DE202010018454U1 - Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) mit photoelektrischen Umwandlungszellen (20, 30, 40), aufweisend: ein Substrat (1), eine Mehrzahl von unteren Elektroden (2) auf dem Substrat (1), die ein Metallelement aufweisen, eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungsschichten (33), die einen Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweisen, wobei die Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten (33) auf der Mehrzahl der unteren Elektroden (2) angeordnet ist, eine Mehrzahl von oberen Elektroden (5), die auf der Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten (33) angeordnet ist, einen Verbindungsleiter (7), der in benachbarten photoelektrischen Umwandlungszellen (20, 30, 40) die obere Elektrode (5) der einen photoelektrischen Umwandlungszelle (20, 30, 40) mit der unteren Elektrode (2) der anderen photoelektrischen Umwandlungszelle (20, 30, 40) elektrisch verbindet, und eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) zwischen der unteren Elektrode (2) und dem Verbindungsleiter (7), die das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist, wobei der Verbindungsleiter (7) einen ersten Verbindungsabschnitt (A) und einen zweiten Verbindungsabschnitt (B) aufweist, wobei der erste Verbindungsabschnitt (A) mit der unteren Elektrode (2) durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) verbunden ist, und wobei der zweite Verbindungsabschnitt (B) mit der unteren Elektrode (2) ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) verbunden ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die eine Chalkogenverbindung-Halbleiterschicht aufweist.
  • Hintergrund
  • Es gibt verschiedene Arten von photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen, die für die photovoltaische Stromerzeugung und dergleichen verwendet werden. Eine chalkopyritbasierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, wie durch einen CIS-Typ (Kupfer-Indium-Selenid-Typ) typisiert, ermöglicht ein einfaches Erhöhen der Fläche eines Solarzellenmoduls mit relativ geringen Kosten und daher wurden Forschung und Entwicklung davon vorangebracht.
  • Die chalkopyritbasierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtung weist auf als eine lichtabsorbierende Schicht eine Chalkogenverbindung-Halbleiterschicht (chalkopyritbasierte-Verbindung-Halbleiterschicht), die aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) oder dergleichen hergestellt ist, und als eine Pufferschicht einen Mischkristallverbindung-Halbleiter, der aus Cadmiumsulfid oder dergleichen hergestellt ist. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung weist außerdem einen transparenten leitfähigen Film auf, der als eine obere Elektrode dient, die auf der Pufferschicht bereitgestellt ist. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung weist außerdem eine Silber-Netzelektrode auf, die auf dem transparenten leitfähigen Film bereitgestellt ist. In der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung sind der transparente leitfähige Film und die Silber-Netzelektrode auch in Nuten gebildet, die als ein Verbindungsleiter verwendet werden. Der Verbindungsleiter verbindet elektrisch eine obere Elektrode einer photoelektrischen Umwandlungszelle mit einer unteren Elektrode einer anderen photoelektrischen Umwandlungszelle (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
  • Stand der Technik Dokumente
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 2002-373995 .
  • Erläuterung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden
  • Die Chalkogenverbindung-Halbleiterschicht, die in der lichtabsorbierenden Schicht enthalten ist, ist relativ spröde und daher kann es zum Ablösen der lichtabsorbierenden Schicht beim Herstellen der Nuten kommen, um einen Defekt der Verbindung zwischen dem Verbindungsleiter und der unteren Elektrode zu verursachen. Ein solcher Defekt der Verbindung kann eine Verschlechterung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung verursachen. Daher wird verlangt, das Auftreten des obigen Defekts der Verbindung zu verringern und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe davon ist es, eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz hat.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf ein Substrat, eine Mehrzahl von unteren Elektroden auf dem Substrat, die ein Metallelement aufweisen, und eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungsschichten, die einen Chalkogenverbindung-Halbleiter bzw. eine Chalkogen-Halbleiterverbindung aufweisen und die auf der Mehrzahl der unteren Elektroden angeordnet sind. Diese Ausführungsform weist ferner eine Mehrzahl von oberen Elektroden und einen Verbindungsleiter auf. Die Mehrzahl der oberen Elektroden ist auf der Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten angeordnet. Der Verbindungsleiter verbindet elektrisch, in benachbarten photoelektrischen Umwandlungsschichten, die obere Elektrode einer photoelektrischen Umwandlungsschicht mit der unteren Elektrode einer anderen photoelektrischen Umwandlungsschicht. Außerdem weist der Verbindungsleiter in dieser Ausführungsform einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt auf. Der erste Verbindungsabschnitt ist mit der unteren Elektrode durch eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden, die das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist. Der zweite Verbindungsabschnitt ist mit der unteren Elektrode ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Bilden einer Vorstufe eines Chalkogenverbindung-Halbleiters auf einem Substrat, auf dem eine Mehrzahl von unteren Elektroden angeordnet sind, die ein Metallelement aufweisen, und Erhitzen der Vorstufe, um eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht auf der unteren Elektrode zu bilden und um eine photoelektrische Umwandlungsschicht auf der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht zu bilden, wobei die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist, und wobei die photoelektrische Umwandlungsschicht den Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweist. Diese Ausführungsform weist ferner die Schritte auf: Bilden einer oberen Elektrode auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht, Entfernen der oberen Elektrode, der photoelektrischen Umwandlungsschicht und eines Teils der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht auf der unteren Elektrode, und Bilden eines Verbindungsleiters, um die obere Elektrode mit der unteren Elektrode zu verbinden. Außerdem weist der Schritt des Bildens des Verbindungsleiters in dieser Ausführungsform auf das Bilden eines ersten Verbindungsabschnitts und eines zweiten Verbindungsabschnitts, wobei der erste Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist und wobei der zweite Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist.
  • Effekte der Erfindung
  • Mit der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und dem Verfahren zum Herstellen der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, die oben beschrieben sind, kann eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine gute Verbindung zwischen dem Verbindungsleiter und der unteren Elektrode hat und die daher eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz hat.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Ausführungsform einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung von 1.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht zeigt.
  • 4 hat schrittweise Querschnittsansichten, die ein Beispiel einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • 5 hat schrittweise Querschnittsansichten, die ein anderes Beispiel der Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel der Ausführungsform einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 7 ist eine teilweise, vergrößerte Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel der Ausführungsform einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine Querschnittsansicht davon. Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 21 weist auf ein Substrat 1, untere Elektroden 2, photoelektrische Umwandlungsschichten 33, obere Elektroden 5, Verbindungselektroden 7, erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschichten 8a und zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschichten 8b. Obwohl in dieser Ausführungsform ein Fall als ein Beispiel gezeigt ist, in dem die photoelektrische Umwandlungsschicht 33 eine lichtabsorbierende Schicht 3 und eine Pufferschicht 4 aufweist, die einen Heteroübergang daran bildet, ist dies nicht limitierend. Es genügt, dass zumindest ein Teil der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 auf der Seite der unteren Elektrode 2 einen Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweist. In der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 können daher die Pufferschicht 4, die einen Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweist, und die lichtabsorbierende Schicht 3 schichtweise in der genannten Abfolge angeordnet sein, ausgehend von der Seite der unteren Elektrode 2, oder Halbleiterschichten, die verschiedene Leitfähigkeitstypen haben, können einen Homoübergang miteinander bilden. Die obere Elektrode 5 kann eine Halbleiterschicht oder eine sogenannte Fensterschicht sein.
  • In 1 und 2 hat die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 21 eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungszellen 20, die nebeneinander angeordnet sind. Durch den Verbindungsleiter 7, der sich über die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4 erstreckend bereitgestellt ist, ist die obere Elektrode der photoelektrischen Umwandlungszelle 20 elektrisch mit einem Abschnitt verbunden, wo sich die untere Elektrode 2 einer benachbarten photoelektrischen Umwandlungszelle 20 erstreckt. Anders gesagt, der Verbindungsleiter 7 verbindet elektrisch in benachbarten photoelektrischen Umwandlungsschichten 33 die obere Elektrode 5 von einer photoelektrischen Umwandlungszelle 20 mit der unteren Elektrode 2 von einer/der anderen photoelektrischen Umwandlungszelle 20. Das hat zur Folge, dass die benachbarten photoelektrischen Umwandlungszellen 20 in Serie/Reihe miteinander verbunden sind entlang einer X-Richtung in 1. In einer photoelektrischen Umwandlungszelle 20 ist der Verbindungsleiter 7 sich über die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4 erstreckend bereitgestellt und die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4, die zwischen der oberen Elektrode 5 und der unteren Elektrode 2 zwischengeschaltet sind, führen photoelektrische Umwandlung aus.
  • Das Substrat 1 dient zum Tragen der lichtabsorbierenden Schicht 3 und dergleichen. Beispiele des Materials des Substrats 1 umfassen Glas, Keramiken, Harze und Metalle. Zum Beispiel eine Blauglasplatte oder ein Kalk-Natron-Glas, die eine Dicke von ungefähr 1 bis 3 mm haben, können für/als das Substrat 1 verwendet werden.
  • Ein Metall, wie zum Beispiel Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Gold (Au) oder eine laminierte Struktur dieser Metalle, ist als/für die untere Elektrode 2 verwendet. Die untere Elektrode 2 ist auf dem Substrat 1 durch ein Sputter-Verfahren, ein Gasphasenabscheidung-Verfahren oder dergleichen gebildet, um eine Dicke von ungefähr 0,2 bis 1 µm zu haben.
  • Die lichtabsorbierende Schicht 3 weist einen Chalkogenverbindung-Halbleiter auf. Der Chalkogenverbindung-Halbleiter bedeutet eine Halbleiterverbindung, die ein Chalkogenelement enthält, nämlich Schwefel (S), Selen (Se) oder Tellur (Te). Beispiele des Chalkogenverbindung-Halbleiters umfassen einen I-III-VI-Verbindung-Halbleiter bzw. eine I-III-VI-Halbleiterverbindung und einen II-VI-Verbindung-Halbleiter bzw. eine II-VI-Halbleiterverbindung. Die I-III-VI-Halbleiterverbindung bedeutet eine Halbleiterverbindung eines Elements der Gruppe I-B (auch als ein Element der Gruppe 11 bezeichnet), eines Elements der Gruppe III-B (auch als ein Element der Gruppe 13 bezeichnet) und eines Elements der Gruppe VI-B (auch als ein Element der Gruppe 16 bezeichnet). Die I-III-VI-Halbleiterverbindung hat eine Chalkopyritstruktur und wird als chalkopyritbasierte-Verbindung-Halbleiter bzw. chalkopyritbasierte-Halbleiterverbindung bezeichnet (auch als ein CIS-basierte-Verbindung-Halbleiter bezeichnet). Die II-VI-Halbleiterverbindung bedeutet eine Halbleiterverbindung eines Elements der Gruppe II-B (auch als ein Element der Gruppe 12 bezeichnet) und eines Elements der Gruppe VI-B. Unter dem Gesichtspunkt des Verbesserns der photoelektrischen Umwandlungseffizienz, kann der I-III-VI-Verbindung-Halbleiter, der der chalkopyritbasierte-Verbindung-Halbleiter ist, verwendet werden.
  • Beispiele des I-III-VI-Verbindung-Halbleiters umfassen Kupfer-Indium-Diselenid (CuInSe2), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (Cu(In,Ga)Se2), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid mit Schwefel (Cu(In,Ga)(Se,S)2) und Kupfer-Indium-Gallium-Disulfid (Cu(In,Ga)S2). Der chalkopyritbasierte-Verbindung-Halbleiter kann ein Dünnfilm bzw. dünner Film eines Mehrverbindung/Mehrstoff-Halbleiters sein, zum Beispiel Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, dessen Oberflächenschicht aus einem Dünnfilm aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid mit Schwefelschicht gebildet ist.
  • Die lichtabsorbierende Schicht 3 ist zum Beispiel ein Dünnfilm, der eine Dicke von etwa 1 bis 3 µm hat und dessen Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist. In einem Fall, in dem die lichtabsorbierende Schicht 3 aus dem I-III-VI-Verbindung-Halbleiter gebildet ist, kann die Pufferschicht 4 zum Bilden eines Heteroübergangs auf einer Oberfläche des I-III-VI-Verbindung-Halbleiters bereitgestellt sein. Für die Pufferschicht 4 kann zum Beispiel ein Mischkristallverbindung-Halbleiter, wie zum Beispiel Cadmiumsulfid (CdS), Indiumsulfid (InS) oder Zinksulfid (ZnS), erwähnt werden.
  • Die zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b, die ein Metallelement, das in der unteren Elektrode 2 enthalten ist, und ein Chalkogenelement aufweist, das in der lichtabsorbierenden Schicht 3 enthalten ist, ist zwischen der unteren Elektrode 2 und der lichtabsorbierenden Schicht 3 bereitgestellt. Die Dicke der zweiten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b ist etwa 1 nm bis 1 µm. Unter dem Gesichtspunkt des Verbesserns der Adhäsion/Haftung zwischen der lichtabsorbierenden Schicht 3 und der unteren Elektrode 2, um eine gute elektrische Verbindung zwischen der lichtabsorbierenden Schicht 3 und der unteren Elektrode 2 zu erhalten, kann die Dicke der zweiten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b auf 5 nm bis 200 nm festgesetzt sein. Zum Beispiel in einem Fall, in dem die untere Elektrode 2 aus Molybdän gebildet ist und die lichtabsorbierende Schicht eine Halbleiterverbindung ist, die Selen enthält, ist die zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b aus Molybdänselenid (MoSe2) gebildet. In dieser Ausführungsform ermöglicht eine solche zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b, dass die lichtabsorbierende Schicht 3 und die untere Elektrode 2 mit einer erhöhten Kraft aneinander haften bzw. miteinander verbunden sind.
  • Die zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 kann durch in Kontakt bringen eines Rohmaterials, das ein gasförmiges oder festes Chalkogenelement aufweist, mit der unteren Elektrode 2 und Ausführen eines Erhitzens gebildet werden. Unter dem Gesichtspunkt des Vereinfachens von Schritten ist es bevorzugt, dass während der Bildung der lichtabsorbierenden Schicht 3 die zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b unter Verwendung des Chalkogenelements, das ein Rohmaterial der lichtabsorbierenden Schicht 3 ist, gleichzeitig mit der Bildung der lichtabsorbierenden Schicht 3 gebildet wird.
  • Die obere Elektrode 5 weist eine sogenannte Fensterschicht auf und es genügt, dass das Material davon eine n-Typ Leitfähigkeit, eine große Bandlücke, eine Transparenz und einen geringen Widerstand hat. Beispiele eines solchen Materials umfassen einen Dünnfilm bzw. eine Dünnschicht eines Metalloxid-Halbleiters, wie zum Beispiel Zinkoxid (ZnO), eine Zinkoxidverbindung, die Aluminium, Bor, Gallium, Indium, Fluor oder dergleichen enthält, Indiumzinnoxid (ITO) und Zinnoxid (SnO2). Es genügt, dass die Dicke der oberen Elektrode 5 etwa 1 bis 2 µm ist. Da die Fensterschicht als eine der Elektroden der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21 betrachtet/angesehen werden kann, ist die Fensterschicht in dieser Ausführungsform als die obere Elektrode 5 betrachtet/angesehen. Außer einer solchen Fensterschicht kann auch ein transparenter leitfähiger Film als die obere Elektrode 5 gebildet sein.
  • Der Verbindungsleiter 7 ist ein Leiter, der die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4 durchdringt und in benachbarten photoelektrischen Umwandlungszellen die obere Elektrode 5 der einen photoelektrischen Umwandlungszelle 20 mit der unteren Elektrode 2 der anderen photoelektrischen Umwandlungszelle 20 elektrisch verbindet.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, hat der Verbindungsleiter 7 einen ersten Verbindungsabschnitt A, der mit der unteren Elektrode 2 durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsabschnitt B, der direkt mit der unteren Elektrode 2 ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a verbunden ist. D.h., in dieser Ausführungsform ist die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a, die teilweise auf der unteren Elektrode 2 bereitgestellt ist, sich von einer Oberfläche der unteren Elektrode 2 in Richtung der Höhenrichtung (Z-Richtung in 1) des Verbindungsleiters 7 erstreckend und in den Verbindungsleiter 7 eindringend gebildet. Daher kann in dieser Ausführungsform die Haftung zwischen der unteren Elektrode 2 und dem Verbindungsleiter 7 aufgrund eines Ankereffekts verbessert wird, der durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a erzeugt/ausgeübt wird. Daher kann die photoelektrische Umwandlungseffizienz verbessert werden.
  • Die Dicke und das Material der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a können denen der zweiten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b entsprechen, die oben beschrieben wurde. 3 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der Form des ersten Metall-Chalkogen-Elements 8a. Die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a ist auf einem Teil der unteren Elektrode 2 bereitgestellt, der einem Spaltabschnitt C zugewandt ist, der als eine Trennnut P2 dient, die später beschriebenen wird. In 3 sind zum Beschreiben der Form des ersten Metall-Chalkogen-Elements 8a die Pufferschicht 4, die obere Elektrode 5, eine Kollektorelektrode/Sammelelektrode 6 und der Verbindungsleiter 7 nicht gezeigt. Wie in 3 gezeigt, die den Spaltabschnitt C von der Seite der unteren Elektrode 2 gesehen veranschaulicht, kann die Form des ersten Metall-Chalkogen-Elements 8a eine rechteckige Form, eine ovale Form, eine runde Form oder dergleichen sein. Der Spaltabschnitt C wird durch Trennen/Teilen der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 in zwei Bereiche gebildet und hat zum Beispiel eine längliche Form, die sich entlang einer Y-Richtung erstreckt, wie in 3 gezeigt. Die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a kann sich entlang der Längsrichtung des Spaltabschnitts C erstreckend gebildet sein. Dies ermöglicht, dass die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a größer/länger gebildet ist als eine Breite (Länge des Spaltabschnitts C bezogen auf die Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung davon) des Spaltabschnitts C. Dadurch kann der Ankereffekt nochmals verbessert werden. In einem Fall, in dem die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a eine längliche Form hat, kann sie an einem Endabschnitt entlang der Längsrichtung des Spaltabschnitts C bereitgestellt sein, wie in 3 gezeigt. Das hat zur Folge, dass sich um diesen Endabschnitt herum die photoelektrische Umwandlungsschicht 33 nicht einfach von der unteren Elektrode 2 ablöst.
  • In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass in einer Draufsicht auf das Substrat 1 die Fläche des ersten Verbindungsabschnitts A kleiner ist als die Fläche des zweiten Verbindungsabschnitts B. Anders gesagt, in dieser Ausführungsform ist in einer Draufsicht auf das Substrat 1 die Fläche der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a kleiner als die gesamte Fläche der unteren Elektrode 2 in dem Spaltabschnitt C. Dabei ist das Verhältnis der Fläche der ersten Metall-Chalkogenverbindung 8a zu der Gesamtfläche der unteren Elektrode 2 in dem Spaltabschnitt C bevorzugt 25 % bis 45 %. Dadurch kann in dieser Ausführungsform ein Widerstand durch die direkte Verbindung zwischen der unteren Elektrode 2 und dem Verbindungsleiter 7 verringert sein, während der oben genannte Ankereffekt beibehalten wird, wodurch die Umwandlungseffizienz verbessert ist. Ein solches Flächenverhältnis kann zum Beispiel durch Verwendung der Auger-Elektronenspektroskopie gemessen werden, nachdem der Spaltabschnitt C gebildet wurde. Das Flächenverhältnis kann zum Beispiel auch durch die Auger-Elektronenspektroskopie gemessen werden, wenn zum Beispiel die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a freigelegt ist als ein Ergebnis des Entfernens des Verbindungsleiters 7 in der Z-Richtung in 1.
  • Der Verbindungsleiter 7 kann durch das gleiche Material wie das der oberen Elektrode 5 gebildet sein oder kann durch die Verfestigung einer Metallpaste gebildet sein. Die Verfestigung umfasst hier in einem Fall, in dem ein Binder/Bindemittel, der/das in der Metallpaste verwendet wird, ein thermoplastisches Harz ist, einen verfestigten Zustand nach dem Schmelzen und umfasst auch in einem Fall, in dem der Binder ein härtbares Harz ist, wie zum Beispiel ein wärmehärtbares Harz oder ein lichthärtbares Harz, einen Zustand nach dem Härten. Unter dem Gesichtspunkt einer Verbindungszuverlässigkeit kann eine Metallpaste verwendet werden, die durch Dispergieren eines Metallpulvers, wie zum Beispiel Silber, in einem Binderharz oder dergleichen erhalten wird.
  • Die Kollektorelektrode 6 kann auf der oberen Elektrode 5 bereitgestellt sein. Die Kollektorelektrode 6 ist zum Beispiel in einer linearen Form und sich von einem Ende der photoelektrischen Umwandlungszelle 20 zu dem Verbindungsleiter 7 erstreckend gebildet, wie in 1 und 2 gezeigt. Das hat zur Folge, dass eine Ladung, die durch die photoelektrische Umwandlung erzeugt/verursacht wird, die durch die lichtabsorbierende Schicht 3 ausgeführt wird, von der Kollektorelektrode 6 durch die obere Elektrode 5 gesammelt wird und erfolgreich zu der benachbarten photoelektrischen Umwandlungszelle 20 durch den Verbindungsleiter 7 geleitet werden kann. Daher ermöglicht das Bereitstellen der Kollektorelektrode 6 eine effiziente Extraktion der Ladung, die in der lichtabsorbierenden Schicht 3 erzeugt wird, auch wenn die obere Elektrode 5 dünn ist. Dies verbessert folglich eine Stromerzeugungseffizienz.
  • Unter dem Gesichtspunkt des Verringerns eines Abschirmens von Lichttransmission zu der lichtabsorbierenden Schicht 3 und auch eines Bereitstellens einer guten Leitfähigkeit, kann die Kollektorelektrode 6 eine Breite von 50 bis 400 µm haben. Die Kollektorelektrode 6 kann verzweigt sein und eine Mehrzahl von Abzweigungsabschnitten haben.
  • Die Kollektorelektrode 6 kann zum Beispiel durch Muster-Aufdrucken einer Metallpaste, die durch Dispergieren eines Metallpulvers, wie zum Beispiel Silber, in einem Binderharz oder dergleichen hergestellt wird, und anschließendem Trocknen der Metallpaste, um diese zu verfestigen, gebildet werden.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Zunächst wird ein Verfahren zum Herstellen der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21, das in 4 gezeigt ist, beschrieben.
  • Wie in 4(a) gezeigt, wird zunächst ein Film bzw. eine Schicht der unteren Elektrode 2 im Wesentlichen durchgehend auf einer Oberfläche des gewaschenen Substrats 1 durch Verwendung eines Sputter-Verfahrens oder dergleichen gebildet. Dann wird in dem Film der unteren Elektrode 2, der dadurch gebildet wurde, eine Trennnut P1 durch Verwendung eines YAG-Lasers oder dergleichen gebildet, wodurch die untere Elektrode strukturiert wird.
  • Wie in 4(b) gezeigt, wird dann ein Film der lichtabsorbierenden Schicht 3 auf der strukturierten unteren Elektrode 2 durch Verwendung eines Sputter-Verfahrens, eines Gasphasenabscheidung-Verfahrens, eines Aufdruck-Verfahrens oder dergleichen gebildet. Zu dieser Zeit reagiert das Chalkogenelement, das ein Rohmaterial/Edukt der lichtabsorbierenden Schicht 3 ist, mit der unteren Elektrode 2, um eine Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 (erste bis dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschichten) an einer Grenzfläche zwischen der unteren Elektrode 2 und der lichtabsorbierenden Schicht 3 zu bilden.
  • Wie in 4(c) gezeigt, wird dann ein Film der Pufferschicht 4 auf der lichtabsorbierenden Schicht 3 durch Verwendung eines Lösungswachstumprozesses bzw. chemische-Badabscheidung-Verfahrens (CBD-Verfahren) oder dergleichen gebildet. Dann wird ein Film der oberen Elektrode 5 auf der Pufferschicht 4 durch Verwendung eines Sputter-Verfahrens, eines metallorganische-chemische-Gasphasenabscheidung-Verfahrens (MOCVD-Verfahren) oder dergleichen gebildet.
  • Wie in 4(d) gezeigt, wird dann die Trennnut P2 (Spaltabschnitt C) durch die lichtabsorbierende Schicht 3, die Pufferschicht 4 und die obere Elektrode 5 durch ein mechanisches Ritzverfahren gebildet. Die Trennnut P2 ist von der Trennnut P1, die in der unteren Elektrode 2 gebildet ist, zum Beispiel mit einem Abstand von etwa 0,1 bis 1,0 mm angeordnet. Eine Breite der Trennnut P2 ist zum Beispiel etwa 100 bis 1000 µm. Die Trennnut P2, die eine solche Breite hat, kann durch sequenzielles mehrmaliges Ausführen des Ritzens bei einem Verschieben des Abstands durch Verwendung eines Ritzers, der eine Ritzbreite von etwa 40 bis 50 µm hat, gebildet werden. Alternativ kann die Trennnut P2 durch Ritzen unter Verwendung eines Ritzers, dessen Spitze/vorderes Ende auf eine vorgegebene Breite verbreitert ist, gebildet werden. Alternativ kann die Trennnut P2 durch einmaliges bis mehrmaliges Ritzen unter Verwendung von zwei oder mehreren Ritzern, die fixiert sind während sie miteinander in Kontakt sind oder nahe beieinander sind, gebildet werden.
  • Bei der Bildung der Trennnut P2 wird die Intensität des mechanischen Ritzverfahrens eingestellt, um die Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 in der Trennnut P2 teilweise zu entfernen. Dabei dient ein Abschnitt/Teil der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8, der auf der unteren Elektrode 2 verbleibt, als die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a. Die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a, die durch den teilweisen Verbleib der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 in einer solchen Art gebildet wird, kann durch das folgende Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel können in einem Ritzverfahren die Anpresskraft und die Geschwindigkeit des Ritzers auf 0,1 bis 0,5 MPa bzw. 200 bis 2000 mm/s eingestellt werden. Unter solchen Bedingungen ist die Kraft zum Entfernen der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 geschwächt/verringert, sodass die Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 auf der unteren Elektrode 2 verbleiben kann. Ein Abschnitt/Teil der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8, der zwischen der unteren Elektrode 2 und der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 angeordnet ist, dient als die zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8b. Es ist akzeptabel, dass ein Oberflächenteil der unteren Elektrode 2 beim Entfernen der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 auch abgekratzt/abgeritzt wird. Dadurch kann die Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 stabil entfernt werden und die oben genannte Verbindungszuverlässigkeit des zweiten Verbindungsabschnitts kann verbessert werden. Das Verfahren zum Entfernen der Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 ist nicht auf das mechanische Ritzverfahren beschränkt und das Entfernen kann auch durch ein Ätzverfahren oder dergleichen erfolgen.
  • Wie in 4(e) gezeigt, wird dann eine Silberpaste oder dergleichen auf die obere Elektrode 5 und in die Trennnut P2 zum Zweck des Verringerns des Widerstands gedruckt, wodurch die Kollektorelektrode 6 und der Verbindungsleiter 7 gebildet werden. Dadurch können der erste Verbindungsabschnitt A, in dem der Verbindungsleiter 7 elektrisch mit der unteren Elektrode 2 durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a verbunden ist, und der zweite Verbindungsabschnitt B, in dem der Verbindungsleiter 7 direkt mit der unteren Elektrode 2 ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8a verbunden ist, in der Trennnut P2 gebildet werden.
  • Wie in 4(f) gezeigt, werden schließlich die lichtabsorbierende Schicht 3, die Pufferschicht 4 und die obere Elektrode 5 durch ein mechanisches Ritzverfahren strukturiert/(auf)geteilt, um eine Trennnut P3 zu bilden, wodurch die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 21 gebildet wird, die eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungszellen 20 hat, die miteinander in Serie verbunden sind. Beim Bilden der Trennnut P3 kann die Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 entweder entfernt werden oder verbleiben. Wenn die Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8 während des Bildens der Trennnut P3 verbleibt, um eine dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8c zu bilden, kann die untere Elektrode 2 in der Trennnut P3 durch die dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8c geschützt werden. Das hat zur Folge, dass in dieser Ausführungsform das Auftreten von Korrosion der unteren Elektrode 2 aufgrund eines Eintretens von Feuchtigkeit von außen verringert werden kann und daher eine Zuverlässigkeit verbessert sein kann. Wenn die dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8c bereitgestellt ist/wird, um vollständig einen Teil der unteren Elektrode abzudecken, der in der Trennnut P3 freigelegt ist, kann ein Feuchtigkeitswiderstand weiter verbessert sein. In einem Fall, in dem die Trennnut P3 durch das oben genannte mechanische Ritzen gebildet wird, genügt es zum Beispiel, dass die Anpresskraft und die Geschwindigkeit des Ritzers auf 0,02 bis 0,05 MPa bzw. 100 bis 1500 mm/s eingestellt sind zum Bereitstellen der dritten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8c. Unter solchen Bedingungen können die lichtabsorbierende Schicht 3, die Pufferschicht 4 und die obere Elektrode 5 entfernt werden, wobei die dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht 8c auf der unteren Elektrode 2 verbleibt. Unter dem Gesichtspunkt des zuverlässigeren Entfernens der lichtabsorbierenden Schicht 3, der Pufferschicht 4 und der oberen Elektrode 5 von der Trennnut P3, ist die Geschwindigkeit des Ritzers bevorzugt 100 bis 500 mm/s.
  • In 4(c) kann es akzeptabel sein, dass vor dem Bilden der oberen Elektrode 5 nur die Trennnut P2 durch ein mechanisches Ritzverfahren gebildet wird und dann die obere Elektrode 5 gebildet wird. Zu dieser Zeit kann die obere Elektrode 5 auch in der Trennnut P2 gebildet werden, um als Verbindungsleiter 7 zu dienen. Es kann auch akzeptabel sein, dass die Pufferschicht 4 und die obere Elektrode 5 vor dem Bilden der Trennnut P2 gebildet werden, wie in 4(c) gezeigt. Dies ermöglicht, dass die obere Elektrode 5 gebildet wird, während die Pufferschicht 4 in einem guten Zustand ist, um eine gute elektrische Verbindung zwischen der Pufferschicht 4 und der oberen Elektrode 5 zu erhalten. Dadurch kann die photoelektrische Umwandlungseffizienz verbessert sein. Zusätzlich kann das Verfahren, das in 4(c) gezeigt ist, eine Verschlechterung der Oberfläche der Pufferschicht 4 verringern, die ansonsten durch Reste/Teile verursacht werden kann, die von der Bildung der Trennnut P2 resultieren/stammen.
  • In dieser Art wird die photoelektrische Umwandlungszelle 20 gebildet, die eine laminierte Struktur hat, die aufweist das Substrat 1, die untere Elektrode 2, die lichtabsorbierende Schicht 3, die Pufferschicht 4 und die obere Elektrode 5, die in der genannten Reihenfolge ausgehend von der Rückseite laminiert sind. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 21 hat eine Struktur, in der eine Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungszellen 20 elektrisch verbunden und integriert sind.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21. 5(a) bis 5(c) sind identisch mit 4(a) bis 4(c). Die Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Herstellungsverfahren, das in 4 gezeigt ist, dadurch, dass die Trennnut P3 gleichzeitig mit der Bildung der Trennnut P2 in 5(d) gebildet wird. In diesem Fall können die Trennnuten P2 und P3 in einem einzigen Schritt gebildet werden und dadurch kann das Verfahren vereinfacht sein. Wie in 5(e) gezeigt, wird dann eine Metallpaste, wie zum Beispiel eine Silberpaste, auf die obere Elektrode 5 und in die Trennnut P2 zum Verringern des Widerstands gedruckt, wodurch die Kollektorelektrode 6 und der Verbindungsleiter 7 gebildet werden. Zu dieser Zeit können die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4, die zwischen der Trennnut P2 und der Trennnut P3 existieren, als eine Schutzbarriere wirken, um zu erschweren/behindern, dass die fließfähige Metallpaste sich derart ausbreitet, dass sie mit der benachbarten photoelektrischen Umwandlungszelle 20 in Kontakt kommt.
  • In diesem Verfahren zur Herstellung der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21 werden die Trennnut P2 zum Bereitstellen des Verbindungsleiters 7 und die Trennnut P3 zum Trennen der photoelektrischen Umwandlungszellen 20 voneinander in einem einzigen Schritt gebildet und dann wird der Verbindungsleiter 7 in der Trennnut P2 durch Verwendung der Metallpaste gebildet. Daher kann ein solches Herstellungsverfahren das Verfahren vereinfachen.
  • Als nächstes wird eine andere Ausführungsform einer Struktur einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 31, die in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21, die in 1 und 2 gezeigt ist, dadurch, dass die Trennnut zum Trennen von sowohl der lichtabsorbierenden Schicht 3 als auch der Pufferschicht 4 als eine einzige Trennnut bzw. Einzel-Trennnut P2‘ gebildet ist. Die gleichen Konfigurationen/Teile wie die der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21 werden durch die gemeinsamen, entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 31 ist konfiguriert, sodass der Verbindungsleiter 7 nicht mit der benachbarten photoelektrischen Umwandlungszelle 30 innerhalb der Trennnut P2‘ in Kontakt ist. Dadurch kann der Schritt des Bildens der Trennnut P3 weggelassen werden und das Verfahren kann vereinfacht werden.
  • Der Verbindungsleiter 7 wird durch Bereitstellen einer Metallpaste in der Trennnut P2‘ gebildet, sodass die Metallpaste im Wesentlichen die Hälfte der Trennnut P2‘ abdecken kann. Eine Metallpaste, die einen geeigneten Viskositätsgrad hat, kann als die Metallpaste verwendet werden, um zu verhindern, dass die Metallpaste, die in der Trennnut P2‘ angewandt wird, sich ausbreitet bzw. fließt, um in Kontakt mit der benachbarten photoelektrischen Umwandlungszelle 30 zu kommen.
  • Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 41, die in 7 gezeigt ist, unterscheidet sich von der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21, die in 1 und 2 gezeigt ist, dadurch, dass Ausnehmungen in einem Abschnitt der Oberfläche der unteren Elektrode 2 gebildet sind, der in der Trennnut P2‘ freigelegt ist, die dem Spaltabschnitt C entspricht. Die gleichen Konfigurationen/Teile wie die der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 21 werden durch die gemeinsamen, entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. In der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 41 sind ein erster Verbindungsabschnitt A‘ und ein zweiter Verbindungsabschnitt B‘ innerhalb der Ausnehmungen angeordnet. In der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 41, in der der erste Verbindungsabschnitt A‘ und der zweite Verbindungsabschnitt B‘ in dieser Art innerhalb der Ausnehmungen angeordnet sind, kann der Ankereffekt des Verbindungsleiters 7 weiter verbessert sein, sodass die Haftung zwischen der unteren Elektrode 2 und dem Verbindungsleiter 7 verbessert sein kann. Darüber hinaus ist in der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 41 der Verbindungsleiter 7 auch mit inneren Seitenflächen der Ausnehmungen verbunden, wodurch ein Kontaktwiderstand verringert ist. Das hat zur Folge, dass in dieser Ausführungsform ein extrahierter Strom erhöht sein kann und daher die Umwandlungseffizienz verbessert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt/limitiert und verschiedene Modifikationen können gemacht werden ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Im Folgenden sind weitere Ausführungsformen beschrieben.
  • Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung kann aufweisen:
    ein Substrat,
    eine Mehrzahl von unteren Elektroden auf dem Substrat, die ein Metallelement aufweisen,
    eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungsschichten, die einen Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweisen, wobei die Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten auf der Mehrzahl der unteren Elektroden angeordnet ist,
    eine Mehrzahl von oberen Elektroden, die auf der Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten angeordnet ist, und
    einen Verbindungsleiter, der in benachbarten photoelektrischen Umwandlungsschichten die obere Elektrode der einen photoelektrischen Umwandlungsschicht mit der unteren Elektrode der anderen photoelektrischen Umwandlungsschicht elektrisch verbindet,
    wobei der Verbindungsleiter einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt aufweist, wobei der erste Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode durch eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist, die das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist, und wobei der zweite Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist.
  • Der Verbindungsleiter kann eine Verfestigung einer Metallpaste sein.
  • Eine Kollektorelektrode, die mit dem Verbindungsleiter verbunden ist, kann auf der oberen Elektrode angeordnet sein.
  • In einer Draufsicht auf das Substrat kann die Fläche des ersten Verbindungsabschnitts kleiner sein als die Fläche des zweiten Verbindungsabschnitts.
  • Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung kann ferner aufweisen eine zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht zwischen der unteren Elektrode und der photoelektrischen Umwandlungsschicht, die das Metallelement und das Chalkogenelement aufweist.
  • Die untere Elektrode kann eine Ausnehmung in einer Oberfläche davon an der Verbindungsleiterseite aufweisen und zumindest einer des ersten Verbindungsabschnitts und des zweiten Verbindungsabschnitts kann in der Ausnehmung angeordnet sein.
  • Eine dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht, die das Metallelement und das Chalkogenelement aufweist, kann ferner auf einer dem Substrat gegenüberliegenden Oberfläche der unteren Elektrode bereitgestellt sein, die zwischen benachbarten photoelektrischen Umwandlungsschichten angeordnet ist.
  • Der Verbindungsleiter kann an einem länglichen Spaltabschnitt angeordnet sein, der in der photoelektrischen Umwandlungsschicht angeordnet ist, und die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht kann sich entlang einer Längsrichtung des Spaltabschnitts erstreckend angeordnet sein.
  • Die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht kann an einem Endabschnitt des Spaltabschnitts bezüglich der Längsrichtung davon angeordnet sein.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung kann aufweisen:
    Bilden einer Vorstufe eines Chalkogenverbindung-Halbleiters auf einem Substrat, auf dem eine Mehrzahl von unteren Elektroden angeordnet ist, die ein Metallelement aufweisen,
    Erhitzen der Vorstufe, um eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht auf der unteren Elektrode zu bilden und um eine photoelektrische Umwandlungsschicht auf der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht zu bilden, wobei die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist, und wobei die photoelektrische Umwandlungsschicht den Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweist,
    Bilden einer oberen Elektrode auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht,
    Entfernen der oberen Elektrode, der photoelektrischen Umwandlungsschicht und eines Teils der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht auf der unteren Elektrode, und
    Bilden eines Verbindungsleiters, um die obere Elektrode mit der unteren Elektrode zu verbinden,
    wobei das Bilden des Verbindungsleiters aufweist Bilden eines ersten Verbindungsabschnitts und eines zweiten Verbindungsabschnitts, wobei der erste Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist und wobei der zweite Verbindungsabschnitt mit der unteren Elektrode ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht verbunden ist.
  • Das Entfernen des Teils der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht, der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der oberen Elektrode auf der unteren Elektrode kann durch ein mechanisches Ritzverfahren ausgeführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    2
    Untere Elektrode
    3
    Lichtabsorbierende Schicht
    33
    Photoelektrische Umwandlungsschicht
    4
    Pufferschicht
    5
    Obere Elektrode
    6
    Kollektorelektrode
    7
    Verbindungsleiter
    8
    Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht
    8a
    Erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht
    8b
    Zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht
    8c
    Dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht
    20, 30, 40
    Photoelektrische Umwandlungszelle
    21, 31, 41
    Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2002-373995 [0004]

Claims (16)

  1. Eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) mit photoelektrischen Umwandlungszellen (20, 30, 40), aufweisend: ein Substrat (1), eine Mehrzahl von unteren Elektroden (2) auf dem Substrat (1), die ein Metallelement aufweisen, eine Mehrzahl von photoelektrischen Umwandlungsschichten (33), die einen Chalkogenverbindung-Halbleiter aufweisen, wobei die Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten (33) auf der Mehrzahl der unteren Elektroden (2) angeordnet ist, eine Mehrzahl von oberen Elektroden (5), die auf der Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungsschichten (33) angeordnet ist, einen Verbindungsleiter (7), der in benachbarten photoelektrischen Umwandlungszellen (20, 30, 40) die obere Elektrode (5) der einen photoelektrischen Umwandlungszelle (20, 30, 40) mit der unteren Elektrode (2) der anderen photoelektrischen Umwandlungszelle (20, 30, 40) elektrisch verbindet, und eine erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) zwischen der unteren Elektrode (2) und dem Verbindungsleiter (7), die das Metallelement und ein Chalkogenelement aufweist, das in dem Chalkogenverbindung-Halbleiter enthalten ist, wobei der Verbindungsleiter (7) einen ersten Verbindungsabschnitt (A) und einen zweiten Verbindungsabschnitt (B) aufweist, wobei der erste Verbindungsabschnitt (A) mit der unteren Elektrode (2) durch die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) verbunden ist, und wobei der zweite Verbindungsabschnitt (B) mit der unteren Elektrode (2) ohne Zwischenschaltung der ersten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) verbunden ist.
  2. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (31) gemäß Anspruch 1, aufweisend: eine Einzel-Trennnut (P2‘), welche benachbarte photoelektrische Umwandlungszellen (30) trennt und in welcher der Verbindungsleiter (7) aufgenommen ist, ohne die photoelektrische Umwandlungsschicht (33) und die obere Elektrode (5) der anderen photoelektrischen Umwandlungszelle (30) zu kontaktieren.
  3. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbindungsleiter (7) eine Verfestigung einer Metallpaste ist oder der Verbindungsleiter (7) geformt ist von einem transparenten leitfähigen Film oder einem Dünnfilm eines Metalloxid-Halbleiters, wie zum Beispiel Zinkoxid (ZnO), eine Zinkoxidverbindung, die Aluminium, Bor, Gallium, Indium, Fluor oder dergleichen enthält, Indiumzinnoxid (ITO) und Zinnoxid (SnO2).
  4. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Kollektorelektrode (6), die mit dem Verbindungsleiter (7) verbunden ist, auf der oberen Elektrode (5) angeordnet ist, wobei die Kollektorelektrode (6) in einer linearen Form und sich von einem Ende der photoelektrischen Umwandlungszelle (20, 30, 40) zu dem Verbindungsleiter (7) erstreckend gebildet ist.
  5. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß Anspruch 4, wobei die Kollektorelektrode (6) eine Mehrzahl von Abzweigungsabschnitten aufweist.
  6. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einer Draufsicht auf das Substrat (1) die Fläche des ersten Verbindungsabschnitts (A) kleiner ist als die Fläche des zweiten Verbindungsabschnitts (B).
  7. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend eine zweite Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8b) zwischen der unteren Elektrode (2) und der photoelektrischen Umwandlungsschicht (33), die das Metallelement und das Chalkogenelement aufweist.
  8. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß Anspruch 7, wobei die Dicke der zweiten Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8b) 5 nm bis 200 nm beträgt.
  9. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die untere Elektrode (2) eine Ausnehmung in einer Oberfläche davon an der Verbindungsleiterseite aufweist und zumindest einer des ersten Verbindungsabschnitts (A) und des zweiten Verbindungsabschnitts (B) in der Ausnehmung angeordnet ist.
  10. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine dritte Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8c), die das Metallelement und das Chalkogenelement aufweist, ferner auf einer dem Substrat (1) gegenüberliegenden Oberfläche der unteren Elektrode (2) bereitgestellt ist, die zwischen benachbarten photoelektrischen Umwandlungszellen (20, 40) angeordnet ist.
  11. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Abschnitt einer Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8), der während der Bildung einer Trennnut (P2, P2‘) durch mechanisches Ritzen auf der unteren Elektrode (2) verbleibt, als die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) dient.
  12. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Verbindungsleiter (7) in einer Trennnut (P2, P2‘) gebildet ist und die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a), in einer Querschnittsansicht der Trennnut (P2, P2‘), einen Abschnitt aufweist, der an beiden lateralen Seiten davon von dem Verbindungsleiter (7) kontaktiert ist.
  13. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Verbindungsleiter (7) in einer Trennnut (P2, P2‘) gebildet ist und die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a), in einer Draufsicht der Trennnut (P2, P2‘), einen Abschnitt aufweist, der umfangsseitig von dem Verbindungsleiter (7) umgeben und kontaktiert ist.
  14. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) sich von einer Oberfläche der unteren Elektrode (2) in Richtung der Höhenrichtung des Verbindungsleiters (7) erstreckend und in den Verbindungsleiter (7) eindringend gebildet ist.
  15. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Verbindungsleiter (7) an einem länglichen Spaltabschnitt angeordnet ist, der in der photoelektrischen Umwandlungsschicht (33) angeordnet ist, die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) einen Abschnitt hat, der sich entlang einer Längsrichtung des Spaltabschnitts erstreckend angeordnet ist.
  16. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung (21, 31, 41) gemäß Anspruch 15, wobei die erste Metall-Chalkogen-Verbindungsschicht (8a) einen Abschnitt hat, der an einem lateralen Endabschnitt des Spaltabschnitts entlang der Längsrichtung davon angeordnet ist.
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