JP2019091787A - 光電変換装置、およびそれを備える太陽電池ストリング - Google Patents

光電変換装置、およびそれを備える太陽電池ストリング Download PDF

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Abstract

【課題】電極が複数の電極群で構成される場合に、良好な特性が得られる配線接続を有する光電変換装置を提供する。【解決手段】光電変換装置１０は、半導体基板１の裏面側に配置されたｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２と、電極４，５と、配線基板８とを備える。電極４は、ｐ型拡散層１１上に配置され、電極５は、ｎ型拡散層１２上に配置される。配線基板８の配線群８２は、導電性接着層７によって電極４，６に接続され、配線群８３は、導電性接着層７によって電極５に接続される。そして、光電変換装置１０は、複数の電極５０の隣り合う電極の少なくとも１組が１つの配線に接続された第１の構成と、複数の電極４０の隣り合う電極の少なくとも１組が１つの配線に接続された第２の構成との少なくとも１つの構成を有する。【選択図】図２

Description

この発明は、光電変換装置、それを備える太陽電池ストリングおよびそれらのいずれかを備える太陽電池モジュールに関する。
特許文献１には、光電変換装置として裏面接合型太陽電池が開示されている。光電変換装置は、第１導電型領域と、第２導電型領域と、第１導電型用電極と、第２導電型用電極と、第１の非接続領域と、第２の非接続領域とを備える。
第１導電型領域および第２導電型領域は、半導体基板の一方の表面において交互に配置される。第１導電型用電極は、第１導電型領域上に配置され、第２導電型用電極は、第２導電型領域上に配置される。そして、第１の非接続領域は、第１導電型領域と第２導電型領域との配列方向において隣り合う第２導電型用電極の間に第１導電型用電極との電気的な接続が妨げられる領域である。第２の非接続領域は、第１導電型領域と第２導電型領域との配列方向において隣り合う第１導電型用電極の間に第２導電型用電極との電気的な接続が妨げられる領域である。
国際公開第２００９／０２５１４７号パンフレット
特許文献１の図３には、電極が長手方向に複数の電極を備えた構成が開示されている。そして、図３には、長手方向に複数の電極が配列された構造で、１つの配線には、１つの電極が接続されている構成が開示されている。この場合、隣接する電極間の特性差による特性低下が見られる場合がある。そして、図４には、長手方向に複数の電極が配列された構造で、１つの配線には、１つの電極が接続されているストリング構成が開示されている。この場合、配線を離間して、隣の光電変換装置に接続した場合、例えば、陰などによる配線間の特性差が波及して、太陽電池ストリングの特性が低下することがある。また、接続部の一部が接着不良となった場合、特性低下が見られる。
そこで、この発明の実施の形態によれば、電極が複数の電極群で構成される場合に、良好な特性が得られる配線接続を有する光電変換装置を提供する。
また、この発明の実施の形態によれば、電極が複数の電極群で構成される場合に、良好な特性が得られる配線接続を有する光電変換装置を備える太陽電池ストリングを提供する。
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、光電変換装置は、半導体基板と、第１の半導体層と、第２の半導体層と、複数の第１の電極と、複数の第２の電極と、第１の配線群と、第２の配線群と、第１の非接続領域と、第２の非接続領域とを備える。半導体基板は、第１の導電型を有する。第１の半導体層は、半導体基板の一方の面において第１の方向に離間して配置される領域を含み、第１の導電型を有する。第２の半導体層は、半導体基板の一方の面において第１の方向に第１の半導体層と交互に配置される領域を含み、第１の導電型と反対の第２の導電型を有する。複数の第１の電極は、第１の半導体層上に第１の方向に離間して配置され、第１の方向に直交する第２の方向を長さ方向とする。複数の第２の電極は、第２の半導体層上に第１の方向に離間して配置され、第２の方向を長さ方向とする。第１の配線群は、第１の方向において複数の第１の電極と電気的に接続され、第２の方向に配列される。第２の配線群は、第１の方向において複数の第２の電極と電気的に接続され、第２の方向に配列される。第１の非接続領域は、第１の方向において隣り合う第２の電極間に配置され、第１の電極と第２の配線群との電気的な接続を妨げる。第２の非接続領域は、第１の方向において隣り合う第１の電極間に配置され、第２の電極と第１の配線群との電気的な接続を妨げる。第１の電極は、第２の方向に配列した第１の電極群を含み、第２の電極は、第２の方向に配列した第２の電極群を含む。そして、光電変換装置は、第１の電極群の隣り合う電極の少なくとも１組が第１の配線群の１つの配線に接続された第１の構成と、第２の電極群の隣り合う電極の少なくとも１組が第２の配線群の１つの配線に接続された第２の構成との少なくとも１つの構成を有する。
（構成２）
構成１において、第１の電極群の少なくとも１つの電極が第１の配線群の複数の配線と接続された第３の構成と、第２の電極群の少なくとも１つの電極が第２の配線群の複数の配線と接続された第４の構成との少なくとも１つの構成を有する。
（構成３）
構成１または構成２において、第１の電極群の電極間のギャップは、第２の電極群の電極間のギャップと異なる位置に配置される。
（構成４）
構成１から構成３のいずれかにおいて、１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって第１の配線群の同じ配線に接続され第５の構成と、第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって第２の配線群の同じ配線に接続された第６の構成との少なくとも１つの構成を有する。
（構成５）
構成１から構成３のいずれかにおいて、第１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって第１の配線群の同じ配線に接続された第７の構成と、第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって第２の配線群の同じ配線に接続された第８の構成との少なくとも一つの構成を有し、導電接着剤は、第１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極の間、または、第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極の間を渡っていて、前記１組の電極の双方に接続される。
（構成６）
また、この発明の実施の形態によれば、太陽電池ストリングは、第１および第２の光電変換装置を備える。第１および第２の光電変換装置の各々は、構成１から構成５のいずれかの光電変換装置からなる。第１の配線群は、離間して第２の光電変換装置に接続され、第２の配線群は、離間して第１の光電変換装置に接続される。
（構成７）
更に、この発明の実施の形態によれば、太陽電池ストリングは、第１および第２の光電変換装置を備える。第１および第２の光電変換装置の各々は、構成１から構成５のいずれかの光電変換装置からなる。第１の配線群は、一部が互いに接続された部分を含み、第２の光電変換装置に接続され、第２の配線群は、一部が互いに接続された部分を含み、第１の光電変換装置に接続される。
光電変換装置の配線接続において、良好な特性を得ることができる。
実施の形態１による光電変換装置の第１の平面図である。 実施の形態１による光電変換装置の第２の平面図である。 実施の形態１による光電変換装置の第３の平面図である。 図１Ａ〜図１Ｃに示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。 図１Ａ〜図１Ｃに示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。 図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置の製造工程を示す第１の工程図である。 図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置の製造工程を示す第２の工程図である。 図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置の製造工程を示す第３の工程図である。 実施の形態２による光電変換装置の第１の平面図である。 実施の形態２による光電変換装置の第２の平面図である。 実施の形態２による光電変換装置の第３の平面図である。 図７Ａ〜図７Ｃに示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。 図７Ａ〜図７Ｃに示す線ＩＸ−ＩＸ間における光電変換装置の断面図である。 図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置の製造工程を示す第１の工程図である。 図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置の製造工程を示す第２の工程図である。 図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置の製造工程を示す第３の工程図である。 実施の形態３による光電変換装置の第１の平面図である。 実施の形態３による光電変換装置の第２の平面図である。 実施の形態３による光電変換装置の第３の平面図である。 実施の形態４による光電変換装置の第１の平面図である。 実施の形態４による光電変換装置の第２の平面図である。 実施の形態４による光電変換装置の第３の平面図である。 この発明の実施の形態による光電変換装置の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態による光電変換装置の別の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態による光電変換装置の更に別の変形例を示す平面図である。 実施の形態５による太陽電池ストリングの平面図である。 実施の形態５による別の太陽電池ストリングの平面図である。 実施の形態５による更に別の太陽電池ストリングの平面図である。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
［実施の形態１］
図１Ａ〜図１Ｃは、それぞれ、実施の形態１による光電変換装置の第１から第３の平面図である。図２は、図１Ａ〜図１Ｃに示す線ＩＩ−ＩＩ間における光電変換装置の断面図である。図３は、図１Ａ〜図１Ｃに示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。なお、図１Ａは、光入射側と反対側から見た光電変換装置のｐ型拡散層、ｎ型拡散層および電極の平面図である。図１Ｂは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の導電接着層および非接続領域の平面図である。図１Ｃは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の配線、絶縁性基板の平面図である。この図では、絶縁性基板８１は、透過しており、配線が見えている。また、図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３においては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。
図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３を参照して、実施の形態１による光電変換装置１０は、半導体基板１と、反射防止膜２と、パッシベーション膜３と、電極４〜６と、導電性接着層７と、配線基板８と、非接続領域１５，１６とを備える。
半導体基板１は、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板からなり、１００〜２００μｍの厚さを有する。また、半導体基板１は、例えば、（１００）の面方位および１〜１０Ωｃｍの比抵抗を有する。そして、半導体基板１は、光入射側の表面にテクスチャ構造を有する。
半導体基板１は、光入射側の表面と反対側の表面（テクスチャ構造が形成された面と反対側の面）側にｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２を有する。ｐ型拡散層１１は、ｘ−ｙ平面においてｎ型拡散層１２を取り囲むように配置される。
ｐ型拡散層１１は、ｙ軸方向に離間して配置された複数のｐ型拡散層を含む領域を有する。ｎ型拡散層１２は、ｙ軸方向に複数のｐ型拡散層と交互に配置された複数のｎ型拡散層を含む領域を有する。
ｐ型拡散層１１は、ｘ軸方向において、ｎ型拡散層１２の両端よりも半導体基板１の端側へ延びて配置されている。
ｐ型拡散層１１は、ｐ型不純物として、例えば、ボロン（Ｂ）を含む。ボロンの濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３である。また、ｐ型拡散層１１の深さは、例えば、０．１μｍ〜０．５μｍである。
ｎ型拡散層１２は、ｎ型不純物として、例えば、リン（Ｐ）を含む。リンの濃度は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３である。また、ｎ型拡散層１２の深さは、例えば、０．１μｍ〜０．５μｍである。
反射防止膜２は、半導体基板１の光入射側の表面に配置される。反射防止膜２は、例えば、酸化シリコンおよびシリコンナイトライドの積層構造からなる。この場合、酸化シリコンが半導体基板１に接して配置され、シリコンナイトライドが酸化シリコンに接して配置される。そして、反射防止膜２は、例えば、１００〜１０００ｎｍの膜厚を有する。
パッシベーション層３は、半導体基板１の光入射側の表面と反対の表面側においてｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２に接してｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２上に配置される。
パッシベーション膜３は、酸化シリコン、窒化シリコンおよびアルミナ等からなる。そして、パッシベーション膜３は、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
電極４は、パッシベーション膜３に設けられた複数の開口を介してｐ型拡散層１１およびパッシベーション膜３に接して配置される。そして、電極４は、ｙ軸方向に離間して配置され、ｘ軸方向に配置された複数の電極４０を含む。複数の電極４０は、ｘ軸方向において所定の間隔で離間してｐ型拡散層１１上に配列される（図１Ａ，３参照）。
このように、拡散層が形成される場合、離間して電極を配置する構成は、電極面積が小さくなるので、電極とパッシベーション膜の界面による光吸収ロスが低減され、特性が向上するので好ましい。
ｘ軸方向において、電極４は、電極５よりも半導体基板１の端部側まで延びて配置されている。そして、電極４は、半導体基板１の端部から１ｍｍ以内まで延びていることが好ましい。
電極５は、パッシベーション膜３に設けられた複数の開口を介してｎ型拡散層１２およびパッシベーション膜３に接して配置される。そして、電極５は、ｙ軸方向に離間して配置され、ｘ軸方向に配置された複数の電極５０を含む。複数の電極５０は、ｘ軸方向において所定の間隔で離間してｎ型拡散層１２上に配列される（図１Ａ，図２参照）。
ｘ軸方向において、複数の電極４０の隣り合う電極４０間のギャップは、複数の電極５０の隣り合う電極５０間のギャップと異なる位置に配置される（図１Ａ参照）。このように、電極４０，４０間と電極５０，５０間のギャップの位置が異なる構成は、配線群との接続位置を互いに異なる位置にでき、配線接続が容易になるので、好ましい。
電極６は、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側において、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の延長線上であって、ｙ軸方向において隣接する電極４間に配置される（図１Ａ，図２参照）。そして、電極６は、パッシベーション膜３に設けられた開口を介してｐ型拡散層１１およびパッシベーション膜３に接して配置される。電極６の端部は、半導体基板１の端部から１ｍｍ以内に配置されることが好ましい。
電極４〜６の各々は、例えば、銀からなり、１００〜３０００ｎｍの厚さを有する。電極６の幅は、電極５の幅よりも狭い。
導電性接着層７は、ｘ軸方向における電極４，５の両端部上に電極４，５に接して配置され、電極６上に電極６に接して配置される。（図１Ｂ参照）。そして、電極４，６上の導電性接着層７は、配線基板８の配線群８２を構成する配線８２１と電気的に接続され、電極５上の導電性接着層７は、配線基板の配線群８３を構成する配線８３１と電気的に接続される（図１Ｂ，図２，３参照）。そして、導電性接着層７は、例えば、低融点はんだ、導電性接着剤および導電性ペースト等からなる。
配線基板８は、絶縁性基板８１と、配線群８２，８３とを含む。配線群８２は、一部が互いに接続された部分８２Ａを有し、配線群８３は、一部が互いに接続された部分８３Ａを有する。配線群８２，８３は、絶縁性基板８１上に配置される。配線群８２，８３は、櫛形の平面形状を有する（図１Ｃ参照）。そして、配線群８２は、ｙ軸方向に延び、導電性接着層７によって電極４，６に電気的に接続される。また、配線群８３は、ｙ軸方向に延び、導電性接着層７によって電極５に電気的に接続される。
配配線群８２が導電性接着層７によって電極４に電気的に接続される場合、例えば、ｘ軸方向において隣り合う２つの電極４０，４０と２箇所で導電性接着層７によって配線群８２を構成する配線８２１に接続される（図１Ｂ，図１Ｃ参照）。また、配線群８３が導電性接着層７によって電極５に電気的に接続される場合、例えば、ｘ軸方向において隣り合う２つの電極５０，５０と２箇所で導電性接着層７によって配線群８３を構成する配線８３１に接続される（図１Ｂ，図１Ｃ参照）。このような構成は、隣り合う１組の電極４０，４０において、一方の電極４０を介して収集される電荷は、他方の電極４０を介して収集される電荷とほぼ等しくなり、隣り合う１組の電極４０，４０間の特性差が低減される。隣り合う１組の電極５０，５０についても同じである。その結果、良好な特性を有する配線接続を実現できる。
また、ｘ軸方向において、隣り合う１組の電極４０，４０は、隣り合う１組の電極４０，４０の端部付近に設けられた導電性接着層７によって同じ配線８２１に接続され、隣り合う１組の電極５０，５０は、隣り合う１組の電極５０，５０の端部付近に設けられた導電性接着層７によって同じ配線８３１に接続される。このように、端部付近で接続する構成は、電極４，５，６で収集された電流を配線に有効に収集するとともに、隣り合う１組の電極４０，４０、隣り合う１組の電極５０，５０の接続を配線８２１，８３１に容易に接続することができるので、好ましい。
また、電極４を構成する１つの電極４０は、配線群８２を構成する複数の配線８２１に接続され、電極５を構成する１つの電極５０は、配線群８３を構成する複数の配線８３１に接続される。このような構成は、電極と配線との接続の不良や配線の断線が発生しても、電極と他の配線の接続が維持されているので、特性の低下を最低限にすることができるので好ましい。
絶縁性基板８１は、絶縁性材料からなり、例えば、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、およびポリイミド等のフィルムからなる。
配線群８２，８３の各々は、導電性材料からなり、例えば、アルミニウム、銅、銀、スズおよび亜鉛等を積層した導電材料からなる。
非接続領域１５は、ｙ軸方向の隣り合う電極４間において電極５と配線群８２との間に配置される（図１Ｂ，図２参照）。非接続領域１５は、ｙ軸方向の隣り合う電極４間において配線群８２が電極５と電気的に接続されるのを妨げる。そして、非接続領域１５は、電極５の表面の一部に形成された絶縁層を含んでいることが好ましい。この場合、絶縁層は、絶縁性の樹脂または窒化シリコン等の無機物からなる。
非接続領域１６は、ｙ軸方向の隣り合う電極５間において電極４と配線群８３との間に配置される（図１Ｂ，図３参照）。非接続領域１６は、ｙ軸方向の隣り合う電極５間において配線群８３が電極４と電気的に接続されるのを妨げる。そして、非接続領域１６は、電極４の表面の一部に形成された絶縁層を含んでいることが好ましい。この場合、絶縁層は、絶縁性の樹脂または窒化シリコン等の無機物からなる。
上述したように、電極４，６は、導電性接着層７によって配線基板８の配線群８２に電気的に接続されており、電極５は、導電性接着層７によって配線基板８の配線群８３に電気的に接続されているが、電極４，６と配線群８２との電気的な接続および電極５と配線群８３との電気的な接続は、圧着等の電気的に接続が取れる方法であればよい。
なお、図１Ａにおいては、電極４、電極５およびｎ型拡散層１２は、ｙ軸方向において、複数配置されているが、その数は、限定されない。
また、図１Ａにおいては、電極６は、ｙ軸方向において、複数配置されているが、電極６は、ｙ軸方向において、少なくとも１つ配置されていればよく、その数は、限定されない。
更に、図１Ｃにおいては、配線群８２，８３の各々は、ｘ軸方向において、複数配置されているが、配線群８２，８３の各々の数は、限定されない。
更に、光電変換装置１０においては、電極６は、設けられていなくてもよい。
図４から図６は、それぞれ、図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置１０の製造工程を示す第１から第３の工程図である。なお、図４から図６に示す工程図は、図１Ａ〜図１Ｃに示す線ＩＩ−ＩＩ間における断面図を用いて示されている。
図４を参照して、光電変換装置１０の製造が開始されると、半導体基板１’を準備する（図４の工程（ａ））。なお、半導体基板１’は、半導体基板１と同じ面方位、比抵抗、導電型および厚さを有する。
そして、半導体基板１’の一方の面に保護膜２０を形成する（図４の工程（ｂ））。保護膜２０は、例えば、酸化シリコンおよび窒化シリコンからなり、例えば、スパッタリングによって形成される。
その後、保護膜２０が形成された半導体基板１’をＮａＯＨおよびＫＯＨ等のアルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ：１〜５ｗｔ％、イソプロピルアルコール：１〜１０ｗｔ％の水溶液）を用いてエッチングする。これによって、保護膜２０が形成された半導体基板１’の面と反対側の表面が異方性エッチングされ、ピラミッド形状のテクスチャ構造が形成される。そして、保護膜２０を除去することによって半導体基板１が得られる（図４の工程（ｃ）参照）。
引き続いて、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された表面に反射防止膜２を形成する（図４の工程（ｄ））。より具体的には、例えば、スパッタリング法によって、酸化シリコンおよびシリコンナイトライドを半導体基板１上に順次堆積することによって反射防止膜２を形成する。
工程（ｄ）の後、半導体基板１のテクスチャ構造が形成された表面と反対側の表面（＝裏面）の一部にＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜２１を形成する（図４の工程（ｅ））。この場合、ＢＳＧ膜２１の膜厚は、例えば、３００〜１０００ｎｍである。
その後、ＢＳＧ膜２１を８５０〜９００℃で熱処理することによって、ＢＳＧ膜２１からボロン（Ｂ）を半導体基板１へ拡散させ、残ったＢＳＧ膜２１をフッ化水素水溶液によって除去する。これによって、ｐ型拡散層１１が半導体基板１の裏面側に形成される（図５の工程（ｆ））。
引き続いて、半導体基板１の裏面の一部にＰＳＧ（Phosphorus Silicate Glass）膜２２を形成する（図５の工程（ｇ））。この場合、ＰＳＧ膜２２の膜厚は、例えば、３００〜１０００ｎｍである。
その後、ＰＳＧ膜２２を８５０〜９００℃で熱処理することによって、ＰＳＧ膜２２からリン（Ｐ）を半導体基板１へ拡散させ、残ったＰＳＧ膜２２をフッ化水素水溶液によって除去する。これによって、ｎ型拡散層１２が半導体基板１の裏面側に形成される（図５の工程（ｈ））。
そして、パッシベーション膜３をｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２上に形成する（図５の工程（ｉ））。この場合、例えば、スパッタリング法によって酸化シリコンを形成することによってパッシベーション膜３をｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２上に形成する。
次に、レジストをパッシベーション膜３上に塗布し、フォトリソグラフィを用いてレジストをパターンニングし、そのパターンニングしたレジストをマスクとしてパッシベーション膜３をエッチングすることによって開口２３をパッシベーション膜３に形成する（図６の工程（ｊ））。
その後、例えば、蒸着法によって金属（例えば、銀）を、開口２３を有するパッシベーション膜３の全面に形成し、その形成した金属（例えば、銀）をレジストとフォトリソグラフィを用いてパターンニングすることによって電極５，６を形成する（図６の工程（ｋ））。なお、図６の工程（ｋ）には、図示されていないが、電極４も、電極５，６と同時に形成される。
工程（ｋ）の後、導電性接着層７として低融点はんだペーストを印刷等により電極５，６上の複数箇所にドット状に形成する（図６の工程（ｌ））。なお、この時、導電性接着層７として低融点はんだペーストが電極４上にもドット状に形成される。
次に、１５０μｍ程度の絶縁性の配線基板８１を用意し、配線群８２，８３がそれぞれ電極４，６および電極５と略直交するようにし、所定の位置で電気的接続が取れるように位置を調整して半導体基板１と配線基板８とを貼り合わせる。そして、貼り合わせた半導体基板１および配線基板８に両面から圧力を印加して加熱等することにより、電気的に接合する。これによって、光電変換装置１０が完成する（図６の工程（ｍ））。
なお、配線基板８は、絶縁性基板８１の全面に銅等の金属を形成し、その形成した金属の一部をエッチングなどにより除去してパターニングすることによって形成される。
光電変換装置１０においては、半導体基板１の一方の表面において、ｙ軸方向に離間して配置された複数のｐ型拡散層を含むｐ型拡散層１１がｎ型拡散層１２の周囲を囲むように配置されている。
また、光電変換装置１０においては、複数のｐ型拡散層１１上に配置され、ｘ軸方向を長さ方向とする複数の電極４０と、複数のｎ型拡散層１２上に配置され、ｘ軸方向を長さ方向とする複数の電極５０とが配置されている。
更に、光電変換装置１０においては、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端と、ｘ軸方向における半導体基板１の端との間に配置された複数の電極６が設けられている。
更に、光電変換装置１０においては、ｙ軸方向において隣り合う電極４間に配置され、電極５との電気的な接続を妨げる非接続領域１５と、ｙ軸方向において隣り合う電極５間に配置され、電極４との電気的な接続を妨げる非接続領域１６とが形成されている。
そして、配線基板８は、ｙ軸方向に配置された配線群８２，８３を含み、配線群８２が電極４，６に電気的に接続され、配線群８３が電極５に電気的に接続されている。
また、電極４を構成する複数の電極４０のうち、隣り合う１組の電極４０，４０は、１つの配線８２１に接続され、電極５を構成する複数の電極５０のうち、隣り合う１組の電極５０，５０は、１つの配線８３１に接続される。
従って、隣り合う１組の電極４０，４０において、一方の電極４０を介して収集される電荷は、他方の電極４０を介して収集される電荷とほぼ等しくなり、隣り合う１組の電極４０，４０間の特性差が低減される。隣り合う１組の電極５０，５０についても同じである。その結果、良好な特性を有する配線接続を実現できる。
更に、電極４は、電極５を取り囲むように連続しておらず、ｘ軸方向において配列された複数の電極５０からなる。このために、パターニングによって配線の切れ等の影響を受にくい。また、電極５０は、単純な形状であるので、パターニングマスクを容易に作製できる。
更に、電極４が半導体基板１の端部に向かって延長されているので、この部分で発生したキャリアを、より収集することが可能となる。また、半導体基板の端部において、電極４が電極５を取り囲んで連続している場合に比べ、半導体基板の端部付近の形状変化の影響を受けにくく、パターニングマスクの設計、およびパターニングの位置合わせが容易になり、パターニングの不良を減少できる。
更に、ｙ軸方向における電極４間に、電極６を設けた場合、この部分で発生したキャリアを、より収集することができる。電極６を独立して設けることで、パターニングの形状の安定性が更に増すとともに、位置合わせの容易性が増し、電極６の形状が多少変化しても、キャリアの収集を良好に行うことができる。
更に、電極と配線が平行に設けられた場合、電極５と接触せずに電極６を配線群８２と接続することは、比較的、困難であるが、ｙ軸方向を長さ方向として、複数の配線８２１を設け、電極４間に独立した電極６を設けることによって、電極６を配線群８２と接続することができる。特に、半導体基板１の端部で良好な電極６と配線群８２との接続が得られる。その結果、光電変換装置１０において、安定した特性が得られる。また、光電変換装置１０の歩留まりが向上する。更に、光電変換装置１０を長期に使用した時の特性の低下が減少し、信頼性を向上できる。
上記においては、半導体基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板からなると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、半導体基板１は、ｎ型多結晶シリコン基板、ｐ型単結晶シリコン基板およびｐ型多結晶シリコン基板のいずれかからなっていてもよい。
半導体基板１がｐ型単結晶シリコン基板またはｐ型多結晶シリコン基板からなる場合、上記の説明におけるｐ型拡散層１１およびｎ型拡散層１２を相互に入れ替えればよい。
また、上記においては、電極４を構成する複数の電極４０の隣り合う電極４０，４０が１つの配線８２１に接続され、電極５を構成する複数の電極５０の隣り合う電極５０，５０が１つの配線８３１に接続されると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、光電変換装置１０は、電極４を構成する複数の電極４０の隣り合う電極の少なくとも１組の電極４０，４０が１つの配線８２１に接続される構成１と、電極５を構成する複数の電極５０の隣り合う電極の少なくとも１組の電極５０，５０が１つの配線８３１に接続される構成２との少なくとも１つの構成を備えていればよい。このような構成を備えていれば、隣接する電極間における特性差を低減でき、上記の構成でない場合に比べ、良好な特性を有する配線接続を実現できるからである。
更に、上記においては、電極６は、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側においてｎ型拡散層１２と半導体基板１の端部との間に配置されると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、電極６は、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端の少なくとも一方の端部側において、ｎ型拡散層１２の少なくとも一方の端部と半導体基板１の端部との間に配置されていればよい。
更に、光電変換装置１０においては、ｐ型拡散層１１は、ｘ軸方向に離間して配列された複数のｐ型拡散層からなり、ｎ型拡散層１２は、ｘ軸方向に離間して配列された複数のｎ型拡散層からなっていてもよい。
［実施の形態２］
図７Ａから図７Ｃは、それぞれ、実施の形態２による光電変換装置の第１から第３の平面図である。図８は、図７Ａ〜図７Ｃに示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ間における光電変換装置の断面図である。図９は、図７Ａ〜図７Ｃに示す線ＩＸ−ＩＸ間における光電変換装置の断面図である。なお、図７Ａは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の第１非晶質半導体層、第２非晶質半導体層および電極の平面図である。図７Ｂは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の導電接着層および非接続領域の平面図である。図７Ｃは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の配線、絶縁性基板の平面図である。この図では、絶縁性基板８１は、透過しており、配線が見えている。また、図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９においては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。
図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９を参照して、実施の形態２による光電変換装置１０Ａは、図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置１０の半導体基板１を半導体基板１Ａに代え、パッシベーション膜３を複数の第１非晶質半導体層３１および複数の第２非晶質半導体層３２に代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
半導体基板１Ａは、例えば、ｎ型単結晶シリコン基板からなり、１００〜２００μｍの厚さを有する。また、半導体基板１Ａは、例えば、（１００）の面方位および１〜１０Ωｃｍの比抵抗を有する。そして、半導体基板１Ａは、光入射側の表面にテクスチャ構造を有する。
複数の第１非晶質半導体層３１は、半導体基板１Ａの光入射側の表面と反対側の表面に離間して配置される。この場合、複数の第１非晶質半導体層３１は、ｘ−ｙ平面において複数の第２非晶質半導体層３２の周囲を囲むように配置される。そして、複数の第１非晶質半導体層３１の各々は、ｉ型非晶質半導体層３１１と、ｐ型非晶質半導体層３１２とを含む。
ｉ型非晶質半導体層３１１は、半導体基板１Ａに接して半導体基板１Ａ上に配置される。ｉ型非晶質半導体層３１１は、例えば、ｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｉ型非晶質半導体層３１１は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。
「ｉ型」とは、完全な真性の状態だけでなく、十分に低濃度（ｎ型不純物濃度が１×１０１５個／ｃｍ３未満、かつｐ型不純物濃度が１×１０１５個／ｃｍ３未満）であればｎ型またはｐ型の不純物が混入された状態のものも含む意味である。
また、この発明の実施の形態において、「非晶質シリコン」には、シリコン原子の未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端されていない非晶質シリコンだけでなく、水素化非晶質シリコンなどのシリコン原子の未結合手が水素等で終端されたものも含まれるものとする。
ｐ型非晶質半導体層３１２は、ｉ型非晶質半導体層３１１に接してｉ型非晶質半導体層３１１上に配置される。ｐ型非晶質半導体層３１２は、例えば、ｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンカーバイド、ｐ型非晶質シリコンナイトライド、ｐ型非晶質シリコンオキサイドおよびｐ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｐ型非晶質半導体層３１２は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。
ｐ型非晶質半導体層３１２に含まれるｐ型不純物としては、例えば、ボロン（Ｂ）を用いることができる。また、この発明の実施の形態において、「ｐ型」とは、ｐ型不純物濃度が１×１０１５個／ｃｍ３以上の状態を意味する。
複数の第２非晶質半導体層３２は、半導体基板１Ａの光入射側の表面と反対側の表面において、第１非晶質半導体層３１の幅方向（ｙ軸方向）に複数の第１非晶質半導体層３１と交互に配置される。そして、複数の第２非晶質半導体層３２の各々は、ｉ型非晶質半導体層３２１と、ｎ型非晶質半導体層３２２とを含む。
ｉ型非晶質半導体層３２１は、半導体基板１Ａに接して半導体基板１Ａ上に配置される。ｉ型非晶質半導体層３２１は、例えば、ｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｉ型非晶質半導体層３２１は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。
ｎ型非晶質半導体層３２２は、ｉ型非晶質半導体層３２１に接してｉ型非晶質半導体層３２１上に配置される。ｎ型非晶質半導体層３２２は、例えば、ｎ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンカーバイド、ｎ型非晶質シリコンナイトライド、ｎ型非晶質シリコンオキサイドおよびｎ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる。そして、ｎ型非晶質半導体層３２２は、例えば、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。
なお、ｎ型非晶質半導体層３２２に含まれるｎ型不純物としては、例えば、リン（Ｐ）を用いることができる。また、この発明の実施の形態において、「ｎ型」とは、ｎ型不純物濃度が１×１０１５個／ｃｍ３以上の状態を意味する。
電極４，５，６の設置、および配線基板８との接続は、実施の形態１と同様に実施することができる。
図１０から図１２は、それぞれ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置１０Ａの製造工程を示す第１から第３の工程図である。なお、図１０から図１２に示す工程図は、図７Ａ〜図７Ｃに示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ間における断面図を用いて示されている。
図１０を参照して、光電変換装置１０Ａの製造が開始されると、図４に示す工程（ａ）〜工程（ｄ）と同じ工程が順次実行される。これによって、半導体基板１Ａが得られ（図１０の工程（ｃ））、反射防止膜２が半導体基板１Ａの光入射側の表面に形成される（図１０の工程（ｄ））。
工程（ｄ）の後、半導体基板１Ａのテクスチャ構造が形成された表面と反対側の表面にｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５を順次形成する（図１０の工程（ｅ））。ｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。
ｉ型非晶質半導体層２４がｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質半導体層２４を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｉ型非晶質半導体層２４を形成できる。
また、ｐ型非晶質半導体層２５がｐ型非晶質シリコン、ｐ型非晶質シリコンカーバイド、ｐ型非晶質シリコンナイトライド、ｐ型非晶質シリコンオキサイドおよびｐ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｐ型非晶質半導体層２５を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｐ型非晶質半導体層２５を形成できる。
工程（ｅ）の後、ｐ型非晶質半導体層２５上にエッチングペースト２６を塗布する（図１１の工程（ｆ））。ここで、エッチングペースト２６としては、ｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５の積層体をエッチングすることができるものであれば、特に限定されない。
次に、エッチングペースト２６を加熱することによってｉ型非晶質半導体層２４およびｐ型非晶質半導体層２５の積層体の一部を厚さ方向にエッチングする（図１１の工程（ｇ））。これによって、半導体基板１Ａの裏面（テクスチャ構造が形成された面と反対側の表面）の一部を露出させる。また、ｉ型非晶質半導体層３１１およびｐ型非晶質半導体層３１２を含む複数の第１非晶質半導体層３１が形成される。
そして、半導体基板１Ａの裏面の露出面およびｐ型非晶質半導体層３１２に接するようにｉ型非晶質半導体層２７を形成し、その後、ｉ型非晶質半導体層２７の全面に接するようにｎ型非晶質半導体層２８を形成する（図１１の工程（ｈ））。ｉ型非晶質半導体層２７およびｎ型非晶質半導体層２８の形成方法は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ法が用いられる。
ｉ型非晶質半導体層２７がｉ型非晶質シリコン、ｉ型非晶質シリコンカーバイド、ｉ型非晶質シリコンナイトライド、ｉ型非晶質シリコンオキサイドおよびｉ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｉ型非晶質半導体層２７を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｉ型非晶質半導体層２７を形成できる。
また、ｎ型非晶質半導体層２８がｎ型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンカーバイド、ｎ型非晶質シリコンナイトライド、ｎ型非晶質シリコンオキサイドおよびｎ型非晶質シリコンナイトライドオキサイド等からなる場合、プラズマＣＶＤ法を用いてｎ型非晶質半導体層２８を形成するときの条件は、公知であるので、その公知の条件を用いてｎ型非晶質半導体層２８を形成できる。
工程（ｈ）の後、ｎ型非晶質半導体層２８上にエッチングマスク２９を塗布する（図１１の工程（ｉ））。エッチングマスク２９としては、ｉ型非晶質半導体層２７およびｎ型非晶質半導体層２８の積層体をエッチングする際にマスクとして機能することができるものであれば、特に限定されない。
次に、エッチングマスク２９をマスクとして用いてエッチングを行い、ｉ型非晶質半導体層２７およびｎ型非晶質半導体層２８の積層体の一部を厚さ方向にエッチングし、その後、エッチングマスク２９を除去する。これによって、ｐ型非晶質半導体層３１２の表面の一部を露出させる（図１２の工程（ｊ））。また、ｉ型非晶質半導体層３２１およびｎ型非晶質半導体層３２２を含む複数の第２非晶質半導体層３２が形成される。
そして、ｐ型非晶質半導体層３１２上に電極６を形成し、ｎ型非晶質半導体層３２２上に電極５を形成する（図１２の工程（ｋ））。なお、工程（ｋ）には図示されていないが、電極５，６の形成と同時に、電極４がｐ型非晶質半導体層３１２上に形成される。ここで、電極４〜６は、メタルマスク等によるマスクを用いてスパッタリングまたは蒸着で形成することができる。メタルマスクは、電極を形成したい場所が開口されており、メタルマスクの機械的強度を維持するために、開口と開口していない部分との比率、最小開口幅、および形状等の制限があるので、開口は、矩形等の単純な形が望ましい。また、開口が様々な場所にあるよりも、開口が配列している方が、機械的強度を維持し易い。また、このようにして形成した電極４〜６は、開口幅と形成条件により、膜厚が周辺部から中心部に向かって厚くなる場合がある。
工程（ｋ）の後、導電性接着層７として低融点はんだペーストを印刷等により電極４〜６上の複数箇所にドット状に形成する（図１２の工程（ｌ））。
次に、１５０μｍ程度の絶縁性基板８１を用意し、配線群８２，８３がそれぞれ電極４，６および電極５と略直交するようにし、所定の位置で電気的接続が取れるように位置を調整して半導体基板１Ａと配線基板８とを貼り合わせる。そして、貼り合わせた半導体基板１Ａおよび配線基板８に両面から圧力を印加して加熱等することにより、電気的に接合する。これによって、光電変換装置１０Ａが完成する（図１２の工程（ｍ））。
光電変換装置１０Ａにおいても、上述した光電変換装置１０と同じ効果が得られる。なお、半導体層が形成される場合においては、電極と半導体層が接触し、電極と半導体層の界面による光吸収ロスが大きい。離間して電極を配置する構成は、電極面積が小さくなり、電極と半導体層の界面による光吸収ロスが低減され、また、半導体層の膜厚むらなどによる、電極下での半導体層のパッシベーション効果の減少の影響が抑えられ、特性が向上するので、より好ましい構成である。ここで、電極間のギャップは、収集されるキャリアの半導体基板内での拡散長程度以下であることが好ましい。
また、光電変換装置１０Ａにおいては、第１非晶質半導体層３１は、ｘ軸方向に離間して配列された複数の第１非晶質半導体層からなり、第２非晶質半導体層３２は、ｘ軸方向に離間して配列された複数の第２非晶質半導体層からなっていてもよい。
実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
［実施の形態３］
図１３Ａから図１３Ｃは、それぞれ、実施の形態３による光電変換装置の第１から第３の平面図である。なお、図１３Ａは、光入射側と反対側から見た光電変換装置のｐ型拡散層、ｎ型拡散層および電極の平面図である。図１３Ｂは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の導電接着層および非接続領域の平面図である。図１３Ｃは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の配線、絶縁性基板の平面図である。この図では、絶縁性基板８１は、透過しており、配線が見えている。また、図１３Ａ〜図１３Ｃにおいては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。
図１３Ａ〜図１３Ｃを参照して、実施の形態３による光電変換装置１０Ｂは、図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置１０の電極６を電極６Ａに代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
電極６Ａは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側においてｎ型拡散層１２と半導体基板１の端部との間に配置される。そして、電極６Ａは、好ましくは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の延長線上に配置される。
電極６Ａは、電極６１，６２を含む。電極６１，６２の各々は、上述した電極６と同じサイズおよび厚さを有し、電極６と同じ材料からなる。
電極６１，６２の各々は、導電性接着層７によって配線群８２に接続される。
光電変換装置１０Ｂにおいては、電極６Ａは、２つの電極６１，６２を含み、ｙ軸方向において隣り合う電極４間に配置されるので、半導体基板１の端部に近い領域において、より多くのキャリアを収集できる。その結果、光電変換装置１０Ｂにおいては、光電変換装置１０よりも特性を向上できる。
光電変換装置１０Ｂは、図４から図６に示す工程（ａ）〜工程（ｍ）に従って製造される。
なお、実施の形態３による光電変換装置は、光電変換装置１０から光電変換装置１０Ｂへの変更と同じ変更を図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置１０Ａに適用した光電変換装置であってもよい。
上記においては、電極６Ａは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側においてｎ型拡散層１２と半導体基板１の端部との間に配置されると説明したが、実施の形態３においては、これに限らず、電極６Ａは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端の少なくとも一方の端部側において、ｎ型拡散層１２の少なくとも一方の端部と半導体基板１の端部との間に配置されていればよい。
実施の形態３におけるその他の説明は、実施の形態１，２における説明と同じである。
［実施の形態４］
図１４Ａから図１４Ｃは、それぞれ、実施の形態４による光電変換装置の第１から第３の平面図である。なお、図１４Ａは、光入射側と反対側から見た光電変換装置のｐ型拡散層、ｎ型拡散層および電極の平面図である。図１４Ｂは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の導電接着層および非接続領域の平面図である。図１４Ｃは、光入射側と反対側から見た光電変換装置の配線、絶縁性基板の平面図である。この図では、絶縁性基板８１は、透過しており、配線が見えている。また、図１４Ａ〜図１４Ｃにおいては、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を規定する。
図１４Ａ〜図１４Ｃを参照して、実施の形態４による光電変換装置１０Ｃは、図１Ａ〜図１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置１０の電極６を電極６Ｂに代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
電極６Ｂは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側においてｎ型拡散層１２と半導体基板１の端部との間に配置される。そして、電極６Ｂは、好ましくは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の延長線上に配置される。
電極６Ｂは、ｙ軸方向における長さ（＝幅）が電極６の幅よりも広く、電極５の幅と実質的に同一である。ここで、電極６Ｂの幅が電極５の幅と実質的に同一であるとは、ｙ軸方向における主要な部分の概略の幅であって、目視により、同一とみなすことができる程度の同一性を言う。こうすることによって、例えば、メタルマスクによる製膜で電極を形成する場合も、メタルマスクの強度設計の制限を受けにくく、より、電極幅や電極の形状について、最適な電極設計が可能となるためである。
電極６Ｂは、上述した電極６と同じ厚さを有し、電極６と同じ材料からなる。そして、電極６Ｂは、導電性接着層７によって配線群８２に接続される。
光電変換装置１０Ｃにおいては、電極６Ｂは、幅が電極６よりも広く、ｙ軸方向において隣り合う電極４間に配置されるので、半導体基板１の端部に近い領域において、より多くのキャリアを収集できる。その結果、光電変換装置１０Ｃにおいては、光電変換装置１０よりも特性を向上できる。
光電変換装置１０Ｃは、図４から図６に示す工程（ａ）〜工程（ｍ）に従って製造される。
なお、実施の形態４による光電変換装置は、光電変換装置１０から光電変換装置１０Ｃへの変更と同じ変更を図７Ａ〜図７Ｃ、図８および図９に示す光電変換装置１０Ａに適用した光電変換装置であってもよい。
上記においては、電極６Ｂは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端側においてｎ型拡散層１２と半導体基板１の端部との間に配置されると説明したが、実施の形態４においては、これに限らず、電極６Ｂは、ｘ軸方向におけるｎ型拡散層１２の両端の少なくとも一方の端部側において、ｎ型拡散層１２の少なくとも一方の端部と半導体基板１の端部との間に配置されていればよい。
実施の形態４におけるその他の説明は、実施の形態１，２における説明と同じである。
［変形例］
図１５は、この発明の実施の形態による光電変換装置の変形例を示す平面図である。図１５に示す光電変換装置１０Ｄは、上述した実施の形態１による光電変換装置１０の変形例である。なお、図１５においては、導電性接着層７１，７２は、透けて下部が見えるように図示されている。
図１５を参照して、光電変換装置１０Ｄは、光電変換装置１０に導電性接着層７１，７２を追加したものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
導電性接着層７１は、ｘ軸方向において隣り合う電極４０，４０間のギャップを渡るように隣り合う電極４０，４０上に配置される。導電性接着層７２は、ｘ軸方向において隣り合う電極５０，５０間のギャップを渡るように隣り合う電極５０，５０上に配置される。導電性接着層７１，７２の各々は、導電性接着層７と同じ材料からなる。そして、導電性接着層７１は、配線８２１に接続され、導電性接着層７２は、配線８３１に接続される。
導電性接着層７１を設けることによって、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極４０，４０と配線８２１との接続が更に良好になり、導電性接着層７２を設けることによって、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極５０，５０と配線８３１との接続が更に良好になる。従って、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極４０，４０間における特性差による特性低下、およびｘ軸方向において隣り合う１組の電極５０，５０間における特性差による特性低下を更に抑制でき、更に良好な配線接続を実現できる。
なお、光電変換装置１０Ｄにおいては、導電性接着層７１の下側における１組の電極４０，４０間に下部と接触を妨げる層を配置してもよく、導電性接着層７２の下側における１組の電極５０，５０間に下部と接触を妨げる層を配置してもよい。下部と接触を妨げる層は、たとえば、絶縁性の樹脂または窒化シリコン等の無機物等の絶縁材料からなる絶縁層である。これによって、ｘ軸方向において隣り合う電極４０，４０間のギャップを渡るように隣り合う電極４０，４０上に導電性接着層７１を容易に形成でき、ｘ軸方向において隣り合う電極５０，５０間のギャップを渡るように隣り合う電極５０，５０上に導電性接着層７２を容易に形成できる。
なお、変形例による光電変換装置は、導電性接着層７１，７２を光電変換装置１０Ａ〜１０Ｃのいずれかに追加した光電変換装置であってもよい。
図１６は、この発明の実施の形態による光電変換装置の別の変形例を示す平面図である。図１６に示す光電変換装置１０Ｅは、上述した実施の形態１による光電変換装置１０の変形例である。そして、図１６は、光入射側と反対側から見た光電変換装置１０Ｅのｐ型拡散層、ｎ型拡散層、電極、導電性接着層および配線の平面図である。この図は、接続状態を示すために、非接続領域１５，１６は不図示である。また、配線８２１，８３１は、透けて見えている。
図１６を参照して、光電変換装置１０Ｅは、光電変換装置１０において、ｘ軸方向における隣り合う電極４０，４０間のギャップの位置がｘ軸方向における隣り合う電極５０，５０間のギャップの位置と同じになるように複数の電極４０および複数の電極５０を配置し、導電性接着層７をｘ軸方向における電極４０の中央部上に配置したものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
光電変換装置１０Ｅにおいては、配線８２１は、導電性接着層７を介して電極４（複数の電極４０）に接続され、配線８３１は、導電性接着層７を介して電極５（複数の電極５０）に接続される。その結果、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極５０，５０は、１つの配線８３１に接続される。そして、１つの電極５０は、ｘ軸方向の両端部上に配置された２つの導電性接着７を介して２つの配線８３１，８３１に接続される。また、１つの電極４０は、ｘ軸方向の中央部上に配置された２つの導電性接着層７を介して１つの配線８２１に接続される。
光電変換装置１０Ｅは、導電性接着層７をｘ軸方向における電極４０の両端部上に配置し、導電性接着層７をｘ軸方向における電極５０の中央部上に配置した構成を備えていてもよい。この場合、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極４０，４０は、１つの配線８２１に接続される。そして、１つの電極４０は、ｘ軸方向の両端部上に配置された２つの導電性接着７を介して２つの配線８２１，８２１に接続される。また、１つの電極５０は、ｘ軸方向の中央部上に配置された２つの導電性接着層７を介して１つの配線８３１に接続される。
従って、光電変換装置１０Ｅは、ｘ軸方向において隣り合う１組の電極４０，４０および１組の電極５０，５０のうちのいずれか一方が１つの配線（配線８２１および配線８３１のいずれか）に接続されていればよい。
図１７は、この発明の実施の形態による光電変換装置の更に別の変形例を示す平面図である。図１７に示す光電変換装置１０Ｆは、上述した実施の形態１による光電変換装置１０の変形例である。そして、図１７は、光入射側と反対側から見た光電変換装置１０Ｆのｐ型拡散層、ｎ型拡散層、電極、導電性接着層および配線の平面図である。この図は、接続状態を示すために、非接続領域１５，１６は不図示である。また、配線８２１，８３１は、透けて見えている。
図１７を参照して、光電変換装置１０Ｆは、光電変換装置１０の電極４，５をそれぞれ電極４Ａ，５Ａに代えたものであり、その他は、光電変換装置１０と同じである。
電極４Ａは、複数の電極４０と、電極４１とを含む。複数の電極４０、および電極４１は、ｘ軸方向において所望の間隔で一列に配置される。そして、電極４１は、ｘ軸方向における長さが電極４０よりも短く、ｘ軸方向において光電変換装置１０Ｆの一方端に配置される。
電極５Ａは、複数の電極５０と、電極５１とを含む。複数の電極５０、および電極５１は、ｘ軸方向において所望の間隔で一列に配置される。そして、電極５１は、ｘ軸方向における長さが電極５０よりも短く、ｘ軸方向において光電変換装置１０Ｆの他方端（即ち、ｘ軸方向において電極４１と反対側の端部）に配置される。
そして、配線８２１は、導電性接着層７を介して複数の電極４０、および電極４１に接続され、配線８３１は、導電性接着層７を介して複数の電極５０、および電極５１に接続される。
［実施の形態５］
図１８は、実施の形態５による太陽電池ストリングの平面図である。なお、図１８は、光入射側の反対側から見た太陽電池ストリングの平面図である。この図は，接続状態を示すために、非接続領域１５，１６は不図示である。また、配線群１１０，１２０，１３０，１４０は、透けて見えている。
図１８を参照して、実施の形態５による太陽電池ストリング１００は、光電変換装置１０−１，１０−２と、配線群１１０，１２０，１３０，１４０とを備える。光電変換装置１０−１，１０−２の各々は、図１Ａ〜１Ｃ、図２および図３に示す光電変換装置１０からなる。配線群１１０，１３０の各々は、上述した配線群８２からなり、配線群１２０，１４０の各々は、上述した配線群８３からなる。配線群１１０は、光電変換装置１０−１の電極４に接続され、配線群１２０は、光電変換装置１０−１の電極５に接続される。配線群１３０は、光電変換装置１０−２の電極４に接続され、配線群１４０は、光電変換装置１０−２の電極５に接続される。その結果、配線群１１０，１２０からなる配線群は、離間して光電変換装置１０−１に接続され、配線群１３０，１４０からなる配線群は、離間して光電変換装置１０−２に接続される。そして、配線群１１０は、配線群１４０に接続される。従って、光電変換装置１０−１，１０−２は、直列に接続される。
なお、太陽電池ストリング１００においては、光電変換装置１０−１，１０−２の各々は、上述した光電変換装置１０Ａ〜１０Ｄのいずれかからなっていてもよい。
図１９は、実施の形態５による別の太陽電池ストリングの平面図である。なお、図１９は、光入射側の反対側から見た太陽電池ストリングの平面図である。この図は、接続状態を示すために、非接続領域１５，１６は不図示である。また、配線群１５０，１６０，１７０は、透けて見えている。
図１９を参照して、太陽電池ストリング１００Ａは、光電変換装置１０−３，１０−４と、配線群１５０，１６０，１７０とを備える。配線群１５０，１６０，１７０の各々は、上述した配線群８２，８３と同じ材料からなる。
光電変換装置１０−３は、図１６に示す光電変換装置１０Ｅからなり、光電変換装置１０−４は、光電変換装置１０Ｅにおいて、導電性接着剤７をｘ軸方向における電極４０の両端部上に配置し、かつ、導電性接着剤７をｘ軸方向における電極５０の中央部上に配置した光電変換装置からなる。
配線群１５０は、光電変換装置１０−３の電極４（複数の電極４０）に接続されるとともに光電変換装置１０−４の電極５（複数の電極５０）に接続される。配線群１６０は、光電変換装置１０−３の電極５（複数の電極５０）に接続される。配線群１７０は、光電変換装置１０−４の電極４（複数の電極４０）に接続される。従って、光電変換装置１０−３，１０−４は、直列に接続される。
図２０は、実施の形態５による更に別の太陽電池ストリングの平面図である。なお、図２０は、光入射側の反対側から見た太陽電池ストリングの平面図である。
図２０を参照して、太陽電池ストリング１００Ｂは、光電変換装置１０−５，１０−６と、配線群１８０，１９０，２００とを備える。配線群１８０，１９０，２００の各々は、上述した配線群８２，８３と同じ材料からなる。この図は、接続状態を示すために、非接続領域１５，１６は不図示である。また、配線群１８０，１９０，２００は、透けて見えている。
光電変換装置１０−５は、図１７に示す光電変換装置１０Ｆからなり、光電変換装置１０−６は、ｘ−ｙ平面内において、光電変換装置１０Ｆを１８０度回転させた光電変換装置からなる。
配線群１８０は、光電変換装置１０−５の電極５Ａ（複数の電極５０）に接続されるとともに光電変換装置１０−６の電極４Ａ（複数の電極４０）に接続される。配線群１９０は、光電変換装置１０−５の電極４Ａ（複数の電極４０および電極４１）に接続される。配線群２００は、光電変換装置１０−６の電極５Ａ（複数の電極５０および電極５１）に接続される。従って、光電変換装置１０−５，１０−６は、直列に接続される。
光電変換装置１０−５においては、複数の配線群１８０は、電極５Ａを介して電気的に繋がっており、複数の配線群１９０は、電極４Ａを介して電気的に繋がっている。光電変換装置１０−６においては、複数の配線群１８０は、電極４Ａを介して電気的に繋がっており、複数の配線群２００は、電極５Ａを介して電気的に繋がっている。従って、局所的な影などにより、特性差が生じても、太陽電池ストリング１００Ｂの特性は、平均化され、特性差による特性低下の影響を小さくできる。
この発明の実施の形態においては、ｙ軸方向は、「第１の方向」を構成し、ｘ軸方向は、「第２の方向」を構成する。
また、この発明の実施の形態においては、ｙ軸方向に配置された複数のｎ型拡散層１２または複数の第２非晶質半導体層３２は、「複数の第１の半導体層」を構成し、ｙ軸方向に配置された複数のｐ型拡散層１１または複数の第１非晶質半導体層３１は、「複数の第２の半導体層」を構成する。
更に、この発明の実施の形態においては、ｘ軸方向に配置された複数の電極５０（または複数の電極５０および電極５１）は、「複数の第１の電極」および「第１の電極群」を構成し、ｘ軸方向に配置された複数の電極４０（または複数の電極４０および電極４１）は、「複数の第２の電極」および「第２の電極群」を構成する。
更に、この発明の実施の形態においては、複数の配線８３１は、「第１の配線群」を構成し、複数の配線８２１は、「第２の配線群」を構成する。
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
この発明は、光電変換装置、およびそれを備える太陽電池ストリングに適用される。
１，１Ａ 半導体基板、２ 反射防止膜、３ パッシベーション膜、４〜６，４Ａ，５Ａ，６Ａ，６Ｂ，４０，４１，５０，５１，６１，６２ 電極、７ 導電性接着層、８ 配線基板、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 光電変換装置、１１ ｐ型拡散層、１２ ｎ型拡散層、１５，１６ 非接続領域、３１ 第１非晶質半導体層、３２ 第２非晶質半導体層、８１ 絶縁性基板、８２，８３，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００ 配線群、１００，１００Ａ，１００Ｂ 太陽電池ストリング、３１１，３２１ ｉ型非晶質半導体層、３１２ ｐ型非晶質半導体層、３２２ ｎ型非晶質半導体層、８２１，８３１ 配線。

Claims (7)

  1. 第１の導電型を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の一方の面において第１の方向に離間して配置される領域を含み、前記第１の導電型を有する第１の半導体層と、
    前記半導体基板の一方の面において前記第１の方向に前記第１の半導体層と交互に配置される領域を含み、前記第１の導電型と反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、
    前記第１の半導体層上に前記第１の方向に離間して配置され、前記第１の方向に直交する第２の方向を長さ方向とする複数の第１の電極と、
    前記第２の半導体層上に前記第１の方向に離間して配置され、前記第２の方向を長さ方向とする複数の第２の電極と、
    前記第１の方向において前記複数の第１の電極と電気的に接続され、前記第２の方向に配列した第１の配線群と、
    前記第１の方向において前記複数の第２の電極と電気的に接続され、前記第２の方向に配列した第２の配線群と、
    前記第１の方向において隣り合う前記第２の電極間に配置され、前記第１の電極と前記第２の配線群との電気的な接続を妨げる第１の非接続領域と、
    前記第１の方向において隣り合う前記第１の電極間に配置され、前記第２の電極と前記第１の配線群との電気的な接続を妨げる第２の非接続領域とを備え、
    前記第１の電極は、前記第２の方向に配列した第１の電極群を含み、
    前記第２の電極は、前記第２の方向に配列した第２の電極群を含み、
    前記第１の電極群の隣り合う電極の少なくとも１組が前記第１の配線群の１つの配線に接続された第１の構成と、前記第２の電極群の隣り合う電極の少なくとも１組が前記第２の配線群の１つの配線に接続された第２の構成との少なくとも１つの構成を有する、光電変換装置。
  2. 前記第１の電極群の少なくとも１つの電極が前記第１の配線群の複数の配線と接続された第３の構成と、前記第２の電極群の少なくとも１つの電極が前記第２の配線群の複数の配線と接続された第４の構成との少なくとも１つの構成を有する、請求項１に記載の光電変換装置。
  3. 前記第１の電極群の電極間のギャップは、前記第２の電極群の電極間のギャップと異なる位置に配置される、請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
  4. 前記第１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって前記第１の配線群の同じ配線に接続された第５の構成と、前記第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって前記第２の配線群の同じ配線に接続された第６の構成との少なくとも１つの構成を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
  5. 前記第１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって前記第１の配線群の同じ配線に接続された第７の構成と、前記第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極は、それぞれの端部付近で導電性接着剤によって前記第２の配線群の同じ配線に接続された第８の構成との少なくとも１つの構成を有し、
    前記導電接着剤は、前記第１の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極の間、または前記第２の電極群の隣り合う少なくとも１組の電極の間を渡っており、前記１組の電極の双方に接続される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
  6. 第１および第２の光電変換装置を備え、
    前記第１および第２の光電変換装置の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置からなり、
    前記第１の配線群は、離間して前記第２の光電変換装置に接続され、
    前記第２の配線群は、離間して前記第１の光電変換装置に接続される、太陽電池ストリング。
  7. 第１および第２の光電変換装置を備え、
    前記第１および第２の光電変換装置の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電変換装置からなり、
    前記第１の配線群は、一部が互いに接続された部分を含み、前記第２の光電変換装置に接続され、
    前記第２の配線群は、一部が互いに接続された部分を含み、前記第１の光電変換装置に接続される、太陽電池ストリング。
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