粒子。
就確保充分之導電路徑之觀點而言，用於第一電極16之粒子之粒徑較佳為50nm以上，進而較佳為500nm以上，尤佳為1μm以上。
就細線化之觀點而言，用於第一電極16之粒子之粒徑較佳為10 μm以下，進而較佳為7μm以下，尤佳為5μm以下。
就形成充分大小之開口部105之觀點而言，第二電極17之粒子之粒徑較佳為50nm以上，進而較佳為500nm以上，尤佳為1μm以上。
又，就細線化之觀點而言，第二電極17之粒子之粒徑較佳為10μm以下，進而較佳為5μm以下，尤佳為3μm以下。
關於電極層101之形成方法，只要使用糊狀材料103則無特別限定，但就生產性之觀點而言，較佳為藉由印刷法而形成之方法。
繼而，對第四實施形態之太陽能電池模組100之製造方法進行說明。再者，與第一實施形態~第三實施形態相同之步驟係簡略地加以說明。
首先，進行形成光電轉換部10之光電轉換部形成步驟，於光電轉換部形成步驟之透明電極層形成步驟之後，如圖13(a)所示，於光入射側透明電極層32上形成電極層101(電極層形成步驟)。
此時，將含有第一電極16與第二電極17之糊狀材料103藉由印刷法而塗佈至光入射側透明電極層32上，同時形成第一電極16與第二電極17。
於電極層形成步驟後，進行絕緣層形成步驟，如圖13(b)所示，於形成有電極層101之積層基板上形成絕緣層12。
於絕緣層形成步驟後，對形成有絕緣層12之積層基板進行作為本實施形態之特徵之雷射步驟。
即，如圖13(c)般，對形成有絕緣層12之積層基板自光入射側照射雷射光。
藉由如此，如圖13(d)般，去除絕緣層12及第二電極17之一部分或全部而形成複數個開口部105及複數個孔部106。即，於被覆有絕緣層12之積層基板上形成複數個連通孔107。
此時，如圖13(c)般，主要沿經圖案化之電極層101之第二電極17 上照射雷射光，並且以覆蓋電極層形成區域20之電極層101之全部之方式跨及電極層非形成區域21之光電轉換部10而照射雷射光。即，以包括第二電極17之全部在內之方式照射雷射光，如圖13(d)般去除第二電極17。
此時，藉由雷射光而僅去除主要位於糊劑102中之表面側(第一主面側)之第二電極17之部分，主要以漿料中之第二電極17之部分為中心，於絕緣層12上形成複數個開口部105。
即，於電極層101形成有形狀不同之複數個孔部106，各孔部106與對應之開口部105連通而形成連通孔107。
然後，於雷射步驟後將形成有開口部105之積層基板浸漬於鍍敷浴中，如圖13(e)般，於第一電極16上形成金屬層15(鍍敷步驟)。
此時，以第一電極16為種層而形成金屬層15，將金屬層15填充至各連通孔107內。
且說，於如本實施形態般於漿料中混合並同時形成第一電極16與第二電極17之情形時，通常於漿料內均等地分散第一電極16與第二電極17。
於此種情形時，於藉由高輸出之雷射光將第二電極17全部去除之情形時，有位於漿料正下方之光電轉換部10之最表面層(例如透明電極層32)露出的可能性。
又，例如於如專利文獻5等般使用凹凸粗大者作為導電性種之情形時，鍍敷液浸透至導電性種內，導電性基板(光電轉換部)受到損傷，而有太陽能電池特性降低之可能性。同樣地，於如上所述光電轉換部之最表面層露出之情形時，因鍍敷液導致最表面受到損傷，而有導致太陽能電池特性降低之可能性。
對此，於本實施形態中，即便於照射雷射光後，電極層形成區域20內之光電轉換部10之表面亦由電極層101所覆蓋。即，由於連通 孔107為有底孔，故而即使鍍敷液進入連通孔107中亦不會使光電轉換部10之表面暴露於鍍敷液中，而可進一步抑制鍍敷液對光電轉換部10產生之損傷。
再者，於照射雷射光後，於使用具有第一電極16與第二電極17之漿料等作為電極層101之情形時，較佳為第二電極17殘留一部分。
於上述第四實施形態之太陽能電池模組100中，對均等地混合有第一電極16與第二電極17之情形進行了說明，但本發明並不限定於此，於電極層形成步驟中，亦可以第一電極16及/或第二電極17局部凝集之方式塗佈糊狀材料103。
較佳為使第二電極17於電極層形成區域20內之糊狀材料103之中央凝集。
藉由如此，於雷射步驟中，對於絕緣層12，可於電極層形成區域20之中央形成開口部105。
因此，於鍍敷步驟中，可使金屬層15之形成大致限於電極層形成區域20。
再者，使第一電極16或第二電極17凝集之方法並無特別限定。可利用糊劑102之黏度使之凝集，亦可利用第一電極16或第二電極17之粒徑或比重使之凝集。又，亦可控制乾燥溫度使之凝集。
於上述實施形態中，於雷射步驟中，藉由雷射光將第二電極17於厚度方向上全部去除，但本發明並不限定於此，只要能夠於絕緣層12上形成開口部18即可。
即，並非必須藉由雷射光將第二電極17全部去除，於雷射步驟中，亦可如圖15般僅去除第二電極17之一部分。即，亦可最終殘留第二電極17。於該情形時，開口部18之底部成為第二電極17。
於上述實施形態之情形時，由於照射雷射之功率較佳為不會對光電轉換部10產生損傷之程度，故而使用某程度低功率之雷射。因 此，可充分地引起如下情況：僅去除第二電極17之一部分，及進行熔解而於絕緣層12上形成開口部18。
於上述實施形態中，當製造太陽能電池模組1時，選定並使用了特定波長及功率密度之雷射光，但本發明並不限定於此，例如於在雷射步驟中控制為雷射光不會自電極層11漏出之情形時，亦可使用藉由上述選定而導出之雷射光以外之波長及功率密度。
具體而言，於使用波長1064nm之IR雷射之情形時，功率密度較佳為100μW/μm2以上且1500μW/μm2以下，尤佳為400μW/μm2以上且600μW/μm2以下。
又，於使用波長532nm之SHG雷射之情形時，功率密度較佳為100μW/μm2以上且1500μW/μm2以下，進而較佳為200μW/μm2以上且500μW/μm2以下，尤佳為200μW/μm2以上且300μW/μm2以下。
於上述實施形態中，於鍍敷步驟以後之步驟中，並未去除屬於電極層非形成區域21之絕緣層12，但本發明並不限定於此，亦可去除絕緣層12。即，亦可於形成金屬層15後(鍍敷步驟後)進行絕緣層去除步驟。
尤其於將光吸收較大之材料用作絕緣層12之情形時，較佳為進行絕緣層去除步驟。藉由進行絕緣層去除步驟，可抑制由絕緣層12之光吸收所引起之太陽能電池特性之降低。
絕緣層12之去除方法係根據絕緣層12之材料之特性而適當選擇。例如可藉由化學蝕刻或機械研磨而去除絕緣層12。
又，根據材料亦可應用灰化法。此時，就進一步提高光擷取效果之觀點而言，更佳為將電極層非形成區域21上之絕緣層12全部去除。
再者，於如上述實施形態般使用光吸收較小之材料作為絕緣層12之情形時，無需進行絕緣層去除步驟。
於上述實施形態中，以於作為異質接合太陽能電池之結晶矽太陽能電池2之光入射側(第一主面側)設置金屬層15之情形為中心進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可於結晶矽太陽能電池2之背面側(第二主面側)形成相同之集電極45。
於上述實施形態中，對使用異質接合太陽能電池之情形進行了說明，但本發明並不限定於此，於為其他太陽能電池之情形時亦可應用。
例如可應用於異質接合太陽能電池以外之結晶矽太陽能電池、或使用GaAs等矽以外之半導體基板之太陽能電池、於非晶矽系薄膜或結晶矽系薄膜之pin接合或pn接合上形成有透明電極層之矽系薄膜太陽能電池、或CIS(Copper Indium Selenide，銅銦硒)、CIGS(Copper Indium Gallium Selenide，銅銦鎵硒)等化合物半導體太陽能電池、色素增感太陽能電池或有機薄膜(導電性聚合物)等有機薄膜太陽能電池之類的各種太陽能電池。
作為矽系薄膜太陽能電池，例如可列舉：於p型薄膜與n型薄膜之間具有非晶質之本徵(i型)矽薄膜的非晶矽系薄膜太陽能電池、或於p型薄膜與n型薄膜之間具有結晶質之本徵矽薄膜的結晶矽系半導體太陽能電池。又，積層有複數個pin接合之串疊型之薄膜太陽能電池亦較佳。
於上述實施形態中，於背面側透明電極層36之外側設置有背面金屬電極37，但本發明並不限定於此，由於背面側透明電極層36亦作為電極而發揮功能，故而並非必須設置背面金屬電極37。
於上述實施形態中，對具備複數片太陽能電池之太陽能電池模組進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可為具備1片太陽能電池之太陽能電池模組。
於上述實施形態中，配線構件3之一端部與一太陽能電池2連 接，另一端部與另一太陽能電池2連接，但本發明並不限定於此，另一端部亦可與外部電路連接。
實施例
以下，列舉與異質接合太陽能電池有關之實施例，而具體地說明本發明，但本發明並不限定於以下之實施例。於以下之實施例中，根據表1及表2中研究之條件、材料，選出用作第一電極16及第二電極17之材料，而製作電極層。
(實施例1)
藉由如下方式製造實施例1之異質接合太陽能電池。
一導電型單晶矽基板30係使用入射面之面方位為(100)且厚度為200μm之n型單晶矽晶圓。將該矽晶圓於2重量%之HF水溶液中浸漬3分鐘，去除表面之氧化矽膜後，進行利用超純水之沖洗2次。將該矽基板於保持於70℃之5/15重量%之氫氧化鉀(KOH)/異丙醇水溶液中浸漬15分鐘，藉由蝕刻晶圓之表面而形成紋理。其後進行利用超純水之沖洗2次。
利用原子力顯微鏡(AFM Pacific Nanotechnology公司製造)進行晶圓之表面觀察，結果晶圓之表面最大程度地進行了蝕刻，形成有露出(111)面之稜錐型之紋理。
將蝕刻後之晶圓導入至CVD裝置，於其光入射側，將i型非晶矽以成為5nm之膜厚之方式製膜成本徵矽系薄膜40。
i型非晶矽之製膜條件係基板溫度為150℃、壓力為120Pa、SiH4/H2流量比為3/10、投入功率密度為0.011W/cm2。
再者，本實施例中之薄膜之膜厚係由製膜速度算出之值，該製膜速度係藉由利用分光式橢圓偏光儀(商品名M2000，J.A.Woollam公司製造)測定在玻璃基板上以相同條件製膜而成之薄膜之膜厚而求出。
於i型非晶矽層40上，將p型非晶矽以成為7nm之膜厚之方式製膜成逆導電型矽系薄膜41。
p型非晶矽層3a之製膜條件係基板溫度為150℃、壓力60Pa、SiH4/B2H6流量比為1/3、投入功率密度為0.01W/cm2。
再者，上述所謂B2H6氣體流量係利用H2將B2H6濃度稀釋至5000ppm之稀釋氣體之流量。
其次，於晶圓之背面側，將i型非晶矽層以成為6nm之膜厚之方式製膜成本徵矽系薄膜42。
i型非晶矽層42之製膜條件與上述i型非晶矽層40之製膜條件相同。
於i型非晶矽層42上，將n型非晶矽層以成為4nm之膜厚之方式製膜成一導電型矽系薄膜43。
一導電型矽系薄膜43(n型非晶矽層)之製膜條件係基板溫度為150℃、壓力為60Pa、SiH4/PH3流量比為1/2、投入功率密度為0.01W/cm2。再者，上述所謂PH3氣體流量係利用H2將PH3濃度稀釋至5000ppm之稀釋氣體之流量。
於其上，分別將氧化銦錫(ITO、折射率：1.9)以成為100nm之膜厚之方式製膜成透明電極層32、36。
使用氧化銦作為靶材，於基板溫度為室溫、壓力為0.2Pa之氬氣環境中，施加0.5W/cm2之功率密度進行透明電極層32、36之製膜。
於背面側透明電極層36上，藉由濺鍍法將銀以成為500nm之膜厚之方式製膜成背面金屬電極37。
於光入射側透明電極層32上，藉由濺鍍法並使用掩膜，形成依序具有第一電極16與第二電極17之電極層。
將銀(Ag)以成為梳齒之圖案形狀之方式製膜成厚度100nm之第一電極16，將鉻(Cr)以成為梳齒之圖案形狀之方式製膜成厚度50nm之 第二電極17。
梳齒之圖案中匯流排部之寬度為1mm，指狀部之寬度為80μm。
於形成第一電極16及第二電極17後，將積層基板設置於CVD裝置內，藉由電漿CVD法以成為80nm之厚度之方式於光入射面側形成氧化矽層(折射率：1.5)作為絕緣層12。
絕緣層12之製膜條件係基板溫度為135℃、壓力133Pa、SiH4/CO2流量比為1/20、投入功率密度為0.05W/cm2(頻率13.56MHz)。
此時，上述絕緣層12係於光電轉換部10之一主面側，形成於電極層形成區域20與電極層非形成區域21之大致整個面。
其後，以大致描摹梳齒圖案之方式照射功率密度290μW/μm2、波長532nm、點徑為100μm之SHG雷射，而去除第二電極17，藉此於形成有第二電極17之區域內之氧化矽層上形成開口部。
此時，第二電極17之一部分殘留於第一電極16上，且第一電極16之一部分露出。其後，將形成絕緣層12後之晶圓導入至熱風循環型烘箱中，於大氣環境中，於180℃下實施退火處理20分鐘。將藉由以上方式進行退火步驟後之積層基板設置於鍍敷槽內。
鍍敷液係使用向以硫酸銅五水合物、硫酸、及氯化鈉分別成為120g/l、150g/l及70mg/l之濃度之方式製備之溶液中添加有添加劑(上村工業製造：品號ESY-2B、ESY-H、ESY-1A)者。使用該鍍敷液，於溫度40℃、電流3A/dm2之條件下進行鍍敷，於第一電極16、及第二電極17上，以10μm左右之厚度均勻地析出銅作為金屬層15。幾乎未見銅析出至未形成第一電極16之區域。其後，利用雷射加工機將單元外周部之矽晶圓以0.5mm之寬度去除，而製作本發明之異質接合太陽能電池。
(實施例2)
將錫(Sn)以50nm之厚度形成為第二電極，其後以大致描摹梳齒圖案之方式照射功率密度560μW/μm2、波長1064nm、點徑為100μm之IR雷射，除此以外，以與實施例1同樣之方式製作太陽能電池。
(實施例3)
將鈦(Ti)以50nm之厚度形成為第二電極，其後，以大致描摹梳齒圖案之方式照射功率密度560μW/μm2、波長1064nm、點徑為100μm之IR雷射，除此以外，以與實施例1同樣之方式製作太陽能電池。
(比較例1)
作為比較例1，以印刷法僅形成銀(Ag)漿(第一電極)作為電極層而未形成絕緣層，進而未形成藉由鍍敷之金屬層，除該方面以外，以與實施例1同樣之方式製作異質接合太陽能電池。
(比較例2)
未形成第二電極17，及以大致描摹梳齒圖案之方式照射功率密度680μW/μm2、波長532nm、點徑為100μm之SHG雷射，除該兩方面以外，以與實施例1同樣之方式製作太陽能電池。
於比較例2中，以覆蓋第一電極16之方式形成絕緣層12，為了去除絕緣層12而於可去除作為第一電極16之銀(Ag)之條件下照射雷射光。
將上述各實施例及比較例之異質接合太陽能電池之製作條件示於表3。進而，將上述各實施例及比較例之異質接合太陽能電池之太陽能電池特性(開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因數(FF)及轉換效率(Eff))之測定結果示於表3。
相對於比較例1，於實施例中Jsc增加。認為其原因為：於比較例1中未形成絕緣層12，相對於此，於實施例中形成有絕緣層12而相應地獲得抗反射效果。
又，於實施例1~3中，形成包含使用有鍍敷法之塊狀銅(Cu)的金屬層15作為電極。因此，集電極45之串聯電阻較低。另一方面，比較例1係使用銀漿。因此，與塊狀銅(Cu)相比串聯電阻較高。因此，認為於填充因數方面，實施例1獲得更高值。
另一方面，若將實施例與比較例2加以比較，則於比較例2中，Voc與填充因數與實施例相比大幅度降低，伴隨於此轉換效率變低。認為其原因如下。於比較例2中，不具有第二電極17且於第一電極16上形成有絕緣層12，而需要於絕緣層12上形成開口部。為此，對絕緣層12照射高功率之雷射光，因而對光電轉換部10之PN接合部等之損傷變得大於實施例。
於比較例2中，假設僅於第一電極16上照射雷射光而進行絕緣層12之去除之情形時，認為可獲得某程度良好之太陽能電池特性。然而，認為難以僅對太陽能電池之光入射面之梳狀電極圖案照射雷射 光。
又，若將比較例1與比較例2加以比較，則儘管比較例2中使用有藉由鍍敷法所形成之塊狀銅(Cu)，但與使用有電阻較高之漿料之比較例1相比特性變低。認為其原因為：如上所述，於第一電極16上之絕緣層12上形成開口部時，因雷射光之照射，又，因對光電轉換部10之損傷，導致Voc與填充因數變低。
以上，如使用實施例說明般，根據本發明，可以低成本提供高輸出之太陽能電池。

Claims (13)

  1. 一種太陽能電池之製造方法，其特徵在於：其係製造於擴展為面狀之光電轉換部之第一主面側至少具有第一電極、金屬層、及絕緣層的太陽能電池，並且依序實施於上述光電轉換部之上述第一主面側形成包含上述第一電極與被去除體之電極層之電極層形成步驟、於上述光電轉換部之上述第一主面側以至少覆蓋上述被去除體之方式形成絕緣層之絕緣層形成步驟、利用上述被去除體於上述絕緣層形成開口部之開口部形成步驟、及藉由鍍敷法通過上述絕緣層之開口部於上述電極層上形成上述金屬層之金屬層形成步驟，並且於上述開口部形成步驟中，藉由照射雷射光而去除上述被去除體之至少一部分並剝離上述絕緣層之對應部位，從而形成上述絕緣層之開口部。
  2. 如請求項1之太陽能電池之製造方法，其中上述光電轉換部於上述第一主面側之最外面設置有透明電極層，並且於上述絕緣層形成步驟中，以上述光電轉換部為基準，以上述透明電極層之外側之面之大部分不會露出之方式形成上述絕緣層。
  3. 如請求項1或2之太陽能電池之製造方法，其中上述被去除體具有導電性。
  4. 如請求項1或2之太陽能電池之製造方法，其中藉由實質上不會對上述光電轉換部產生影響之輸出而照射上述雷射光。
  5. 如請求項4之太陽能電池之製造方法，其中於上述開口部形成步 驟中，存在俯視上述光電轉換部時形成有上述電極層之電極層形成區域、及其以外之電極層非形成區域，並且跨及上述電極層形成區域與上述電極層非形成區域而照射上述雷射光。
  6. 如請求項1或2之太陽能電池之製造方法，其中於上述開口部形成步驟中，藉由照射具有400nm以上且1500nm以下之波長之上述雷射光而形成上述開口部。
  7. 如請求項1或2之太陽能電池之製造方法，其中於上述開口部形成步驟中，藉由照射上述雷射光而去除上述被去除體之至少一部分，並且於上述鍍敷步驟中，以上述金屬層直接與上述第一電極之表面相接之方式形成上述金屬層。
  8. 一種太陽能電池模組之製造方法，其特徵在於：藉由如請求項1至7中任一項之製造方法而形成太陽能電池，並且使用該太陽能電池。
  9. 一種太陽能電池，其特徵在於：其係於擴展為面狀之光電轉換部之第一主面側具備電極層、絕緣層、及金屬層者，並且上述絕緣層具有於與上述光電轉換部之上述第一主面垂直之方向上貫通之開口部，上述電極層係包含第一電極、及第二電極者，且具有於上述垂直方向上延伸之孔部，上述孔部係具有底部之有底孔，上述開口部與上述孔部形成互相連通之連通孔，以上述光電轉換部為基準，上述金屬層之一部分自上述絕緣層之外側填充於上述連通孔中。
  10. 如請求項9之太陽能電池，其中上述金屬層於上述孔部內與上述 第一電極及上述第二電極相接。
  11. 如請求項9或10之太陽能電池，其中上述連通孔於上述光電轉換部之上述第一主面側之面方向上延伸，於與上述延伸方向正交之剖面上，上述連通孔位於上述電極層之寬度方向之中央。
  12. 如請求項9或10之太陽能電池，其中上述絕緣層具有複數個於與上述光電轉換部之上述第一主面側之面垂直之方向上貫通之開口部，上述電極層具有複數個孔部，上述複數個孔部均為有底孔，上述複數個孔部各自與對應之開口部連通而形成連通孔，上述金屬層之一部分填充於上述連通孔內。
  13. 一種太陽能電池模組，其特徵在於使用如請求項9至12中任一項之太陽能電池。
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