JP2012114180A

JP2012114180A - 光電変換装置

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Publication number: JP2012114180A
Application number: JP2010260848A
Authority: JP
Inventors: Koji Miyauchi; 宏治宮内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】光電変換装置における出力および発電効率の低下が低減される。
【解決手段】光電変換装置が、離隔した第１電極層と第２電極層を基板上に備える。上記光電変換装置は、第１半導体層と第１透明導電層が順に積まれた第１積層部を第１電極層上に備え、第１半導体層から離れた第２半導体層と第２透明導電層が順に積まれた第２積層部を第２電極層上に備える。上記光電変換装置は、第２積層部から分離領域を介して離隔した、第３半導体層と第３透明導電層が順に積まれた第３積層部を第２電極層上に備える。上記光電変換装置は、第１半導体層と第２半導体層との間隙を介して第２電極層に電気的に接続された第１線状導電部を第１積層部上から第２積層部上にかけて備え、１以上の第２線状導電部を第３積層部上に備える。第１線状導電部と、１以上の第２線状導電部のうちの第１線状導電部に最接近したものとの距離は、第２積層部と第３積層部との距離よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

太陽光発電等に使用される光電変換装置として、絶縁体の基板上に複数の光電変換体が設けられたものがある。光電変換体は、例えば、第１電極層と、半導体層と、第２電極層とがこの順に積層されている。そして、第１電極層および第２電極層のうちの一方が透明電極層であれば、半導体層への光の照射が可能である。更に、隣り合う光電変換体が電気的に直列に接続されることで、光電変換装置から出力される電圧が高められ得る。

このような光電変換装置には、変換効率の向上が要求される。この変換効率が向上する観点から、例えば、光電変換装置において光電変換に寄与する部分が占める割合の向上、隣り合う光電変換体を接続する部分における電気抵抗の低減、および透明な電極層における電気抵抗の低減等が図られることが好ましい。

そこで、光電変換体の第１電極層（または第２電極層）から延伸する接触グリッドを隣の光電変換体の第２電極層（または第１電極層）に接続することで、隣り合う光電変換体が電気的に直列に接続される技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平６−１３６３７号公報

ところで、上記特許文献１で提案された光電変換装置では、第１電極層または第２電極層の一方に相当する透明電極層が薄くなれば、該透明電極層における光の透過率が高まるが、該透明電極層における電気抵抗が増大しまう。

そこで、透明電極層における導電性を補うために線状の導電体が該透明電極層の上に設けられれば、透明電極層の薄膜化による変換効率の向上が可能になるものと考えられる。

さらに、１つの光電変換装置における光電変換体の割合を増やせば、変換効率を向上させることができる。しかしながら、隣り合う光電変換体の間隙が狭められると、この間隙を挟む線状の導電体どうしの間でマイグレーションが発生し得る。その結果、光電変換装置の出力および変換効率の低下が生じ得る。

そこで、出力および変換効率が低下し難い光電変換装置が望まれている。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る光電変換装置は、基板の上に設けられた第１電極層と、前記基板の上に設けられた、前記第１電極層から離隔している第２電極層と、を備えている。上記光電変換装置では、前記第１電極層の上に設けられた、第１半導体層および第１透明導電層が順に積層されている第１積層部と、前記第２電極層の上に設けられた、前記第１半導体層から離隔している第２半導体層および第２透明導電層が順に積層されている第２積層部と、を備えている。上記光電変換装置では、前記第２電極層の上に設けられ、かつ前記第２積層部から分離領域を介して離隔している、第３半導体層および第３透明導電層が順に積層されている第３積層部を備えている。上記光電変換装置では、前記第１積層部の上から前記第２積層部の上にかけて設けられた、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間の間隙部を介して前記第２電極層に電気的に接続されている第１線状導電部と、前記第３積層部の上に設けられている１以上の第２線状導電部とを備えている。上記光電変換装置では、前記第１線状導電部と、前記１以上の第２線状導電部のうちの前記第１線状導電部に最も接近しているものとの離隔距離は、前記第２積層部と前記第３積層部との離隔距離よりも大きい。

第２の態様に係る光電変換装置は、基板の上に設けられた第１電極層と、前記基板の上に設けられた、前記第１電極層から離隔している第２電極層と、を備えている。上記光電変換装置では、前記第１電極層の上から前記第２電極層の上にかけて設けられた、第１半導体層および第１透明導電層が順に積層されている第１積層部と、前記第２電極層の上に設けられ、かつ前記第１積層部から分離領域を介して離隔している、第２半導体層および第２透明導電層が順に積層されている第２積層部と、を備えている。上記光電変換装置では、前記第１積層部の上に設けられているとともに、前記第１半導体層の間隙部を介して前記第２電極層に電気的に接続されている第１線状導電部と、前記第２積層部の上に設けられている１以上の第２線状導電部と、を備えている。上記光電変換装置では、前記第１線状導電部と、前記１以上の第２線状導電部のうちの前記第１線状導電部に最も接近しているものとの離隔距離は、前記第１積層部と前記第２積層部との離隔距離よりも大きい。

本発明によれば、隣り合う光電変換セルの間におけるマイグレーションの発生を低減できる。その結果、光電変換装置における出力および発電効率の低下を小さくできる。

一実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。図１にて一点鎖線II−IIで示した位置におけるＸＺ断面図である。図１にて二点鎖線III−IIIで示した位置におけるＸＺ断面図である。図１にて略矩形状の破線で囲まれた領域を模式的に示す上面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すＸＺ断面図である。スクリーン印刷用のスクリーン版のパターンを例示する図である。第１変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。第２変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。第３変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。第４変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。第５変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。第６変形例に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。図１７にて一点鎖線XVIII−XVIIIで示した位置におけるＸＺ断面図である。図１７にて二点鎖線XIX−XIXで示した位置におけるＸＺ断面図である。図１７にて略矩形状の破線で囲まれた領域を模式的に示す上面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。なお、図１から図１０および図１２から図２０には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。

＜(１)光電変換装置の構成＞
＜(１−１)光電変換装置の概略構成＞
光電変換装置１００は、基板１と、該基板１の上に平面的に並べられた複数の光電変換セル１０とを備えている。隣り合う光電変換セル１０は溝部Ｐ３によって分離されている。図１では、図示の都合上、３つの光電変換セル１０の一部のみが示されている。但し、光電変換装置１００には、図面の左右方向に、多数（例えば、８個）の光電変換セル１０が平面的に（二次元的に）配列されていても良い。そして、例えば、各光電変換セル１０の上面の形状が概ね長方形であり、光電変換装置１００の上面の形状が概ね正方形である態様が挙げられる。なお、例えば、光電変換装置１００のＸ軸方向の両端部には、発電による電圧および電流を得るための電極が設けられ得る。

光電変換装置１００には、例えば、多数の光電変換セル１０がマトリックス状に配置されていても良い。また、各光電変換セル１０の上面の形状は概ね長方形である必要はなく、その他の形状であっても良い。更に、光電変換装置１００の上面の形状は概ね正方形である必要はなく、その他の形状であっても良い。但し、光電変換装置１００では、多数の光電変換セル１０が高密度に平面的に配置されていれば、変換効率が向上する。

この変換効率は、光電変換装置１００において太陽光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示す。例えば、変換効率は、光電変換装置１００から出力される電気エネルギーの値が、光電変換装置１００に入射される太陽光のエネルギーの値で除されて、１００が乗じられることで導出され得る。

そして、本実施形態に係る光電変換装置１００では、隣り合う光電変換セル１０の間で、グリッド電極部５どうしが溝部Ｐ３を挟んで一直線上に設けられることなく、グリッド電極部５どうしが相互にずれた位置に配置されている。これにより、隣り合う光電変換セル１０の間において、グリッド電極部５どうしの間隔が拡がるため、グリッド電極部５どうしの間におけるマイグレーションの発生が低減される。その結果、光電変換装置１００における出力および発電効率の低下が小さくなる。

＜(１−２)光電変換セルの基本的な構成＞
各光電変換セル１０は、下部電極層２、光電変換層３、上部電極層４、およびグリッド電極部５を備えている。また、各光電変換セル１０には、溝部Ｐ１と溝部Ｐ２とが設けられている。そして、光電変換装置１００では、上部電極層４およびグリッド電極部５が設けられた側の主面が受光面となっている。

基板１は、複数の光電変換セル１０を支持するものである。基板１に含まれる主な材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、および金属等が挙げられる。ここでは、基板１が、１ｍｍ以上で且つ３ｍｍ以下程度の厚さを有する青板ガラス（ソーダライムガラス）であるものとする。

下部電極層２は、基板１の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられた導電層である。下部電極層２に含まれる主な材料には、例えば、モリブデン、アルミニウム、チタン、タンタル、および金等の導電性を有する各種金属等が採用され得る。また、下部電極層２の厚さは、例えば、０．２μｍ以上で且つ１μｍ以下程度である。下部電極層２は、例えば、スパッタリング法または蒸着法等の公知の薄膜形成方法によって形成され得る。

光電変換層３は、光吸収層３１とバッファ層３２とが順に積層された構成を有している。光吸収層３１は、主に半導体を含む層（下部半導体層とも言う）であり、バッファ層３２も、主に半導体を含む層（上部半導体層とも言う）である。このため、光電変換層３は、下部半導体層と上部半導体層とを含む層（半導体層とも言う）である。

光吸収層３１は、下部電極層２の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、第１導電型（ここではｐ型の導電型）を有する半導体を主に含む。光吸収層３１の厚さは、例えば、１μｍ以上で且つ３μｍ以下程度である。また、光吸収層３１は、例えば、I−III−VI族化合物を主に含む半導体である。これにより、光吸収層３１の薄層化が可能となり、少ない材料で安価に変換効率が高められ得る。

ここで、I−III−VI族化合物としては、I−Ｂ族元素（１１族元素とも言う）とIII−Ｂ族元素（１３族元素とも言う）とVI−Ｂ族元素（１６族元素とも言う）とを主に含む化合物である。I−III−VI族化合物としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ₂（二セレン化銅インジウム、ＣＩＳとも言う）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂（二セレン化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳとも言う）、およびＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂（二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳＳとも言う）等の材料が採用され得る。ここでは、光吸収層３１が、ＣＩＧＳを主に含むものとする。

なお、光吸収層３１は、例えば、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウムを主に含む薄膜を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体の薄膜であっても良い。また、光吸収層３１は、例えば、II−VI族化合物半導体を主に含む半導体であっても良い。II−VI族化合物半導体は、II−VI族化合物を主に含む半導体である。II−VI族化合物は、II−Ｂ族（１２族元素ともいう）とVI−Ｂ族元素とを主に含む化合物である。但し、光吸収層３１が、Ｉ−III−VI化合物半導体を主に含んでいれば、光電変換層３における光電変換の効率（光電変換効率とも言う）が高められ得る。

光吸収層３１は、スパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成され得る。また、光吸収層３１は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成され得る。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層３１に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。この塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスが用いられることで、光電変換装置１００の製造にかかるコストが低減され得る。

バッファ層３２は、光吸収層３１の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、光吸収層３１の第１導電型とは異なる第２導電型（ここではｎ型の導電型）を有する半導体を主に含む。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体（キャリア）が異なる半導体である。また、光吸収層３１の導電型がｎ型であり、バッファ層３２の導電型がｐ型であっても良い。ここでは、バッファ層３２と光吸収層３１との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、光電変換セル１０では、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層３１とバッファ層３２とにおいて光電変換が生じ得る。

バッファ層３２は、化合物半導体を主に含む。バッファ層３２に含まれる化合物半導体としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（Ｉｎ₂Ｓ₃）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ₂Ｓｅ₃）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が採用され得る。そして、バッファ層３２が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リーク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層３２は、例えば、ケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等によって形成され得る。

また、バッファ層３２は、光吸収層３１の一主面の法線方向に厚さを有する。この厚さは、例えば、１０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下に設定される。バッファ層３２の厚さが１００ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば、バッファ層３２の上に上部電極層４がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層３２においてダメージが生じ難くなる。

上部電極層４は、バッファ層３２の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、例えば、ｎ型の導電型を有する透明の導電層（透明導電層とも言う）である。この上部電極層４は、光電変換層３において生じた電荷を取り出す電極（取出電極とも言う）として働く。上部電極層４は、バッファ層３２よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。上部電極層４には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれても良いし、窓層と透明導電層とが含まれても良い。

上部電極層４は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム（ＩＴＯ）、および酸化錫（ＳｎＯ₂）等の金属酸化物半導体等が採用され得る。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウム、およびフッ素のうちの何れか１つの元素等が含まれたものである。

上部電極層４は、スパッタリング法、蒸着法、または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等によって形成され得る。上部電極層４の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上で且つ３．０μｍ以下である。ここで、上部電極層４が、１Ω・ｃｍ未満の抵抗率と、５０Ω／□以下のシート抵抗とを有していれば、上部電極層４を介して光電変換層３から電荷が良好に取り出され得る。

バッファ層３２および上部電極層４が、光吸収層３１が吸収し得る光の波長帯域に対して、光を透過させ易い性質（光透過性とも言う）を有していれば、光吸収層３１における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、上部電極層４の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、上部電極層４における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。更に、上部電極層４の絶対屈折率とバッファ層３２の絶対屈折率とが略同一であれば、上部電極層４とバッファ層３２との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。

グリッド電極部５は、上部電極層４の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられている線状の電極部（線状電極部とも言う）である。また、グリッド電極部５は、溝部Ｐ２を通って隣の光電変換セル１０から延伸されている下部電極層２に接続する垂下部を有している。これにより、隣り合う光電変換セル１０の間で、一方の光電変換セル１０の上部電極層４と、他方の光電変換セル１０の下部電極層２とが、グリッド電極部５によって電気的に直列に接続されている。そして、上部電極層４によって集められた電荷は、グリッド電極部５によって更に集められ、隣の光電変換セル１０に伝達され得る。

このグリッド電極部５が設けられることで、上部電極層４における導電性が補われるため、上部電極層４の薄層化が可能となる。その結果、電荷の取り出し効率の確保と、上部電極層４における光透過性の向上とが両立し得る。なお、グリッド電極部５が、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換装置１００における変換効率が向上し得る。また、グリッド電極部５に含まれる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等であってもよい。

上部電極層４の一主面上におけるグリッド電極部５の幅が、５０μｍ以上で且つ４００μｍ以下であれば、隣接する光電変換セル１０の間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層３１への光の入射量の低下が低減され得る。１つの光電変換セル１０に複数のグリッド電極部５が設けられる場合には、該複数のグリッド電極部５の間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であれば良い。

なお、グリッド電極部５の表面が、光吸収層３１が吸収し得る波長領域の光を反射する性質を有していれば、光電変換装置１００がモジュール化された際に、グリッド電極部５の表面で反射した光が、モジュール内で再び反射して光吸収層３１に入射し得る。これにより、光電変換装置１００における変換効率が向上し得る。このような表面が形成されるためには、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子が添加されたペーストが上部電極層４の一主面上に塗布され、その後の乾燥によって該ペーストが固化されることでグリッド電極部５が形成されれば良い。また、例えば、アルミニウム等の光反射率の高い金属がグリッド電極部５の表面に蒸着されても良い。

＜(１−３)溝部の配置とその役割＞
溝部Ｐ１は、Ｙ軸方向に直線状に延在している。このような溝部Ｐ１が１以上設けられることで、複数の下部電極層２がＸ軸方向に分離されている。図２では、左側の第１電極層としての第１下部電極層２ａ、中央の第２電極層としての第２下部電極層２ｂ、右側の第３電極層としての第３下部電極層２ｃ、といった３以上の下部電極層２が示されている。そして、溝部Ｐ１の延在によって、第１下部電極層２ａと第２下部電極層２ｂとが離隔し、第２下部電極層２ｂと第３下部電極層２ｃとが離隔している。なお、３以上の下部電極層２は相互に、平面的に配置されている。

また、溝部Ｐ１には、直上に設けられた光吸収層３１の延在部分が埋入している。これにより、隣り合う一方の光電変換セル１０の下部電極層２と、他方の光電変換セル１０の下部電極層２との間が、電気的に分離されている。例えば、第１下部電極層２ａと第２下部電極層２ｂとが電気的に分離され、第２下部電極層２ｂと第３下部電極層２ｃとが電気的に分離されている。溝部Ｐ１の幅は、例えば、グリッド電極部５の幅と同程度の５０μｍ以上で且つ４００μｍ以下程度であれば良い。

溝部Ｐ２は、上部電極層４の一主面から下部電極層２の上面に至るまで設けられており、Ｙ軸方向に直線状に延在している。このため、溝部Ｐ２は、１つの光電変換セル内において、光電変換層３および上部電極層４をＸ軸方向にそれぞれ分離している。溝部Ｐ２には、グリッド電極部５の垂下部が設けられ、該グリッド電極部５が隣接する光電変換セル１０の下部電極層２と電気的に接続されている。すなわち、グリッド電極部５は、間隙部としての溝部Ｐ２を介して下部電極層２と電気的に接続されている。また、溝部Ｐ２のうちのグリッド電極部５の垂下部が設けられていない領域には、光電変換装置１００がモジュール化される際に、樹脂等の絶縁材料が入り込む。

溝部Ｐ３は、光電変換セル１０の上面から下部電極層２の上面に至るまで設けられており、隣り合う光電変換セル１０の両端部間においてＹ軸方向に延在している。溝部Ｐ３の幅は、例えば、４０μｍ以上で且つ１０００μｍ以下程度であれば良い。

図１から図３には、３つの光電変換セル１０が配列されている様子が例示されている。図中の左側の第１光電変換セル１０ａと図中の中央の第２光電変換セル１０ｂとの間に溝部Ｐ３が設けられ、該第２光電変換セル１０ｂと図中の右側の第３光電変換セル１０ｃとの間に溝部Ｐ３が設けられている。

そして、第１光電変換セル１０ａと第２光電変換セル１０ｂとの間に延在する溝部Ｐ３は、第１光電変換セル１０ａと第２光電変換セル１０ｂとを分離する領域（分離領域とも言う）となる。また、第２光電変換セル１０ｂと第３光電変換セル１０ｃとの間に延在する溝部Ｐ３は、第２光電変換セル１０ｂと第３光電変換セル１０ｃとを分離する分離領域となる。なお、各溝部Ｐ３には、光電変換装置１００がモジュール化される際に、樹脂等の絶縁材料が入り込む。

＜(１−４)各光電変換セルにおける積層構造＞
各光電変換セル１０には、光電変換層３と上部電極層４とがこの順に積層されている積層部４３が形成されている。

例えば、図１から図３で示されるように、第１光電変換セル１０ａには、第１積層部４３ａ１と第２積層部４３ａ２とが間隙部としての溝部Ｐ２を挟んで平面的に配置されている。第１積層部４３ａ１は、第１下部電極層２ａの上から第２下部電極層２ｂの上にかけて設けられている。第１積層部４３ａ１には、第１半導体層としての光電変換層３と第１透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。また、第２積層部４３ａ２は、第２下部電極層２ｂの上に設けられている。第２積層部４３ａ２には、第２半導体層としての光電変換層３と第２透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。

第２光電変換セル１０ｂには、第３積層部４３ｂ１と第４積層部４３ｂ２とが間隙部としての溝部Ｐ２を挟んで平面的に配置されている。第３積層部４３ｂ１は、第２下部電極層２ｂの上から第３下部電極層２ｃの上にかけて設けられている。第３積層部４３ｂ１には、第３半導体層としての光電変換層３と第３透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。また、第４積層部４３ｂ２は、第３下部電極層２ｃの上に設けられている。第４積層部４３ｂ２には、第４半導体層としての光電変換層３と第４透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。

第３光電変換セル１０ｃには、第５積層部４３ｃ１が配置されている。第５積層部４３ｃ１は、第３下部電極層２ｃの上に設けられている。第５積層部４３ｃ１には、第５半導体層としての光電変換層３と第５透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。

なお、本実施形態において、第１積層部４３ａ１は、第１下部電極層２ａの上から第２下部電極層２ｂの上にかけて配置されているが、これに限られない。例えば、第１光電変換セル１０ａの各グリッド電極部５と第１下部電極層２ａとが電気的に接続されないように、第１積層部４３ａ１は、第１下部電極層２ａの上から溝部Ｐ１の内部に至るまで設けられれば良い。詳細には、第１半導体としての光電変換層３が、第１下部電極層２ａの上から溝部Ｐ１の内部に至るまで設けられれば良い。

また、本実施形態において、第３積層部４３ｂ１は、第２下部電極層２ｂの上から第３下部電極層２ｃの上にかけて配置されているが、これに限られない。例えば、第２光電変換セル１０ｂの各グリッド電極部５と第２下部電極層２ｂとが電気的に接続されないように、第３積層部４３ｂ１は、第２下部電極層２ｂの上から溝部Ｐ１の内部に至るまで設けられれば良い。詳細には、第３半導体としての光電変換層３が、第２下部電極層２ｂの上から溝部Ｐ１の内部に至るまで設けられれば良い。

＜(１−５)隣り合う光電変換セルにおける積層構造＞
図１から図３で示されるように、第２積層部４３ａ２と第３積層部４３ｂ１とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置されている。つまり、第２半導体層としての光電変換層３と第３半導体層としての光電変換層３とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置され、第２透明導電層としての上部電極層４と第３透明導電層としての上部電極層４とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置されている。

また、第４積層部４３ｂ２と第５積層部４３ｃ１とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置されている。つまり、第４半導体層としての光電変換層３と第５半導体層としての光電変換層３とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置され、第４透明導電層としての上部電極層４と第５透明導電層としての上部電極層４とが溝部Ｐ３を挟んで平面的に配置されている。

＜(１−６)グリッド電極部の配置＞
第１光電変換セル１０ａでは、第１積層部４３ａ１の上から第２積層部４３ａ２の上にかけて複数のグリッド電極部５が設けられている。そして、第１光電変換セル１０ａの各グリッド電極部５は、溝部Ｐ２を介して第２下部電極層２ｂに電気的にそれぞれ接続されている。図１から図３では、第１光電変換セル１０ａに３本の第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１，５ａ２，５ａ３が図中の下から順に設けられている様子が示されている。

このように、第１光電変換セル１０ａの上部電極層４と、第２光電変換セル１０ｂから延伸される第２下部電極層２ｂとが電気的に接続されることで、第１光電変換セル１０ａと第２光電変換セル１０ｂとが電気的に直列に接続される。そして、第１光電変換セル１０ａのうち、第１積層部４３ａ１が設けられた領域が、第１下部電極層２ａと上部電極層４とによって光電変換層３が挟まれており、発電に寄与する領域（発電寄与領域とも言う）となっている。また、第２積層部４３ａ２が設けられた領域が、第１下部電極層２ａと上部電極層４とによって光電変換層３が挟まれておらず、発電に寄与しない領域（非発電寄与領域とも言う）となっている。

第２光電変換セル１０ｂでは、第３積層部４３ｂ１の上から第４積層部４３ｂ２の上にかけて複数のグリッド電極部５が設けられている。そして、第２光電変換セル１０ｂの各グリッド電極部５は、溝部Ｐ２を介して第３下部電極層２ｃに電気的にそれぞれ接続されている。図１から図３では、第２光電変換セル１０ｂに２本の第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１，５ｂ２が図中の下から順に設けられている様子が示されている。

このように、第２光電変換セル１０ｂの上部電極層４と、第３光電変換セル１０ｃから延伸される第３下部電極層２ｃとが電気的に接続されることで、第２光電変換セル１０ｂと第３光電変換セル１０ｃとが電気的に直列に接続される。そして、第２光電変換セル１０ｂのうち、第３積層部４３ｂ１が設けられた領域が、第２下部電極層２ｂと上部電極層４とによって光電変換層３が挟まれており、発電に寄与する発電寄与領域となっている。また、第４積層部４３ｂ２が設けられた領域が、第２下部電極層２ｂと上部電極層４とによって光電変換層３が挟まれておらず、発電に寄与しない非発電寄与領域となっている。

第３光電変換セル１０ｃでは、第５積層部４３ｃ１の上に複数のグリッド電極部５が設けられている。図１から図３では、第３光電変換セル１０ｃに３本の第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１，５ｃ２，５ｃ３が図中の下から順に設けられている様子が示されている。

なお、本実施形態では、各光電変換セル１０に複数のグリッド電極部５が設けられたが、これに限られず、例えば、各光電変換セル１０には、１以上の任意の数のグリッド電極部５が設けられれば良い。

図４は、図１において略矩形状の破線Ｆ４で囲まれた領域を模式的に示す上面図である。図４で示されるように、第１光電変換セル１０ａの各グリッド電極部５を該グリッド電極部５の延在方向に仮想的に延長した延長線上に位置する領域ＡＲ５からＹ軸方向にずれた領域に、第２光電変換セル１０ｂの各グリッド電極部５が配置されている。

例えば、各光電変換セル１０において、隣り合う一方のグリッド電極部５の中心線と他方のグリッド電極部５の中心線との間におけるＹ軸方向の離隔距離がＤ１とされている。そして、例えば、隣り合う光電変換セル１０の間で、グリッド電極部５の配設位置のＹ軸方向におけるずれ量がＤ１／２とされている。

この場合、第１光電変換セル１０ａのグリッド電極部５と第２光電変換セル１０ｂのグリッド電極部５との離隔距離ＤＴ１は、溝部Ｐ３を挟む第２積層部４３ａ２と第３積層部４３ｂ１との離隔距離Ｗ１よりも大きい。例えば、第１光電変換セル１０ａのグリッド電極部５ａ１と、第２光電変換セル１０ｂの１以上（ここでは、複数）のグリッド電極部５のうちのグリッド電極部５ａ１に最も接近しているグリッド電極部５ｂ１との離隔距離ＤＴ１が、離隔距離Ｗ１よりも大きい。なお、離隔距離Ｗ１は、溝部Ｐ３の幅にも相当し、第１光電変換セル１０ａと第２光電変換セル１０ｂとの離隔距離にも相当する。

また、第２光電変換セル１０ｂのグリッド電極部５と第３光電変換セル１０ｃのグリッド電極部５との離隔距離は、溝部Ｐ３を挟む第４積層部４３ｂ２と第５積層部４３ｃ１との離隔距離よりも大きい。例えば、第２光電変換セル１０ｂのグリッド電極部５ｂ１と、第３光電変換セル１０ｃの１以上（ここでは、複数）のグリッド電極部５のうちのグリッド電極部５ｂ１に最も接近しているグリッド電極部５ｃ１，５ｃ２との離隔距離ＤＴ１が、離隔距離Ｗ１よりも大きい。なお、離隔距離Ｗ１は、第２光電変換セル１０ｂと第３光電変換セル１０ｃとの離隔距離にも相当する。

このように、隣り合う光電変換セル１０の間においてグリッド電極部５どうしの離隔距離が大きくなれば、隣り合う光電変換セル１０の間においてグリッド電極部５どうしの間におけるマイグレーションが発生し難くなる。その結果、光電変換装置１００における出力および発電効率の低下が低減される。

なお、当該効果が得られるためには、隣り合う光電変換セル１０の間で、グリッド電極部５の配設位置が、Ｙ軸方向にずれていれば良い。例えば、第２光電変換セル１０ｂの各グリッド電極部５のうちの溝部Ｐ３に最も接近している端部が、第１光電変換セル１０ａの各グリッド電極部５のうちの溝部Ｐ３に最も近接している端部から溝部Ｐ３の幅方向に延伸される仮想線上からずれた位置に配置されれば良い。また、第３光電変換セル１０ｃの各グリッド電極部５のうちの溝部Ｐ３に最も接近している端部が、第２光電変換セル１０ｂの各グリッド電極部５のうちの溝部Ｐ３に最も近接している端部から溝部Ｐ３の幅方向に延伸される仮想線上からずれた位置に配置されれば良い。なお、溝部Ｐ３の幅方向は、溝部Ｐ３の延在方向と直交する方向である。

＜(２)光電変換装置の製造プロセス＞
ここで、上記構成を有する光電変換装置１００の製造プロセスの一例について説明する。以下では、I−III−VI族化合物半導体を主に含む光吸収層３１が塗布法あるいは印刷法が用いられて形成され、更にバッファ層３２が形成される場合を例として説明する。図５から図１０は、光電変換装置１００の製造途中の様子を模式的に示すＸＺ断面図である。

＜(２−１)下部電極層２の形成＞
まず、図５で示されるように、洗浄された基板１の略全面に、スパッタリング法等が用いられて、Ｍｏ等を主に含む下部電極層２が形成される。

＜(２−２)溝部Ｐ１の形成＞
次に、下部電極層２の上面のうちの所定の形成対象位置からその直下の基板１の上面にかけて、直線状の溝部Ｐ１が形成される。図６は、溝部Ｐ１が形成された後の状態を示す図である。溝部Ｐ１は、例えば、ＹＡＧレーザーまたはその他のレーザー光が走査されつつ所定の形成対象位置に照射されることで形成され得る。

＜(２−３)光電変換層３の形成＞
次に、下部電極層２の上に、光吸収層３１とバッファ層３２とが順次に形成されることで、光電変換層３が形成される。図７は、光電変換層３が形成された後の状態を示す図である。

ここで、光吸収層３１は、所定の溶液が、下部電極層２の表面に塗布された後に、乾燥および熱処理が順に施されることで形成される。この所定の溶液は、例えば、カルコゲン元素含有有機化合物と塩基性有機溶剤とを含む溶媒（混合溶媒とも言う）に、Ｉ−Ｂ族金属とIII−Ｂ族金属とが直接溶かされることで作製される。この所定の溶液では、例えば、Ｉ−Ｂ族金属とIII−Ｂ族金属との合計濃度が１０ｗｔ％以上となり得る。所定の溶液を塗布する方法としては、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、およびダイコータ等の種々の手法が採用され得る。

なお、カルコゲン元素含有有機化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物である。カルコゲン元素は、VI−Ｂ族元素のうちの硫黄、セレン、テルルである。カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド等が採用され得る。

例えば、光吸収層３１の一形成方法として、主に下記工程(ｉ)〜(iii)が順に行われる形成方法が採用され得る。(ｉ)ベンゼンセレノールが、ピリジンに対し１００ｍｏｌ％となるように溶解させられて混合溶媒が作製される。(ii)この混合溶媒に、地金の銅、地金のインジウム、地金のガリウム、および地金のセレンが直接溶解させられて溶液が作製される。(iii)この溶液が、下部電極層２の表面にブレード法によって塗布された後に、乾燥されて皮膜が形成され、この皮膜に対して水素ガスの雰囲気下で熱処理が施される。

なお、金属が混合溶媒に直接溶解させられる処理は、単体金属または合金の地金が、直接、混合溶媒に混入され、溶解させられる処理のことである。乾燥は、例えば、還元雰囲気下で行われれば良い。乾燥温度は、例えば、５０℃以上で且つ３００℃以下であれば良い。熱処理が還元雰囲気で行われれば、皮膜の酸化が低減されて良好なI−III−VI化合物半導体が得られる。還元雰囲気は、例えば、窒素雰囲気、水素雰囲気、水素と窒素またはアルゴンの混合気体の雰囲気のうち何れかであれば良い。熱処理温度は、例えば、４００℃以上で且つ６００℃以下であれば良い。

バッファ層３２は、溶液成長法（ＣＢＤ法）によって形成される。例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とがアンモニアに溶解させられることで作製された溶液に光吸収層３１の形成までが行われた基板１が浸漬されることで、ＣｄＳを主に含むバッファ層３２が形成される。

＜(２−４)上部電極層４の形成＞
次に、光電変換層３の上に上部電極層４が形成される。図８は、上部電極層４が形成された後の状態を示す図である。上部電極層４は、スパッタリング法、蒸着法、または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等で形成される。例えば、バッファ層３２の上に、アルミニウムが添加された酸化亜鉛を主に含む透明な上部電極層４が形成される。

＜(２−５)溝部Ｐ２の形成＞
次に、上部電極層４の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層２の上面に至る領域に、溝部Ｐ２が形成される。図９は、溝部Ｐ２が形成された後の状態を示す図である。溝部Ｐ２は、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。なお、溝部Ｐ２は、溝部Ｐ１と同様に、レーザー光によっても形成されても良い。

＜(２−６)グリッド電極部５の形成＞
次に、溝部Ｐ２が形成された上部電極層４の上面のうちの所定の形成対象位置にグリッド電極部５が形成される。図１０は、グリッド電極部５が形成された後の状態を示す図である。

グリッド電極部５は、例えば、銀等の金属粉が樹脂製のバインダー等に分散させられた金属ペーストがパターン状に印刷され、これが乾燥によって固化されることで形成され得る。このとき、溝部Ｐ２にも金属ペーストが入り込み、乾燥によって固化されることでグリッド電極部５の垂下部が形成される。

なお、金属ペーストとしては、銀の含有率が８５ｗｔ％以上で且つ９８ｗｔ％以下であり、樹脂成分の含有率が２ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下であるものが採用され得る。例えば、金属ペーストにおける銀の含有率が８８ｗｔ％以上で且つ９２ｗｔ％以下であれば、印刷に適した粘性と良好な導電性とが得られる。

また、印刷では、図１１で示されるようなグリッド電極部５のパターンに対応する複数の開口部ＨＬ１が配列されたスクリーン版が採用され得る。また、ここで言う固化には、導電ペーストに用いられるバインダーが熱可塑性樹脂である場合における熔融後の固化と、バインダーが熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂等の硬化性樹脂である場合における硬化による固化とが含まれる。

＜(２−７)溝部Ｐ３の形成＞
グリッド電極部５が形成された後、上部電極層４の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層２の上面に至る領域に、溝部Ｐ３が形成される。これにより、図１から図４で示された光電変換装置１００が得られる。溝部Ｐ３は、溝部Ｐ２と同様に、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。このとき、グリッド電極部５の端部が若干削られても良い。

＜(３)その他＞
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

＜(３−１)第１変形例＞
上記一実施形態では、グリッド電極部５の延在方向と溝部Ｐ３の延在方向とが垂直であったが、これに限られない。例えば、グリッド電極部５が、溝部Ｐ３に対して斜行していても良い。ここで、このような構成の具体例として、第１変形例に係る光電変換装置１００Ａを例示して説明する。

図１２は、第１変形例に係る光電変換装置１００Ａの構成を示す上面図である。第１変形例に係る光電変換装置１００Ａは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、グリッド電極部５が、溝部Ｐ３に対して斜行しているグリッド電極部５Ａに置換されたものである。なお、この置換に伴い、光電変換装置１００Ａでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ａに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＡ〜１０ｃＡに置換されたものとなっている。

そして、第１光電変換セル１０ａＡには、３つの第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１Ａ〜５ａ３Ａが設けられている。第２光電変換セル１０ｂＡには、３つの第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１Ａ〜５ｂ３Ａが設けられている。第３光電変換セル１０ｃＡには、３つの第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１Ａ〜５ｃ３Ａが設けられている。

このような光電変換装置１００Ａでは、溝部Ｐ２の延在方向に対してグリッド電極部５Ａが斜行する。このため、グリッド電極部５Ａが溝部Ｐ２を介して下部電極層２と接続する領域が増大する。その結果、隣り合う光電変換セル１０Ａどうしの電気的な接続における電気抵抗が低減され、光電変換装置１００Ａにおける出力および発電効率が向上し得る。

＜(３−２)第２変形例＞
また、例えば、グリッド電極部５が、曲線状に延在していても良い。ここで、このような構成の具体例として、第２変形例に係る光電変換装置１００Ｂを例示して説明する。

図１３は、第２変形例に係る光電変換装置１００Ｂの構成を示す上面図である。第２変形例に係る光電変換装置１００Ｂは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、グリッド電極部５が、曲線状に延在しているグリッド電極部５Ｂに置換されたものである。なお、この置換に伴い、光電変換装置１００Ｂでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ｂに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＢ〜１０ｃＢに置換されたものとなっている。

そして、第１光電変換セル１０ａＢには、３つの第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１Ｂ〜５ａ３Ｂが設けられている。第２光電変換セル１０ｂＢには、３つの第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１Ｂ〜５ｂ３Ｂが設けられている。第３光電変換セル１０ｃＢには、３つの第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１Ｂ〜５ｃ３Ｂが設けられている。

＜(３−３)第３変形例＞
上記一実施形態では、隣り合う光電変換セル１０の間で、グリッド電極部５の配設位置がＹ軸方向にずれていたが、これに限られない。例えば、隣り合う光電変換セル１０を分離する分離領域としての溝部Ｐ３の幅が、グリッド電極部５に近接する領域（近接領域とも言う）において拡げられても良い。ここで、このような構成の具体例として、第３変形例に係る光電変換装置１００Ｃを例示して説明する。

図１４は、第３変形例に係る光電変換装置１００Ｃの構成を示す上面図である。第３変形例に係る光電変換装置１００Ｃは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、複数のグリッド電極部５が、隣り合う光電変換セルの間で一直線上に設けられた複数組のグリッド電極部５Ｃに置換され、溝部Ｐ３が、幅が拡がった領域を有する溝部Ｐ３Ｃに置換されたものである。なお、この置換に伴い、光電変換装置１００Ｃでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ｃに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＣ〜１０ｃＣに置換されたものとなっている。

そして、第１光電変換セル１０ａＣには、３つの第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１Ｃ〜５ａ３Ｃが設けられている。第２光電変換セル１０ｂＣには、３つの第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１Ｃ〜５ｂ３Ｃが設けられている。第３光電変換セル１０ｃＣには、３つの第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１Ｃ〜５ｃ３Ｃが設けられている。

また、第１〜３光電変換セル１０ａＣ〜１０ｃＣの間で、３つのグリッド電極部５ａ１Ｃ，５ｂ１Ｃ，５ｃ１Ｃが一直線上に設けられている。また、３つのグリッド電極部５ａ２Ｃ，５ｂ２Ｃ，５ｃ２Ｃも一直線上に設けられ、３つのグリッド電極部５ａ３Ｃ，５ｂ３Ｃ，５ｃ３Ｃも一直線上に設けられている。

更に、図１４では、第１光電変換セル１０ａＣと第２光電変換セル１０ｂＣとの間に延在する溝部Ｐ３Ｃのうち、近接領域Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣにおける該溝部Ｐ３Ｃの幅が、近接領域以外の領域（非近接領域とも言う）における該溝部Ｐ３Ｃの幅よりも広い様子が示されている。また、第２光電変換セル１０ｂＣと第３光電変換セル１０ｃＣとの間に延在する溝部Ｐ３Ｃのうち、近接領域Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣにおける溝部Ｐ３Ｃの幅が、残余の非近接領域における溝部Ｐ３Ｃの幅よりも広い様子が示されている。ここでは、各近接領域Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣ，Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣにおいて、溝部Ｐ３Ｃの幅が、該溝部Ｐ３Ｃを挟む両側の光電変換セル１０Ｃの方向に拡がっている。

ここで、近接領域Ｗ１ａＣは、溝部Ｐ３Ｃのうち、グリッド電極部５ａ１Ｃとグリッド電極部５ｂ１Ｃとが近接する領域である。近接領域Ｗ２ａＣは、溝部Ｐ３Ｃのうち、グリッド電極部５ａ２Ｃとグリッド電極部５ｂ２Ｃとが近接する領域である。近接領域Ｗ３ａＣは、溝部Ｐ３Ｃのうち、グリッド電極部５ａ３Ｃとグリッド電極部５ｂ３Ｃとが近接する領域である。また、近接領域Ｗ１ｂＣは、溝部Ｐ３Ｃのうち、グリッド電極部５ｂ１Ｃとグリッド電極部５ｃ１Ｃとが近接する領域である。近接領域Ｗ２ｂＣは、溝部Ｐ３のうち、グリッド電極部５ｂ２Ｃとグリッド電極部５ｃ２Ｃとが近接する領域である。近接領域Ｗ３ｂＣは、溝部Ｐ３Ｃのうち、グリッド電極部５ｂ３Ｃとグリッド電極部５ｃ３Ｃとが近接する領域である。

なお、このような近接領域Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣ，Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣは、溝部Ｐ３Ｃが形成される際に、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。

以上のように、第３変形例に係る光電変換装置１００Ｃでは、グリッド電極部５Ｃは、溝部Ｐ３Ｃのうちの幅が拡げられた近接領域Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣ，Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣに近接する。このため、隣り合う光電変換セル１０Ｃの間で、複数のグリッド電極５Ｃが一直線上に設けられても、隣り合う光電変換セル１０Ｃの間におけるグリッド電極部５Ｃどうしの離隔距離が、溝部Ｐ３Ｃを挟む積層部４３どうしの離隔距離よりも大きくなり得る。

そして、このようなグリッド電極部５Ｃの配置により、スクリーン印刷等によって３本のグリッド電極部が設けられた後に、溝部Ｐ３Ｃが形成されることで、各グリッド電極部が分割されて複数のグリッド電極部５Ｃが形成され得る。これにより、グリッド電極部５Ｃの形成が容易となり得る。

＜(３−４)第４変形例＞
上記第３変形例では、溝部Ｐ３Ｃが、各近接領域Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣ，Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣにおいて該溝部Ｐ３Ｃを挟む双方の光電変換セル１０Ｃに対して突出することで、溝部Ｐ３Ｃの幅が拡げられたが、これに限られない。例えば、溝部Ｐ３の幅が、該溝部Ｐ３を挟む光電変換セル１０のうちの少なくとも一方の光電変換セル１０のグリッド電極部５が近接する領域において拡げられても、上記第３変形例と同様な効果が得られる。

更に、例えば、溝部Ｐ３が、該溝部Ｐ３に隣接する非発電寄与領域に含まれた積層部側に突出されることで、該溝部Ｐ３の幅が拡げられても良い。換言すれば、溝部Ｐ３が、グリッド電極部５に近接する近接領域において、溝部Ｐ３に隣接する非発電寄与領域に含まれた積層部を溝部Ｐ３とともに挟む溝部Ｐ２の方向に突出されることで、溝部Ｐ３の幅が拡げられても良い。換言すれば、溝部Ｐ３が、グリッド電極部５に近接する近接領域において、溝部Ｐ３に隣接する非発電寄与領域と同じ光電変換セル１０に含まれる溝部Ｐ２の方向に突出されることで、溝部Ｐ３の幅が拡げられても良い。ここで、このような構成の具体例として、第４変形例に係る光電変換装置１００Ｄを例示して説明する。

図１５は、第４変形例に係る光電変換装置１００Ｄの構成を示す上面図である。第４変形例に係る光電変換装置１００Ｄは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、複数のグリッド電極部５が、隣り合う光電変換セルの間で一直線上に設けられた複数組のグリッド電極部５Ｄに置換され、溝部Ｐ３が、幅が拡がった領域を有する溝部Ｐ３Ｄに置換されたものである。なお、この置換に伴い、光電変換装置１００Ｄでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ｄに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＤ〜１０ｃＤに置換されたものとなっている。

そして、第１光電変換セル１０ａＤには、３つの第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１Ｄ〜５ａ３Ｄが設けられている。第２光電変換セル１０ｂＤには、３つの第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１Ｄ〜５ｂ３Ｄが設けられている。第３光電変換セル１０ｃＤには、３つの第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１Ｄ〜５ｃ３Ｄが設けられている。

また、第１〜３光電変換セル１０ａＤ〜１０ｃＤの間で、３つのグリッド電極部５ａ１Ｄ，５ｂ１Ｄ，５ｃ１Ｄが一直線上に設けられている。また、３つのグリッド電極部５ａ２Ｄ，５ｂ２Ｄ，５ｃ２Ｄも一直線上に設けられ、３つのグリッド電極部５ａ３Ｄ，５ｂ３Ｄ，５ｃ３Ｄも一直線上に設けられている。

更に、図１５では、第１光電変換セル１０ａＤと第２光電変換セル１０ｂＤとの間に延在する溝部Ｐ３Ｄのうち、近接領域Ｗ１ａＤ〜Ｗ３ａＤにおける幅が、残余の非近接領域における幅よりも広い様子が示されている。また、第２光電変換セル１０ｂＤと第３光電変換セル１０ｃＤとの間に延在する溝部Ｐ３Ｄのうち、近接領域Ｗ１ｂＤ〜Ｗ３ｂＤにおける幅が、残余の非近接領域における幅よりも広い様子が示されている。

ここで、近接領域Ｗ１ａＤは、溝部Ｐ３Ｄのうち、グリッド電極部５ａ１Ｄとグリッド電極部５ｂ１Ｄとが近接する領域である。近接領域Ｗ２ａＤは、溝部Ｐ３のうち、グリッド電極部５ａ２Ｄとグリッド電極部５ｂ２Ｄとが近接する領域である。近接領域Ｗ３ａＤは、溝部Ｐ３Ｄのうち、グリッド電極部５ａ３Ｄとグリッド電極部５ｂ３Ｄとが近接する領域である。また、近接領域Ｗ１ｂＤは、溝部Ｐ３Ｄのうち、グリッド電極部５ｂ１Ｄとグリッド電極部５ｃ１Ｄとが近接する領域である。近接領域Ｗ２ｂＤは、溝部Ｐ３Ｄのうち、グリッド電極部５ｂ２Ｄとグリッド電極部５ｃ２Ｄとが近接する領域である。近接領域Ｗ３ｂＤは、溝部Ｐ３Ｄのうち、グリッド電極部５ｂ３Ｄとグリッド電極部５ｃ３Ｄとが近接する領域である。

そして、第４変形例に係る光電変換装置１００Ｄでは、各近接領域Ｗ１ａＤ〜Ｗ３ａＤにおいて、溝部Ｐ３Ｄが非発電寄与領域である第２積層部４３ａ２側にそれぞれ突出することで、該溝部Ｐ３Ｄの幅が拡がっている。また、各近接領域Ｗ１ｂＤ〜Ｗ３ｂＤにおいて、溝部Ｐ３Ｄが非発電寄与領域である第４積層部４３ｂ２側にそれぞれ突出することで、溝部Ｐ３Ｄの幅が拡がっている。なお、このような近接領域Ｗ１ａＤ〜Ｗ３ａＤ，Ｗ１ｂＤ〜Ｗ３ｂＤは、溝部Ｐ３Ｄが形成される際に、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。

以上のように、第４変形例に係る光電変換装置１００Ｄでは、近接領域Ｗ１ａＤ〜Ｗ３ａＤ，Ｗ１ｂＤ〜Ｗ３ｂＤにおいて、溝部Ｐ３Ｄが該溝部Ｐ３Ｄに隣接する非発電寄与領域に含まれた積層部４３側に突出することで該溝部Ｐ３Ｄの幅が拡がっている。これにより、光電変換装置１００Ｄの変換効率の低下が低減されつつ、グリッド電極部５Ｄの形成が容易となり得る。

＜(３−５)第５変形例＞
上記一実施形態では、各光電変換セル１０において、グリッド電極部５が溝部Ｐ３に至るまで設けられていたが、これに限られない。例えば、非発電寄与領域に含まれた積層部上において、グリッド電極部５が溝部Ｐ３に至るまで設けられておらず、該グリッド電極部５が溝部Ｐ３から離隔されても良い。ここで、このような構成の具体例として、第５変形例に係る光電変換装置１００Ｅを例示して説明する。

図１６は、第５変形例に係る光電変換装置１００Ｅの構成を示す上面図である。第５変形例に係る光電変換装置１００Ｅは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、複数のグリッド電極部５が、隣り合う光電変換セルの間で一直線上に設けられた複数組のグリッド電極部５Ｅに置換されたものである。なお、この置換に伴い、光電変換装置１００Ｅでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ｅに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＥ〜１０ｃＥに置換されたものとなっている。

そして、第１光電変換セル１０ａＥには、３つの第１線状導電部としてのグリッド電極部５ａ１Ｅ〜５ａ３Ｅが設けられている。第２光電変換セル１０ｂＥには、３つの第２線状導電部としてのグリッド電極部５ｂ１Ｅ〜５ｂ３Ｅが設けられている。第３光電変換セル１０ｃＥには、３つの第３線状導電部としてのグリッド電極部５ｃ１Ｅ〜５ｃ３Ｅが設けられている。

また、第１〜３光電変換セル１０ａＥ〜１０ｃＥの間で、３つのグリッド電極部５ａ１Ｅ，５ｂ１Ｅ，５ｃ１Ｅが一直線上に設けられている。また、３つのグリッド電極部５ａ２Ｅ，５ｂ２Ｅ，５ｃ２Ｅも一直線上に設けられ、３つのグリッド電極部５ａ３Ｅ，５ｂ３Ｅ，５ｃ３Ｅも一直線上に設けられている。

更に、図１６では、各グリッド電極部５Ｅが、非発電寄与領域に含まれた積層部４３上において、溝部Ｐ３に至るまで設けられておらず、該溝部Ｐ３から離隔している様子が示されている。例えば、第１光電変換セル１０ａＥでは、各グリッド電極部５ａ１Ｅ〜５ａ３Ｅが、非発電寄与領域に含まれた第２積層部４３ａ２上において、溝部Ｐ３に至るまで設けられておらず、該溝部Ｐ３から離隔している。また、第２光電変換セル１０ｂＥでは、各グリッド電極部５ｂ１Ｅ〜５ｂ３Ｅが、非発電寄与領域に含まれた第４積層部４３ｂ２上において、溝部Ｐ３に至るまで設けられておらず、該溝部Ｐ３から離隔している。

なお、このような各グリッド電極部５Ｅは、例えば、スクリーン印刷におけるスクリーン版の開口部の形状、ならびに金属ペーストの粘度等が調整されることで形成され得る。

以上のように、第５変形例に係る光電変換装置１００Ｅにおいても、隣り合う光電変換セル１０Ｅの間においてグリッド電極部５Ｅどうしの離隔距離が、溝部Ｐ３を挟む積層部４３どうしの離隔距離よりも大きい。このため、隣り合う光電変換セル１０Ｅの間においてグリッド電極部５Ｅどうしの間でマイグレーションが発生し難くなり、光電変換装置１００Ｅにおける出力および発電効率の低下が低減される。また、各光電変換セル１０Ｅにおけるグリッド電極部５Ｅの配置の自由度が高まる。

＜(３−６)第６変形例＞
また、上記一実施形態では、１つの光電変換セル１０において、光電変換層３および上部電極層４をＸ軸方向に分離する溝部Ｐ２が設けられたが、これに限られない。例えば、１つの光電変換セル１０において、光電変換層３および上部電極層４が分離されないように、該光電変換層３および上部電極層４に間隙部が設けられて、該間隙部を介してグリッド電極部が隣り合う光電変換セル１０の間を電気的に接続しても良い。なお、間隙部としては、例えば、貫通孔およびスリット状の溝部等の種々の形態のものが採用され得る。

ここで、このような構成の具体例として、第６変形例に係る光電変換装置１００Ｆを例示して説明する。なお、以下では、第６変形例に係る光電変換装置１００Ｆのうち、上記一実施形態に係る光電変換装置１００と異なる点について主に説明する。

図１７は、第６変形例に係る光電変換装置１００Ｆの構成を示す上面図である。図１８は、図１７の切断面線XVIII−XVIIIにおける光電変換装置１００Ｆの断面図である。つまり、図１８は、図１７で一点鎖線にて示された位置における光電変換装置１００ＦのＸＺ断面図である。図１９は、図１７の切断面線XIX−XIXにおける光電変換装置１００Ｆの断面図である。つまり、図１９は、図１７で二点鎖線にて示された位置における光電変換装置１００ＦのＸＺ断面図である。図２０は、図１７において略矩形状の破線Ｆ４Ｆで囲まれた領域を模式的に示す上面図である。

第６変形例に係る光電変換装置１００Ｆは、上記一実施形態に係る光電変換装置１００がベースとされて、溝部Ｐ２が、グリッド電極部５ごとに設けられた貫通孔Ｐ２Ｆに置換されたものである。この貫通孔Ｐ２Ｆは、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。

更に、この置換により、第１積層部４３ａ１と第２積層部４３ａ２とが一体の第１積層部４３ａＦに置換され、第３積層部４３ｂ１と第４積層部４３ｂ２とが一体の第２積層部４３ｂＦに置換され、第５積層部４３ｃ１が第３積層部４３ｃＦに置換されたものとなっている。なお、これらの置換に伴い、光電変換装置１００Ｆでは、光電変換セル１０が、光電変換セル１０Ｆに置換され、第１〜３光電変換セル１０ａ〜１０ｃが、第１〜３光電変換セル１０ａＦ〜１０ｃＦに置換されたものとなっている。

具体的には、図１７から図２０で示されるように、第１積層部４３ａＦは、第１下部電極層２ａの上から第２下部電極層２ｂの上にかけて設けられている。第１積層部４３ａＦでは、第１半導体層としての光電変換層３と第１透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。第２積層部４３ｂＦは、第２下部電極層２ｂの上から第３下部電極層２ｃの上にかけて設けられており、分離領域としての溝部Ｐ３を介して第１積層部４３ａＦから離隔している。第２積層部４３ｂＦでは、第２半導体層としての光電変換層３と第２透明導電層としての上部電極層４とが順に積層されている。

このため、第２下部電極層２ｂが、第２光電変換セル１０ｂＦから第１光電変換セル１０ａＦまで延在している。また、第３下部電極層２ｃが、第３光電変換セル１０ｃＦから第２光電変換セル１０ｂＦまで延在している。

そして、第１光電変換セル１０ａＦでは、第１下部電極層２ａと光電変換層３と上部電極層４とが順に積層された発電寄与領域が形成されている。第２光電変換セル１０ｂＦでは、第２下部電極層２ｂと光電変換層３と上部電極層４とが順に積層された発電寄与領域が形成されている。第３光電変換セル１０ｃＦでは、第３下部電極層２ｃと光電変換層３と上部電極層４とが順に積層された発電寄与領域が形成されている。

また、第１光電変換セル１０ａＦでは、各グリッド電極部５が、第１積層部４３ａＦの上に設けられているとともに、光電変換層３を貫通する貫通孔Ｐ２Ｆを介して第２下部電極層２ｂに電気的に接続されている。第２光電変換セル１０ｂＦでは、各グリッド電極部５が、第２積層部４３ｂＦの上に設けられているとともに、光電変換層３を貫通する貫通孔Ｐ２Ｆを介して第３下部電極層２ｃに電気的に接続されている。第３光電変換セル１０ｃＦでは、各グリッド電極部５が、第３積層部４３ｃＦの上に設けられている。

そして、第１光電変換セル１０ａＦでは、光電変換層３の上に設けられた上部電極層４と、該上部電極層４の上に設けられた複数のグリッド電極部５（第１線状導電部）とを含む部分が、一体の導電性を有する第１導電部となる。また、第２光電変換セル１０ｂＦでは、光電変換層３の上に設けられた上部電極層４と、該上部電極層４の上に設けられた複数のグリッド電極部５（第２線状導電部）とを含む部分が、一体の導電性を有する第２導電部となる。また、第３光電変換セル１０ｃＦでは、光電変換層３の上に設けられた上部電極層４と、該上部電極層４の上に設けられた複数のグリッド電極部５とを含む部分が、一体の導電性を有する第３導電部となる。

なお、本変形例では、各光電変換セル１０Ｆに複数のグリッド電極部５が設けられているが、これに限られず、例えば、各光電変換セル１０Ｆには、１以上の任意の数のグリッド電極部５が設けられれば良い。

このような光電変換装置１００Ｆでは、第１光電変換セル１０ａＦのグリッド電極部５と第２光電変換セル１０ｂＦのグリッド電極部５との離隔距離ＤＴ１は、溝部Ｐ３を挟む第１積層部４３ａＦと第２積層部４３ｂＦとの離隔距離Ｗ１よりも大きい。例えば、第１光電変換セル１０ａＦのグリッド電極部５ａ１と、第２光電変換セル１０ｂＦの１以上（ここでは、複数）のグリッド電極部５のうちのグリッド電極部５ａ１に最も接近しているグリッド電極部５ｂ１との離隔距離ＤＴ１が、離隔距離Ｗ１よりも大きい。なお、ここでは、離隔距離Ｗ１は、溝部Ｐ３の幅に相当し、第１光電変換セル１０ａＦと第２光電変換セル１０ｂＦとの離隔距離にも相当する。

また、第２光電変換セル１０ｂＦのグリッド電極部５と第３光電変換セル１０ｃＦのグリッド電極部５との離隔距離は、溝部Ｐ３を挟む第２積層部４３ｂＦと第３積層部４３ｃＦとの離隔距離よりも大きい。例えば、第２光電変換セル１０ｂＦのグリッド電極部５ｂ１と、第３光電変換セル１０ｃＦの１以上（ここでは、複数）のグリッド電極部５のうちのグリッド電極部５ｂ１に最も接近しているグリッド電極部５ｃ１，５ｃ２との離隔距離ＤＴ１が、離隔距離Ｗ１よりも大きい。なお、ここで、離隔距離Ｗ１は、第２光電変換セル１０ｂＦと第３光電変換セル１０ｃＦとの離隔距離に相当する。

このように、第６変形例に係る光電変換装置１００Ｆでも、上記一実施形態に係る光電変換装置１００と同様に、隣り合う光電変換セル１０Ｆの間においてグリッド電極部５どうしの離隔距離が大きくなる。これにより、隣り合う光電変換セル１０Ｆの間においてグリッド電極部５どうしの間におけるマイグレーションが発生し難くなる。その結果、光電変換装置１００Ｆにおける出力および発電効率の低下が低減される。

＜(３−７)その他の変形例＞
上記一実施形態および第１〜５変形例では、上部電極層４が設けられた後に溝部Ｐ２が設けられたが、これに限られない。例えば、上部電極層４が設けられる前に溝部Ｐ２が形成され、該溝部Ｐ２に上部電極層４が入り込んでいる構成であっても良い。また、上記第６変形例では、例えば、上部電極層４が設けられた後に貫通孔Ｐ２Ｆが設けられても良いし、上部電極層４が設けられる前に貫通孔Ｐ２Ｆが形成されて該貫通孔Ｐ２Ｆに上部電極層４が入り込んでも良い。

また、上記一実施形態および第１〜６変形例では、溝部Ｐ３，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄが直線状に延在したが、これに限られない。例えば、溝部Ｐ３，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄが、曲線状に延在しても良いし、蛇行していても良い。なお、例えば、溝部Ｐ３，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄが曲線状に延在する場合には、溝部Ｐ３，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄの幅方向は、該溝部Ｐ３の局所的な延在方向に直交する方向となる。

また、上記一実施形態および第１〜６変形例では、第１から第３半導体層としての光電変換層が光吸収層およびバッファ層で形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、光電変換層の他の態様としては、異なる導電型を有するアモルファスシリコン層を積層して形成されたものであっても良い。また、光電変換層の他の態様としては、ＣｄＴｅ層とＣｄＳ層とを積層して形成されたものであっても良い。

なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１基板
２下部電極層
２ａ〜２ｃ第１〜３下部電極層
３光電変換層
４上部電極層
５，５Ａ〜５Ｅ，５ａ１〜５ａ３，５ａ１Ａ〜５ａ３Ａ，５ａ１Ｂ〜５ａ３Ｂ，５ａ１Ｃ〜５ａ３Ｃ，５ａ１Ｄ〜５ａ３Ｄ，５ａ１Ｅ〜５ａ３Ｅ，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ１Ａ〜５ｂ３Ａ，５ｂ１Ｂ〜５ｂ３Ｂ，５ｂ１Ｃ〜５ｂ３Ｃ，５ｂ１Ｄ〜５ｂ３Ｄ，５ｂ１Ｅ〜５ｂ３Ｅ，５ｃ１〜５ｃ３，５ｃ１Ａ〜５ｃ３Ａ，５ｃ１Ｂ〜５ｃ３Ｂ，５ｃ１Ｃ〜５ｃ３Ｃ，５ｃ１Ｄ〜５ｃ３Ｄ，５ｃ１Ｅ〜５ｃ３Ｅグリッド電極部
１０，１０Ａ〜１０Ｆ光電変換セル
１０ａ，１０ａＡ〜１０ａＦ第１光電変換セル
１０ｂ，１０ｂＡ〜１０ｂＦ第２光電変換セル
１０ｃ，１０ｃＡ，１０ｃＦ第３光電変換セル
３１光吸収層
３２バッファ層
４３積層部
４３ａ１，４３ａＦ第１積層部
４３ａ２，４３ｂＦ第２積層部
４３ｂ１，４３ｃＦ第３積層部
４３ｂ２第４積層部
４３ｃ１第５積層部
１００，１００Ａ〜１００Ｆ光電変換装置
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄ溝部
Ｐ２Ｆ貫通孔
Ｗ１ａＣ〜Ｗ３ａＣ，Ｗ１ａＤ〜Ｗ３ａＤ，Ｗ１ｂＣ〜Ｗ３ｂＣ，Ｗ１ｂＤ〜Ｗ３ｂＤ近接領域

Claims

基板の上に設けられた第１電極層と、
前記基板の上に設けられた、前記第１電極層から離隔している第２電極層と、
前記第１電極層の上に設けられた、第１半導体層および第１透明導電層が順に積層されている第１積層部と、
前記第２電極層の上に設けられた、前記第１半導体層から離隔している第２半導体層および第２透明導電層が順に積層されている第２積層部と、
前記第２電極層の上に設けられ、かつ前記第２積層部から分離領域を介して離隔している、第３半導体層および第３透明導電層が順に積層されている第３積層部と、
前記第１積層部の上から前記第２積層部の上にかけて設けられた、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間の間隙部を介して前記第２電極層に電気的に接続されている第１線状導電部と、
前記第３積層部の上に設けられている１以上の第２線状導電部とを備えており、
前記第１線状導電部と、前記１以上の第２線状導電部のうちの前記第１線状導電部に最も接近しているものとの離隔距離は、前記第２積層部と前記第３積層部との離隔距離よりも大きい光電変換装置。
基板の上に設けられた第１電極層と、
前記基板の上に設けられた、前記第１電極層から離隔している第２電極層と、
前記第１電極層の上から前記第２電極層の上にかけて設けられた、第１半導体層および第１透明導電層が順に積層されている第１積層部と、
前記第２電極層の上に設けられ、かつ前記第１積層部から分離領域を介して離隔している、第２半導体層および第２透明導電層が順に積層されている第２積層部と、
前記第１積層部の上に設けられているとともに、前記第１半導体層の間隙部を介して前記第２電極層に電気的に接続されている第１線状導電部と、
前記第２積層部の上に設けられている１以上の第２線状導電部とを備えており、
前記第１線状導電部と、前記１以上の第２線状導電部のうちの前記第１線状導電部に最も接近しているものとの離隔距離は、前記第１積層部と前記第２積層部との離隔距離よりも大きい光電変換装置。
前記第２線状導電部のうちの前記分離領域に最も接近している端部が、各前記第１線状導電部のうちの前記分離領域に最も近接している端部から前記分離領域の幅方向に延伸した仮想線上からずれた位置に配置されている請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
前記分離領域のうちの前記第１線状導電部および前記第２線状導電部の少なくとも一方に近接する近接領域における部分の幅が、前記分離領域のうちの前記近接領域以外の非近接領域における部分の幅よりも広い請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
前記分離領域が、前記近接領域において前記間隙部に向けて突出することで形成されている請求項４に記載の光電変換装置。
前記第１線状導電部が、前記分離領域から離隔している請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の光電変換装置。