JP2014130982A

JP2014130982A - 光電変換装置

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Publication number: JP2014130982A
Application number: JP2013015165A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Sano; 浩孝佐野; Junji Aranami; 順次荒浪; Tokuichi Yamaji; 徳一山地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-07-10

Abstract

【課題】強度の高いピーク波長が変化するような条件においても、限られた時間内における合計発電量を向上することが可能な光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置１１は、基板１の主面上に、下部電極層２、光吸収層としての第１の半導体層３および第２の半導体層４が順に積層された光電変換装置１１であって、第２の半導体層４は、第１の半導体層３が吸収する波長領域の光を垂直に入射して得られる反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は異なる導電型を有する第１の半導体層および第２の半導体層が積層された光電変換装置に関する。

近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目を集めている。

太陽光発電に使用される光電変換装置は、様々な種類のものがある。その中でも、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）やＣＩＧＳ系（銅インジウムガリウムセレナイド系）等の化合物半導体薄膜や、アモルファスシリコン薄膜のような薄膜系の光吸収層を用いたものは、比較的低コストで大面積の光電変換装置を容易に製造できる点から、研究開発が進められている。

この薄膜系の光電変換装置は、ガラス基板などの基板上に、下部電極層、光吸収層としての第１の半導体層、および第１の半導体層とは異なる導電型の第２の半導体層が順次積層されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１２３７２５号公報

光電変換装置に用いる光として、例えば太陽光があるが、この太陽光は、１日の限られた日照時間において、時間とともに強度の高いピーク波長が変化する傾向がある。このように光電変換に用いる光のピーク波長が変化すると、時間によって発電量に差が生じることとなる。その結果、限られた時間内における合計の発電量を十分に高めることが困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、強度の高いピーク波長が変化するような条件においても、限られた時間内における合計発電量を向上することが可能な光電変換装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る光電変換装置は、基板の主面上に、下部電極層、光吸収層としての第１の半導体層および該第１の半導体層とは異なる導電型の第２の半導体層が順に積層された光電変換装置であって、前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層が吸収する波長領域の光を垂直に入射して得られる反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域および第２領域を有している。

本発明の一実施形態に係る光電変換装置によれば、強度の高いピーク波長が変化するような条件においても、限られた時間内における合計発電量を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る光電変換装置の要部拡大斜視図である。図１の光電変換装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る光電変換装置の全体を示す斜視図である。図３の光電変換装置において、第２の半導体層の第１領域および第２領域の配置の第１の例を示した上面図である。第２の半導体層の反射スペクトルの例を示すグラフである。第２の半導体層の反射スペクトルの例を示すグラフである。光電変換装置において、第２の半導体層の第１領域および第２領域の配置の第２の例を示した上面図である。光電変換装置において、第２の半導体層の第１領域および第２領域の配置の第３の例を示した上面図である。光電変換装置において、第２の半導体層の第１領域および第２領域の配置の第４の例を示した上面図である。

以下に本発明の一実施形態に係る光電変換装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、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。また、図１〜図４、図７〜図９には、後述する光電変換セルの配列方向をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付してある。

＜光電変換装置の構成（第１の例）＞
図１は、光電変換装置１１の要部拡大斜視図であり、図２はそのＸＺ断面図である。光電変換装置１１はＸ軸方向に沿って並んだ複数の光電変換セル１０を具備している。光電変換セル１０は、基板１と、下部電極層２と、光吸収層としての第１の導電型を有する第１の半導体層３と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する第２の半導体層４とが順に積層されている。例えば、第１の導電型がｐ型であれば第２の導電型はｎ型であり、その逆の関係であってもよい。これら第１の半導体層３と第２の半導体層４とで電荷を良好に分離可能な光電変換層が形成される。

なお、図１、図２では、図示の都合上、２つの光電変換セル１０のみが示されているが、実際の光電変換装置１１には、図面のＸ軸方向に多数の光電変換セル１０が平面的に（二次元的に）配列されている。或いは更に図面のＹ軸方向も多数の光電変換セル１０が配列されていてもよい。

また、第２の半導体層４は１層に限らず、複数層の積層体であってもよい。例えば、第２の半導体層４は、第１の半導体層３側から、バッファ層４ａと上部電極層４ｂとから成る積層体であってもよく、あるいは３層以上の積層体であってもよい。図１および図２は第２の半導体層４がバッファ層４ａと上部電極層４ｂとの積層体から成る例を示している。

光電変換装置１１は、隣接する一方の光電変換セル１０の上部電極層４ｂと他方の光電変換セル１０の下部電極層２とが接続導体６を介して電気的に接続されている。このような構成により、隣接する光電変換セル１０同士が直列接続されている。そして、光電変換装置１１の端部において、直列接続された光電変換セル１０の一方の電極と電気的に接続された取り出し電極２ａが設けられており、この取り出し電極２ａに光電変換装置１１の外部と電気的な接続を行なうための配線導体１３ａが接続される。同様に、光電変換装置１１の反対側の端部において、直列接続された光電変換セル１０の他方の電極と電気的に接続された取り出し電極２ｂが設けられており、この取り出し電極２ｂに光電変換装置１１の外部と電気的な接続を行なうための配線導体１３ｂが接続される。

図３は、光電変換装置１１に配線導体１３ａ、１３ｂが接続された状態の斜視図を示している。図３において、細長い帯状の光電変換セル１０が、複数個、Ｘ軸方向に複数並べられている。そして、この光電変換セル１０群の＋Ｘ側および−Ｘ側に取り出し電極部２ａ、２ｂがそれぞれ設けられており、この取り出し電極部２ａ、２ｂに、それぞれ配線導体１３ａ、１３ｂの一方の端部が電気的に接続されている。また、配線導体１３ａ、１３ｂの他方の端部は、基板１を上下方向に貫通する孔１ａを介して裏面に導出され、光電変換装置１１の裏面（非受光面）に配置された端子ボックスに接続されている。そして、この端子ボックスを介して、光電変換装置１１で発電した電力が外部回路に出力されることとなる。

基板１は、光電変換層を支持するためのものである。基板１に用いられる材料としては、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。基板１としては、例えば、厚み１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）が用いられてもよい。

下部電極層２（下部電極層２ａ〜２ｄ）は、基板１上に設けられた、Ｍｏ、Ａｌ、ＴｉまたはＡｕ等の導電体である。下部電極層２は、スパッタリング法または蒸着法などの公知の薄膜形成手法を用いて、０．２μｍ〜１μｍ程度の厚みに形成される。

第１の半導体層３は第１の導電型を有する半導体層である。第１の半導体層３は、例えば１μｍ〜３μｍ程度の厚みを有する。第１の半導体層３の材料としては特に限定されず、化合物半導体薄膜やアモルファスシリコン薄膜のような薄膜半導体層が用いられる。比較的高い光電変換効率を得やすいという観点で、第１の半導体層３として、例えば、Ｉ−III−VI族化合物、Ｉ−II−IV−VI族化合物、II−VI族化合物等が用いられてもよい。

Ｉ−III−VI族化合物とは、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）との化合物である。Ｉ−III−VI族化合物としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ_２（二セレン化銅インジウム、ＣＩＳともいう）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２（二セレン化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳともいう）、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ともいう）等が挙げられる。あるいは、第１の半導体層３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にて構成されていてもよい。Ｉ−III−VI族化合物は
光吸収係数が比較的高く、第１の半導体層３が薄くても良好な光電変換効率が得られる。

Ｉ−II−IV−VI族化合物とは、Ｉ−Ｂ族元素とII−Ｂ族元素（１２族元素ともいう）とIV−Ｂ族元素（１４族元素ともいう）とVI−Ｂ族元素との化合物半導体である。Ｉ−II−IV−VI族化合物としては、例えば、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４（ＣＺＴＳともいう）、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４−ｘＳｅ_ｘ（ＣＺＴＳＳｅともいう。なお、ｘは０より大きく４より小さい数である。）、およびＣｕ_２ＺｎＳｎＳｅ_４（ＣＺＴＳｅともいう）等が挙げられる。

II−VI族化合物とは、II−Ｂ族元素とVI−Ｂ族元素との化合物半導体である。II−VI族化合物としてはＣｄＴｅ等が挙げられる。

第２の半導体層４は、第１の半導体層３とは異なる第２導電型を有する半導体層であり、第１の半導体層３上に積層されている。そして、第２の半導体層４は、図４に示されるように、第１の半導体層３が吸収する波長領域の光を垂直に（−Ｚ方向に）入射して得られる反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂを有している。なお、図４において、第１領域１１Ａは、光電変換セル１０群のうち、斜線で示された領域のことであり、第２領域１１Ｂは、光電変換セル１０群のうち、白
地で示された領域のことである。

このような構成により、太陽光のように強度の高いピーク波長が変化するような条件においても、反射による光損失を低減することができ、限られた時間内における合計発電量を向上することが可能となる。つまり、ある時間帯における光強度の高い波長については第１領域１１Ａにおいて反射による光損失を低減しながら効率良く光電変換を行ない、別の時間帯における光強度の高い波長については第２領域１１Ｂにおいて反射による光損失を低減しながら効率良く光電変換を行なうことができ、安定した発電量を継続して得ることができる。

特に、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長領域において、第１領域１１Ａの反射スペクトルの極小値の波長と、第２領域１１Ｂの反射スペクトルの極小値の波長との差が３８ｎｍ以上４７ｎｍ以下であってもよい。これにより、光電変換装置１１を太陽電池として用いた場合に、太陽光の日照時間における発電量をさらに向上することができる。これは以下の理由による。

太陽光は４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の可視光領域の光強度が高く、また、１日においては正午から１４時の時間帯での光強度が高くなる傾向がある。ここで、正午の太陽光のスペクトルは５５００Ｋの黒体輻射のスペクトルに近くなり、一方、１４時の太陽光のスペクトルは６０００Ｋの黒体輻射のスペクトルに近くなる。そして、５５００Ｋの黒体輻射のスペクトルのピーク波長は５２６ｎｍであるのに対し、６０００Ｋの黒体輻射のスペクトルのピーク波長は４８３ｎｍであり、それらのピーク波長の差分である４３ｎｍの変化が生じる。そこで、第１領域１１Ａの反射スペクトルの極小値の波長と、第２領域１１Ｂの反射スペクトルの極小値の波長との差が、この変化するピーク波長の差分程度あれば、正午から１４時の時間帯でピーク波長が変化しても、第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとで効率よく光電変換を行なうことができ、発電量を長時間、高く維持することができる。よって、第１領域１１Ａの反射スペクトルの極小値の波長と、第２領域１１Ｂの反射スペクトルの極小値の波長との差は、ある程度の誤差を考慮し、上記差分の±１０％に相当する３８ｎｍ以上４７ｎｍ以下であれば、良好な発電量が得られると考えられる。

上記のような反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂは、それぞれの領域における光路長を変えればよい。

光路長を変える方法の一例として、それぞれの領域における厚みを互いに異なるようにすればよい。厚みを異ならせることによって光路長に差が生じ、第２の半導体層４の主面における反射光と、第２の半導体層４と第１の半導体層３との界面における反射光とが干渉し合う光の波長を異ならせることができる。

あるいは、光路長を変える方法の他の例として、それぞれの領域における屈折率を互いに異なるようにしてもよい。屈折率を異ならせることによっても光路長に差が生じ、第２の半導体層４の主面における反射光と、第２の半導体層４と第１の半導体層３との界面における反射光とが干渉し合う光の波長を異ならせることができる。

また、第２の半導体層４は１層であってもよいが、複数層であってもよい。この場合、複数層のうちの少なくとも１層の厚みを第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、上記のような反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂを作製することができる。

あるいは、複数層のうちの少なくとも１層の屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、上記のような反射スペクトルのピーク波長が互い
に異なっている第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂを作製することもできる。

図１、図２は第２の半導体層４がバッファ層４ａと上部電極層４ｂとの積層体から成る例を示している。バッファ層４ａは、第１の半導体層３とのヘテロ接合を良好にするための層である。バッファ層４ａとしては、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｓ_３、Ｉｎ_２Ｓｅ_３、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。この場合、第２の半導体層４は、例えばケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等で５〜２００ｎｍの厚みで形成される。なお、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）とは、Ｉｎが水酸化物および硫化物として含まれる混晶化合物をいう。（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）は、ＺｎおよびＩｎがセレン化物および水酸化物として含まれる混晶化合物をいう。（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏは、ＺｎおよびＭｇが酸化物として含まれる混晶化合物をいう。

上部電極層４ｂは、バッファ層４ａよりも抵抗率の低い層であり、第１の半導体層３およびバッファ層４ａで生じたキャリアを良好に取り出すための層である。光電変換効率をより高めるという観点からは、上部電極層４ｂの抵抗率は１Ω・ｃｍ未満でシート抵抗が５０Ω／□以下であってもよい。

上部電極層４ｂは０．０５〜３μｍの透明導電膜である。このような透明導電膜としては、例えば、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３およびＳｎＯ_２等の金属酸化物半導体等が採用され得る。これらの金属酸化物半導体には、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＳｂおよびＦ等の元素が含まれても良い。このような元素が含まれた金属酸化物半導体の具体例としては、例えば、ＡＺＯ（Aluminum Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium Zinc Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＦＴＯ（Fluorine tin Oxide）等がある。

バッファ層４ａの厚みを第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、第２の半導体層４の反射スペクトルのピーク波長を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせる場合、以下のようにしてバッファ層４ａを形成すればよい。まず、バッファ層４ａをＣＢＤ法によって形成する際、第１の半導体層３が形成された基板１を、ＣＢＤ溶液（ＣＢＤ溶液とは、バッファ層４ａの原料が溶解された溶液のことである）に浸漬する。そして、第１の半導体層３の主面の第１領域１１Ａに相当する部位におけるＣＢＤ溶液の流動速度と、第２領域１１Ｂに相当する部位におけるＣＢＤ溶液の流動速度とを異ならせることによって、第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとで生成するバッファ層４ａの厚みを変えることができる。つまり、第１の半導体層３の主面に対してＣＢＤ溶液の流動速度を速くするほど、原料の供給量が多くなるため、生成するバッファ層４ａは厚くなる傾向がある。一方、第１の半導体層３の主面に対してＣＢＤ溶液の流動速度を遅くするほど、原料の供給量が少なくなるため、生成するバッファ層４ａは薄くなる傾向がある。

ＣＢＤ溶液の具体例としては、例えば、バッファ層４ａがＩｎ（ＯＨ，Ｓ）を含む半導体層である場合、ＩｎＣｌ_３およびチオアセトアミドの水溶液が挙げられる。

バッファ層４ａの厚みを異ならせた場合の第２の半導体層４の反射スペクトルの例を図５に示している。図５は、第１の半導体層３としてＣＩＧＳが用いられ、バッファ層４ａとして異なる厚みのＩｎ（ＯＨ，Ｓ）が用いられ、上部電極層４ｂとして２５０ｎｍの厚みのＡＺＯが用いられた光電変換装置１１に対し、上部電極層４ｂ側から垂直に光を入射した場合の反射スペクトルを示している。図５のグラフにおいて、Ｎｏ．１の試料はバッファ層４ａの厚みが２５ｎｍであり、Ｎｏ．２の試料はバッファ層４ａの厚みが５０ｎｍであり、Ｎｏ．３の試料はバッファ層４ａの厚みが８０ｎｍである。このようにバッファ層４ａの厚みを変えることによって反射スペクトルのピーク波長を異ならせることができる。

また、上部電極層４ｂの厚みを第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、第２の半導体層４の反射スペクトルのピーク波長を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせる場合、以下のようにして上部電極層４ｂを形成すればよい。まず、上部電極層４ｂをスパッタリング法で形成する際、バッファ層４ａの全面に上部電極層４ｂを一定厚みで成膜する。そして、第２領域１１Ｂに相当する部位をレジスト等で覆った後、さらにスパッタリング法で上部電極層４ｂを成膜する。このような方法により、レジストで覆われていた第２領域１１Ｂの厚みを、レジストで覆われていなかった第１領域１１Ａよりも薄くすることができる。あるいは、スパッタリング装置を、基板をローラー等で搬送しながら成膜する装置とし、第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで成膜速度が異なる条件でスパッタリング成膜することで、第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの膜厚を異ならせることができる。その際には、ローラーによる基板の搬送方向は第一領域１１Ａから第２領域１１Ｂ、もしくはその逆方向に搬送するスパッタ装置であればよい。なお、成膜速度を変える方法としては、例えば成膜圧力を変える方法がある。成膜圧力を高くすれば成膜速度が低くなる傾向がある。

上部電極層４ｂの厚みを異ならせた場合の第２の半導体層４の反射スペクトルの例を図６に示している。図６は、第１の半導体層３としてＣＩＧＳが用いられ、バッファ層４ａとして５０ｎｍの厚みのＩｎ（ＯＨ，Ｓ）が用いられ、上部電極層４ｂとして異なる厚みのＡＺＯが用いられた光電変換装置１１に対し、上部電極層４ｂ側から垂直に光を入射した場合の反射スペクトルを示している。図６のグラフにおいて、Ｎｏ．４の試料は上部電極層４ｂの厚みが２００ｎｍであり、Ｎｏ．５の試料は上部電極層４ｂの厚みが２５０ｎｍであり、Ｎｏ．６の試料は上部電極層４ｂの厚みが３００ｎｍである。このように上部電極層４ｂの厚みを変えることによっても反射スペクトルのピーク波長を異ならせることができる。

バッファ層４ａの屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、第２の半導体層４の反射スペクトルのピーク波長を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせる場合、以下のようにしてバッファ層４ａを形成すればよい。まず、バッファ層４ａをＣＢＤ法で成膜する際、成膜初期の段階では、ＣＢＤ溶液の攪拌速度を遅くして比較的緩やかな速度で成膜を行なうことによって緻密な膜を形成させる。続いて、ＣＢＤ溶液の攪拌速度を上げる等の方法で成膜速度を上げることによって、空隙を多く有する膜を形成させる。これによって、緻密構造の膜上に粗構造の膜を有するバッファ層４ａが形成できる。その後、塩酸等のエッチング液に上記バッファ層４ａの第１領域１１Ａとなる部位のみを浸漬し、バッファ層４ａをわずかにエッチングする。このようにすることで、第１領域１１Ａは、表面の疎構造部分がエッチングされて、空隙の少ない領域となり、一方、第２領域１１Ｂは空隙を多く有する領域となる。これによって、バッファ層４ａの屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることができる。あるいは、バッファ層４ａをＣＢＤ法によって形成した後、第１領域１１Ａとなる部位をレジスト等で覆い、レジストで覆っていない第２領域１１Ｂに、イオン注入等によって他の元素をドープする。このような方法によっても、バッファ層４ａの屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることができる。

上部電極層４ｂの屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることによって、第２の半導体層４の反射スペクトルのピーク波長を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせる場合、以下のようにして上部電極層４ｂを形成すればよい。まず、上部電極層４ｂを搬送方向が第１領域１１Ａから第２領域１１Ｂ、もしくはその逆方向に搬送するスパッタリング装置で成膜する。そして、第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂで、結晶性が異なる条件でスパッタリング成膜することで、第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの屈折率を異ならせることができる。なお、結晶性を変える方法としては
、例えば成膜パワーを変える方法がある。成膜パワーを大きくするほど結晶性が高くなって屈折率が大きくなる傾向がある。あるいは、上部電極層４ｂをスパッタリング法等によって形成し、そして、第１領域１１Ａとなる部位をレジスト等で覆った後、レジストで覆っていない第２領域１１Ｂに、イオン注入等によって他の元素をドープしてもよい。これによって、上部電極層４ｂの屈折率を第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂで互いに異ならせることができる。

また、光電変換装置１１は、図１、図２に示すように、上部電極層５上の一部にさらに集電電極７が形成されていてもよい。集電電極７は、第１の半導体層３で生じたキャリアをさらに良好に取り出すためのものである。集電電極７は、例えば、図１に示すように、光電変換セル１０の一端から接続導体６にかけて線状に形成されている。これにより、第１の半導体層３で生じたキャリアがバッファ層４ａおよび上部電極層４ｂを介して集電電極７に集電され、接続導体６を介して隣接する光電変換セル１０に良好に導電される。

集電電極７は、第１の半導体層３への光透過率を高めるとともに良好な導電性を有するという観点から、５０〜４００μｍの幅を有していてもよい。また、集電電極７は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。

集電電極７は、例えば、Ａｇ等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストがパターン状に印刷され、これが硬化されることによって形成される。

図１、図２において、接続導体６は、第１の半導体層３、第２の半導体層４および第２の電極層５を貫通（分断）する溝内に設けられた導体である。接続導体６は、金属や導電ペースト等が用いられ得る。図１、図２においては、集電電極７を延伸して接続導体６が形成されているが、これに限定されない。例えば、上部電極層５が延伸したものであってもよい。

＜光電変換装置の構成の他の例（第２の例）＞
次に、本発明の光電変換装置の変形例について説明する。図７は光電変換装置の第２の例を示す上面図である。図７に示される光電変換装置２１において、上述した図４に示される光電変換装置１１（第１の例）と同様な構成および機能を有する部分については図４と同じ符号が付されている。第２の例である光電変換装置２１は、第１領域２１Ａと第２領域２１Ｂの配置が、光電変換装置１１における第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの配置とは異なっている。

第１の例である光電変換装置１１においては、図４の上面図に示されるように、光電変換セル１０群のうち、−Ｘ側の複数の光電変換セル１０が第１領域１１Ａに含まれ、＋Ｘ側の複数の光電変換セル１０が第２領域１１Ｂに含まれる例を示している。一方、第２の例である光電変換装置２１においては、複数の光電変換セル１０群の、＋Ｙ側が第１領域２１Ａに含まれ、−Ｙ側が第２領域２１Ｂに含まれている。

このように、１つの光電変換セル１０自身が第１領域および第２領域の両方を有していても、第１の例の光電変換装置１１と同様に、強度の高いピーク波長が変化するような条件においても限られた時間内における合計発電量を向上することが可能となる。

＜光電変換装置の構成の他の例（第３の例）＞
本発明の光電変換装置は、以下に示す第３の例のような構成であってもよい。図８は光電変換装置の第３の例を示す上面図である。図８に示される光電変換装置３１において、上述した図４に示される光電変換装置１１（第１の例）と同様な構成および機能を有する部分については図４と同じ符号が付されている。第３の例である光電変換装置３１は、第
１領域３１Ａと第２領域３１Ｂの配置が、光電変換装置１１における第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの配置とは異なっている。

第３の例である光電変換装置３１においては、複数の光電変換セル１０群の、右上から左下にかけて第１領域３１Ａが配置されており、残りの部分（複数の光電変換セル１０群の右下領域および左上領域）が第２領域３１Ｂとなっている。このような構成であっても、第１の例の光電変換装置１１と同様に、強度の高いピーク波長が変化するような条件においても限られた時間内における合計発電量を向上することが可能となる。

＜光電変換装置の構成の他の例（第４の例）＞
本発明の光電変換装置は、以下に示す第４の例のような構成であってもよい。図９は光電変換装置の第４の例を示す上面図である。図９に示される光電変換装置４１において、上述した図４に示される光電変換装置１１（第１の例）と同様な構成および機能を有する部分については図４と同じ符号が付されている。第４の例である光電変換装置４１は、第１領域４１Ａと第２領域４１Ｂの配置が、光電変換装置１１における第１領域１１Ａおよび第２領域１１Ｂの配置とは異なっている。

第４の例である光電変換装置４１においては、複数の光電変換セル１０群において、複数の第１領域４１Ａおよび複数の第２領域４１Ｂが配置されている。このような構成であっても、第１の例の光電変換装置１１と同様に、強度の高いピーク波長が変化するような条件においても限られた時間内における合計発電量を向上することが可能となる。

なお、本発明は上述の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範囲内で種々の変更が施されることは何等差し支えない。

１：基板
２：下部電極層
３：第１の半導体層
４：第２の半導体層
４ａ：バッファ層
４ｂ：上部電極層
１０：光電変換セル
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ：第１領域
１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ：第２領域
１１、２１、３１、４１：光電変換装置

Claims

基板の主面上に、下部電極層、光吸収層としての第１の半導体層および該第１の半導体層とは異なる導電型の第２の半導体層が順に積層された光電変換装置であって、
前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層が吸収する波長領域の光を垂直に入射して得られる反射スペクトルのピーク波長が互いに異なっている第１領域および第２領域を有している光電変換装置。
４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長領域において、前記第１領域の前記反射スペクトルの極小値の波長と前記第２領域の前記反射スペクトルの極小値の波長との差が３８ｎｍ以上４７ｎｍ以下である、請求項１に記載の光電変換装置。
前記第１領域および前記第２領域は厚みが互いに異なっている、請求項１または２に記載の光電変換装置。
前記第２の半導体層は複数層から成り、該複数層のうちの少なくとも１層の厚みが前記第１領域および第２領域で互いに異なっている、請求項１または２に記載の光電変換装置。
前記第１領域および前記第２領域は屈折率が互いに異なっている、請求項１または２に記載の光電変換装置。
前記第２の半導体層は複数層から成り、該複数層のうちの少なくとも１層の屈折率が前記第１領域および第２領域で互いに異なっている、請求項１または２に記載の光電変換装置。