JP2011023622A - 太陽電池、太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変換効率の高い太陽電池を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された下部電極層と、前記下部電極層上に形成された半導体層と、前記半導体層上に形成され、前記下部電極層と電気的に接続される上部電極層と、前記上部電極層上に形成された前記上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された補助配線と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池、太陽電池の製造方法に関する。

太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、使用される半導体によって様々な種類の構成が提案されている。近年では、製造工程が簡単で、高い変換効率が期待できるＣＩＧＳ型の太陽電池が注目されている。ＣＩＧＳ型の太陽電池は、例えば、基板上に形成された第１電極膜と、第１電極膜上に形成された化合物半導体（銅−インジウム−ガリウム−セレン化合物）層を含む薄膜と、当該薄膜上に形成された第２電極膜と、で構成されている。そして、薄膜の一部が除去された溝内に第２電極膜が形成されており、第１電極膜と第２電極膜とが電気的に接続されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１９６８６号公報

ところで、上記した太陽電池では、複数の小型セルを直列に接続することにより、モジュール化して起電力を高めている。ところが、このモジュール化に伴い、電流経路が増加（直列抵抗の増加）するため、導電経路を流れる電流が損失してしまう、という課題があった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる太陽電池は、基板と、前記基板上に形成された下部電極層と、前記下部電極層上に形成された半導体層と、前記半導体層上に形成され、前記下部電極層と電気的に接続される上部電極層と、前記上部電極層上に形成された前記上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された補助配線と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上に導電性を有する補助配線が設けられる。補助配線は、上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された導電配線である。このように、例えば、上部電極層の電気抵抗率が比較的高い場合であっても、電気抵抗率の低い材料で構成された補助配線を組み合わせて形成することにより、集電効果を高めることができるとともに、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。これにより、変換効率を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる太陽電池の前記補助配線は、導電性ナノ材料で形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、微細な補助配線により、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。これにより、変換効率を向上させることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる太陽電池では、前記補助配線は、前記上部電極層上に受光空間を有するように形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上には受光空間を有しつつ、補助配線が形成される。この場合、例えば、上部電極層上に、格子状、或いはライン状に補助配線を形成すればよい。これにより、受光面積を確保しつつ、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例４］上記適用例にかかる太陽電池の前記補助配線は、導電性金属ナノワイヤーで形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上には、拡大視においてワイヤー配線が重なり合って結合された補助配線が形成される。これにより、ワイヤー配線の結合間には、隙間が形成される。すなわち、上部電極層上には、受光空間が形成される。従って、受光効率を確保しつつ、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例５］上記適用例にかかる太陽電池の前記補助配線は、数珠状に結合した導電性ナノ粒子で形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上には、拡大視においてナノ粒子が数珠状に結合された補助配線が形成される。これにより、ナノ粒子間には、隙間が形成される。すなわち、上部電極層上には、受光空間が形成される。従って、受光効率を確保しつつ、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例６］上記適用例にかかる太陽電池の前記補助配線は、第１補助配線と、第２補助配線と、で構成され、前記第１補助配線は、導電性金属ナノ材料または数珠状に結合した導電性ナノ粒子によって網状またはライン状に形成され、前記第２補助配線は、導電性ナノ材料によって格子状、網状またはライン状に形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、網状またはライン状に形成された第１補助配線と、格子状、網状またはライン状に形成された第２補助配線とが形成される。通常、太陽電池では、上部電極層表面から受光するため、上部電極層受光面積を確保する必要がある。一方、上部電極層と下部電極層との抵抗を下げる必要がある。このため、上部電極層上に配線等を設ける場合には、受光面積の確保に対しては、できるだけ幅が狭い配線が必要となる。さらに、低抵抗化を実現するためには、幅の狭い配線に対して断面積を大きく、すなわち、配線の厚みを厚くする必要がある。このように、高アスペクト比を有する配線が必要となるが、現実的に加工形成することは困難である。そこで、本発明では、微細配線を形成することにより、上記課題を解決することができる。すなわち、第１補助配線が、網状またはライン状に形成されるとともに、第２補助配線が、格子状、網状またはライン状に形成されることにより、上部電極層における受光面積を確保することができる。また、第１補助配線及び第２補助配線の組み合わせにより補助配線全体としての配線厚を確保し、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例７］上記適用例にかかる太陽電池では、前記下部電極層と前記上部電極層とが電気的に接続される部分に窪部が設けられ、前記窪部に前記補助配線が設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、窪部にも補助配線が形成されるため、上部電極層と下部電極層との電気的接続性を良好にすることができる。

［適用例８］上記適用例にかかる太陽電池の前記窪部は、前記補助配線によって埋め込まれたことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層と下部電極層との接続強度を向上させ、さらに、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例９］本適用例にかかる太陽電池の製造方法は、基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、前記下部電極層上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、前記半導体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、前記上部電極層上に、前記上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された補助配線を形成する補助配線形成工程と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上に導電性を有する補助配線が設けられる。補助配線は、上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された導電配線である。このように、例えば、上部電極層の電気抵抗率が比較的高い場合であっても、電気抵抗率の低い材料で構成された補助配線を組み合わせて形成することにより、集電効果を高めることができるとともに、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。これにより、変換効率を向上させることができる。

［適用例１０］上記適用例にかかる太陽電池の製造方法の前記補助配線形成工程では、前記上部電極層上に、前記補助配線となる補助配線材料を含む液体材料を塗布し、塗布された前記液体材料を固化して前記補助配線を形成することを特徴とする。

この構成によれば、印刷法やインクジェット法等を用いることにより、容易に補助配線を形成することができる。

［適用例１１］上記適用例にかかる太陽電池の製造方法の前記補助配線形成工程では、前記上部電極層上に受光空間を有するように前記補助配線を形成することを特徴とする。

この構成によれば、上部電極層上には受光空間を有しつつ、補助配線が形成される。この場合、例えば、上部電極層上に、格子状、或いはライン状に補助配線を形成すればよい。これにより、受光効率を確保しつつ、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例１２］上記適用例にかかる太陽電池の製造方法の前記補助配線形成工程は、前記上部電極層上に第１補助配線を形成する第１補助配線形成工程と、前記上部電極層上及び前記第１補助配線上に第２補助配線を形成する第２補助配線形成工程と、を含み、前記第１補助配線形成工程では、前記第１補助配線となる導電性金属ナノワイヤーまたは導電性ナノ材料を含む液体材料を前記上部電極層上に塗布し、塗布された前記液体材料を固化して網状またはライン状の前記第１補助配線を形成し、前記第２補助配線形成工程では、前記補助配線となる導電性金属ナノワイヤーまたは導電性ナノ材料を含む液体材料を前記第１補助配線上に塗布し、塗布された前記液体材料を固化して格子状、網状またはライン状の前記第２補助配線を形成することを特徴とする。

この構成によれば、第１補助配線が、網状またはライン状に形成されるとともに、第２補助配線が、格子状、網状またはライン状に形成されることにより、上部電極層における受光面積を確保することができる。また、第１補助配線及び第２補助配線の組み合わせにより補助配線全体としての配線厚が稼げるため、下部電極層と上部電極層との直列抵抗を下げることができる。

［適用例１３］上記適用例にかかる太陽電池の製造方法の前記補助配線形成工程では、前記下部電極層と前記上部電極層とが電気的に接続する部分に形成された窪部に、前記補助配線を形成することを特徴とする。

この構成によれば、窪部にも補助配線が形成されるため、上部電極層と下部電極層との電気的接続性を補助することができる。

第１実施形態にかかる太陽電池の構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ），（ｃ）は一部拡大した平面図。 第１実施形態にかかる太陽電池を一部拡大した平面図。 第１実施形態にかかる太陽電池の製造方法を示す工程図。 第１実施形態にかかる太陽電池の製造方法を示す工程図。 第２実施形態にかかる太陽電池の構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部拡大した平面図。 第２実施形態にかかる太陽電池の製造方法を示す工程図。

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮小を異ならせて図示している。

（太陽電池の構成）
まず、太陽電池の構成について説明する。なお、本実施形態では、ＣＩＧＳ型の太陽電池の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる太陽電池の構成を示し、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ），（ｃ）は一部拡大した平面図である。

図１（ａ）に示すように、太陽電池１は、基板１０と、基板１０上に形成された下地層１１と、下地層１１上に形成された下部電極層１２と、下部電極層１２上に形成された半導体層１３と、半導体層１３上に形成された上部電極層１４と、上部電極層１４上に形成された補助配線１５を含む複数のセル４０の集合体で構成されている。

下部電極層１２は、第１分割溝３１によってセル４０単位で分割され、隣接するセル４０間を跨ぐように形成されている。半導体層１３は、第２分割溝３２によってセル４０単位で分割され、上部電極層１４及び補助配線１５は、第３分割溝３３によってセル４０単位で分割されている。そして、下部電極層１２と上部電極層１４とが、第２分割溝３２を介して接続されている。これにより、各セル４０の上部電極層１４が、隣接する他のセル４０の下部電極層１２と接続されることによって、各セル４０が直列接続される。このように、直列接続されたセル４０の数を適宜設定することにより、太陽電池１における所望の電圧を任意に設計変更することが可能となる。

基板１０は、少なくとも下部電極層１２側の表面が絶縁性を有した基板である。具体的には、例えば、ガラス（青板ガラス等）基板、ステンレス基板、ポリイミド基板、カーボン基板等を用いることができる。

下地層１１は、基板１０上に形成された絶縁性を有する層であり、例えば、ＳｉＯ₂（酸化珪素）を主成分とする絶縁層やフッ化鉄層を設けることができる。当該下地層１１は、絶縁性を有するとともに、基板１０と基板１０上に形成された下部電極層１２との密着性を確保する機能も有している。なお、基板１０自体に上記特性を有している場合には、下地層１１を省略することができる。

下部電極層１２は、下地層１１上に形成された導電性を有する層であり、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。

半導体層１３は、第１半導体層１３ａと第２半導体層１３ｂとで構成されている。第１半導体層１３ａは、下部電極層１２上に形成され、銅（Ｃｕ）・インジウム（Ｉｎ）・ガリウム（Ｇａ）・セレン（Ｓｅ）を含むｐ型半導体層（ＣＩＧＳ半導体層）である。

第２半導体層１３ｂは、第１半導体層１３ａ上に形成され、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）等のｎ型半導体層である。

上部電極層１４は、第２半導体層１３ｂ上に形成された透明性を有する電極層であり、例えば、ＺｎＯＡｌ等の透明電極体（ＴＣＯ：Transparent Conducting Oxides）、ＡＺＯ等である。

補助配線１５は、上部電極層１４上に形成された導電性を有する配線膜であり、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い材料で形成されている。集電効果を高めるとともに、下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を低減させるためである。さらに、補助配線１５を微細配線化するため導電性ナノ材料によって形成される。また、上部電極層１４から半導体層１３への光の透過率を確保するため、すなわち、上部電極層１４における受光面積を確保するため、上部電極層１４上に受光空間４４を有するように補助配線１５が形成されている。本実施形態では、例えば、図１（ｂ）に示すように、上部電極層１４上に受光空間４４を有するように格子状の補助配線１５ａが形成されている。また、図１（ｃ）に示すように、上部電極層１４上に受光空間４４を有するようにライン状の補助配線１５ｂであってもよい。上記に示した補助配線１５ａ，１５ｂは、例えば、銀、銀−パラジウム合金、銀−ニッケル合金、銀−銅合金等の導電性ナノ材料を用いて形成されている。

また、他の例としては、銀、或いはチタン等の導電性金属ナノワイヤーを用いて補助配線１５ｃを形成することもできる。図２（ｄ）に示すように、微細ワイヤー同士が重なり合って結合され、上部電極層１４上に導電パスが形成される。また、導電パス間には受光空間４４が形成され、これにより、上部電極層１４における受光面積を確保することができる。さらに、図２（ｅ）に示すように、銀、チタン、あるいは銀−パラジウム合金等の導電性ナノ粒子を数珠状に結合した補助配線１５ｄであってもよい。ナノ粒子同士が結合されることにより、上部電極層１４上に導電パスが形成される。また、導電パス間には受光空間４４が形成され、これにより、上部電極層１４における受光面積を確保することができる。なお、図２（ｄ）の補助配線１５ｃおよび、図２（ｅ）の補助配線１５ｄは図面に示されたようにすべてが接続された網状の補助配線であることが望ましいが、一部が分断された状態の網状や分断されたライン状の補助配線であっても上部電極層１４を経由した導電パスが形成されているので、これらの補助配線により集電効果を高めることができる。また図２（ｄ）の補助配線１５ｃおよび、図２（ｅ）の補助配線１５ｄは図１（ｂ）のような格子状や図１（ｃ）のライン状に形成することもできる。

上記説明した補助配線１５は、上部電極層１４上の平坦部４４ａに加え、上部電極層１４と下部電極層１２とが接合される接合部分に形成された上部電極層１４上の窪部４４ｂにも形成される。下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を、さらに、低減させるためである。この場合、窪部４４ｂを全て埋めるように補助配線１５を形成することが好ましい。下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗の低減に加え、下部電極層１２と上部電極層１４との接続性を向上させるためである。本実施形態では、補助配線１５の表面が平坦面となるように、上部電極層１４の平坦部４４ａ及び窪部４４ｂ内に補助配線１５が形成されている。

上記のように構成されたＣＩＧＳ型の太陽電池１に、太陽光等の光が入射されると、半導体層１３内で電子（−）と正孔（＋）の対が発生し、電子（−）と正孔（＋）は、ｐ型半導体層（第１半導体層１３ａ）とｎ型半導体層（第２半導体層１３ｂ）との接合面で、電子（−）がｎ型半導体層に集まり、正孔（＋）がｐ型半導体層に集まる。その結果、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に起電力が発生する。この状態で、下部電極層１２と上部電極層１４に外部導電線を接続することにより、電流を外部に取り出すことができる。このとき、上部電極層１４上には、導電性を有する補助配線１５が設けられているため、集電効果を高めることができる。そして、補助配線１５は、下部電極層１２と上部電極層１４とが接合される部分にも形成されているので、下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を下げ、変換効率を高めることができる。

（太陽電池の製造方法）
次に、太陽電池の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、ＣＩＧＳ型の太陽電池の製造方法について説明する。図３及び図４は、本実施形態にかかる太陽電池の製造方法を示す工程図である。

図３（ａ）の下地層形成工程では、ステンレスの基板１０の一方面にフッ化鉄からなる下地層１１を形成する。当該下地層１１は、熱処理によって、ステンレスの基板１０とフッ素ガスを反応させることにより形成することができる。なお、基板１０自体に上記下地層効果を有している場合には、下地層形成工程を省略することができる。

図３（ｂ）の下部電極層形成工程では、下地層１１上に下部電極層１２を形成する。具体的には、スパッタ法によって下部電極層１２となるモリブデン（Ｍｏ）層を形成する。

図３（ｃ）の第１分割工程では、下部電極層１２の一部をレーザー光照射等によって除去し、下部電極層１２を厚み方向に分割する。レーザー光照射等によって下部電極層１２が除去された部分には、第１分割溝３１が形成される。

図３（ｄ）の半導体層形成工程のうちの第１半導体層形成工程では、まず、下部電極層１２上および第１分割溝３１内に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）およびガリウム（Ｇａ）をスパッタ法等で付着させ、プリカーサーを形成する。そして、当該プリカーサーをセレン化水素雰囲気で加熱（セレン化）して、第１半導体層１３ａとなるｐ型半導体層（ＣＩＧＳ）を形成する。

図３（ｅ）の半導体層形成工程のうちの第２半導体層形成工程では、第１半導体層１３ａ上にＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等により第２半導体層１３ｂとなるｎ型半導体層を形成する。第２半導体層１３ｂは、スパッタ法等によって形成することができる。このようにして、第１半導体層１３ａと第２半導体層１３ｂとからなる半導体層１３が形成される。

図４（ｆ）の第２分割工程では、レーザー光照射や金属針等により、半導体層１３の一部を除去し、半導体層１３を厚み方向に分割する。レーザー光照射等によって半導体層１３が除去された部分には、第２分割溝３２が形成される。

図４（ｇ）の上部電極層形成工程では、半導体層１３上及び第２分割溝３２に上部電極層１４を形成する。例えば、上部電極層１４となるＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ）をスパッタ法等で形成する。ここで、上部電極層１４には、半導体層１３上に形成された部分の平坦部４４ａと、第２分割溝３２に形成された部分の窪部４４ｂが形成される。

図４（ｈ）の補助配線形成工程では、上部電極層１４上に、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い補助配線１５を形成する。また、上部電極層１４の平坦部４４ａ及び窪部４４ｂに補助配線１５を形成する。具体的には、補助配線１５となる導電性ナノ材料を含む液体材料を、印刷法やインクジェット法等を用いて、窪部４４ｂを含む上部電極層１４上に塗布し、塗布された液体材料を焼成処理して固化し、補助配線１５を形成する。導電性ナノ材料としては、例えば、銀、銀−パラジウム合金、銀−ニッケル合金、銀−銅合金のナノ粒子を含む材料を用いることができる。これにより、平坦な表面を有する補助配線１５が形成される。

また、補助配線形成工程では、図１（ｂ），（ｃ）および図２（ｄ），（ｅ）に示したように、上部電極層１４上に受光空間４４を有するように、格子状、あるいはライン状の補助配線１５を形成する。なお、図２（ｄ），（ｅ）に示したように、導電性金属ナノワイヤーや導電性ナノ粒子が数珠状に結合したナノ材料を用いて、補助配線１５を形成することもできる。

図４（ｉ）の第３分割工程では、レーザー光照射や金属針等により、積層された補助配線１５、上部電極層１４及び半導体層１３の一部を除去し、これらの部材を厚み方向に分割する。レーザー光照射等によって補助配線１５、上部電極層１４及び半導体層１３が除去された部分には、第３分割溝３３が形成され、一のセル４０が形成される。

上記の工程を経ることにより、複数のセル４０が直列接続されたＣＩＧＳ型の太陽電池１が形成される。

従って、上記の第１実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）上部電極層１４上に、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い補助配線１５を形成することにより、上部電極層１４側への集電効率を高めることができるとともに、下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を下げ、変換効率を向上させることができる。

（２）上部電極層１４上に受光空間４４を有すように、例えば、ライン状、網状或いは格子状の補助配線１５を形成した。これにより、受光効率を確保することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明を具体化した第２実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮小を異ならせて図示している。

（太陽電池の構成）
まず、太陽電池の構成について説明する。なお、本実施形態では、ＣＩＧＳ型の太陽電池の構成について説明する。図５は、本実施形態にかかる太陽電池の構成を示し、同図（ａ）は断面図であり、（ｂ）は一部拡大した平面図である。

図５（ａ）に示すように、太陽電池１ａは、基板１０と、基板１０上に形成された下地層１１と、下地層１１上に形成された下部電極層１２と、下部電極層１２上に形成された半導体層１３と、半導体層１３上に形成された上部電極層１４と、上部電極層１４上に形成された第１補助配線１６ａと、第２補助配線１６ｂを含む複数のセル４０の集合体で構成されている。

下部電極層１２は、第１分割溝３１によってセル４０単位で分割され、隣接するセル４０間を跨ぐように形成されている。半導体層１３は、第２分割溝３２によってセル４０単位で分割され、上部電極層１４及び第１、第２補助配線１６ａ，１６ｂは、第３分割溝３３によってセル４０単位で分割されている。そして、下部電極層１２と上部電極層１４とが、第２分割溝３２を介して接続されている。これにより、各セル４０の上部電極層１４が、隣接する他のセル４０の下部電極層１２と接続されることによって、各セル４０が直列接続される。このように、直列接続されたセル４０の数を適宜設定することにより、太陽電池１ａにおける所望の電圧を任意に設計変更することが可能となる。

基板１０は、少なくとも下部電極層１２側の表面が絶縁性を有した基板である。具体的には、例えば、ガラス（青板ガラス等）基板、ステンレス基板、ポリイミド基板、カーボン基板等を用いることができる。

下地層１１は、基板１０上に形成された絶縁性を有する層であり、例えば、ＳｉＯ₂（酸化珪素）を主成分とする絶縁層やフッ化鉄層を設けることができる。当該下地層１１は、絶縁性を有するとともに、基板１０と基板１０上に形成された下部電極層１２との密着性を確保する機能も有している。なお、基板１０自体に上記特性を有している場合には、下地層１１を省略することができる。

下部電極層１２は、下地層１１上に形成された導電性を有する層であり、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。

半導体層１３は、第１半導体層１３ａと第２半導体層１３ｂとで構成されている。第１半導体層１３ａは、下部電極層１２上に形成され、銅（Ｃｕ）・インジウム（Ｉｎ）・ガリウム（Ｇａ）・セレン（Ｓｅ）を含むｐ型半導体層（ＣＩＧＳ半導体層）である。

第２半導体層１３ｂは、第１半導体層１３ａ上に形成され、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）等のｎ型半導体層である。

上部電極層１４は、第２半導体層１３ｂ上に形成された透明性を有する電極層であり、例えば、ＺｎＯＡｌ等の透明電極体（ＴＣＯ：Transparent Conducting Oxides）、ＡＺＯ等である。

第１補助配線１６ａは、上部電極層１４上に形成された導電性を有する網状或いはライン状の配線膜あり、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い材料で形成されている。具体的には、導電性ナノ材料、例えば、銀、或いはチタン等の導電性金属ナノワイヤーや、銀、チタン、あるいは銀−パラジウム合金等の導電性ナノ粒子を数珠状に結合したナノ材料等で形成される。このように、導電性金属ナノワイヤー等を用いることにより、図５（ｂ）に示すように、上部電極層１４上に導電パスが形成される。

第２補助配線１６ｂは、上部電極層１４上及び第１補助配線１６ａ上に形成された導電性を有する配線膜であり、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い材料で形成されている。具体的には、導電性ナノ材料、例えば、銀、銀−パラジウム合金、銀−ニッケル合金、銀−銅合金等の導電性ナノ材料等で形成される。そして、例えば、図５（ｂ）に示すように、上部電極層１４上に受光空間４４を有するように格子状、網状或いはライン状の第２補助配線１６ｂが形成される。このとき、図５（ｂ）に示すように、第１補助配線１６ａのすべてが第２補助配線１６ｂに接続されて、電気抵抗率の低い材料で構成された導電パスを形成することが望ましいが、接続されていない第１補助配線１６ａがあっても上部電極層１４を経由して電気的には第２補助配線１６ｂと導通されているので、第１補助配線１６ａと第２補助配線１６ｂにより集電効果を高めることができる。また、第１補助配線１６ａと第２補助配線１６ｂにより形成される導電パス間には受光空間４４が形成され、これにより、上部電極層１４上における受光面積を確保することができる。

上記説明した第１、第２補助配線１６ａ，１６ｂは、上部電極層１４上の平坦部４４ａに加え、上部電極層１４と下部電極層１２とが接合される接合部分に形成された上部電極層１４上の窪部４４ｂにも形成される。下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を、さらに、低減させるためである。この場合、窪部４４ｂを全て埋めるように第２補助配線１６ｂを形成することが好ましい。下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗の低減に加え、下部電極層１２と上部電極層１４との接続性を向上させるためである。本実施形態では、第２補助配線１６ｂの表面が平坦面となるように、上部電極層１４の平坦部４４ａ及び窪部４４ｂ内に第２補助配線１６ｂが形成されている。

上記のように構成されたＣＩＧＳ型の太陽電池１ａに、太陽光等の光が入射されると、半導体層１３内で電子（−）と正孔（＋）の対が発生し、電子（−）と正孔（＋）は、ｐ型半導体層（第１半導体層１３ａ）とｎ型半導体層（第２半導体層１３ｂ）との接合面で、電子（−）がｎ型半導体層に集まり、正孔（＋）がｐ型半導体層に集まる。その結果、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に起電力が発生する。この状態で、下部電極層１２と上部電極層１４に外部導電線を接続することにより、電流を外部に取り出すことができる。このとき、上部電極層１４上には、第１、第２補助配線１６ａ，１６ｂが設けられているため、集電効果を高めることができる。そして、第１、第２補助配線１６ａ，１６ｂは、下部電極層１２と上部電極層１４とが接合される部分にも形成されており、上部電極層１４における受光面積を確保することができるとともに、第１補助配線１６ａと第２補助配線１６ｂとの組み合わせにより全体としての配線厚を確保し、下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を下げることができる。これにより、太陽電池１ａの変換効率を高めることができる。

（太陽電池の製造方法）
次に、太陽電池の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、ＣＩＧＳ型の太陽電池の製造方法について説明する。図６は、本実施形態にかかる太陽電池の製造方法を示す工程図である。なお、本実施形態にかかる太陽電池の製造方法の下地層形成工程、下部電極層形成工程、第１分割工程、半導体層形成工程、第２分割工程及び上部電極層形成工程は、第１実施形態における図３、４（ａ）〜（ｇ）と同様なので、説明を省略し、上部電極層形成工程以降の工程について説明する。

図６（ａ）の第１補助配線形成工程では、上部電極層１４上に、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い第１補助配線１６ａを形成する。また、上部電極層１４の平坦部４４ａ及び窪部４４ｂに第１補助配線１６ａを形成する。具体的には、第１補助配線１６ａとなる導電性金属ナノワイヤーや導電性ナノ粒子が数珠状に結合したナノ材料を含む液体材料を、印刷法やインクジェット法等を用いて、窪部４４ｂを含む上部電極層１４上に塗布し、塗布された液体材料を焼成処理して固化する。これにより、第１補助配線１６ａが形成される。

図６（ｂ）の第２補助配線形成工程では、上部電極層１４上及び第１補助配線１６ａ上に、上部電極層１４よりも電気抵抗率が低い第２補助配線１６ｂを形成する。また、上部電極層１４の平坦部４４ａ及び窪部４４ｂに第２補助配線１６ｂを形成する。具体的には、第２補助配線１６ｂとなる導電性ナノ材料を含む液体材料を、印刷法やインクジェット法等を用いて、窪部４４ｂを含む上部電極層１４上及び第１補助配線１６ａ上に塗布し、塗布された液体材料を焼成処理して固化することにより、第２補助配線１６ｂを形成する。さらに、第２補助配線形成工程では、図５（ｂ）に示すように、上部電極層１４上に受光空間４４を有するように、格子状、網状あるいはライン状の第２補助配線１６ｂを形成する。このように、第１補助配線１６ａと第２補助配線１６ｂを形成することにより、上部電極層１４上には、電気抵抗率が低い材料で形成された導電パスが形成される。また、導電パス間には、ナノワイヤー等が形成されない受光空間４４が形成される。

図６（ｃ）の第３分割工程では、レーザー光照射や金属針等により、積層された第１補助配線１６ａ、第２補助配線１６ｂ、上部電極層１４及び半導体層１３の一部を除去し、これらの部材を厚み方向に分割する。レーザー光照射等によって第１補助配線１６ａ、第２補助配線１６ｂ、上部電極層１４及び半導体層１３が除去された部分には、第３分割溝３３が形成され、一のセル４０が形成される。

上記の工程を経ることより、複数のセル４０が直列接続されたＣＩＧＳ型の太陽電池１ａが形成される。

従って、上記の第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下に示す効果がある。

上部電極層１４上に、導電性金属ナノワイヤーや導電性ナノ粒子が数珠状に結合したナノ材料で形成された第１補助配線１６ａと、格子状、網状或いはライン状に形成された第２補助配線１６ｂとを形成した。このように微細配線であっても、第１補助配線１６ａと第２補助配線１６ｂとを組み合わせて形成することにより、配線量を稼げるため、容易に下部電極層１２と上部電極層１４との直列抵抗を下げることができる。また、微細の第２補助配線１６ｂを格子状、網状或いはライン状に形成することにより、上部電極層１４に受光空間４４が形成されるので、受光効率を確保することができる。

なお、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。

（変形例１）第２実施形態では、第１補助配線１６ａを窪部４４ｂにも形成したが、平坦部４４ａのみに形成し、窪部４４ｂの形成を省略してもよい。このようにしても、第１補助配線１６ａ上に形成された第２補助配線１６ｂによって導電性が確保されるため、下部電極層１２と上部電極層１４との抵抗を下げることができる。

（変形例２）上記実施形態では、上部電極層１４側から光を受光するＣＩＧＳ型の太陽電池１，１ａの構成等について説明したが、上部電極層１４側からに加え、基板１０側からも受光可能なＣＩＧＳ型の太陽電池１，１ａであってもよい。なお、この場合において、基板１０は、透明性を有する基板を用いる。例えば、ガラス基板、ＰＥＴ、有機系透明基板等である。透明性を有する基板を用いることにより、基板１０面からの受光を可能とすることができる。また、下部電極層１２は、透明性を有する電極層とし、例えば、ＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ：Transparent Conducting Oxides）層とする。透明性を有する電極層を形成することにより、基板１０側からの入射した光を半導体層１３に向けて透過させるためである。このような構成であっても、上記同様の効果を得ることができる。

（変形例３）上記実施形態では、補助配線１５、第１、第２補助配線１６ａ，１６ｂをＣＩＧＳ型の太陽電池に適用して説明したが、これに限定されない。例えば、ＣＩＳ（銅−インジウム−セレン化合物）型太陽電池や薄膜シリコン型の太陽電池の構造に適用してもよい。このようにしても、電極層間の抵抗を下げることができる。

１，１ａ…太陽電池、１０…基板、１１…下地層、１２…下部電極層、１３…半導体層、１３ａ…第１半導体層、１３ｂ…第２半導体層、１４…上部電極層、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…補助配線、１６ａ…第１補助配線、１６ｂ…第２補助配線、３１…第１分割溝、３２…第２分割溝、３３…第３分割溝、４０…セル、４４…受光空間、４４ａ…平坦部、４４ｂ…窪部。

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された下部電極層と、
   前記下部電極層上に形成された半導体層と、
   前記半導体層上に形成され、前記下部電極層と電気的に接続される上部電極層と、
   前記上部電極層上に形成された前記上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された補助配線と、を備えたことを特徴とする太陽電池。
2. 請求項１に記載の太陽電池において、
   前記補助配線は、導電性ナノ材料で形成されたことを特徴とする太陽電池。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池において、
   前記補助配線は、前記上部電極層上に受光空間を有するように形成されたことを特徴とする太陽電池。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池において、
   前記補助配線は、導電性金属ナノワイヤーで形成されたことを特徴とする太陽電池。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池において、
   前記補助配線は、数珠状に結合した導電性ナノ粒子で形成されたことを特徴とする太陽電池。
6. 請求項１に記載の太陽電池において、
   前記補助配線は、第１補助配線と、第２補助配線と、で構成され、
   前記第１補助配線は、導電性金属ナノワイヤーまたは数珠状に結合した導電性ナノ粒子によって網状またはライン状に形成され、
   前記第２補助配線は、導電性ナノ材料によって格子状、網状またはライン状に形成されたことを特徴とする太陽電池。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池において、
   前記下部電極層と前記上部電極層とが電気的に接続される部分に窪部が設けられ、
   前記窪部に前記補助配線が設けられたことを特徴とする太陽電池。
8. 請求項７に記載の太陽電池において、
   前記窪部は、前記補助配線によって埋め込まれたことを特徴とする太陽電池。
9. 基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、
   前記下部電極層上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
   前記半導体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、
   前記上部電極層上に、前記上部電極層よりも電気抵抗率が低い材料で構成された補助配線を形成する補助配線形成工程と、を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
10. 請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記補助配線形成工程では、前記上部電極層上に、前記補助配線となる補助配線材料を含む液体材料を塗布し、塗布された前記液体材料を固化して前記補助配線を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
11. 請求項９または１０に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記補助配線形成工程では、前記上部電極層上に受光空間を有するように前記補助配線を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
12. 請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記補助配線形成工程は、
    前記上部電極層上に第１補助配線を形成する第１補助配線形成工程と、
    前記上部電極層上及び前記第１補助配線上に第２補助配線を形成する第２補助配線形成工程と、を含み、
    前記第１補助配線形成工程では、前記第１補助配線となる導電性金属ナノワイヤーまたは導電性ナノ材料を含む液体材料を前記上部電極層上に塗布し、塗布された前記液体材料を固化して網状またはライン状の前記第１補助配線を形成し、
    前記第２補助配線形成工程では、前記補助配線となる導電性金属ナノワイヤーまたは導電性ナノ材料を含む液体材料を前記第１補助配線上に塗布し、塗布された前記液体材料を固化して格子状、網状またはライン状の前記第２補助配線を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
13. 請求項９〜１２のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記補助配線形成工程では、前記下部電極層と前記上部電極層とが電気的に接続する部分に形成された窪部に、前記補助配線を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。

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