JP2012134188A - 光電変換装置、太陽電池モジュール、及び光電変換装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置、太陽電池モジュール、及び光電変換装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の光電変換素子を接続するための新規な構造を有する光電変換装置を提供する。
【解決手段】第１光電変換素子１０１は、第１下部電極１１１、第１光電変換層１２１、及び第１上部電極１３１を備えている。第２光電変換素子１０２は、第２下部電極１１２、第２光電変換層１２２、及び第２上部電極１３２を備えている。第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２は、第１の方向に沿って互いに並んで配置されている。第２下部電極１１２は、第１の方向と平行な側面から第２光電変換層１２２の外に延伸する第１延伸部１１２ａを備えている。また第１光電変換素子１０１の側面のうち第１延伸部１１２ａの延伸方向に向いている側面には、第１絶縁層２０１が形成されている。第１接続部３０１は、第１絶縁層２０１上を介して、第１上部電極１３１と第１延伸部１１２ａとを接続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換装置、太陽電池モジュール、及び光電変換装置の製造方法に関する。
光電変換装置は、光電変換層によって光を電気に変換する装置である。光電変換層は、基板上で複数の光電変換素子に分割されている。そして複数の光電変換素子を基板上で直列に接続することにより、一つの光電変換装置が形成される（例えば特許文献１及び２参照）。
特許文献１に記載の技術は、以下の通りである。まず、基板上に設けられた第１の電極に第１の開溝を形成する。次いで、この第１の開溝内および第１の電極上に非単結晶半導体層を形成する。次いで、第１の開溝の隣に、非単結晶半導体層及び第１の電極を貫通する第２の開溝を形成し、第２の開溝内から非単結晶半導体層の上まで第２の電極を形成する。次いで第２の電極に、第２の開溝を介して第１の開溝とは反対側に位置する第３の開溝を形成する。これにより、非単結晶半導体層が複数の光電変換素子に分割される。
特許文献２に記載の技術は、以下の通りである。まず、第１の電極層、光電変換層、及び第２の電極層からなる光電変換素子のうち、隣の光電変換素子と対向している側面に絶縁層を形成する。次いで、この絶縁層上に導電層を形成することにより、光電変換素子の第２の電極層と、隣に位置する光電変換素子の第１の電極層を接続する。
特公平５−７２１１３号公報 特開２００５−９３９０３号公報
複数の光電変換素子を基板上で直列に接続するためには、平面視においてその接続構造を設けるための領域が必要である。この領域は、光電変換装置の発電に寄与しない無効面積となる。太陽電池の出力を向上させるためには、この無効面積を減少させることが重要である。無効面積を減少させるためには、複数の光電変換素子を接続するための新規な構造を開発することが望ましい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の光電変換素子を接続するための新規な構造を有する光電変換装置、太陽電池モジュール、及び光電変換装置の製造方法を提供することにある。
本発明にかかる光電変換装置は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子を備える。前記第１光電変換素子は、絶縁性の基板上に形成されており、第１下部電極、第１光電変換層、及び第１上部電極をこの順に積層したものである。前記第２光電変換素子は、前記基板上に形成されており、第２下部電極、第２光電変換層、及び第２上部電極をこの順に積層したものである。前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子は第１の方向に沿って互いに並んで配置されており、かつ、第２の方向に延伸する分離溝によって互いに分離されている。前記第２下部電極は、前記第１の方向と平行な側面から前記第２光電変換層の外に延伸する第１延伸部を備えている。前記第１光電変換素子の側面のうち前記第１延伸部の延伸方向に向いている側面には第１絶縁層が設けられている。そして前記第１絶縁層上を介して、前記第１上部電極と前記第１延伸部とを接続する第１接続部が設けられている。
本発明にかかる太陽電池モジュールは、少なくとも上記した光電変換装置を複数有している。前記光電変換装置は、互いに直列に接続されている。
本発明にかかる光電変換装置の製造方法は、以下の工程を有する。まず基板上に、第１下部電極、第１光電変換層、及び第１上部電極をこの順に積層した第１光電変換素子と、第２下部電極、第２光電変換層、及び第２上部電極をこの順に積層した第２光電変換素子とを、第１の方向に沿って互いに並んで形成する。このとき、前記第２下部電極に、前記第１の方向と平行な側面から前記第２光電変換層の外に延伸する第１延伸部を形成する。そして、前記第１光電変換素子の側面のうち前記第１延伸部の延伸方向に向いている側面に第１絶縁層を形成する。次いで、前記第１絶縁層上を介して、前記第１上部電極と前記第１延伸部とを接続する第１接続部を形成する。
本発明によれば、複数の光電変換素子を接続するための新規な構造を有する光電変換装置および光電変換装置の製造方法を提供することができる。
第１の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。 図１に示した光電変換装置の平面図である。 図２のＡ−Ａ´断面図である。 図２のＢ−Ｂ´断面図である。 図２のＣ−Ｃ´断面図である。 光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 第３の実施形態にかかる光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１は、第１の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示した光電変換装置の平面図である。図３は図２のＡ−Ａ´断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ´断面図であり、図５は図２のＣ−Ｃ´断面図である。この光電変換装置は、絶縁性の基板１０、並びに基板１０上に形成された第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２を備えている。第１光電変換素子１０１は、第１下部電極１１１、第１光電変換層１２１、及び第１上部電極１３１を備えている。第２光電変換素子１０２は、第２下部電極１１２、第２光電変換層１２２、及び第２上部電極１３２を備えている。第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２は、第１の方向（図中左右方向）に沿って互いに並んで配置されており、第２の方向（図中奥方向）に延伸する分割溝４００によって互いに分離されている。第２下部電極１１２は、第１の方向と平行な側面から第２光電変換層１２２の外に延伸する第１延伸部１１２ａを備えている。また第１光電変換素子１０１の側面のうち第１延伸部１１２ａの延伸方向に向いている側面には、第１絶縁層２０１が形成されている。そして第１上部電極１３１と第１延伸部１１２ａは、第１接続部３０１によって接続されている。第１接続部３０１は、第１絶縁層２０１上を介して、第１上部電極１３１と第１延伸部１１２ａとを接続している。この光電変換装置は、例えば太陽電池モジュールに用いられる。太陽電池モジュールは、光電変換装置を複数直列に接続した構造を有しており、その末端は接続端子等として外部に取り出して他の機器等に接続できるようになっている。光電変換装置の両面全体は、耐候性のある基材等によって接着剤等を用いて封止されている。
基板１０は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、アクリル、アラミドなどの可撓性を有する絶縁性の基板であるが、金属基板上に絶縁層を形成した基板やガラス基板など、可撓性を有していない絶縁性の基板であってもよい。基板１０の厚さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下である。
第１下部電極１１１と第２下部電極１１２は互いに同一の材料、例えばＡｇやＡｌなどの金属層、又はＩＴＯ（Indium Thin Oxide）、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの透明電極層により形成されている。
第１光電変換層１２１と第２光電変換層１２２は互いに同一の構造を有している。ここでの同一の構造とは、完全に同一の構造のみを指すのではなく、設計上の平面形状が同一であるが加工誤差により多少のずれを有するものも含む。第１光電変換層１２１と第２光電変換層１２２は、例えば第１導電型（例えばｎ型）シリコン層、ｉ型シリコン層、及び第２導電型（例えばｐ型）シリコン層をこの順に１回又は複数回積層した構造を有している。ここでのシリコン層は、例えば微結晶シリコン層であるが、アモルファスシリコン層、多結晶シリコン層、又は単結晶シリコン層であってもよい。第１導電型シリコン層の厚さは例えば１ｎｍ以上１μｍ以下であり、ｉ型シリコン層の厚さは例えば１０ｎｍ以上１ｍｍ以下であり、第２導電型シリコン層の厚さは例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。ｉ型シリコン層としては、シリコン基板を使うことも考えられる。なおシリコン層の代わりに、カルコパイライト系薄膜半導体、有機膜半導体、又は色素を担持した酸化物半導体を用いても良い。また第１光電変換層１２１と第２光電変換層１２２は、ｎｉｐ接合、ｐｉｎ接合、またはｐｎ接合を複数有する多接合構造、例えば、第１導電型（例えばｎ型）シリコン層、ｉ型シリコン層、及び第２導電型シリコン層（例えばｐ型）を、この順に複数回積層した構成であっても良い。また、各接合の層間に、トンネル接合層や中間反射構造を備えていても良い。
第１上部電極１３１と第２上部電極１３２は、互いに同一の材料、例えばＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの透明電極層により形成されている。第１上部電極１３１及び第２上部電極１３２の厚さは、例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。
第１絶縁層２０１は、例えば３００ｎｍ〜１５００ｎｍに対して透過性が高い絶縁材料、例えばポリマー系材料、無機系材料、無機／有機コンポジット材料により形成されている。平面視において第１絶縁層２０１の厚さは、例えば１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。なお、ｉ型シリコン層として厚さが数百μｍのシリコン基板を用いた場合であっても、第１絶縁層２０１の厚さが１００μｍ程度あれば、絶縁性を確保できる。
第１接続部３０１は、第１導電パターン３２１、集電極層３１１、及び第２導電パターン３３１を備えている。第１導電パターン３２１は、第１絶縁層２０１を介して第１下部電極１１１の反対側に設けられている。集電極層３１１は、第１上部電極１３１上から第１絶縁層２０１を介して第１導電パターン３２１まで延伸している。第２導電パターン３３１は、第１導電パターン３２１と第１延伸部１１２ａとを接続する。第１導電パターン３２１は、例えば第１下部電極１１１と同一の材料により形成されており、第２導電パターン３３１は、例えば集電極層３１１と同一の材料により形成されている。
集電極層３１１は、例えばＴｉ及びＡｇをこの順に積層した導電層であるが、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ等の金属や合金の単層膜であっても良いし、金属や合金の多層膜であってもよい。また集電極層３１１は、１本であっても良いし、２本以上あってもよい。また平面視において、集電極層３１１は直線であっても良いし直線でなくてもよい。また集電極層３１１は、直接第２導電パターン３３１に接続していてもよい。
第１光電変換層１２１及び第２光電変換層１２２は、平面形状が四角形（例えば正方形や長方形を含む）であり、かつ第１側面が互いに対向するように配置されている。また平面視において第１延伸部１１２ａは、第２光電変換層１２２のうち第１側面と交わっている第２側面から第２光電変換層１２２の外に延伸している。第１延伸部１１２ａの長さは、例えば０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。また第１光電変換層１２１および第２光電変換層１２２は、同一の形状を有している。ここでの同一の構造とは、完全に同一の構造のみを指すのではなく、設計上の平面形状が同一であるが加工誤差により多少のずれを有するものも含む。本図に示す例において、第１光電変換層１２１及び第２光電変換層１２２は、平面形状が長方形であり、かつ長辺が互いに対向するように配置されている。第１延伸部１１２ａは、平面視において、第２光電変換層１２２の短辺から第２光電変換層１２２の外に延伸している。また第１光電変換層１２１および第２光電変換層１２２は、平面視において短辺が同一直線上に位置している。なお、本実施形態における長方形、及び同一直線には、加工誤差により多少のずれを有するものも含む。
また光電変換装置は、さらに基板１０上に第３光電変換素子１０３（第２の第１光電変換素子）を備えている。第３光電変換素子１０３は、第２光電変換素子１０２を介して第１光電変換素子１０１とは反対側に位置しており、第３下部電極１１３、第３光電変換層１２３、及び第３上部電極１３３をこの順に積層したものである。すなわち平面視において、第１光電変換素子１０１、第２光電変換素子１０２、及び第３光電変換素子１０３は、第１の方向に沿ってこの順に並んでいる。第３下部電極１１３は、第２延伸部１１３ａを備えている。第２延伸部１１３ａは、平面視において第３光電変換層１２３のうち第１延伸部１１２ａとは逆側に位置する部分から、第３光電変換層１２３の外に延伸している。第２延伸部１１３ａの長さは、例えば０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
本図に示す例において、第３光電変換素子１０３の構成は、向きも含めて第１光電変換素子１０１の構成と略同様である。第１光電変換層１２１、第２光電変換層１２２、及び第３光電変換層１２３は、平面形状が同一である。ここでの同一の構造とは、完全に同一の構造のみを指すのではなく、設計上の平面形状が同一であるが加工誤差により多少のずれを有するものも含む。第３光電変換層１２３の長さは、例えば１ｃｍ以上２ｍ以下である。第１光電変換層１２１、第２光電変換層１２２、及び第３光電変換層１２３は、例えば長方形である。この場合、平面視において第３光電変換層１２３は、短辺が第１光電変換層１２１および第２光電変換層１２２の短辺と同一直線上に位置している。そして長辺が、例えば１ｃｍ以上２ｍ以下となる。
第２光電変換素子１０２の側面のうち第２延伸部１１３ａの延伸方向に向いている側面には、第２絶縁層２０２が設けられている。そして第２上部電極１３２と第２延伸部１１３ａは、第２接続部３０２を介して互いに接続している。第２接続部３０２は第１接続部３０１と同様の構成を有しており、第３導電パターン３２２、集電極層３１２、及び第４導電パターン３３２を備えている。第３導電パターン３２２は、第２絶縁層２０２を介して第２下部電極１１２の反対側に設けられている。集電極層３１２は、第２上部電極１３２上から第２絶縁層２０２を介して第３導電パターン３２２まで延伸している。第４導電パターン３３２は、第３導電パターン３２２と第２延伸部１１３ａとを接続する。第３導電パターン３２２は、例えば第２下部電極１１２と同一の材料により形成されており、第４導電パターン３３２は、例えば集電極層３１２と同一の材料により形成されている。
第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２の間、及び第２光電変換素子１０２と第３光電変換素子１０３の間には、それぞれ分割溝４００が設けられている。分割溝４００の幅は、例えば１０μｍ以上１ｃｍ以下である。ただし、分割溝４００の幅は１０μｍ以上１ｍｍ以下であっても良い。第１光電変換素子１０１、第２光電変換素子１０２、及び第３光電変換素子１０３それぞれは、分割溝４００に面する側面には凹凸が形成されておらず、滑らか（例えば面一）である。
次に、図６〜図９及び図１の斜視図を用いて、図１〜図５に示した光電変換装置の製造方法について説明する。この光電変換装置の製造方法は、次に示す工程を有する。まず、基板１０上に、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２を形成し、かつ第２光電変換素子１０２の第２下部電極１１２に第１延伸部１１２ａを形成する。次いで、第１光電変換素子１０１の側面のうち第１延伸部１１２ａの延伸方向に向いている側面に第１絶縁層２０１を形成する。次いで、第１接続部３０１を形成する。
なお、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２を形成するときに、第３光電変換素子１０３も形成され、第１延伸部１１２ａを形成するときに第２延伸部１１３ａも形成される。また第１絶縁層２０１を形成するときに第２絶縁層２０２も形成され、第１接続部３０１を形成するときに第２接続部３０２も形成される。以下、詳細に説明する。
まず図６に示すように、基板１０上に、第１導電膜１１０を形成する。第１導電膜１１０は、後述する工程によって、第１下部電極１１１、第２下部電極１１２、第３下部電極１１３、第１延伸部１１２ａ、第２延伸部１１３ａ、第１接続部３０１の第１導電パターン３２１、及び第２接続部３０２の第３導電パターン３２２となる。第１導電膜１１０は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、スプレー成膜法、インクジェット法、又はメッキ法により形成される。
次いで図７に示すように、第１導電膜１１０のうち第１延伸部１１２ａ、第２延伸部１１３ａ、第１導電パターン３２１、及び第３導電パターン３２２となる領域をマスク部材（図示せず）で被覆した状態で、第１導電膜１１０上に、光電変換層１２０を成膜する。光電変換層１２０は、後述する工程によって、第１光電変換層１２１、第２光電変換層１２２、及び第３光電変換層１２３になる。光電変換層１２０は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成されるが、材料によっては熱ＣＶＤ法、ヘテロエピタキシャル成長法、金属誘起固相成長法、スパッタリング法、真空蒸着法、メッキ法、スプレー成膜法、又はインクジェット法を用いて形成することもできる。
次いで、第１導電膜１１０のうち第１延伸部１１２ａ、第２延伸部１１３ａ、第１導電パターン３２１、及び第３導電パターン３２２となる領域をマスク部材（図示せず）で被覆した状態で、光電変換層１２０上に、第２導電膜１３０を形成する。第２導電膜１３０は、後述する工程によって、第１上部電極１３１、第２上部電極１３２、及び第３上部電極１３３になる。
次いで図８に示すように、第１導電膜１１０、光電変換層１２０、及び第２導電膜１３０の積層体に分割溝４００を形成する。これにより、この積層体は第１光電変換素子１０１、第２光電変換素子１０２、及び第３光電変換素子１０３に分割される。また第１導電膜１１０に、第１導電パターン３２１及び第３導電パターン３２２を他の部分から分離するための分離溝４０２を形成する。分割溝４００及び分離溝４０２は、例えばレーザスクライブ法により形成されるが、メカニカルスクライブ法や超音波振動加工法により形成されても良い。本図に示す例において、分割溝４００及び分離溝４０２は基板１０に到達している。ただし分割溝４００及び分離溝４０２は基板１０に到達していなくても良い。
なお、マスクを用いて光電変換層１２０を形成した場合、マスク近傍に位置する光電変換層１２０は膜質が低下している可能性がある。そこで、光電変換層１２０の幅Ｗ（図７参照）を、第１光電変換素子１０１の幅（長さ）と分離溝４０２の幅の和Ｌとしておき、分離溝４０２を形成するときに光電変換層１２０の端部を除去しても良い。
次いで図９に示すように、分離溝４０２に第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２を形成する。第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２は、例えばスクリーン印刷法を用いて絶縁性ペーストを塗布することにより、又はインクジェット法により形成される。この場合、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２は必要な部分（設計された部分）にのみ形成される。また第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２は、スパッタリング法又は真空蒸着法を用いて形成されてもよい。スパッタリング法や真空蒸着法を用いる場合、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２は、マスクパターンによって成膜されるべきでない部分を覆い、その状態で成膜処理を行うことにより、選択的に成膜される。
次いで図１に示すように、集電極層３１１，３１２を形成し、かつ第２導電パターン３３１及び第４導電パターン３３２を形成する。
集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、同一工程により形成されてもよい。この場合、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は互いに同一の材料により形成される。集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、又はスプレー成膜法により形成される。この場合、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、例えばマスクパターンによって成膜されるべきでない部分を覆い、その状態で成膜処理を行うことにより、選択的に成膜される。集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、スクリーン印刷法、インクジェット法またはマスクを用いた電子ビーム蒸着法により同一工程で形成されてもよい。スクリーン印刷法又はインクジェット法を用いる場合、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２以外の領域（設計された部分以外の領域）には導電膜が形成されない。また、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、メッキ法により形成されてもよい。この場合、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２が形成されるべき領域に成長核を形成し、その後メッキ処理を行う。
また集電極層３１１，３１２は、第２導電パターン３３１及び第４導電パターン３３２と別工程により形成されてもよい。この場合、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２は、例えば上記した工程を２回繰り返すことにより、２回に分けて形成される。
次に、本実施形態における作用及び効果について説明する。本実施形態において、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２は第１の方向に沿って互いに並んで配置されている。第１光電変換素子１０１の第１上部電極１３１と第２光電変換素子１０２の第２下部電極１１２は、第１接続部３０１を介して直列に接続している。第１接続部３０１は、第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２の間ではなく、第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２の外側に設けられている。このように、本実施形態にかかる光電変換装置は、第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２を接続するための新規な構造を有している。
そして、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２を互いに分離するときに、複数の溝を並列に設ける必要がなく、一本の分割溝４００を設ければよい。このため、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２の相互間隔を狭くすることができる。これにより、光電変換装置の無効領域の面積を狭くすることが可能になる。この効果は、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２の平面形状を長方形として設計し、この長方形の短辺として設計した側に第１接続部３０１を設けた場合に顕著になる。
また、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２を互いに分離するときに一本の分割溝４００を設ければよいため、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２の分離するときの工程数が少なくてすむ。
また、基板１０上に第３光電変換素子１０３を設け、第２光電変換素子１０２の第２上部電極１３２と、第３光電変換素子１０３の第３下部電極１１３とを、第２接続部３０２を用いて接続している。第２接続部３０２は、第２光電変換素子１０２を介して第１接続部３０１とは逆側に位置している。第３光電変換素子１０３は第１光電変換素子１０１と実質的に同一であるため、第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２を繰り返し基板１０上に複数形成し、これらを第１接続部３０１と第２接続部３０２を用いて直列に接続することができる。この場合、４つ以上の光電変換素子を直列に接続して、光電変換装置の出力電圧を高くすることができる。
このとき、平面視において第１光電変換素子１０１と第２光電変換素子１０２の形状を長方形として設計して、この長方形の短辺として設計された側に第１接続部３０１及び第２接続部３０２を設けるのが好ましい。このようにすると、第１光電変換素子１０１及び第２光電変換素子１０２の第１の方向の側面側、すなわち長辺として設計した側に第１接続部３０１及び第２接続部３０２を設けた場合と比較して、光電変換装置の無効面積を小さくすることができる。
図１０は、第２の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。本実施形態に示す光電変換装置は、第１接続部３０１の第２導電パターン３３１及び第２接続部３０２の第４導電パターン３３２（本図では図示せず）が、第１の実施形態において図６及び図７で示した第１導電膜１１０により形成されている点を除いて、第１の実施形態と同様である。
すなわち本実施形態において、第１接続部３０１の第１導電パターン３２１と第２導電パターン３３１は、第２光電変換素子１０２の第２下部電極１１２と一体的に形成されている。また第２接続部３０２の第３導電パターン３２２と第４導電パターン３３２は、第３光電変換素子１０３の第３下部電極１１３と一体的に形成されている。
この光電変換装置の製造方法は、第２導電パターン３３１及び第４導電パターン３３２が、第１導電パターン３２１及び第３導電パターン３２２と同一工程で形成される点を除いて、第１の実施形態にかかる光電変換装置の製造方法と同様である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図１１、図１２、図１３、及び図１４は、第３の実施形態に係る光電変換装置の製造方法を示す斜視図である。この半導体装置の製造方法は、第１導電膜１１０に対して分割溝４００及び分離溝４０２を形成した後に、光電変換層１２０及び第２導電膜１３０を形成する点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様の構成である。以下、詳細に説明する。
本実施形態において、第１導電膜１１０を形成するまでの工程は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。第１導電膜１１０を形成した後、図１１に示すように、第１導電膜１１０に分割溝４００及び分離溝４０２を形成する。これにより、第１下部電極１１１、第２下部電極１１２、第３下部電極１１３、第１延伸部１１２ａ、第２延伸部１１３ａ、第１導電パターン３２１、及び第３導電パターン３２２が形成される。分割溝４００は第１下部電極１１１と第２下部電極１１２の間に位置しており、分離溝４０２は第１下部電極１１１と第１導電パターン３２１の間に位置している。分割溝４００及び分離溝４０２の形成方法は、第１の実施形態と同様である。
次いで図１２に示すように、第１下部電極１１１上、第２下部電極１１２上、及び第１分割溝４００上に、光電変換層１２０を形成する。このとき、第３下部電極１１３上にも光電変換層１２０を形成する。次いで、光電変換層１２０上に第２導電膜１３０を形成する。光電変換層１２０及び第２導電膜１３０の形成方法は、第１の実施形態と同様である。
次いで図１３に示すように、光電変換層１２０及び第２導電膜１３０に第３分割溝としての分割溝４００を形成する。第３分割溝としての分割溝４００を形成する方法は、第１の実施形態において分割溝４００を形成する方法と同様である。これにより、第１光電変換層１２１、第２光電変換層１２２、第３光電変換層１２３、第１上部電極１３１、第２上部電極１３２、及び第３上部電極１３３が形成される。
なお、第３分割溝としての分割溝４００の幅は、第１導電膜１１０に形成された分割溝４００の幅より狭い。このため、第１光電変換層１２１は第１下部電極１１１より幅広であり、第１下部電極１１１の側面を被覆している。同様に、第２光電変換層１２２及び第３光電変換層１２３は、第２下部電極１１２及び第３下部電極１１３より幅広であり、第２下部電極１１２及び第３下部電極１１３の側面を被覆している。
その後、図１４に示すように、第１絶縁層２０１、第２絶縁層２０２、集電極層３１１，３１２、第２導電パターン３３１、及び第４導電パターン３３２を形成する。これらの形成方法は、第１の実施形態と同様である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図１５は、第４の実施形態に係る光電変換装置の構成を示す斜視図である。この光電変換装置は、第１の実施形態と同様に、複数の第１光電変換素子１０１（１０３）及び複数の第２光電変換素子１０２が第１の方向に沿って繰り返し並べられている。そして、以下の点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。
まず、複数の第１光電変換素子１０１（１０３）及び複数の第２光電変換素子１０２は、複数の第１接続部３０１及び複数の第２接続部３０２を介して直列に接続されている。そして第１絶縁層２０１は、複数の第１光電変換素子１０１（１０３）に対応するように連続して形成されており、第２絶縁層２０２は、複数の第２光電変換素子１０２に対応するように連続して形成されている。すなわち本実施形態において、第１絶縁層２０１は、第１延伸部１１２ａに接している。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２が第１の方向に連続して形成されているため、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２に第１の方向に位置ずれが生じても、光電変換装置が不良品になることを抑制できる。なおこの効果は、第１絶縁層２０１及び第２絶縁層２０２が第１の方向に連続して形成されておらず、隣の延伸部に接する形で形成されていても、得ることができる。なお、上記した各実施例においても、本実施形態のように、第１絶縁層２０１は、第１延伸部１１２ａに接しているようにすることができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば図７に示した光電変換層１２０を形成する工程において、光電変換層１２０の幅Ｗを上記した和Ｌより大きくしてもよい。この場合、図８に示した分離溝４０２を形成する工程において、光電変換層１２０のうち膜質が低下している部分を、分離溝４０２によって第１光電変換層１２１、第２光電変換層１２２、及び第３光電変換層１２３から分離することができる。
１０ 基板
１０１ 第１光電変換素子
１０２ 第２光電変換素子
１０３ 第３光電変換素子（第２の第１光電変換素子）
１１０ 第１導電膜
１１１ 第１下部電極
１１２ 第２下部電極
１１２ａ 第１延伸部
１１３ 第３下部電極
１１３ａ 第２延伸部
１２０ 光電変換層
１２１ 第１光電変換層
１２２ 第２光電変換層
１２３ 第３光電変換層
１３０ 第２導電膜
１３１ 第１上部電極
１３２ 第２上部電極
１３３ 第３上部電極
２０１ 第１絶縁層
２０２ 第２絶縁層
３０１ 第１接続部
３０２ 第２接続部
３１１ 集電極層
３１２ 集電極層
３２１ 第１導電パターン
３２２ 第３導電パターン
３３１ 第２導電パターン
３３２ 第４導電パターン
４００ 分離溝
４０２ 分離溝

Claims (19)

  1. 絶縁性の基板と、
    前記基板上に形成され、第１下部電極、第１光電変換層、及び第１上部電極をこの順に積層した第１光電変換素子と、
    前記基板上に形成され、第２下部電極、第２光電変換層、及び第２上部電極をこの順に積層した第２光電変換素子と、
    を備え、
    前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子は、第１の方向に沿って互いに並んで配置されており、かつ第２の方向に延伸する分離溝によって互いに分離されており、
    前記第２下部電極は、前記第１の方向と平行な側面から前記第２光電変換層の外に延伸する第１延伸部を備えており、
    前記第１光電変換素子の側面のうち前記第１延伸部の延伸方向に向いている側面に設けられた第１絶縁層と、
    前記第１絶縁層上を介して、前記第１上部電極と前記第１延伸部とを接続する第１接続部と、
    を備える光電変換装置。
  2. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層は、平面形状が四角形であり、かつ第１側面が互いに対向するように配置されており、
    平面視において前記第１延伸部は、前記第２光電変換層のうち前記第１側面と交わっている第２側面から前記第２光電変換層の外に延伸している光電変換装置。
  3. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第１接続部は、
    前記第１絶縁層を介して前記第１下部電極の反対側に設けられた第１導電パターンと、
    前記第１上部電極上から前記第１絶縁層を介して前記第１導電パターンまで延伸している集電極層と、
    前記第１導電パターンと前記第１延伸部とを接続する第２導電パターンと、
    を備える光電変換装置。
  4. 請求項３に記載の光電変換装置において、
    前記第１導電パターンは、前記第１下部電極と同一の材料により形成されている光電変換装置。
  5. 請求項３に記載の光電変換装置において、
    前記第２導電パターンは、前記集電極層と同一の材料により形成されている光電変換装置。
  6. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第２光電変換素子を介して前記第１光電変換素子とは反対側に位置しており、前記基板上に第２の前記第１下部電極、第２の前記第１光電変換層、及び第２の前記第１上部電極をこの順に積層した第２の第１光電変換素子と、
    前記第２の第１下部電極に設けられ、平面視において前記第２の第１光電変換層のうち前記第１延伸部とは逆側に位置する部分から前記第２の第１光電変換層の外に延伸する第２延伸部と、
    前記第２光電変換素子の側面のうち前記第２延伸部の延伸方向に向いている側面に設けられた第２絶縁層と、
    前記第２絶縁層上を介して、前記第２上部電極と前記第２延伸部とを接続する第２接続部と、
    を備える光電変換装置。
  7. 請求項６に記載の光電変換装置において、
    前記第１光電変換層、前記第２光電変換層、及び前記第２の第１光電変換層は、平面形状が同一である光電変換装置。
  8. 請求項６に記載の光電変換装置において、
    前記第１の方向に沿って繰り返し並べられた複数の前記第１光電変換素子及び複数の前記第２の光電変換素子を備え、
    前記複数の第１光電変換素子及び前記複数の第２光電変換素子は、複数の前記第１接続部及び複数の前記第２接続部を介して直列に接続されており、
    前記第１絶縁層は、前記複数の第１光電変換素子に対応するように連続して形成されており、
    前記第２絶縁層は、前記複数の第２光電変換素子に対応するように連続して形成されている光電変換装置。
  9. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層は、少なくとも２つ以上の光電変換層を有する多接合構造を有している光電変換装置。
  10. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第１絶縁層は、前記第１延伸部に接している光電変換装置。
  11. 請求項１に記載の光電変換装置において、
    前記第１光電変換層は、前記第１下部電極より幅広であり、前記第１下部電極の側面を被覆しており、
    前記第２光電変換層は、前記第２下部電極より幅広であり、前記第２下部電極の側面を被覆している光電変換装置。
  12. 少なくとも互いに直列に接続された複数の光電変換装置を有しており、
    前記光電変換装置は、
    絶縁性の基板と、
    前記基板上に形成され、第１下部電極、第１光電変換層、及び第１上部電極をこの順に積層した第１光電変換素子と、
    前記基板上に形成され、第２下部電極、第２光電変換層、及び第２上部電極をこの順に積層した第２光電変換素子と、
    を備え、
    前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子は、第１の方向に沿って互いに並んで配置されており、かつ第２の方向に延伸する分離溝によって互いに分離されており、
    前記第２下部電極は、前記第１の方向と平行な側面から前記第２光電変換層の外に延伸する第１延伸部を備えており、
    前記第１光電変換素子の側面のうち前記第１延伸部の延伸方向に向いている側面に設けられた第１絶縁層と、
    前記第１絶縁層上を介して、前記第１上部電極と前記第１延伸部とを接続する第１接続部と、
    を備える太陽電池モジュール。
  13. 基板上に、第１下部電極、第１光電変換層、及び第１上部電極をこの順に積層した第１光電変換素子と、第２下部電極、第２光電変換層、及び第２上部電極をこの順に積層した第２光電変換素子とを、第１の方向に沿って互いに並んで形成し、かつ前記第２下部電極に、前記第１の方向と平行な側面から前記第２光電変換層の外に延伸する第１延伸部を形成する工程と、
    前記第１光電変換素子の側面のうち前記第１延伸部の延伸方向に向いている側面に第１絶縁層を形成する工程と、
    前記第１絶縁層上を介して、前記第１上部電極と前記第１延伸部とを接続する第１接続部を形成する工程と、
    を備える光電変換装置の製造方法。
  14. 請求項１３に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記第１光電変換素子、前記第２光電変換素子、及び前記第１延伸部を形成する工程は、
    前記基板上に、前記第１下部電極、前記第２下部電極、および前記第１延伸部となる第１導電膜を形成する工程と、
    前記第１導電膜のうち前記第１延伸部となる領域をマスク部材で被覆した状態で、前記第１導電膜上に、前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層となる光電変換層を形成する工程と、
    前記光電変換層上に、前記第１上部電極及び前記第２上部電極となる第２導電膜を形成する工程と、
    前記第２導電膜、前記光電変換層、及び前記第１導電膜を、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子に分割する工程と、
    を有する光電変換装置の製造方法。
  15. 請求項１４に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記第１接続部は、
    前記第１絶縁層を介して前記第１下部電極の反対側に設けられた第１導電パターンと、
    前記第１上部電極上から前記第１絶縁層を介して前記第１導電パターンまで延伸している集電極層と、
    前記第１導電パターンと前記第１延伸部とを接続する第２導電パターンと、
    を備え、
    前記第１導電膜を形成する工程において、前記第１導電膜を、前記第１導電パターンが形成される領域にも形成し、
    前記光電変換層を形成する工程において、前記第１導電膜のうち前記第１導電パターンとなる領域を前記マスク部材で被覆した状態で、前記光電変換層を形成し、
    前記光電変換層を形成する工程の後、前記第１絶縁層を形成する工程の前に、前記第１導電膜を選択的に除去することにより前記第１導電パターンを他の部分から分離する工程を備え、
    前記第１絶縁層を形成する工程の後に、
    前記集電極層を形成し、かつ前記第２導電パターンを形成することにより前記第１接続部を形成する工程を備える光電変換装置の製造方法。
  16. 請求項１５に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記集電極層を形成し、かつ前記第２導電パターンを形成することにより前記第１接続部を形成する工程は、前記集電極層と前記第２導電パターンとを別工程で形成する工程である光電変換装置の製造方法。
  17. 請求項１５に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記集電極層を形成し、かつ前記第２導電パターンを形成することにより前記第１接続部を形成する工程は、前記集電極層と前記第２導電パターンとを同一工程で形成する工程である光電変換装置の製造方法。
  18. 請求項１３に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記第１光電変換素子、前記第２光電変換素子、及び前記第１延伸部を形成する工程は、
    前記基板上に、前記第１下部電極、前記第２下部電極、および前記第１延伸部となる第１導電膜を形成する工程と、
    前記第１導電膜に、前記第１下部電極と前記第２下部電極の間に位置する第１分割溝、および前記第１接続部と前記第１下部電極の間に位置する第２分割溝を形成する工程と、
    前記第１下部電極上、前記第２下部電極上、及び前記第１分割溝上に、前記第１光電変換層及び前記第２光電変換層となる光電変換層を形成する工程と、
    前記光電変換層上に、前記第１上部電極及び前記第２上部電極となる第２導電膜を形成する工程と、
    前記光電変換層及び前記第２導電膜に第３分割溝を形成することにより、前記第１光電変換層、前記第２光電変換層、前記第１上部電極、及び前記第２上部電極を形成する工程と、を備える光電変換装置の製造方法。
  19. 請求項１８に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記第３分割溝の幅は、前記第１分割溝の幅より小さい光電変換装置の製造方法。
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