JP2009016712A - 光起電力装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の光電変換層の間に導電性を有する中間層を備える場合にも、背面電極と中間層との電気的短絡を抑制することが可能な光起電力装置を提供する。
【解決手段】この光起電力装置１は、光電変換層４の表面上に導電性を有する中間層５を介して形成された光電変換層６と、少なくとも中間層５を切断するように形成された開溝部１０ａと、開溝部１０ａ内の少なくとも中間層５の切断部を覆い、かつ、光電変換層６の上面上に沿って延びるように形成された絶縁部材８と、光電変換層４、中間層５、光電変換層６および絶縁部材８を貫通するとともに、基板側電極３ａの表面を露出するように形成された開溝部１０ｂと、基板側電極３ａと光電変換層６とを電気的に接続する背面電極９と、背面電極９を電気的に分離するための開溝部１０ｃとを備えている。また、絶縁部材８は、少なくとも開溝部１０ｂの開溝部３ｃと反対側の領域まで延びるように形成されている。
【選択図】図１
【解決手段】この光起電力装置１は、光電変換層４の表面上に導電性を有する中間層５を介して形成された光電変換層６と、少なくとも中間層５を切断するように形成された開溝部１０ａと、開溝部１０ａ内の少なくとも中間層５の切断部を覆い、かつ、光電変換層６の上面上に沿って延びるように形成された絶縁部材８と、光電変換層４、中間層５、光電変換層６および絶縁部材８を貫通するとともに、基板側電極３ａの表面を露出するように形成された開溝部１０ｂと、基板側電極３ａと光電変換層６とを電気的に接続する背面電極９と、背面電極９を電気的に分離するための開溝部１０ｃとを備えている。また、絶縁部材８は、少なくとも開溝部１０ｂの開溝部３ｃと反対側の領域まで延びるように形成されている。
【選択図】図１
Description
この発明は、光起電力装置およびその製造方法に関し、特に、複数の光電変換層の間に導電性を有する中間層を備えた光起電力装置およびその製造方法に関する。
従来、複数の光電変換ユニット（光電変換層）の間に導電性を有する中間層を備えた光起電力装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に開示された光起電力装置では、基板上に所定の間隔を隔てて第１透明電極および第２透明電極が形成されているとともに、第１透明電極および第２透明電極上に、第１光電変換ユニットが形成されている。そして、第１光電変換ユニット上に、導電性を有する中間層を介して第２光電変換ユニットが形成されている。そして、第２光電変換ユニット上には、上記第１透明電極および第２透明電極にそれぞれ対応するように第１背面電極および第２背面電極が配置されている。また、第１背面電極は、第２光電変換ユニット、中間層および第１光電変換ユニットを貫通するように形成された開溝部を介して、第２透明電極に電気的に接続されている。
しかしながら、上記特許文献１に開示された光起電力装置では、第１背面電極が開溝部内で導電性を有する中間層と接触しているので、第１背面電極と中間層との間で電気的短絡（ショート）が発生するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の光電変換層の間に導電性を有する中間層を備える場合にも、背面電極と中間層との電気的短絡を抑制することが可能な光起電力装置およびその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における光起電力装置は、絶縁性表面を有する基板と、基板の絶縁性表面上に形成され、第１開溝部により分離された第１基板側電極および第２基板側電極と、第１基板側電極および第２基板側電極を覆うように形成された第１光電変換層と、第１光電変換層の表面上に導電性を有する中間層を介して形成された第２光電変換層と、第１基板側電極上の領域において、少なくとも中間層を切断するように形成された第２開溝部と、第２開溝部内の少なくとも中間層の切断部を覆い、かつ、第２光電変換層の上面上に沿って延びるように形成された絶縁部材と、第２開溝部の第１開溝部と反対側の領域において、第１光電変換層、中間層、第２光電変換層および絶縁部材を貫通するとともに、第１基板側電極の表面を露出するように形成された第３開溝部と、第３開溝部を介して第１基板側電極と第２基板側電極側の第２光電変換層とを電気的に接続するように形成された背面電極と、第３開溝部の第１開溝部と反対側の領域において、少なくとも背面電極を、第１基板側電極および第２基板側電極にそれぞれ対応する第１背面電極および第２背面電極に電気的に分離するための第４開溝部とを備え、絶縁部材は、少なくとも第３開溝部の第１開溝部と反対側の領域まで延びるように形成されている。なお、「絶縁部材が延びるように形成されている」とは、第３開溝部または第４開溝部により絶縁部材が切断されている場合も含む概念である。
この第１の局面による光起電力装置では、上記のように、第２開溝部内に、少なくとも中間層の切断部を覆い、かつ、第２光電変換層の上面上に沿って延びるように形成された絶縁部材を設けることによって、その絶縁部材により、第２開溝部に対して第１開溝部側の中間層と、第２開溝部に対して第１開溝部と反対側の中間層とを電気的に絶縁することができる。また、第２開溝部の第１開溝部と反対側の領域において、第１光電変換層、中間層、第２光電変換層および絶縁部材を貫通するとともに、第１基板側電極の表面を露出するように形成された第３開溝部と、第３開溝部を介して第１基板側電極と第２基板側電極側の第２光電変換層とを電気的に接続するように形成された背面電極とを設けることによって、上記絶縁部材により、背面電極と、第２開溝部の第１開溝部側の中間層とが電気的に絶縁されるので、背面電極と第２開溝部の第１開溝部側の中間層とが電気的に短絡するのを抑制することができる。
また、第１の局面による光起電力装置では、絶縁部材を、少なくとも第３開溝部の第１開溝部と反対側の領域まで延びるように形成することによって、第２開溝部および第２開溝部近傍のみに絶縁部材を形成する場合と比較して、広い領域に絶縁部材を形成することになるので、絶縁部材を形成する際に、高い寸法精度のマスクを用いる必要がない。
上記構成において、好ましくは、絶縁部材は、第４開溝部の第１開溝部と反対側の領域まで延びるように形成されており、第１背面電極および第２背面電極は、第４開溝部を含む領域において、絶縁部材上に形成されている。
上記構成において、好ましくは、背面電極は、第２光電変換層の表面上に、透光性導電層を介して形成されている。
この発明の第２の局面における光起電力装置の製造方法は、絶縁性表面を有する基板の絶縁性表面上に基板側電極を形成する工程と、基板側電極に第１開溝部を形成することによって、第１開溝部により分離された第１基板側電極および第２基板側電極を形成する工程と、第１基板側電極および第２基板側電極を覆うように第１光電変換層を形成する工程と、第１光電変換層の表面上に導電性を有する中間層を介して第２光電変換層を形成する工程と、第１基板側電極上の領域において、少なくとも中間層を切断するための第２開溝部を形成する工程と、第２開溝部内に、少なくとも中間層の切断部を覆い、かつ、第２光電変換層の上面上に沿って延びるように絶縁部材を形成する工程と、第２開溝部の第１開溝部と反対側の領域において、第１光電変換層、中間層、第２光電変換層および絶縁部材を貫通するとともに、第１基板側電極の表面を露出するように第３開溝部を形成する工程と、第３開溝部を介して第１基板側電極と第２基板側電極側の第２光電変換層とを電気的に接続するように背面電極を形成する工程と、第３開溝部の第１開溝部と反対側の領域において、少なくとも背面電極を、第１基板側電極および第２基板側電極にそれぞれ対応する第１背面電極および第２背面電極に電気的に分離するための第４開溝部を形成する工程とを備え、絶縁部材を形成する工程は、少なくとも第３開溝部の第１開溝部と反対側の領域まで延びるように絶縁部材を形成する工程を含む。
上記第２の局面による光起電力装置の製造方法において、好ましくは、第４開溝部を形成する工程は、絶縁部材および絶縁部材上に形成された背面電極を分離するように第４開溝部を形成する工程を含む。
上記第２の局面による光起電力装置の製造方法において、好ましくは、第２開溝部を形成する工程、第３開溝部を形成する工程および第４開溝部を形成する工程に先立って、第２光電変換層上に透光性導電層を形成する工程をさらに備える。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光起電力装置の構成を示した断面図である。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による光起電力装置１の構成について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による光起電力装置の構成を示した断面図である。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による光起電力装置１の構成について説明する。
第１実施形態による光起電力装置１は、図１に示すように、基板２と、基板側電極３ａおよび３ｂと、光電変換ユニット４と、中間層５と、光電変換ユニット６と、透光性導電層７と、絶縁部材８と、背面電極９ａおよび９ｂとを備えている。この第１実施形態による光起電力装置１は、基板２の主表面に沿った方向に複数のユニットを背面電極９ａおよび９ｂを介して直列接続した構造を有する。以下、詳細に説明する。
基板２は、絶縁性表面を有するとともに、透光性を有するガラスからなる。この基板２は、約１ｍｍ〜約５ｍｍの厚みを有している。また、基板２の上面上には、開溝部３ｃにより分離された基板側電極３ａおよび３ｂが形成されている。この基板側電極３ａおよび３ｂは、約８００ｎｍの厚みを有するとともに、導電性および透光性を有する酸化錫（ＳｎＯ２）などのＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ：透明酸化物導電体）からなる。なお、基板側電極３ａおよび３ｂは、それぞれ、本発明の「第１基板側電極」および「第２基板側電極」の一例であり、開溝部３ｃは、本発明の「第１開溝部」の一例である。
また、基板側電極３ａおよび３ｂの上面上に、ｐｉｎ型の非晶質（アモルファス）シリコン系半導体からなる光電変換ユニット４が形成されている。このｐｉｎ型のアモルファスシリコン系半導体からなる光電変換ユニット４は、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）層と、約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの厚みを有するｉ型水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層と、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するｎ型水素化アモルファスシリコン層とにより構成されている。また、光電変換ユニット４は、基板側電極３ａの上面上に、開溝部４ａ、４ｂおよび４ｃを有するとともに、開溝部３ｃを埋め込むように形成されている。このアモルファスシリコン系半導体からなる光電変換ユニット４は、比較的短波長の光を吸収するために形成されている。なお、光電変換ユニット４は、本発明の「第１光電変換層」の一例である。
また、光電変換ユニット４の上面上に、開溝部４ａ、４ｂおよび４ｃにそれぞれ対応する領域に開溝部５ａ、５ｂおよび５ｃを有する中間層５が形成されている。また、中間層５は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの厚みを有している。この中間層５は、導電性を有するとともに、基板２側から入射する光を部分的に反射し、かつ、透過する機能を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）などのＴＣＯからなる。また、中間層５は、基板２側から入射する光を部分的に反射することにより光電変換ユニット４を通過する光の量を増加させる機能を有している。このため、光電変換ユニット４の厚みを大きくすることなく、光電変換ユニット４の出力電流を増加させることが可能である。すなわち、アモルファスシリコン系半導体からなる光電変換ユニット４の厚みに応じて顕著になる光劣化を抑制しながら光電変換ユニット４の出力電流を増加させることが可能である。これにより、光電変換ユニット４および６の出力電流の均衡を図ることが可能である。
また、中間層５の上面上に、開溝部５ａ、５ｂおよび５ｃに対応する領域に開溝部６ａ、６ｂおよび６ｃを有するｐｉｎ型の微結晶シリコン系半導体からなる光電変換ユニット６が形成されている。このｐｉｎ型の微結晶シリコン系半導体からなる光電変換ユニット６は、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層と、約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの厚みを有するｉ型水素化微結晶シリコン層と、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するｎ型水素化微結晶シリコン層とにより構成されている。また、この微結晶シリコン系半導体からなる光電変換ユニット６は、比較的長波長の光を吸収するために形成されている。なお、光電変換ユニット６は、本発明の「第２光電変換層」の一例である。
また、光電変換ユニット６の上面上に、開溝部６ａ、６ｂおよび６ｃに対応する領域に開溝部７ａ、７ｂおよび７ｃを有する透光性導電層７が形成されている。この透光性導電層７は、約７０ｎｍの厚みを有するとともに、主に酸化インジウム（ＩｎＯ２）などのＴＣＯから形成されている。
ここで、第１実施形態では、透光性導電層７の上面上の一部には、開溝部７ａおよび７ｂに対応する領域に開溝部８ａおよび８ｂを有する絶縁部材８が、透光性導電層７の上面上に沿って延びるように形成されている。具体的には、絶縁部材８の一方端８ｃは、開溝部３ｃの２つの側面のうち、開溝部１０ａから離れている側の側面３ｄと対応する位置まで延びている。また、絶縁部材８の他方端８ｄは、後述する背面電極９を分離するための開溝部１０ｃに対して開溝部３ｃと反対側の領域まで延びている。また、絶縁部材８は、開溝部４ｃ、５ｃ、６ｃおよび７ｃからなる開溝部１０ａを充填するように形成されている。すなわち、中間層５の開溝部５ｃの開溝部３ｃ側に位置する部分と、中間層５の開溝部５ｃの開溝部３ｃと反対側に位置する部分とを電気的に絶縁するように、絶縁部材８が埋め込まれている。また、絶縁部材８は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。なお、絶縁部材８は、本発明の「絶縁部材」の一例である。
また、絶縁部材８および透光性導電層７の上面上の全面には、開溝部８ｂに対応する領域に形成された開溝部９ｃにより分離された背面電極９ａおよび９ｂが形成されている。背面電極９ａおよび９ｂは、開溝部１０ｃを含む領域において、絶縁部材８の表面上に形成されている。また、背面電極９ｂは、開溝部１０ｂを充填するように形成されている。これにより、背面電極９ｂと基板側電極３ａとが電気的に接続されている。また、背面電極９ｂは、絶縁部材８を跨ぐようにして、基板側電極３ｂに対応する透光性導電層７に接続されている。このように、基板側電極３ａと、基板側電極３ｂに対応する透光性導電層７とが背面電極９ｂを介して電気的に接続されることにより、基板２の主表面に沿った方向に複数のユニットが直列接続されるように構成されている。また、背面電極９ａおよび９ｂは、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの厚みを有するとともに、銀（Ａｇ）を主成分とする金属材料からなる。また、背面電極９ａおよび９ｂは、基板２の下面側から入射して背面電極９ａおよび９ｂに到達した光を反射することにより、光電変換ユニット４および６に再度入射させる機能を有している。なお、背面電極９ａおよび９ｂは、それぞれ、本発明の「第１背面電極」および「第２背面電極」の一例である。
また、開溝部４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂおよび９ｃによって、背面電極９ａと背面電極９ｂとを電気的に分離するための開溝部１０ｃが構成されており、開溝部４ｃ、５ｃ、６ｃおよび７ｃによって、中間層５を電気的に分離するための開溝部１０ａが構成されている。また、開溝部４ａ、５ａ、６ａ、７ａおよび８ａによって、背面電極９ｂと基板側電極３ａとを電気的に接続するための開溝部１０ｂが構成されている。なお、開溝部１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、それぞれ、本発明の「第２開溝部」、「第３開溝部」および「第４開溝部」の一例である。
図２〜図９は、図１に示した第１実施形態による光起電力装置の製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図１〜図９を参照して、第１実施形態による光起電力装置１の製造プロセスについて説明する。
まず、図２に示すように、絶縁性表面を有する基板２の上面上に、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、約８００ｎｍの厚みを有する酸化錫からなる基板側電極３を形成する。
次に、図３に示すように、基板側電極３に、波長約１０６４ｎｍ、発振周波数約２０ｋＨｚ、平均パワー約１４．０ＷのＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波（図３のＬＢ１）を基板側電極３側から走査することにより、約５０μｍの幅を有する開溝部３ｃを約９．０ｍｍの間隔で形成する。これにより、開溝部３ｃにより分離された基板側電極３ａおよび３ｂが形成される。
次に、図４に示すように、基板側電極３ａおよび３ｂの上面上に、プラズマＣＶＤ法により、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイド層と、約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの厚みを有するｉ型水素化アモルファスシリコン層と、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するｎ型水素化アモルファスシリコン層とを順次形成することにより、アモルファスシリコン系半導体からなる光電変換ユニット４が形成される。その後、光電変換ユニット４の上面上に、スパッタリング法により、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの厚みを有する酸化亜鉛からなる中間層５を形成する。そして、中間層５の上面上に、プラズマＣＶＤ法により、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの厚みを有するｐ型水素化微結晶シリコン層と、約１５００ｎｍ〜約２０００ｎｍの厚みを有するｉ型水素化微結晶シリコン層と、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有するｎ型水素化微結晶シリコン層とを順次形成することにより、微結晶シリコン系半導体からなる光電変換ユニット６が形成される。そして、スパッタリング法により、酸化インジウムを主成分とする約７０ｎｍの厚みを有する透光性導電層７が形成される。
ここで、第１実施形態では、光電変換ユニット４、中間層５、光電変換ユニット６および透光性導電層７が連続して形成されるので、光電変換ユニット４、中間層５、光電変換ユニット６の表面が大気に曝されることなく形成される。
次に、図５に示すように、開溝部３ｃに隣接するように、波長約５３２ｎｍ、発振周波数約１２ｋＨｚ、平均パワー約２３０ｍＷのＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（図５のＬＢ２）を基板２側から走査することにより、開溝部４ｃ、５ｃ、６ｃおよび７ｃからなる約５０μｍの幅を有する開溝部１０ａを形成する。
そして、図６に示すように、約４００μｍのライン状開口部（図示せず）を有するステンレス製のコンタクトマスク（図示せず）を用いて、スクリーン印刷法により、開溝部１０ａの左右に約４００μｍ〜約５００μｍの幅を有するようにポリシラザンを塗布する。これにより、酸化シリコンからなる絶縁部材８を開溝部１０ａに充填するとともに、透光性導電層７の表面上に沿って延びるように形成する。開溝部１０ａに絶縁部材８が充填されることにより、開溝部１０ａによって切断された中間層５が絶縁される。
次に、図７に示すように、開溝部１０ａの開溝部３ｃと反対側の領域に、上記ＬＢ２と同様のレーザ（図７のＬＢ３）を基板２側から走査することにより、開溝部４ａ、５ａ、６ａ、７ａおよび８ａからなる約５０μｍの幅を有する開溝部１０ｂを形成する。
その後、図８に示すように、スパッタリング法により、開溝部１０ｂを充填するとともに、透光性導電層７および絶縁部材８を覆うように銀を主成分とする背面電極９を形成する。これにより、基板側電極３ａと、基板側電極３ｂ側の透光性導電層７とが電気的に接続される。そして、図９に示すように、開溝部１０ｂの開溝部３ｃと反対側の領域に、上記ＬＢ２と同様のレーザ（図９のＬＢ４）を基板２側から走査することにより、開溝部４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂおよび９ｃからなる約５０μｍの幅を有する開溝部１０ｃを形成する。これにより、背面電極９ａと背面電極９ｂとが分離されて、図１に示した光起電力装置１が形成される。
第１実施形態では、上記のように、絶縁部材８を、開溝部１０ｃの開溝部３ｃと反対側の領域まで延びるように形成することによって、開溝部１０ａおよび開溝部１０ａ近傍の領域のみに絶縁部材８を形成する場合と比較して、広い領域に絶縁部材８を形成することになるので、絶縁部材８を形成する際に、高い寸法精度のマスクを用いる必要がない。
また、第１実施形態では、上記のように、絶縁部材８を、開溝部１０ｃの開溝部３ｃと反対側の領域まで延びるように形成するとともに、背面電極９ａおよび背面電極９を、１０ｃ開溝部を含む領域において、絶縁部材８上に形成することによって、絶縁部材８の厚みの分、背面電極９ａおよび９ｂと、基板側電極３ａまたは中間層５との間隔を大きくすることができる。これにより、レーザＬＢ４を照射することにより開溝部１０ｃを形成する際（図９参照）に、レーザの熱により溶融した背面電極９が開溝部１０ｃにおける中間層５の開溝部５ｂまたは開溝部１０ｃを形成することにより露出した基板側電極３ａに付着することを抑制することができる。その結果、背面電極９ａまたは９ｂと中間層５または基板側電極３ａとが電気的に短絡するのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、背面電極９を、光電変換層６の表面上に形成された透光性導電層７を介して形成することによって、透光性導電層７により、背面電極９に含まれる銀が光電変換層６内に拡散することを抑制することができる。これにより、銀と光電変換層６に含まれるシリコンとが合金化することに起因して、背面電極９ａおよび９ｂの反射率が下がるのを抑制することができる。したがって、光起電力装置１の特性が低下するのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、光電変換層６を形成した後に透光性導電層７を形成した後、開溝部１０ａのパターニングなどを行うことができることができるので、光起電力装置１の製造プロセスにおいて最も汚染されるのを抑制したい光電変換層６の表面が大気に曝されることを防止することができる。
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態による光起電力装置の構成を示した断面図である。図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、絶縁部材１８が開溝部１０ｃに対応する開溝部２０ｃと開溝部１０ｂに対応する開溝部２０ｂとの間の領域まで延びるように形成した例を説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態による光起電力装置の構成を示した断面図である。図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、絶縁部材１８が開溝部１０ｃに対応する開溝部２０ｃと開溝部１０ｂに対応する開溝部２０ｂとの間の領域まで延びるように形成した例を説明する。
第２実施形態による光起電力装置１１では、絶縁部材１８の端部１８ａが開溝部２０ｃまで延びていないことにより、上記第１実施形態の開溝部１０ｃに対応する開溝部２０ｃ近傍の領域において、背面電極１９は、絶縁部材１８を介さずに透光性導電層７の表面上に形成されている。なお、光起電力装置１１の製造プロセスは、絶縁部材１８の延びる範囲を上記第１実施形態よりも小さくするとともに、絶縁部材１８が形成された範囲より外側に開溝部２０ｃを形成する以外は、上記第１実施形態の製造プロセスと同様であるので、詳細な説明を省略する。
第２実施形態では、上記のように、絶縁部材１８を、開溝部２０ｃと開溝部２０ｂとの間の領域まで延びるように形成することによって、開溝部１０ａおよび開溝部１０ａ近傍の領域のみに絶縁部材１８を形成する場合と比較して、広い領域に絶縁部材１８を形成することになるので、絶縁部材１８を形成する際に、高い寸法精度のマスクを用いる必要がない。
また、第２実施形態では、上記のように、上記第１実施形態の開溝部１０ｃを形成する場合と異なり、開溝部２０ｃを形成する際に絶縁部材１８をパターニングする必要がないので、開溝部２０ｃを形成するために必要なレーザの強度を弱めることができる。これにより、開溝部２０ｃを形成する際のレーザの熱による光起電力装置１１に対する損傷を軽減することができる。
次に、上記した実施形態の効果を確認するために行った比較実験について説明する。この比較実験では、以下の実施例１、実施例２および比較例１による光起電力装置を作製した。
まず、実施例１による光起電力装置１を上記第１実施形態の製造プロセスを用いて図１に示すように作製した。また、実施例２による光起電力装置１１を上記第２実施形態の製造プロセスを用いて図１０に示すように作製した。
また、比較例１による光起電力装置２１を図１１に示すような構造を有するように作製した。比較例１による光起電力装置２１の製造プロセスとしては、基板２上に基板側電極３ａおよび３ｂを形成した後、光電変換ユニット４、中間層５、光電変換ユニット６、透光性導電層７および背面電極２２を形成した。その後、光電変換ユニット４、中間層５、光電変換ユニット６、透光性導電層７および背面電極２２を貫通するように、開溝部３０ａ、３０ｂおよび３０ｃを形成した。そして、寸法精度の比較的高いコンタクトマスク（図示せず）を用いて、開溝部３０ａのみに絶縁部材２３を充填した。そして、開溝部３０ｂ内に銀ペーストからなる導電性部材２４を充填するとともに、絶縁部材２３を跨ぐようにして基板側電極３ｂ側の背面電極２２と電気的に接続した。この構成によっても、絶縁部材２３により、背面電極２２と、中間層５とが電気的に絶縁されるので、背面電極２２と中間層５とが電気的に短絡するのを抑制することができる。したがって、比較例１は、絶縁部材２３を形成する際に寸法精度の比較的高いマスクが必要である一方、本発明の課題を解決する構造となっている。
上記実施例１による光起電力装置１、上記実施例２による光起電力装置１１および比較例１による光起電力装置２１について、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉｓｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）および最大出力（Ｐｍａｘ）を測定し、その各測定結果を比較例１による光電変換装置２１の各測定結果により規格化した。この結果を以下の表１に示す。
上記の結果は、以下の理由によると考えられる。すなわち、図１に示した実施例１では、開溝部１０ｃを含む領域において、背面電極９ａおよび９ｂは、絶縁部材８を介して形成されているので、背面電極９ａおよび９ｂと中間層５または基板側電極３ａとの距離が実施例２および比較例１と比較して大きい。したがって、光起電力装置１の開溝部１０ｃをレーザパターニングにより形成する際に、レーザの熱により溶融した背面電極９が中間層５または基板側電極３ａに付着する確率が、光起電力装置１１の開溝部２０ｃおよび光起電力装置２１の開溝部３０ｃを形成する場合と比較して、減少する。この結果、背面電極９と中間層５または基板側電極３ａとの電気的短絡が生じるのが抑制されたため、実施例１では、実施例２および比較例１よりも特性が向上したと考えられる。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記実施形態および実施例では、中間層５として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、マグネシウムを含有した酸化亜鉛化合物、酸化インジウム、酸化錫または有機物を結合材とする焼結材を用いてもよい。
また、上記実施形態および実施例では、絶縁部材８を開溝部３ｃの側面３ｄと対応する位置まで延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、開溝部１０ａから開溝部３ｃの側面３ｄまでの領域であれば、どの範囲まで延びていてもよい。
１、１１ 光起電力装置
２ 基板
３ 基板側電極
３ａ 基板側電極（第１基板側電極）
３ｂ 基板側電極（第２基板側電極）
３ｃ 開溝部（第１開溝部）
４ 光電変換ユニット（第１光電変換層）
４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、１０ｂ、２０ｂ 開溝部（第３開溝部）
４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ａ、１０ｃ、２０ｃ 開溝部（第４開溝部）
４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、１０ａ 開溝部（第２開溝部）
５ 中間層
６ 光電変換ユニット（第２光電変換層）
７ 透光性導電層
８、１８ 絶縁部材
９、１９ 背面電極
９ａ 背面電極（第１背面電極）
９ｂ 背面電極（第２背面電極）
２ 基板
３ 基板側電極
３ａ 基板側電極（第１基板側電極）
３ｂ 基板側電極（第２基板側電極）
３ｃ 開溝部（第１開溝部）
４ 光電変換ユニット（第１光電変換層）
４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８ａ、１０ｂ、２０ｂ 開溝部（第３開溝部）
４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ａ、１０ｃ、２０ｃ 開溝部（第４開溝部）
４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ、１０ａ 開溝部（第２開溝部）
５ 中間層
６ 光電変換ユニット（第２光電変換層）
７ 透光性導電層
８、１８ 絶縁部材
９、１９ 背面電極
９ａ 背面電極（第１背面電極）
９ｂ 背面電極（第２背面電極）
Claims (6)
- 絶縁性表面を有する基板と、
前記基板の絶縁性表面上に形成され、第１開溝部により分離された第１基板側電極および第２基板側電極と、
前記第１基板側電極および前記第２基板側電極を覆うように形成された第１光電変換層と、
前記第１光電変換層の表面上に導電性を有する中間層を介して形成された第２光電変換層と、
前記第１基板側電極上の領域において、少なくとも前記中間層を切断するように形成された第２開溝部と、
前記第２開溝部内の少なくとも前記中間層の切断部を覆い、かつ、前記第２光電変換層の上面上に沿って延びるように形成された絶縁部材と、
前記第２開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域において、前記第１光電変換層、前記中間層、前記第２光電変換層および前記絶縁部材を貫通するとともに、前記第１基板側電極の表面を露出するように形成された第３開溝部と、
前記第３開溝部を介して前記第１基板側電極と前記第２基板側電極側の前記第２光電変換層とを電気的に接続するように形成された背面電極と、
前記第３開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域において、少なくとも前記背面電極を、前記第１基板側電極および前記第２基板側電極にそれぞれ対応する第１背面電極および第２背面電極に電気的に分離するための第４開溝部とを備え、
前記絶縁部材は、少なくとも前記第３開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域まで延びるように形成されている、光起電力装置。 - 前記絶縁部材は、前記第４開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域まで延びるように形成されており、
前記第１背面電極および前記第２背面電極は、前記第４開溝部を含む領域において、前記絶縁部材上に形成されている、請求項１に記載の光起電力装置。 - 前記背面電極は、前記第２光電変換層の表面上に、透光性導電層を介して形成されている、請求項１または２に記載の光起電力装置。
- 絶縁性表面を有する基板の前記絶縁性表面上に基板側電極を形成する工程と、
前記基板側電極に第１開溝部を形成することによって、前記第１開溝部により分離された第１基板側電極および第２基板側電極を形成する工程と、
前記第１基板側電極および前記第２基板側電極を覆うように第１光電変換層を形成する工程と、
前記第１光電変換層の表面上に導電性を有する中間層を介して第２光電変換層を形成する工程と、
前記第１基板側電極上の領域において、少なくとも中間層を切断するための第２開溝部を形成する工程と、
前記第２開溝部内に、少なくとも前記中間層の切断部を覆い、かつ、前記第２光電変換層の上面上に沿って延びるように絶縁部材を形成する工程と、
前記第２開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域において、前記第１光電変換層、前記中間層、前記第２光電変換層および前記絶縁部材を貫通するとともに、前記第１基板側電極の表面を露出するように第３開溝部を形成する工程と、
前記第３開溝部を介して前記第１基板側電極と前記第２基板側電極側の前記第２光電変換層とを電気的に接続するように背面電極を形成する工程と、
前記第３開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域において、少なくとも前記背面電極を、前記第１基板側電極および前記第２基板側電極にそれぞれ対応する第１背面電極および第２背面電極に電気的に分離するための第４開溝部を形成する工程とを備え、
前記絶縁部材を形成する工程は、少なくとも前記第３開溝部の前記第１開溝部と反対側の領域まで延びるように前記絶縁部材を形成する工程を含む、光起電力装置の製造方法。 - 前記第４開溝部を形成する工程は、前記絶縁部材および前記絶縁部材上に形成された前記背面電極を分離するように前記第４開溝部を形成する工程を含む、請求項４に記載の光起電力装置の製造方法。
- 前記第２開溝部を形成する工程、前記第３開溝部を形成する工程および前記第４開溝部を形成する工程に先立って、前記第２光電変換層上に透光性導電層を形成する工程をさらに備える、請求項４または５に記載の光起電力装置の製造方法。
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