JP2011035270A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換層として成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を変化させることができる集積薄膜型の光電変換装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光電変換装置は、絶縁基板１と、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚとを備えている。複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、相対的に内側に形成されている光電変換素子の外周を順次取り囲むように絶縁基板１の中央部から絶縁基板１の外周に向かって複数形成されており、中央部を含む最も内側に形成されている光電変換素子１２ａから、最も外周に形成されている光電変換素子１２ｚに向かって順次電気的に直列接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は光電変換装置に関し、特に集積薄膜型の光電変換装置に関する。

（構成）
図２４および図２５を参照して、一般的な集積薄膜型の光電変換装置３００の構成について説明する。図２４の中では、光電変換装置３００の全体構成を示す平面図が示されている。図２５の中では、図２４におけるＸＸＶ−ＸＸＶ線に関する矢視断面図が示されている。

光電変換装置３００の表面（図２４紙面手前側）から裏面（図２４紙面奥側）に向かって太陽放射光が透過する。光電変換装置３００を透過する太陽放射光に応答して、光電変換装置３００は電力を発生する。以下、光電変換装置３００のうち、太陽に向かい合う方の面（図２４紙面手前側、図２５上方側）を、表面または表面側と称する。以下、光電変換装置３００のうち、太陽に向かい合わず、各半導体層が形成されている面（図２４紙面奥側、図２５下方側）を、裏面または裏面側と称する。これらは、他の光電変換装置についても同様とする。

光電変換装置３００は、絶縁基板１を有している。絶縁基板１の裏面には、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚが設けられている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、平行に並んで複数形成されている。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、第３の溝７ａ〜７ｙにより分割されている。これらの光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、いわゆるセルストリングス状態を構成している。

より具体的に、隣接する光電変換素子１２ａと光電変換素子１２ｂとは、第３の溝７ａにより分割されている。同様に、隣接する光電変換素子１２ｂと光電変換素子１２ｃとは、第３の溝７ｂにより分割されている。同様に、隣接する光電変換素子１２ｃ〜１２ｚは、第３の溝７ｃ〜７ｙにより相互にそれぞれ分割されている。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、第３の溝７ａ〜７ｙにより分割された状態で、電気的に直列に接続されている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚが電気的に直列に接続されている詳細な構成については、後述する。光電変換素子１２ａ〜１２ｚの詳細な構成についても、光電変換装置３００の製造方法と合わせて後述する。

光電変換素子１２ａの外側（図２４左側）には、ｎ型の電極１０が形成されている。光電変換素子１２ａとｎ型の電極１０とは、他の第３の溝７により分割されている。光電変換素子１２ａとｎ型の電極１０とは、他の第３の溝７により分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

光電変換素子１２ｚの外側（図２４右側）には、ｐ型の電極１１が形成されている。光電変換素子１２ｚとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７ｚにより分割されている。光電変換素子１２ｚとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７ｚにより分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

ｎ型の電極１０の裏面には、ｎ側のインターコネクタ５０が配置されている。ｎ型の電極１０とｎ側のインターコネクタ５０とは、はんだ付けなどにより電気的に接続されている。ｐ型の電極１１の裏面には、ｐ側のインターコネクタ５１が配置されている。ｐ型の電極１１とｐ側のインターコネクタ５１とは、はんだ付けなどにより電気的に接続されている。

ｎ側のインターコネクタ５０は、一方のインターコネクタ５２（図４０参照）により、端子ボックス１６に接続されている。ｐ側のインターコネクタ５１は、他方のインターコネクタ５２（図４０参照）により、端子ボックス１６に接続されている。これらのインターコネクタ５２、５２は、光電変換素子１２ａ〜１２ｚに含まれる第２電極層６ａ〜６ｚ（図３９参照）と短絡しないように、両端を除いて絶縁体で被覆された状態で配置されている。

図２５を参照して、ｎ側のインターコネクタ５０、ｐ側のインターコネクタ５１、およびインターコネクタ５２、５２が配置された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面には、シート状の充填樹脂１３、およびアルミ箔入り防湿シート１４が順次設けられている。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に設けられた充填樹脂１３および防湿シート１４は、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされている。ラミネート処理および加熱キュア硬化処理により、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは封止されている。インターコネクタ５２、５２の端子ボックス１６に近い方の端部は、端子ボックス１６と電気的に接続するため、充填樹脂１３および防湿シート１４に設けられた図示しない切れ目部から裏面側に露出している。

封止された光電変換素子１２ａ，１２ｚの両外端には、アルミなどの枠体１５が取り付けられている。枠体１５は、絶縁基板１および絶縁基板１の裏面に形成された各半導体層の周囲を囲うように取り付けられている。端子ボックス１６は、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされた防湿シート１４の裏面側に設けられている。光電変換装置３００は、配線５３、５３により外部の機器と接続される。

以上のように構成される光電変換装置３００によれば、絶縁基板１を透過する太陽放射光に応答して、電力を発生することができる。

（光電変換装置の製造方法、光電変換素子の詳細な構成）
図２６から図４１を参照して、光電変換装置３００の製造方法、および光電変換素子１２ａ〜１２ｚの詳細な構成について説明する。図２６、図２８、図３０、図３２、図３４および図３６は、図２４における部分ＸＸＸＶＩＩＩ（図３８）の部分拡大図に相当する。これらの図は、後述する各半導体層が形成されつつ図２４における部分ＸＸＸＶＩＩＩ（図３８）に至るまでの各工程における状態を示している。これらの図は、裏面側から見た図（底面図）を示している。

図２６および図２７を参照して、光電変換装置３００の製造方法によれば、最初に絶縁基板１を準備する。絶縁基板１の厚さは、たとえば約４ｍｍとする。絶縁基板１の材料には、白板ガラスなどを用いる。白板ガラスは光透過率が高く、衝撃に強い。白板ガラスは、いわゆるスーパーストレート方式の太陽電池モジュールにも適している。

図２８および図２９を参照して、絶縁基板１の裏面（図２９上方）の全体にわたって第１電極層２を形成する。第１電極層２は、スパッタ装置などの成膜装置を用いて形成する。第１電極層２の厚さは、たとえば約１．０μｍとする。第１電極層２の材料には、ＳｎＯ_２（酸化スズ）またはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いる。

図３０および図３１を参照して、絶縁基板１の裏面に形成した第１電極層２に対して、レーザなどを用いて、後述する第３の溝７，７ａ〜７ｚと同様に第１の溝３，３ａ〜３ｚ（３および３ｃ〜３ｚは図示せず）を形成する。

より具体的には、第１電極層２に対して、平行な複数の第１の溝３ａ〜３ｙ（３ｃ〜３ｙは図示せず）を等間隔に形成する。第１の溝３ａの外側（図２４左側）には、ｎ型の電極１０を形成するための、他の第１の溝３（図示せず）を形成する。同様に、第１の溝３ｙの外側（図２４右側）には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第１の溝３ｚ（図示せず）を形成する。第１の溝３，３ａ〜３ｚは、第１電極層２を平行に分割し、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２（２および２ｄ〜２ｚは図示せず）を形成している。両外側に形成された第１電極層２，２は、ｎ型の電極１０とｐ型の電極１１とをそれぞれ形成するためのものである。

第１の溝３，３ａ〜３ｚは、後述する第３の溝７，７ａ〜７ｚと同様に第１電極層２の一端側（図２４左側）から他端側（図２４右側）まで、周縁部９（図４０参照）を残して全面にわたって形成する。第１の溝３，３ａ〜３ｚは、第１電極層２の長手方向に延びて形成する。第１の溝３，３ａ〜３ｚのそれぞれの幅は、たとえば約２５μｍとする。

図３２および図３３を参照して、第１の溝３，３ａ〜３ｚを形成した後、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の裏面の全体にわたって光電変換層４を成膜する。光電変換層４は、第１の溝３，３ａ〜３ｚの内部を含むように成膜する。

光電変換層４は、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などの成膜装置を用いて、厚さをたとえば約１μｍ未満として成膜する。光電変換層４の材料には、薄膜シリコンを用いる。光電変換層４は、ｐｉｎ接合構造を有している。

図３４および図３５を参照して、光電変換層４を成膜した後、光電変換層４に対して、レーザなどを用いて、後述する第３の溝７，７ａ〜７ｚと同様に第１の溝３，３ａ〜３ｚに隣接して且つこれらと平行な第２の溝５，５ａ〜５ｚ（５，５ｃ〜５ｚは図示せず）を形成する。

より具体的には、光電変換層４に対して、平行な複数の第２の溝５ａ〜５ｙ（５ｃ〜５ｙは図示せず）を等間隔に形成する。第２の溝５ａの外側（図２４左側）には、ｎ型の電極１０を形成するための、他の第２の溝５（図示せず）を形成する。同様に、第２の溝５ｙの外側（図２４右側）には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第２の溝５ｚ（図示せず）を形成する。第２の溝５，５ａ〜５ｚは、光電変換層４を平行に分割し、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４（４，４ｄ〜４ｚは図示せず）を形成している。両外側に形成された光電変換層４，４は、ｎ型の電極１０とｐ型の電極１１とをそれぞれ形成するためのものである。

第２の溝５，５ａ〜５ｚは、後述する第３の溝７，７ａ〜７ｚと同様に光電変換層４の一端側（図２４左側）から他端側（図２４右側）まで、周縁部９（図４０参照）を残して全面にわたって形成する。第２の溝５，５ａ〜５ｚは、光電変換層４の長手方向に延びて形成する。

このとき、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザなどを用いて、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４のみを除去するように、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成する。第２の溝５，５ａ〜５ｚの底部において、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の一部が露出するように、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成する。

図３６および図３７を参照して、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成した後、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４の裏面の全体にわたって第２電極層６を成膜する。第２電極層６は、第２の溝５，５ａ〜５ｚの内部を含むように成膜する。

第２電極層６は、スパッタ装置などの成膜装置を用いて、厚さを約２０００Åとして成膜する。第２電極層６の材料には、たとえばＡｇ（銀）を用いる。このとき、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４の裏面の全体にわたって成膜された第２電極層６は、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２と電気的に接続されている。

図３８および図３９を参照して、第２電極層６を成膜した後、第２電極層６に対して、レーザなどを用いて、第２の溝５，５ａ〜５ｚに隣接して且つこれらと平行な第３の溝７，７ａ〜７ｚ（図４０参照）を形成する。

より具体的には、第２電極層６に対して、平行な複数の第３の溝７ａ〜７ｙ（図４０参照）を等間隔に形成する。第３の溝７ａの外側（図２４左側）には、ｎ型の電極１０を形成するための、他の第３の溝７を形成する。同様に、第３の溝７ｙの外側（図２４右側）には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第３の溝７ｚを形成する。第３の溝７，７ａ〜７ｚは、第２電極層６を平行に分割し、第２電極層６，６ａ〜６ｚ，６（６，６ｄ〜６ｚは図示せず）を形成している。両外側に形成された第２電極層６，６は、ｎ型の電極１０とｐ型の電極１１とをそれぞれ形成するためのものである。

第３の溝７，７ａ〜７ｚは、第２電極層６の一端側（図２４左側）から他端側（図２４右側）まで、周縁部９（図４０参照）を残して全面にわたって形成する。第３の溝７，７ａ〜７ｚは、第２電極層６の長手方向に延びて形成する。

このとき、ＳＨＧレーザなどを用いて、第２電極層６，６ａ〜６ｚ，６および光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４のみを除去するように、第３の溝７，７ａ〜７ｚを形成する。第３の溝７，７ａ〜７ｚの底部において、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の一部がそれぞれ露出するように、第３の溝７，７ａ〜７ｚを形成する。こうして、絶縁基板１の裏面に、ｎ型の電極１０、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚ、およびｐ型の電極１１が形成される。

再び図３９を参照して、光電変換素子１２ａは、絶縁基板１の裏面側に順次積層された、第１電極層２ａ、光電変換層４ａ、および第２電極層６ａを有している。同様に、光電変換素子１２ｂ〜１２ｚは、絶縁基板１の裏面側に順次積層された、第１電極層２ｂ〜２ｚ、光電変換層４ｂ〜４ｚ、および第２電極層６ｂ〜６ｚをそれぞれ有している。

隣り合う光電変換素子１２ａの第２電極層６ａおよび光電変換素子１２ｂの第２電極層６ｂは、第３の溝７ａによって互いに分割されている。分割された第２電極層６ａおよび第２電極層６ｂは、第１電極層２ｂおよび光電変換層４ｂを通じて互いに電気的に導通している。これにより第２電極層６ａ−第１電極層２ｂ−光電変換層４ｂ−第２電極層６ｂの繰り返し回路（セル直列回路）が形成されている。この繰り返し回路は、ｎ型の電極１０、光電変換素子１２ａ〜１２ｚおよびｐ型の電極１１にわたって形成されている。

図４０参照して、上述のように形成された各半導体層の周縁部９に対し、レーザなどを用いて、トリミングを行なう。周縁部９に対してトリミングを行なった後、光電変換素子１２ａの外側に位置するｎ型の電極１０の裏面に、ｎ側のインターコネクタ５０を配置する。光電変換素子１２ｚの外側に位置するｐ型の電極１１の裏面に、ｐ側のインターコネクタ５１を配置する。

ｎ型の電極１０とｎ側のインターコネクタ５０とは、はんだ付けなどにより電気的に接続される。同様に、ｐ型の電極１１とｐ側のインターコネクタ５１とは、はんだ付けなどにより電気的に接続される。

電極１０と電極１１に対してそれぞれはんだ付けをした後、ｎ側のインターコネクタ５０を、一方のインターコネクタ５２により、端子ボックス１６（図４１参照）に接続する。ｐ側のインターコネクタ５１を、他方のインターコネクタ５２により、端子ボックス１６（図４１参照）に接続する。

図４１を参照して、インターコネクタ５０およびインターコネクタ５１を端子ボックス１６にそれぞれ接続した後、ｎ側のインターコネクタ５０、ｐ側のインターコネクタ５１、およびインターコネクタ５２、５２が配置された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に、シート状の充填樹脂１３、およびアルミ箔入り防湿シート１４を順次形成する。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に設けられた充填樹脂１３および防湿シート１４に対して、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理を行なう。これらの処理により、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは封止される。このとき、インターコネクタ５２の端子ボックス１６に近い方の端部は、端子ボックス１６と電気的に接続するため、充填樹脂１３および防湿シート１４に設けられた図示しない切れ目部から裏面側に露出している。

封止された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの両端に、アルミなどの枠体１５を取り付ける。その後、端子ボックス１６を、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされた防湿シート１４の裏面側に取り付ける。以上の製造方法により、図２４および図２５に参照される光電変換装置３００を得ることができる。

（他の構成）
光電変換装置の他の構成として、図２４に参照される光電変換装置３００の光電変換素子１２ａ〜１２ｚをさらに分割する場合もある。この場合、光電変換素子１２ａ〜１２ｚが延びる方向に直角な方向に、光電変換素子１２ａ〜１２ｚを複数分割して、複数のセルストリングスを構成する。

図４２を参照して、たとえば６つのセルストリングスが構成されている光電変換装置４００について説明する。光電変換装置４００は、光電変換素子が延びる方向に直角な方向に、絶縁溝７０ａ〜７０ｅにより分割されている。

より具体的に、光電変換装置４００は、絶縁基板１の裏面に６つのセルストリングス１２０Ａ〜１２０Ｆを有している。セルストリングス１２０Ａは、平行に並んで形成される複数の光電変換素子１２Ａａ〜１２Ａｚを含んでいる。光電変換素子１２Ａａ〜１２Ａｚは、第３の溝７ａ〜７ｙにより分割されている。光電変換素子１２Ａａ〜１２Ａｚは、直列に接続され、セルストリングス１２０Ａを構成している。

同様に、セルストリングス１２０Ｂ〜１２０Ｆは、平行に並んで形成される複数の光電変換素子１２Ｂａ〜１２Ｂｚ，１２Ｃａ〜１２Ｃｚ，１２Ｄａ〜１２Ｄｚ，１２Ｅａ〜１２Ｅｚ，１２Ｆａ〜１２Ｆｚをそれぞれ含んでいる。光電変換素子１２Ｂａ〜１２Ｂｚ，１２Ｃａ〜１２Ｃｚ，１２Ｄａ〜１２Ｄｚ，１２Ｅａ〜１２Ｅｚ，１２Ｆａ〜１２Ｆｚは、光電変換素子１２Ａａ〜１２Ａｚと同様に、第３の溝７ａ〜７ｙによりそれぞれ分割されている。光電変換素子１２Ｂａ〜１２Ｂｚ，１２Ｃａ〜１２Ｃｚ，１２Ｄａ〜１２Ｄｚ，１２Ｅａ〜１２Ｅｚ，１２Ｆａ〜１２Ｆｚは、光電変換素子１２Ａａ〜１２Ａｚと同様に直列に接続され、セルストリングス１２０Ｂ〜１２０Ｆをそれぞれ構成している。

セルストリングス１２０Ａ〜１２０Ｆは、絶縁溝７０ａ〜７０ｅにより相互に分割されている。セルストリングス１２０Ａ〜１２０Ｆは、この絶縁溝７０ａ〜７０ｅにおいては、電気的に導通していない。６つのセルストリングス１２０Ａ〜１２０Ｆは、両端に配置されているｎ型の電極１０およびｐ型の電極１１により並列に接続され、１つの集積薄膜型の光電変換装置４００を構成している。

特開２００６−２２８８７６号公報 特開２００６−２２２３８４号公報 特開２００５−９３９３９号公報 特開２０００−４９３６９号公報 特開平９−３１２２６８号公報

上述のような集積薄膜型の光電変換装置は、光電変換装置とほぼ同じ大きさの絶縁基板の裏面に、複数の光電変換素子を直接形成することができる。さらに、上述のような集積薄膜型の光電変換装置は、光電変換装置とほぼ同じ大きさの絶縁基板の裏面に一括して形成することができる。

光電変換素子の性状の１つである光電変換層の厚さは、それぞれの光電変換素子の光電流（出力）の大きさに影響する。より具体的には、光電変換素子を構成する光電変換層の厚さが大きくなると、光電変換素子の光電流も大きくなる（図４３参照）。

上述のとおり、光電変換装置の製造工程において、光電変換層として薄膜シリコンを成膜するためにはＰ−ＣＶＤ法が用いられている。Ｐ−ＣＶＤ法を用いた成膜によれば、それぞれの光電変換素子の光電変換層の厚さに差異（バラつき）が生じる。特許文献５によれば、Ｐ−ＣＶＤ法を用いた成膜によれば、大面積の基板上に光電変換層を形成する場合、基板の中心から周辺に向かって膜厚分布が生じる傾向がある。

特に、Ｐ−ＣＶＤ法を用いた成膜によれば、生産効率を上げるために成膜の速度を速くすると、基板上における光電変換層の厚さに差異（バラつき）が生じる。一方、基板上における光電変換層の厚さの差異を無くすことを求めると、成膜の速度が遅くなり、生産効率が下がる。つまり、成膜の速度と光電変換層の厚さの均一性とが、いわゆるトレードオフの関係にある。

図４２を参照して、膜厚分布による光電変換素子の性能への影響を考える。たとえば、６つのセルストリングス１２０Ａ〜１２０Ｆを有する光電変換装置４００について、光電変換層の厚さの差異によって生じる光電流のバラつきについて考える。セルストリングス１２０Ｆにおける光電変換素子１２Ｆａの光電変換層の厚さが、他の光電変換素子１２Ｆｂ〜１２Ｆｚの光電変換層の厚さより約１０％薄いと仮定する。

光電変換層の厚さｘと、単位面積当りの光電流（Ｊｓｃ）ｙとの関係は、ｙ＝１４ｘ＋α（αは定数）の式がおおよそ成立している。例えば、定数αが１０の場合に光電変換層の厚さが１０％薄いと、セルストリングス１２０Ｆにおける単位面積当りの光電流は約３％低下する。

光電変換素子１２Ｆａの光電変換層の厚さが、他の光電変換素子１２Ｆｂ〜１２Ｆｚの厚さに比べて相対的に薄いことは、光電変換装置４００から得られる光電流の総和を低下させ、結果として光電変換装置４００の出力特性を低下させることがわかる。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光電変換層として成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を変化させることができる集積薄膜型の光電変換装置を提供することを目的とする。

この発明に基づいた光電変換装置のある局面に従えば、絶縁基板と、上記絶縁基板の主表面上に順次形成された第１電極層、光電変換層、および第２電極層を含む複数の光電変換素子とを備えている。複数の上記光電変換素子は、相対的に内側に形成されている上記光電変換素子の外周を順次取り囲むように上記絶縁基板の中央部から上記絶縁基板の外周に向かって複数形成されており、上記中央部を含む最も内側に形成されている上記光電変換素子から、最も外周に形成されている上記光電変換素子に向かって順次電気的に直列接続されている。

この発明に基づいた光電変換装置の別の局面に従えば、絶縁基板と、上記絶縁基板の主表面上に順次形成された第１電極層、光電変換層、および第２電極層を含み、上記絶縁基板の中央部に設けられた絶縁領域の外縁から、上記絶縁基板の外周に向かって放射状に延在して複数形成され、それぞれ電気的に直列接続された光電変換素子とを備えている。

本発明によれば、光電変換層として成膜した薄膜シリコンの膜厚の性状が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合であっても、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を変化させることができる集積薄膜型の光電変換装置を提供することができる。

実施の形態１における光電変換装置の全体構成を示す平面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図である。 （Ａ）は、図２におけるＩＩＩ（Ａ）線に関する部分拡大図である。（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＩＩＩ（Ｂ）線に関する部分拡大図である。 実施の形態１における光電変換装置の全体構成を示す底面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第１平面図の部分拡大図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第２平面図の部分拡大図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第３平面図の部分拡大図である。 図９におけるＸ−Ｘ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第４平面図の部分拡大図である。 図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第５平面図の部分拡大図である。 図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第６平面図の部分拡大図である。 図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第７平面図の部分拡大図である。 図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第８平面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第９平面図である。 実施の形態１における光電変換装置の製造工程を示す第１０断面図である。 実施の形態２における光電変換装置の全体構成を示す平面図である。 図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の全体構成を示す平面図である。 図２４におけるＸＸＶ−ＸＸＶ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第１底面図の部分拡大図である。 図２６におけるＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第２底面図の部分拡大図である。 図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第３底面図の部分拡大図である。 図３０におけるＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第４底面図の部分拡大図である。 図３２におけるＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第５底面図の部分拡大図である。 図３４におけるＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第６底面図の部分拡大図である。 図３６におけるＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第７底面図の部分拡大図である。 図３８におけるＸＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第８平面図である。 一般的な光電変換装置の製造工程を示す第９断面図である。 一般的な他の光電変換装置の全体構成を示す平面図である。 光電変換層の厚さと光電変換素子の光電流の大きさとの関係を示す図である。

本発明に基づいた各実施の形態における光電変換装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
（構成）
図１および図２を参照して、本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００の構成について説明する。図１の中では、本実施の形態における光電変換装置１００の全体構成を示す平面図が示されている。図２の中では、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図が示されている。

光電変換装置１００の表面（図１紙面手前側）から裏面（図１紙面奥側）に向かって太陽放射光が透過する。光電変換装置１００を透過する太陽放射光に応答して、光電変換装置１００は電力を発生する。

光電変換装置１００は、絶縁基板１を有している。絶縁基板１の裏面には、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚが設けられている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｙの外周を順次取り囲むように絶縁基板１の中央部から絶縁基板１の外周に向かって複数形成されている。複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、絶縁基板１の中央部を含む最も内側に形成されている光電変換素子１２ａから、最も外周に形成されている光電変換素子１２ｚに向かって順次電気的に直列接続されている。

具体的に、光電変換素子１２ａは、絶縁基板１の中央部を含むように形成されている。光電変換素子１２ｂは、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａの外周を取り囲むように形成されている。光電変換素子１２ｂは、光電変換素子１２ａから見て絶縁基板１の外周側に位置している。光電変換素子１２ｃは、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ｂの外周を取り囲むように形成されている。光電変換素子１２ｃは、光電変換素子１２ｂから見て絶縁基板１の外周側に位置している。

同様に、光電変換素子１２ｄ〜１２ｚは、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ｃ〜１２ｙの外周を取り囲むようにそれぞれ形成されている。光電変換素子１２ｄ〜１２ｚは、光電変換素子１２ｃ〜１２ｙから見て絶縁基板１の外周側にそれぞれ位置している。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚの形状は、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｙの外周を順次取り囲むことが可能なすべての形状を含む。たとえば、光電変換素子１２ａ〜１２ｚの形状は、三角形、長方形、星形若しくは５角形などの多角形、多角形の角部を曲線で丸めた形状、円形、長円形、および楕円形など、１つの閉じられた線で囲まれて形成されるすべての形状を含む。さらに、各形状同士が一定の間隔を有しているとは限らず、種々の間隔を有している場合を含む。以下、説明の便宜上、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは所定の形状に形成されていると称する。

絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、セル分割溝である第３の溝７ａ〜７ｙにより分割されている。より具体的に、隣接する光電変換素子１２ａと光電変換素子１２ｂとは、第３の溝７ａにより分割されている。隣接する光電変換素子１２ｂと光電変換素子１２ｃとは、第３の溝７ｂにより分割されている。同様に、隣接する光電変換素子１２ｃ〜１２ｚは、第３の溝７ｃ〜７ｙにより相互にそれぞれ分割されている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、繰り返し回路（セル直列回路）により、絶縁基板１の中央部から外周に向かって順次電気的に直列に接続されている。

図３（Ａ）の中では、図２におけるＩＩＩ（Ａ）線に関する部分拡大図が示されている。図３（Ｂ）の中では、図３（Ａ）におけるＩＩＩ（Ｂ）線に関する部分拡大図が示されている。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の中では、説明の便宜上、後述するシート状の充填樹脂１３、アルミ箔入り防湿シート１４、枠体１５および端子ボックス１６を記載していない。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、所定の形状に形成される光電変換素子１２ａは、第１電極層２ａ、光電変換層４ａ、および第２電極層６ａを有している。第１電極層２ａ、光電変換層４ａ、および第２電極層６ａは、いずれも光電変換素子１２ａと同じように、所定の形状に形成されている。

同様に、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成される光電変換素子１２ｂ〜１２ｚは、所定の形状に形成される第１電極層２ｂ〜２ｚ、光電変換層４ｂ〜４ｚ、および第２電極層６ｂ〜６ｚをそれぞれ有している。第１電極層２ｂ〜２ｚ、光電変換層４ｂ〜４ｚ、および第２電極層６ｂ〜６ｚは、光電変換素子１２ｂ〜１２ｚと同じように、相対的に内側に形成されている第１電極層２ａ〜２ｙ、光電変換層４ａ〜４ｙ、および第２電極層６ａ〜６ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚのうち、光電変換層４ａ〜４ｚが発電に寄与する部分である。より具体的には、光電変換層４ａ〜４ｚの受光部８ａ〜８ｚが、発電に寄与する部分である。受光部８ａ〜８ｚも、光電変換素子１２ａ〜１２ｚと同じように、相対的に内側に形成されている受光部８ａ〜８ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている。

図１〜図３（Ｂ）を参照して、光電変換素子１２ａの内側には、第１導電型であるｐ型の電極１１が形成されている。光電変換素子１２ａとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７により分割されている。光電変換素子１２ａとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７により分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

光電変換素子１２ｚの外側には、第２導電型であるｎ型の電極１０、１０が形成されている。光電変換素子１２ｚとｎ型の電極１０、１０とは、他の第３の溝７ｚにより分割されている。光電変換素子１２ｚとｎ型の電極１０、１０とは、他の第３の溝７ｚにより分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

電極１１の裏面には、ｐ側のインターコネクタ５１（図２０参照）が配置されている。ｐ型の電極１１とｐ側のインターコネクタ５１とは、はんだ付けなどにより電気的に接続されている。電極１０、１０の裏面には、ｎ側のインターコネクタ５０、５０がそれぞれ配置されている。ｎ型の電極１０とｎ側のインターコネクタ５０、５０とは、はんだ付けなどにより電気的にそれぞれ接続されている。

一方のｎ側のインターコネクタ５０は、一方のインターコネクタ５２（図２０参照）により、端子ボックス１６（図２１参照）に接続されている。他方のｎ側のインターコネクタ５０（図２０参照）は、他方のインターコネクタ５２により、端子ボックス１６（図２１参照）に接続されている。インターコネクタ５２は、光電変換素子１２ａ〜１２ｚの第２電極層６ａ〜６ｚと短絡しないように、両端を除いて絶縁体で被覆されている。

ｎ側のインターコネクタ５０、ｐ側のインターコネクタ５１、およびインターコネクタ５２が配置された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面には、シート状の充填樹脂１３、およびアルミ箔入り防湿シート１４が順次設けられている。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に設けられた充填樹脂１３および防湿シート１４は、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされている。ラミネート処理および加熱キュア硬化処理により、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは封止されている。ｐ側のインターコネクタ５１およびインターコネクタ５２、５２の端子ボックス１６に近い方の端部は、端子ボックス１６と電気的に接続するため、充填樹脂１３および防湿シート１４に設けられた図示しない切れ目部から裏面側に露出している。

封止された光電変換素子１２ｚの外側には、アルミなどの枠体１５が取り付けられている。枠体１５は、絶縁基板１および絶縁基板１の裏面に形成された各半導体層の周囲を囲うように取り付けられている。端子ボックス１６は、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされた防湿シート１４の裏面側に設けられている。

（受光部の面積）
上述のとおり、光電変換装置の製造工程において、光電変換層４ａ〜４ｚとして薄膜シリコンを成膜するためにはＰ−ＣＶＤ法が一般的に用いられている。Ｐ−ＣＶＤ法による成膜によれば、光電変換層４ａ〜４ｚの厚さに差異（バラつき）が生じ、絶縁基板１の中心から周辺に向かって膜厚分布が生じている。

膜厚分布には、絶縁基板１の中心が盛り上がっており、絶縁基板１の中心から周縁部９に向かって徐々に厚さが小さくなっている場合がある。膜厚分布には、絶縁基板１の中心が盛り下がっており、絶縁基板１の中心から周縁部９に向かって徐々に厚さが大きくなっている場合などもある。

本実施の形態にかかる光電変換装置１００は、相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から絶縁基板１の外周に向かって所定の形状に形成された光電変換素子１２ａ〜１２ｚを設けている。このため、光電変換層４ａ〜４ｚとして成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々に変化させることができる。以下に、たとえば複数の光電変換素子から得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、光電変換層４ａ〜４ｚの所定の形状に形成された受光部８ａ〜８ｚを、受光部８ａ〜８ｚの厚さに応じて所定の面積とする場合について説明する。

具体的には、まず要求される光電変換装置の出力帯に応じて、絶縁基板１の材料として用いる白板ガラスの面積を決定する。白板ガラスの面積から、要求される受光部全体の受光部面積Ｓｔが決定される。同様に、要求される光電変換装置の電圧帯に応じて、光電変換素子１２ａの内側に形成されるｐ型の電極１１の面積Ｓｐと、光電変換素子１２ｚの外側に形成されるｎ型の電極１０、１０の面積Ｓｎと、光電変換素子１２ａ〜１２ｚの集積段数ｄとを決定する。

決定された受光部全体の受光部面積Ｓｔと、ｐ型の電極１１の面積Ｓｐと、ｎ型の電極１０、１０の面積Ｓｎと、集積段数ｄとから、１段の光電変換素子の受光部の基本受光部面積Ｓｂが、次の式（１）により求められる。

次に、光電変換装置全体から得られる光電流より、光電変換装置全体の発電時の単位面積当たりの光電流Ｊｓｃｔを算出する。次に集積段数ｄの光電変換素子１２ａ〜１２ｚを構成する、各位置における光電変換層の膜厚のＴＹＰ値を算出する。この膜厚のＴＹＰ値に基づいて、各位置に対応する単位面積あたりの光電流Ｊｓｃを算出し、集積段数ｄのそれぞれの光電変換素子１２ａ〜１２ｚの受光部８ａ〜８ｚの受光部面積を決定する。

より具体的には、集積段数ｄのうち中央側から数えてｇ番目に位置する光電変換素子１２ｇの受光部８ｇの受光部面積Ｓｇは、膜厚のＴＹＰ値によって得られたｇ番目の各位置の光電流Ｊｓｃｇを用いて、次の式（２）により決定する。

上記の式（１）を上記の式（２）に代入することで、次の式（３）を得ることができる。

ここで、図４を参照して、実施の形態１にかかる光電変換装置１００の形状に、上記の式（３）を適用して実際に複数の光電変換素子から得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、所定の形状の受光部の受光部面積を算出する例について説明する。図４は、本実施の形態における光電変換装置１００の全体構成を示す底面図である。図４は、図１を裏面側から見た図に相当する。図４の中では、説明の便宜上、シート状の充填樹脂１３、アルミ箔入り防湿シート１４、および端子ボックス１６を記載していない。

まず、要求される光電変換装置の出力帯に基づき、中央側から数えて１番目に位置する光電変換素子１２ａの内側に形成される、ｐ型の電極１１の形状および面積Ｓｐを決定する。絶縁基板１の外形形状が矩形である場合、ｐ型の電極１１の形状は、絶縁基板１の外形形状と略相似形である略矩形状に設けられるとよい。絶縁基板１の外形形状およびｐ型の電極１１の面積Ｓｐに基づき、ｐ型の電極１１の短辺の長さＸｐ、ｐ型の電極１１の長編の長さＹｐを決定する。

決定したｐ型の電極１１の面積Ｓｐに基づき、上記の式（３）により、光電変換素子１２ａの受光部面積Ｓ１が決定される。そして、決定したｐ型の電極１１の短辺の長さＸｐ、ｐ型の電極１１の長編の長さＹｐに基づき、光電変換素子１２ａの短辺長さＸ１および光電変換素子１２ａの長辺長さＹ１は、次の式（４）および式（５）により求められる。

式（４）および式（５）により光電変換素子１２ａの短辺長さＸ１および光電変換素子１２ａの長辺長さＹ１を決定することで、光電変換素子１２ａの形状が決定される。同様にして、決定した光電変換素子１２ａの形状に基づき、中央側から数えて２番目に位置する光電変換素子１２ｂが決定される。同様にして、最外周に位置する光電変換素子１２ｚまでの形状が、順次決定される。

本実施の形態に係る光電変換装置によれば、光電変換層４ａ〜４ｚとして成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々変化させることができる。

このため、たとえば上記のように基板の中央から周縁部に向かって不均一な光電変換層の膜厚にしたがって、光電変換素子１２ａ〜１２ｚを相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から絶縁基板１の外周に向かって所定の形状に設けることにより、膜厚分布に応じた光電変換素子１２ａ〜１２ｚの受光部８ａ〜８ｚの面積を決定することができ、光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることができる。複数の光電変換素子（１２ａ〜１２ｚ）が、第１の光電変換素子と、第１の光電変換素子に比べて発電時の光電流密度が大きい第２の光電変換素子とを含んでいる場合には、第２の光電変換素子における光電変換層（４）の受光部面積を、第１の光電変換素子の受光部面積より小さくするとよい。

（製造方法）
図５から図２１を参照して、本実施の形態にかかる光電変換装置１００の製造方法、および光電変換素子１２ａ〜１２ｚの詳細な構成について説明する。図５、図７、図９、図、図１１、図１３および図１５は、図４における部分ＸＶＩＩ（図１７）の部分拡大図に相当する。これらの図は、後述する各半導体層が形成されつつ図４における部分ＸＶＩＩ（図１７）に至るまでの各工程における状態を示している。これらの図は、裏面側から見た図（底面図）を示している。

図５および図６を参照して、光電変換装置１００の製造方法によれば、最初に絶縁基板１を準備する。絶縁基板１の厚さは、たとえば約４ｍｍとする。絶縁基板１の材料には、白板ガラスなどを用いる。

図７および図８を参照して、絶縁基板１の裏面（図８上方）の全体にわたって第１電極層２を形成する。第１電極層２は、スパッタ装置などの成膜装置を用いて形成する。第１電極層２の厚さは、たとえば約１．０μｍとする。第１電極層２の材料には、ＳｎＯ_２（酸化スズ）またはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いる。

図９および図１０を参照して、絶縁基板１の裏面に形成した第１電極層２に対して、レーザなどを用いて、所定の形状の第１の溝３，３ａ〜３ｚ（３，３ｃ〜３ｚは図示せず）を形成する。

より具体的には、第１電極層２に対して、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状の第１の溝３ａ〜３ｙ（３ｃ〜３ｙは図示せず）を形成する。第１の溝３ａの内側には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第１の溝３（図示せず）を形成する。同様に、第１の溝３ｙの外側には、ｎ型の電極１０、１０を形成するための、他の第１の溝３ｚ、３ｚ（図示せず）を形成する。

第１の溝３ａ〜３ｙは、第１電極層２を分割し、所定の形状の第１電極層２ａ〜２ｚ（２ｄ〜２ｚは図示せず）を形成している。第１電極層２ａ〜２ｚは、光電変換素子１２ａ〜１２ｚと同じように、相対的に内側に形成されている第１電極層２ａ〜２ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている。他の第１の溝３、３ｚは、第１電極層２ａ〜２ｚの両端に、ｎ型の電極１０、１０を形成するための、第１電極層２、２（図示せず）を形成している。

これにより、第１の溝３，３ａ〜３ｚは、第１電極層２を所定の形状に分割し、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２を形成している。内側および外側に形成された第１電極層２，２は、ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０とをそれぞれ形成するためのものである。

ここで、第１の溝３ａ〜３ｙは、光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、上述の式（１）〜式（５）により、膜厚分布に応じた光電変換素子１２ａ〜１２ｚの受光部８ａ〜８ｚの面積を構成するように形成してもよい。

第１の溝３，３ａ〜３ｚは、後述する第３の溝７，７ａ〜７ｚと同様に、周縁部９（図１９参照）を残して第１電極層２の全面にわたって形成する。第１の溝３，３ａ〜３ｚのそれぞれの幅は、たとえば約２５μｍとする。

図１１および図１２を参照して、第１の溝３，３ａ〜３ｚを形成した後、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の裏面の全体にわたって光電変換層４を成膜する。光電変換層４は、第１の溝３，３ａ〜３ｚの内部を含むように成膜する。

光電変換層４は、Ｐ−ＣＶＤ装置などの成膜装置を用いて、厚さをたとえば約１μｍ未満として成膜する。光電変換層４の材料には、薄膜シリコンを用いる。光電変換層４は、ｐｉｎ接合構造を有している。

図１３および図１４を参照して、光電変換層４を成膜した後、光電変換層４に対して、レーザなどを用いて、第１の溝３，３ａ〜３ｚに隣接して且つこれらと所定の間隔をあけて所定の形状の第２の溝５，５ａ〜５ｚ（５，５ｃ〜５ｚは図示せず）を形成する。

より具体的には、光電変換層４に対して、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状の第２の溝５ａ〜５ｙ（５ｃ〜５ｙは図示せず）を所定の間隔をあけて形成する。第２の溝５ａの内側には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第２の溝５（図示せず）を形成する。同様に、第２の溝５ｙの外側には、ｎ型の電極１０、１０を形成するための、他の第２の溝５ｚ（図示せず）を形成する。

これにより、第２の溝５，５ａ〜５ｚは、光電変換層４を所定の形状に分割し、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４を形成している。光電変換層４ａ〜４ｚは、光電変換素子１２ａ〜１２ｚと同じように、相対的に内側に形成されている光電変換層４ａ〜４ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている。内側および外側に形成された光電変換層４，４は、ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０とをそれぞれ形成するためのものである。

所定の形状の第２の溝５ａ〜５ｙは、第１の溝３ａ〜３ｙと同様に、光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、上記の式（１）〜式（５）により、膜厚分布に応じた光電変換素子１２ａ〜１２ｚの受光部８ａ〜８ｚの面積を構成するように形成してもよい。

このとき、ＳＨＧレーザなどを用いて、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４のみを除去するように、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成する。第２の溝５，５ａ〜５ｚの底部において、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の一部が露出するように、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成する。

図１５および図１６を参照して、第２の溝５，５ａ〜５ｚを形成した後、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４の裏面の全体にわたって第２電極層６を成膜する。第２電極層６は、第２の溝５，５ａ〜５ｚの内部を含むように成膜する。

第２電極層６は、スパッタ装置などの成膜装置を用いて、厚さを約２０００Åとして成膜する。第２電極層６の材料には、たとえばＡｇ（銀）を用いる。このとき、光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４の裏面の全体にわたって成膜された第２電極層６は、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２と電気的に接続されている。

図１７および図１８を参照して、第２電極層６を成膜した後、第２電極層６に対して、レーザなどを用いて、第２の溝５，５ａ〜５ｚに隣接して且つこれらと所定の間隔をあけて、セル分割溝である所定の形状の第３の溝７，７ａ〜７ｚ（図１９参照）を形成する。

より具体的には、第２電極層６に対して、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状の第３の溝７ａ〜７ｙを所定の間隔をあけて形成する。第３の溝７ａの内側には、ｐ型の電極１１を形成するための、他の第３の溝７を形成する。同様に、第３の溝７ｙの外側には、ｎ型の電極１０、１０を形成するための、他の第３の溝７ｚ、７ｚを形成する。

これにより、第３の溝７，７ａ〜７ｚは、第２電極層６を分割し、第２電極層６，６ａ〜６ｚ，６を形成している。第２電極層６ａ〜６ｚは、光電変換素子１２ａ〜１２ｚと同じように、相対的に内側に形成されている第２電極層６ａ〜６ｙの外周を順次取り囲むように、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に形成されている。内側および外側に形成された第２電極層６，６は、ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０とをそれぞれ形成するためのものである。

第３の溝７ａ〜７ｙは、第１の溝３ａ〜３ｙおよび第２の溝５ａ〜５ｙと同様に、光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、上述の式（１）〜式（５）により、膜厚分布に応じた光電変換素子１２ａ〜１２ｚの受光部８ａ〜８ｚの面積を構成するように形成してもよい。

このとき、ＳＨＧレーザなどを用いて、第２電極層６，６ａ〜６ｚ，６および光電変換層４，４ａ〜４ｚ，４のみを除去するように、第３の溝７，７ａ〜７ｚを形成する。第３の溝７，７ａ〜７ｚの底部において、第１電極層２，２ａ〜２ｚ，２の一部がそれぞれ露出するように、第３の溝７，７ａ〜７ｚを形成する。こうして、絶縁基板１の裏面に、ｎ型の電極１０、１０、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚ、およびｐ型の電極１１が形成される。

再び図１８を参照して、所定の形状の光電変換素子１２ａは、絶縁基板１の裏面側に順次積層された、所定の形状の第１電極層２ａ、所定の形状の光電変換層４ａ、および所定の形状の第２電極層６ａを有している。同様に、所定の形状の光電変換素子１２ｂ〜１２ｚは、所定の形状の絶縁基板１の裏面側に順次積層された、所定の形状の第１電極層２ｂ〜２ｚ、所定の形状の光電変換層４ｂ〜４ｚ、および所定の形状の第２電極層６ｂ〜６ｚをそれぞれ有している。

隣り合う光電変換素子１２ａの第２電極層６ａおよび光電変換素子１２ｂの第２電極層６ｂは、第３の溝７ａによって互いに分割されている。分割された第２電極層６ａおよび第２電極層６ｂは、第１電極層２ｂおよび光電変換層４ｂを通じて互いに電気的に導通している。これにより第２電極層６ａ−第１電極層２ｂ−光電変換層４ｂ−第２電極層６ｂの繰り返し回路（セル直列回路）が形成されている。この繰り返し回路は、ｎ型の電極１０、１０、光電変換素子１２ａ〜１２ｚおよびｐ型の電極１１にわたって絶縁基板１の中央部から外周に向かって形成されている。

図１９を参照して、上述のように形成された絶縁基板１および光電変換素子１２ａ〜１２ｚの周縁部９に対し、レーザなどを用いて、トリミングを行なう。図２０を参照して、周縁部９に対してトリミングを行なった後、光電変換素子１２ａの内側に位置するｐ型の電極１１の裏面に、ｐ側のインターコネクタ５１を配置する。光電変換素子１２ｚの外側に位置するｎ型の電極１０、１０の裏面に、ｎ側のインターコネクタ５０、５０をそれぞれ配置する。

ｐ型の電極１１とｐ側のインターコネクタ５１とは、はんだ付けなどにより電気的に接続される。同様に、ｎ型の電極１０、１０とｎ側のインターコネクタ５０、５０とは、はんだ付けなどにより電気的に接続される。

電極１０と電極１１とに対してそれぞれはんだ付けをした後、一方のｎ側のインターコネクタ５０を、一方のインターコネクタ５２により、端子ボックス１６に接続する。他方のｎ側のインターコネクタ５０を、他方のインターコネクタ５２により、端子ボックス１６に接続する。ｐ側のインターコネクタ５１を、端子ボックス１６に接続する。

インターコネクタ５０、５０およびインターコネクタ５１を端子ボックス１６にそれぞれ接続した後、ｎ側のインターコネクタ５０、ｐ側のインターコネクタ５１、およびインターコネクタ５２、５２が配置された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に、シート状の充填樹脂１３、およびアルミ箔入り防湿シート１４を順次形成する。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚの裏面に設けられた充填樹脂１３および防湿シート１４に対して、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理を行なう。これらの処理により、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは封止される。このとき、インターコネクタ５２、５２の端子ボックス１６に近い方の端部、およびインターコネクタ５１の端子ボックス１６に近い方の端部は、端子ボックス１６と電気的に接続するため、充填樹脂１３および防湿シート１４に設けられた図示しない切れ目部から裏面側に露出している。

封止された光電変換素子１２ａ〜１２ｚの両端に、アルミなどの枠体１５を取り付ける。その後、端子ボックス１６を、ラミネート処理および加熱キュア硬化処理がなされた防湿シート１４の裏面側に設ける。以上の製造方法により、図１および図２に参照される光電変換装置１００を得ることができる。

（効果）
本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、光電変換層４ａ〜４ｚとして成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々に変化させることができる。

薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々に変化させることで、たとえば、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることができる。これにより、光電変換装置の発電効率を向上させ、生産効率を上げることもできる。

上述のとおり、Ｐ−ＣＶＤ法を用いた成膜によれば、生産速度を速くすると絶縁基板の周辺に向かって膜厚分布（バラつき）が生じる。本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、基板の中央から周縁部に向かって不均一な光電変換層の膜厚にしたがって、光電変換素子１２ａ〜１２ｚを相対的に内側に形成されている光電変換素子１２ａ〜１２ｙの外周を順次取り囲むように絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に設けた。そして、同様に所定の形状に設けられる光電変換層４の受光部８ａ〜８ｚを、受光部８ａ〜８ｚの厚さに応じて所定の面積とすることで、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることもできる。

たとえば、絶縁基板１の中心が盛り上がっており、絶縁基板１の中心から周縁部９に向かって徐々に厚さが小さくなっている場合や、絶縁基板１の中心が盛り下がっており、絶縁基板１の中心から周縁部９に向かって徐々に厚さが大きくなっている場合であっても、所定の形状に設けた光電変換素子１２ａ〜１２ｚのそれぞれの受光部８ａ〜８ｚを、受光部８ａ〜８ｚの厚さに応じて所定の面積とすることで、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることもできる。

それぞれの光電流を略同等とすることができるため、形成される複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚの性能を均一に形成することも可能となる。結果として、光電変換装置の生産速度を速くし、生産効率を上げることができるだけでなく、製造される光電変換装置の発電効率を向上させることもできる。

本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、いわゆるホットスポット現象の発生を抑制することが可能となる。ホットスポット現象とは、光電変換装置を構成する一部の光電変換素子のみに落ち葉などが重なって、太陽放射光が透過するのを妨げられ、結果として、その光電変換素子が抵抗になって、光電変換装置の温度が高くなる現象のことを言う。

本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、光電変換素子１２ａ〜１２ｚが絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状に設けられている。それぞれの光電変換素子１２ａ〜１２ｚが、少なくとも周方向に延びて設けられており、それぞれ所定の距離を有している。このため、絶縁基板１の中央部から外周に向かって所定の形状の光電変換素子の一部に落ち葉などが重なった場合であっても、この光電変換素子の他の部分において太陽放射光を受けるための十分な受光部面積を確保することができる。特に、図４２に参照される光電変換装置に比べて十分な受光部面積を確保することができる。

本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、図２４または図４２に参照される光電変換装置と比較して、絶縁基板１の周辺のトリミング領域でのｐ型の電極１１とｎ型の電極１０との絶縁破壊故障が発生するのを抑制することが可能となる。

具体的には、図２４または図４２に参照される光電変換装置によれば、ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０とが、枠体１５などの外部要素に曝されている。枠体１５などの外部要素に曝されていることにより、ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０とが枠体１５などにより電気的に導通して、絶縁破壊故障が発生し得る。

本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、ｐ型の電極１１が絶縁基板１の中央側に配置され、ｎ型の電極１０，１０が絶縁基板１の周辺に配置されている。ｐ型の電極１１とｎ型の電極１０、１０との絶縁距離が長く、且つこれらの間を短絡させ、絶縁破壊故障を発生させるような外部要素がない。このため、本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置１００によれば、絶縁基板１の周辺のトリミング領域でのｐ型の電極１１とｎ型の電極１０との絶縁破壊故障が発生するのを抑制することが可能となる。

（実施の形態２）
（構成）
図２２および図２３を参照して、本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置２００の構成について説明する。図２２の中では、実施の形態２における光電変換装置の全体構成を示す平面図が示されている。図２３の中では、図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図が示されている。なお、図２３の中では、説明の便宜上、シート状の充填樹脂１３、アルミ箔入り防湿シート１４、および端子ボックス１６を記載していない。

光電変換装置２００は、絶縁基板１を有している。絶縁基板１の裏面には、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚが設けられている。光電変換素子１２ａは、第１電極層２ａ、光電変換層４ａ、および第２電極層６ａを有している。同様に、光電変換素子１２ｂ〜１２ｚは第１電極層２ｂ〜２ｚ、光電変換層４ｂ〜４ｚ、および第２電極層６ａ〜６ｚをそれぞれ有している。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚのうち、光電変換層４ａ〜４ｚが発電に寄与する部分である。より具体的には、光電変換層４ａ〜４ｚの受光部８ａ〜８ｚが、発電に寄与する部分である。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、第２電極層６ａ〜６ｚの略中央部に設けられた絶縁領域２０の外縁から、絶縁基板１の外周に向かって放射状に延在して設けられたセル分割溝である第３の溝７ａ〜７ｙで区切られることによって複数形成されている。

より具体的に、隣接する光電変換素子１２ａと光電変換素子１２ｂとは、第３の溝７ａにより分割されている。時計回りに隣接する光電変換素子１２ｂと光電変換素子１２ｃとは、第３の溝７ｂにより分割されている。同様に、時計回りに隣接する光電変換素子１２ｃ〜１２ｚは、第３の溝７ｃ〜７ｙにより相互にそれぞれ分割されている。

第３の溝７ａ〜７ｙは、光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とするため、受光部８ａ〜８ｚをそれぞれ略同等の面積を構成するように形成してもよい。

光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、繰り返し回路（セル直列回路）により、直列に接続されている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、第２電極層６ａ〜６ｚの略中央部に設けられた絶縁領域２０においては絶縁されており、絶縁領域２０においては互いに電気的に導通していない。

光電変換素子１２ａの図中右側には、第１導電型であるｐ型の電極１１が形成されている。光電変換素子１２ａとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７により分割されている。光電変換素子１２ａとｐ型の電極１１とは、他の第３の溝７により分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

光電変換素子１２ｚの図中左側には、第２導電型であるｎ型の電極１０が形成されている。光電変換素子１２ｚとｎ型の電極１０とは、他の第３の溝７ｚにより分割されている。光電変換素子１２ｚとｎ型の電極１０とは、他の第３の溝７ｚにより分割された状態で、相互に電気的に接続されている。

ｎ型の電極１０とｐ型の電極１１との間には、他の絶縁領域２１が設けられている。絶縁領域２１は、絶縁領域２０の外縁から、絶縁基板１の外周に向かって延びて設けられている。ｎ型の電極１０とｐ型の電極１１とは、絶縁領域２１において電気的に導通していない。

光電変換装置２００のその他の構成については、実施の形態１における光電変換装置１００と同様であるため、その説明を繰り返さないものとする。

（効果）
本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置２００によれば、光電変換層４ａ〜４ｚとして成膜した薄膜シリコンの膜厚が、基板の中央から周縁部に向かって不均一であった場合でも、薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々に変化させることができる。

薄膜シリコンの膜厚の分布に応じて各光電変換素子の受光部の面積を種々に変化させることで、たとえば、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることもできる。これにより、光電変換装置の発電効率を向上させ、生産効率を上げることもできる。具体的には、一般的に、Ｐ−ＣＶＤ法を用いた成膜によれば、上述の膜厚分布（バラつき）は絶縁基板１の中心から略同心円状に生じる。

本実施の形態にかかる光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、第２電極層６ａ〜６ｚの略中央部に設けられた絶縁領域２０の外縁から、絶縁基板１の外周に向かって放射状に設けられた第３の溝７ａ〜７ｙで区切られている。光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、膜厚分布を構成している略同心円の周方向に直交するように、第３の溝７ａ〜７ｙが放射状に設けられている。

そして、光電変換素子１２ａ〜１２ｚは、光電変換層４の受光部８ａ〜８ｚをそれぞれ略同等の面積となるように区切られることにより、複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚから得られる発電時の光電流をそれぞれ略同等とすることもできる。

それぞれの光電流を略同等とすることができるため、形成される複数の光電変換素子１２ａ〜１２ｚの性能を均一に形成することが可能となる。結果として、実施の形態１と同様に、光電変換装置の生産速度を速くし、生産効率を上げることができるだけでなく、製造される光電変換装置の発電効率を向上させることもできる。

本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置２００によれば、実施の形態１と同様に、いわゆるホットスポット現象の発生を抑制することが可能となる。具体的には、本実施の形態にかかる集積薄膜型の光電変換装置２００によれば、光電変換素子１２ａ〜１２ｚが放射状に所定の距離を持って延びて設けられている。

このため、略中央部に設けられた絶縁領域の外縁から、絶縁基板の外周に向かって放射状に延在するセル分割溝で区切られた光電変換素子の一部に落ち葉などが重なった場合であっても、この光電変換素子の他の部分において太陽放射光を受けるための十分な受光部面積を確保することができる。特に、図４２に参照される光電変換装置に比べて十分な受光部面積を確保することができる。

なお、上記の各実施の形態では、第１導電型としてｐ型、第２導電型としてｎ型を用いた場合について説明しているが、第１導電型としてｎ型、第２導電型としてｐ型を用いた場合であっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態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。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

１ 絶縁基板、２，２ａ〜２ｚ 第１電極層、３，３ａ〜３ｚ 第１の溝、４，４ａ〜４ｚ 光電変換層、５，５ａ〜５ｚ 第２の溝、６，６ａ〜６ｚ 第２電極層、７，７ａ〜７ｚ 第３の溝（セル分割溝）、８ａ〜８ｚ，８ｇ 受光部、９ 周縁部、１０，１１ 電極、１２ａ〜１２ｚ，１２ｇ，１２Ａａ〜１２Ａｚ，１２Ｂａ〜１２Ｂｚ，１２Ｃａ〜１２Ｃｚ，１２Ｄａ〜１２Ｄｚ，１２Ｅａ〜１２Ｅｚ，１２Ｆａ〜１２Ｆｚ 光電変換素子、１３ 充填樹脂、１４ 防湿シート、１５ 枠体、１６ 端子ボックス、２０，２１ 絶縁領域、５０，５１，５２ インターコネクタ、５３ 配線、７０ａ〜７０ｅ 絶縁溝、１００，２００，３００，４００ 光電変換装置、１２０Ａ〜１２０Ｆ セルストリングス、ｄ 集積段数、Ｊｓｃ 光電変換素子の単位面積当りの光電流、Ｓ１，Ｓｇ 受光部面積、Ｓｔ 受光部全体の受光部面積、Ｓｂ 基本受光部面積、Ｓｎ，Ｓｐ 面積、Ｘ１，Ｙ１，Ｘｐ，Ｙｐ 長さ。

Claims (5)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の主表面上に順次形成された第１電極層、光電変換層、および第２電極層を含む複数の光電変換素子と、を備え、
   複数の前記光電変換素子は、相対的に内側に形成されている前記光電変換素子の外周を順次取り囲むように前記絶縁基板の中央部から前記絶縁基板の外周に向かって複数形成されており、前記中央部を含む最も内側に形成されている前記光電変換素子から、最も外周に形成されている前記光電変換素子に向かって順次電気的に直列接続されている、
   光電変換装置。
2. 複数の前記光電変換素子は、第１の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子に比べて発電時の光電流密度が大きい第２の光電変換素子とを含み、
   前記第２の光電変換素子における前記光電変換層の受光部面積は、前記第１の光電変換素子における前記光電変換層の受光部面積より小さい、
   請求項１に記載の光電変換装置。
3. 複数の前記光電変換素子は、前記絶縁基板の前記中央部から外周に向かって設けられたセル分割溝で区切られることにより複数形成されている、
   請求項１または２に記載の光電変換装置。
4. 前記絶縁基板の外形形状は矩形であり、
   前記光電変換素子は、前記絶縁基板の前記外形形状と略相似形に設けられており、
   前記光電変換層の受光部は、前記受光部の厚さに応じて、次の式を満足する、
   請求項１から３のいずれかに記載の光電変換装置。
   

   

   Ｓｇ：中央側から数えてｇ番目に位置する前記光電変換素子の前記受光部面積，
   Ｓｔ：当該光電変換装置の全体の受光部面積，
   Ｓｐ：最も中央側に位置する前記光電変換素子の内側に形成される第１導電型の電極の表面の面積，
   Ｓｎ：最も外周側に位置する前記光電変換素子の外側に形成される第２導電型の電極の表面の面積，
   ｄ：複数の前記光電変換素子の集積段数，
   Ｊｓｃｔ：当該光電変換装置全体の発電時の単位面積当たりの光電流，
   Ｊｓｃｇ：中央側から数えてｇ番目に位置する前記光電変換素子の前記受光部の膜厚から規定される、中央側から数えてｇ番目に位置する前記光電変換素子の発電時の単位面積当たりの光電流。
5. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の主表面上に順次形成された第１電極層、光電変換層、および第２電極層を含み、前記絶縁基板の中央部に設けられた絶縁領域の外縁から、前記絶縁基板の外周に向かって放射状に延在して複数形成され、それぞれ電気的に直列接続された光電変換素子と、を備える、
   光電変換装置。

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