CN102356470A - 光电转换装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电转换装置，将在第一透光性绝缘基板的一面上形成有多个第一光电转换元件的第一光电转换模块、以及在第二透光性绝缘基板的一面上形成有多个第二光电转换元件的第二光电转换模块，以所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件为内侧粘贴，具有多个配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件被电串联连接而构成的光电转换元件对，所有的所述光电转换元件被电串联连接。

Description

光电转换装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及光电转换装置及其制造方法，特别涉及相互对置配置分别形成在不同基板上的两种光电转换元件的结构堆叠(mechanicalstack)方式的薄膜光电转换装置及其制造方法。
背景技术
在以往的结构堆叠方式的薄膜光电转换装置中，例如将在形成有透射性电极的基板上形成薄膜半导体层作为光电转换层的光电转换模块、以及在形成有反射性金属电极层的基板上形成薄膜半导体层作为光电转换元件的光电转换模块，以在各个基板中未形成薄膜半导体层的面被配置在外侧的方式，使两块基板对置粘贴，分别取出输出。另外，在各个光电转换模块中，被加工为条状的多个光电转换元件在相邻元件彼此隔开规定距离而配置的状态下，相邻光电转换层被电分离，并且电串联连接而形成。
这种结构堆叠方式的光电转换装置中，在分别独立的基板上形成层压的光电转换模块。因此具有如下优点：各个工序简化，制造成品率提高。另外具有如下优点：即使某一个基板在制造时发生不良，剩余的基板也能够与其他基板堆叠使用。与此相对，在单一基板上连续成膜形成的层压型薄膜光电转换装置中，虽然性能高于结构堆叠方式，但是在一部分层中发生不良时，光电转换装置整体无法再利用，制造成品率下降。
在结构堆叠方式的薄膜光电转换装置中，为了提高效率，将形成在光入射侧的基板上的光电转换层的带隙设定为比形成在另一个基板上的光电转换层的带隙宽。据此，由形成在光入射侧的基板上的光电转换元件吸收高能(短波长)的光，由形成在另一个基板上的光电转换元件吸收透射该光电转换元件的光，因此能够高效地利用光。
专利文献1：日本特开平5-27278号公报
发明内容
但是，在这种结构堆叠方式的薄膜光电转换装置中，由于形成在各个基板上的光电转换层的带隙不同，因此开放电压在各个基板中成为不同的值。因此，发电输出需要在各个基板中独立地取出。所以存在如下问题：各个基板中都需要输出取出部，部件成本上升，输出取出部的结构复杂。
为了解决这种问题，例如提出了通过调整形成在各个基板上的光电转换元件的串联级数，从而使输出电压大体相同，将取出部设为单一的技术(例如，参照专利文献1)。但是，即使采用这种方法，从两个模块取出输出的输出取出部的结构仍很复杂。另外，由于形成在同一尺寸的基板上并且串联连接的光电转换元件的串联级数在两块基板中不同，因此存在如下问题：无法实现与各自的光电转换元件数相同的层压型薄膜光电转换装置同等的性能，堆叠模块整体的发电效率下降。
有鉴于此，本发明的目的在于得到一种能够以简单的结构廉价地实现与层压型薄膜光电转换装置同样的高发电效率的、结构堆叠方式的光电转换装置及其制造方法。
为了解决上述课题并达到目的，本发明所涉及的光电转换装置，将在第一透光性绝缘基板的一面上形成有多个第一光电转换元件的第一光电转换模块、以及在第二透光性绝缘基板的一面上形成有多个第二光电转换元件的第二光电转换模块，以所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件为内侧粘贴，其特征在于，具有多个配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件被电串联连接而构成的光电转换元件对，所有的所述光电转换元件对被电串联连接。
根据本发明，通过配置在相对的位置的第一光电转换元件与第二光电转换元件被电串联连接而构成的光电转换元件对被电串联连接，从而光电转换元件在最佳工作点工作。据此，达到以下效果：能够以简单的结构且廉价地得到具有与层压型薄膜光电转换装置同样高的发电效率的结构堆叠方式的光电转换装置。
附图说明
图1-1是表示本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的概略结构的俯视图。
图1-2是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图1-3是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的等价电路图。
图3是以往的结构堆叠方式的光电转换装置的等价电路图。
图4是以往的结构堆叠方式的光电转换装置的等价电路图。
图5-1是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图5-2是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图5-3是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图5-4是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图5-5是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图5-6是用于说明本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图6-1是表示本发明的实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的概略结构的俯视图。
图6-2是用于说明本发明的实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图6-3是用于说明本发明的实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图7-1是表示本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的概略结构的俯视图。
图7-2是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图7-3是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的剖面结构的主要部分剖视图。
图7-4是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的选择性反射层的主要部分剖视图。
图7-5是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的选择性反射层的反射率的波长依赖性的主要部分剖视图。
图8-1是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图8-2是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图8-3是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图8-4是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图8-5是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
图8-6是用于说明本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置的制造工序的剖视图。
符号说明
1光电转换装置；2第一光电转换模块；3光电转换元件；3a光电转换元件；3b光电转换元件；4透光性绝缘基板；5透明电极层；5a连接区域；6薄膜半导体层；7背面透明电极层；8第二光电转换模块；9光电转换元件；9a光电转换元件；9b光电转换元件；10透光性绝缘基板；11反射性金属电极层；11a连接区域；12薄膜半导体层；13背面透明电极层；14外周部区域；21导电层；22导电层；23中间层；101光电转换装置；102第一光电转换模块；103光电转换元件；103a光电转换元件；103b光电转换元件；104透光性绝缘基板；105透明电极层；106薄膜半导体层；107背面透明电极层；107a连接区域；108第二光电转换模块；109光电转换元件；109a光电转换元件；109b光电转换元件；110透光性绝缘基板；111反射性金属电极层；112薄膜半导体层；113背面透明电极层；113a连接区域；114外周部区域；121导电层；122导电层；123中间层；201光电转换元件；202光电转换元件；211第一光电转换模块；212第二光电转换模块；301光电转换装置；302第一光电转换模块；303光电转换元件；303a光电转换元件；303b光电转换元件；304透光性绝缘基板；305透明电极层；305a连接区域；306薄膜半导体层；307背面透明电极层；308波长选择性反射层；309第二光电转换模块；310光电转换元件；310a光电转换元件；310b光电转换元件；311透光性绝缘基板；312反射性金属电极层；312a连接区域；313薄膜半导体层；314背面透明电极层；315外周部区域；321导电层；322导电层；323中间层；330第一反射层；331第二反射层；332第三反射层。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明所涉及的光电转换装置及其制造方法的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于以下的描述，在不脱离本发明宗旨的范围内可以适宜变更。另外，在以下所示的附图中，为了易于理解，各部件的比例尺有时会与实际不同。在各附图间也同样。
实施方式1.
图1-1是表示本发明的实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的概略结构的俯视图。图1-2是用于说明光电转换装置1的剖面结构的图，是图1-1的线段A-A’方向上的主要部分剖视图。图1-3是用于说明光电转换装置1的剖面结构的图，是图1-1的线段B-B’方向上的主要部分剖视图。
实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1具有第一光电转换模块2与第二光电转换模块8以光电转换元件为内侧粘贴的结构，光从第一光电转换模块2侧射入，其中，所述第一光电转换模块2和第二光电转换模块8是分别在透光性绝缘基板上构成有多个光电转换元件的两块薄膜光电转换模块。被第一光电转换模块2与第二光电转换模块8所夹住的中间层23由光透射性树脂或具有波长选择性的选择性光反射膜构成。
第一光电转换模块2包括作为第一光电转换元件的多个光电转换元件3a、3b(以下有时统称为光电转换元件3)。光电转换元件3是在作为第一透光性绝缘基板的透光性绝缘基板4上依次层压透明电极层5、薄膜半导体层6以及背面透明电极层7而构成的，其中，所述透明电极层5是在与透光性绝缘基板4相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板4的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第一透明电极层，所述薄膜半导体层6是以与透明电极层5不同的形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板4的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第一薄膜半导体层，所述背面透明电极层7是以与透明电极层5和薄膜半导体层6不同的形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板4的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第二透明电极层。在第一光电转换模块2中，相邻的光电转换元件3彼此未被电连接。
另外，薄膜半导体层6具有大致L字形的剖面，以覆盖透明电极层5的第二光电转换模块8侧的大半部分并且在透明电极层5中的透光性绝缘基板4的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板4连接。背面透明电极层7具有大致L字形的剖面，以覆盖薄膜半导体层6的第二光电转换模块8侧整体并且在透明电极层5中的透光性绝缘基板4的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板4连接。
此外，在图1-2中示出了第一光电转换模块2之中的相邻的两个光电转换元件3a、3b，但第一光电转换模块2包括的光电转换元件3的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板4上形成有多个光电转换元件3。
在结构堆叠方式的光电转换装置1中，由于光从第一光电转换模块2侧射入，因此透光性绝缘基板4使用玻璃、透明树脂等具有透光性的绝缘材料构成的板状部件或片状部件。
透明电极层5作为具有光透射性的透明导电膜，例如使用氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)，使用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法、溅射法、蒸镀法等方法形成。另外，透明电极层5具有在与透光性绝缘基板4相反侧的表面形成有凹凸形状的表面纹理结构(未图示)。这种纹理结构具有如下功能：使射入的太阳光散射，使第一光电转换模块2与第二光电转换模块8更有效地吸收入射光，提高光利用效率。另外，也可以在透光性绝缘基板4上根据需要形成由氧化硅(SiO2)等构成的内涂层作为来自于透光性绝缘基板4的杂质的阻止层。
薄膜半导体层6从光入射侧来看配置在透明电极层5的后方，具有P-I-N结构，通过射入的光进行发电的薄膜半导体层被层压一层以上而构成。薄膜半导体层6从透光性绝缘基板4侧构成由作为第一导电型半导体层的P型半导体层、作为实质上为真性的光电转换层且第二导电型半导体层的I型半导体层、以及作为第三导电型半导体层的N型半导体层构成的PIN结。在本实施方式中，薄膜半导体层6从透光性绝缘基板4侧按顺序形成由作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化非晶硅(a-Si:H)层构成的P-I-N结。
另外，薄膜半导体层6也可以为从透光性绝缘基板4侧由作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的两级P-I-N结的结构。
另外，如上述两级P-I-N结这样层压多个薄膜半导体层而构成薄膜半导体层6时，也可以在各个P-I-N结间插入氧化微晶硅(μc-SiOX(X＝0～2))、掺铝氧化锌(ZnO:Al)等中间层，以改善P-I-N结间的电、光连接。
背面透明电极层7例如由氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电性氧化物(TCO)构成。
第二光电转换模块8包括作为第二光电转换元件的多个光电转换元件9a、9b(以下有时统称为光电转换元件9)。光电转换元件9是在透光性绝缘基板10上依次层压反射性金属电极层11、薄膜半导体层12以及背面透明电极层13而构成的，其中，所述透光性绝缘基板10是与透光性绝缘基板4大致同等大小的第二透光性绝缘基板，所述反射性金属电极层11是在与透光性绝缘基板10相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板10的短边方向大致平行的方向延伸的条状，所述薄膜半导体层12是以与反射性金属电极层11不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板10的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第二薄膜半导体层，所述背面透明电极层13是以与反射性金属电极层11和薄膜半导体层12不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板10的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第三透明电极层。在第二光电转换模块8中，相邻的光电转换元件9彼此未被电连接。
此外，在图1-2中示出了第二光电转换模块8之中的相邻的两个光电转换元件9a、9b，但第二光电转换模块8包括的光电转换元件9的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板10上形成有多个光电转换元件9。
透光性绝缘基板10例如使用玻璃、透明树脂等具有透光性的绝缘材料构成的板状部件或片状部件。
反射性金属电极层11使用银(Ag)的单层膜、从透光性绝缘基板10侧按顺序层压有银(Ag)和氧化锌(ZnO)的多层膜。另外，代替银(Ag)还可以使用铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、铬(Cr)等。另外，代替氧化锌(ZnO)还可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电膜。另外，也可以在透光性绝缘基板10上根据需要形成由氧化硅(SiO2)等构成的内涂层作为来自于透光性绝缘基板10的杂质的阻止层。
薄膜半导体层12从光入射侧来看配置在反射性金属电极层11的前方，具有P-I-N结构，通过射入的光进行发电的薄膜半导体层被层压一层以上而构成。薄膜半导体层12从透光性绝缘基板10侧构成由作为第三导电型半导体层的N型半导体层、作为实质上为真性的光电转换层且第二导电型半导体层的I型半导体层、以及作为第一导电型半导体层的P型半导体层构成的N-I-P结。在本实施方式中，薄膜半导体层12从透光性绝缘基板10侧按顺序构成由作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层以及作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的N-I-P结。
另外，薄膜半导体层12也可以为从透光性绝缘基板10侧由作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的两级P-I-N结的结构。
另外，如上述两级N-I-P结这样层压多个薄膜半导体层而构成薄膜半导体层12时，也可以在各个N-I-P结间插入氧化微晶硅(μc-SiOX(X＝0～2))、掺铝氧化锌(ZnO:Al)等中间层，以改善N-I-P结间的电、光连接。
背面透明电极层13例如由氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电性氧化物(TCO)构成。
作为第一光电转换模块2与第二光电转换模块8的组合，各模块中的薄膜半导体层的层压形态例如可以为(1)一级pin结-一级nip结、(2)两级pin结-一级nip结、(3)一级pin结-两级nip结、(4)两级pin结-两级nip结。
另外，光电转换元件3中的透光性绝缘基板4的长边方向上的宽度(图1-1中的线段A-A’方向上的宽度)与光电转换元件9中的透光性绝缘基板10的长边方向上的宽度(图1-1中的线段A-A’方向上的宽度)设为相同，在光电转换装置1中光电转换元件3与光电转换元件9配置在相互相对的位置，构成了光电转换元件3与光电转换元件9之对。即，在图1-2中，光电转换元件3a与光电转换元件9a配置在相互相对的位置并构成光电转换元件对，光电转换元件3b与光电转换元件9b配置在相互相对的位置并构成光电转换元件对。该光电转换元件对被视为新的光电转换元件。
另外，如图1-3所示，第一光电转换模块2的背面透明电极层7与第二光电转换模块8的背面透明电极层13在透光性绝缘基板4(透光性绝缘基板10)的短边方向(图1-1中的线段B-B’方向)上的外周部区域14通过导电层21被电连接。导电层21例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，相对的一对光电转换元件3与光电转换元件9被电连接。另外，导电性树脂中所包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相对的光电转换元件被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件同样的元件结构，结构堆叠方式的光电转换装置1的所有的光电转换元件对具有大体相同的特性。
另外，在光电转换元件3b的透明电极层5中的第二光电转换模块8侧的表面且光电转换元件3中的透光性绝缘基板4的长边方向(图1-1中的线段A-A’方向)的另一端部的区域，设置有未层压薄膜半导体层6和背面透明电极层7的连接区域5a。另一方面，在光电转换元件9a的反射性金属电极层11中的第一光电转换模块2侧的表面且光电转换元件9中的透光性绝缘基板10的长边方向(图1-1中的线段A-A’方向)的一端部的区域，设置有未层压薄膜半导体层12和背面透明电极层13的连接区域11a。
而且，光电转换元件3b的连接区域5a与相对于该光电转换元件3b的光电转换元件9b所相邻的光电转换元件9a的连接区域11a通过导电层22被电连接。导电层22例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，光电转换元件3的透明电极层5与相邻的构成对的光电转换元件9的反射性金属电极层11被电连接。另外，导电性树脂中包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相邻的光电转换元件对被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件串联连接时同样的元件结构。
图2是实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的等价电路图。如图2所示，在光电转换装置1中，所有的光电转换元件3和光电转换元件9交替串联连接，与层压型薄膜光电转换装置同样地，光电转换元件3、9在最佳工作点工作，发电效率提高。据此，在光电转换装置1中，能够实现与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
图3和图4是以往的结构堆叠方式的光电转换装置的等价电路图。图3和图4所示的光电转换装置为形成有多个光电转换元件201的第一光电转换模块211与形成有多个光电转换元件202的第二光电转换模块212使元件彼此对置配置而构成的结构堆叠方式的光电转换装置。一般而言，结构堆叠方式的光电转换装置中的光电转换元件201与光电转换元件202的发电特性不同。因此，在以往的结构堆叠方式的光电转换装置中，如图3或图4所示采用从各个模块独立取出输出、或改变光电转换元件的串联级数以使输出电压大体相等的方法。图3示出从各个模块独立取出输出的方式的结构堆叠方式的光电转换装置。图4示出针对每个模块改变光电转换元件的串联级数以使输出电压大体相等的方式的结构堆叠方式的光电转换装置。
但是，在从各个模块独立取出输出的方式的情况下，在各个模块中都需要输出取出部，部件成本上升，输出取出部的结构变得复杂。另外，在针对每个模块改变光电转换元件的串联级数的方式的情况下，从两个模块取出输出的输出取出部的结构变得复杂。另外，由于形成在同一尺寸的模块并且串联连接的光电转换元件的串联级数在两个模块中不同，因此无法实现与各自的光电转换元件数相同的层压型薄膜光电转换装置同等的性能，堆叠模块整体的发电效率下降。
与此相对，在实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1中，相对的光电转换元件3与光电转换元件9被电连接，且光电转换元件3与相邻的构成光电转换元件对的光电转换元件9被电连接，从而所有的光电转换元件3和光电转换元件9被交替串联连接，具有与层压型薄膜光电转换装置同等的结构，光电转换元件3、9在最佳工作点工作，发电效率提高。
接着，参照图5-1～图5-6对这种实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造方法进行说明。图5-1～图5-6是用于说明实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造工序的剖视图。
最初制作第一光电转换模块2。首先，作为透光性绝缘基板4例如准备平板状的玻璃基板，在该透光性绝缘基板4的一面侧形成表面具有凹凸的纹理结构的由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的透明电极层5。
接着，通过激光照射以与透光性绝缘基板4的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除透明电极层5的一部分，将透明电极层5图案形成为条状，分离为多个透明电极层5(图5-1)。
接着，通过等离子体CVD法等在透明电极层5上形成例如由非晶硅构成的光电转换用的薄膜半导体层6。这里，作为薄膜半导体层6，从透光性绝缘基板4侧依次形成作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化非晶硅(a-Si:H)层。然后，在透明电极层5被切断的位置的一部分部位，通过激光照射以与透光性绝缘基板4的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除薄膜半导体层6的一部分，将薄膜半导体层6图案形成为条状，分离为多个薄膜半导体层6(图5-2)。
接着，通过溅射法等在薄膜半导体层6上形成由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的背面透明电极层7。然后，在透明电极层5和薄膜半导体层6被切断的部位和与其相邻的部位，通过激光照射切断·去除背面透明电极层7和薄膜半导体层6，将背面透明电极层7图案形成为条状，分离为多个背面透明电极层7(图5-3)。据此，各层针对每个光电转换元件3被分离，得到第一光电转换模块2。
接着制作第二光电转换模块8。首先，作为透光性绝缘基板10，例如准备平板状的玻璃基板，在该透光性绝缘基板10的一面侧形成表面具有凹凸的纹理结构的由银(Ag)等反射光的金属层构成的反射性金属电极层11。
接着，通过激光照射以与透光性绝缘基板10的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除反射性金属电极层11的一部分，将反射性金属电极层11图案形成为条状，分离为多个反射性金属电极层11(图5-4)。
接着，通过等离子体CVD法等在反射性金属电极层11上形成例如由氢化微晶硅构成的光电转换用的薄膜半导体层12。这里，作为薄膜半导体层12，从透光性绝缘基板10侧依次形成作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层以及作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层。然后，在反射性金属电极层11被切断的部位和与其相邻的部位，通过激光照射以与透光性绝缘基板10的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除薄膜半导体层12的一部分，将薄膜半导体层12图案形成为条状，分离为多个薄膜半导体层12(图5-5)。
接着，通过溅射法等在薄膜半导体层12上形成由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的背面透明电极层13。然后，在与薄膜半导体层12被切断的位置相同的部位，通过激光照射切断·去除背面透明电极层13，将背面透明电极层13图案形成为条状，分离为多个背面透明电极层13(图5-6)。据此，各层针对每个光电转换元件9被分离，得到第二光电转换模块8。
接着，在第二光电转换模块8中的光电转换元件9上的整面上形成光透射性树脂层作为中间层23。接着，在该光透射性树脂层中，在电连接光电转换元件3与光电转换元件9的部位、即导电层21和导电层22的形成部位开口接触孔。然后，通过涂布、印刷等方法，对接触孔填充导电性膏或导电膜来形成导电层21和导电层22。
而且，为了使成对的光电转换元件3与光电转换元件9相对，在中间层23上配置第一光电转换模块2，并以光电转换元件3与光电转换元件9为内侧粘贴第一光电转换模块2与第二光电转换模块8，例如在真空中对这些进行加热按压。据此，第一光电转换模块2与第二光电转换模块8一体化，第一光电转换模块2的背面透明电极层7与第二光电转换模块8的背面透明电极层13通过导电层21被电连接，另外，光电转换元件3的透明电极层5与相对于该光电转换元件3的光电转换元件9所相邻的光电转换元件9的反射性金属电极层11通过导电层22被电连接，得到如图1-1～图1-3所示的结构堆叠方式的光电转换装置1。然后，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位形成输出取出部(未图示)。
如上所述，在实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1中，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件3与相邻的构成对的光电转换元件9被电连接，从而如图2所示的等价电路所示所有的光电转换元件3和光电转换元件9交替串联连接。据此，由于实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1被视为与层压型薄膜光电转换装置同等的连接结构，因此光电转换元件3、9在最佳工作点工作，发电效率提高。其结果是实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1具有以下以往没有的显著效果：通过结构堆叠方式的光电转换装置能够实现与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
另外，在实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1中，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块各自需要的输出取出部汇集到单一部位(未图示)。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，由于光电转换装置1的结构变得简单，因此耐久性优异，能够简化制造工序，另外由于能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
另外，如上所述，根据实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造方法，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件3与相邻的构成对的光电转换元件9被电连接，从而所有的光电转换元件3和光电转换元件9交替串联连接。据此，根据实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造方法，能够实现如下结构堆叠方式的光电转换装置：光电转换元件对被串联连接，具有与层压型薄膜光电转换装置同等的结构，具备与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
另外，根据实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的光电转换装置1的制造方法，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块各自需要的输出取出部汇集到单一部位。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，能够简化制造工序，另外由于还能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
实施方式2.
图6-1是表示本发明的实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101的概略结构的俯视图。图6-2是用于说明光电转换装置101的剖面结构的图，是图6-1的线段C-C’方向上的主要部分剖视图。图6-3是用于说明光电转换装置101的剖面结构的图，是图6-1的线段D-D’方向上的主要部分剖视图。
实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101由第一光电转换模块102和第二光电转换模块108构成，光从第一光电转换模块102侧射入，其中，所述第一光电转换模块102和第二光电转换模块108是分别在透光性绝缘基板上构成有多个光电转换元件的两块薄膜光电转换模块。被第一光电转换模块102与第二光电转换模块108所夹住的中间层123由光透射性树脂或具有波长选择性的选择性光反射膜构成。
第一光电转换模块102包括多个光电转换元件103a、103b(以下有时统称为光电转换元件103)。光电转换元件103是在透光性绝缘基板104上依次层压了在与透光性绝缘基板104相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板104的短边方向大致平行的方向延伸的条状的透明电极层105、以与透明电极层105不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板104的短边方向大致平行的方向延伸的条状的薄膜半导体层106、以及以与透明电极层105和薄膜半导体层106不同形状·配置图案形成为与透光性绝缘基板104的短边方向大致平行的方向延伸的条状的背面透明电极层107而构成的。在第一光电转换模块102中，相邻的光电转换元件103彼此未被电连接。
另外，薄膜半导体层106被设置为大致L字形，以覆盖透明电极层105并且在透明电极层105中的透光性绝缘基板104的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板104连接。背面透明电极层107被设置为大致曲柄状，以覆盖薄膜半导体层106并且在透明电极层105中的透光性绝缘基板104的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板104连接。
此外，在图6-2中示出了第一光电转换模块102之中相邻的两个光电转换元件103a、103b，但第一光电转换模块102包括的光电转换元件103的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板104上形成有多个光电转换元件103。
第二光电转换模块108包括多个光电转换元件109a、109b(以下有时统称为光电转换元件109)。光电转换元件109是在与透光性绝缘基板104大致同等大小的透光性绝缘基板110上依次层压了在与透光性绝缘基板110相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板110的短边方向大致平行的方向延伸的条状的反射性金属电极层111、以与反射性金属电极层111不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板110的短边方向大致平行的方向延伸的条状的薄膜半导体层112、以及以与反射性金属电极层111和薄膜半导体层112不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板110的短边方向大致平行的方向延伸的条状的背面透明电极层113而构成的。在第二光电转换模块108中，相邻的光电转换元件109彼此未被电连接。
此外，在图6-2中示出了第二光电转换模块108之中相邻的两个光电转换元件109a、109b，但第二光电转换模块108包括的光电转换元件109的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板110上形成有多个光电转换元件109。
对于构成第一光电转换模块102和第二光电转换模块108的部件的详细内容，由于与实施方式1中的第一光电转换模块2和第二光电转换模块8同样，因此省略详细说明。
构成第一光电转换模块102的光电转换元件103的透光性绝缘基板104的长边方向上的宽度(图6-1中的线段C-C’方向上的宽度)与构成第二光电转换模块108的光电转换元件109的透光性绝缘基板110的长边方向上的宽度(图6-1中的线段C-C’方向上的宽度)设为相同，在光电转换装置101中光电转换元件103与光电转换元件109配置在相互相对的位置，构成光电转换元件103与光电转换元件109之对。即，在图6-2中，光电转换元件103a与光电转换元件109a配置在相互相对的位置而构成光电转换元件对，光电转换元件103b与光电转换元件109b配置在相互相对的位置而构成光电转换元件对。该光电转换元件对被视为新的光电转换元件。
另外，如图6-3所示，第一光电转换模块102的透明电极层105与第二光电转换模块108的反射性金属电极层111在透光性绝缘基板104(透光性绝缘基板110)的短边方向(图6-1中的线段D-D’方向)上的外周部区域114通过导电层121被电连接。导电层121例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，相对的一对光电转换元件103与光电转换元件109被电连接。另外，导电性树脂中包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相对的光电转换元件被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件同样的元件结构，结构堆叠方式的光电转换装置101的所有的光电转换元件对具有大体相同的特性。
另外，在第一光电转换模块102的背面透明电极层107中的第二光电转换模块108侧的表面且在光电转换元件103中的透光性绝缘基板104的长边方向(图6-1中的线段C-C’方向)的另一端部的区域，设置有连接区域107a。另一方面，在第二光电转换模块108的背面透明电极层113中的第一光电转换模块102侧的表面且在光电转换元件109中的透光性绝缘基板110的长边方向(图6-1中的线段C-C’方向)的一端部的区域，设置有连接区域113a。
而且，光电转换元件103b的连接区域107a与相对于该光电转换元件103b的光电转换元件109b所相邻的光电转换元件109a的连接区域113a通过导电层122被电连接。导电层122例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，光电转换元件103的背面透明电极层107与相邻的构成对的光电转换元件109的背面透明电极层113被电连接。另外，导电性树脂中包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相邻的光电转换元件对被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件同样的元件结构。
在如上构成的实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101中，与实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1同样地，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件103与相邻的构成对的光电转换元件109被电连接，从而所有的光电转换元件103和光电转换元件109交替串联连接。据此，由于实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101被设为与层压型薄膜光电转换装置同等的连接结构，因此光电转换元件103、109在最佳工作点工作，发电效率提高。其结果是实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101具有以下以往没有的显著效果：通过结构堆叠方式的光电转换装置能够实现与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
另外，在实施方式2所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置101中，与实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1同样地，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块各自需要的输出取出部汇集到单一部位(未图示)。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，由于光电转换装置101的结构简化，因此能够简化制造工序，另外由于还能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
实施方式3.
图7-1是表示本发明的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301的概略结构的俯视图。图7-2是用于说明光电转换装置301的剖面结构的图，是图7-1的线段E-E’方向上的主要部分剖视图。图7-3是用于说明光电转换装置301的剖面结构的图，是图7-1的线段F-F’方向上的主要部分剖视图。
实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301具有第一光电转换模块302与第二光电转换模块309以光电转换元件为内侧粘贴的结构，光从第一光电转换模块302侧射入，其中，所述第一光电转换模块302与第二光电转换模块309是分别在透光性绝缘基板上构成有多个光电转换元件的两块薄膜光电转换模块。被第一光电转换模块302与第二光电转换模块309所夹住的中间层323由光透射性树脂构成。
第一光电转换模块302包括作为第一光电转换元件的多个光电转换元件303a、303b(以下有时统称为光电转换元件303)。光电转换元件303是在作为第一透光性绝缘基板的透光性绝缘基板304上依次层压了透明电极层305、薄膜半导体层306、背面透明电极层307以及波长选择性反射层308而构成的，其中，所述透明电极层305是在与透光性绝缘基板304相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第一透明电极层，所述薄膜半导体层306是以与透明电极层305不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第一薄膜半导体层，所述背面透明电极层307是以与透明电极层305和薄膜半导体层306不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向延伸的条状的第二透明电极层，所述波长选择性反射层308以与背面透明电极层307相同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向延伸的条状。在第一光电转换模块302中，相邻的光电转换元件303彼此未被电连接。
另外，薄膜半导体层306具有大致L字形的剖面，以覆盖透明电极层305的第二光电转换模块309侧的大半部分并且在透明电极层305中的透光性绝缘基板304的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板304连接。背面透明电极层307具有大致L字形的剖面，以覆盖薄膜半导体层306的第二光电转换模块309侧整体并且在透明电极层305中的透光性绝缘基板304的长边方向的一端部中与透光性绝缘基板304连接。
此外，在图7-2中示出了第一光电转换模块302之中相邻的两个光电转换元件303a、303b，但第一光电转换模块302包括的光电转换元件303的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板304上形成有多个光电转换元件303。
在结构堆叠方式的光电转换装置301中，由于光从第一光电转换模块302侧射入，因此透光性绝缘基板304使用玻璃、透明树脂等具有透光性的绝缘材料构成的板状部件或片状部件。
透明电极层305作为具有光透射性的透明导电膜，例如使用由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)，使用CVD(Chemical Vapor Deposition)法、溅射法、蒸镀法等方法形成。另外，透明电极层305具有在与透光性绝缘基板304相反侧的表面形成有凹凸形状的表面纹理结构(未图示)。这种纹理结构具有使射入的太阳光散射、使第一光电转换模块302与第二光电转换模块309更有效地吸收入射光、提高光利用效率的功能。另外，也可以在透光性绝缘基板304上根据需要形成由氧化硅(SiO2)等构成的内涂层作为来自于透光性绝缘基板304的杂质的阻止层。
薄膜半导体层306从光入射侧来看配置在透明电极层305的后方，具有P-I-N结构，通过射入的光进行发电的薄膜半导体层被层压一层以上而构成。薄膜半导体层306从透光性绝缘基板304侧构成由作为第一导电型半导体层的P型半导体层、作为实质上为真性的光电转换层且第二导电型半导体层的I型半导体层、以及作为第三导电型半导体层的N型半导体层构成的PIN结。在本实施方式中，薄膜半导体层306从透光性绝缘基板304侧按顺序形成由作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化非晶硅(a-Si:H)层构成的P-I-N结。
另外，薄膜半导体层306也可以为从透光性绝缘基板304侧由作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的两级P-I-N结的结构。
另外，如上述两级P-I-N结这样层压多个薄膜半导体层而构成薄膜半导体层306时，也可以在各个P-I-N结间插入氧化微晶硅(μc-SiOX(X＝0～2))、掺铝氧化锌(ZnO:Al)等中间层，以改善P-I-N结间的电、光连接。
背面透明电极层307例如由氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电性氧化物(TCO)构成。
具有仅反射特定范围的波长的光的波长选择性的波长选择性反射层308被配置在所述背面电极层307上，由折射率不同的膜的多层结构构成。例如薄膜半导体层306的第二导电型半导体层由i型a-Si:H层构成时，波长选择性反射层308由折射率大致为2的第一反射层330、折射率大致为4的第二反射层331、以及折射率大致为2的第三反射层332的层压结构构成(图7-4)。此时的波长选择性反射层308通过多层膜的多重干涉效应反射薄膜半导体层306吸收的波长光，透射薄膜半导体层306几乎不吸收的波长光(图7-5)。这里，薄膜半导体层306吸收的波长光例如为波长在300nm～700nm的范围的光。
第二光电转换模块309包括作为第二光电转换元件的多个光电转换元件310a、310b(以下有时统称为光电转换元件310)。光电转换元件310是在与透光性绝缘基板304大致同等大小的作为第二透光性绝缘基板的透光性绝缘基板311上依次层压了在与透光性绝缘基板311相反侧的表面具有纹理结构(未图示)并图案形成为在与透光性绝缘基板311的短边方向大致平行的方向延伸的条状的反射性金属电极层312、以与反射性金属电极层312不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板311的短边方向大致平行的方向延伸的条状的作为第二薄膜半导体层的薄膜半导体层313、以与反射性金属电极层312和薄膜半导体层313不同形状·配置图案形成为在与透光性绝缘基板311的短边方向大致平行的方向延伸的条状的作为第三透明电极层的背面透明电极层314而构成的。在第二光电转换模块309中，相邻的光电转换元件310彼此未被电连接。
此外，在图7-2中示出了第二光电转换模块309之中相邻的两个光电转换元件310a、310b，但第二光电转换模块309包括的光电转换元件310的数量并不限定于此，在透光性绝缘基板311上形成有多个光电转换元件310。
透光性绝缘基板311例如使用玻璃、透明树脂等具有透光性的绝缘材料构成的板状部件或片状部件。
反射性金属电极层312使用银(Ag)的单层膜、或从透光性绝缘基板311侧按顺序层压有银(Ag)与氧化锌(ZnO)的多层膜。另外，代替银(Ag)还可以使用铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、铬(Cr)等。另外，代替氧化锌(ZnO)还可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电膜。另外，也可以在透光性绝缘基板311上根据需要形成由氧化硅(SiO2)等构成的内涂层作为来自于透光性绝缘基板311的杂质的阻止层。
薄膜半导体层313从光入射侧来看配置在反射性金属电极层312的前方，具有P-I-N结构，通过射入的光进行发电的薄膜半导体层被层压一层以上而构成。薄膜半导体层313从透光性绝缘基板311侧构成由作为第三导电型半导体层的N型半导体层、作为实质上为真性的光电转换层且第二导电型半导体层的I型半导体层、以及作为第一导电型半导体层的P型半导体层构成的N-I-P结。在本实施方式中，薄膜半导体层313从透光性绝缘基板311侧按顺序构成由作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层以及作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的N-I-P结。
另外，薄膜半导体层313也可以为从透光性绝缘基板311侧由作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)层、作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层构成的两级P-I-N结的结构。
另外，如上述两级N-I-P结这样层压多个薄膜半导体层而构成薄膜半导体层313时，也可以在各个N-I-P结间插入氧化微晶硅(μc-SiOX(X＝0～2))、掺铝氧化锌(ZnO:Al)等中间层，以改善N-I-P结间的电、光连接。
背面透明电极层314例如由氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等透明导电性氧化物(TCO)构成。
作为第一光电转换模块302与第二光电转换模块309的组合，各模块中的薄膜半导体层的层压形态例如可以为(1)一级pin结-一级nip结、(2)两级pin结-一级nip结、(3)一级pin结-两级nip结、(4)两级pin结-两级nip结。
另外，光电转换元件303中的透光性绝缘基板304的长边方向上的宽度(图7-1中的线段E-E’方向上的宽度)与光电转换元件310中的透光性绝缘基板311的长边方向上的宽度(图7-1中的线段E-E’方向上的宽度)设为相同，在光电转换装置301中光电转换元件303与光电转换元件310配置在相互相对的位置，构成光电转换元件303与光电转换元件310之对。即，在图7-2中，光电转换元件303a与光电转换元件310a配置在相互相对的位置并构成光电转换元件对，光电转换元件303b与光电转换元件310b配置在相互相对的位置并构成光电转换元件对。该光电转换元件对被视为新的光电转换元件。
另外，如图7-3所示，第一光电转换模块302的背面透明电极层307与第二光电转换模块309的背面透明电极层314在透光性绝缘基板304(透光性绝缘基板311)的短边方向(图7-1中的线段F-F’方向)上的外周部区域315通过导电层321被电连接。导电层321例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，相对的一对光电转换元件303与光电转换元件310被电连接。另外，导电性树脂中包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相对的光电转换元件被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件同样的元件结构，结构堆叠方式的光电转换装置301的所有的光电转换元件对具有大体相同的特性。
另外，在光电转换元件303b的透明电极层305中的第二光电转换模块309侧的表面且光电转换元件303中的透光性绝缘基板304的长边方向(图7-1中的线段E-E’方向)的另一端部的区域，设置有未层压有薄膜半导体层306和背面透明电极层307的连接区域305a。另一方面，在光电转换元件310a的反射性金属电极层312中的第一光电转换模块302侧的表面且光电转换元件310中的透光性绝缘基板311的长边方向(图7-1中的线段E-E’方向)的一端部的区域，设置有未层压有薄膜半导体层313和背面透明电极层314的连接区域312a。
而且，光电转换元件303b的连接区域305a与相对于该光电转换元件303b的光电转换元件310b所相邻的光电转换元件310a的连接区域312a通过导电层322被电连接。导电层322例如由金属膏、各向异性导电膜等导电性树脂构成。据此，光电转换元件303的透明电极层305与相邻的构成对的光电转换元件310的反射性金属电极层312被电连接。另外，导电性树脂中包含的金属优选为难以形成绝缘性皮膜且接触电阻低的金、银、镍、钯中的任一种以上。通过这种结构，相邻的光电转换元件对被直接电连接，成为与形成在同一基板上的层压型薄膜光电转换元件串联连接时同样的元件结构。
对光电转换元件310照射透射了光电转换元件303和波长选择性反射层308的光。此时，波长选择性反射层308透射光电转换元件310吸收的波长光。
在如上构成的实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，与实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1同样地，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件303与相邻的构成对的光电转换元件310被电连接，从而所有的光电转换元件303和光电转换元件310交替串联连接。据此，由于实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301被设为与层压型薄膜光电转换装置同等的连接结构，因此光电转换元件303、310在最佳工作点工作，发电效率提高。其结果，实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301具有以下以往没有的显著效果：通过结构堆叠方式的光电转换装置能够实现与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
另外，在实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，与实施方式1所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1同样地，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块各自需要的输出取出部汇集到单一部位(未图示)。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，由于光电转换装置301的结构变得简单，因此能够简化制造工序，另外由于还能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
在此基础上，在这种实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，由于在光电转换元件303与光电转换元件310之间插入具有波长选择性的波长选择性反射层308，因此能够使一旦透射了光电转换元件303的光返回到光电转换元件303侧，光电转换元件303吸收的光增加。据此，还具有如下优点：能够使作为光吸收层的薄膜半导体层306的第二导电型半导体层的膜厚薄，缩短制造时间。
接着，参照图8-1～图8-6对这种实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造方法进行说明。图8-1～图8-6是用于说明实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置1的制造工序的剖视图。
最初制作第一光电转换模块302。首先，作为透光性绝缘基板304，例如准备平板状的玻璃基板，在该透光性绝缘基板304的一面侧形成表面具有凹凸的纹理结构的由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的透明电极层305。
接着，通过激光照射以与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除透明电极层305的一部分，将透明电极层305图案形成为条状，分离为多个透明电极层305(图8-1)。
接着，通过等离子体CVD法等在透明电极层305上例如形成非晶硅构成的光电转换用的薄膜半导体层306。这里，作为薄膜半导体层306，从透光性绝缘基板304侧依次形成作为第一导电型半导体层的p型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化非晶硅(a-Si:H)层、作为第三导电型半导体层的n型氢化非晶硅(a-Si:H)层。然后，在透明电极层305被切断的位置的一部分部位，通过激光照射以与透光性绝缘基板304的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除薄膜半导体层306的一部分，将薄膜半导体层306图案形成为条状，分离为多个薄膜半导体层306(图8-2)。
接着，通过溅射法等在薄膜半导体层306上形成由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的背面透明电极层307。
接着，通过等离子体CVD法等在背面透明电极层307上形成氧化硅(SiO2)、氢化非晶硅(a-Si:H)、氧化硅(SiO2)的层压构成的波长选择性反射层308。然后，在透明电极层305和薄膜半导体层306被切断的部位和与其相邻的部位，通过激光照射切断·去除背面透明电极层307、薄膜半导体层306、和波长选择性反射层308，将背面透明电极层307和波长选择性反射层308图案形成为条状，分离为多个背面透明电极层307和波长选择性反射层308(图8-3)。据此，各层针对每个光电转换元件303被分离，得到第一光电转换模块302。
接着制作第二光电转换模块309。首先，作为透光性绝缘基板311，例如准备平板状的玻璃基板，在该透光性绝缘基板311的一面侧形成表面具有凹凸的纹理结构的由银(Ag)等反射光的金属层构成的反射性金属电极层312。
接着，通过激光照射以与透光性绝缘基板311的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除反射性金属电极层312的一部分，并以条状图案形成反射性金属电极层312，分离为多个反射性金属电极层312(图8-4)。
接着，通过等离子体CVD法等在反射性金属电极层312上例如形成由氢化微晶硅构成的光电转换用的薄膜半导体层313。这里，作为薄膜半导体层313，从透光性绝缘基板311侧依次形成作为第三导电型半导体层的n型氢化微晶硅(μc-Si:H)层、作为第二导电型半导体层的i型氢化微晶硅(μc-Si:H)层以及作为第一导电型半导体层的p型氢化微晶硅(μc-Si:H)层。然后，在反射性金属电极层312被切断的部位和与其相邻的部位，通过激光照射以与透光性绝缘基板311的短边方向大致平行的方向的条状切断·去除薄膜半导体层313的一部分，将薄膜半导体层313图案形成为条状，分离为多个薄膜半导体层313(图8-5)。
接着，通过溅射法等在薄膜半导体层313上形成由氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)等透明导电性氧化物(TCO)构成的背面透明电极层314。然后，在与薄膜半导体层313被切断的位置相同的部位，通过激光照射切断·去除背面透明电极层314，将背面透明电极层314图案形成为条状，分离为多个背面透明电极层314(图8-6)。据此，各层针对每个光电转换元件310被分离，得到第二光电转换模块309。
接着，在第二光电转换模块309中的光电转换元件310上的整面上形成光透射性树脂层作为中间层323。接着，在该光透射性树脂层中，在电连接光电转换元件303与光电转换元件310的部位、即导电层321和导电层322的形成部位，开口接触孔。然后，通过涂布、印刷等方法，对接触孔填充导电性膏、导电膜形成导电层321和导电层322。
而且，以成对的光电转换元件303与光电转换元件310相对的方式，在中间层323上配置第一光电转换模块302，以光电转换元件303与光电转换元件310为内侧粘贴第一光电转换模块302与第二光电转换模块309，例如在真空中对这些进行加热按压。据此，第一光电转换模块302与第二光电转换模块309一体化，第一光电转换模块302的背面透明电极层307与第二光电转换模块309的背面透明电极层314通过导电层321被电连接，另外，光电转换元件303的透明电极层305与相对于该光电转换元件303的光电转换元件310所相邻的光电转换元件310的反射性金属电极层312通过导电层322被电连接，得到如图8-1～图8-3所示的结构堆叠方式的光电转换装置301。然后，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位形成输出取出部(未图示)。
如上所述，在实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件303与相邻的构成对的光电转换元件310被电连接，从而如图2所示的等价电路所示所有的光电转换元件303和光电转换元件310交替串联连接。据此，由于实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301被设为与层压型薄膜光电转换装置同等的连接结构，因此光电转换元件303、310在最佳工作点工作，发电效率提高。其结果，实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301具有以下以往没有的显著效果：通过结构堆叠方式的光电转换装置能够实现与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率。
另外，在实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块的各自需要的输出取出部汇集到单一部位(未图示)。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，由于光电转换装置301的结构变得简单，因此耐久性优异，能够简化制造工序，另外由于还能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
另外，在实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301中，由于在光电转换元件303与光电转换元件310之间插入具有波长选择性的波长选择性反射层308，因此能够使一旦透射了光电转换元件303的光返回到光电转换元件303侧，光电转换元件303吸收的光增加。据此，能够使作为光吸收层的薄膜半导体层306的第二导电型半导体层的膜厚薄，能够缩短制造时间，能够实现制造成本的进一步降低。
另外，如上所述，根据实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301的制造方法，相对的光电转换元件对被电连接，且光电转换元件303与相邻的构成对的光电转换元件310被电连接，从而所有的光电转换元件303和光电转换元件310交替串联连接。据此，根据实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301的制造方法，能够实现光电转换元件对被串联连接，具有与层压型薄膜光电转换装置同等的结构，具备与层压型薄膜光电转换装置同等的光电转换效率的结构堆叠方式的光电转换装置。
另外，根据实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301的制造方法，由于光电转换元件对以与层压型薄膜光电转换装置同等的结构被串联连接，因此以往两块光电转换模块的各自需要的输出取出部汇集到单一部位。即，仅对串联连接的多个光电转换元件之中的两端的光电转换元件分别在一个部位设置输出取出部即可。据此，能够简化制造工序，另外由于还能够削减输出取出部所使用的部件，因此能够降低成本。
另外，根据实施方式3所涉及的结构堆叠方式的光电转换装置301的制造方法，由于在光电转换元件303与光电转换元件310之间插入具有波长选择性的波长选择性反射层308，因此能够使一旦透射了光电转换元件303的光返回到光电转换元件303侧，光电转换元件3吸收的光增加。据此，能够使作为光吸收层的薄膜半导体层306的第二导电型半导体层的膜厚薄，能够缩短制造时间，能够实现制造成本的进一步降低。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明所涉及的光电转换装置对具有与层压型薄膜光电转换装置同样高的发电效率的结构堆叠方式的光电转换装置的实现是有用的。

Claims (13)

1.一种光电转换装置，将在第一透光性绝缘基板的一面上形成有多个第一光电转换元件的第一光电转换模块、以及在第二透光性绝缘基板的一面上形成有多个第二光电转换元件的第二光电转换模块，以所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件为内侧粘贴，该光电转换装置的特征在于，
具有多个光电转换元件对，该光电转换元件对是配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件被电串联连接而构成，
所有的所述光电转换元件对被电串联连接。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一光电转换元件是在所述第一透光性绝缘基板上依次层压第一透明电极层、第一薄膜半导体层、以及第二透明电极层而成，
所述第二光电转换元件是在所述第二透光性绝缘基板上依次层压反射性金属电极层、第二薄膜半导体层、以及第三透明电极层而成，
在所述光电转换元件对中，配置在相对的位置的所述第一光电转换元件的所述第二透明电极层与所述第二光电转换元件的所述第三透明电极层被直接电连接，
在所述多个光电转换元件对中，对于一个光电转换元件对与相邻于该光电转换元件对的其他光电转换元件对，所述一个光电转换元件对的所述第一透明电极层与所述其他光电转换元件对的所述反射性金属电极层被直接电连接。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一光电转换元件是在所述第一透光性绝缘基板上依次层压第一透明电极层、第一薄膜半导体层、以及第二透明电极层而成，
所述第二光电转换元件是在所述第二透光性绝缘基板上依次层压反射性金属电极层、第二薄膜半导体层、以及第三透明电极层而成，
在所述光电转换元件对中，配置在相对的位置的所述第一光电转换元件的所述第一透明电极层与所述第二光电转换元件的所述反射性金属电极层被直接电连接，
在所述多个光电转换元件对中，对于一个光电转换元件对与相邻于该光电转换元件对的其他光电转换元件对，所述一个光电转换元件对的所述第二透明电极层与所述其他光电转换元件对的所述第三透明电极层被直接电连接。
4.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件使用导电性树脂被电串联连接。
5.根据权利要求4所述的光电转换装置，其特征在于，
包含在所述导电性树脂的金属为金、银、镍、钯中的某一种以上。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件使用金属膏被电串联连接。
7.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
在所述配置在相对的位置的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件之间具备波长选择性反射层，该波长选择性反射层具有仅反射具有特定范围的波长的光的波长选择性。
8.根据权利要求7所述的光电转换装置，其特征在于，
所述波长选择性反射层是层压折射率不同的多个层而成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一薄膜半导体层的带隙比所述第二薄膜半导体层的带隙宽。
10.根据权利要求9所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一薄膜半导体层是从所述第一透明导电层侧层压第一p型薄膜硅层、第一i型薄膜非晶硅层、以及第一n型薄膜硅层而成，
所述第二薄膜半导体层是从所述反射性金属电极层侧层压第二n型薄膜硅层、第二i型薄膜微晶硅层、以及第二p型薄膜硅层而成。
11.一种光电转换装置的制造方法，其特征在于，包括：
第一工序，形成第一光电转换模块，该第一光电转换模块在第一透光性绝缘基板的一面上形成有多个第一光电转换元件；
第二工序，形成第二光电转换模块，该第二光电转换模块在第二透光性绝缘基板的一面上形成有多个第二光电转换元件；以及
第三工序，在相对的位置配置所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件，电串联连接所述相对的第一光电转换元件与第二光电转换元件而构成多个光电转换元件对，并且以所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件为内侧粘贴所述第一光电转换模块与所述第二光电转换模块以使得所有的所述光电转换元件对电串联，由此形成光电转换装置。
12.根据权利要求11所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
在所述第三工序中，在所述相对的所述第一光电转换元件与所述第二光电转换元件之间配置波长选择性反射层，该波长选择性反射层具有仅反射具有特定范围的波长的光的波长选择性。
13.根据权利要求12所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
所述波长选择性反射层是层压折射率不同的多个层而成。
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