JP2013229518A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い光電変換効率を有する光電変換装置を提供すること。
【解決手段】 光電変換装置の製造方法は、基板１上に下部電極２を形成する工程と、下部電極２上に光電変換層を形成する工程とを有している。さらに、光電変換装置の製造方法は、前記光電変換層の一部を機械的に除去して、該光電変換層に溝部を形成する工程と、前記溝部にレーザ光を照射する工程とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光電変換装置の製造方法に関する。

太陽光発電等に使用される光電変換装置は、様々な種類のものがあるが、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）に代表されるカルコパイライト系の光電変換装置は比較的低コストで太陽電池モジュールの大面積化が容易なことから、研究開発が進められている。

このカルコパイライト系の光電変換装置は、例えば、ソーダライムガラス（以下、ＳＬＧと略する）などの基板上に下部電極としてモリブデン（Ｍｏ）などの金属薄膜が形成されている。また、基板上および下部電極上には、二セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）等のカルコゲン化合物半導体層（カルコパイライト系の半導体層）よりなる光吸収層と、硫化カドミウム等の混晶化合物半導体よりなるバッファ層とを含む光電変換層が設けられている。さらに、光電変換層上には、錫を含んだ酸化インジウム（ＩＴＯ）などの透明導電膜および集電電極を有する上部電極が設けられている。

このような光電変換装置では、それぞれの膜の一部を除去して所定の形状にパターニングすることにより、複数の光電変換セルに分割されている。そして、これら複数の光電変換セルを基板上で直列接続することによって、所定の出力電圧を得ている。上記パターニングのうち、光電変換層を除去するパターニングでは、金属針や金属刃などの加工ツールを用いて機械的に除去するメカニカルスクライブ法が用いられている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００２−３７３９９５号公報

メカニカルスクライブで法は、光電変換層の一部を除去することによって、底面で下部電極の上面が露出するような溝部を形成する。メカニカルスクライブ法では、加工ツールに所定の圧力をかけて移動させるため、当該圧力が強い場合、光電変換層が下部電極上に過度に押し付けられるようになる。これにより、溝部の底面に位置する下部電極上に光電変換層の一部が残存する場合あった。このような場合、上記溝部内に上部電極を配して隣り合う光電変換セル同士を電気的に接続すると、上部電極と下部電極との間に残存した光電変換層が抵抗として作用する。その結果、上部電極と下部電極との接続抵抗が大きくなり、光電変換効率が低下する可能性があった。

本発明の一つの目的は、下部電極上の光電変換層の残存量を低減することによって、高い光電変換効率を有する光電変換装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法では、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上に光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層の一部を機械的に除去して、該光電変換層に溝部を形成する工程と、前記溝部にレーザ光を照射する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る光電変換装置の製造方法では、溝部の下に位置する下部電極上（溝部の底部）に光電変換層の一部が残存した場合でも、残存した光電変換層をレーザ光で除去することができる。これにより、溝部の底部に露出する下部電極と接続される他の電極（例えば、上部電極）との間に生じる接続抵抗の上昇が低減される。その結果、光電変換効率が高まる。

本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法で製造される光電変換装置の一例を示す斜視図である。 図１の光電変換装置の断面図である。 本発明の光電変換装置の製造方法の実施形態を示す断面図である。 スクライブ装置の一例を示す模式図である。 レーザ照射装置の一例を示す模式図である。 本発明の光電変換装置の製造方法の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の光電変換装置の製造方法の他の実施形態で製造された光電変換装置における下部電極の拡大断面図である。

本発明の光電変換装置の製造方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面には、光電変換装置２０における光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付しているものがある。まず、光電変換装置の一例について説明する。

＜光電変換装置＞
光電変換装置２０は、図１、図２に示すように、光電変換セル１０が複数並べて形成されている。この光電変換セル１０（光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂ）は、基板１と、下部電極２と、光電変換層（光吸収層３およびバッファ層４）と、上部電極（第１上部電極層５および第２上部電極層６）とを備えている。

光電変換セル１０ａは、光吸収層３およびバッファ層４をＺ方向に貫通する第２上部電極層６の一部（接続部６ｂ）によって、第１上部電極層５と、隣接する光電変換セル１０ｂの下部電極２が延出された部位とが電気的に接続されている。換言すれば、第２上部電極層６は、隣り合う光電変換層間で一方の光電変換セル１０の第１上部電極層５と、他方の光電変換セル１０の下部電極２とを電気的に接続している。これにより、隣接する光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂは、図１中のＸ方向に沿って直列接続され、集積化されている。

次に、光電変換装置２０を構成する部材について説明する。

基板１は、光電変換層および上部電極等を支持するためのものである。このような基板１としては、例えば厚さ１〜３ｍｍ程度のソーダライムガラス（以下、ＳＬＧともいう）またはホウケイ酸ガラスなどを用いることができる。

下部電極２は、一方向（図１および図２中のＸ方向）に互いに間隔をあけて基板１の一主面上に配置されている。なお、本実施形態では、図２において、上記間隔に対応する分離溝Ｐ１によって互いに離間した３つの下部電極２が設けられている。このような下部電極２は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）または金（Ａｕ）等の金属またはこれらの合金や金属積層構造体が用いられる。この下部電極２は、例えば、スパッタリング法または蒸着法等を用いて、基板１上に厚さ０．２
〜１μｍ程度に形成される。

光吸収層３は、下部電極２上に配置されている。また、本実施形態において、光吸収層３は、カルコゲン化合物半導体を含んでいる。カルコゲン化合物半導体とは、カルコゲン元素である硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）を含む化合物半導体である。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、Ｉ-III-VI化合物半導体がある。I-III-VI
化合物半導体とは、Ｉ-Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII-Ｂ族元素（１３族元素と
もいう）とVI-Ｂ族元素（１６族元素ともいう）との化合物半導体であり、カルコパイラ
イト構造を有していることから、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる（ＣＩＳ系化合物半導体ともいう）。I-III-VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ_２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２）、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）_２）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ_２）又は薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層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薄膜がある。

光吸収層３は、例えばｐ型の導電型を有する厚さ１〜３μｍ程度の薄膜である。光吸収層３は、例えばスパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成される。また、光吸収層３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る。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層３に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。

バッファ層４は、光吸収層３の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、光吸収層３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３の導電型がｎ型であり、バッファ層４の導電型がｐ型であってもよい。ここでは、バッファ層４と光吸収層３との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、各光電変換セルでは、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層３とバッファ層４とにおいて光電変換が生じ得る。

バッファ層４は、化合物半導体を主に含む。バッファ層４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（Ｉｎ_２Ｓ_３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ_２Ｓｅ_３）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。また、バッファ層４が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リ−ク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層４は、例えば、ケミカルバスデポジション法（ＣＢＤ）法等によって形成され得る。

また、バッファ層４は、光吸収層３の一主面の法線方向（＋Ｚ方向）に厚さを有する。この厚さは、例えば、１０〜２００ｎｍに設定される。バッファ層４の厚さが１００〜２００ｎｍであれば、バッファ層４の上に第１上部電極層５がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層４においてダメージが生じ難くなる。

第１上部電極層５は、バッファ層４の＋Ｚ側の主面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。この第１上部電極層５は、光吸収層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。第１上部電極層５は、バッファ層４よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。第１上部電極層５には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれてもよいし、窓層と透明導電層とが含まれてもよい。

第１上部電極層５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（ＳｎＯ_２）等の金属酸化物半導体等が挙げられる。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。

第１上部電極層５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。第１上部電極層５の厚さは、例えば、０．０５〜３μｍである。ここで、第１上部電極層５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、第１上部電極層５を介して光吸収層３から電荷が良好に取り出され得る。

バッファ層４および第１上部電極層５は、光吸収層３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）を有していてもよい。これにより、光吸収層３における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、第１上部電極層５の厚さが０．０５〜０．５μｍであれば、第１上部電極層５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。さらに、第１上部電極層５の絶対屈折率とバッファ層４の絶対屈折率とが略同一であれば、第１上部電極層５とバッファ層４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。

第２上部電極層６は、第１上部電極層５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部６ａと、接続部６ｂを有している。そして、例えば、光電変換セル１０ａの第１上部電極層５によって集められた電荷は、線状部６ａによってさらに集められ、接続部６ｂを介して隣接する光電変換セル１０ｂに伝達され得る。

この線状部６ａが設けられることで、第１上部電極層５における導電性が補われるため、第１上部電極層５の薄層化が可能となる。これにより、電荷の取り出し効率の確保と、第１上部電極層５における光透過性の向上とが両立し得る。なお、線状部６ａが、導電性の優れた金属を主に含んでいれば、光電変換装置における変換効率が向上し得る。

また、線状部６ａの幅は、５０〜４００μｍであれば、隣接する光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂ間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層３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に複数の線状部６ａが設けられる場合、該複数の線状部６ａの間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であればよい。

なお、線状部６ａの表面が、光吸収層３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２０がモジュ−ル化された際に、線状部６ａ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３に入射し得る。これにより、光電変換層の変換効率が向上し得る。このような線状部６ａ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を用いて形成すればよい。また、アルミニウム等の光反射率の高い金属が線状部６ａの表面に蒸着されることによっても実現できる。

接続部６ｂは、光吸収層３およびバッファ層４を分離する分離溝Ｐ２内に配置されている。この接続部６ｂは、線状部６ａと電気的に接続している。そして、例えば、光電変換セル１０ａ内に位置する接続部６ｂは、分離溝Ｐ２を通って隣の光電変換セル１０ｂから延伸されている下部電極２に接続している。これにより、接続部６ｂは、図１および図２において、光電変換セル１０ａの上部電極（第１上部電極層５および線状部６ａ）と、光電変換セル１０ｂの下部電極２とを電気的に接続している。なお、図１および図２では、第１上部電極層５に電気的に接続された光電変換セル１０ａの線状部６ａと光電変換セル１０ｂの下部電極２とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続部６ｂは、例
えば、分離溝Ｐ２に配置される第１上部電極層５を介して光電変換セル１０ａの上部電極と光電変換セル１０ｂの下部電極２とを電気的に接続する形態であってもよい。また、第２上部電極層６を設けることなく、第１上部電極層５を分離溝Ｐ２に配することによって、光電変換セル１０ａの第１上部電極層５と光電変換セル１０ｂの下部電極２とを電気的に接続してもよい。

第２上部電極層６は、例えば、第１上部電極層５より電気抵抗値の低い材質で構成されていてもよい。これにより、電荷の取り出し効率がより高まるため、光電変換効率が向上する。第２上部電極層６は、例えば、銀、銅、アルミニウムおよびニッケルなどの金属で形成される。また、第２上部電極層６を銀で構成する場合、例えば、銀よりなる金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストをスクリーン印刷等で所望のパターン形状とした後、乾燥させることによって形成することができる。

＜光電変換装置の製造方法＞
（実施形態１）
次に、光電変換装置の製造方法の一実施形態について図３を用いて説明する。

まず、ＳＬＧなどの基板１を用意する。基板１の大きさは、例えば５０ｃｍ×１００ｃｍ程度、厚さ５ｍｍ程度である。

次に、図３（ａ）に示すように、基板１を洗浄した後、その一主面の略全面に下部電極２となるモリブデン層をスパッタリング法で成膜する。次いで、この下部電極２にＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザ光などを照射して、Ｘ方向におけるが幅１０〜１００μｍ程度の分離溝Ｐ１を形成する。これにより、モリブデン層をパターニングして複数の短冊状の下部電極２を形成する。このパターニング後のモリブデン層のＸ方向における幅は５〜３０ｍｍ程度である。

次に、図３（ｂ）に示すように、下部電極２上に光吸収層３となるＩ−III−VI族化合
物を含む膜をスパッタリング法、蒸着法または印刷法などを用いて成膜する。スパッタリング法で光吸収層３を形成する場合、例えば、Ｃｕ−Ｇａの合金ターゲットを用いて基板１および下部電極２上に第１金属薄膜を成膜後、該金属薄膜上に、Ｉｎターゲットを用いて第２金属薄膜を積層することで、光吸収層３を成膜する。

また、印刷法で光吸収層３を形成する場合、Ｃｕ、ＩｎおよびＧａを含有したペーストを基板１上にスクリーン印刷法を用いて塗布し、１００〜１５０℃程度の温度で乾燥を行うことにより、皮膜を作製する。その後、この皮膜を焼成し、カルコゲン元素との結晶化を行うことにより、光吸収層３を形成する。この焼成は、上述の皮膜を形成した基板１を焼成炉内に載置して、炉内を減圧するとともに基板１を４００〜６００℃程度まで昇温し、昇温後この温度を維持しながら炉内にＨ_２Ｓｅガスを導入するなどして、セレンを含む雰囲気下で、６０〜９０分程度処理することで行う。このようにして、例えばＩ−III−VI族化合物としてＣｕ、ＩｎおよびＧａを含有した皮膜をセレン化することにより、光吸
収層３が形成できる。なお、カルコゲン元素としては、セレン（Ｓｅ）のほか、イオウ（Ｓ）またはテルル（Ｔｅ）を用いてもよい。

次いで、図３（ｃ）に示すように、光吸収層３上にバッファ層４として、例えばＣｄＳをケミカルバスデポジション法（ＣＢＤ法）などで、１０〜２００ｎｍ程度成膜する。さらに、バッファ層４上に第１上部電極層５として、例えば、ＩＴＯを、スパッタリング法または蒸着法などで、０．０５〜０．５μｍ程度成膜する。

次に、下部電極２に形成した分離溝Ｐ１から２０〜１００μｍ程度離間した位置に、図
３（ｄ）に示すように、光電変換層（光吸収層３とバッファ層４）および第１上部電極層５を直線状に除去した分離溝Ｐ２を形成する。

本実施形態において、分離溝Ｐ２は、光電変換層（光吸収層３およびバッファ層４）の一部を機械的に除去して、光電変換層に溝部を形成する工程の後に、該溝部にレーザ光を照射する工程を経て形成される。なお、本実施形態では、上述したように、光電変換層および第１上部電極層５を除去して分離溝Ｐ２を形成する方法について説明する。

図４は、分離溝Ｐ２を形成において、光電変換層の一部を機械的に除去するためのスクライブ装置１１の概略を示す模式図である。スクライブ装置１１は、図４に示すように、テーブル１２と、駆動シャフト１３と、サーボモーター１４と、加工ツール１５と、ホルダー１６と、固定アーム１７とを備えている。

テーブル１２は、基板１を支持するものである。テーブル１２は、例えば、厚さ１０〜３０ｍｍ程度のステンレスで構成されている。また、テーブル１２の大きさは、基板１よりも１０〜５０ｍｍ程度大きければよい。テーブル１２の基板１を載置する部分には、テーブル１２を厚さ方向に貫通する、直径３〜１０ｍｍ程度の貫通孔が複数設けてあってもよい。これにより、真空ポンプを利用して貫通孔内部を減圧することによって基板１をテーブル１２上に精度よく固定できる。

また、テーブル１２は、シーケンサーなどで制御されたサーボモーター１４および駆動シャフト１３によって、ＸＹ方向に移動可能である。

加工ツール１５は、ホルダー１６にネジなどで固定されている。また、ホルダー１６は、固定アーム１７にネジなどで固定されている。加工ツール１５は、例えば、超硬合金などで作製される。加工ツール１５は、先端が所定の幅を有する針状を成している。光電変換層の一部を機械的に除去して形成される溝部の幅は、加工ツール１５の先端部の幅を変更することによって調整可能である。

固定アーム１７は、エアーシリンダーおよびスプリングなどでＺ方向に移動可能になっている。そして、スクライブ時において、固定アーム１７は、加工ツール１５が所定の圧力で下部電極２の上面を押圧するように動作する。固定アーム１７は、シーケンサーなどにより制御されたサーボモーター（不図示）によってＸ方向にも移動できるようにしてもよい。

図５は、光電変換層の一部を機械的に除去して形成した溝部にレーザ光を照射するためのレーザ照射装置２１の概略を示す模式図である。レーザ照射装置２１は、情報処理部２２と、レーザビーム制御部２３と、レーザビーム発振部２４と、サーボモーター２５と、テーブル２６とを備えている。

情報処理部２２は、例えば、シーケンサーなどから成り、レーザ照射装置２１の各構成部材を制御する機能を有する。このような機能としては、例えば、基板１を所定の位置にくるようにサーボモーターに指示を出すことによって、テーブル２６を駆動させる。次いで、基板１が所定の位置に配置された際、その位置情報を信号で受け取り、レーザビーム制御部２３に信号を送ることによって、レーザ光の照射を開始する。次に、レーザ光を照射しながらテーブル２６を移動させることによって基板１を所定距離移動させる。また、情報処理部２２は、レーザ光の照射を停止する信号をレーザビーム制御部２３に送るなどの機能も有する。

レーザビーム制御部２３は、レーザ光の出力等を制御する機能を有する。このようなレ
ーザビーム制御部２３は、例えば、レーザビーム発振部２４に電力を供給する電源回路、レーザビーム発振部２４の温度を検出・制御する温度調節回路およびレーザ光の出力を所定の時間間隔でモニタする焦電センサ等から構成される。

レーザビーム発振部２４は、基板１に向かってレーザ光を発振する機能を有する。このようなレーザ光としては、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ、ＹＡＧレーザの第２高調波またはＹＶＯ_４（イットリウム・バナデート）レーザ等を使用することができる。また、ＣＩＧＳなどのカルコパイライト系の材料で光吸収層３を構成する場合、侵入長が比較的長いＹＡＧレーザを用いるとよい。これにより、下部電極２上に残存する光吸収層３をより除去しやすくなる。

次に、レーザ光を照射する工程について説明する。

まず、基板１をテーブル２６に固定する。次に、情報処理部２２により制御されたサーボモーター２５を用いて、ＸＹ方向にテーブル２６を所定の位置まで移動させる。所定の位置とは、例えば、レーザビーム発振部２４の直下である。次いで、光電変換層の一部を機械的に除去して形成された溝部にレーザ光を照射する。このとき、レーザ光の各種条件としては、例えば、ＹＡＧレーザを用いた場合、レーザ周波数が２５〜３００ｋＨｚ、パルス幅が５〜２００ｎＳ、パワー密度が１０^３〜１０^４Ｗ／ｍｍ^２程度であればよい。そして、レーザ光を照射しながら、テーブル２６を上記溝部の形成方向に沿って所定の速度で移動させることによって、レーザ光の走査速度を調整しつつ、上記溝部にレーザ光が照射される。なお、本実施形態において、溝部近傍に位置する光電変換層にもレーザ光が照射されることによって光電変換層の一部が溶融した溶融部が形成されるが、光電変換層の特性に大きく影響を与えるものではない。

また、本実施形態において、レーザ光は、トップハット型のエネルギー分布を有していていてもよい。トップハット型のエネルギー分布を有するレーザ光であれば、基板１および下部電極２に与える熱エネルギーを略均一にすることができる。これにより、熱エネルギーの不均一に伴って生じる基板１または下部電極２の変質を低減できる。また、レーザ光の断面形状は、角部が曲面形状の四角形状または円形状などである。レーザ光の断面形状を角部が曲面形状の四角形状とすれば、レーザスポットの一部が互いに重なるラップ率を小さくできる。

次に、図３（ｅ）に示すように、第１上部電極層５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、第２上部電極層６（線状部６ａおよび接続部６ｂ）を形成する。これにより、分離溝Ｐ２において、接続部６ｂを介して一方の光電変換セルにおける第１上部電極層５（上部電極）と、隣接する他方の光電変換セルにおける下部電極２とを電気的に接続できる。

次いで、図３（ｆ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および第１上部電極層５をメカニカルスクライビングでパターニングして分離溝Ｐ３を形成することによって、直列接続された複数の光電変換セル１０を有する光電変換装置２０を形成できる。この分離溝Ｐ３の幅は、例えば、２０〜１００μｍ程度であればよい。

以上のように、本実施形態では、第１上部電極層５、溝部Ｐ２および第２上部電極層６の順で形成しているため、接続部６ｂ（第２上部電極層６）を直に下部電極２と接続できる。これにより、第１上部電極層５よりも電気抵抗値の小さい材料で接続部６ｂを形成した場合、隣り合う光電変換セル間に生じる直列抵抗を小さくすることができる。その結果、光電変換装置の光電変換効率が向上する。

（実施形態２）
次に、光電変換装置の製造方法の他の実施形態について図６を参照しつつ説明する。

まず、ＳＬＧなどの基板１を用意し、図６（ａ）に示すように、基板１を洗浄した後、その一主面の略全面に下部電極２となるモリブデン層等を、スパッタリング法などで成膜する。次いで、この下部電極２にＹＡＧレーザなどを照射して分離溝Ｐ１を形成することにより、複数の短冊状の下部電極２を形成する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、下部電極２上に光吸収層３となるＩ−III−VI族化
合物を含む膜をスパッタリング法、蒸着法または印刷法などを用いて成膜する。

次に、図６（ｃ）に示すように、光吸収層３上にバッファ層４として、例えばＣｄＳをケミカルバスデポジション法（ＣＢＤ法）などで、１０〜２００ｎｍ程度成膜する。

そして、本実施形態においては、図６（ｄ）に示すように、上部電極を形成する前に分離溝Ｐ２を形成する点で上述した実施形態１と相違する。なお、分離溝Ｐ２の形成方法は、実施形態１と同様に、光電変換層の一部を機械的に除去して、該光電変換層に溝部を形成する工程と、この溝部にレーザ光を照射する工程とを順次行えばよい。

次いで、図６（ｅ）に示すように、バッファ層４上および分離溝Ｐ２内に上部電極としての第１上部電極層５を形成する。このとき、第１上部電極層５をＩＴＯで形成するのであれば、スパッタリング法または蒸着法などで、０．０５〜０．５μｍ程度に成膜すればよい。これにより、分離溝Ｐ２内に配置された第１上部電極層５を介して、一方の光電変換セルにおける第１上部電極層５と、隣接する他方の光電変換セルにおける下部電極２とを電気的に接続できる。

次に、図６（ｆ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および第１上部電極層５をメカニカルスクライビングでパターニングして分離溝Ｐ３を形成することによって、直列接続された複数の光電変換セル（光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂ）を有する光電変換装置２０を形成できる。この分離溝Ｐ３の幅は、例えば、２０〜１００μｍ程度である。

なお、本実施形態では、第１上部電極層５の形成後に、実施形態１と同様に第２上部電極層６を形成してもよい。

以上のように、本実施形態では、分離溝Ｐ２を形成後に第１上部電極層５を設けているため、分離溝Ｐ２内の全体にわたって第１上部電極層５を配置することができる。これにより、分離溝Ｐ２内の隣接する光電変換セル１０同士の接続部位（例えば、光電変換セル１０ａの第１上部電極層５と光電変換セル１０ｂの下部電極２との接触部）への水分の浸入が低減される。その結果、光電変換装置２０の信頼性が向上する。

以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施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限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

例えば、図７に示すように、分離溝Ｐ２の下に位置する下部電極２に、分離溝Ｐ２に開口する開口部２ａおよび分離溝Ｐ２から基板１にわたる貫通孔２ｂのうち少なくとも一方が設けられていてもよい。これにより、分離溝Ｐ２の下に位置する下部電極２上に配される第１上部電極層５または第２上部電極層６の一部が、開口部２ａおよび貫通孔２ｂに入
り込みやすくなる。その結果、第１上部電極層５または第２上部電極層６と、下部電極２との接着強度が向上する。このような開口部２ａおよび貫通孔２ｂは、例えば、レーザビームのパワー密度を上述した１０^３〜１０^４Ｗ／ｍｍ^２よりも５〜２０％程度上げてレーザ光を走査することによって形成される。

また、開口部２ａおよび貫通孔２ｂの形状は特に限定されるものでなく、例えば、図７に示すように、断面が四角形状等であればよい。また、他の形状としては、例えば、図７に示すように、溝部Ｐ２側から基板１側に向かって、Ｘ方向の幅が小さくなるテーパ形状であってもよい。なお、開口部２ａの大きさは、特に限定されるものではないが、下部電極２のＺ方向における厚みが１０００ｎｍ程度であれば、ＸＹ方向における開口幅が６０〜７０ｎｍ、Ｚ方向における深さが４００〜５００ｎｍであればよい。また、貫通孔２ｂの大きさは、下部電極２のＺ方向における厚みが１０００ｎｍ程度であれば、ＸＹ方向における開口幅が６０〜１３０ｎｍ程度であればよい。

１；基板
２；下部電極
２ａ；開口部
２ｂ；貫通孔
３；光吸収層
４；バッファ層
５；第１上部電極層
６；第２上部電極層
６ａ；線状部
６ｂ；接続部
１０、１０ａ、１０ｂ；光電変換セル
１１：スクライブ装置
１２、２６；テーブル、
１３；駆動シャフト
１４、２５；サーボモーター
１５；加工ツール
１６；ホルダー
１７；固定アーム
２０；光電変換装置
２１；レーザ照射装置
２２；情報処理部
２３；レーザビーム制御部
２４；レーザビーム発振部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３；分離溝

Claims (5)

1. 基板上に下部電極を形成する工程と、
   前記下部電極上に光電変換層を形成する工程と、
   前記光電変換層の一部を機械的に除去して、該光電変換層に溝部を形成する工程と、
   前記溝部にレーザ光を照射する工程と
   を備えた光電変換装置の製造方法。
2. 前記レーザ光を照射する工程の後に、前記光電変換層上および前記溝部内に上部電極を形成する工程をさらに備えた請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
3. 前記溝部を形成する工程の前に、前記光電変換層上に透光性を有する第１上部電極層を形成する工程をさらに備え、
   前記レーザ光を照射する工程の後に、前記第１上部電極層上および前記溝部内に、前記第１上部電極層よりも電気抵抗値の低い第２上部電極層を形成する工程をさらに備えた、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
4. 前記溝部の下に位置する前記下部電極に、前記溝部に開口する開口部および前記溝部から前記基板にわたる貫通孔のうち少なくとも一方が設けられている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
5. 前記レーザ光を照射する工程において、トップハット型のエネルギー分布を有するレーザ光を照射する、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。

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