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JP2018113462A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】発電効率を向上させた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、太陽電池素子の受光面７０ａと背向する裏面７０ｂ側に設けられる封止材と、太陽電池素子と封止材との間に設けられる光拡散部６０と、を備える。光拡散部の表面は、複数の凹部と凸部を有する凹凸構造が設けられてもよい。光拡散部は、白色材料を有してもよい。太陽電池素子は、裏面接合型の太陽電池であってもよい。【選択図】図２６

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。
太陽電池の光入射面である受光面には、製造工程の都合から、その外周に位置する領域に光が入射したとしても発電に寄与しにくい無効領域が設けられることがある。このような無効領域が設けられた太陽電池において、無効領域上に光拡散シートを設け、無効領域に入射する光を拡散させることで入射光を有効利用するための構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−１４７３６３号公報
光を有効利用するためには、上述したような無効領域に入射する光を、発電に寄与する領域に向けてより効果的に散乱させる構造とすることが望ましい。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュールの発電効率を向上させる技術を提供することにある。
本発明のある態様の太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、太陽電池素子の受光面と背向する裏面側に設けられる封止材と、太陽電池素子と封止材との間に設けられる光拡散部と、を備える。
本発明によれば、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子の外周領域を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電極が形成された太陽電池素子を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部の塗布に用いる印刷版を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をオフセット印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をオフセット印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をオフセット印刷により重ね塗りする工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をオフセット印刷により重ね塗りする工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子を保護基板およびバックシートでラミネートする工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部により入射光が散乱される様子を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子を示す図である。 本発明の実施形態に係る第１光拡散部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る第２光拡散部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子を載置するステージを示す上面図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る光拡散部をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。 変形例１に係る光拡散部を示す断面図である。 変形例１に係る印刷版のパターンを模式的に示す図である。 変形例２に係る光拡散部を示す断面図である。 変形例３に係る光拡散部を示す断面図である。 変形例４に係る光拡散部を示す断面図である。 変形例５に係る光拡散部を示す断面図である。 変形例６に係る光拡散部が設けられる領域について示す図である。 変形例７に係る光拡散部が設けられる領域について示す図である。 変形例８に係る光拡散部が設けられる領域について示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子の裏面を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池素子の受光面を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
図１は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構造を示す断面図であり、図２は、受光面７０ａ側からみた太陽電池素子７０を示す外観図である。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、太陽電池素子７０と、太陽電池素子７０の表面の一つである受光面７０ａの外周領域Ｃ１に曲率を有するように設けられる光拡散部６０と、隣接する太陽電池素子７０を互いに接続するタブ配線７２を備える。太陽電池素子７０は、発電層１０を製造する過程で受光面７０ａ側の半導体層と裏面７０ｂ側の半導体層とが短絡してしまうことを防ぐため、受光面７０ａの外周領域Ｃ１に発電層１０を構成する一部の半導体層が形成されていない。このため、外周領域Ｃ１は、光が入射したとしても発電に寄与しにくい無効領域となっている。
光拡散部６０は、太陽電池素子７０よりも反射率が高いため、入射光に対して光拡散性を有しており、外周領域Ｃ１に向かって入射する光を散乱させて発電に寄与する太陽電池素子７０の有効領域Ｃ２に向かわせる。また、光拡散部６０は緩やかな曲率を有して凸曲面を描くように盛り上がった形状を有しているため、外周領域Ｃ１に向かう入射光を効果的に散乱させることができる。これにより、無効領域に吸収されてしまう光を反射させ、有効領域Ｃ２に吸収させて発電に寄与させることができ、光拡散部６０を設けない場合と比較して太陽電池素子７０の発電効率を向上させることができる。
太陽電池モジュール１００は、特に図示していないが、複数の太陽電池素子７０を備える。太陽電池素子７０は、発電層１０と、第１透明電極層１８と、第１金属電極２０と、第２透明電極層２８と、第２金属電極３０を備える。発電層１０は、ベース基板１２と、第１のｉ型層１４と、第１導電型層１６と、第２のｉ型層２４と、第２導電型層２６を備える。
ベース基板１２は、例えば、結晶質の半導体層であり、単結晶の半導体層や、多数の結晶粒が集合した多結晶の半導体層である。ここでは、ベース基板１２として、ｎ型結晶質シリコン基板を用い、ドーピング濃度は１０１６／ｃｍ３程度とする。なお、ベース基板１２は、図３で後述するように、太陽電池素子７０の光吸収効率を向上させるためのテクスチャ構造が設けられる。
第１のｉ型層１４及び第１導電型層１６は、非晶質系の半導体層であり、アモルファス相又はアモルファス相内に微少な結晶粒が析出している微結晶相を含む半導体層である。ここでは、水素を含有するアモルファスシリコンとする。第１のｉ型層１４は、実質的に真性のアモルファスシリコンであり、第１導電型層１６は、ｐ型のアモルファスシリコンである。第１導電型層１６は、第１のｉ型層１４よりもドーパント濃度が高い。
なお、第１のｉ型層１４及び第１導電型層１６は、ベース基板１２の外周領域Ｃ１には形成されず、一定距離だけ内側の領域である有効領域Ｃ２に形成される。
第２のｉ型層２４及び第２導電型層２６は、非晶質系の半導体層であり、アモルファス相又はアモルファス相内に微少な結晶粒が析出している微結晶相を含む半導体層である。ここでは、水素を含有するアモルファスシリコンとする。第２のｉ型層２４は、実質的に真性のアモルファスシリコンであり、第２導電型層２６は、ｎ型のアモルファスシリコンである。第２導電型層２６は、第２のｉ型層２４よりもドーパント濃度が高い。
第１透明電極層１８及び第２透明電極層２８は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、タングステン（W)、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。
なお、第１透明電極層１８は、有効領域Ｃ２のさらに内側の領域に形成される。同様に第２透明電極層２８は、第２のｉ型層２４及び第２導電型層２６が形成される領域よりも一定の距離だけ内側の領域に形成される。第１透明電極層１８及び第２透明電極層２８とベース基板１２との短絡を防ぐためである。
本実施形態では、太陽電池素子７０の第１透明電極層１８側が受光面７０ａとなる。ここで、受光面とは、太陽電池素子７０において主に光（太陽光）が入射される主面を意味し、具体的には、太陽電池素子７０に入射される光の大部分が入射される面である。また、受光面７０ａは、図２に示すように、四つの長辺７４と四つの短辺７６とからなる八角形の形状を有している。
第１金属電極２０及び第２金属電極３０は、発電層１０が発電した電力を外部に取り出すための電極である。第１金属電極２０は太陽電池素子７０の受光面７０ａに設けられ、第２金属電極３０は受光面７０ａに対向する裏面７０ｂに設けられる。第１金属電極２０及び第２金属電極３０は、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を含む導電性の材料である。なお、銅（Ｃｕ）や錫（Ｓｎ）等の電解メッキ層を含んでもよい。ただし、これに限定されるものでなく、金、銀等の他の金属、他の導電性材料、又はそれらの組み合わせとしてもよい。
太陽電池モジュール１００は、隣接する太陽電池素子７０同士を互いに接続するタブ配線７２を備える。タブ配線７２は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔に銀をコーティングしたものが用いられる。タブ配線７２の一端は、太陽電池素子７０の第１金属電極２０に接続され、他端は、相互接続される他の太陽電池素子７０の第２金属電極３０に接続される。
太陽電池モジュール１００は、保護基板４０と、バックシート５０と、第１封止層４２と、第２封止層４４を備える。保護基板４０及びバックシート５０は、太陽電池素子７０を外部環境から保護する。また、受光面７０ａ側に設けられる保護基板４０は、太陽電池素子７０が発電のために吸収する波長帯域の光を透過する。保護基板４０は、例えば、ガラス基板である。バックシート５０は、ＥＶＡ、ポリイミド等の樹脂基板や、保護基板４０と同じガラス基板である。
第１封止層４２及び第２封止層４４は、ＥＶＡ、ポリイミド等の樹脂材料である。これにより、太陽電池モジュール１００の発電層への水分の浸入等を防ぐとともに、太陽電池モジュール１００全体の強度を向上させる。
裏面７０ｂ側の第２封止層４４には、チタニアなどの粒子を分散させた白色の樹脂材料を用いてもよい。これにより、太陽電池素子７０を透過して第２封止層４４に到達した光を散乱させて、太陽電池素子７０に再び向かわせることができる。
図２に示すように、第１金属電極２０は、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極２１と、フィンガー電極２１と直交して延びる３本のバスバー電極２２を備える。フィンガー電極２１は、有効領域Ｃ２の上に形成される電極であるため、発電層１０に入射する光を遮らないように細く形成することが望ましい。
バスバー電極２２は、複数のフィンガー電極２１を互いに接続する。バスバー電極２２は、発電層１０に入射する光を遮らない程度に細く形成するとともに、複数のフィンガー電極２１から集電した電力を効率的に流せるよう、ある程度太くする必要がある。
第２金属電極３０も、第１金属電極２０と同様に、互いに平行に延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極と直交して延びる３本のバスバー電極を備える。なお、裏面７０ｂ側は、太陽光が主に入射される主面ではないため、裏面７０ｂ側のフィンガー電極の本数は、受光面７０ａ側よりもその本数を増やすことで、集電効率を高めてもよい。
図３は、光拡散部６０を示す断面図である。光拡散部６０は、太陽電池素子７０が吸収する波長の光に対して光拡散性を有する材料で構成され、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂基材にチタニア（ＴｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの粒子を分散させた白色材料を用いる。光拡散部６０は、入射する光を十分に散乱させることのできる程度高さｈが必要である。その高さｈは、３μｍ以上１００μｍ以下とすればよい。
光拡散部６０は、外周領域Ｃ１に向かう入射光を効果的に散乱させることができるよう、受光面７０ａに対して盛り上がったように緩やかな曲率を有する凸曲面状に形成される。また、光拡散部６０は、太陽電池素子７０の側面７０ｃに向かう入射光も散乱できるよう側面７０ｃの少なくとも一部を覆うように形成される。光拡散部６０を受光面７０ａと側面７０ｃの双方に設けることで、入射光に対して様々な傾きを有する曲面を形成することができ、光拡散部６０に入射する光を効果的に散乱させることができる。なお、光拡散部６０は、受光面７０ａと側面７０ｃとで形成される角部７０ｄを避けるようにして形成される。角部７０ｄを避けて光拡散部６０を形成することで、角部７０ｄを覆うように光拡散部６０を設ける場合と比べて、光拡散部６０の形成に必要な樹脂材料の量を減らすことができる。
次に、太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。
図４は、電極が形成された太陽電池素子７０を示す図である。ベース基板１２は、結晶質の半導体材料であり、例えば、シリコン、多結晶シリコン、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板である。なお、本実施形態では、ベース基板１２として単結晶シリコン基板を用いた例を示す。したがって、後述する第１のｉ型層１４、第１導電型層１６、第２のｉ型層２４、第２導電型層２６もシリコン層とする。ただし、ベース基板１２をシリコン以外の材料としてもよく、これらの層もシリコン層以外の材料としてもよい。
ベース基板１２の第１面１２ａ、第２面１２ｂおよび側面１２ｃには、テクスチャ構造が形成されている。ベース基板１２の第１面１２ａ上に第１のｉ型層１４と第１導電型層１６が順に形成され、第２面１２ｂ上に第２のｉ型層２４と第２導電型層２６が順に形成されることにより発電層１０ができる。
第１のｉ型層１４及び第１導電型層１６は、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを用いたプラズマ化学気相法（ＰＥＣＶＤ）により形成することができる。原料ガスには、必要に応じてジボラン（Ｂ２Ｈ６）等のドーパント含有ガスを混合する。
第２のｉ型層２４及び第２導電型層２６も同様に、シラン（ＳｉＨ４）等のケイ素含有ガスを用いたプラズマ化学気相法（ＰＥＣＶＤ）により形成することができる。原料ガスには、必要に応じてホスフィン（ＰＨ３）等のドーパント含有ガスを混合する。
なお、第１のｉ型層１４及び第１導電型層１６は、外周領域Ｃ１に対応する開口が設けられたマスクを第１面１２ａ上に配置して形成することにより、一定距離だけ内側の領域である有効領域Ｃ２に形成される。これにより、発電層１０を形成する工程において、第１のｉ型層１４及び第１導電型層１６と第２のｉ型層２４及び第２導電型層２６の双方が側面１２ｃに回り込んで付着し、双方が接触して短絡状態となることを防ぐことができる。
第１導電型層１６の上に第１透明電極層１８及び第１金属電極２０が形成され、第２導電型層２６の上に第２透明電極層２８及び第２金属電極３０が形成される。第１透明電極層１８及び第２透明電極層２８は、スパッタリング法又はプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）等の薄膜形成方法で形成することができる。第１金属電極２０及び第２金属電極３０は、スクリーン印刷法により銀（Ａｇ）ペースト等の導電性材料を印刷することにより形成することができる。
図５は、光拡散部６０の塗布に用いる印刷版８０を模式的に示す図である。印刷版８０は、受光面７０ａの外周領域Ｃ１に対応したパターン８２を有し、この印刷版８０を介して光拡散性を有する塗料を印刷することで光拡散部６０を形成する。印刷方法としては、オフセット印刷を用いる。なお、オフセット印刷には、凹版オフセット印刷および平版オフセット印刷などがあり、印刷版の形状には、平面形状や円柱形状などがあるが、本実施形態においては、平面形状の凹版印刷版を用いて、凹版オフセット印刷を行う場合について説明する。この場合、印刷版８０には外周領域Ｃ１に対応するパターン８２として凹部が設けられる。この凹部に埋め込まれた塗料を円柱形状のブランケットに転写することで、ブランケットに転写された塗料を受光面７０ａ上の外周領域Ｃ１に塗布する。
図６、７は、光拡散部６０をオフセット印刷により塗布する工程を示す図である。図６に示す円柱形状のブランケット８６には、パターン８２を有する印刷版８０の凹部に対応する位置に塗料６２ａ、６２ｂが転写されている。図６に示す状態から図７に示すように、ブランケット８６をＸ方向に移動させながらＹ方向に回転させることで、ブランケット８６に転写された塗料６２ａを受光面７０ａ上の外周領域Ｃ１に塗布する。また、図７に示す状態から、ブランケット８６をＸ方向に移動させながらＹ方向に回転させることで、塗料６２ｂを受光面７０ａ上の外周領域Ｃ１に塗布する。
このとき、外周領域Ｃ１に塗布された塗料６２ａは、その表面張力により、緩やかな曲率を有する凸曲面を描くような盛り上がった形状となる。この状態で塗料６２ａを硬化させることにより緩やかな曲率を有する光拡散部６０が形成される。このような表面張力を有する塗料として、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂基材にチタニアやアルミナなどの粒子を分散させた白色塗料を用いればよい。なお、アクリル樹脂を用いる場合には、塗料６２を硬化させた後の応力を緩和させるため、ウレタンなどの柔軟性を有する材料を混合させてもよい。
また、外周領域Ｃ１に塗布された塗料６２ａは、受光面７０ａ上のみならず、側面７０ｃの少なくとも一部を覆うように側面７０ｃ上にも塗布される。このように塗布するためには、印刷版８０に形成される凹部のパターンを、外周領域Ｃ１の形状よりも少しだけ外側に広くすればよい。なお、印刷版８０の凹部の深さを深くすることで塗布される塗料の量を増やし、外周領域Ｃ１から塗料がはみ出すように塗布してもよい。
図８、９は、光拡散部６０をオフセット印刷により重ね塗りする工程を示す図である。図８に示すように、１回目のオフセット印刷で外周領域Ｃ１に塗布された塗料６２ａ、６２ｂの上から、再度オフセット印刷により塗料６２ｃ、６２ｄを塗布することで、塗料を重ね塗りする。この場合、図９に示されるように、１回目に塗布された塗料６２ａの上に２回目に塗布された塗料６２ｃが重ねられた状態となる。このように、印刷工程を２回繰り返すことにより、光拡散部６０の高さを厚くすることができ、光拡散性を高めることができる。例えば、１回のオフセット印刷により１０μｍの高さの塗料を塗布することで、２回の印刷工程により高さが２０μｍの光拡散部６０を形成することができる。
なお、１回の印刷により好適に塗布できる塗料の量や、必要とする光拡散部６０の高さに応じて、印刷工程を３回以上繰り返してもよい。また、１回目に塗布した塗料を一度硬化させた後に、２回目以降の塗料を塗布してもよい。また、１回目に塗布する塗料と２回目以降に塗布する塗料とで、塗料に含まれる光拡散性を有する粒子や基材となる樹脂の種類を変えたり、材料の混合比率を変えたりしてもよい。
図１０は、太陽電池素子７０を保護基板４０およびバックシート５０でラミネートする工程を示す図である。光拡散部６０を形成した太陽電池素子７０をタブ配線７２で接続した後、受光面７０ａ側に第１封止層４２および保護基板４０を配置し、裏面７０ｂに第２封止層４４およびバックシート５０配置する。そして、太陽電池素子７０を保護基板４０とバックシート５０で挟み込んだ状態で加熱圧着する。これにより、第１封止層４２および第２封止層４４が融着して図１に示す太陽電池モジュール１００が形成される。
図１１は、入射光が光拡散部６０により散乱される様子を模式的に示す図である。保護基板４０から入射する入射光Ａ１は、保護基板４０及び第１封止層４２を透過して光拡散部６０に到達し、光拡散部６０に散乱されて保護基板４０側へ向かう。このとき、保護基板４０の上面４０ａに対する散乱光Ａ２の入射角θが臨界角以上となると、上面４０ａにおいて散乱光Ａ２は全反射することとなるため、反射光Ａ３を太陽電池素子７０の有効領域Ｃ２に向かわせることができる。
本実施形態における光拡散部６０は、緩やかな曲率を有する凸曲面を描くように形成されていることから、光拡散部が受光面７０ａ上に平坦に設けられている場合と比較して、外周領域Ｃ１に向かう入射光を入射光とは異なる方向に散乱させることができる。これにより、より多くの散乱光Ａ２を上面４０ａで全反射させて太陽電池素子７０の有効領域Ｃ２に向かわせることができ、入射光の利用効率を高めることができる。
また、本実施例における光拡散部６０は、塗料を印刷する工程により製造することができるため、光拡散性を有するシートを貼付する場合と比較して、凸曲面を有する光拡散部６０を簡便かつ安価に形成することができる。本実施形態では、外周領域Ｃ１の全面を覆うように光拡散部６０を形成したが、外周領域Ｃ１の一部だけに光拡散部６０を形成してもよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、図１に示す第１の実施形態と同様の構造を有するが、光拡散部６０をスクリーン印刷により形成する点が異なる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
図１２、１３は、光拡散部６０をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。図１２に示すように、外周領域Ｃ１に対応するパターンの開口部８２ａ、８２ｂを有する印刷版８０を太陽電池素子７０の受光面７０ａ上に配置し、印刷版８０の上に塗料６２を載せる。その後、図１２に示す状態から図１３に示すように、スキージ８４をＸ方向に移動させることにより、塗料６２を開口部８２ａ、８２ｂを介して外周領域Ｃ１に塗布する。このとき、外周領域Ｃ１に塗布された塗料は、その表面張力により、緩やかに凸曲面を描くような盛り上がった形状となり、この状態で塗料を硬化させることにより緩やかな凸曲面を有する光拡散部６０が形成される。
なお、光拡散部６０をスクリーン印刷により塗布することで、オフセット印刷の場合と比較して、１回の印刷で塗布できる塗料の量を多くし、光拡散部６０の高さを厚くすることができる。印刷版８０の開口部の高さや、塗料の粘性などの条件を変化させることにより、光拡散部６０の高さを厚くし、光拡散性を高めることができる。なお、スクリーン印刷においても、印刷工程を２回以上繰り返すことで、光拡散部６０の高さを厚くしてもよい。
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態に係る太陽電池素子７０を示す図である。第３の実施形態に係る太陽電池モジュールは、図１に示す第１の実施形態と同様の構造を有するが、光拡散部６０の短手方向の幅ｗ１〜ｗ４が、バスバー電極２２の配置や太陽電池素子７０を構成する発電層の構造に応じて異なる点で相違する。また、本実施形態では、有効領域Ｃ２のうち外周領域Ｃ１に隣接する境界領域Ｃ３にも光拡散部６０を設ける。光拡散部６０に入射して拡散された光は、主に境界領域Ｃ３のすぐ内側にある隣接領域Ｃ４に入射し発電に寄与することとなる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
受光面７０ａは、四つの長辺７４ａ〜７４ｄと四つの短辺７６とからなる八角形の形状を有する。以下、説明の便宜上、四つの長辺７４ａ〜７４ｄのそれぞれを左辺７４ａ、右辺７４ｂ、上辺７４ｃ、下辺７４ｄともいう。ここで、左辺７４ａおよび右辺７４ｂは、フィンガー電極２１に並行して延びる長辺であり、バスバー電極２２に直交する方向（ｙ方向）に延びる長辺である。また、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄは、バスバー電極２２に並行して延びる長辺であり、フィンガー電極２１に直交する方向（ｘ方向）に延びる長辺である。
フィンガー電極２１は、有効領域Ｃ２の上に形成され、有効領域Ｃ２において発電された電力を効率的に集電できるよう有効領域Ｃ２の略全面に分布する。平行に複数設けられるフィンガー電極２１のうち、左端のフィンガー電極２１ａは左辺７４ａの近くに設けられ、右端のフィンガー電極２１ｂは右辺７４ｂの近くに設けられる。また、ｙ方向に延びるフィンガー電極２１の上端部２１ｃは、上辺７４ｃの近くに設けられ、フィンガー電極２１の下端部２１ｄは、下辺７４ｄの近くに設けられる。
フィンガー電極２１は、有効領域Ｃ２の上に形成される電極であるため、発電層１０に入射する光を遮らないように細く形成することが望ましい。例えば、フィンガー電極２１の短手方向の幅ｗＡは、８０μｍ程度とすればよい。
バスバー電極２２は、並行する複数のフィンガー電極２１のそれぞれを接続するように、左端のフィンガー電極２１ａから右端のフィンガー電極２１ｂまでｘ方向に延びて設けられる。したがって、バスバー電極２２の左端部２２ａは左辺７４ａの近くに設けられ、バスバー電極２２の右端部２２ｂは右辺７４ｂの近くに設けられる。
バスバー電極２２は、発電層１０に入射する光を遮らない程度に細く形成するとともに、複数のフィンガー電極２１から集電した電力を効率的に流せるよう、ある程度太くする必要がある。例えば、バスバー電極２２の短手方向の幅ｗＢは、１００μｍ程度とすればよい。
光拡散部６０は、太陽電池素子７０が吸収する波長の光に対して光拡散性を有する材料で構成される。ここで、光拡散性を有するとは、光拡散部６０に入射した光を主に鏡面反射ではなく拡散反射によって反射させる性質のことをいう。また、光拡散部６０は、電気的に絶縁性を有する材料で構成される。このような性質を有する光拡散部６０として、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂基材にチタニア（ＴｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの粒子を分散させた絶縁性の白色材料を用いる。したがって、光拡散部６０は、フィンガー電極２１やバスバー電極２２と比べて電導率が低く、フィンガー電極２１やバスバー電極２２と比べて光拡散性が高い。
光拡散部６０は、受光面７０ａ上において外周領域Ｃ１の全面を覆うように、長辺７４および短辺７６に沿って設けられる。光拡散部６０は、外周領域Ｃ１に向かう光を有効領域Ｃ２に効果的に入射させることができるよう、長辺７４または短辺７６に直交する短手方向の幅ｗ１〜ｗ４が、フィンガー電極２１の幅ｗＡおよびバスバー電極２２の幅ｗＢよりも太く設けられる。例えば、光拡散部６０は、短手方向の幅ｗ１〜ｗ４が２００μｍ以上となるように設けられる。
光拡散部６０は、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに沿って設けられる第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂと、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに沿って設けられる第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄを有する。第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂは、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄと比べて短手方向の幅が広くなるように形成される。例えば、第１光拡散部１６０ａ、第１光拡散部１６０ｂの幅ｗ１、ｗ２は、１ｍｍ以上となるように設けられ、具体的には１．２ｍｍ程度とすればよい。
一方、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄは、第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂと比べて短手方向の幅が狭くなるように形成される。例えば、第２光拡散部１６０ｃ、第２光拡散部１６０ｄの幅ｗ３、ｗ４は、２００μｍ以上１ｍｍ未満となるように設けられる。具体的には、上辺７４ｃに対応する第２光拡散部１６０ｃは、幅ｗ３が９００μｍ程度となるように設けられ、下辺７４ｄに対応する第２光拡散部１６０ｄは、幅ｗ４が３００μｍ程度となるように設けられる。
図１５は、第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂを示す断面図であり、図１４のＡ−Ａ線断面を示す図である。光拡散部について説明する前に、本実施形態における太陽電池素子７０の構造について示す。第１の実施形態では、第１のｉ型層１４および第１導電型層１６が形成される有効領域Ｃ２の内側の領域に第１透明電極層１８が設けられることとしたが、本実施形態では、断面方向によって第１透明電極層１８が設けられる領域が異なる太陽電池素子７０を用いる。図１５に示すように、ｘ方向については、第１透明電極層１８が外周領域Ｃ１の上にも形成される。なお、ｙ方向については、後述する図１６に示すように有効領域Ｃ２の内側に第１透明電極層１８が形成される。
第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂは、太陽電池素子７０の受光面７０ａの上に設けられるとともに、側面７０ｃのうち受光面７０ａ側の上半分の領域を覆うように設けられる。第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂは、その高さｈ１が、バスバー電極２２の高さｈ０と同程度または高さｈ０よりも少し低くなるように設けられる。例えば、第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂの高さｈ１は、２０μｍ〜３０μｍ程度とすればよい。
第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂは、第１導電型層１６が設けられない外周領域Ｃ１の上に設けられるとともに、第１導電型層１６が設けられる有効領域Ｃ２のうち外周領域Ｃ１に隣接する境界領域Ｃ３の上にも設けられる。境界領域Ｃ３は、フィンガー電極２１またはバスバー電極２２までの距離が有効領域Ｃ２の中心部と比較して遠いため、集電効率が低く発電に寄与しにくい領域である。光拡散部６０は、このような発電に寄与しにくい領域の中で、光拡散部６０を設けずに光をそのまま入射させた場合よりも、光拡散部６０を設けて入射光を有効領域Ｃ２の一部領域である隣接領域Ｃ４に向かわせた場合の方が、発電効率が高まる場合に設けることが望ましい。
ここで、光拡散部６０に入射して拡散される光は、受光面７０ａの中心部に再入射することは少なく、光拡散部６０に近い隣接領域Ｃ４に主に入射することとなる。したがって、隣接領域Ｃ４の発電寄与率が高ければ、光拡散部６０によって拡散され再入射する光の利用効率が高くなる。一方で、隣接領域Ｃ４の発電寄与率が低ければ、光拡散部６０を設けたとしても発電効率はそれほど上がらないこととなる。
左辺７４ａに対応する隣接領域Ｃ４は、バスバー電極２２の左端部２２ａに近い領域であるため集電効率が比較的高く、上辺７４ｃまたは下辺７４ｄに対応する隣接領域よりも発電寄与率の高い領域となっている。同様に、右辺７４ｂに対応する隣接領域Ｃ４も発電寄与率が高い。したがって、左辺７４ａおよび右辺７４ｂにおいては、第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂの幅ｗ１、ｗ２を広くすることで、外周領域Ｃ１および境界領域Ｃ３に入射する光を発電寄与率の高い隣接領域Ｃ４に向かわせることができる。つまり、左辺７４ａおよび右辺７４ｂにおいては、第１光拡散部１６０ａ、１６０ｂの幅ｗ１、ｗ２を広くすることで、発電効率をより高めることができる。
図１６は、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄを示す断面図であり、図１４のＢ−Ｂ線断面を示す図である。第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄは、太陽電池素子７０の受光面７０ａの上に設けられるとともに、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに対応する側面７０ｃの略全面を覆うように設けられる。したがって、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄは、側面７０ｃのうち受光面７０ａ側の上半分の領域のみならず、裏面７０ｂ側の下半分の領域も覆うように設けられる。第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄは、その高さｈ１が、バスバー電極２２の高さｈ０と同程度または高さｈ０よりも少し低くなるように設けられる。例えば、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄの高さｈ１は、２０μｍ〜３０μｍ程度とすればよい。
第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄも同様に、第１導電型層１６が設けられない外周領域Ｃ１の上に設けられるとともに、第１導電型層１６が設けられる有効領域Ｃ２のうち外周領域Ｃ１に隣接する境界領域Ｃ３に設けられる。なお、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄが設けられる上辺７４ｃ、下辺７４ｄに対応する隣接領域Ｃ４は、タブ配線が接続されるバスバー電極２２からの距離が比較的遠いため、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに対応する隣接領域Ｃ４と比べて集電効率がより低い。このような領域では、光拡散部６０を設けたとしても発電寄与率の低い隣接領域Ｃ４に光が再入射することから、光拡散部６０を設ける領域を少なくして光を直接入射させた方が発電効率を高めやすい。そこで、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄにおいては、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄの幅ｗ３、ｗ４を狭くすることにより、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄにより有効領域Ｃ２が覆われる面積を少なくする。これにより、主に外周領域Ｃ１に入射する光を有効領域Ｃ２に向かわせて発電効率を高める。
また、本実施形態の太陽電池素子７０では、第１のｉ型層１４および第１導電型層１６の設けられる位置が全体として下辺７４ｄの側に寄っており、上辺７４ｃに対応する外周領域Ｃ１の幅と比べて、下辺７４ｄに対応する外周領域Ｃ１の幅が狭くなっている。そこで、本実施形態では、外周領域Ｃ１の幅が狭い下辺７４ｄに対応する第２光拡散部１６０ｄの幅ｗ４を相対的に狭くし、上辺７４ｃに対応する第２光拡散部１６０ｃの幅ｗ３を相対的に広くしている。つまり、外周領域Ｃ１の幅に応じて、いいかれば、発電に寄与する有効領域Ｃ２の位置に応じて、第２光拡散部１６０ｃ、１６０ｄの短手方向の幅を変えている。このように、外周領域Ｃ１および有効領域Ｃ２の位置に応じて第２光拡散部１６０ｃ、第２光拡散部１６０ｄの幅を変えることで、発電効率をより高めることができる。
次に、第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について説明する。本実施形態では、第２の実施形態と同様に光拡散部６０をスクリーン印刷により形成する。まず、光拡散部６０を形成する工程を説明する。
図１７は、第３の実施形態に係る光拡散部６０をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。太陽電池素子７０は、溝９４が設けられたステージ９０の上に配置される。その後、開口部８２ｃ、８２ｄを有する印刷版８０を太陽電池素子７０の受光面７０ａ上に配置し、スキージ８４をＹ方向に移動させることにより、印刷版８０を介して塗料６２を受光面７０ａ上に塗布する。なお、塗料６２は、太陽電池素子７０の受光面７０ａにフィンガー電極およびバスバー電極２２を形成した後に、フィンガー電極が延びるｙ方向にスキージ８４を移動させて塗布する。
印刷版８０は、金属製のメッシュ８０ａと、印刷版８０のパターンに対応して配置される乳剤８０ｂを有する。乳剤８０ｂが設けられる領域は、塗料６２が塗布されない領域であり、乳剤８０ｂが設けられない領域Ｗが印刷版８０の開口部８２ｃ、８２ｄに相当する。開口領域Ｗは、受光面７０ａ上の塗布領域に対応する第１領域Ｅ１よりも外周が大きくなるように設けられており、開口領域Ｗは、第１領域Ｅ１と、第１領域Ｅ１の外周を囲うように設けられる第２領域Ｅ２の双方にまたがる。第２領域Ｅ２に相当する領域にも開口を設けることで、側面７０ｃにも塗料６２を塗布することができる。
また、バスバー電極２２を設けた後に塗料６２を塗布することで、バスバー電極２２がない場合と比べて受光面７０ａとメッシュ８０ａとの距離ｄを取ることができ、塗料６２を厚くすることができる。なお、印刷版８０の乳剤８０ｂを厚くすることで、塗布される塗料６２の厚さを厚くすることができるが、乳剤８０ｂを厚くすると均一に塗料６２を塗布できないなどの塗布不良が生じるおそれがある。したがって、バスバー電極２２を設けた後に塗料６２を塗布することで、塗布不良を防ぐために乳剤８０ｂの厚さを薄く保ちつつ、塗布される塗料６２の厚さを厚くすることができる。
なお、第２領域Ｅ２の下には太陽電池素子７０が設けられないことから、第２領域Ｅ２に相当する位置にはスキージ８４により押し出された塗料６２ｆが溜まりやすい。この溜まった塗料６２ｆを利用することで、側面７０ｃに厚く塗布することができるが、太陽電池素子７０が平坦なステージに載置されていると、ステージに塗料６２ｆが付着するおそれがある。そうすると、塗料によってステージと太陽電池素子７０とが接着されてしまい、ステージから太陽電池素子７０を引き上げようとする際に、太陽電池素子７０に応力が加わって破損するおそれがある。
そこで、本実施形態では、第２領域Ｅ２に溜まった塗料６２ｆがステージに付着することを防止するため、太陽電池素子７０の外周に対応した位置に溝９４が設けられたステージ９０を用いる。
図１８は、太陽電池素子７０を載置するステージ９０を示す上面図である。本図では、太陽電池素子７０が配置される位置を破線で示している。ステージ９０は、太陽電池素子７０の外周に対応する位置に設けられる溝９４を有する。溝９４は、第１側壁９４ａと第２側壁９４ｂを有する。第１側壁９４ａは、溝９４の内側の側壁であり、太陽電池素子７０の外周よりも一回り小さく設けられる。第２側壁９４ｂは、溝９４の外側の側壁であり、太陽電池素子７０の外周よりも一回り大きく設けられる。溝９４の内側には、太陽電池素子７０が配置される平坦な載置面９２が設けられる。本図では、太陽電池素子７０の外形である八角形の形状に対応した溝９４を示しているが、八角形に限らず、矩形や円形の形状としてもよい。
図１９、２０は、光拡散部６０をスクリーン印刷により塗布する工程を示す図である。図１９は、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに沿って設けられる塗料６２ｅを塗布する工程を示す図であり、バスバー電極２２に直交する方向の断面を示す。スキージ８４をＹ方向に移動させることで、第２領域Ｅ２に溜まる塗料６２ｆを利用して、上辺７４ｃおよび下辺７４ｄに対応する側面７０ｃの略全面に塗料６２ｅを塗布することができる。
図２０は、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに沿って設けられる塗料６２ｅを塗布する工程を示す図であり、バスバー電極２２に沿った方向の断面を示す。スキージ８４をＹ方向に移動させることで、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに沿って塗料６２ｅを塗布することができる。
その後、スクリーン印刷により塗布した塗料６２ｅを硬化させることにより、光拡散部６０が形成される。
つづいて、複数の太陽電池素子７０をタブ配線７２で接続して太陽電池モジュール２００を形成する工程を説明する。
光拡散部６０が形成された太陽電池素子７０は、タブ配線７２により別の太陽電池素子７０と接続される。タブ配線７２は、一方の太陽電池素子７０の受光面７０ａに設けられるバスバー電極２２と、他方の太陽電池素子の裏面に設けられるバスバー電極とに接続される。光拡散部６０を形成した太陽電池素子７０をタブ配線７２で接続した後、受光面７０ａ側に第１封止層４２および保護基板４０を配置し、裏面７０ｂに第２封止層４４およびバックシート５０配置する。そして、太陽電池素子７０を保護基板４０とバックシート５０で挟み込んだ状態で加熱圧着することにより、太陽電池モジュール２００が形成される。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
上述の実施形態においては、図３に示すように光拡散部６０により形成される凸曲面が滑らかな形状とした場合を示したが、散乱効率をさらに高めるため、凸曲面上に微細な凹凸構造を設けてもよい。
図２１は、変形例１に係る光拡散部６０を示す断面図であり、凸曲面上に設けられる微細な凹凸構造として、凸部６０ａと凹部６０ｂが複数形成されている。このような光拡散部６０を形成するためには、塗料６２の塗布に用いる印刷版として微小な凹部または開口が配列されたパターンを用いればよい。図２２は、変形例１に係る印刷版の微小パターン８８を模式的に示す図であり、図５に示したパターン８２の領域に、図２２に示すような六方格子状に配列させた微小パターン８８が形成される。このような微小パターン８８が形成された印刷版を用いて塗布すると、微小パターン８８に対応して塗布される塗料の量にムラができることとなり、緩やかな凸曲面上に微細な凹凸が六方格子状に配列した光拡散部６０が形成される。なお、微小パターン８８の形状は六方格子状に限られず、四方格子状に配列したパターンや、ランダムに配列させたパターンなどを用いてもよい。
図２３は、変形例２に係る光拡散部６０を示す断面図であり、外周領域Ｃ１に対して複数の光拡散部６０が設けられる。このように凸曲面を有する光拡散部６０を複数設けることによって、光拡散部６０が設けられる凸部と、設けられない凹部を形成し、光拡散性を高めることができる。なお、このような光拡散部６０を形成するには、図２２に示した微小パターン８８において、塗料が塗布されるパターン領域を変形例２の場合と比較して小さくした印刷版を用いたり、粘性を高くした塗料を用いたりすればよい。
図２４は、変形例３に係る光拡散部６０を示す断面図である。光拡散部６０は、側面７０ｃの上に設けられず、受光面７０ａ上にのみ設けられる。このような構造とした場合においても、光拡散部６０は緩やかに円弧を描くような凸曲面を形成することから、光拡散部６０により光拡散性を高めることができる。また、側面７０ｃの上にも設ける場合と比べて光拡散部６０を形成する場合と比較して、使用する塗料の量を少なくすることができる。なお、光拡散部６０を、太陽電池素子７０の裏面７０ｂに設けてもよい。
図２５は、変形例４にかかる光拡散部６０を示す断面図である。光拡散部６０は、受光面７０ａの上に設けられるとともに、短手方向（紙面上における左右方向）の両端に第１凸部６０ｃおよび第２凸部６０ｄが設けられる。このような形状の光拡散部６０は、例えば、スクリーン印刷において粘性の高い塗料を用いることで形成することができる。太陽電池素子７０の受光面７０ａに近接した印刷版が受光面７０ａから離れていくときに、塗布された塗料が印刷版の縁によって引き上げられ、光拡散部６０の両端が突起することとなるためである。このように光拡散部６０の両端部を突起させることで曲率の大きい曲面を形成することができ、光拡散部６０に入射する光をより効率的に拡散させることができる。
図２６は、変形例４に係る光拡散部を示す断面図である。光拡散部６０は、角部７０ｄおよび側面７０ｃを覆うとともに、裏面７０ｂの上にも設けられる。光拡散部６０は、側面７０ｃや裏面７０ｂの上においても緩やかに円弧を描くような凸曲面を形成する。このような構造とすることで、受光面７０ａの無効領域に入射する光のみならず、側面７０ｃや裏面７０ｂにおける無効領域に入射する光を太陽電池素子７０の有効領域に向かわせることができ、入射光の利用効率を高めることができる。なお、このような光拡散部６０を形成するには、側面７０ｃの上に塗料を塗布し、塗布した塗料により受光面７０ａおよび裏面７０ｂの外周領域が覆われるようにすればよい。また、受光面７０ａの上に塗料を塗布した後に、裏面７０ｂの上に塗料を塗布し、それぞれの面に塗布した塗料が側面７０ｃにおいて重なるようにすることで光拡散部６０を形成してもよい。なお、側面７０ｃに光拡散部６０を設けず、太陽電池素子７０の受光面７０ａと裏面７０ｂにのみ設けてもよい。
図２７は、変形例５に係る光拡散部６０が設けられる領域について示す図である。光拡散部６０は、外周領域Ｃ１の全面を覆うように設けられておらず、外周領域Ｃ１を形成する四つの長辺７４のうち、二辺に対応する領域に設けられる。このように、外周領域Ｃ１の一部領域に光拡散部６０を設けた場合においても、光拡散部６０が設けられない場合よりも外周領域Ｃ１に入射する光を有効活用し、発電効率を向上させることができる。なお、外周領域Ｃ１を構成する四つの長辺７４のうち一辺に対応する領域にのみ光拡散部６０を設けてもよいし、三辺に対応する領域に光拡散部６０を設けてもよい。また、外周領域Ｃ１を構成する四つの短辺７６のうち一辺、二辺、三辺、四辺のいずれかに対応する領域にのみ光拡散部６０を設けてもよい。要するに、無効領域である外周領域Ｃ１の全部または一部に光拡散部６０を設ければよい。
図２８は、変形例６に係る光拡散部１６０が設けられる領域について示す図である。本変形例では、第３の実施形態に係る太陽電池素子７０において、三つの長辺７４ａ〜７４ｃに沿って光拡散部１６０を設けている。したがって、図１４に示す第３の実施形態に係る太陽電池素子７０とは、下辺７４ｄに沿って光拡散部１６０が設けられない点で異なる。下辺７４ｄに対応する外周領域Ｃ１の範囲は、その他の長辺７４ａ〜７４ｃに対応する外周領域Ｃ１と比べて狭いため、光拡散部１６０を設けることによる発電効率向上の寄与が小さい。そこで、下辺７４ｄに対応する外周領域Ｃ１には、光拡散部１６０を設けないこととしてもよい。これにより、塗料６２の使用量を減らすことができ、製造コストを下げることができる。
図２９は、変形例７に係る光拡散部１６０が設けられる領域について示す図である。本変形例は、第３の実施形態に係る太陽電池素子７０において、二つの長辺７４ａ、７４ｂに沿って光拡散部１６０を設けている。したがって、図２８に示す太陽電池素子７０とは、上辺７４ｃに沿って光拡散部１６０が設けられない点で異なる。上辺７４ｃに対応する外周領域Ｃ１の範囲は、左辺７４ａおよび右辺７４ｂに対応する外周領域Ｃ１と比べて狭いため、光拡散部１６０を設けることによる発電効率向上の寄与が小さい。また、光拡散部１６０を設けたとしても、光拡散部１６０により拡散された光が再入射する隣接領域Ｃ４の発電効率が低いため、上辺７４ｃに対応する外周領域Ｃ１に光拡散部１６０を設けたとしても、再入射光による発電効率向上の寄与が小さい。そこで、上辺７４ｃに対応する外周領域Ｃ１には、光拡散部１６０を設けないこととしてもよい。これにより、塗料６２の使用量をさらに減らすことができ、製造コストを下げることができる。
また、上述の実施形態においては、受光面７０ａが八角形の形状を有する太陽電池素子７０を用いる場合を示したが、受光面が四辺で構成される矩形状の太陽電池素子に光拡散部１６０を形成してもよい。この場合、受光面を構成する四辺のうち少なくとも一辺に対応する領域に光拡散部１６０を設ければよく、四辺に対応する外周領域の全面に光拡散部６０を形成してもよい。
また、上述の実施形態においては、塗料を印刷する方法としてオフセット印刷およびスクリーン印刷を用いる場合を示したが、その他の印刷方法を用いてもよい。例えば、太陽電池素子７０の形状に対応する底面積を有する角錐形状のパッドを用意し、印刷版８０からパッドに転写した塗料を受光面７０ａの外周領域Ｃ１に塗布するパッド印刷法を用いてもよい。その他、凸版印刷や凹版印刷などの周知の技術により塗料を塗布してもよい。
上述の実施形態においては、太陽電池素子７０と光拡散部６０を別部材として示したが、太陽電池素子自体が表面上に設けられる光拡散部６０を備えていてもよい。また、光拡散部６０を備える太陽電池素子を、保護基板、バックシート、封止層により封止して、太陽電池モジュールとしてもよい。
上述の実施形態においては、太陽電池素子７０の受光面７０ａに設けられる第１透明電極層１８の領域が、裏面７０ｂの第２透明電極層２８が設けられる領域よりも内側となるように、第１透明電極層１８を形成することとした。さらなる変形例においては、裏面７０ｂに設けられる第２透明電極層２８の領域が、受光面７０ａに設けられる第１透明電極層１８の領域よりも内側となるように第２透明電極層２８を形成してもよい。いいかえれば、透明電極層が設けられる領域の広さの関係を受光面７０ａと裏面７０ｂとで逆にし、第１透明電極層１８よりも第２透明電極層２８の形成領域が狭くなるような構成としてもよい。この場合、受光面７０ａにおいて、第１透明電極層１８が設けられるものの、裏面７０ｂ側に第２透明電極層２８が設けられないこととなる領域は、入射光が発電に寄与しにくいが境界領域となる。このとき、光拡散部６０を無効領域のみならず、この境界領域に設けることで発電効率を高めることができる。
上述の実施形態において示した太陽電池素子７０は、受光面７０ａ側に設けられる第１導電型層１６がｐ型のアモルファスシリコンであり、裏面７０ｂ側に設けられる第２導電型層２６がｎ型のアモルファスシリコンとしたが、それぞれの導電型を逆にした太陽電池素子を用いてもよい。また、ベース基板１２をｐ型の結晶質シリコン基板としてもよい。
また、光拡散部６０は、上述の実施形態において示した太陽電池素子７０とは異なる構造もしくは製造方法による太陽電池素子の外周領域ないし無効領域に形成してもよい。以下、上述の実施形態とは異なる太陽電池素子として、第４の実施形態に係る太陽電池素子１７０および第５の実施形態に係る太陽電池素子２７０について説明する。
（第４の実施形態）
図３０は、第４の実施形態に係る太陽電池素子１７０を示す断面図である。太陽電池素子１７０は、受光面１７０ａにレーザ照射して形成される溝１１８により、無効領域Ｃ１と有効領域Ｃ２が分離されるレーザアイソレーション型の太陽電池素子である。太陽電池素子１７０は、ベース基板１１２と、第１導電型領域１１４と、第２導電型領域１１６と、第１電極１２０と、第２電極１３０と、を備える。
ベース基板１１２は、結晶質の半導体層であり、例えば、ｐ型の結晶質シリコン基板である。第１導電型領域１１４は、ｎ型の結晶質シリコンからなる領域であり、例えば、ｎ型の不純物が拡散されたｎ型拡散領域である。第１導電型領域１１４は、ベース基板１１２の一方の表面と側面とを覆うように設けられる。第２導電型領域１１６は、ｐ型の結晶質シリコンからなる領域であり、例えば、ｐ型の不純物が拡散されたｐ型拡散領域である。第２導電型領域１１６は、ベース基板１１２の他方の表面を覆うように設けられる。
第１電極１２０は、太陽電池素子１７０の受光面１７０ａに設けられる電極であり、第１導電型領域１１４の上に設けられる。なお、第１電極１２０と第１導電型領域１１４の間に透明電極層を設けることとしてもよい。第２電極１３０は、太陽電池素子１７０の裏面１７０ｂに設けられる電極であり、第２導電型領域１１６の下に設けられる。
受光面１７０ａには、第１導電型領域１１４が除去されることにより形成される溝１１８が設けられる。溝１１８は、受光面１７０ａの周縁部に沿って設けられ、第１導電型領域１１４を外周領域Ｃ１と内部領域Ｃ２の２領域に分離する。溝１１８を形成することにより、第１電極１２０が接続される第１導電型領域１１４と、第２電極１３０が接続される第２導電型領域１１６とが側面の第１導電型領域１１４を介して短絡してしまうことを防ぐ。これにより、受光面１７０ａに入射した光によって生成される電子と正孔が再結合され、発電効率が低下してしまうことを防ぐ。なお、溝１１８によって第１導電型領域１１４を分離することにより、内部領域Ｃ２は、入射した光が発電に寄与する有効領域となり、外周領域Ｃ１は、入射した光が発電に寄与しにくい無効領域となる。
次に、太陽電池素子１７０の製造方法を示す。ｐ型の結晶質シリコン基板の両面にドーパントとしてリン（Ｐ）原子を拡散させることによりｎ型のシリコン層を形成した後、一方の面にアルミ電極を接合し、アルミニウム（Ａｌ）原子を拡散させてｐ型のシリコン層に戻す。その後、アルミ電極側のｐ型層とその裏面のｎ型層が側面で短絡してしまわないように、ｎ型層の一部をレーザ照射などにより除去することで溝を形成する。
このようなレーザアイソレーション型の太陽電池素子１７０においても、無効領域が形成されることとなるため、無効領域となる外周領域Ｃ１を光拡散部で覆うことにより、無効領域に向かう光を散乱させて光を有効活用できるようにすることができる。
（第５の実施形態）
図３１は、第５の実施形態に係る太陽電池素子２７０の構造を示す断面図である。太陽電池素子２７０は、受光面２７０ａに電極が設けられず、裏面２７０ｂに第１電極２１４および第２電極２１５が設けられる裏面接合型の太陽電池素子である。以下、太陽電池素子２７０について上述の実施形態との相違点を中心に示す。
太陽電池素子２７０は、ベース基板２１０と、第１積層体２１２と、第２積層体２１３と、第１電極２１４と、第２電極２１５と、第１絶縁層２１６と、第３積層体２１７と、を備える。
ベース基板２１０は、受光面２７０ａ側の第１主面２１０ａと、裏面２７０ｂ側の第２主面２１０ｂとを有する。ベース基板２１０は、主に第１主面２１０ａに入射する光によりキャリアとなる電子および正孔を生成する。ベース基板２１０は、結晶性の半導体基板であり、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン基板である。ここでは、ベース基板２１０としてｎ型の単結晶シリコン基板を用いる。
ベース基板２１０の第１主面２１０ａの上には、第３積層体２１７と、第１絶縁層２１６が順に積層される。第３積層体２１７は、真性な非晶質半導体である第３のｉ型層２１７ｉと、ベース基板２１０と同じ導電型を有する第３導電型層２１７ｎとを有する。本実施形態では、第３のｉ型層２１７ｉは、水素を含むｉ型のアモルファスシリコンであり、第３導電型層２１７ｎは、水素を含むｎ型のアモルファスシリコンである。第１絶縁層２１６は、反射防止膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ね備えた層であり、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などにより構成される層である。なお、第１絶縁層２１６および第３積層体２１７は、ベース基板２１０のパッシベーション層としての機能も有する。
ベース基板２１０の第２主面２１０ｂの上には、第１積層体２１２と第２積層体２１３とが形成される。第１積層体２１２および第２積層体２１３は、櫛歯状に形成されており、それぞれの櫛歯が互いに間挿し合うように形成されている。したがって、第１積層体２１２が設けられる領域Ｗ１と、第２積層体２１３が設けられる領域Ｗ２は、第２主面２１０ｂ上において交互に周期的に配列される。
第１積層体２１２は、第２主面２１０ｂの上に設けられる第１のｉ型層２１２ｉと、第１のｉ型層２１２ｉの上に設けられる第１導電型層２１２ｎとを有する。第１のｉ型層２１２ｉは、例えば、水素を含むｉ型のアモルファスシリコン層であり、第１導電型層２１２ｎは、水素を含むｎ型のアモルファスシリコン層である。
第１積層体２１２の上には、領域Ｗ１の中央部を除く両端部に相当する領域Ｗ３に第２絶縁層２１８が形成される。第２絶縁層２１８は、第１電極２１４と第２電極２１５の間が電気的に短絡してしまうことを防ぐために設けられる。第２絶縁層２１８は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などにより形成される。なお、第２絶縁層２１８は、水素を含む窒化ケイ素で形成されることが望ましい。
第２積層体２１３は、第１積層体２１２が形成されない領域Ｗ２と、第２絶縁層２１８が形成される領域Ｗ３の上に形成される。第２積層体２１３は、第２主面２１０ｂの上に設けられる第２のｉ型層２１３ｉと、第２のｉ型層２１３ｉの上に設けられる第２導電型層２１３ｐとを有する。第２のｉ型層２１３ｉは、例えば、水素を含むｉ型のアモルファスシリコン層であり、第２導電型層２１３ｐは、水素を含むｐ型のアモルファスシリコン層である。
第１積層体２１２の上には、第１電極２１４が形成され、第２積層体２１３の上には第２電極２１５が形成される。第１電極２１４が形成される領域と第２電極２１５が形成される領域の間の領域Ｗ５には溝が形成されており、両者は電気的に絶縁されている。また、第１電極２１４および第２電極２１５は、第１積層体２１２および第２積層体２１３と対応して櫛歯状に形成され、それぞれの櫛歯が互いに噛み合うように形成される。
第１電極２１４および第２電極２１５のそれぞれは、第１導電層２１９ａから第４導電層２１９ｄまでの四層の積層体により形成される。第１導電層２１９ａは、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極層により形成される。第２導電層２１９ｂおよび第３導電層２１９ｃは、銅（Ｃｕ）により形成される。第４導電層２１９ｄは、錫（Ｓｎ）により形成される。第１導電層２１９ａないし第４導電層２１９ｄは、スパッタリング法やＣＶＤ法などの薄膜形成方法やめっき法などにより形成される。具体的には、第１導電層２１９ａおよび第２導電層２１９ｂは、スパッタリング法により形成され、第３導電層２１９ｃおよび第４導電層２１９ｄは、めっき法により形成される。
図３２は、太陽電池素子２７０の裏面２７０ｂを示す図である。第１電極２１４は、ｙ方向に並行して延びる複数の第１フィンガー電極２１４ａと、複数の第１フィンガー電極２１４ａを接続してｘ方向に延びる第１バスバー電極２１４ｂとを有する。同様に、第２電極２１５は、ｙ方向に並行して延びる複数の第２フィンガー電極２１５ａと、複数の第２フィンガー電極２１５ａを接続してｘ方向に延びる第２バスバー電極２１５ｂとを有する。第１フィンガー電極２１４ａと第２フィンガー電極２１５ａは、櫛歯が噛み合うように交互に配置される。
図３３は、太陽電池素子２７０の受光面２７０ａを示す図である。本図では、裏面において第１バスバー電極２１４ｂおよび第２バスバー電極２１５ｂが形成される領域に対向する領域を破線で示している。裏面接合型の太陽電池素子２７０においては、フィンガー電極が形成される領域に対向する内部領域Ｃ２が有効領域となり、外周領域Ｃ１およびバスバー電極が形成される領域Ｃ３が有効領域に比べて発電効率の低い無効領域となる。したがって、裏面接合型の太陽電池素子２７０では、無効領域となる外周領域Ｃ１およびバスバー電極が形成される領域Ｃ３を光拡散部で覆うことで、無効領域に向かう光を有効活用することができる。具体的には、太陽電池素子２７０の外周に沿って光拡散部を形成するとともに、バスバー電極が設けられる領域Ｃ３に対応する辺２７４ａ、２７４ｂにおいて、光拡散部の短手方向の幅を広くすればよい。
Ｃ１…外周領域、Ｃ２…有効領域、Ｃ３…境界領域、Ｃ４…隣接領域、１０…発電層、１２…ベース基板、１６…第１導電型層、２１…フィンガー電極、２２…バスバー電極、２６…第２導電型層、６０…光拡散部、６０ａ…凸部、６０ｂ…凹部、６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ…塗料、７０…太陽電池素子、７０ａ…受光面、７０ｂ…裏面、７０ｃ…側面、７０ｄ…角部、７２…タブ配線、７４…長辺、７４ａ…左辺、７４ｂ…右辺、７４ｃ…上辺、７４ｄ…下辺、７６…短辺、８０…印刷版、８２…パターン、９０…ステージ、９４…溝、１００…太陽電池モジュール、１１２…ベース基板、１１４…第１導電型領域、１１６…第２導電型領域、１１８…溝、１６０ａ，１６０ｂ…第１光拡散部、１６０ｃ，１６０ｄ…第２光拡散部、１７０…太陽電池素子、１７０ａ…受光面、１７０ｃ…側面、１７０ｂ…裏面、２００…太陽電池モジュール、２１０…ベース基板、２１２ｎ…第１導電型層、２１３ｐ…第２導電型層、２１４ａ…第１フィンガー電極、２１４ｂ…第１バスバー電極、２１５ａ…第２フィンガー電極、２１５ｂ…第２バスバー電極、２７０…太陽電池素子、２７０ａ…受光面、２７０ｂ…裏面。
本発明によれば、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。

Claims (4)

  1. 太陽電池素子と、
    前記太陽電池素子の受光面と背向する裏面側に設けられる封止材と、
    前記太陽電池素子と前記封止材との間に設けられる光拡散部と、を備える太陽電池モジュール。
  2. 前記光拡散部の表面は、複数の凹部と凸部を有する凹凸構造が設けられる、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記光拡散部は、白色材料を有する、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記太陽電池素子は、裏面接合型である、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
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