JP2020013868A - Back electrode type photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器に関するものである。 The present invention relates to a back electrode type photoelectric conversion element, a photoelectric conversion module, and an electronic device.
GPS(Global Positioning System)等の測位システムに用いられる位置情報衛星からの電波を受信し、測位信号に含まれる時刻を取得したり、現在位置を検出したりする装着型電子機器(腕時計)が提案されている。 Wearable electronic devices (watches) that receive radio waves from positioning information satellites used in positioning systems such as GPS (Global Positioning System), obtain the time included in positioning signals, and detect the current position are proposed. Have been.
例えば、特許文献1には、腕時計ケースと、文字板と、文字板の下側に配置され位置情報衛星からの電波を受信するアンテナを含む時計モジュールと、文字板と時計モジュールとの間に設けられたソーラーパネルと、を有する腕時計が開示されている。このような腕時計によれば、文字板が光透過性を有しているため、文字板を透過した外部光をソーラーパネルに照射することにより、時計モジュールの動作に必要な電力を発電することができる。
For example,
一方、位置情報衛星から送出される電波には極超短波が使用されているが、この極超短波を受信するためには高周波回路を作動させる必要がある。このため、腕時計の消費電力が大きくなるという問題がある。 On the other hand, an ultra-high frequency wave is used for the radio wave transmitted from the positioning information satellite, and it is necessary to operate a high-frequency circuit in order to receive the ultra-high frequency wave. For this reason, there is a problem that the power consumption of the wristwatch increases.
そこで、ソーラーパネルの面積を拡大することにより、消費電力の増大に対応することが検討されている。しかしながら、腕時計のようなデザイン性が重視される製品の場合、一般的には、腕時計の表面積に対するソーラーパネルの占有面積は小さいほど好ましい。したがって、単位面積当たりの発電量が大きいソーラーパネルとしてバックコンタクト型(裏面電極型)の太陽電池セルの適用が検討されている。 Therefore, it has been studied to increase the power consumption by increasing the area of the solar panel. However, in the case of a product such as a wristwatch where design is important, it is generally preferable that the occupied area of the solar panel with respect to the surface area of the wristwatch is small. Therefore, the application of a back contact type (back electrode type) solar cell as a solar panel having a large amount of power generation per unit area is being studied.
特許文献2には、裏面にP型電極とN型電極とを有する単結晶シリコン型の太陽電池セルが開示されている。この太陽電池セルは、バックコンタクト型であるため、P型電極とN型電極の双方を裏面に設けることができる。このため、特許文献2に記載の太陽電池セルには、表面、すなわち受光面に電極を設ける必要がなく、電極の陰に伴う光電変換効率の低下(シャドウロス)を抑制することができる。
また、このようなバックコンタクト型の太陽電池セルの一例として、特許文献2に記載の太陽電池セルでは、隣り合うセル同士をつなぐためにインターコネクターを用いている。そして、インターコネクターとセルとの電気的接続を図るため、単結晶シリコン基板の裏面のうち、互いに対向する2辺の近傍に、取り出し電極であるP型電極およびN型電極が設けられている。
Further, as an example of such a back contact type solar cell, in the solar cell described in
一方、特許文献2に記載のP型電極およびN型電極(以下、双方を指して「外部接続用電極」ともいう。)は、前述したように、それぞれ単結晶シリコン基板の端部に設けられている。このため、単結晶シリコン基板のうち、外部接続用電極と重なる部分で発生した少数キャリアーについては、十分に収集することができないという問題がある。特に、外部接続用電極と重なる部分のうち、単結晶シリコン基板の端面に近い部分では、PN接合を形成する空間的余地がないため、少数キャリアーの多くが消滅し、光電変換効率が低下する原因となっている。 On the other hand, the P-type electrode and the N-type electrode described in Patent Document 2 (hereinafter, also referred to as “external connection electrodes”) are provided at the ends of the single-crystal silicon substrate, respectively, as described above. ing. For this reason, there is a problem that minority carriers generated in a portion of the single crystal silicon substrate overlapping with the external connection electrode cannot be sufficiently collected. In particular, in a portion overlapping with the external connection electrode, a portion close to the end face of the single crystal silicon substrate has no room for forming a PN junction, so that most of the minority carriers disappear and the photoelectric conversion efficiency is reduced. It has become.
そこで、外部接続用電極を、単結晶シリコン基板の端部以外の領域、例えば中央部に設けることが検討されている。これにより、外部接続用電極の周囲にPN接合を形成する空間的余地が生まれるため、上記のような少数キャリアーの消滅を減らすことができ、光電変換効率の低下を防止することができる。 Therefore, it has been studied to provide the external connection electrode in a region other than the end of the single crystal silicon substrate, for example, in the center. This creates a space for forming a PN junction around the external connection electrode, so that the disappearance of the minority carriers as described above can be reduced, and a decrease in photoelectric conversion efficiency can be prevented.
しかしながら、単結晶シリコン基板のより中央に近い領域に外部接続用電極を配置した場合、PN接合と外部接続用電極とをつなぐ内部接続用電極の引き回しパターンに制約が生じる。具体的には、N型の内部接続用電極についてはP型の外部接続用電極を避けるように引き回し、P型の内部接続用電極についてはN型の外部接続用電極を避けるように引き回す必要がある。このため、特に外部接続用電極の周辺においては、内部接続用電極を効率よく引き回すことができない領域が発生する。このような領域は、光電変換効率が低下する原因となる。 However, when the external connection electrode is arranged in a region closer to the center of the single crystal silicon substrate, there is a restriction on the wiring pattern of the internal connection electrode that connects the PN junction to the external connection electrode. Specifically, it is necessary to route the N-type internal connection electrode so as to avoid the P-type external connection electrode, and to route the P-type internal connection electrode so as to avoid the N-type external connection electrode. is there. For this reason, especially around the external connection electrode, there is a region where the internal connection electrode cannot be efficiently routed. Such a region causes a decrease in photoelectric conversion efficiency.
以上のような課題に鑑みて、外部接続用電極の位置によらず、光電変換効率を高める手段が求められている。 In view of the above problems, there is a need for a means for increasing the photoelectric conversion efficiency regardless of the position of the external connection electrode.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can be realized as the following application examples.
本発明の適用例に係る裏面電極型光電変換素子は、一方の面と、前記一方の面と表裏の関係にある他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、第1方向に延在する第1電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第1方向に直交する第2方向に延在し、前記第1電極と電気的に接続されている第2電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第1方向に延在し、前記第2電極から分岐している第3電極と、
を有する。
A back electrode type photoelectric conversion element according to an application example of the present invention has one surface and a semiconductor substrate having the one surface and the other surface in a front-to-back relationship.
A first electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate and extending in a first direction;
A second electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate, extending in a second direction orthogonal to the first direction, and electrically connected to the first electrode;
A third electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate, extending in the first direction, and branching from the second electrode;
Having.
以下、本発明の裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a back electrode type photoelectric conversion element, a photoelectric conversion module, and an electronic device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
(太陽電池)
≪第1実施形態≫
まず、本発明の光電変換モジュールの第1実施形態を適用した太陽電池について詳述する。太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールである。
(Solar cells)
<< 1st Embodiment >>
First, a solar cell to which the first embodiment of the photoelectric conversion module of the present invention is applied will be described in detail. A solar cell is a photoelectric conversion module that converts light energy into electric energy.
図1は、本発明の光電変換モジュールの第1実施形態を適用した太陽電池を図示した平面図である。また、図2は、図1に示す太陽電池の分解斜視図である。なお、本明細書では、太陽電池のうち、太陽電池に入射する光の光源(例えば太陽、照明等)側を「表(おもて)」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池の受光面に直交する方向に延在する方向軸をZ軸とする。さらに、裏側から表側への向きを「+Z方向」とし、その反対向きを「−Z方向」とする。 FIG. 1 is a plan view illustrating a solar cell to which a first embodiment of a photoelectric conversion module according to the present invention is applied. FIG. 2 is an exploded perspective view of the solar cell shown in FIG. Note that, in this specification, a side of a light source (for example, the sun, illumination, or the like) of light incident on the solar cell is referred to as a “front” and a side opposite thereto is referred to as a “back”. Further, a direction axis extending in a direction orthogonal to the light receiving surface of the solar cell is defined as a Z axis. Further, the direction from the back side to the front side is defined as “+ Z direction”, and the opposite direction is defined as “−Z direction”.
図1に示す太陽電池80(光電変換モジュール)は、セル80A(裏面電極型光電変換素子)と、Z軸方向においてセル80Aと重なるように設けられ、セル80Aと電気的に接続された配線基板82と、を備えている。
The solar cell 80 (photoelectric conversion module) shown in FIG. 1 is provided so as to overlap with the
セル80Aは、n型(第1導電型)のSi基板800を有している。Si基板800は、その厚さ方向(Z軸方向)で見たとき、すなわち互いに表裏の関係にある2つの主面を平面視したとき、その平面視形状が長方形をなす板状をなしており、かつ、2つの主面はそれぞれZ軸と直交している。また、光源に臨む主面とは反対の面(一方の面)が電極面85であり、光源に臨む主面(他方の面)が受光面84である。なお、受光面84に後述するテクスチャー構造が設けられている場合、そのテクスチャー構造を除いた面がZ軸と直交している。
The
また、Z軸に直交する2つの軸を「X軸」および「Y軸」とする。このうち、Si基板800の長辺は、X軸と平行に延在しており、Si基板800の短辺は、Y軸と平行に延在している。そして、図1の上向きを「+Y方向」とし、下向きを「−Y方向」とする。また、図1の右向きを「+X方向」とし、左向きを「−X方向」とする。
Two axes orthogonal to the Z axis are referred to as “X axis” and “Y axis”. The long side of the
セル80Aが有するn型のSi基板800は、半導体基板の一例であり、化合物半導体基板(例えばGaAs基板)等で代替されてもよい。
The n-
このような半導体基板は、非晶質性を有していてもよいが、結晶性を有していることが好ましい。この結晶性とは、単結晶性または多結晶性のことをいう。このような結晶性を有する半導体基板を含むことにより、非晶質性を有する半導体基板を含む場合に比べて、より光電変換効率の高い太陽電池80が得られる。かかる太陽電池80は、仮に同じ電力を発電する場合、より面積を小さくすることを可能にする。このため、結晶性を有する半導体基板を含むことにより、光電変換効率と小型化とをより高度に両立させた太陽電池80が得られる。
Such a semiconductor substrate may have an amorphous property, but preferably has a crystalline property. This crystallinity refers to monocrystalline or polycrystalline. By including such a semiconductor substrate having crystallinity, a
特に、半導体基板は、単結晶性を有するものが好ましい。これにより、太陽電池80の光電変換効率が特に高められる。したがって、光電変換効率と意匠性との両立を最大限に図ることができる。また、特に、太陽電池80の省スペース化が図られることにより、太陽電池80を搭載する電子機器の意匠性をより高めることができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくいという利点もある。
In particular, the semiconductor substrate preferably has single crystallinity. Thereby, the photoelectric conversion efficiency of the
なお、単結晶性を有するとは、半導体基板全体が単結晶である場合の他、一部が多結晶または非晶質である場合も含む。後者の場合、単結晶の体積が相対的に大きい(例えば全体の90体積%以上である)ことが好ましい。 Note that having single crystallinity includes the case where the whole semiconductor substrate is single crystal and the case where a part thereof is polycrystalline or amorphous. In the latter case, the volume of the single crystal is preferably relatively large (for example, 90% by volume or more of the whole).
図3は、図2に示すセル80Aの電極面85を示す平面図である。また、図4は、図1に示す太陽電池80の分解断面図である。なお、図4に示すセル80Aの断面図は、図3のA−A線断面図である。また、図3では、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807を介してフィンガー電極804やバスバー電極805を透視するように図示している。
FIG. 3 is a plan view showing the
太陽電池80は、裏面電極型とされる。具体的には、セル80Aは、図4に示すように、電極面85上に設けられた電極パッド86、87(接続部)を有している。このうち、電極パッド86は正極であり、一方、電極パッド87は負極である。したがって、電極パッド86および電極パッド87から電力を取り出すことができる。
The
このような裏面電極型では、極性にかかわらず、全ての電極パッド86、87を電極面85上に配置することができる。このため、受光面84を最大限に大きくすることができ、受光面積の最大化に伴う発電量の向上を図ることができる。加えて、受光面84側に電極パッドを設けることによる意匠性の低下を防止することができる。このため、太陽電池80の意匠性を高めることができる。
In such a back electrode type, all the
なお、セル80Aには、電極パッド86および電極パッド87がそれぞれ複数設けられていてもよい。
Note that a plurality of
((配線基板))
図4に示す太陽電池80は、前述したように、セル80Aと配線基板82とを備えている。
((Wiring board))
The
このうち、配線基板82は、絶縁基板821と、その上に設けられた導電膜822と、を備えている。
The
配線基板82は、図1、2に示すように、セル80Aと重なるように設けられている。このような配線基板82は、絶縁基板821と、その上に設けられた導電膜822と、導電膜822と重なる部分に設けられた開口部824を有する絶縁膜823と、を備えている。
The
なお、「配線基板82がセル80Aと重なる」とは、配線基板82の平面視において、セル80Aの少なくとも一部が配線基板82と重なって見える状態をいう。
Note that “the
絶縁基板821としては、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート基板のような各種樹脂基板が挙げられる。
Examples of the insulating
導電膜822の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金等が挙げられる。
As a constituent material of the
絶縁膜823の構成材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のような各種樹脂材料が挙げられる。
Examples of a constituent material of the insulating
また、絶縁基板821と絶縁膜823とは、接着層825を介して接着されている。
接着層825の構成材料としては、例えばエポキシ系接着材、シリコーン系接着材、オレフィン系接着材、アクリル系接着材等が挙げられる。
Further, the insulating
Examples of the constituent material of the
配線基板82の厚さは、特に限定されないが、50μm以上500μm以下であるのが好ましく、100μm以上300μm以下であるのがより好ましい。配線基板82の厚さを前記範囲内に設定することにより、配線基板82に適度な可撓性が付与される。
The thickness of the
((セル))
セル80Aは、図3または図4に示すように、Si基板800と、Si基板800に形成されたp+不純物領域801およびn+不純物領域802と、p+不純物領域801およびn+不純物領域802に接続されているフィンガー電極804と、フィンガー電極804に接続されているバスバー電極805と、フィンガー電極804を介してp+不純物領域801に接続されている電極パッド86(正極の接続部)と、フィンガー電極804を介してn+不純物領域802に接続されている電極パッド87(負極の接続部)と、を備えている。なお、図4では、図示の便宜上、電極パッド86のみを図示し、電極パッド87の図示を省略している。
((cell))
As shown in FIG. 3 or FIG. 4,
−Si基板−
Si基板800としては、例えばSi(100)基板等が用いられる。なお、Si基板800の結晶面は、特に限定されず、Si(100)面以外の結晶面であってもよい。
-Si substrate-
As the
Si基板800(半導体基板)の主要構成元素以外の不純物元素濃度は、できるだけ低いことが好ましいが、それぞれ1×1011[atoms/cm2]以下であるのがより好ましく、1×1010[atoms/cm2]以下であるのがさらに好ましい。不純物元素濃度が前記範囲内であることにより、Si基板800の不純物が光電変換に及ぼす影響を十分に小さく抑えることができる。これにより、小面積であっても十分な電力を発生させ得る太陽電池80を実現することができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくくなるという利点もある。
The impurity element concentration other than the main constituent elements of the Si substrate 800 (semiconductor substrate) is preferably as low as possible, but is more preferably 1 × 10 11 [atoms / cm 2 ] or less, and more preferably 1 × 10 10 [atoms / cm 2 ]. / Cm 2 ] or less. When the impurity element concentration is within the above range, the effect of impurities of the
なお、Si基板800の不純物元素濃度は、例えばICP−MS(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry)法により測定することができる。
Note that the impurity element concentration of the
また、p+不純物領域801に接続されているフィンガー電極804の一部が後述するパッシベーション膜807から露出し、前述した電極パッド86を構成している(図3参照)。一方、n+不純物領域802に接続されているフィンガー電極804の一部が後述するパッシベーション膜807から露出し、前述した電極パッド87を構成している(図3参照)。
Further, a part of the
また、電極パッド86は、図4に示すように、導電接続部83を介して、配線基板82と接続されている。同様に、電極パッド87も、図示しない導電接続部を介して、配線基板82と接続されている。
In addition, as shown in FIG. 4, the
導電接続部83としては、例えば導電ペースト、導電シート、金属材料、はんだ、ろう材等が挙げられる。 Examples of the conductive connection portion 83 include a conductive paste, a conductive sheet, a metal material, a solder, a brazing material, and the like.
Si基板800の受光面84には、必要に応じてテクスチャー構造が形成されている。このテクスチャー構造は、例えば任意の形状をなす凹凸形状のことをいう。具体的には、例えば受光面84に形成された多数のピラミッド状突起で構成される。このようなテクスチャー構造を設けることにより、受光面84における外部光の反射を抑制し、Si基板800に入射する光量の増大を図ることができる。また、受光面84から入射した外部光をSi基板800の内部に閉じ込めることができ、光電変換効率を高めることができる。
A texture structure is formed on the
なお、Si基板800が例えばSi(100)面を主面とする基板である場合、Si(111)面を傾斜面とするピラミッド状突起がテクスチャー構造として好適に用いられる。
When the
また、Si基板800の厚さは、特に限定されないが、50μm以上500μm以下であるのが好ましく、100μm以上300μm以下であるのがより好ましい。これにより、太陽電池80の光電変換効率と機械的特性との両立を図ることができる。
The thickness of the
なお、Si基板800の平面視形状は、上記に限定されず、いかなる形状、例えば正方形や菱形のような四角形、六角形、八角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、扇形等であってもよい。
The planar shape of the
一方、p+不純物領域801は、ホウ素イオンやアルミニウムイオンのようなp型不純物を相対的に高濃度に含む領域である。また、n+不純物領域802は、リンイオンやヒ素イオンのようなn型不純物を相対的に高濃度に含む領域である。これらのp+不純物領域801におけるp型不純物の濃度およびn+不純物領域802におけるn型不純物の濃度は、それぞれ特に限定されないが、1×1018[atoms/cm2]以上であるのが好ましく、1×1019[atoms/cm2]以上であるのがより好ましい。
On the other hand, the p +
−パッシベーション膜−
また、太陽電池80は、図4に示すように、受光面84上に設けられたパッシベーション膜817を備えている。このようなパッシベーション膜817を設けることにより、受光によって生成された少数キャリアーが受光面84において消滅するのを抑制することができる。
-Passivation film-
Further, as shown in FIG. 4, the
パッシベーション膜817の構成材料としては、例えば無機材料、有機材料等が挙げられる。このうち、無機材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素のようなケイ素化合物、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタンのような金属酸化物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化ランタンのようなフッ化物等が挙げられる。また、有機材料としては、例えば、各種樹脂材料が挙げられる。そして、パッシベーション膜817の構成材料には、これらのうちの1種または2種以上を含む複合材料が用いられる。
Examples of a constituent material of the
また、パッシベーション膜817は、光透過性を有する。このため、パッシベーション膜817は、その屈折率が適宜調整されることにより、反射防止膜としても機能する。このような反射防止膜としての機能が付加されることにより、受光面84からSi基板800に入射する光量を増やし、光電変換効率を高めることができる。
Further, the
一方、セル80Aは、図4に示すように、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807を備えている。このようなパッシベーション膜807を設けることにより、各部の絶縁を図るとともに、受光によって生成された少数キャリアーが電極面85において消滅するのを抑制することができる。
On the other hand, the
パッシベーション膜807の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。
Examples of a constituent material of the
−電極および電極パッド(接続部)−
セル80Aは、図3および図4に示すように、Si基板800の厚さ方向においてn+不純物領域802(第1導電型不純物領域)と重なるように設けられたn型フィンガー電極804nと、n+不純物領域802とn型フィンガー電極804nとの間を電気的に接続するn+コンタクト811nと、を備えている。なお、図3では、図示の便宜上、n+コンタクト811nおよびn型フィンガー電極804nにそれぞれドットを付している。
-Electrodes and electrode pads (connections)-
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、セル80Aは、図3および図4に示すように、Si基板800の厚さ方向においてp+不純物領域801(第2導電型不純物領域)と重なるように設けられたp型フィンガー電極804pと、p+不純物領域801とp型フィンガー電極804pとの間を電気的に接続するp+コンタクト811pと、を備えている。なお、図3では、図示の便宜上、p+コンタクト811pおよびp型フィンガー電極804pにそれぞれ斜線を付している。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
そして、p+コンタクト811pは、図3に示すように、1つのp型フィンガー電極804pに対して複数設けられている。また、それに応じて、図4に示すp+不純物領域801も、1つのp型フィンガー電極804pに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した正孔(キャリアー)を効率よく取り出すことができる。
As shown in FIG. 3, a plurality of p +
同様に、n+コンタクト811nは、図3に示すように、1つのn型フィンガー電極804nに対して複数設けられている。また、それに応じて、図4に示すn+不純物領域802も、1つのn型フィンガー電極804nに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した電子(キャリアー)を効率よく取り出すことができる。
Similarly, as shown in FIG. 3, a plurality of n +
p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nの構成材料は、例えば、後述するフィンガー電極804の構成材料と同様のものから適宜選択される。
The constituent materials of the p +
図3に示すSi基板800では、電極面85が長方形をなしている。なお、本明細書および各図では、Si基板800の長軸に平行な方向軸をX軸とし、Si基板800の短軸に平行な方向軸をY軸とする。また、X軸が延在している方向をX軸方向(第1方向)とし、Y軸が延在している方向をY軸方向(第1方向に直交する第2方向)という。
In the
そして、図3に示すセル80Aは、複数のp型フィンガー電極804pを備えている。これらのp型フィンガー電極804pは、それぞれY軸方向に沿って延在するとともに、X軸方向に並んでいる。
The
また、図3に示すセル80Aは、1つのp型バスバー電極805pを備えている。このp型バスバー電極805pは、−Y側の外縁部においてX軸方向に沿って延在している。そして、複数のp型フィンガー電極804pは、1つのp型バスバー電極805pを介して互いに電気的に接続されている。
Further, the
一方、図3に示すセル80Aは、複数のn型フィンガー電極804nを備えている。これらのn型フィンガー電極804nは、それぞれY軸方向に沿って延在するとともに、X軸方向に並んでいる。
On the other hand, the
また、図3に示すセル80Aは、1つのn型バスバー電極805nを備えている。このn型バスバー電極805nは、+Y側の外縁部においてX軸方向に沿って延在している。そして、複数のn型フィンガー電極804nは、1つのn型バスバー電極805nを介して互いに電気的に接続されている。
The
以上のような複数のp型フィンガー電極804pおよび1つのp型バスバー電極805pにより、いわゆる櫛歯形状のp型電極を構成している。また、複数のn型フィンガー電極804nおよび1つのn型バスバー電極805nにより、櫛歯形状のn型電極を構成している。そして、p型電極とn型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
A plurality of p-
なお、前述したフィンガー電極804は、p型フィンガー電極804pおよびn型フィンガー電極804nの双方を指している。
Note that the above-mentioned
また、前述したバスバー電極805は、p型バスバー電極805pおよびn型バスバー電極805nの双方を指している。
The above-described
また、図3および図4に示すように、p型フィンガー電極804p、n型フィンガー電極804n、p型バスバー電極805pおよびn型バスバー電極805nは、それぞれパッシベーション膜807に覆われている。これにより、外部環境からこれらの電極が保護されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the p-
・電極パッド(接続部)
一方、パッシベーション膜807の一部にはビアホールが設けられ、p型フィンガー電極804pおよびn型フィンガー電極804nの一部が露出している。このうち、p型フィンガー電極804pの露出面が前述した電極パッド86(正極の接続部)となり、n型フィンガー電極804nの露出面が前述した電極パッド87(負極の接続部)となる。なお、電極パッド86、87は、必要に応じて、前記露出面に設けられたスタッドバンプ等を含んでいてもよい。
・ Electrode pad (connection part)
On the other hand, a via hole is provided in a part of the
また、図3では、X軸方向において、p型フィンガー電極804pとn型フィンガー電極804nとが交互に並んでいる。
In FIG. 3, p-
さらに、電極パッド86、87を挟む両側については、電極パッド86、87を挟んでp型フィンガー電極804pとn型フィンガー電極804nとが向かい合っている。
Further, on both sides of the
電極パッド86、87の1つの面積は、Si基板800の大きさに応じて適宜設定されるが、0.05mm2以上5mm2以下であることが好ましく、0.1mm2以上3mm2以下であることがより好ましい。これにより、接続抵抗の低減および接続強度の向上を十分に図りつつ、電極パッド86、87を設けることに伴う少数キャリアーの収集ロスも十分に抑えることができる。
The area of one of the
なお、電極パッド86、87の配置は、図示のものに限定されず、Si基板800の中央部であっても、外縁部であってもよい。
Note that the arrangement of the
また、電極パッド86、87の形状も、特に限定されず、いかなる形状であってもよい。一例として、図3に示す電極パッド86、87の形状は、それぞれ正方形であるが、真円、楕円、長円のような円形であってもよく、長方形、三角形、六角形、八角形のような多角形であってもよく、それ以外の形状であってもよい。
Also, the shape of the
さらに、電極パッド86と電極パッド87との間で、互いに形状が同じであるのが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
Further, the
また、本実施形態では、電極パッド86、87が設けられている部分には、p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nが、それぞれ平面視で重ならないように配置されている(図3参照)。
Further, in the present embodiment, the p +
すなわち、セル80Aは、n型(第1導電型)のSi基板800(半導体基板)と、Si基板800の電極面85に設けられ、バスバー電極805(第1電極)と電気的に接続されたp+不純物領域801(第2導電型不純物領域)およびn+不純物領域802(第1導電型不純物領域)と、を有し、Si基板800の厚さ方向で見たとき、電極パッド86(接続部)は、n+不純物領域802(第1導電型不純物領域)およびp+不純物領域801(第2導電型不純物領域)とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド86は、p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nとずれるように配置されている。
That is, the
同様に、Si基板800の厚さ方向で見たとき、電極パッド87(接続部)は、p+不純物領域801およびn+不純物領域802とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド87は、p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nとずれるように配置されている。
Similarly, when viewed in the thickness direction of
これにより、例えば電極パッド86、87に導電接続部83が接合された後、その接合部が破損したとしても、p+不純物領域801およびn+不純物領域802に損傷が及んでしまうのを抑制することができる。したがって、より信頼性の高いセル80Aが得られる。なお、本明細書において「ずれる」とは、平面視で互いに重なっている部分がない状態をいう。
Thus, for example, after the conductive connection portion 83 is bonded to the
また、上記のような配置であることにより、電極パッド86、87は、その平坦性等の形状においてp+不純物領域801やn+不純物領域802の影響を受けることがなくなる。このため、平坦性が高く、接触不良を発生させにくい電極パッド86、87が得られる。
Further, with the above arrangement, the
また、本実施形態では、図3に示すように、p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nが、電極パッド86、87(接続部)を囲むように配置されている。そして、前述したように、p+コンタクト811pは、p+不純物領域801(第2導電型不純物領域)に対応して設けられ、n+コンタクト811nは、n+不純物領域802(第1導電型不純物領域)に対応して設けられている。したがって、p+不純物領域801およびn+不純物領域802は、電極パッド86、87(接続部)を囲むように配置されている。このような位置にp+不純物領域801およびn+不純物領域802の少なくとも一方が配置されていることにより、上記のようにして電極パッド86、87にp+不純物領域801およびn+不純物領域802が設けられていない場合であっても、Si基板800で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができる。すなわち、Si基板800のうち、電極パッド86、87と重なる部分では、p+不純物領域801が設けられていないため、受光によって発生した少数キャリアーを効率よく収集することができない。そこで、電極パッド86、87を囲むようにp+不純物領域801を設けることで、少数キャリアーの移動方向によらず、少数キャリアーの消滅を最小限に抑えつつ収集することが可能になる。このため、電極パッド86、87を設けたことによる光電変換効率の低下を最小限に留めることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the p +
なお、電極パッド86、87の配置は、必ずしも限定されるものではなく、例えば、電極パッド86、87は、p+不純物領域801、n+不純物領域802、p+コンタクト811pおよびn+コンタクト811nのいずれかと平面視で重なっていてもよい。
Note that the arrangement of the
・フィンガー電極
セル80Aには、複数のフィンガー電極804が設けられている。このため、これらのフィンガー電極804は、X軸方向に沿って並んでいる。換言すれば、フィンガー電極804の配列軸がSi基板800の長軸と平行になっている。このように配列させることで、各フィンガー電極804の形状や面積を均一化することができ、セル80Aの構造の均一化を図ることができる。その結果、セル80Aにおける反り等の変形が発生しにくくなる。加えて、フィンガー電極804を、Si基板800に対してできるだけ隙間なく敷き詰めることができる。これにより、フィンガー電極804は、Si基板800の電極面85側において、受光面84から入射した光を反射するための反射膜としても機能する。すなわち、フィンガー電極804が隙間なく敷き詰められることにより、受光面84から入射しSi基板800を透過してしまった光を、フィンガー電極804においてより高い確率で反射させることができる。これにより、光電変換に寄与する光量を増やすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
-Finger electrodes A plurality of
さらに、少なくとも互いに隣り合うフィンガー電極804同士は、特に限定されないが、互いに同一形状であり、かつ、互いに同一面積であることが好ましい。これにより、セル80Aの構造のさらなる均一化が図られることとなる。
Further, at least the
なお、同一形状、同一面積および平行とは、それぞれ、製造時に発生する誤差を許容する概念である。 Note that the same shape, the same area, and the parallel are concepts that allow an error that occurs during manufacturing.
また、複数のフィンガー電極804が並ぶ場合、p型フィンガー電極804pとn型フィンガー電極804nとが交互に並んでいるのが好ましいが、このような配列パターンに限定されるものではなく、一部または全部が異なる配列パターンであってもよい。
In addition, when a plurality of
フィンガー電極804の幅は、5μm以上100μm以下であるのが好ましく、10μm以上50μm以下であるのがより好ましい。これにより、各フィンガー電極804に対応して設けられるコンタクト同士のピッチや不純物領域同士のピッチが最適化されるため、受光により発生した少数キャリアーの取り出し効率が向上する。その結果、光電変換効率が特に高いセル80Aが得られる。
The width of the
一方、フィンガー電極804同士の間隔は、1μm以上50μm以下であるのが好ましく、3μm以上30μm以下であるのがより好ましい。これにより、フィンガー電極804同士の絶縁を図りつつ、フィンガー電極804が占める面積を十分に大きくすることができる。
On the other hand, the distance between the
・バスバー電極
一方、セル80Aは、図3に示すように、複数のp型フィンガー電極804pを互いに接続するように設けられたp型バスバー電極805pを備えている。同様に、セル80Aは、図3に示すように、複数のn型フィンガー電極804nを互いに接続するように設けられたn型バスバー電極805nを備えている。なお、図3では、図示の便宜上、p型バスバー電極805pに斜線を付し、n型バスバー電極805nにドットを付している。
Bus Bar Electrode On the other hand, as shown in FIG. 3, the
また、p型バスバー電極805pは、p型フィンガー電極804pと同様、Si基板800の厚さ方向においてp+不純物領域801およびp+コンタクト811pと重なるように設けられている。同様に、n型バスバー電極805nは、n型フィンガー電極804nと同様、Si基板800の厚さ方向においてn+不純物領域802およびn+コンタクト811nと重なるように設けられている。
The p-
ここで、バスバー電極805の延在方向は、図3に示すように、フィンガー電極804の延在方向と交差している。すなわち、前述したように、フィンガー電極804がY軸方向に沿って延在しているのに対し、バスバー電極805はX軸方向に沿って延在している。したがって、フィンガー電極804とバスバー電極805とがほぼ直交している。
Here, the extending direction of the
なお、フィンガー電極804とバスバー電極805との交差角度は、90°であるが、製造時に発生する誤差が含まれていてもよい。
The intersection angle between the
フィンガー電極804やバスバー電極805の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、銅のような金属の単体または合金等が挙げられる。
As a constituent material of the
・サブフィンガー電極
また、セル80Aは、図3に示すように、p型フィンガー電極804pから分岐している複数のp型サブフィンガー電極806pを備えている。同様に、セル80Aは、図3に示すように、n型フィンガー電極804nから分岐している複数のn型サブフィンガー電極806nを備えている。なお、図3では、図示の便宜上、p型サブフィンガー電極806pに斜線を付し、n型サブフィンガー電極806nにドットを付している。
-Sub-finger electrode Further, as shown in FIG. 3, the
また、p型サブフィンガー電極806pは、p型フィンガー電極804pと同様、Si基板800の厚さ方向においてp+不純物領域801およびp+コンタクト811pと重なるように設けられている。同様に、n型サブフィンガー電極806nは、n型フィンガー電極804nと同様、Si基板800の厚さ方向においてn+不純物領域802およびn+コンタクト811nと重なるように設けられている。
The p-
なお、以下の説明では、p型サブフィンガー電極806pおよびn型サブフィンガー電極806nの双方を指して、サブフィンガー電極806という。
In the following description, both the p-
サブフィンガー電極806の延在方向は、図3に示すように、フィンガー電極804の延在方向と交差している。そして、前述したように、サブフィンガー電極806は、フィンガー電極804から分岐している。なお、「分岐している」とは、フィンガー電極804とサブフィンガー電極806とが、互いに同一の面上に設けられており(配置面のZ軸方向における位置が互いに同じに設けられており)、かつ、Y軸方向に延在しているフィンガー電極804の末端または途中から、X軸方向に沿ってサブフィンガー電極806が延出している構造を指す。
The extending direction of the
以上のような複数のp型サブフィンガー電極806pおよびその分岐元であるp型フィンガー電極804pにより、いわゆる櫛歯形状のp型電極が構成されている。また、複数のn型サブフィンガー電極806nおよびその分岐元であるn型フィンガー電極804nにより、櫛歯形状のn型電極が構成されている。そして、p型電極とn型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
The plurality of p-
このようなサブフィンガー電極806を設けることにより、電極パッド86、87の位置によらず、p+不純物領域801およびn+不純物領域802を隙間なく配置することができる。これにより、例えば、電極パッド86、87がSi基板800の外縁部よりも内側(中央部)に配置されている場合であっても、その電極パッド86、87を取り囲むようにp+不純物領域801およびn+不純物領域802を配置することが可能になる。すなわち、サブフィンガー電極806を用いることによって、そのような位置に配置されたp+不純物領域801およびn+不純物領域802に対しても、それぞれ電気的接続を図ることができる。その結果、受光によって発生した少数キャリアーの消滅を極力減らすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
By providing such a
ここで、図5は、図3に示すセル80Aにおいて、仮にサブフィンガー電極806を省略するように変更した場合の電極を示す図、すなわち従来の裏面電極型光電変換素子を示す図である。
Here, FIG. 5 is a diagram showing an electrode in a case where the
図5に示すセル80A’では、フィンガー電極804から分岐するサブフィンガー電極806が設けられていない。このため、従来の裏面電極型光電変換素子では、例えば図5において電極到達不可領域809p、809nとして示すように、一方の極性のフィンガー電極804やバスバー電極805のみで取り囲まれた領域が生じてしまう。より具体的には、図5に示す電極到達不可領域809pは、n型フィンガー電極804n、n型バスバー電極805nおよび電極パッド87で取り囲まれている。このため、電極到達不可領域809pには、p型フィンガー電極804pを引き回すことができず、この電極到達不可領域809pで発生した少数キャリアーを効率よく収集することができない。その結果、光電変換効率の向上を図ることができないという問題がある。また、図5に示す電極到達不可領域809nは、p型フィンガー電極804p、p型バスバー電極805pおよび電極パッド86で取り囲まれている。このため、電極到達不可領域809nには、n型フィンガー電極804nを到達させることができず、この領域の多数キャリアーを効率よく収集することができない。以上のような理由から、従来の裏面電極型光電変換素子では、電極パッド(接続部)の位置によって、電極を引き回すことができない領域が発生し、光電変換効率を高めることができないという問題があった。
In the
これに対し、図3に示すセル80Aでは、サブフィンガー電極806を設けることにより、図5に示す電極到達不可領域809p、809nにも電極を引き回すことができる。このため、図5に示す電極到達不可領域809pで発生した少数キャリアーを効率よく収集することができ、光電変換効率を高めることができる。
On the other hand, in the
また、従来の裏面電極型光電変換素子では、上記の課題を解消するため、電極パッド(接続部)をSi基板の外縁部に配置することがあった。このような配置であれば、電極到達不可領域809p、809nが生まれないため、光電変換効率の低下を防止することができる。その一方、電極パッドの配置がSi基板の外縁部である場合、Si基板を固定するポイントも外縁部に偏ることになる。このため、従来は、導電接続部を電極パッドに接続することにより、セルを固定しようとしても、セルの固定が不安定になるという問題がある。
Moreover, in the conventional back electrode type photoelectric conversion element, in order to solve the above-mentioned problem, an electrode pad (connection part) may be arranged at an outer edge of the Si substrate. With such an arrangement, the electrode
そこで、電極パッドの配置をSi基板の中央部に変更することが考えられるが、その場合、前述した電極到達不可領域809p、809nが生まれるという問題が避けられない。
Therefore, it is conceivable to change the arrangement of the electrode pads to the center of the Si substrate. In this case, however, the problem that the above-mentioned electrode
一方、サブフィンガー電極806を設けることにより、電極パッド86、87をSi基板800の中央部に配置した場合であっても、従来のような、同じ極性の電極で取り囲まれる領域、すなわち電極到達不可領域809p、809nが発生しない。このため、本実施形態では、電極パッド86、87の位置によらず、光電変換効率を高めることが可能になる。その結果、電極パッド86、87に導電接続部83を接続することによってセル80Aを安定的に固定するという効果と、セル80Aの光電変換効率を高めるという効果の双方を奏することができる。
On the other hand, by providing the
なお、図3に示す複数のサブフィンガー電極806は、Y軸方向に沿って並んでいる。このため、従来の電極到達不可領域809p、809nに対してもサブフィンガー電極806を隙間なく引き回すことができる。その結果、少数キャリアーの収集効率が高まるとともに、受光面84から入射した光を反射する反射膜としての機能も向上する。
Note that the plurality of
また、サブフィンガー電極806は、全てのフィンガー電極804から分岐している必要はなく、セル80Aは、サブフィンガー電極806が分岐していないフィンガー電極804を有していてもよい。また、複数のサブフィンガー電極806の長さや幅、間隔は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
Further, the
以上のように、裏面電極型光電変換素子であるセル80Aは、n型(第1導電型)のSi基板800(半導体基板)と、p型(第1導電型と異なる第2導電型)を有するp+不純物領域801(第2導電型不純物領域)およびn型を有するn+不純物領域802(第1導電型不純物領域)と、Si基板800の一方の面である電極面85の上方に設けられ、X軸方向(第1方向)に延在するバスバー電極805(第1電極)と、Si基板800の電極面85の上方に設けられ、X軸方向に直交するY軸方向(第2方向)に延在し、バスバー電極805と電気的に接続されているフィンガー電極804(第2電極)と、Si基板800の電極面85の上方に設けられ、X軸方向に延在し、フィンガー電極804から分岐しているサブフィンガー電極806(第3電極)と、を有する。
As described above, the
このようなセル80Aによれば、電極パッド86、87の位置によらず、光電変換効率を高めることができる。このため、例えば電極パッド86、87をSi基板800の中央部に配置してセル80Aを安定的に固定しつつ、光電変換効率の高い太陽電池80を実現することができる。
According to such a
また、本実施形態では、図3に示すように、フィンガー電極804(第2電極)がバスバー電極805(第1電極)から分岐している。これにより、本実施形態では、バスバー電極805、フィンガー電極804およびサブフィンガー電極806が、いずれも同一の面上に配置されることになる。このため、セル80Aの構造が簡単になり、製造効率を高めやすくなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the finger electrode 804 (second electrode) branches off from the bus bar electrode 805 (first electrode). Thus, in the present embodiment, the
また、太陽電池80(光電変換モジュール)は、このようなセル80A(裏面電極型光電変換素子)と、このセル80Aと重なるように設けられている配線基板82と、セル80Aの電極パッド86、87と配線基板82の導電膜822とを電気的に接続する導電接続部83と、を有する。したがって、太陽電池80は、セル80Aが配線基板82に対して安定的に固定され、信頼性が高く、かつ、光電変換効率が高いものとなる。
Further, the solar cell 80 (photoelectric conversion module) includes such a
また、太陽電池80では、配線基板82によってセル80Aの電極面85の少なくとも一部が覆われることになるため、電極面85が保護される。このため、電極面85に異物が付着したり、外力が加わったりすることが抑制される。その結果、電極面85の信頼性を確保することができる。
Moreover, in the
換言すれば、受光面84を平面視したとき、導電接続部83は、セル80Aの陰に隠れている(セル80Aと重なっている)ことが好ましい。これにより、上述した信頼性の確保という効果に加え、導電接続部83が視認されないことによる太陽電池80の美的外観の向上を図ることができる。
In other words, when the
なお、導電接続部83は、セル80Aと配線基板82とを電気的のみならず、機械的にも接続している。このため、導電接続部83の機械的特性を最適化することにより、前述したセル80Aにおける応力の集中を緩和することができる。
The conductive connection portion 83 connects the
具体的には、導電接続部83のヤング率は、0.5GPa以上15GPa以下であるのが好ましく、1GPa以上10GPa以下であるのがより好ましく、1.5GPa以上6.5GPa以下であるのがさらに好ましい。導電接続部83のヤング率を前記範囲内に設定することにより、導電接続部83に求められる接着強度を確保しつつ、導電接続部83において歪み等を吸収することができる。このため、高い機械的特性に基づく機械的接続の信頼性と、セル80Aに発生する応力の集中を緩和する特性と、を両立させることができる。
Specifically, the Young's modulus of the conductive connection portion 83 is preferably 0.5 GPa or more and 15 GPa or less, more preferably 1 GPa or more and 10 GPa or less, and even more preferably 1.5 GPa or more and 6.5 GPa or less. preferable. By setting the Young's modulus of the conductive connection portion 83 within the above range, distortion and the like can be absorbed in the conductive connection portion 83 while securing the adhesive strength required for the conductive connection portion 83. Therefore, it is possible to achieve both the reliability of mechanical connection based on high mechanical characteristics and the characteristic of reducing the concentration of stress generated in the
なお、導電接続部83のヤング率が前記下限値を下回ると、導電接続部83の機械的特性が低くなるため、セル80Aの仕様等によっては、求められる接着強度を満たすことができないおそれがある。一方、導電接続部83のヤング率が前記上限値を上回ると、導電接続部83の変形能が低下するため、セル80Aの仕様等によっては、導電接続部83においてセル80Aの歪みを十分に吸収することができず、セル80Aに反り等の不具合を発生させるおそれがある。
When the Young's modulus of the conductive connection portion 83 is lower than the lower limit, the mechanical properties of the conductive connection portion 83 are reduced, and thus the required adhesive strength may not be satisfied depending on the specifications of the
また、導電接続部83のヤング率は、例えば25℃において動的粘弾性測定装置(DMA)により測定される。 The Young's modulus of the conductive connection portion 83 is measured at 25 ° C. by a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA), for example.
また、上述したヤング率の観点からすれば、導電接続部83としては、特に樹脂材料を含む導電性接着剤が好ましく用いられる。 Further, from the viewpoint of the Young's modulus described above, a conductive adhesive containing a resin material is particularly preferably used for the conductive connection portion 83.
導電性接着剤に含まれる樹脂材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いられる。 Examples of the resin material included in the conductive adhesive include an epoxy resin, a urethane resin, a silicone resin, an acrylic resin, and the like, and one or more of these are used as a mixture. .
≪第2実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第2実施形態を適用したセルについて詳述する。
<< 2nd Embodiment >>
Next, a cell to which the second embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied will be described in detail.
図6は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第2実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。また、図7は、図6のB−B線断面図である。なお、図6では、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807およびバスバー電極805を介してフィンガー電極804やサブフィンガー電極806を透視するように図示している。また、図6では、バスバー電極805の輪郭のみを一点鎖線で図示している。
FIG. 6 is a plan view showing an electrode surface of a cell to which the second embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied. FIG. 7 is a sectional view taken along line BB of FIG. Note that FIG. 6 illustrates the
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図6および図7において、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 Hereinafter, the second embodiment will be described, but in the following description, differences from the first embodiment will be mainly described, and description of similar items will be omitted. In FIGS. 6 and 7, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
前述した第1実施形態に係るセル80Aでは、バスバー電極805とフィンガー電極804とが同一の面上に配置されているのに対し、第2実施形態に係るセル80Bでは、バスバー電極805とフィンガー電極804とを異なる面上、すなわちZ軸方向の位置が互いに異なる面上に配置している。そして、それ以外の構成は、第1実施形態に係るセル80Aと同様である。
In the
このように本実施形態に係るセル80Bでは、Si基板800の厚さ方向においてフィンガー電極804と重なるように、バスバー電極805が設けられている。具体的には、Si基板800の電極面85のうち、−Y側には、X軸方向に延在するp型バスバー電極805pが設けられている。また、Si基板800の電極面85のうち、+Y側には、X軸方向に延在するn型バスバー電極805nが設けられている。
Thus, in the
これらのバスバー電極805は、複数のフィンガー電極804および複数のサブフィンガー電極806を跨ぐように設けられている。そして、バスバー電極805とフィンガー電極804およびサブフィンガー電極806との間は、パッシベーション膜807を介して絶縁されている。
These
このような構造によれば、電極面85のうち、第1実施形態においてバスバー電極805を配置するために確保されていた領域を、フィンガー電極804やサブフィンガー電極806を配置するために流用することができる。このため、p+不純物領域801をより高密度に配置することができ、光電変換効率をより高めることができる。
According to such a structure, of the
また、本実施形態においても、Si基板800を厚さ方向から見たとき、バスバー電極805の延在方向およびフィンガー電極804の延在方向は、互いに直交している。また、サブフィンガー電極806は、フィンガー電極804から分岐している。
以上のような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
Also in the present embodiment, when the
In the second embodiment as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
また、本実施形態は、前述したように、Si基板800の電極面85(一方の面)に設けられ、バスバー電極805(第1電極)と電気的に接続されている電極パッド86、87(接続部)をさらに有している。すなわち、バスバー電極805は、図7に示すように、パッシベーション膜807で覆われている。そして、パッシベーション膜807の一部に設けられた開口部により、バスバー電極805の一部が−Z方向に露出している。これらの露出部が電極パッド86、87を構成している。
Further, as described above, in the present embodiment, the
そして、これらの電極パッド86、87は、それぞれSi基板800の外縁部よりも内側、すなわち中央部に配置されている。これにより、電極パッド86、87に導電接続部83を接続してセル80Bを固定するとき、セル80Bをより安定的に固定することが可能になる。
These
なお、「Si基板800の外縁部」とは、Si基板800の外縁からSi基板800の短軸の長さの10%の幅の範囲のことをいう。そして、「Si基板800の短軸の長さ」とは、Si基板800においてとり得る最大長さのことをいう。
The “outer edge of the
また、本実施形態では、前述したように、バスバー電極805(第1電極)とフィンガー電極804(第2電極)との間に設けられているパッシベーション膜807(絶縁層)をさらに有している。そして、本実施形態に係るセル80Bは、パッシベーション膜807を厚さ方向に貫通し、p型バスバー電極805pとp型フィンガー電極804pとを電気的に接続するp型貫通配線814pと、n型バスバー電極805nとn型フィンガー電極804nとを電気的に接続するn型貫通配線814nと、をさらに有している。
Further, in the present embodiment, as described above, the passivation film 807 (insulating layer) provided between the bus bar electrode 805 (first electrode) and the finger electrode 804 (second electrode) is further provided. . The
このような構造によれば、フィンガー電極804の配置によらず、バスバー電極805の幅を十分に広く確保することができる。このため、バスバー電極805の導電性をより高めることができ、電気抵抗に伴う光電変換ロスを抑制することができる。加えて、バスバー電極805が、受光面84から入射した光を反射する反射膜として機能するため、光電変換効率をより高めることができる。
According to such a structure, a sufficiently large width of the
≪第3実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第3実施形態を適用したセルについて詳述する。
<< 3rd Embodiment >>
Next, a cell to which the third embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied will be described in detail.
図8は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第3実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図8では、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807を介してバスバー電極805、フィンガー電極804およびサブフィンガー電極806を透視するように図示している。
FIG. 8 is a plan view showing an electrode surface of a cell to which the third embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied. In FIG. 8, the
以下、第3実施形態について説明するが、以下の説明では第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図8において、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 Hereinafter, the third embodiment will be described, but the following description focuses on differences from the first embodiment, and a description of the same items will be omitted. In FIG. 8, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals.
前述した第1実施形態に係るセル80Aでは、Si基板800の電極面85の−Y側外縁部にp型バスバー電極805pが設けられ、+Y側外縁部にn型バスバー電極805nが設けられているのに対し、第3実施形態に係るセル80Cでは、Si基板800の外縁に沿ってp型バスバー電極805pが設けられている。
In the
すなわち、本実施形態に係るセル80Cは、Si基板800(半導体基板)がn型(第1導電型)であり、Si基板800の電極面85は、n+不純物領域802(第1導電型不純物領域)およびp+不純物領域801(第2導電型不純物領域)を有している。
That is, in the cell 80C according to the present embodiment, the Si substrate 800 (semiconductor substrate) is an n-type (first conductivity type), and the
また、バスバー電極805(第1電極)は、前述したように、第2導電型不純物領域であるp+不純物領域801(図4参照)と電気的に接続されているp型バスバー電極805p(第2の第1電極)、および、第1導電型不純物領域であるn+不純物領域802(図4参照)と電気的に接続されているn型バスバー電極805n(第1の第1電極)と、を備えている。そして、本実施形態に係るp型バスバー電極805pは、X軸方向に延在している部分のみでなく、Y軸方向に延在している部分も含んでいる。その結果、本実施形態に係るp型バスバー電極805pは、Si基板800(半導体基板)の外縁に沿って例えば環状に設けられている。
As described above, the bus bar electrode 805 (first electrode) is a p-type
このようなセル80Cによれば、例えば環状をなすp型バスバー電極805pと重なるようにp+不純物領域801を配置したとき、そのp+不純物領域801から取り出した少数キャリアーを効率よく収集することができる。すなわち、従来の裏面電極型光電変換素子では、半導体基板の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができなかったのに対し、本実施形態では、Si基板800の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができる。特に、Si基板800の面積が小さい場合、相対的に外縁近傍で発生する少数キャリアーの割合が多くなるため、光電変換効率に寄与する割合も大きくなる。このため、光電変換効率が特に高いセル80Cが得られる。
According to such a cell 80C, for example, when the p +
また、本実施形態では、図8に示すように、p型バスバー電極805pが閉じた環状をなしている。このため、電流経路の最短化を図り、電気抵抗に伴う光電変換ロスを最小化することができる。なお、p型バスバー電極805pは、必ずしも閉じた環状をなしている必要はなく、一部が欠損していてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the p-type
一方、本実施形態に係るn型バスバー電極805nは、Si基板800のY軸方向における中心を通過するように、X軸方向に沿って延在している。このn型バスバー電極805nは、電極パッド87を通過するとともに、電極パッド86を迂回するように引き回されている。
On the other hand, the n-
そして、p型フィンガー電極804pの一部がパッシベーション膜807から露出し、電極パッド86を構成している。一方、n型フィンガー電極804nの一部がパッシベーション膜807から露出し、電極パッド87を構成している。
Then, a part of the p-
図9は、図8の部分拡大図である。なお、図9では、図8に図示した構成に加え、p+不純物領域801(第2導電型不純物領域)およびn+不純物領域802(第1導電型不純物領域)を図示している。また、図9において、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. Note that FIG. 9 shows a p + impurity region 801 (second conductivity type impurity region) and an n + impurity region 802 (first conductivity type impurity region) in addition to the configuration shown in FIG. In FIG. 9, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals.
本実施形態では、前述したように、環状をなすp型バスバー電極805pと重なるように、第1導電型とは異なる第2導電型のp+不純物領域801が配置されている。すなわち、図9に示すセル80Cは、Si基板800(半導体基板)がn型(第1導電型)であり、Si基板800の電極面85は、p+不純物領域801を有している。
In the present embodiment, as described above, the p +
そして、このp型バスバー電極805pと重なるように配置されたp+不純物領域801は、図9に示すように、Si基板800(半導体基板)の外縁に沿って設けられている。
Then, p +
このように設けられたp+不純物領域801は、前述したように、Si基板800の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することを可能にする。このため、面積が小さいSi基板800を用いた場合であっても、光電変換効率が高いセル80Cを実現することができる。
As described above, the p +
また、本実施形態では、図8に示すように、p+不純物領域801が閉じた環状になっている。このため、Si基板800の外縁近傍で発生した少数キャリアーを最大限に収集することが可能になる。なお、p+不純物領域801は、必ずしも閉じた環状をなしている必要はなく、一部が欠損していてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the p +
また、Si基板800の外縁とp+不純物領域801との離間距離L1は、特に限定されないが、0.01mm以上1.00mm以下であるのが好ましく、0.05mm以上0.20mm以下であるのがより好ましい。離間距離L1が前記範囲内であることにより、外縁近傍で発生した少数キャリアーを最大限に収集するという効果を十分に享受しつつ、同時に製造容易性を確保することができる。すなわち、離間距離L1が前記上限値を上回ると、Si基板800の外縁近傍で発生した少数キャリアーがp+不純物領域801まで移動する前に消滅してしまい、光電変換に寄与することができないおそれがある。一方、離間距離L1が前記下限値を下回ると、例えば切断プロセスを経てセル80Aを切り出すとき、切断加工の精度を特に高める必要があり、製造難易度が高くなるおそれがある。
Further, the distance L1 between the outer edge of
以上のような第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第3実施形態も、サブフィンガー電極806を備えている。このため、電極パッド86、87の位置によらず、光電変換効率を高めることができる。その結果、例えば電極パッド86、87をSi基板800の中央部に配置してセル80Aを安定的に固定しつつ、光電変換効率の高い太陽電池80を実現することができる。
In the third embodiment as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained. That is, the third embodiment also includes the
≪第4実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第4実施形態を適用したセルについて詳述する。
<< 4th Embodiment >>
Next, a cell to which the fourth embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied will be described in detail.
図10は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第4実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図10では、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807を介してバスバー電極805、フィンガー電極804およびサブフィンガー電極806を透視するように図示している。
FIG. 10 is a plan view showing an electrode surface of a cell to which a fourth embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied. In FIG. 10, the
以下、第4実施形態について説明するが、以下の説明では第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図10において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 Hereinafter, the fourth embodiment will be described. In the following description, differences from the third embodiment will be mainly described, and description of the same items will be omitted. In FIG. 10, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
第4実施形態は、サブフィンガー電極806の形状が異なる以外、第3実施形態と同様である。すなわち、前述した第3実施形態に係るセル80Cは、p型サブフィンガー電極806pとn型サブフィンガー電極806nの双方を有しているのに対し、第4実施形態に係るセル80Dは、n型サブフィンガー電極806nのみを有している。
The fourth embodiment is the same as the third embodiment except that the shape of the
また、本実施形態に係るp型バスバー電極805pは、環状をなす部分に加え、この部分と電極パッド86とをつなぐ部分も含んでいる。
In addition, the p-type
一方、本実施形態に係るn型バスバー電極805nは、電極パッド87を通過するように引き回されている。また、本実施形態に係るn型サブフィンガー電極806nは、電極パッド86の+Y側および−Y側にそれぞれ設けられている。そして、p型バスバー電極805pの一部がパッシベーション膜807から露出し、電極パッド86を構成している。一方、n型バスバー電極805nの一部がパッシベーション膜807から露出し、電極パッド87を構成している。
以上のような第4実施形態においても、第3実施形態と同様の効果が得られる。
On the other hand, the n-type
In the above-described fourth embodiment, the same effects as in the third embodiment can be obtained.
≪第5実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第5実施形態を適用したセルについて詳述する。
<< 5th Embodiment >>
Next, a cell to which the fifth embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied will be described in detail.
図11は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第5実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図11では、電極面85上に設けられたパッシベーション膜807およびバスバー電極805を介してフィンガー電極804およびサブフィンガー電極806を透視するように図示している。また、図11では、バスバー電極805の輪郭のみを一点鎖線で図示している。
FIG. 11 is a plan view showing an electrode surface of a cell to which the fifth embodiment of the back electrode type photoelectric conversion element of the present invention is applied. Note that FIG. 11 illustrates the
以下、第5実施形態について説明するが、以下の説明では第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図11において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。 Hereinafter, the fifth embodiment will be described. In the following description, differences from the second embodiment will be mainly described, and description of the same items will be omitted. Note that, in FIG. 11, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
第5実施形態は、Si基板800の形状が異なる以外、第2実施形態と同様である。すなわち、図11に示すセル80Eは、図6に示すセル80Aの2つの長辺を円弧に変更してなるものである。
The fifth embodiment is the same as the second embodiment except that the shape of the
また、セル80Eが備えるバスバー電極805は、セル80Eの外形形状、すなわち円弧に沿って湾曲している。
The
さらに、セル80Eが備えるフィンガー電極804は、円弧の半径に沿って放射状に延在している。
Further, the
また、セル80Eが備えるサブフィンガー電極806は、フィンガー電極804から分岐するとともに、円弧に沿って延在している。
The
以上のような第5実施形態においても、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、外形に曲線を含むセル80Eは、太陽電池を搭載する電子機器のデザイン性の向上に寄与する。
In the fifth embodiment as described above, the same effects as in the second embodiment can be obtained. In addition, the
<光電変換モジュールの製造方法>
次に、太陽電池80(光電変換モジュール)を製造する方法の一例について、図4を参照しつつ説明する。
<Method for manufacturing photoelectric conversion module>
Next, an example of a method for manufacturing the solar cell 80 (photoelectric conversion module) will be described with reference to FIG.
[1]まず、セル80Aを準備する。このセル80Aは、例えば、Siウエハーに不純物領域等を形成した後、電極やコンタクト、絶縁膜等を成膜することにより形成し、その後、個片化することにより製造される。電極やコンタクト、絶縁膜等の形成には、例えば各種蒸着技術、および、それにより形成された膜をパターニングするフォトリソグラフィー技術が用いられる。
[1] First, a
[2]次に、セル80Aおよび開口部824の少なくとも一方に、導電性の導電接続部83を配置する。具体的には、セル80Aの電極パッド86に導電接続部83を配置するようにしてもよく、配線基板82の開口部824に導電接続部83を配置するようにしてもよい。なお、電極パッド86や導電膜822には、あらかじめ金属バンプ等を形成しておいてもよい。
[2] Next, a conductive conductive connection portion 83 is arranged on at least one of the
[3]次に、導電接続部83を介して、セル80Aと配線基板82とを重ね合わせる。これにより、導電接続部83は、荷重を受けて変形し、開口部824の内側の空間に広がる。その結果、導電接続部83は、セル80Aの電極パッド86と配線基板82の導電膜822の双方に接触し、双方の間を電気的および機械的に接続することができる。
以上のようにして太陽電池80が得られる。
[3] Next, the
As described above,
<電子時計>
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計について説明する。
<Electronic clock>
Next, an electronic timepiece to which an embodiment of the electronic device of the invention is applied will be described.
図12、13は、それぞれ、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。このうち、図12は、電子時計の表側から見たときの外観を表す斜視図であり、図13は、電子時計の裏側から見たときの外観を表す斜視図である。また、図14は、図12、13に示す電子時計の平面図であり、図15は、図12、13に示す電子時計の縦断面図である。 12 and 13 are perspective views each showing an electronic timepiece to which an embodiment of the electronic device of the invention is applied. FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of the electronic timepiece when viewed from the front side, and FIG. 13 is a perspective view showing the appearance of the electronic timepiece when viewed from the back side. FIG. 14 is a plan view of the electronic timepiece shown in FIGS. 12 and 13, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece shown in FIGS.
電子時計200は、ケース31と太陽電池80(光電変換モジュール)と表示部50と光センサー部40を含む機器本体30と、ケース31に取り付けられた2つのバンド10と、を有している。
The
なお、本明細書では、電子時計200および太陽電池80のうち、太陽電池80に入射する光の光源側を「表(おもて)」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池80の受光面84に直交する方向に延在する方向軸をZ軸とする。また、電子時計200の裏側から表側への向きを「+Z方向」とし、その反対向きを「−Z方向」とする。
In the present specification, of the
一方、Z軸に直交する2つの軸を「X軸」および「Y軸」とする。このうち、2つのバンド10同士を結ぶ方向軸をY軸とし、Y軸に直交する方向軸をX軸とする。また、表示部50の上向きを「+Y方向」とし、下向きを「−Y方向」とする。また、図14における右向きを「+X方向」とし、左向きを「−X方向」とする。
On the other hand, two axes orthogonal to the Z axis are referred to as “X axis” and “Y axis”. Among them, the direction axis connecting the two
以下、電子時計200の構成について順次説明する。
(機器本体)
機器本体30は、表側および裏側に開口したケース31と、表側の開口部を塞ぐように設けられた風防板55と、ケース31の表面および風防板55の側面を覆うように設けられたベゼル57と、裏側の開口部を塞ぐように設けられた透明カバー44と、を備える筐体を有している。この筐体内には、後述する種々の構成要素が収容される。
Hereinafter, the configuration of the
(Equipment body)
The device
筐体のうち、ケース31は円環状をなしており、表側には風防板55を嵌め込み可能な開口部35を備え、裏側には透明カバー44を嵌め込み可能な開口部(測定窓部45)を備えている。
Of the housing, the
また、ケース31の裏側の一部は、突出するように成形された凸状部32になっている。この凸状部32の頂部が開口しており、この開口部に透明カバー44が嵌め込まれているとともに、透明カバー44の一部が開口部から突出している。
A part of the back side of the
ケース31の構成材料としては、例えばステンレス鋼、チタン合金のような金属材料の他、樹脂材料、セラミックス材料等が挙げられる。また、ケース31は、複数の部位の組み立て体であってもよく、その場合、部位同士で構成材料が異なっていてもよい。
Examples of the constituent material of the
また、ケース31の外側面には、複数の操作部58(操作ボタン)が設けられている。
また、ケース31の表側に設けられた開口部35の外縁には、+Z方向に突出する突起部34が形成されている。そして、この突起部34を覆うように、円環状をなすベゼル57が設けられている。
A plurality of operation units 58 (operation buttons) are provided on the outer surface of the
At the outer edge of the
さらに、ベゼル57の内側には風防板55が設けられている。そして、風防板55の側面とベゼル57との間が、パッキンや接着剤のような接合部材56を介して接着されている。
Further, a
風防板55および透明カバー44の構成材料としては、例えばガラス材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。また、風防板55は透光性を有し、風防板55を介して表示部50の表示内容および太陽電池80の受光面84を視認することができるようになっている。さらに、透明カバー44も透光性を有し、光センサー部40を生体情報測定部として機能させることができる。
Examples of a constituent material of the
また、筐体の内部空間36は、後述する種々の構成要素を収容可能な閉空間になっている。
Further, the
機器本体30は、それぞれ内部空間36に収容される要素として、回路基板20と、方位センサー22(地磁気センサー)と、加速度センサー23と、GPSアンテナ28と、光センサー部40と、表示部50を構成する電気光学パネル60および照明部61と、二次電池70と、太陽電池80と、を備えている。また、機器本体30は、これらの要素の他にも、標高や水深等を算出するための圧力センサー、温度を測定する温度センサー、角速度センサーのような各種センサー、バイブレーター等を備えていてもよい。
The device
回路基板20は、前述した要素同士を電気的に接続する配線を含む基板である。また、回路基板20には、前述した要素の動作を制御する制御回路や駆動回路等を含むCPU21(Central Processing Unit)および他の回路素子24が搭載されている。
The
また、太陽電池80、電気光学パネル60、回路基板20および光センサー部40は、風防板55側からこの順で配置されている。これにより、太陽電池80は、風防板55に近接して配置されることになり、多くの外部光が太陽電池80に効率よく入射する。その結果、太陽電池80における光電変換効率を最大限に高めることができる。
In addition, the
以下、機器本体30に収容される要素についてさらに詳述する。
回路基板20は、その端部が回路ケース75を介してケース31に取り付けられている。
Hereinafter, the elements accommodated in the device
The
また、回路基板20には、接続配線部63および接続配線部81が電気的に接続されている。このうち、接続配線部63を介して回路基板20と電気光学パネル60とが電気的に接続されている。また、接続配線部81を介して回路基板20と太陽電池80とが電気的に接続されている。これらの接続配線部63、81は、例えばフレキシブル回路基板で構成され、内部空間36の隙間に効率よく引き回される。
The
方位センサー22および加速度センサー23は、電子時計200を装着したユーザーの体の動きに係る情報を検出することができる。方位センサー22および加速度センサー23は、ユーザーの体動に応じて変化する信号を出力し、CPU21に送信する。
The
CPU21は、GPSアンテナ28を含むGPS受信部(図示せず)を制御する回路、光センサー部40を駆動しユーザーの脈波等を測定する回路、表示部50を駆動する回路、太陽電池80の発電を制御する回路等を含む。
The
GPSアンテナ28は、複数の位置情報衛星から電波を受信する。また、機器本体30は、図示しない信号処理部を備えている。信号処理部は、GPSアンテナ28が受信した複数の測位信号に基づいて測位計算を行い、時刻および位置情報を取得する。信号処理部は、これらの情報をCPU21に送信する。
The
光センサー部40は、ユーザーの脈波等を検出する生体情報測定部である。図15に示す光センサー部40は、受光部41と、受光部41の外側に設けられた複数の発光部42と、受光部41および発光部42が搭載されたセンサー基板43と、を含む光電センサーである。また、受光部41および発光部42は、前述した透明カバー44を介して、ケース31の測定窓部45に臨んでいる。また、機器本体30が備える接続配線部46を介して回路基板20と光センサー部40とが電気的に接続されている。
The
このような光センサー部40は、発光部42から射出した光を被検体(例えばユーザーの皮膚)に対して照射し、その反射光を受光部41で受光することにより、脈波を検出する。光センサー部40は、検出した脈波の情報をCPU21に送信する。
Such an
なお、光電センサーに代えて、心電計、超音波センサーのような他のセンサーを用いるようにしてもよい。 Note that, instead of the photoelectric sensor, another sensor such as an electrocardiograph or an ultrasonic sensor may be used.
また、機器本体30は、図示しない通信部を備えている。この通信部は、機器本体30が取得した各種の情報や記憶している情報、CPU21による演算結果等を外部に送信する。
The device
表示部50は、風防板55を介して、電気光学パネル60の表示内容をユーザーに視認させる。これにより、例えば前述した要素から取得した情報を、文字や画像として表示部50に表示し、ユーザーに認識させることができる。
The
電気光学パネル60としては、例えば、液晶表示素子、有機EL(Organic Electro Luminescence)表示素子、電気泳動表示素子、LED(Light Emitting Diode)表示素子等が挙げられる。
Examples of the electro-
図15では、一例として、電気光学パネル60が反射型の表示素子(例えば反射型液晶表示素子、電気泳動表示素子等)である場合を図示している。このため、表示部50は、電気光学パネル60が備える導光板(図示せず)の光入射面に設けられた照明部61を備えている。照明部61としては、例えばLED素子が挙げられる。このような照明部61および導光板は、反射型表示素子のフロントライトとして機能する。
FIG. 15 illustrates an example in which the electro-
なお、電気光学パネル60が透過型の表示素子(例えば透過型液晶表示素子等)である場合には、フロントライトに代えてバックライトを設けるようにすればよい。
If the electro-
また、電気光学パネル60が自発光型の表示素子(例えば有機EL表示素子、LED表示素子等)である場合や、自発光型ではないものの外光を利用する表示素子である場合には、フロントライトやバックライトを省略することができる。
When the electro-
二次電池70は、図示しない配線を介して回路基板20に接続されている。これにより、二次電池70から出力される電力を、前述した要素の駆動に用いることができる。また、太陽電池80で発電した電力によって、二次電池70を充電することができる。
The
以上のような電子時計200(電子機器)は、例えば前述したセル80E(裏面電極型光電変換素子)を含む太陽電池80を備えている。すなわち、太陽電池80は、セル80Eを適用したセル80a、80b、80c、80dを備えている。このため、セル80a、80b、80c、80dが安定的に固定され、かつ光電変換効率が高い、信頼性の高い電子時計200が得られる。
The electronic timepiece 200 (electronic device) as described above includes, for example, a
なお、セル80Eに代えて、セル80A、80B、80C、80Dのうちのいずれかを備えていてもよい。また、電子時計200に代えて、アナログ時計に太陽電池80を搭載するようにしてもよい。
Note that any one of the
以上、電子時計200について説明したが、本発明の電子機器の実施形態は電子時計に限定されず、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、カメラ等であってもよい。
Although the
<電子時計の変形例>
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例について説明する。
<Modification of electronic timepiece>
Next, a modification of the electronic timepiece to which the embodiment of the electronic apparatus of the invention is applied will be described.
図16は、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例を示す平面図である。また、図17は、図16に示す電子時計の縦断面図である。 FIG. 16 is a plan view showing a modification of the electronic timepiece to which the embodiment of the electronic device of the invention is applied. FIG. 17 is a longitudinal sectional view of the electronic timepiece shown in FIG.
電子時計91は、図16または図17に示すように、外装ケース930と、カバーガラス933と、裏蓋934と、を備えている。外装ケース930は、円筒状のケース本体931に、ベゼル932が嵌合されて構成されている。このベゼル932の内周側に、リング状のダイヤルリング935を介して、円盤状の文字板911が時刻表示部分として配置されている。
The
また、外装ケース930の側面には、文字板911の中心より、2時方向の位置にAボタン92と、4時方向の位置にBボタン93と、3時方向の位置にリューズ94とが設けられている。
On the side surface of the
電子時計91は、図16または図17に示すように、金属製のケース本体931の2つの開口のうち、表面側の開口は、ベゼル932を介してカバーガラス933で塞がれており、裏面側の開口は、裏蓋934で塞がれている。
As shown in FIG. 16 or FIG. 17, the
外装ケース930の内側には、ベゼル932の内周に取り付けられているダイヤルリング935と、光透過性の文字板911と、指針921〜924と、カレンダー車920と、各指針921〜924およびカレンダー車920を駆動する駆動機構9140と、が設けられている。
Inside the
ダイヤルリング935は、カバーガラス933と並行している平板部分と、文字板911側へ傾斜した傾斜部分と、を備えている。ダイヤルリング935の平板部分および傾斜部分と、ベゼル932の内周面とによりドーナツ形状の収納空間が形成されており、この収納空間内には、リング状のアンテナ体9110が収納されている。
The
文字板911は、外装ケース930の内側で時刻を表示する円形の板材であり、例えばプラスチック等の光透過性の材料で形成されている。また、文字板911とカバーガラス933との間には、指針921〜924等が設けられている。
The
文字板911と、駆動機構9140が取り付けられている地板9125と、の間には、光発電を行う太陽電池9135が備えられている。すなわち、太陽電池9135は、文字板911の裏側に設けられている。そして、太陽電池9135は、文字板911を透過してくる光を受けて光発電する。
A
太陽電池9135は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の光発電素子を直列接続した円形の平板であって、前述した太陽電池80と同様、本発明の光電変換モジュールの実施形態である。このため、太陽電池9135は、セル(裏面電極型光電変換素子)が安定的に固定され、かつ光電変換効率が高く、信頼性の高いものとなる。
The
また、文字板911、太陽電池9135および地板9125には、指針921〜923の指針軸929と、指針924の図示しない指針軸と、が貫通する穴が形成されている。また、文字板911および太陽電池9135には、それぞれカレンダー小窓919の開口部が形成されている。
The
駆動機構9140は、地板9125に取り付けられ、回路基板9120で裏面側から覆われている。駆動機構9140は、ステップモーターと歯車等の輪列とを有し、ステップモーターが輪列を介して指針軸929等を回転させることにより各指針921〜924およびカレンダー車920等を駆動する。
The
回路基板9120は、GPS受信回路945と、制御装置950と、を備えている。また、この回路基板9120およびアンテナ体9110は、アンテナ接続ピン9115を用いて互いに接続されている。GPS受信回路945および制御装置950が設けられた回路基板9120の裏蓋934側には、これらの回路部品を覆うための回路押さえ9122が設けられている。また、リチウムイオン電池等の二次電池9130が、地板9125と裏蓋934との間に設けられている。二次電池9130は、太陽電池9135が発電した電力で充電される。
The
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention has been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this.
例えば、本発明の裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器は、前記実施形態の要素の一部が、同等の機能を有する任意の要素に代替されたものであってもよく、また、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。 For example, the back electrode type photoelectric conversion element, the photoelectric conversion module, and the electronic device of the present invention may be configured such that a part of the elements of the above embodiment is replaced with any element having an equivalent function, , Any element may be added to the above embodiment.
また、前記実施形態では、n型のSi基板を用いているが、p型のSi基板を用いるようにしてもよい。すなわち、前記実施形態では、第1導電型としてn型、第2導電型としてp型を採用した例を説明しているが、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型であってもよい。後者の場合、前記実施形態におけるn型とp型の関係を互いに入れ替えるようにすればよい。 Further, in the above embodiment, an n-type Si substrate is used, but a p-type Si substrate may be used. That is, in the above-described embodiment, an example is described in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type is p-type, and the second conductivity type is n-type. It may be. In the latter case, the relationship between the n-type and p-type in the above embodiment may be interchanged.
10…バンド、20…回路基板、21…CPU、22…方位センサー、23…加速度センサー、24…回路素子、28…GPSアンテナ、30…機器本体、31…ケース、32…凸状部、34…突起部、35…開口部、36…内部空間、40…光センサー部、41…受光部、42…発光部、43…センサー基板、44…透明カバー、45…測定窓部、46…接続配線部、50…表示部、55…風防板、56…接合部材、57…ベゼル、58…操作部、60…電気光学パネル、61…照明部、63…接続配線部、70…二次電池、75…回路ケース、80…太陽電池、80a…セル、80b…セル、80c…セル、80d…セル、80A…セル、80A’…セル、80B…セル、80C…セル、80D…セル、80E…セル、81…接続配線部、82…配線基板、83…導電接続部、84…受光面、85…電極面、86…電極パッド、87…電極パッド、91…電子時計、92…Aボタン、93…Bボタン、94…リューズ、200…電子時計、800…Si基板、801…p+不純物領域、802…n+不純物領域、804…フィンガー電極、804n…n型フィンガー電極、804p…p型フィンガー電極、805…バスバー電極、805n…n型バスバー電極、805p…p型バスバー電極、806…サブフィンガー電極、806n…n型サブフィンガー電極、806p…p型サブフィンガー電極、807…パッシベーション膜、809n…電極到達不可領域、809p…電極到達不可領域、811n…n+コンタクト、811p…p+コンタクト、814n…n型貫通配線、814p…p型貫通配線、817…パッシベーション膜、821…絶縁基板、822…導電膜、823…絶縁膜、824…開口部、825…接着層、911…文字板、919…カレンダー小窓、920…カレンダー車、921…指針、922…指針、923…指針、924…指針、929…指針軸、930…外装ケース、931…ケース本体、932…ベゼル、933…カバーガラス、934…裏蓋、935…ダイヤルリング、945…GPS受信回路、950…制御装置、9110…アンテナ体、9115…アンテナ接続ピン、9120…回路基板、9122…回路押さえ、9125…地板、9130…二次電池、9135…太陽電池、9140…駆動機構、L1…離間距離
10 band, 20 circuit board, 21 CPU, 22 direction sensor, 23 acceleration sensor, 24 circuit element, 28 GPS antenna, 30 device body, 31 case, 32 convex part, 34 Projection part, 35 opening part, 36 internal space, 40 light sensor part, 41 light receiving part, 42 light emitting part, 43 sensor board, 44 transparent cover, 45 measurement window part, 46 connection wiring
Claims (11)
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、第1方向に延在する第1電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第1方向に直交する第2方向に延在し、前記第1電極と電気的に接続されている第2電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第1方向に延在し、前記第2電極から分岐している第3電極と、
を有することを特徴とする裏面電極型光電変換素子。 A semiconductor substrate having one surface and the other surface in a front-to-back relationship with the one surface;
A first electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate and extending in a first direction;
A second electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate, extending in a second direction orthogonal to the first direction, and electrically connected to the first electrode;
A third electrode provided above the one surface of the semiconductor substrate, extending in the first direction, and branching from the second electrode;
A back electrode type photoelectric conversion element comprising:
前記一方の面の平面視において、前記不純物領域は、前記接続部からずれた位置に配置されている請求項2に記載の裏面電極型光電変換素子。 The one surface has an impurity region electrically connected to the first electrode,
The back electrode type photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the impurity region is arranged at a position shifted from the connection portion in a plan view of the one surface.
前記不純物領域は、前記第1導電型とは異なる第2導電型であり、
前記不純物領域は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられている請求項3または4に記載の裏面電極型光電変換素子。 The semiconductor substrate is of a first conductivity type;
The impurity region is of a second conductivity type different from the first conductivity type,
The back electrode type photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the impurity region is provided along an outer edge of the semiconductor substrate.
前記不純物領域は、前記第1導電型である第1導電型不純物領域と、前記第1導電型とは異なる第2導電型である第2導電型不純物領域と、を有し、
前記第2導電型不純物領域は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられており、
前記第1電極は、前記第1導電型不純物領域と電気的に接続されている第1の第1電極、および、前記第2導電型不純物領域と電気的に接続されている第2の第1電極、を備え、
前記第2の第1電極は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられている請求項3または4に記載の裏面電極型光電変換素子。 The semiconductor substrate is of a first conductivity type;
The impurity region has a first conductivity type impurity region of the first conductivity type and a second conductivity type impurity region of a second conductivity type different from the first conductivity type,
The second conductivity type impurity region is provided along an outer edge of the semiconductor substrate,
The first electrode is a first first electrode electrically connected to the first conductivity type impurity region, and a second first electrode electrically connected to the second conductivity type impurity region. Electrodes,
The back electrode type photoelectric conversion element according to claim 3, wherein the second first electrode is provided along an outer edge of the semiconductor substrate.
前記絶縁層を貫通し前記第1電極と前記第2電極とを電気的に接続する貫通配線と、
を有する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の裏面電極型光電変換素子。 An insulating layer provided between the first electrode and the second electrode;
A through wiring penetrating the insulating layer and electrically connecting the first electrode and the second electrode;
The back electrode type photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 6, comprising:
前記裏面電極型光電変換素子と重なるように設けられている配線基板と、
を有することを特徴とする光電変換モジュール。 A back electrode type photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 9,
A wiring board provided so as to overlap the back electrode type photoelectric conversion element,
A photoelectric conversion module comprising:
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