CN101300682A

CN101300682A - 光电变换装置

Info

Publication number: CN101300682A
Application number: CN 200680041292
Authority: CN
Inventors: 冈田健一; 京田豪; 林孝一; 富田贤时; 有宗久雄
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-11-05

Abstract

一种光电变换装置，在导电性基板(1)的表面上，在表层上形成有第2导电型的半导体部(4)的第1导电型的结晶半导体粒子(2)多个相互隔开间隔而接合在导电性基板(1)，并且在该结晶半导体粒子(2、2)间的导电性基板(1)上形成有绝缘层(3)，透光性导体层(5)形成在绝缘层(3)上以及上述结晶半导体粒子(2)上，进而在该透光性导体层(5)的表面形成有集电极(7)，上述集电极(7)由形成有能使外光照射到上述各结晶半导体粒子(2)的多个贯通孔(40)的导电板构成，上述透光性导体层(5)以及上述集电极(7)上设置有透光性聚光层(8)，因此能够提供一种以简单的工序来抑制电阻损耗，同时消除遮蔽损耗的高效率的光电变换装置。

Description

光电变换装置

技术领域

本发明涉及一种使用于太阳光发电的光电变换装置，尤其涉及采用结晶半导体粒子的光电变换装置中的电极构造以及聚光构造。

背景技术

一般的结晶板系列的光电变换装置是在p型硅基板的一主面侧形成n型半导体区域来形成pn结部，进而在其上由透光性导体层在整个面形成透明电极，在该基板的一主面侧的透明电极上和基板的背面侧分别形成电极的装置。作为透明电极上的电极，通常设置有按照不极力阻碍光对pn结部的入射的方式以并列行状形成的集电用的叉指电极和将各叉指电极电连接，使来自各叉指电极的电流集合的金属制的汇流(bus bar)电极，由此实现集电效率的提高。作为叉指电极通常采用将作为导电物质含有银(Ag)的热硬化型导电性浆料在透明电极上以并列行状进行丝网印刷而形成的元件。

另一方面，在pn结部的形成时采用结晶半导体粒子的光电变换装置中也同样，为了形成叉指电极，将热硬化型导电性浆料以并列行状在结晶半导体粒子上或者结晶半导体粒子间或者结晶半导体粒子侧面进行丝网印刷而形成。

以往，在具备上述叉指电极和汇流电极的结晶板系列的光电变换装置中，由于在受光面侧存在这些电极，所以因该受光面侧电极而入射光被遮挡，进而产生由影子所产生的阴影区(dead space)，存在所谓遮蔽损耗(shadow loss)的问题。

一般的结晶板系列的光电变换装置采用这种电极构造的理由在于，减少透明电极中的焦耳热损耗的缘故。即没有形成串联连接的电极构造的光电变换装置中，在pn结部中所产生的载流子从透明电极以及背面的电极中长距离移动到设置在光电变换装置的端部的导线取出部。一般的情况下作为背面的电极采用金属电极，此时金属电极的电阻小，因此，能够忽略金属电极中电流流动所引起的焦耳热损耗。

但是，由透明电极的材料构成的薄膜的片电阻通常为5～30Ω/□(square)而比较大，因此透明电极中产生焦耳热所引起的电力损耗。因此，通过在受光面侧设置叉指电极以及汇流电极，从而需要极力抑制焦耳热所引起的电力损耗。此时，叉指电极以及汇流电极的排列被设计为尽量减小遮蔽损耗，并且焦耳热所引起的电力损耗极力变小的排列。

这种问题在采用球状的结晶半导体粒子的光电变换装置中也不例外，为了减小电极中产生的焦耳热，提出了在编排为网眼状的支撑体上且由正极导体以及负极导体构成的各网眼中配置粒状Si的网眼法(例如参照专利文献1)或者采用铝箔来连接结晶半导体粒子的铝法(例如参照专利文献2)等。此外，为了尽量减小由叉指电极所引起的遮蔽损耗，如图11所示，提出了在结晶半导体粒子的粒子之间通过引线键合(wire bonding)或者印刷法配设叉指电极7’的方法(参照例如专利文献3)。

另一方面，作为现有的聚光型的太阳电池的光电变换装置，提出了切断由结晶硅等构成的结晶半导体的板状体来制作小面积的光电变换元件，隔开间隔配置这些光电变换元件，在各光电变换元件上设置聚光透镜的结构的元件(例如参照专利文献4)。

此外，在专利文献5中公开了采用球状的结晶半导体粒子的光电变换装置。该光电变换装置是在第1铝箔形成开口，在该开口中插入作为结晶半导体粒子在p型中心核上带有n型外壳的硅球，除去硅球的背侧的n型外壳，在除去第1铝箔及n型外壳后的硅球的表面形成绝缘层，在除去硅球的背侧顶上部的绝缘层后，通过金属接合部将硅球和第2铝箔接合而构成的装置。另外，在硅球上形成用于使聚光到该硅球的球状透镜。此时，在硅球间就会产生间隙，产生光电变换损耗，因此入射到硅球间的间隙的光能量引入到在间隙邻接的硅球，因此在硅球上与该曲面平行地形成球状透镜。

此外，如专利文献6中所公开那样，提出了通过在凹面镜形成基板，使光反射并聚光到硅球的结构。

专利文献1：特开平9-162434号公报

专利文献2：特开平6-13633号公报

专利文献3：特开2005-38990号公报

专利文献4：特开平8-330619号公报

专利文献5：美国专利第5419782号说明书

专利文献6：特开2002-164554号公报

但是，在专利文献1中所示的网眼法中，网状支撑体的制作上花费成本且关于网眼大小的均一性也存在问题，此外在铝法中存在将Si粒子填埋到规定的洞的工序在复杂且高速多量的制造中不适合的问题。此外，为了解决上述问题，在专利文献3中，提出了在结晶半导体粒子没有光活性的部分配设受光面侧电极的方案，但仍限制受光面侧电极的宽度、厚度，对电阻损耗的减小上存在限度。此外，如图12(a)、(b)所示，在光电变换装置之间的连接中，以导电性的线状部件或者带状部件的导电性伸展材(ストリングス材)10的端部连接汇流电极9，因此所连接的粘接面积窄且粘接强度不充分。

此外，专利文献4中所示的光电变换装置，切断由结晶硅等构成的结晶半导体的板状体来制作小面积的光电变换元件，需要通过接头(tab)等连接光电变换元件之间，存在制造工序数增多且制造繁杂的问题点。

此外，专利文献5中所示的光电变换装置采用与结晶半导体粒子的曲面平行地形成的球状透镜，采用该球状透镜来减小光电变换效率的对光的入射角依赖性时，只能将结晶半导体粒子间的距离扩大到结晶半导体粒子的直径的1/10左右。其结果光电变换装置中的半导体的使用量没有减少，不利于轻量化、低成本化。

此外，专利文献6中所示的光电变换装置使基板变形为凹面镜形状而形成，但难以维持基板的形状而且在制法上凹面镜的边界部没有形成为锐角，因此不能忽略边界部中的光的反射，产生光电变换的损耗。

发明内容

本发明的课题在于提供一种轻量化、低成本化的光电变换装置，作为光电变换元件发挥作用的半导体要素间配设面状的电极，以使能够尽量减小受光面侧电极所引起的遮蔽损耗，并且能够解除工序的复杂度，从而，极力减小电力损耗，进而实现半导体要素材料的降低，此外，不经过切断结晶半导体的板状体等的繁杂的制造工序，能够简单地制造光电变换元件，即使将结晶半导体粒子间的距离扩大到结晶半导体粒子的直径的1/10以上也能减小光电变换效率的对光的入射角依赖性，还能够不会使基板弯曲而形成光反射构造，其结果能够减少半导体的使用量。

本发明的光电变换装置，在导电性基板的表面作为光电变换元件起作用的多个半导体要素互相隔开间隔而配置，并且在上述多个半导体要素之上以及它们之间的上述导电性基板上形成有透光性导体层，进而在该透光性导体层的表面形成有集电极，上述集电极覆盖所述半导体要素间，并由形成有能使外光照射到上述各半导体要素的多个贯通孔的导电板构成。

优选地，上述半导体要素是在表层形成有第2导电型的半导体部的第1导电型的结晶半导体粒子，该结晶半导体粒子的多个互相隔开间隔而接合在导电性基板上，并且在该结晶半导体粒子间的导电性基板上形成有绝缘层，上述透光性导体层形成在绝缘层上以及上述结晶半导体粒子上，在上述透光性导体层以及上述集电极上形成有使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的透光性聚光层。

上述透光性聚光层优选通过光折射作用使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个，尤其优选在上述结晶半导体粒子的每一个的上方以凸状的曲面形状形成。

优选地，上述导电性基板由铝构成，上述半导体要素由硅构成，上述集电极包括金、白金、银、铜、铝、锡、铁、镍、铬及锌中的至少1种。

另一方面，也可在上述集电极上设置具有使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的凹面镜形状的光反射面的光反射部件，来代替上述透光性聚光层。该光反射部件优选在上述光反射面的下端部形成使上述各结晶半导体粒子的上部露出的开口。

上述光反射部件由树脂构成，并且在表面形成由金属构成的光反射层，该光反射层优选由铝构成。

此外，根据本发明，优选在上述透光性导体层上形成使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的透光性聚光层，并且在上述集电极上设置具有使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的凹面镜形状的光反射面的光反射部件。

本发明的光电变换装置，在导电性基板的表面作为光电变换元件起作用的多个半导体要素互相隔开间隔而配置，并且在上述多个半导体要素之上以及它们之间的上述导电性基板上形成有透光性导体层，进而在该透光性导体层的表面形成有集电极，上述集电极由覆盖上述半导体要素间、且形成有与上述半导体要素对应的贯通孔的导电板构成。

本发明相关的复合型的光电变换装置，通过上述导电板(集电极)互相电连接多个上述光电变换装置。具体而言，优选上述导电板的一边部从一个上述光电变换装置延伸设置并电连接到邻接的其他所述光电变换装置。

(发明效果)

本发明的光电变换装置，在透光性导体层上配设有由在作为光电变换元件发挥功能的半导体要素间形成有该半导体要素能充分受光的多个贯通孔的面状的导电板构成的集电极。由此，上述各半导体要素从能照射外光的多个贯通孔露出，因此能够尽量减小由受光面侧电极(集电极)所引起的遮蔽损耗，并且集电极为导电板，因此能够消除配设叉指电极的工序的复杂度，此外与叉指电极相比能降低集电极(导电板)的电阻，能够极力减小电力损耗。而且，作为上述结果能够实现半导体要素材料的减少。

采用透光性聚光层，能避开结晶半导体粒子(半导体要素)间的非光活性部分而聚光到结晶半导体粒子，因此朝向配设在结晶半导体粒子间的面状电极即集电极上而入射的光也能在结晶半导体粒子中有効地受光，能够提高光发生电流值。

在集电极(导电板)上设置具有聚光到结晶半导体粒子的凹面镜形状的光反射面的光反射部件时，即使导电性基板上的结晶半导体粒子所占有的面积减少，也能使光有效地聚光到结晶半导体粒子，因此能维持高的光电变换效率并减小半导体的使用量，能够制作轻量化、低成本化的光电变换装置。

此外，由于在聚光中采用形成有凹面镜构造的光反射部件，因此不需要使导电性基板或集电极变形，其结果也不会破坏绝缘层，此外，即使将结晶半导体粒子间的距离扩大到结晶半导体粒子的直径的1/10以上，也能减小光电变换效率的对光的入射角依赖性。

如果在集电极(导电板)上设置有光反射部件，并且在结晶半导体粒子之上设置有透光性聚光层，则聚光效率提高，能够维持高的光电变换效率并减小半导体的使用量，能够制作轻量化、低成本化的光电变换装置。

本发明的光电变换装置，集电极由覆盖半导体要素间并形成有与半导体要素对应的贯通孔的导电板构成。由此，能够尽量减小集电极所引起的遮蔽损耗，并且能够消除配设叉指电极的工序的复杂度，此外集电极的电阻降低，能够极力减小电力损耗。而且，作为上述结果能够实现半导体要素材料的减少。

本发明的复合型光电变换装置，通过导电板(集电极)使光电变换装置彼此电连接，能够以面状进行伸展，因此拉伸强度提高，能够确保更高的可靠性。

附图说明

图1(a)以及(b)为分别表示本发明的光电变换装置的第1实施方式的一例的俯视图以及主要部分放大剖视图。

图2为表示本发明的光电变换装置的第2实施方式的一例的主要部分放大剖视图。

图3(a)以及(b)为设置有用于分别将本发明的多个光电变换装置连接的伸展部的元件的俯视图以及纵向剖视图。

图4为表示本发明相关的拉伸强度的试验方法的一例的侧视图。

图5为表示本发明的透光性聚光层和结晶半导体粒子之间的位置关系的纵向剖视图。

图6为关于本发明的光电变换装置表示第3实施方式的一例的剖视图。

图7为表示铝薄膜和铝块(bulk)的反射率的图表。

图8为表示关于本发明的光电变换装置的第3实施方式的一例的俯视图。

图9为表示关于采用本发明的光电变换装置制作的光电变换模块的第3实施方式的一例的剖视图。

图10为关于本发明的光电变换装置的第4实施方式的一例的剖视图。

图11为现有的光电变换装置的俯视图。

图12(a)以及(b)分别为设置有由现有结构构成的汇流电极的光电变换装置的俯视图以及纵向剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的光电变换装置进行详细地说明。

<第1实施方式>

图1(a)以及(b)为分别表示本发明的光电变换装置的第1实施方式的一例的俯视图及其主要部分放大剖视图。本发明的光电变换装置，如图1(b)所示，在导电性基板1上将多个球状的第1导电型的结晶半导体粒子2互相隔开间隔而配设，两者通过由导电性基板1的材料(例如铝)和结晶半导体粒子2的材料(例如硅)构成的熔敷层6而接合。结晶半导体粒子2之间的导电性基板1上形成有绝缘层3，在绝缘层3上以及结晶半导体粒子2上形成有作为第2导电型的半导体部的半导体层4，进而在该半导体层4的表面上层叠有透光性导体层5。在结晶半导体粒子2之间的透光性导体层5上配设有具有光透过用的贯通孔40且作为集电极的导电板(受光面侧电极)7。

导电性基板1为由金属或者在表面上粘附有金属的陶瓷等构成的板状体，作为该金属采用例如铝、铝合金、铁、不锈钢、镍合金等。此外，作为该陶瓷例如采用氧化铝陶瓷等。

在导电性基板1的表面上配设有多个第1导电型的结晶半导体粒子2，通过以规定的温度进行热处理，熔敷两者并通过熔敷层6等使它们接合。该结晶半导体粒子2采用例如Si作为半导体，在第1导电型为p型的情况下，含有B、Al、Ga等，但在第1导电型为n型的情况下含有P、As等作为微量元素。

绝缘层3在导电性基板1的表面且按照使结晶半导体粒子2的上部露出的方式介于邻接的结晶半导体粒子2、2之间。该绝缘层3由用于进行相当于正极和负极的导电性基板1与透光性导体层5之间的电分离的绝缘材料构成，采用复合了例如由低温烧制用玻璃材料构成的填充物的玻璃组成物，或者以硅酮树脂为主成分的绝缘树脂等。通过在导电性基板1的表面配置的多个结晶半导体粒子2、2的间隙将这些绝缘材料形成为层状，从而配设绝缘3。

与上述结晶半导体粒子2一起作为光电变换元件起作用的第2导电型的半导体层4例如由Si构成，通过气相生长法等对该半导体层4微量导入使例如硅烷化合物的气相呈现n型的磷系化合物的气相或者呈现p型的硼系化合物的气相，作为与结晶半导体粒子2的第1导电型相反的第2导电型(如果第1导电型为p型则为n型，如果第1导电型为n型则为p型)的半导体，按照覆盖结晶半导体粒子2以及绝缘层3的方式形成。作为该半导体层4的膜质也可为结晶质、非晶质、混合有结晶质和非晶质的种类中的任一种。

如图1(b)所示，半导体层4沿结晶半导体粒子2以及介于其间的绝缘层3的表面而形成，优选沿使上部从绝缘层3露出的结晶半导体粒子2的凸状的曲面形状而形成。由此，通过沿着结晶半导体粒子2的凸状的曲面状的表面而形成，从而能够扩大第1导电型的结晶半导体粒子2和第2导电型的半导体层4所形成的pn结的面积，能够有效地收集在该pn结的内部所生成的载流子，因此能够得到作为高效率的太阳电池发挥作用的光电变换装置。

在半导体层4上层叠有透光性导体层5。作为透光性导体层5可举出从SnO₂、In₂O₃、ITO、ZnO以及TiO₂等种选择的一种或者多种氧化物系膜，能够通过溅射法或气相生长法等的成膜方法或者塗布烧制等来形成。如果透光性导体层5选择适当的膜厚，则也能期待有作为反射防止膜的効果。

而且，为了降低光电变换装置中的受光面侧电极7(集电极)的串联电阻值，配设有导电板7，该导电板7是覆盖上述结晶半导体粒子2之间的对光电变换处于非活性的光非活性部，并作为在结晶半导体粒子2的与受光面侧电极7对置的部分形成有多个光透过用的贯通孔40的面状电极。导电板7采用电阻小的金属即可，由金、白金、银、铜、铝、锡、铁、镍、铬、锌或者这些金属的合金例如SUS(不锈钢)、铜-锌合金等的导电性材料形成。另外，所谓对光电变换处于非活性是指，换句话说表示不具有光电变换的功能。

由此，通过在位于结晶半导体粒子2、2之间的透光性导体层5上配设作为受光面侧电极的导电板7，从而导电板7能得到不成为遮蔽损耗的効果。

进而，如图1(a)所示，通过扩大导电板7的宽度，如图11所示，不需要一般的现有的光发电装置的作为受光面侧电极配设的汇流电极9以及叉指电极7’，实现工序的简化。

(光电变换装置的制造方法)

以下，依次对本发明的光电变换装置的制造方法进行说明。在以下的说明中，采用铝作为导电性基板1，采用硅作为结晶半导体粒子2。

首先，在导电性基板1上隔开间隔配设第1导电型(例如p型)的结晶半导体粒子2。该结晶半导体粒子2微量含有用于使Si呈现p型的B、Al、Ga等或者用于呈现n型的P、As等的元素。

作为结晶半导体粒子2的形状，优选是通过具有凸曲面而能减小入射光的光线角度的依赖性的球状等的形状。为了减小结晶半导体粒子2的使用量，邻接的结晶半导体粒子2、2之间的间隔越宽越好，更优选是比结晶半导体粒子2的半径(粒径的1/2)宽的间隔，与将结晶半导体粒子2最密地配设时相比，结晶半导体粒子2的个数为大约1/2以下。

此外，通过使结晶半导体粒子2的表面成为粗糙面，从而能够降低结晶半导体粒子2表面中的反射率。为了形成该粗糙面，也可在碱液中蚀刻结晶半导体粒子2，也可由RIE(Reactive Ion Etching)装置等进行精密加工。

结晶半导体粒子2的粒径优选为0.2～0.8mm。如果超过0.8mm，则该硅使用量与从现有的结晶硅的板状体(母板：晶片)切出并制作的板状体(块)类型的光电变换装置、且也包含切削部的光电变换装置中的硅使用量相比没有变化，没有体现使用结晶半导体粒子2的优点。此外，如果比0.2mm小，则不易将结晶半导体粒子2组装(assemble)到导电性基板1。因此，根据与硅使用量之间的关系，结晶半导体粒子2的粒径更优选是0.2～0.6mm。

通过一边滴落硅的熔液一边进行固化而形成为粒状的熔解滴落法(喷射法)等的方法来形成球状的结晶半导体粒子2。

接下来，在导电性基板1上互相隔开间隔而配设多个(数千个～数十万个)结晶半导体粒子2后，一边从结晶半导体粒子2的上方施加一定的加重，一边加热到构成导电性基板1的铝和构成结晶半导体粒子2的硅的共晶温度(577℃)以上，从而将导电性基板1和结晶半导体粒子2的合金层(熔敷层)6形成在结晶半导体粒子2的接合部，通过该合金层6使导电性基板1和结晶半导体粒子2接合。

接下来，在结晶半导体粒子2、2之间的导电性基板1上形成绝缘层3。该绝缘层3由用于进行正极和负极的分离的绝缘材料构成，例如由以SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃、CaO、MgO、P₂O₅、Li₂O、SnO、ZnO、BaO、TiO₂等为任意成分的低温烧制用玻璃(所谓玻璃料或焊料玻璃)、对由上述材料中的1种或者多种构成的填充物进行复合的玻璃组成物、或者聚酰亚胺树脂或硅酮树脂等的有机系的绝缘物质等构成。

从结晶半导体粒子2上塗布上述绝缘材料的浆料、溶液、薄片(sheet)等，或者配置在结晶半导体粒子2之间，并加热到作为铝和硅的共晶温度即577℃以下的温度，从而填充结晶半导体粒子2之间的间隙，并使其烧制固化或热硬化而形成绝缘层3。此时，如果加热温度超过577℃，则铝和硅的合金层6开始熔解，因此导电性基板1和结晶半导体粒子2之间的接合变得不稳定，根据情况结晶半导体粒子2从导电性基板1脱离而不能提取发电电流。此外，形成绝缘层3后，为了清洗结晶半导体粒子2的表面，采用包括氟酸的冲洗液来进行清洗。

半导体层4，在结晶半导体粒子2接合到导电性基板1后，形成上述绝缘层3后，在结晶半导体粒子2以及绝缘层3的表层形成半导体部(半导体层)4。

半导体层4由例如Si构成，通过气相生长法等微量导入用于使例如硅烷化合物的气相呈现n型的磷系化合物的气相，或者用于呈现p型的硼系化合物的气相后，在结晶半导体粒子2以及绝缘层3的表面形成。作为半导体层4的膜质，也可为结晶质、非晶质、混合有结晶质和非晶质的种类的任一种，但如果考虑光线透过率，则为结晶质或者混合有结晶质和非晶质的种类即可。

此外，半导体层4也可通过例如热扩散法形成在与导电性基板1接合前的结晶半导体粒子2的表层部。结晶半导体粒子2为例如p型时，也可以将三氯氧化磷(ォキシ塩化リン)作为扩散材料，通过以900℃将结晶半导体粒子2插入在石英管30分钟，从而可在表层部以1μm的厚度形成n型层。此时为了电分离半导体层4和合金层6，需要除了半导体层4的与合金层6靠近的部位以外采用耐酸性抗蚀剂等覆盖半导体层4表面，通过蚀刻液除去非被覆部分，来进行除掉。

半导体层4中的微量元素的浓度为例如1×10¹⁶～1×10²¹原子/cm³左右。再有，半导体层4优选沿结晶半导体粒子2的表面的凸形曲面形成。通过沿结晶半导体粒子2的凸形曲面的表面形成，从而能扩大pn结的面积，能够有效地收集结晶半导体粒子2的内部中生成的载流子。

接下来，在半导体层4上，当将导电性基板1作为一方的电极的情况下，形成兼作另一方的电极的透光性导体层5。该透光性导体层5由从SnO₂、In₂O₃、ITO、ZnO、TiO₂等中选择的1种或者多种的氧化物系导电膜等构成，通过溅射法、气相生长法或者塗布烧制法等形成。如果选择膜厚，则透光性导体层5也能产生作为反射防止膜的効果。

透光性导体层5是透明的，还具有在没有结晶半导体粒子2的部分入射光的一部分透过透光性导体层5，在下部的导电性基板1反射而照射到结晶半导体粒子2的効果，能够使照射到光电变换装置整体的光能量有效地引导到结晶半导体粒子2并进行照射。

透光性导体层5沿半导体层4或者结晶半导体粒子2的表面形成，优选沿结晶半导体粒子2的凸形曲面形成。此时，能够扩大pn结的面积，能够通过透光性导体层5有效地集电结晶半导体粒子2的内部中生成的载流子。

接下来，为了降低透光性导体层5和外部端子之间的串联电阻值，在邻接的结晶半导体粒子2、2之间的透光性导体层5上，通过导电性的粘接部件设置成为受光面侧电极且作为集电极的导电板7。通过该结构，能够使电阻损耗极小且从光电变换装置提取由结晶半导体粒子2发电的光电流。

该导电板7由导电板构成，该导电板覆盖结晶半导体粒子2之间，并且形成有由与结晶半导体粒子2对应的贯通孔40。贯通孔40与1个结晶半导体粒子2对应，但也可与多个结晶半导体粒子2对应。例如也可在一个贯通孔40的内侧存在多个结晶半导体粒子2。此外，优选导电板7是在相当于结晶半导体粒子2的部分形成有贯通孔40的金属板。作为金属板，适合采用例如Al、Cu、Ni、Cr、Ag等，或者由上述金属中的多种构成的合金等。导电板7的厚度为5μm以上，优选为10～200μm，更优选为20～200μm。导电板7的厚度小于5μm时，由于较薄，因此电阻容易增大并且难以处理。此外，如果导电板7的厚度超过200μm，则导电板7的厚度相对直径为300μm左右的结晶半导体粒子2，相对变大，容易产生导电板7干扰对结晶半导体粒子2的聚光的问题。

<第2实施方式>

在上述第1实施方式的光电变换装置中，例如如图2所示，在结晶半导体粒子2上，设置有由透镜状部件构成的透光性聚光层8，避开配设在非光活性的部分的导电板7而向结晶半导体粒子2光有效地导入光。

上述透光性聚光层8采用以将所有入射角的光线有效地取入到结晶半导体粒子2为目的的在上方具有凸状的曲面形状的非球面形状而构成，并且形成为在各结晶半导体粒子2上形成的透光性导体层5上，纵截面中的轮廓形状由直径比结晶半导体粒子2大的大致半圆状且横方向的半径比高度小的大致半圆状的凸部形状。

具体而言，如图5所示，透光性聚光层8的形状为非球面形状，优选地，凸部的顶部是与结晶半导体粒子2的曲率相同的球面状，凸部的纵截面中的轮廓形状的顶部以外的两侧部由直径比结晶半导体粒子2大的圆弧13构成。此外，凸部为以通过该中心的垂线(铅垂线)为旋转轴V的非球面形状(纵向放置的橄榄球状)的旋转体。

即上述凸部，在纵截面中，顶部以外的两侧部为曲率比结晶半导体粒子2大的圆弧13。该两个的圆弧13，在与导电性基板1的主面平行且通过结晶半导体粒子2的中心的水平线H上具有中心，曲率比结晶半导体粒子2的圆14大。此外，凸部的顶部在旋转轴V上具有中心，并且该截面形状为具有与结晶半导体粒子2的直径大致相同的直径的圆的圆弧12。因此，凸部在纵截面中具有顶部的圆弧和两侧部的圆弧连结的形状。

此外，如图5所示，凸部的纵截面中的两侧部的圆弧13、13是在左右分别为相同直径的两个圆的一部分，但上述两个圆的直径(图5中所示C)具有结晶半导体粒子2的圆的直径的2～2.5倍左右的大小。

具有图5所示的纵截面中的轮廓形状11的透光性聚光层8的凸部的聚光性，能够通过基于蒙特-卡罗法所形成的非逐次光线追踪解析法等的公知的解析法的计算机仿真来求出。

上述透光性聚光层8的优选光透过率是85％以上。从加工性、透过率等方面来看，优选厚度是100μm～1mm。更优选是200～600μm。此外，透光性聚光层8的优选大小是至少覆盖接合在导电性基板1上的结晶半导体粒子2的全部的大小。

通过设置上述透光性聚光层8，能够按照利用光的折射来避开非光活性的结晶半导体粒子2之间的部分受光的方式导入光，并且使遮蔽损耗减少，使光有効地聚光到结晶半导体粒子2。由此提高作为光电变换装置的光电变换效率。

另外，上述透光性聚光层8中的透镜状部件的形状并不限定于上述旋转体形状，也可为大致半球状的凸状的曲面形状。此外，透光性聚光层8也可层叠多层而形成。此时，光入射侧的层的折射率与结晶半导体粒子2侧的层的折射率也可不同。再有，也可在光入射侧形成反射防止层。

作为形成透光性聚光层8的方法，采用下述方法，即通过采用压缩成形、挤压成形等而预先成形聚光透镜形状的树脂片后，再次与由导电性基板1以及结晶半导体粒子2等构成的光电变换元件同时进行加热压缩而使之一体化的方法。此时为了使光电变换元件与聚光透镜形状的树脂片密接，优选隔着EVA片等的粘接剂。

作为上述透光性聚光层8优选由透明的耐候性树脂构成。作为耐候性树脂，能够采用包括从乙烯乙酸乙烯酯、氟树脂、聚酯树脂、聚丙稀树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、聚苯醚树脂、硅酮树脂、聚苯硫醚树脂以及聚烯烃树脂中选择的至少一种的合成树脂等，但从耐候性、粘接性、透湿性、耐药品性或操作性的观点来看一般尤其优选采用硅酮树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰亚胺树脂。

通过本发明的光电变换装置，如上那样在位于透光性导体层5的结晶半导体粒子2之间的部位上配设有成为集电极(受光面侧电极)的导电板7，并且将透光性聚光层8设置为能按照利用光的折射来避开非光活性的结晶半导体粒子2、2之间的部分(光非活性部)受光的方式导入光，从而进入到受光面的光不会朝向导电板7而到达结晶半导体粒子2。由此，本发明的导电板7具有消除遮蔽损耗的効果。

再有，即使结晶半导体粒子2、2之间的距离占有结晶半导体粒子2的直径的大致一半的长度，导电板7也能按照利用光的折射来避开光非活性部受光的方式导入光，因此能够扩大导电板7的宽度，有助于降低电阻损耗。

接下来，图3中表示接合本发明的光电变换装置的复合化的例子。在该例中，导电板7从导电性基板1露出的部分成为用于互相连接由本发明制作的光电变换装置的连接部。另外，在图3中，为了方便，没有图示上述透光性聚光层8。

根据本发明的光电变换装置，如图12所示，与以导电性伸展材10连接配设在现有的一般的光电变换装置中的汇流电极9的方法相比，所连接的粘接面积变大，因此能够提高粘接强度。

<第3的实施方式>

以下基于图6～图9对本发明的光电变换装置相关的第3实施方式的一例进行详细的说明。

图6为表示关于本发明的光电变换装置的第3实施方式的剖视图，图7为表示作为光反射部件的光反射层来使用的铝薄膜和固体的铝各自的反射率的图表，图8为第3实施方式的俯视图，图9为表示关于采用第3实施方式的光电变换装置来形成的光电变换模块的一例的剖视图。

该实施方式相关的光电变换装置，将在表层形成有第2导电型的半导体部4的球状的第1导电型的结晶半导体粒子2的多个互相隔开间隔而接合在导电性基板1上，结晶半导体粒子2之间的导电性基板1上形成有绝缘层3，在绝缘层3上及结晶半导体粒子2上形成有透光性导体层5。导电板7通过导电性粘接层36粘接在绝缘层3上的透光性导体层5上，在导电板7上设置有光反射部件27，其具有使光聚光到结晶半导体粒子2的凹面镜形状的光反射面，并且在光反射面的下端部形成有使结晶半导体粒子2的上部露出的开口37。

通过上述结构，即使导电性基板1上的结晶半导体粒子2所占有的面积小，也能使光有效地聚光到结晶半导体粒子2。因此，能够维持高的光电变换效率来减少半导体的使用量，能够制作轻量化、低成本化的光电变换装置。再有，即使将结晶半导体粒子2之间的距离扩大到结晶半导体粒子2的直径的1/10以上，也能减小光电变换效率的对光的入射角依赖性。

此外，作为集电极发挥功能的固体的导电板7通过导电性粘接层36可靠地粘接在透光性导体层5上，因此与由现有的导电性浆料构成的叉指电极以及汇流电极相比能够使集电性大幅地提高，并且由于没有将集电极配置在结晶半导体粒子2上，因此在结晶半导体粒子2上没有形成阴影，也提高了光电变换效率。

在导电板7没有粘接在透光性导体层5上而接触的情况下，有时导电板7处于从透光性导体层5浮起的状态，难以取得与透光性导体层5之间的可靠的导通，因此存在集电性恶化的可能性。本发明的导电板7不会产生这种问题，能够取得与透光性导体层5之间的可靠的导通。此外，在导电板7没有粘接在透光性导体层5上而接触的情况下，在覆盖结晶半导体粒子2及光反射部件27并填充透明树脂等时，因流动的透明树脂而使导电板7产生位置偏离，有可能与结晶半导体粒子2接触，或者使光电变换效率降低，但本发明的导电板7没有产生这种问题，能够提高光电变换装置的可靠性。

另外，导电板7和光反射部件27也可通过粘接等而预先成为一体的结构，也能够通过导电性粘接层36使在上面具有光反射部件27的导电板7粘接在透光性导体层5。

本发明的导电性基板1也可由铝、具有铝的熔点以上的熔点的金属、陶瓷等构成，例如由铝、铝合金、铁、不锈钢、镍合金、氧化铝陶瓷等构成。导电性基板1的材料在除铝以外的情况下，也可在由该材料构成的基板上形成由铝构成的导电层。

(制造方法)

第3实施方式的光电变换装置能采用与上述第1实施方式相同的材料，与第1实施方式相同地制造。

即在结晶半导体粒子2的表层形成半导体层4时，与上述第1实施方式同样，也可在将结晶半导体粒子2接合在导电性基板1之前进行，或者也可在接合后进行。

此外，在绝缘层3也可含有绝缘粒子32。该绝缘粒子32由玻璃、陶瓷、树脂等的绝缘物质构成，优选平均粒径是4～20μm。通过使绝缘粒子32分散到绝缘层(绝缘物质)3中，从而能够可靠地防止配设在绝缘层3上的导电板7与导电性基板1相接触。而且，采用包含上述绝缘粒子32的绝缘材料的浆料、溶液、片等，能够与上述第1实施方式的制造方法同样地形成绝缘层3。

与第1实施方式同样地，沿半导体层4或者结晶半导体粒子2的表面形成透光性导体层5，接下来通过导电性粘接层36在透光性导体层5上形成导电板7。该导电板7也作为坚固地支撑设置在其上部的光反射部件27的支撑板而发挥功能。

上述导电性粘接层36由包括导电性粒子的热硬化型的树脂粘接剂等构成，将导电板7和透光性导体层5电连接，此外机械地固着。作为在导电性粘接层36中所含有的导电性粒子，优选由银、铜、镍以及金中的至少一种构成，能够将发电电流从透光性导体层5有效地集电到导电板7。

再有，如图8所示那样，上述导电性粘接层36优选是与周围的结晶半导体粒子2之间的距离相同的圆形状。此时周围的结晶半导体粒子2和导电性粘接层36之间的电阻完全相同，能够消除电阻的偏置、即集电性的偏置，能够使由结晶半导体粒子2所产生的电流有效地集电到导电板7。

接下来，在导电板7上设置光反射部件27。光反射部件27是具有使光聚光到结晶半导体粒子2的凹面镜形状的光反射面，并且在光反射面的下端部形成有使结晶半导体粒子2的上部露出的开口37的结构。具体而言，如图6所示，具有以结晶半导体粒子2为中心的凹面镜形状。

光反射部件27，在纵截面中顶上部(凹面镜之间的边界部)优选为锐角状的尖头部，此时顶上部中的光向上方的反射变得极小，能够使入射光有效地反射到结晶半导体粒子2侧并聚光。再有，上述顶上部优选在上方呈凸的曲面状，能够减小顶上部中的光向上方的反射。另一方面，在凹面镜之间的边界部成为宽大的平坦面时，入射光在边界部直接向上方反射，产生光电变换效率降低的问题。上述的锐角状的尖头部的优选角度是5°～60°。

此外，光反射部件27其光反射面优选是部分旋转椭圆体形状。此时与部分球面形状相比能够进一步减小光电变换效率的对光的入射角依赖性。根据计算机仿真，如太阳光那样光的入射角度随时间而变化的情况下，部分旋转椭圆体形状比部分球面形状能够更有效地聚光。表1表示由计算机仿真所得到的、光反射部件27的光反射面是部分旋转椭圆体形状的情况下与是部分球面形状的情况下的光的利用效率。

另外，表1的数据表示，直接将光反射部件27的凹面镜的中心轴朝向中天时的太阳的方向固定，经过1天的时间入射到光反射部件27的最大开口部的光中的能够照射到结晶半导体粒子2侧的比例。

此外，在表1中，光反射部件27的凹面镜是部分旋转椭圆体形状的情况下，是半旋转椭圆体形状，光反射部件27的凹面镜为部分球面形状时，是半球面形状。

【表1】

25

此外，光反射部件27优选由树脂构成，并且在表面形成由金属构成的光反射层28。构成光反射部件27的树脂为例如聚碳酸酯树脂、丙烯树脂、氟树脂、烯烃树脂等树脂。此外，在光反射部件27的下端部形成有结晶半导体粒子2能通过的大小的开口37，但该开口37的直径是结晶半导体粒子2的直径的1.1～1.4倍左右。

在制造光反射部件27的情况下，采用具有多个凹面镜形状的相反(negative)形状(凸形状)的模具等，能够通过按压成型法或挤压成型法等进行成型来制造。此外，光反射部件27的整体也可由金属构成，此时，能够通过模具的成型法、切削法等来制造。

在光反射部件27的凹面镜的表面形成的光反射层28通过真空蒸镀法、溅射法、无电解镀敷法、电解镀敷法等方法采用Ag、Al、Au、Cu、Pt、Zn、Ni、Cr等具有高反射率的金属形成，或者将上述金属的箔重叠在上述树脂制的光反射部件主体部的凹面镜的表面而一体成形地形成。光反射层28也可由铝(Al)构成。此时能够由低成本的铝薄膜或铝箔等光反射层28来形成，因此能够以低成本形成相对由树脂构成的光反射部件主体其粘接强度大的光反射层28。

此外，如图7所示，在可视光的区域中，铝薄膜的反射率比铝块(固体的铝)高。因此，采用树脂制作光反射部件主体，并在光反射面形成铝薄膜(厚度为0.3～3μm)在反射率、轻量化、低成本化这方面更适合。

而且，将作为大面积的板状体形成的具有多个开口37的光反射部件27，使结晶半导体粒子2通过各开口37而载置并粘接在导电板7上，或者，在不粘接而载置的状态下采用透明填充剂或透明保护材等覆盖光反射部件27以及结晶半导体粒子2来由真空加热装置等进行密封。

另外，在专利文献3等的制造方法中，将结晶半导体粒子一个一个地插入到铝箔的开孔部，但在数千个～数十万个中也排列结晶半导体粒子是非常庞大的作业，作为应以低成本进行发电的太阳电池并不实用。在本发明中，能够将结晶半导体粒子2一并地接合在导电性基板1，并且能够采用模具一次性制造光反射部件7，因此能够稳定且容易地制造光电变换装置。

此外，光反射部件27优选由可弹性变形的树脂构成，此时即使在导电性基板1、导电板7以及绝缘层3具有凹凸等，也能配设光反射部件27以便填埋那些凹凸。此外，有时接合在导电性基板1上的结晶半导体粒子2的位置偏离规定的位置，如果构成光反射部件27的树脂硬，则有时引起位置偏离的结晶半导体粒子2的周边的光反射部件27浮起，进而不能得到希望的聚光特性，但是通过由可弹性变形的树脂构成光反射部件27，从而光反射部件27的浮起不会影响到周边，能够防止聚光特性的降低。

光反射部件27也可由可弹性变形可能的树脂构成，但为了实现上述的効果，优选是在用手指按压的程度的力量下变形的部件。

此外，光反射部件27优选位于导电性基板1的周边部的部分的高度比位于导电性基板1的中央部的部分的高度高。此时能根据位于导电性基板1的周边部的光反射部件27来规定光电变换装置的内部空间的高度(间隙)，此外，能够防止位于导电性基板1的中央部的光的照射量较大的光反射部件27的变形。此外，此时位于导电性基板1的周边部的光反射部件27的高度(h2)相对于位于导电性基板1的中央部的光反射部件27的高度(h1)为超过1倍并在4倍以下(1＜h2/h1≤4)。

此外，使光反射部件27和导电板7预先一体地构成，也可采用导电性粘接层36在透光性导体层5上进行粘接，能够更容易制造光电变换装置。

接下来，利用本发明的光电变换装置，来制作图9所示的光电变换模块。

覆盖光反射部件27以及结晶半导体粒子2的表面侧透明填充材29可以由光学上透明的材料构成，例如由乙烯乙酸乙烯酯聚合体(EVA)、聚烯烃、氟系树脂、硅酮树脂等构成。

表面侧透明填充材29上的表面保护板30由在光学上透明且具有耐候性的材料构成，由玻璃、硅酮树脂、聚氟乙烯(PVF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等的氟树脂构成。

此外，在导电性基板1的背面能够使用与表面侧透明填充材29相同的材料设置背面侧填充材31，进而也可层叠背面保护板34。作为背面保护板34的材料也可为例如聚氟乙烯(PVF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等的氟树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的树脂。此外，作为背面保护板34可举出在上述的树脂片之间夹持铝箔或金属氧化膜来粘合的合成树脂片、玻璃板或者由不锈钢等构成的金属片等。

在光电变换模块的内部空间的周缘部设置有用于规定内部空间的上下间隔(间隙)的密封部件35。通过在用于形成光反射部件27的模具的周缘部形成成为密封部件35的框状的槽或狭缝等，能容易地形成密封部件35。密封部件35具有与绝缘层3和表面保护板30之间的间隔相同的厚度，在将光电变换装置、表面侧透明填充材29和表面保护板30一起真空加热时，具有确保间隔以使光反射部件27不倒塌的作用。

密封部件35也可形成在光电变换模块的内部空间的内侧。在光电变换模块较大时，其中央部分有时弯曲或凹陷，通过将密封部件35设置在光电变换模块的内部空间的内侧，从而能够消除光电变换模块的弯曲和凹陷。此时，密封部件35也可为结晶半导体粒子1个分量的大小，还可以配置多个该密封部件35。

此外，密封部件35由聚碳酸酯树脂、丙烯树脂、氟树脂、烯烃树脂等的材料构成。

<第4实施方式>

在本发明中，光电变换装置如图10所示，在上述第3实施方式所制作的光电变换装置中，在结晶半导体粒子2之上也可设置由能够有效导入光的透镜状部件构成的透光性聚光层8。透光性聚光层8在第2实施方式中已进行了说明。

根据上述的结构，通过设置上述光反射部件27，即使结晶半导体粒子2在导电性基板1上所占有的面积减少也能使光有效地聚光到结晶半导体粒子2，并且通过设置上述透光性聚光层8，能够有效地导入光，使光有効地聚光到结晶半导体粒子2。由此维持高的光电变换效率并能减少半导体的使用量，能够制作轻量化、低成本化的光电变换装置。再有，即使将结晶半导体粒子2之间的距离扩大到结晶半导体粒子2的直径的1/10以上，也能减小光电变换效率对光的入射角的依赖性。

另外，能够设置一个上述结构的光电变换元件(具有1个结晶半导体粒子2的光电变换的单位体)，或者构成为连接(以串联、并联或者串并联的方式连接)多个上述结构的光电变换元件的光电变换装置。再有，设置一个光电变换装置，或者，如图3所示，采用连接(以串联、并联或者串并联的方式连接)多个光电变换装置的装置用作发电机构，也可从该发电机构向直接直流负荷供给发电电力。此外，该发电机构也可为通过逆变器等的电力变换机构将发电电力变换为适当的交流电力后，能将该发电电力供给到商用电源系统或各种电气设备等的交流负荷的发电装置。再有，将这种发电装置设置在向阳较好的建筑物的屋顶或墙面，还能够作为各种方式的太阳光发电系统等的光发电装置来利用。

以下，举出实施例以及比较例，对本发明的光电变换装置进行详细的说明，但本发明并不仅由以下的实施例限定。

[实施例1～4]

通过以下那样制作20×20mm²大小的光电变换装置。

首先，在导电性基板1上，将作为p型的结晶半导体粒子2的硅粒子排列为六方填充构造，该导电性基板1由在由SUS430(JIS G 4309)构成的基板上通过Ni箔在两面上冷轧铝合金层的铝合金基板构成。而且，通过在600℃下加热30分钟，并且使这些硅粒子熔敷到铝合金层，从而使硅粒子的下部接合到导电性基板1的主面。

接下来，在其上采用以硅酮树脂为主要成分的绝缘层3，按照使硅粒子的上部露出并在介于邻接的硅粒子间的方式塗布形成，在大气中加热而形成绝缘层3。之后，为了清洗硅粒子的上部的表面，用酸进行洗浄，通过等离子CVD法在硅粒子以及绝缘层3上以30nm的厚度形成n型的结晶质硅和非晶质硅的混晶的半导体层4，进而通过溅射法以80nm的厚度形成作为透光性导体层5的ITO膜并进行层叠。

通过导电性浆料对与上述方式制作的光电变换装置的非光活性的结晶半导体粒子2、2之间的部分的形状大致相同的由10μm厚度的铜箔构成的导电板(受光面侧电极)7进行配设。再有，为了按照利用光的折射来避开非光活性的结晶半导体粒子2之间的部分受光的方式导入光，因而将作为树脂透镜的透光性聚光层8配设在本光电变换装置之上。

铜箔的厚度在表2所示的5～30μm的范围内变化(实施例1～4)。

(比较例1)

作为比较例1，除了在六方填充的结晶半导体粒子2之间按照现有方法即专利文献3以行状地配设了受光面侧电极7’，来代替上述铜箔以外，与实施例相同地制作了光电变换装置。其中，受光面侧电极7’由铜箔构成，其形状是宽度为200μm、厚度为20μm。

(评价结果)

针对上述制作的实施例1～4以及比较例1，照射规定的强度以及规定的波长的光来测定电特性的值。

电特性的测量采用太阳仿真器(solar simulator)(WACOM公司制造：WXS155S-10)，通过基于JIS C 8913的方法来实施。表2中表示所得到的测量结果。

另外，η为光电变换效率(％)，此外，FF为曲线因子，根据所测量的短路电流I_sc、开路电压V_oc以及最大功率P_m，通过下式求出。

【数学式1】

FF＝P_m/(I_sc·V_oc)

【表2】

	Cu箔厚度(μm)	电流密度(mA/cm²)	电压(V)	FF(-)	η(％)
	Cu箔厚度(μm)	电流密度(mA/cm²)	电压(V)	FF(-)	η(％)	比较例1	20	27.9	0.573	0.721	11.53
实施例1	10	28.2	0.574	0.748	12.11	比较例1	20	27.9	0.573	0.721	11.53
实施例1	10	28.2	0.574	0.748	12.11	实施例2	20	28.1	0.574	0.741	11.95
实施例3	30	28.1	0.573	0.743	11.96	实施例2	20	28.1	0.574	0.741	11.95
实施例3	30	28.1	0.573	0.743	11.96	实施例4	5	28.0	0.573	0.715	11.47

单元大小20mm×20mm

根据表2可知，在铜箔の厚度仅为5μm的实施例4中，铜箔的电阻大，因此与比较例1相比光电变换效率稍微降低，但在铜箔的厚度为10μm以上的实施例1～3中，光电变换效率提高。根据以上内容，确认了按照位于结晶半导体粒子2、2之间的方式配置由铜箔构成的导电板(受光面侧电极)7，并且如果在结晶半导体粒子2上形成透光性聚光层8，则由于受光面侧电极7大幅地扩大，因此电阻损耗降低而能提高光电变换效率的情况。此外，可知通过将由铜箔构成的受光面侧电极7的厚度设为10μm以上，能够使该电阻变得更小而能进一步提高光电变换效率的情况。

但是，在实施例4中，由于Cu箔厚度薄到5μm，因此与电阻较大无关，遮蔽损耗小，因此得到接近比较例1的光电变换效率。此外，由于Cu箔厚度薄，因此具有可弯曲性，在透光性导体层5具有高低差的情况下，也能追随其形状来载置。

[实施例5]

将100×100mm²大小的光电变换装置的单元(cell)制作多个，如图3所示进行面状的连接。

首先，在由SUS430(JIS G 4309)构成的基板上通过Ni箔在两面上冷轧铝合金层的导电性基板1上，将作为p型的结晶半导体粒子2的硅粒子排列为栅格状，并且在大气中以600℃加热30分钟，通过将这些硅粒子熔敷到铝合金层，从而使硅粒子的下部接合到导电性基板1的主面。

以下，与实施例1同样，形成绝缘层3，将n型の结晶质硅和非晶质硅的混晶的半导体层4形成为30nm的厚度，进而形成ITO层作为透光性导体层5。在通过上述方式制作的光电变换装置的透光性导体层5上，配设有在结晶半导体粒子2之间配设的导电板(受光面侧电极)7，本受光面侧电极7按照能避开各结晶半导体粒子2的部分来配设的方式配设有洞中空且厚度为10μm的铜箔。再有，将作为树脂透镜的透光性聚光层8配设于其上。10μm的铜箔从所制作的光电变换装置露出10mm，能够与采用相同的方法制作的光电变换装置进行面状的连接。

(比较例2)

作为比较例2，除了通过由现有的银浆料构成的汇流电极进行了基于线状部件或者带状部件的端部的连接(图12)，来代替上述铜箔以外，与实施例5相同地制作了光电变换装置。

(评价结果)

针对上述制作的实施例5以及比较例2，照射规定的强度以及规定的波长的光，比较了电特性的值。此外，测量由本发明制作的光电变换装置的进行单独一片单元(实施例5)的面状的连接后的拉伸强度，与通过现有的汇流电极进行连接时的比较例2进行比较。表3表示结果。

另外，电特性与上述同样，基于JIS C 8913进行测量。拉伸强度通过图4所示的方法采用拉伸试验机(弹簧计量器)进行测量。

【表3】

	电流密度(mA/cm²)	电压(V)	FF(-)	η(％)	电极强度(kg)
	电流密度(mA/cm²)	电压(V)	FF(-)	η(％)	电极强度(kg)	比较例2	27.1	0.573	0.725	11.26	0.42
实施例5	28.1	0.574	0.742	11.97	1.25	比较例2	27.1	0.573	0.725	11.26	0.42

单元大小100mm×100mm

2片的平均値

根据表3，可知本发明的光电变换装置不具有现有方法中的汇流电极，因此在汇流电极所占有的部分也能配设结晶半导体粒子2，进而进一步减小遮蔽损耗且使光发生电流增加。再有，确认了由于在对光电变换装置进行了面状连接时连接面积增加，因此能够拉伸强度提高。

[实施例6]

如以下那样制作光电变换模块。首先，通过对作为结晶半导体粒子2的直径约300μm的p型的结晶硅粒子2实施磷扩散処理，从而在结晶硅粒子2的表层部形成由n+层构成的半导体部4而形成pn结。

接下来，在铝制的导电性基板1的主面上，互相隔开该直径的大约0.6倍的间隔(180μm)而配置多个(大约3万个)结晶硅粒子2，在铝和硅的共晶温度即577℃以上的温度下加热大约10分钟，并将多个结晶硅粒子2接合到导电性基板1。

接下来，蚀刻并除去导电性基板1与结晶硅粒子2之间的接合部附近的半导体部4，来进行pn分离后，在导电性基板1上的多个结晶硅粒子2之间填充并形成由聚酰亚胺构成的绝缘层3。

接下来，将结晶硅粒子2的上部表面洗浄，以80nm的厚度形成作为透光性导体层5的ITO膜。

接下来，如图8所示，在绝缘层3上，按照与周围的3个结晶硅粒子2之间的距离相同的方式，通过丝网印刷法塗布由Ag浆料(Ag粒子含有树脂浆料)构成的多个圆形状的导电性粘接部36。在该导电性粘接部36上，作为集电极的导电板7，具有多个比结晶硅粒子2的直径稍微大一点的贯通孔40(直径350μm)，并且，按照结晶硅粒子2通过导电板7的贯通孔40而突出的方式将在表面形成有Ni镀敷层且厚度为20μm的铜箔按压到绝缘层3上，并且通过以150℃的温度进行30分钟的加热处理，来粘接导电板7。

接下来，按照以下的方式形成光反射部件27。采用聚碳酸酯树脂薄膜，此外，采用将具有结晶硅粒子2的直径的1.6倍以上的最大宽度的纵向长的半旋转椭圆体形状的凸部排列多个的模具，通过真空成型法来制作了形成有多个具有比结晶硅粒子2的直径稍微大一点的直径(310μm)的开口37的凹面镜形状的板状的光反射部件27。接下来，通过溅射法在凹面镜的表面形成厚度为1μm的由Al构成的光反射层28。

此外，光反射部件27的纵截面中的顶上部为具有10°的角度的尖头部。

接下来，按照结晶硅粒子2从光反射部件27的开口37突出的方式在导电板7上载置光反射部件27，此外，在导电性基板1的下面依次层叠由EVA构成的厚度为0.4mm的背面填充材31和PET层/SiO₂层/PET层的3层构造的厚度为0.1mm的背面保护板34，此外，在结晶硅粒子2以及光反射部件27上依次层叠由EVA构成的厚度为0.6mm的表面侧透明填充材29和由乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)构成的厚度为0.05mm的表面保护板30，采用真空层压器(laminater)进行层压，由此制作了光电变换模块。

[实施例7]

作为光反射部件27的光反射层28，除了采用厚度为15μm的高反射性的铝箔以外，与实施例6同样地制作了光电变换模块。

(比较例3)

在导电性基板1的主面上，互相隔开20μm的间隔紧密地配置多个结晶硅粒子2，并且在作为透光性导体层5的ITO膜上形成有塗布热硬化型的树脂中混入银(Ag)粒子的Ag浆料并使其硬化而构成的叉指电极来作为集电极以外，与实施例6同样地制作了光电变换模块。

针对以上的实施例6、7以及比较例3，对结晶硅粒子2的使用数量进行比较结果，比较例3中的结晶硅粒子2的使用数量为实施例6、7的2.42倍。

此外，针对光电变换元件的状态状态(安装反射部件27前的状态)和光电变换模块的状态(安装光反射部件27后的状态)，测量并比较光电变换效率的结果，在实施例6中(光电变换模块的光电变换效率)/(光电变换元件的光电变换效率)＝2.38，在实施例7中(光电变换模块的光电变换效率)/(光电变换元件的光电变换效率)＝2.31。实施例6、7与比较例3进行比较，结晶硅粒子2的使用数量比是比较例3的1/2.42，可得到与比较例3大致相同的光电变换效率。

另外，本发明并不限定于上面的实施方式，只要在不脱离本发明的主旨的范围内，可以添加各种变更。从作业性的角度来看，例如图3的受光面侧电极7的从导电性基板1露出而设置的部分，也可以使面状的连接部的形状成为多个长条状的连接部，由此使被连接的部分之间的固定上具有灵活性。

Claims

1、一种光电变换装置，在导电性基板的表面作为光电变换元件起作用的多个半导体要素互相隔开间隔而配置，并且在上述多个半导体要素之上以及它们之间的上述导电性基板上形成有透光性导体层，进而在该透光性导体层的表面形成有集电极，

上述集电极由形成有能使外光照射到上述各半导体要素的多个贯通孔的导电板构成。

2、根据权利要求1所述的光电变换装置，其特征在于，

上述导电板覆盖对上述半导体要素间的光电变换处于非活性的光非活性部。

3、根据权利要求1或者2所述的光电变换装置，其特征在于，

上述半导体要素是在表层形成有第2导电型的半导体部的第1导电型的结晶半导体粒子，

该结晶半导体粒子的多个互相隔开间隔而接合在导电性基板上，并且在该结晶半导体粒子间的导电性基板上形成有绝缘层，上述透光性导体层形成在绝缘层上以及上述结晶半导体粒子上，在上述透光性导体层以及上述集电极上形成有使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的透光性聚光层。

4、根据权利要求3所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层通过光折射作用使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个。

5、根据权利要求3或4所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层在上述结晶半导体粒子的每一个的上方以凸状的曲面形状形成。

6、根据权利要求1～5中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述导电性基板由铝构成，上述半导体要素由硅构成。

7、根据权利要求1～6中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述集电极包括从金、白金、银、铜、铝、锡、铁、镍、铬以及锌中选择的至少一种。

8、根据权利要求7所述的光电变换装置，其特征在于，

上述集电极由厚度为5μm以上的铜箔构成。

9、根据权利要求3～8中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层是非球面形状，而且纵截面中的轮廓形状是直径比上述结晶半导体粒子大的大致半圆状且横方向的宽度比高度小的大致半圆状。

10、根据权利要求9所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层的顶部是与上述结晶半导体粒子的曲率相同的球面状。

11、根据权利要求10所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层，纵截面中的轮廓形状的除顶部以外的两侧部由直径比上述结晶半导体粒子的直径大的圆弧构成。

12、根据权利要求11所述的光电变换装置，其特征在于，

上述圆弧的直径是上述结晶半导体粒子的直径的2～2.5倍。

13、根据权利要求3～12中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述透光性聚光层由从乙烯乙酸乙烯酯树脂、氟树脂、聚酯树脂、聚丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、聚苯醚树脂、硅酮树脂、聚苯硫醚树脂以及聚烯烃树脂中选择的至少一种构成。

14、根据权利要求1或2所述的光电变换装置，其特征在于，

上述半导体要素由在表层形成有第2导电型的半导体部的第1导电型的结晶半导体粒子构成，

该结晶半导体粒子的多个互相隔开间隔而接合在导电性基板上，并且在该结晶半导体粒子间的导电性基板上形成有绝缘层，

在上述集电极上设置有具有使光聚光到上述各结晶半导体粒子的凹面镜形状的光反射面的光反射部件。

15、根据权利要求14所述的光电变换装置，其特征在于，

上述集电极通过导电性粘接层粘接在上述透光性导体层上，上述光反射部件具有聚光到上述结晶半导体粒子的凹面镜形状的光反射面，并且在上述光反射面的下端部形成有使上述结晶半导体粒子的上部露出的开口。

16、根据权利要求14或15所述的光电变换装置，其特征在于，

上述光反射部件由树脂构成，并且在表面形成有由金属构成的光反射层。

17、根据权利要求16所述的光电变换装置，其特征在于，

上述光反射层由铝构成。

18、根据权利要求14～17中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述光反射部件由可弹性变形的树脂构成。

19、根据权利要求14～18中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述光反射部件在纵截面中顶上部形成为锐角状的尖头部。

20、根据权利要求14～19中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述光反射部件的上述光反射面是部分旋转椭圆体形状。

21、根据权利要求14～20中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述导电性基板的位于周边部的光反射部件的高度比位于中央部的光反射部件的高度高。

22、根据权利要求15～21中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述导电性粘接层包含从银、铜、镍以及金中选择的至少一种作为导电性粒子。

23、根据权利要求15～22中任一项所述的光电变换装置，其特征在于，

上述导电性粘接层由与该导电性粘接层的周围的上述结晶半导体粒子之间的距离相同的圆形状的导电性粘接部构成。

24、根据权利要求1或2所述的光电变换装置，其特征在于，

该结晶半导体粒子的多个互相隔开间隔而接合在导电性基板上，并且在上述透光性导体层上形成有使光聚光到上述各结晶半导体粒子的透光性聚光层，且在上述集电极上设置有具有使光聚光到上述结晶半导体粒子的每一个的凹面镜形状的光反射面的光反射部件。

25、一种光电变换装置，在导电性基板的表面作为光电变换元件起作用的多个半导体要素互相隔开间隔而配置，并且在上述多个半导体要素之上以及它们之间的上述导电性基板上形成有透光性导体层，进而在该透光性导体层的表面形成有集电极，

上述集电极由覆盖上述半导体要素间、且形成有与上述半导体要素对应的贯通孔的导电板构成。

26、一种复合型的光电变换装置，将权利要求1～25中任一项所述的光电变换装置的多个通过上述导电板互相电连接，

上述导电板的一边部从一个上述光电变换装置延伸设置并电连接到邻接的其他所述光电变换装置。