JP2009246041A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放物曲面上に形成された反射鏡の焦点位置に光電変換素子を配置した太陽電池において、材料の無駄をなくし、従来に比して微小な光電変換素子の微細な位置合わせ作業を軽減し、製造コストを抑えることが可能な太陽電池を得ること。
【解決手段】ＰＮ接合を有する光電変換素子１１と、光電変換素子１１の第１の透明電極１２に接続される配線と、を有する単位太陽電池セル２が、マトリックス状に配置されたガラス基板１０と、ガラス基板１０上の光電変換素子１１にそれぞれ対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する複数の凹部２１と、ガラス基板１０上の配線と接続され、光電変換素子１１で発電された電流を外部に取り出す配線を有する樹脂基板２０と、を備え、ガラス基板１０の光電変換素子形成面と、樹脂基板２０の凹部形成面とを対向させて、光電変換素子１１が凹部２１の焦点位置に位置するように透明な樹脂３０を介して接合する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、太陽電池およびその製造方法に関するものである。

太陽電池には、ＰＮ接合面が基板の主面とほぼ平行な平板状の半導体基板に電極を取り付けた平板状太陽電池のほかに、放物曲面とした反射鏡の焦点位置にＰＮ接合を有する光電変換素子を配置して、太陽光を反射鏡の焦点位置に位置する光電変換素子に局所的に集光し、光電変換を行う局所集光型太陽電池が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このうち、局所集光型太陽電池は、球状の光電変換素子を形成した後、概放物曲面上に形成され、光電変換素子の電極としても機能する支持体上に実装して製造される（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００３−５６４５５号公報 特開２００２−１６４５５４号公報

しかしながら、従来の平板状太陽電池を製造する場合には、たとえばシリコンインゴットをスライスしてウエハ化するため、切りしろ（屑）が生じ、無駄なシリコンが生じコストが高くなるという問題点や、バルクシリコンは比較的割れやすいという問題点があった。

また、従来の局所集光型太陽電池を製造する場合には、微小な球状シリコンを作製し、さらに放物曲面状に形成された反射鏡の焦点に微小な球状シリコンを実装しなければならず、高い位置合わせ精度が必要となると同時に、僅かな位置ずれが効率の低下を招いてしまうという問題点があった。また、微細な位置合わせが必要であるため、実装時間が長くなり、製造コストも高くなってしまうという問題点もあった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、放物曲面状の反射鏡の焦点位置に光電変換素子を配置した局所集光型太陽電池において、材料の無駄をなくし、従来に比して微小な光電変換素子の微細な位置合わせ作業を軽減し、製造コストを抑えることが可能な太陽電池およびその製造方法を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる太陽電池は、ＰＮ接合を有する光電変換素子と、前記光電変換素子の電極に接続され、所定の位置に形成される第１の配線と、を有する単位太陽電池セルが、マトリックス状に配置された第１の基板と、前記第１の基板上の前記光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する複数の凹部と、前記第１の基板上の前記第１の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第２の配線を有する第２の基板と、を備え、前記第１の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第２の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合したことを特徴とする。

この発明によれば、光電変換素子を予め形成した第１の基板と、第１の基板上の光電変換素子の形成位置に対応して設けられた放物曲面状の反射面を有する凹部を形成した第２の基板とを位置合わせして貼り合わせるようにしたので、第１の基板と第２の基板との間の位置合わせ作業だけで基板上のすべての放物曲面の反射鏡の焦点位置に光電変換素子を配置することができ、従来の太陽電池に比して光電変換素子の微細な位置合わせ作業が軽減されるという効果を有する。さらに、第１の基板上の光電変換素子に放物曲面状の反射面を一括して被せることができるので、従来の放物曲面上の反射面に個別に光電変換素子を実装する場合に比して、太陽電池の製造に必要な時間を削減することができ、製造コストを抑えることができるという効果も有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる太陽電池およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる光電変換装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。

実施の形態１．
図１は、この発明にかかる太陽電池の構造を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。この太陽電池は、所定の位置にマトリックス状に配列して形成された光電変換素子１１を有する第１の基板としてのガラス基板１０に、光電変換素子１１の形成位置に対応する部分に凹部２１が形成された第２の基板としての樹脂基板２０が、光電変換素子１１の形成位置と凹部２１の形成位置とを合わせて貼り合わされた構造を有する。

ガラス基板１０上には、光電変換素子１１が、マトリックス状に配置される。この配置の仕方は任意であり、行列型でもよいし、放射状型でもよいし、同心円状型でもよい。この例では、行列型に配置されている場合が示されている。なお、ここで、１つの光電変換素子１１が配置され、樹脂基板２０の凹部２１からなる反射鏡を含む領域を、単位太陽電池セル２というものとする。また、図１で、紙面上の左右方向をＸ軸方向とし、紙面内でＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。

光電変換素子１１は、ガラス基板１０上に第１の透明電極１２と、Ｐ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１５とがＰＮ接合を形成したＰＮ接合体１３と、第２の透明電極１６と、が順に積層して形成された構成を有する。第１の透明電極１２は、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性材料によって構成され、ガラス基板１０の単位太陽電池セル２の形成領域（以下、単位太陽電池セル形成領域という）内の所定の位置に、所定の形状にパターニングされる。ここでは、単位太陽電池セル形成領域内のほぼ中央部付近に所定の大きさの矩形状のパターンを有する電極部１２Ａと、この電極部１２ＡからＸ軸方向に延びる引出し線部１２Ｂと、によって、第１の透明電極１２が形成されている。

この第１の透明電極１２の電極部１２Ａを覆うように、Ｐ型シリコン層１４が形成され、さらにその上部とＰ型シリコン層１４の引出し線部１２Ｂが形成されない位置の側面に密着してＮ型シリコン層１５が形成される。つまり、Ｎ型シリコン層１５の一部はガラス基板１０上に形成される。Ｐ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１５は、後述するように、シリコン微粒子を堆積させた後、焼成させたまたは固相成長させたものである。ここで、Ｐ型シリコン層１４は、上部から見たときに、第１の透明電極１２の電極部１２Ａを完全に覆うように形成される。

第２の透明電極１６は、Ｎ型シリコン層１５の上面に形成される電極部１６Ａと、電極部１６ＡからＮ型シリコン層１５のガラス基板１０上に形成された側面部を介して、ガラス基板１０上にＹ軸方向に（すなわち、第１の透明電極１２の引出し線部１２Ｂとは異なる方向に）沿って形成される引出し線部１６Ｂと、を含む。ここで、第１の透明電極１２はＮ型シリコン層１５と接触しないように形成され、第２の透明電極１６はＰ型シリコン層１４と接触しないように形成される。なお、第１の透明電極１２の引出し線部１２Ｂと第２の透明電極１６の引出し線部１６Ｂは、特許請求の範囲における第１の配線に対応している。

樹脂基板２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）などの透光性を有する有機材料からなり、上述したように光電変換素子１１の形成位置に対応する部分に凹部２１が形成されている。この凹部２１は、放物曲面を形成しており、その凹部形成面には、凹部２１側から入射する光を反射させる反射膜が形成されている。また、樹脂基板２０の第１の透明電極１２の引出し線部１２Ｂの接続部１２Ｃに対応する位置と、第２の透明電極１６の引出し線部１６Ｂの接続部１６Ｃに対応する位置には、それぞれ貫通孔２２Ａ，２２Ｂが設けられており、これらの貫通孔２２Ａ，２２Ｂ内は金属などの導電性材料からなる貫通配線２３Ａ，２３Ｂによって満たされている。樹脂基板２０の凹部２１形成面に対向する面上には、各単位太陽電池セル２の貫通配線２３Ａ間を結ぶ配線２４Ａと、各単位太陽電池セル２の貫通配線２３Ｂ間を結ぶ配線２４Ｂと、が形成されており、外部に電流を取り出せる構造となっている。なお、貫通配線２３Ａ，２３Ｂと配線２４Ａ，２４Ｂは、特許請求の範囲における第２の配線に対応している。

また、ガラス基板１０と樹脂基板２０の凹部２１との間は、透明な樹脂３０で満たされるとともに、ガラス基板１０と樹脂基板２０との間は透明な樹脂３０を介して接着されている。この樹脂３０は、透明な樹脂であればよいが、ガラス基板１０よりも屈折率が高い樹脂材料であることが望ましい。これは、屈折率がガラス基板１０よりも高いと、ガラス基板１０側から入射する光の光路が垂直に近くなり、凹部２１で反射されて光電変換素子１１に集光され易くなるためである。なお、この状態において、光電変換素子１１は、放物曲面を有する凹部２１の焦点位置に存在するように構成される。

つぎに、このような局所集光型太陽電池における動作について説明する。図４は、この実施の形態１による局所集光型太陽電池への太陽光の入射の様子を模式的に示す断面図である。この図に示されるように、受光面は光電変換素子１１を形成したガラス基板１０側となる。ガラス基板１０側から凹部２１の形成領域に入射した太陽光の一部は、光電変換素子１１に直接入射し、他の光は凹部２１内面で反射された後に光電変換素子１１に入射する。凹部２１は上述したように放物曲面を形成しており、光電変換素子１１はその放物曲面の焦点位置に配置されているため、凹部２１内面で反射された光は焦点である光電変換素子１１に入射することになる。このようにして、太陽電池に入射する太陽光が、凹部２１によって効率的に光電変換素子１１に集光される。

太陽光の入射によって光電変換素子１１のＰ型シリコン層１４では正孔が生じ、Ｎ型シリコン層１５では電子が生じ、それぞれ第１の透明電極１２と第２の透明電極１６に向かって流れ、電流として取り出される。この電流は、第１と第２の透明電極１２，１６にそれぞれ接続される貫通配線２３Ａ（２３Ｂ）を介して、配線２４Ａ（２４Ｂ）へと流れ、外部に取り出される。

つぎに、このような構造の太陽電池の製造方法について説明する。図５−１〜図１０は、この実施の形態１による太陽電池の製造方法の一例を示す図である。図５−１〜図５−６は、光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図であり、図６−１は、図５−５のＣ−Ｃ断面図であり、図６−２は、図５−６のＣ−Ｃ断面図であり、図７は、光電変換素子を形成したガラス基板の一例を示す平面図である。また、図８〜図９−３は、樹脂基板の製造方法の一例を示す図であり、図８は、樹脂基板の平面図であり、図９−１〜図９−３は、図８のＤ−Ｄ断面図における樹脂基板の製造方法の一例を示す断面図である。さらに、図１０は、ガラス基板と樹脂基板とを貼り合わせる様子を模式的に示す断面図である。

最初に、図５−１〜図７を参照しながら、単位太陽電池セルにおける光電変換素子１１の形成手順について説明する。まず、ガラス基板１０上にＩＴＯ膜などの第１の透明電極１２を印刷法などによって所定の位置に所定の形状となるように形成する（図５−１）。ここでは、ガラス基板１０上の単位太陽電池セル形成領域において、中央付近に矩形状の電極部１２Ａを形成し、電極部１２ＡからＸ軸方向に所定の長さの引出し線部１２Ｂを形成する。また、平面図を示していないが、引出し線部１２Ｂの幅は、電極部１２Ａの幅よりも狭くなっている。

ついで、Ｐ型シリコン（Ｓｉ）の微粒子５１をスプレー、ミストまたはインクジェット塗布などの方法によって、ガラス基板１０上の透明電極１２の電極部１２Ａ上に堆積させてＰ型シリコン微粒子層５２を形成する（図５−２）。その後、加熱による焼成またはレーザによる固相成長を行って、Ｐ型シリコン微粒子層５２をＰ型シリコン層１４とする（図５−３）。

同様に、Ｎ型シリコンの微粒子５３をスプレー、ミストまたはインクジェット塗布などの方法によって、Ｐ型シリコン層１４上に堆積させてＮ型シリコン微粒子層５４を形成し（図５−４）、加熱またはレーザによる固相成長を行ってＮ型シリコン層１５を形成する（図５−５）。このとき、図６−１に示されるように、後の工程で第２の透明電極１６を形成する側（図の右側）では、Ｎ型シリコン層１５は、Ｐ型シリコン層１４よりも右側に張り出して形成されており、その一部はガラス基板１０上に到達している。これは、後に形成する第２の透明電極１６がＰ型シリコン層１４と電気的に接続されてしまうことを防ぐためである。以上によって、ＰＮ接合体１３が形成される。

ここで、微粒子５１，５３とは、１μｍから数ｎｍオーダの径を有する粒子のことである。また、これらの微粒子５１，５３の原料として、新しく製造したシリコンのほかに、廃棄されたデバイスで使用されていたシリコン基板などの廃材や、別の製品で使用されるシリコンの使用時に排出される切り屑などを用いることができる。

その後、ＰＮ接合体１３の上面からガラス基板１０上の所定の位置にかけて連続して接続されるように、第２の透明電極１６を印刷法などによって所定の形状となるように形成する（図５−６）。ここでは、図６−２に示されるように、第２の透明電極１６は、ＰＮ接合体１３（Ｎ型シリコン層１５）の上面に形成される電極部１６Ａと、ＰＮ接合体１３（Ｎ型シリコン層１５）の側面からＹ軸方向に所定の長さだけ形成される引出し線部１６Ｂと、からなる。図示していないが、引出し線部１６Ｂの幅は、電極部１６Ａの幅よりも狭くなっている。

このようにして各単位太陽電池セルの形成領域に光電変換素子１１が形成されたガラス基板１０の平面の様子が図７に示されている。この例では、光電変換素子１１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に所定の間隔で配列されている。

つぎに、樹脂基板２０の製造方法について図８〜図１０を参照しながら説明する。まず、図７に示されるガラス基板１０と同じ平面の寸法を有する透明の樹脂基板の一方の面に、ガラス基板１０の光電変換素子１１の形成位置に対応する位置を中心とした放物曲面を有する凹部２１を、ホットエンボス加工などの方法によって形成する（図８、図９−１）。この凹部２１は、ホットエンボス加工のほかに、金型を用いた一体成型やプラズマ加工によるエッチングでもよい。その後、形成した凹部２１に、太陽光を反射することができる金属などの反射材料膜を形成する。これにより、凹部２１の形成面が反射面となる。

その後、樹脂基板２０上の所定の位置に、レーザ加工などの方法によって貫通孔２２Ａ（２２Ｂ）を形成し（図９−２）、貫通孔２２Ａ（２２Ｂ）内に金属などの導電性材料からなる貫通配線２３Ａ（２３Ｂ）を形成し、さらに、樹脂基板２０の凹部２１形成面と対向する側の面上に、貫通孔２２Ａ（２２Ｂ）内の貫通配線２３Ａ（２３Ｂ）に接続される配線２４Ａ（２４Ｂ）を形成する（図９−３）。貫通配線２３Ａ（２３Ｂ）は、貫通孔２２Ａ（２２Ｂ）内にはんだを充填したり、銅めっきなどの金属めっきを行ったりすることで形成することができる。この貫通配線２３Ａ（２３Ｂ）は、単位太陽電池セル２内の第１と第２の透明電極１２，１６の接続部１２Ｃ，１６Ｃと接続され、単位太陽電池セル２からの電流取り出し線路となる。また、配線２４Ａ（２４Ｂ）は、ＩＴＯなどの透明導電性材料からなり、印刷法やスパッタ法などの成膜法によって形成される。

最後に、光電変換素子１１が形成されたガラス基板１０と樹脂基板２０とを貼り合わせる処理を行う。図１０に示されるように、凹部２１形成面側に透明な樹脂３０を塗布した樹脂基板２０を、樹脂３０を塗布した面をガラス基板１０の光電変換素子１１形成面側に向けて配置し、ガラス基板１０と位置合わせを行った後に、接近させて接合する。このとき、凹部２１内は樹脂３０で満たされる。この接合によって、光電変換素子１１は、放物曲面状の凹部２１の焦点位置となるように配置され、ガラス基板１０上の第１と第２の透明電極１２，１６の接合部１２Ｃ，１６Ｃは、樹脂基板２０に形成された貫通配線２３Ａ，２３Ｂとそれぞれ接続される。なお、両基板の接合方法は、上記した方法の他にも熱圧着やその他の接着剤を用いたものでもよい。これにより、図１〜図３に示される局所集光型太陽電池が形成される。

この実施の形態１によれば、ガラス基板１０上に予め配置しておいたマトリックス状の単位太陽電池セルに、放物曲面形状の反射鏡である凹部２１を有する樹脂基板２０を被せて接合する構造にしたので、一括して各単位太陽電池セル２の光電変換素子１１上に集光装置（凹部２１）を設けることができる。その結果、従来の放物曲面状の反射鏡（集光装置）内の底部に個別に光電変換素子を設置する場合に比して、太陽電池を製造する時間を、１／単位太陽電池セル数に短縮することができる。

また、光電変換素子１１を形成する場合に、原料としてインゴットから切出したシリコンを用いず、シリコンの微粒子５１，５３を用いてＰＮ接合体１３を形成したので、不要なシリコンが生じず、資源を有効に利用することができるとともに、コストを低減することが可能である。さらに、微粒子５１，５３でＰ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１５を形成するようにしたので、微粒子５１，５３の原料として、廃棄されたデバイスで使用されていたシリコン基板などの廃材や、別の製品で使用されるシリコンの使用時に排出される切り屑などを用いることができ、その結果、一度利用された資源を再利用したり、無駄に捨てられるはずだった資源を有効利用したりすることができる。

また、透明なガラス基板１０から入射した太陽光を放物鏡面（凹部２１）で反射させ、単位太陽電池セル２内の光電変換素子１１に集光させるようにしたので、バルクシリコン太陽電池に比較して同じ発電効率を得るのに必要なシリコンの量を１／５程度に低減することができる。つまり、少ないシリコンの量で同じ発電効率を得ることができるので、バルクシリコン太陽電池と比較した場合に、全体としての変換効率も上昇するという効果を有する。

実施の形態２．
実施の形態１ではＰＮ接合がガラス基板１０の基板面に対して上下方向（ＰＮ接合面が基板面にほぼ平行な方向）に形成されていたが、ＰＮ接合がガラス基板１０の基板面に対して左右方向（ＰＮ接合面が基板面に垂直な面にほぼ平行な方向）に形成されているものであってもよい。

図１１は、この実施の形態２による太陽電池の構成の一例を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図に対応している。また、図１２は、光電変換素子の部分を模式的に示す断面図である。この実施の形態２の太陽電池は、実施の形態１の光電変換素子１１が、ガラス基板１０上に形成された第１の透明電極１２の電極部１２Ａを覆うようにＰ型シリコン層１４が形成され、このＰ型シリコン層１４に接するガラス基板１０上にＮ型シリコン層１５が形成され、第２の透明電極１６はＮ型シリコン層１５上にのみ形成された構成となっている。つまり、ＰＮ接合面がガラス基板１０の基板面に対してほぼ垂直な方向に形成されている。また、第１の透明電極１２はＮ型シリコン層１５に接触しないように形成され、第２の透明電極１６はＰ型シリコン層１４に接触しないように形成される。なお、それ以外は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

また、このような構造の光電変換素子１１は、第１の透明電極１２をガラス基板１０上に形成した後、第１の透明電極１２を含む所定の領域にＰ型シリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってＰ型シリコン層１４を形成した後に、Ｐ型シリコン層１４に接するガラス基板１０上にＮ型シリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってＮ型シリコン層１５を形成し、Ｎ型シリコン層１５上に第２の透明電極１６を形成することによって製造される。

さらに、このような構造の光電変換素子１１は他の方法によっても製造することができる。たとえば、第１の透明電極１２をガラス基板１０上に形成した後、第１の透明電極１２を含む所定の領域に真性半導体であるシリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってシリコン層を形成した後、第１の透明電極１２を覆うシリコン層上にＰ型の不純物を注入し、他の領域にＮ型の不純物を注入して、活性化させて、それぞれにＰ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１５を形成してもよい。その後、Ｎ型シリコン層１５上に第２の透明電極１６を形成して、光電変換素子１１が形成される。

この実施の形態２によれば、光電変換素子１１のＰＮ接合面をガラス基板１０の基板面に対してほぼ垂直な方向となるように構成したので、単位太陽電池セル２の凹部２１で反射した光のＰＮ接合面への入射量を、実施の形態１の場合に比して多くすることができる。その結果、実施の形態１の場合に比して発電効率を上げることができるという効果を、実施の形態１の効果に加えて得ることができる。

なお、上述した光電変換素子１１の製造方法を含む太陽電池の製造方法は一例であり、上記した構造のものが得られるものであれば、どのような方法を用いて製造されてもよい。また、第１の基板としてガラス基板１０を用いた例を挙げたが、シリコン層１４，１５の固相成長時の温度に耐えることができるものであれば、透明樹脂基板などの他の透明性の基板を用いることもできる。また、上記した説明では、ＰＮ接合体１３を形成する場合にＰ型シリコン層１４とＮ型シリコン層１５を用いたが、他の半導体材料を用いてＰＮ接合体を形成してもよい。

以上のように、この発明にかかる太陽電池は、太陽光を局所的に集光させて光電変換を行う局所集光型の太陽電池に有用である。

この発明にかかる太陽電池の構造を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 この実施の形態１による局所集光型太陽電池への太陽光の入射の様子を模式的に示す断面図である。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その１）。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その２）。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その３）。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その４）。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その５）。 光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である（その６）。 図５−５のＣ−Ｃ断面図である。 図５−６のＣ−Ｃ断面図である。 光電変換素子を形成したガラス基板の一例を示す平面図である。 樹脂基板の平面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図における樹脂基板の製造方法の一例を示す断面図である（その１）。 図８のＤ−Ｄ断面図における樹脂基板の製造方法の一例を示す断面図である（その２）。 図８のＤ−Ｄ断面図における樹脂基板の製造方法の一例を示す断面図である（その３）。 ガラス基板と樹脂基板とを貼り合わせる様子を模式的に示す断面図である。 この実施の形態２による太陽電池の構成の一例を示す断面図である。 光電変換素子の部分を模式的に示す断面図である。

符号の説明

２ 単位太陽電池セル
１０ ガラス基板
１１ 光電変換素子
１２ 第１の透明電極
１２Ａ，１６Ａ 電極部
１２Ｂ，１６Ｂ 引出し線部
１２Ｃ，１６Ｃ 接続部
１３ ＰＮ接合体
１４ Ｐ型シリコン層
１５ Ｎ型シリコン層
１６ 第２の透明電極
２０ 樹脂基板
２１ 凹部
２２Ａ，２２Ｂ 貫通孔
２３Ａ，２３Ｂ 貫通配線
２４Ａ，２４Ｂ 配線
３０ 樹脂
５１，５３ 微粒子
５２ Ｐ型シリコン微粒子層
５４ Ｎ型シリコン微粒子層

Claims (9)

1. ＰＮ接合を有する光電変換素子と、前記光電変換素子の電極に接続され、所定の位置に形成される第１の配線と、を有する単位太陽電池セルが、マトリックス状に配置された第１の基板と、
   前記第１の基板上の前記光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する複数の凹部と、前記第１の基板上の前記第１の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第２の配線を有する第２の基板と、
   を備え、
   前記第１の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第２の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合したことを特徴とする太陽電池。
2. 前記光電変換素子は、ＰＮ接合面が前記第１の基板の基板面とほぼ平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記光電変換素子は、ＰＮ接合面が前記第１の基板の基板面に垂直な面とほぼ平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
4. 前記第２の配線は、前記第１の基板上の前記第１の配線と接続される位置に形成された前記第２の基板を貫通する貫通孔を介して、前記第２の基板の前記凹部形成面に対向する面側まで形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池。
5. ＰＮ接合を有する光電変換素子と、前記光電変換素子の電極に接続され、所定の位置に配置される第１の配線と、を有する単位太陽電池セルを、マトリックス状に配置した第１の基板を製造する第１の基板製造工程と、
   前記第１の基板上の前記光電変換素子に対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する凹部と、前記第１の基板上の前記第１の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第２の配線を有する第２の基板を製造する第２の基板製造工程と、
   前記第１の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第２の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合する基板接合工程と、
   を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
6. 前記第１の基板製造工程は、
   前記第１の基板上の所定の位置に、第１の透明電極を形成する第１の透明電極形成工程と、
   前記第１の透明電極上に第１の導電型と第２の導電型の半導体層とを接合したＰＮ接合体を形成するＰＮ接合体形成工程と、
   前記ＰＮ接合体上から前記第１の基板上の所定の位置にかけて第２の透明電極を形成する第２の透明電極形成工程と、
   を含み、
   前記ＰＮ接合体形成工程では、１μｍ〜数ｎｍの粒径の半導体の微粒子を堆積させた後に、加熱による焼成またはレーザ照射による固相成長を行って、前記第１の導電型と前記第２の導電型の半導体層を形成することを特徴とする請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
7. 前記ＰＮ接合体形成工程では、ＰＮ接合面が前記第１の基板の基板面とほぼ平行な方向となるように、前記第１の導電型の半導体層を形成した後、前記第１の導電型の半導体層上に前記第２の導電型の半導体層を形成することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
8. 前記ＰＮ接合体形成工程では、ＰＮ接合面が前記第１の基板の基板面に対して垂直な面とほぼ平行な方向となるように、前記第１の導電型の半導体層を形成した後、前記第１の導電型の半導体層と接して前記第２の導電型の半導体層を形成することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
9. 前記第２の基板製造工程は、
   前記第２の基板上の所定の位置に、放物曲面を有する凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部の形成面上に反射膜を形成する反射膜形成工程と、
   前記第２の基板の所定の位置に、該第２の基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記貫通孔に貫通配線を形成する貫通配線形成工程と、
   前記第２の基板の前記凹部形成面に対向する面上に、前記貫通配線を通る配線を形成する配線形成工程と、
   を含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の太陽電池の製造方法。

Images