专利名称：太阳能电池串、太阳能电池组件及太阳能电池单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池串、太阳能电池组件及太阳能电池单元。
背景技术：
由于对地球环境问题的越发关注，将光能转换成电能的太阳能电池正作为环境负荷小的清洁能源而越发受到瞩目。作为用于太阳能电池的材料，存在使用化合物半导体材料和有机材料等各种各样的种类，但现在使用硅晶体是主流。太阳能电池通常很少通过太阳能电池单元单体而被使用，而是将多个太阳能电池单元串联或者并联，形成太阳能电池串，以得到规定的输出。将太阳能电池串用密封材料密封，从而作为太阳能电池组件使用。然而，在太阳能电池组件的使用过程中，在由于某些原因而在一部分太阳能电池单元上产生影子的情况下，其他太阳能电池单元所产生的电压就作为反向偏置电压施加于产生影子的太阳能电池单元。若该反向偏置电压超过产生影子的太阳能电池单元的击穿电压，则产生影子的太阳能电池单元就短路损坏，太阳能电池组件整体的输出下降。因此，为了抑制反向击穿电压造成的损坏，提出了各种结构(例如，参照专利文献I及专利文献2)。在上述专利文献I中，公开了一种具备串联的多个太阳能电池单元和多个旁路二极管的太阳能电池组件。在该太阳能电池组件中，太阳能电池单元的受光面侧的电极用导线等与邻接于一侧的太阳能电池单元的背面侧的电极连接。另外，太阳能电池单元的背面侧的电极用导线等与邻接于另一侧的太阳能电池单元的受光面侧的电极连接。由此，使多个太阳能电池单元串联。另外，在该太阳能电池组件中，对每个太阳能电池单元，都外置有与太阳能电池单元并联的旁路二极管。因此，在该太阳能电池组件中，在由于某些原因而在一部分太阳能电池单元上产生影子的情况下，使电流流经旁路，从而使电流不会流向产生影子的太阳能电池单元，因此，能够抑制产生影子的太阳能电池单元被反向偏置电压损坏。在上述专利文献2中，公开了一种使光电转换用pn结和与光电转换用pn结并联的旁路用Pn结形成一体的太阳能电池单元。 在该太阳能电池单元中，在P型硅基板的受光面形成n+型扩散层，利用P型硅基板和n+型扩散层构成光电转换用pn结。另外，在P型硅基板的背面的一部分区域形成η型扩散区域，并在η型扩散区域背面的一部分形成P型扩散层，利用η型扩散区域和P型扩散层构成旁路用Pn结。另外，在P型硅基板的受光面上形成有与n+型扩散层电连接的表面电极，在P型硅基板的背面上形成有与P型硅基板电连接的背面电极。另外，表面电极的一部分形成为通过P型硅基板的侧面并到达背面侧，与P型扩散层电连接。另外，为了抑制表面电极与P型硅基板或者η型扩散区域短路，在ρ型硅基板的侧面上等形成氧化膜。在上述专利文献2中，由于表面电极的一部分形成为到达背面侧，因此，能够使太阳能电池单元彼此仅在背面侧连接。另外，在上述专利文献2中，由于将旁路用pn结与光电转换用pn结并联，因此，与上述专利文献I相同，在由于某些原因而在一部分太阳能电池单元上产生影子的情况下，能够使电流流经旁路，从而使电流不流向产生影子的太阳能电池单元。由此，能够抑制产生影子的太阳能电池单元被反向偏置电压损坏。现有技术文献专利文献
专利文献I :(日本)特开平5-152596号公报(图I)
专利文献2 :(日本)特开平3-24768号公报(第4页、图5)
发明内容
发明所要解决的技术问题然而，在上述专利文献I中，因为每个太阳能电池单元都外置有旁路二极管，所以需要安装与太阳能电池单元相同数量的旁路二极管。因此，存在如下问题太阳能电池组件的制造耗费时间，并且太阳能电池组件中的太阳能电池单元的实际安装密度低。另外，在上述专利文献I中，在将邻接的太阳能电池单元彼此电连接来制造太阳能电池组件时，需要对太阳能电池单元的受光面侧的电极和背光面侧的电极这两者进行配线，因此，存在如下问题太阳能电池组件的结构复杂，并且制造更费时间。另外，需要在邻接的太阳能电池单元彼此之间，设置用于使导线等穿过的间隙，因此，存在太阳能电池组件中的太阳能电池单元的实际安装密度低的问题。另外，在上述专利文献2中，在ρ型硅基板的侧面上等形成有氧化膜，并且表面电极的一部分形成为到达背面侧，因此，存在太阳能电池单元的制造耗费时间的问题。另外，在上述专利文献2中，利用ρ型硅基板和n+型扩散层构成光电转换用pn结，并利用η型扩散区域和ρ型扩散层构成旁路用pn结。即，分别形成光电转换用pn结和旁路用Pn结，因此，存在太阳能电池单元的制造更费时间的问题。本发明是为了解决上述技术问题而作出的，目的在于提供一种能够抑制太阳能电池单元的实际安装密度降低，且能够缩短制造时间并抑制太阳能电池单元的损坏的太阳能电池串、太阳能电池组件及太阳能电池单元。用于解决技术问题的技术手段为了达成上述目的，本发明第一方面的太阳能电池串具备多个太阳能电池单元；将多个所述太阳能电池单元彼此电连接的连接部件；所述太阳能电池单元包括具有第一导电型的第一区域的半导体基板；设置于所述半导体基板的背面并具有比所述第一区域的浓度高的杂质的第一导电型的第二区域；设置于所述半导体基板的背面的第二导电型的第三区域及第四区域；多个所述太阳能电池单元包括相互电连接的第一太阳能电池单元和第二太阳能电池单元，所述连接部件包括将所述第一太阳能电池单元的第二区域与所述第二太阳能电池单元的第三区域电连接的第一连接部件；将所述第一太阳能电池单元的第四区域与所述第二太阳能电池单元的第二区域电连接的第二连接部。
在该第一方面的太阳能电池串中，能够利用第四区域和第一区域形成二极管。另夕卜，通过如上所述地使连接部件构成为包括将第一太阳能电池单元的第二区域与第二太阳能电池单元的第三区域电连接的第一连接部件、将第一太阳能电池单元的第四区域与第二太阳能电池单元的第二区域电连接的第二连接部，从而能够将第一太阳能电池单元的第二区域与第二太阳能电池单元的第三区域电连接，并能够将第一太阳能电池单元的第四区域与第二太阳能电池单元的第二区域电连接。由此，能够将第一太阳能电池单元的上述二极管与第二太阳能电池单元并联，并能够使该二极管作为旁路二极管起作用。因此，在由于某些原因而在第二太阳能电池单元上产生影子的情况下，能够使电流流经旁路，从而使电流不流向第二太阳能电池单元，因此，能够抑制第二太阳能电池单元被反向偏置电压损坏。由此，在第一方面的太阳能电池串中，不需要对每个太阳能电池单元都外置旁路二极管，因此，与对每个太阳能电池单元都外置旁路二极管的情况相比，能够缩短太阳能电池串的制造时间，并且能够抑制太阳能电池串中太阳能电池单元的实际安装密度的降低。另外，在第一方面的太阳能电池串中，利用第一导电型的第一区域和第二导电型 的第三区域，形成通过被照射太阳光而发电的二极管。另外，如上所述，利用第四区域和第 一区域形成旁路二极管。即，通过被照射太阳光而发电的二极管和旁路二极管能够共用第一区域。由此，与分开形成通过被照射太阳光而发电的二极管和旁路二极管的情况相比，能够缩短太阳能电池单元的制造时间。另外，在第一方面的太阳能电池串中，通过如上所述地在半导体基板的背面设置第二区域、第三区域及第四区域，能够仅在半导体基板的背面侧进行配线，因此，能够简化结构，并能够进一步缩短制造时间。另外，由于能够仅在半导体基板的背面侧进行配线，因此，不需要在邻接的太阳能电池单元彼此之间设置用于使导线等穿过的间隙。由此，能够进一步抑制太阳能电池单元的实际安装密度的降低。另外，在半导体基板的背面设置有第二区域、第三区域及第四区域，因此，不需要在半导体基板的受光面侧设置电极并使该电极的一部分形成为达到背面侧。由此，能够进一步抑制制造太阳能电池单元所耗费的时间。另外，在第一方面的太阳能电池串中，不需要在太阳能电池单元的受光面设置例如电极等，因此，能够抑制太阳能电池单元的受光面积变小。由此，能够抑制发电效率降低。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，连接部件包括绝缘性的基材;第一连接部及第二连接部，其由形成在基材的表面上的配线层构成。如果这样构成，就能够利用连接部件容易地使第一太阳能电池单元与第二太阳能电池单元电连接。另外，如果使用上述的连接部件，就能够在将多个太阳能电池单元搭载到连接部件上之后，通过进行例如回流焊处理P」7 π—処理)等，一次性使多个太阳能电池单元与连接部件进行电连接。由此，能够容易地制造太阳能电池串，并能够进一步缩短制造时间。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，太阳能电池单元包括遮光部，该遮光部设置于半导体基板的受光面并覆盖第四区域的受光面侧。如果这样构成，就能够抑制第四区域被太阳光照射。由此，能够抑制由第四区域和第一区域形成的二极管(旁路二极管)的发电所导致的电力损失，因此，能够抑制太阳能电池单元的发电效率降低。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，第四区域设置在半导体基板的背面的端部附近。如果这样构成，就能够容易地抑制连接部件的第一连接部与第二连接部交叉。即，能够抑制第一连接部及第ニ连接部的配线变复杂。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，在每个太阳能电池単元都设置有多个第四区域。如果这样构成，就能够使电流流过由第一区域和第四区域形成的ニ极管(旁路ニ极管)时所产生的热量分散。由此，能够抑制太阳能电池単元变为高温，因此，能够抑制太阳能电池単元的发电效率降低。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，也可以使第二区域配置在第三区域与第四区域之间。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，在第二区域、第三区域及第四区域上分別设置有第一电极、第二电极及第三电极。如果这样构成，就能够将太阳能电池単元的第二区域、第三区域及第四区域容易地与连接部件电连接。在上述第一方面的太阳能电池串中，优选的是，对ー个连接部件设置ー个旁路ニ 极管，旁路ニ极管与第一太阳能电池単元并联。如果这样构成，就能够使旁路ニ极管(包括由第四区域和第一区域形成的ニ极管)与所有的太阳能电池単元中的每ー个都并联，因此，无论是在哪个太阳能电池単元上产生影子的情况下，都能够抑制太阳能电池単元的损坏。本发明第二方面的太阳能电池组件具备上述结构的太阳能电池串；密封材料，其密封太阳能电池串。如果这样构成，就能够得到抑制太阳能电池単元的实际安装密度降低，且能够缩短制造时间并能够抑制太阳能电池単元损坏的太阳能电池组件。本发明第三方面的太阳能电池単元具备半导体基板，其具有第一导电型的第一区域；第一导电型的第二区域，其设置于半导体基板的背面，并具有比第一区域的浓度高的杂质；第二导电型的第三区域及第四区域，其设置于半导体基板的背面。在该第三方面的太阳能电池単元中，能够利用第四区域和第一区域形成ニ极管。另外，在利用多个太阳能电池单元构成太阳能电池串的情况下，如果将多个太阳能电池单元中的第一太阳能电池单元的第二区域与多个太阳能电池单元中的第二太阳能电池单元的第三区域电连接，并将第一太阳能电池単元的第四区域与第二太阳能电池単元的第二区域电连接，就能够将第一太阳能电池単元的上述ニ极管与第二太阳能电池単元并联，并且能够使该ニ极管作为旁路ニ极管起作用。因此，在由于某些原因而在第二太阳能电池単元上产生影子的情况下，能够使电流流经旁路，从而使电流不流向第二太阳能电池単元，因此，能够抑制第二太阳能电池单元被反向偏置电压损坏。由此，如果使用第三方面的太阳能电池単元，则在利用多个太阳能电池单元构成太阳能电池串的情况下，不需要对每个太阳能电池単元都外置旁路ニ极管，因此，与对每个太阳能电池単元都外置旁路ニ极管的情况相比，能够缩短太阳能电池串的制造时间，并且能够抑制太阳能电池串中的太阳能电池単元的实际安装密度的降低。另外，在第三方面的太阳能电池単元中，利用第一导电型的第一区域和第二导电型的第三区域，形成通过被照射太阳光而发电的ニ极管。另外，如上所述，利用第四区域和第一区域形成旁路ニ极管。即，通过被照射太阳光而发电的ニ极管和旁路ニ极管能够共用第一区域。由此，与分开形成通过被照射太阳光而发电的ニ极管和旁路ニ极管的情况相比，能够缩短太阳能电池単元的制造时间。另外，在第三方面的太阳能电池単元中，如上所述，在半导体基板的背面设置第二区域、第三区域及第四区域。由此，在利用多个太阳能电池单元构成太阳能电池串的情况下，能够仅在半导体基板的背面侧进行配线，因此，能够简化太阳能电池串的结构，井能够进ー步缩短制造时间。另外，在利用多个太阳能电池单元构成太阳能电池串的情况下，能够仅在半导体基板的背面侧进行配线，因此，不需要在邻接的太阳能电池単元彼此之间设置用于使导线等穿过的间隙。由此，能够进一歩抑制太阳能电池単元的实际安装密度的降低。另外，在半导体基板的背面设置有第二区域、第三区域及第四区域，因此，不需要在半导体基板的受光面侧设置电极并使该电极的一部分形成为达到背面侧。由此，能够进一歩抑制制造太阳能电池单元所耗费的时间。另外，在第三方面的太阳能电池単元中，不需要在太阳能电池単元的受光面设置例如电极等，因此，能够抑制太阳能电池単元的受光面积变小。由此，能够抑制发电效率降低。在上述第三方面的太阳能电池単元中，优选的是，还具备遮光部，该遮光部设置于 半导体基板的受光面并覆盖第四区域的受光面侧。如果这样构成，就能够抑制第四区域被太阳光照射。由此，能够抑制由第四区域和第一区域形成的ニ极管(旁路ニ极管)的发电所导致的电カ损失，因此，能够抑制太阳能电池単元的发电效率的降低。发明效果如上所述，根据本发明，能够容易地得到抑制太阳能电池単元的实际安装密度降低，且能够缩短制造时间并抑制太阳能电池単元的损坏的太阳能电池串以及具备该太阳能电池串的太阳能电池组件。
图I是表示本发明的一个实施方式的太阳能电池串的结构的俯视图；图2是沿图I的100-100线的剖视图；图3是沿图I的150-150线的剖视图；图4是表示图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的结构的俯视图；图5是表示图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池单元的结构的仰视图；图6是沿图4的200-200线的剖视图；图7是沿图4的250-250线的剖视图；图8是表示图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的配线基板的结构的俯视图；图9是表示图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的等效电路的图；图10是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的动作的图；图11是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的动作的图；图12是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图13是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图14是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图15是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图16是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图； 图17是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图18是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图19是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图20是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图21是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图22是用于说明图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池単元的制造エ序的剖视图；图23是表示具备图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池组件的结构的剖视图；图24是用于说明具备图I所示的本发明的一个实施方式的太阳能电池串的太阳能电池组件的制造エ序的剖视图。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，參照图I 图9对本发明的一个实施方式的太阳能电池串I的结构进行说明。另外，为了容易理解，在俯视图和仰视图中也存在添加剖面线的情況。如图I 图3所示，本发明的一个实施方式的太阳能电池串I具备多个太阳电池単元2、与多个太阳能电池单元2串联地电连接的配线基板3。另外，配线基板3是本发明的“连接部件”的ー个例子。如图4 图7所示，太阳能电池单元2包括半导体基板10 ;设置在半导体基板10的受光面IOa上的遮光膜11 ;设置在半导体基板10的背面IOb上的n电极12、p电极13、14。另外，遮光膜11是本发明的“遮光部”的ー个例子，n电极12是本发明的“第一电极”的ー个例子。另外，P电极13是本发明的“第二电极”的ー个例子，p电极14是本发明的“第三电极”的ー个例子。半导体基板10用n型娃基板形成,并且厚度形成为例如约50 ii m 约400 ii m。另夕卜，在半导体基板10的受光面IOa优选形成有纹理结构(未图示)，在半导体基板10的受光面IOa上优选配置有防反射膜(未图示)。如果这样构成，就能够抑制太阳光被半导体基板10的受光面IOa反射。在此，在本实施方式中，半导体基板10包括n型导电区域IOc ;n+型导电区域10d，其设置于半导体基板10的背面IOb侧，并具有比n型导电区域IOc的浓度高的杂质；p型导电区域IOe及p型导电区域IOf，其设置于半导体基板10的背面IOb侦彳。n型导电区域IOc和p型导电区域IOe形成pn结,通过n型导电区域IOc和p型导电区域IOe,形成通过被照射太阳光而发电的ニ极管10g。n型导电区域10c、n+型导电区域IOcUp型导电区域IOe及p型导电区域IOf分别为本发明的“第一区域”、“第二区域”、“第三区域”及“第四区域”的ー个例子。另外，n型及n+型是本发明的“第一导电型”的ー个例子，p型是本发明的“第二导电型”的ー个例子。如图5所示，n+型导电区域IOd及p型导电区域IOe都形成为梳子形状。n+型导电区域IOd及p型导电区域IOe被配置为使各自的梳齿彼此相対，并且被配置为使各自的
梳齿咬合、交错。另外，如图5 图7所示，在n+型导电区域IOd上形成有与n+型导电区域IOd欧姆接触的n电极12。另外，在P型导电区域IOe上形成有与p型导电区域IOe欧姆接触的P电极13。与n+型导电区域IOd及p型导电区域IOe相同，这些n电极12及p电极13也都形成为梳子形状。另外，与n+型导电区域IOd及p型导电区域IOe相同，n电极12及p电极13也被配置为使各自的梳齿彼此相対，并且也被配置为使各自的梳齿咬合、交错。另外，n+型导电区域IOcU p型导电区域10e、n电极12及p电极13被配置为，使各自的梳齿沿A方向(多个太阳能电池单元2 (图I參照)的配置方向)延伸。在半导体基板10的背面IOb的A方向的ー侧(Al方向)的端部附近，且在B方向(与A方向正交的方向)的两端部附近各设置有ー个p型导电区域10f。即，在半导体基板10的背面IOb的Al方向的角部附近设置有两个p型导电区域IOf。另外，p型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成为pn结，如后所述，通过p型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成旁路ニ极管10h。另外，在p型导电区域IOf上形成有与p型导电区域IOf欧姆接触的p电极14。遮光膜11使用不会使波长约300nm以上、约1200nm以下的光透过的材料形成。例如，遮光膜11可以用PET (聚对苯ニ甲酸こニ醇酷)、PEN (聚萘ニ甲酸こニ醇酷)、聚酰亚胺或こ烯-醋酸こ烯酯等绝缘性基材、或者银、铜、铝等金属膜等形成，但遮光膜11的材料只要有遮光性即可，并不限于上述材料。另外，在半导体基板10的受光面IOa上的A方向的ー侧(Al方向)的端部，且在B方向的两端部各设置有ー个遮光膜11。即，在半导体基板10的受光面IOa上的Al方向的角部设置有两个遮光膜11。另外，在本实施方式中，遮光膜11在俯视观察时具有比P型导电区域IOf大的面积，并被配置为覆盖P型导电区域IOf的受光面IOa侧。具体地说，遮光膜11被配置为覆盖P型导电区域IOf的受光面IOa侧，并且覆盖n型导电区域IOc中的配置在p型导电区域IOf附近的部分的受光面IOa侧，且覆盖n+型导电区域IOd中的配置在p型导电区域IOf附近的部分的受光面IOa侧。由此，由遮光膜11覆盖的部分无法被太阳光照射，因此，通过P型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成对发电没有帮助的ニ极管(旁路ニ极管10h)。如图I 图3所示，配线基板3形成为搭载例如三个太阳能电池单元2。另外，在本实施方式中，对在配线基板3搭载有三个太阳能电池单元2的情况进行说明，但也可以在配线基板3搭载两个或者四个以上的太阳能电池単元2。另外，如图2及图8所示，配线基板3形成为沿A方向延伸。另外，配线基板3由绝缘性的基材20、电极部21、电极部22、电极部23、电极部24形成，所述基材20形成有一定厚度，所述电极部21、电极部22、电极部23及电极部24由形成在基材20的ー个面20a上的金属配线层构成。这些电极部21、电极部22、电极部23及电极部24通过利用例如蚀刻等在金属配线层上形成配线图案而形成，该金属配线层形成在基材20的ー个面20a上。因此，电极部21、电极部22、电极部23及电极部24的上表面形成为相同高度。另外，ー个面20a是本发明的“表面”的ー个例子。基材20可以用例如PET、PEN、聚酰亚胺或者こ烯-醋酸こ烯酯等绝缘性基材形成，但基材20的材料只要具有绝缘性即可，并不限于上述材料。 电极部21、电极部22、电极部23及电极部24可以由例如银、铜或者铝等金属形成，但电极部21、电极部22、电极部23及电极部24的材质只要具有导电性即可，并不限于上述材质。另外，如图5及图8所示，电极部21、电极部22、电极部23及电极部24形成为与太阳能电池单元2的n电极12、p电极13及p电极14相对应的形状。具体地说，电极部21包括与太阳能电池单元2的p电极13相对应的梳子形状的部分21a;设置在基材20的A方向的另ー侧(A2方向侧)的端部附近的外部连接用的端子部21b。电极部22包括与太阳能电池单元2的n电极12相对应的梳子形状的部分22a ;与P电极13相对应的梳子形状的部分22b。电极部23包括与p电极14相对应的部分23a ；与n电极12相对应的梳子形状的部分23b ;与p电极13相对应的梳子形状的部分23c。电极部24包括与p电极14相对应的部分24a、与n电极12相对应的梳子形状的部分24b ；设置在基材20的Al方向的端部附近的外部连接用的端子部24c。如图2及图3所示，三个太阳能电池单元2中的最靠A2方向侧配置的太阳能电池单元2a的n电极12、p电极13及p电极14分别与电极部22的部分22a、电极部21的部分21a及电极部23的部分23a电连接。另外，三个太阳能电池单元2中的配置在中央的太阳能电池单元2b的n电极12、P电极13及p电极14分别与电极部23的部分23b、电极部22的部分22b及电极部24的部分24a电连接。另外，三个太阳能电池单元2中的最靠Al方向侧配置的太阳能电池单元2c的n电极12及p电极13分别与电极部24的部分24b、电极部23的部分23c电连接。另外，在本实施方式中，太阳能电池单元2c的p电极14不与配线基板3电连接。通过将三个太阳能电池单元2a、2b、2c与配线基板3如上所述地电连接，使太阳能电池单元2a的n+型导电区域IOd与太阳能电池单元2b的p型导电区域IOe经由电极部22电连接，并使太阳能电池単元2a的p型导电区域IOf与太阳能电池単元2b的n+型导电区域IOd经由电极部23电连接。在该情况下，太阳能电池単元2a为本发明的“第一太阳能电池单元”，太阳能电池単元2b为本发明的“第二太阳能电池単元”。另外，电极部22为本发明的“第一连接部”，电极部23为本发明的“第二连接部”。如图9所示，太阳能电池单元2a的旁路ニ极管IOh与太阳能电池单元2b并联。另夕卜，在图9中，单点划线所包围的区域表示太阳光未照射的区域。同样，如图2及图3所示，太阳能电池単元2b的n+型导电区域IOd与太阳能电池単元2c的p型导电区域IOe经由电极部23电连接，并且太阳能电池単元2b的p型导电区域IOf与太阳能电池单元2c的n+型导电区域IOd经由电极部24电连接。在该情况下，太阳能电池単元为本发明的“第一太阳能电池単元”，太阳能电池単元2c为本发明的“第二太阳能电池単元”。另外，电极部23为本发明的“第一连接部”，电极部24为本发明的“第二连接部”。如图9所示，太阳能电池单元2b的旁路ニ极管IOh与太阳能电池单元2c并联。
另外，在本实施方式中，外置的旁路ニ极管30以与太阳能电池单元2a并联的方式与配线基板3连接。另外，外置的旁路ニ极管30为本发明的“旁路ニ极管”的ー个例子。另夕卜，在图I 图3中，省略了外置的旁路ニ极管30。另外，在本实施方式中，对ー个配线基板3设置ー个外置的旁路ニ极管30。另外，旁路ニ极管30的pn结被遮光，从而不进行发电。另外，太阳能电池単元2与配线基板3的电连接可以使用焊锡等导电性粘接层(未图示)进行，也可以如后所述，在制造为太阳能电池组件101时，通过使用密封材料102及密封材料104等从上下方向对太阳能电池单元2及配线基板3加压以夹持这两者来进行。无论在哪种情况下，都可以在将多个太阳能电池单元2搭载到配线基板3上后，通过进行例如回流焊处理或者使用密封材料102及密封材料104的加压处理，一次性使多个太阳能电池単元2与配线基板3进行电连接。由此，能够缩短太阳能电池串I的制造时间。此外，在仅将两个太阳能电池单元2搭载于配线基板3的情况下，只要在配线基板3上不设置电极部23，而仅设置电极部21、电极部22及电极部24即可。另外，在将四个以上的太阳能电池単元2搭载于配线基板3的情况下，只要仅在配线基板3上将与增加的太阳能电池単元2相对应的电极部23追加到电极部22与电极部24之间即可。接着，參照图10及图11对太阳能电池串I的动作进行说明。另外，在图10及图11中，单点划线所包围的区域表示太阳光未照射的区域。如图10所示，在太阳能电池串I的使用过程中，无论在哪个太阳能电池単元2上产生影子的情况下，电流(I)都流向所有的太阳能电池単元2的ニ极管10g。此时，电流(I)不向旁路ニ极管IOh及外置的旁路ニ极管30流动。另ー方面，如图11所示，例如在太阳能电池単元2c上产生影子的情况下，由于太阳能电池单元2a及太阳能电池单元2b发电，所以向太阳能电池单元2c施加反向偏置电压。太阳能电池单元2c的ニ极管IOg的n侧(n+型导电区域IOd)变为正电位且p侧(p型导电区域IOe)变为负电位，太阳能电池单元2b的旁路ニ极管IOh的n侦彳(n+型导电区域IOd)变为负电位且p侧(p型导电区域IOf)变为正电位。因此，在太阳能电池单元2c的ニ极管IOg没有电流(I)流动，而在太阳能电池单元2b的旁路ニ极管IOh有电流(I)流动。即，电流(I)流向太阳能电池単元2b的旁路ニ极管10h、ニ极管IOg及太阳能电池単元2a的ニ极管10g。另外，此时，电流(I)不流向太阳能电池单元2a的旁路ニ极管IOh和外置的旁路ニ极管30。
由此，电流流经旁路，以使产生影子的太阳能电池単元2c没有电流流过，从而抑制反向偏置电压上升。接着，參照图6、图7及图12 图22对本发明的一个实施方式的太阳能电池単元2的制造エ序进行说明。图13、图15、图17、图19及图21对应于沿图4的200-200线的截面，图14、图16、图18、图20及图22对应于沿图4的250-250线的截面。首先，如图12所示，准备厚度形成为例如约50 ii m 约400 ii m的、由n型硅基板构成的半导体基板10。需要说明的是，半导体基板10的厚度及材质并不限于上述厚度及材质。然后，在半导体基板10的至少背面IOb的整个面上形成，由厚度为300nm左右的SiO2膜等构成的防扩散掩膜50。此时，在半导体基板10的受光面IOa上也可以形成防扩散掩膜50。此外，防扩散掩膜50也可以通过例如热氧化法等形成于半导体基板10的受光面IOa及背面IOb0
之后，如图13及图14所示，采用光刻技术，在防扩散掩膜50背面上的、形成n+型导电区域IOd (參照图6及图7)的预定区域以外的区域下的部分，形成光刻胶51。然后，通过将光刻胶51作为掩膜进行蚀刻，除去防扩散掩膜50的规定区域。由此，使半导体基板10的形成n+型导电区域IOd的预定区域的背面IOb露出。之后，如图15及图16所示，在除去光刻胶51以后，将n型杂质，S卩，例如含有磷的POCl3 (三氯氧磷)作为扩散源，在约770度的温度下进行30分钟左右的气相扩散处理，从而在半导体基板10的背面IOb侧的规定区域形成n+型导电区域10d。接着，如图17及图18所示，在使用氢氟酸水溶液除去防扩散掩膜50后，在半导体基板10的至少背面IOb的整个面上形成，由厚度为400nm左右的SiO2膜等构成的防扩散掩膜52。此时，在半导体基板10的受光面IOa上也可以形成防扩散掩膜52。此外，防扩散掩膜52也可以通过例如CVD (化学气相沉积(chemical vapor deposition :化学气相沉积))法等形成。该防扩散掩膜52具有保护n+型导电区域IOd的功能和在形成后述的p型导电区域IOe及p型导电区域IOf时防止p型杂质向半导体基板10的规定区域以外的区域扩散的功能。然后，如图19及图20所示，采用光刻技术，在防扩散掩膜52背面上的、形成p型导电区域IOe及p型导电区域IOf (參照图6及图7)的预定区域以外的区域下的部分上形成光刻胶53。之后，通过将光刻胶53作为掩膜进行蚀刻，除去防扩散掩膜52的规定区域。由此，使半导体基板10的形成p型导电区域IOe及p型导电区域IOf的预定区域的背面IOb露出。然后，如图21及图22所示，在除去光刻胶53后，将p型杂质，S卩，例如含有B (硼)的BBr3 (三溴化硼)作为扩散源，在约970度的温度下进行50分钟左右的气相扩散处理，从而在半导体基板10的背面IOb侧的规定区域形成p型导电区域IOe及p型导电区域10f。之后，如图6及图7所示，在除去防扩散掩膜52以后，分别在半导体基板10的n+型导电区域IOcUp型导电区域IOe及p型导电区域IOf的背面IOb上形成n电极12、p电极13及p电极14。另外，n电极12、p电极13及p电极14可以使用例如光刻技术或者真空蒸镀法等形成。
接着，在半导体基板10的受光面IOa上形成遮光膜11，以覆盖p型导电区域IOf的受光面IOa侧。另外，优选的是，在半导体基板10的受光面10a，通过蚀刻エ序形成纹理结构(未图示)，所述蚀刻エ序使用例如氢氧化钾水溶液等碱性水溶液。另外，在形成纹理结构以后，优选在半导体基板10的受光面IOa上形成防反射膜(未图示)。接着，參照图23对具备本发明的一个实施方式的太阳能电池串I的太阳能电池组件101的结构进行说明。如图23所示，具备本发明的一个实施方式的太阳能电池串I的太阳能电池组件101具备太阳能电池串I、覆盖太阳能电池串I的受光面侧的密封材料102及透明基板103、覆盖太阳能电池串I的背面侧的密封材料104及背面膜105、固定上述部件的外周部的框体106。此外，在太阳能电池组件101安装有用于将产生的电流向外部引出的端子盒(未图示)。 密封材料102使用例如相对于太阳光透明的树脂等形成。例如，密封材料102可以使用从こ烯-醋酸こ烯酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、烯烃树脂、聚酯树脂、硅酮树脂、聚苯こ烯树脂、聚碳酸酯树脂及橡胶类树脂中选择的至少ー种透明树脂。此外，密封材料102的材料只要相对于太阳光透明即可，并不限于上述材料。透明基板103可以使用例如相对于太阳光透明的玻璃基板等形成，但透明基板103的材质只要相对于太阳光透明即可，并不特别限定。密封材料104也可以使用与密封材料102相同的树脂形成。另外，密封材料104也可以使用与密封材料102不同的、例如相对于太阳光不透明的树脂等形成。需要说明的是，在图23中，密封材料102与密封材料104不相互接触，但密封材料102与密封材料104也可以通过相互粘接而形成一体。背面膜105可以使用例如由从以往就开始使用的耐候膜所构成的板材等。作为由耐候膜所构成的板材，优选使用将金属膜夹入到绝缘性膜之间的板材。此外，作为绝缘性膜及金属膜，可以使用目前公知的膜。例如，作为绝缘性膜，可以使用聚对苯ニ甲酸こニ醇酯膜等。另外，如果使用铝等金属膜作为金属膜，就能够充分抑制例如水分和氧气等向密封材料104侧穿透，能够充分确保太阳能电池组件101的长期可靠性。框体106由例如铝等形成。接着，參照图23及图24对本发明的一个实施方式的太阳能电池组件101的制造エ序进行说明。首先，如图24所示，将太阳能电池串I配置在密封材料102与密封材料104之间。然后，将密封材料102、太阳能电池串I及密封材料104配置在透明基板103与背面膜105之间。之后，ー边从上下方向对透明基板103及背面膜105加压，一边加热密封材料102及密封材料104并使二者硬化。由此，使从透明基板103到背面膜105都形成为一体。需要说明的是，既可以在将太阳能电池串I配置在密封材料102与密封材料104之间的状态下，利用焊锡等导电性粘接层将太阳能电池単元2和配线基板3预先固定，也可以不固定。即使在不利用导电性粘接层预先固定太阳能电池単元2与配线基板3的情况下，也可以在使密封材料102及密封材料104已经硬化的状态下，利用密封材料102及密封材料104的硬化所产生的压力，使太阳能电池単元2与配线基板3电连接。由此，如果不使用焊锡等导电性粘接层将太阳能电池単元2与配线基板3电连接，就能够削减所使用的材料的数量，并且能够简化制造エ序。然后，如图23所示，将从透明基板103到背面膜105的、形成为一体的外周部嵌入框体106，从而制造太阳能电池组件101。在本实施方式中，如上所述，通过设置覆盖p型导电区域IOf的受光面IOa侧的遮光膜11，能够利用P型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成对发电没有帮助的ニ极管(旁路ニ极管10h)。另外，通过将太阳能电池单元2a的旁路ニ极管IOh与太阳能电池单元2b并联，并将太阳能电池単元2b的旁路ニ极管IOh与太阳能电池単元2c并联，就能够在由 于某些原因而在太阳能电池単元2b或者太阳能电池単元2c上产生影子的情况下使电流流经旁路，从而使电流不向太阳能电池单元2b或者太阳能电池单元2c流动，因此,能够抑制太 阳能电池単元2b和太阳能电池単元2c被反向偏置电压损坏。由此，在本实施方式中，不需要对每个太阳能电池単元2都外置旁路ニ极管30，因此，与对每个太阳能电池单元2都外置旁路ニ极管30的情况相比，能够缩短太阳能电池串I的制造时间，并且能够抑制太阳能电池串I中的太阳能电池単元2的实际安装密度的降低。另外，在本实施方式中，如上所述,利用n型导电区域IOc和p型导电区域IOe形成ニ极管10g，该ニ极管IOg通过被太阳光照射而发电。另外，利用P型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成旁路ニ极管10h。即，n型导电区域IOc被ニ极管IOg和旁路ニ极管IOh共用。由此，与分开形成ニ极管IOg和旁路ニ极管IOh的情况相比，能够缩短太阳能电池单元2的制造时间。另外，在本实施方式中，如上所述，通过在半导体基板10的背面IOb侧设置n+型导电区域IOcU P型导电区域IOe及P型导电区域IOf，能够仅在半导体基板10的背面IOb侧进行配线，因此，能够简化太阳能电池串I的结构，并且能够进ー步缩短制造时间。另外，由于能够仅在半导体基板10的背面IOb侧进行配线，因此，不需要在邻接的太阳能电池単元2彼此之间设置用于使导线等穿过的间隙。由此，能够进一歩抑制太阳能电池单元2的实际安装密度的降低。另外，通过在半导体基板10的背面IOb侧设置n+型导电区域10d、p型导电区域IOe及p型导电区域IOf，不需要在半导体基板10的受光面IOa侧设置电极并使该电极的一部分形成为达到背面侧。由此，能够进一歩抑制制造太阳能电池単元2所耗费的时间。另外，在本实施方式中，如上所述，由于不需要在太阳能电池単元2的受光面IOa上设置遮光膜11以外的部件(例如电极等)，所以能够抑制太阳能电池単元2的受光面积变小。由此，能够抑制发电效率降低。另外，在本实施方式中，如上所述，通过将p型导电区域IOf设置在半导体基板10的背面IOb的端部附近，能够容易地抑制配线基板3的、例如电极部22与电极部23的交叉。即，能够抑制例如配线基板3的配线变复杂。另外，在本实施方式中，如上所述，通过在每个太阳能电池单元2设置多个(两个)P型导电区域IOf,能够使电流流过由p型导电区域IOf和n型导电区域IOc形成的ニ极管(旁路ニ极管IOh)时所产生的热量分散。由此，能够抑制太阳能电池単元2变为高温，因此能够抑制太阳能电池単元2的发电效率降低。另外，在本实施方式中，如上所述，通过使旁路ニ极管30与太阳能电池单元2a并联，能够使旁路ニ极管30或者旁路ニ极管IOh与所有的太阳能电池単元2并联，因此，无论是在哪个太阳能电池单元2上产生影子的情况下，都能够抑制太阳能电池単元2损坏。此外，此次公开的实施方式的所有方面都是示例而已，而不应该被认为是限制性的。本发明的范围不是通过上述实施方式的说明来表示，而是通过权利要求的范围来表示，而且，在与权利要求的范围等同的含义及范围内的所有变更都包含于本发明的范围内。例如，在上述实施方式中，对使第一导电型为n型或者n+型，使第二导电型为p型的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以使第一导电型为P型或者P+型，使第二导电型为n型。另外，在上述实施方式中，对将多个太阳能电池单元串联以构成太阳能电池串的 情况进行了表示，但本发明不限于此，也可以将多个太阳能电池单元串联及并联，以构成太阳能电池串。另外，在上述实施方式中，对使用由硅基板构成的半导体基板的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以使用硅基板以外的半导体基板。另外，在上述实施方式中，对设置遮光膜11以覆盖P型导电区域IOf的受光面IOa侧的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以不在P型导电区域IOf的受光面IOa侧设置遮光膜11。另外，在上述实施方式中，对使用配线基板将太阳能电池单元彼此电连接的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以使用配线基板以外的连接部件将太阳能电池单元彼此电连接。另外，在上述实施方式中，对通过进行气相扩散处理来形成n+型导电区域10d、p型导电区域IOe及p型导电区域IOf的例子进行了表示，但本发明不限于此，可以通过进行涂覆扩散法来形成n+型导电区域10d、p型导电区域IOe及p型导电区域10f，也可以通过离子注入杂质离子来形成n+型导电区域10d、p型导电区域IOe及p型导电区域10f。另夕卜，也可以通过使用例如CVD法等在半导体基板层叠杂质层来形成n+型导电区域10d、p型导电区域IOe及p型导电区域10f。另外，在上述实施方式中，对使用含有磷的POCl3作为n型杂质，使用含有B的BBr3作为P型杂质的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以使用POCl3和BBr3以外的杂质作为n型杂质及p型杂质。另外，在上述实施方式中，对使用例如氢氧化钾水溶液等碱性水溶液在半导体基板的受光面形成纹理结构的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以使用酸性水溶液或者反应性等离子体等在半导体基板的受光面形成纹理结构。另外，在上述实施方式中，对在太阳能电池组件设置框体的例子进行了表示，但本发明不限于此，也可以不在太阳能电池组件设置框体。附图标记说明I太阳能电池串2太阳能电池单元2a太阳能电池単元(第一太阳能电池単元)
2b太阳能电池単元(第一太阳能电池単元、第二太阳能电池単元)2c太阳能电池单元(第二太阳能电池单元)3配线基板(连接部件)10半导体基板IOa受光面IOb 背面IOc n型导电区域(第一区域)IOd n+型导电区域(第二区域) IOe p型导电区域(第三区域)IOf p型导电区域(第四区域)11遮光膜(遮光部)12 n电极(第一电极)13 p电极(第二电极)14 p电极(第三电极)20 基材20a ー个面(表面)22电极部(第一连接部)23电极部(第一连接部、第二连接部)24电极部(第二连接部)30旁路ニ极管101太阳能电池组件102密封部件
权利要求
1.一种太阳能电池串，其特征在于，具备 多个太阳能电池单元； 将多个所述太阳能电池单元彼此电连接的连接部件； 所述太阳能电池单元包括 具有第一导电型的第一区域的半导体基板； 设置于所述半导体基板的背面并具有比所述第一区域的浓度高的杂质的第一导电型的第二区域； 设置于所述半导体基板的背面的第二导电型的第三区域及第四区域； 多个所述太阳能电池单元包括相互电连接的第一太阳能电池单元和第二太阳能电池单元， 所述连接部件包括 将所述第一太阳能电池单元的第二区域与所述第二太阳能电池单元的第三区域电连接的第一连接部件； 将所述第一太阳能电池单元的第四区域与所述第二太阳能电池单元的第二区域电连接的第二连接部。
2.根据权利要求I所述的太阳能电池串，其特征在于，所述连接部件包括 绝缘性的基材； 由形成在所述基材的表面上的配线层构成的所述第一连接部及所述第二连接部。
3.根据权利要求I或2所述的太阳能电池串，其特征在于，所述太阳能电池单元包括遮光部，该遮光部设置于所述半导体基板的受光面并覆盖所述第四区域的所述受光面侧。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，所述第四区域设置在所述半导体基板的背面的端部附近。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，在每个所述太阳能电池单元都设置有多个所述第四区域。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，所述第二区域配置在所述第三区域与所述第四区域之间。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的太阳能电池串，其特征在于，在所述第二区域、所述第三区域及所述第四区域上分别设置有第一电极、第二电极及第三电极。
8.根据权利要求I 7中任一项所述的太阳能电池串，其特征在于， 对一个所述连接部件设置一个旁路二极管， 所述旁路二极管与所述第一太阳能电池单元并联。
9.一种太阳能电池组件，其特征在于，具备 权利要求I 8中任一项所述的太阳能电池串； 密封所述太阳能电池串的密封材料。
10.一种太阳能电池单元，其特征在于，具备 具有第一导电型的第一区域的半导体基板； 设置于所述半导体基板的背面并具有比所述第一区域的浓度高的杂质的第一导电型的第二区域； 设置于所述半导体基板的背面的第二导电型的第三区域及第四区域。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池单元，其特征在于，还具备遮光部，该遮光部设置于所述半导体基板的受光面并覆盖所述第四区域的所述受光面侧。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池串、太阳能电池组件及太阳能电池单元，其能够抑制太阳能电池单元的实际安装密度的降低，且能够缩短制造时间，并且抑制太阳能电池单元的损坏。该太阳能电池串(1)具备多个太阳能电池单元(2)和配线基板(3)。太阳能电池单元的半导体基板(10)包括n型导电区域(10c)、设置在半导体基板的背面(10b)侧的n+型导电区域(10d)、p型导电区域(10e、10f)。配线基板使太阳能电池单元(2a)的n+型导电区域与太阳能电池单元(2b)的p型导电区域(10e)电连接，并使太阳能电池单元(2a)的p型导电区域(10f)与太阳能电池单元(2b)的n+型导电区域(10d)电连接。
文档编号H01L31/042GK102822993SQ20118001606
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月11日 优先权日2010年2月9日
发明者泽田幸平, 三上塁 申请人:夏普株式会社