JP4780951B2

JP4780951B2 - 光電変換装置

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Publication number: JP4780951B2
Application number: JP2004340350A
Authority: JP
Inventors: 豪京田; 浩文千田; 健一岡田; 久雄有宗
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP2005183945A

Description

本発明は光電変換装置に関し、特に、太陽光発電などに使用される粒状結晶半導体を用いた光電変換装置に関する。

従来の粒状結晶半導体を用いた光電変換装置を図６に示す。この光電変換装置は、第１のアルミニウム箔23に開口を形成し、その開口にｐ型中心核21の上にｎ型外郭22を持つシ
リコン球を挿入し、このシリコン球の裏側のｎ型外郭22を除去し、第１のアルミニウム箔23及びｎ型外郭22を除去したシリコン球表面に絶縁体層24を形成し、シリコン球の裏側頂上部の絶縁体層を除去した後に、シリコン球と第２のアルミニウム箔26とを接合したものであり、さらに、ｎ型外郭22と第１のアルミニウム箔23との上に球状レンズ27が配設されている。このようにシリコン球のような粒状結晶半導体を用いた場合、粒状結晶半導体間に隙間が生じてしまい、結果として光電変換ロスとなる。そこで、粒状結晶半導体間の隙間に入射した光エネルギーを隙間に隣接する粒状結晶半導体に引き込むために、粒状結晶半導体上に球状レンズ27を形成する光電変換装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
米国特許第5419782号明細書

しかしながら、図６に示すような光電変換装置においては、第１のアルミニウム箔23に孔を開けてシリコン球を挿入することから、第１のアルミニウム箔23の箔形状を維持するために、シリコン球間の間隔を開けざるを得なく、光電変換装置の面積に対する全シリコン球の投影面積比が75％程度となってしまう。間隔が広くなったことによるシリコン球間の隙間（25％程度）に入射した光エネルギーを隙間に隣接するシリコン球に引き込むために、球状レンズ同士の接触している形状を急激に変化させる必要があった。しかしながら、電極である第１のアルミニウム箔23の形状に沿わず、球状レンズ同士の接触している形状を急激に変化させる形状は、第１のアルミニウム箔23の保護としては信頼性的に不十分であり、場合によっては第１のアルミニウム箔23の表面が腐食して第１のアルミニウム箔23からの光エネルギーの反射を得られなくなって光電変換効率を低下させるという問題があった。

本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を保ちながら、粒状結晶半導体間の隙間に入射した光エネルギーを隙間に隣接する粒状結晶半導体に引き込むことによって、より光電変換特性が高い光電変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の光電変換装置は、１）一方の電極となる基板の一主面上に、光電変換を行なう粒状光電変換体の多数個を配設するとともに、これら多数個の粒状光電変換体間の下部に絶縁体層を設け、前記多数個の粒状光電変換体の上部および前記絶縁体層の上に、これら粒状光電変換体および前記絶縁体層の表面に沿って他方の電極を設け、該他方の電極の上にその表面に沿って透光性カバー体を設け、該透光性カバー体における隣接する前記粒状光電変換体の頂上部同士の間に対応する部位において空気層を介するとともに前記透光性カバー体における前記頂上部に対応する部位において接着された透光性保護板を設けてなることを特徴とする。

また、上記構成において、２）前記透光性保護板は前記透光性カバー体側の面に透光性緩衝層および透光性樹脂フィルムが順次積層されており、前記透光性カバー体および前記透光性緩衝層は熱可塑性材料から成り、前記透光性樹脂フィルムは前記透光性カバー体および前記透光性緩衝層よりも軟化温度が高いことを特徴とする。

また、上記２）の構成において、３）前記透光性樹脂フィルムは、前記透光性カバー体側の面が前記透光性カバー体と同じ熱可塑性材料で被覆されていることを特徴とする。

本発明によれば、他方の電極の上に透光性カバー体を比較的均一に覆うことによって、
他方の電極の露出を無くし、湿度等の直接的な攻撃を防止することができ、信頼性を保ちながら、粒状光電変換体間の隙間に入射した光エネルギーを隙間に隣接する粒状結晶半導体に効率よく引き込むことができ、これにより光電変換特性が高く信頼性の高い光電変換装置を提供することが可能となる。

また、上記２）、３）の光電変換装置によれば、粒状光電変換体の粒径のばらつきや透光性保護板の微小なうねりを吸収しながら信頼性を保ち、粒状光電変換体間の隙間に入射した光を隙間を介して隣接する粒状光電変換体に引き込むことによって、より光電変換特性が高い光電変換装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を模式的に示した図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、参考としての光電変換装置の一実施形態を示す断面図である。図１において、１は基板、２は粒状光電変換体を構成する粒状結晶半導体、３は絶縁物質からなる絶縁体層、４は粒状光電変換体を構成する半導体層、５は透明導電層、６は基板の例えばアルミニウムと粒状結晶半導体のシリコンとの合金層、７は透光性カバー体である。なお、基板１は絶縁体の上にアルミニウムから成る電極層を設けたものとしてもよい。

基板１はアルミニウムの融点以上の融点を有する金属、セラミックスであればよく、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス、ニッケル合金、アルミナ等が用いられる。基板１の材料がアルミニウム以外の場合、その材料とアルミニウムから成る電極層（不図示）との構成とする。

まず、第一導電型の粒状結晶半導体２を基板１上に多数配設する。この粒状結晶半導体２は、Ｓｉにｐ型を呈するためのＢ、Ａｌ、Ｇａ等、またはｎ型を呈するためのＰ、Ａｓ等の元素が微量含まれているものである。粒状結晶半導体２の形状としては多面体状や丸みを帯びた角部を有するもの、曲面を有するもの等であり、その粒径分布としては均一、不均一を問わないが、均一の場合は粒径を揃えるための工程が必要になるため、より安価にするためには不均一の方が有利である。さらに凸曲面を持つことによって入射光の光線角度の依存性も小さくできる。

粒状結晶半導体２の粒径は、0.2〜0.8ｍｍがよい。なぜなら、0.8ｍｍを超えると切削
部も含めた従来の結晶板型の光電変換装置のシリコン使用量と変わらなくなり、粒状結晶半導体を用いるメリットがなくなるからであり、また、0.2ｍｍよりも小さいと基板１へ
のアッセンブルがしにくくなるという別の問題が発生するからである。したがって、粒状結晶半導体２の粒径は、シリコン使用量との関係から0.2〜0.6ｍｍがより好適である。

基板１上に粒状結晶半導体２を多数配設した後、一定の加重をかけて基板１のアルミニウムと粒状結晶半導体２のシリコンとの共晶温度577℃以上に加熱することによって、基
板１と粒状結晶半導体２の合金層６を介して基板１と粒状結晶半導体２を接合させる。

絶縁体層３は、正極と負極の分離を行うための絶縁材料からなり、例えばＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ_２等を任意な成分とする主材料の低温焼成用ガラス材料単体、上記材料の１種または複数種から成るフィラーを複合したガラス組成物、或いはシリコーン樹脂等の有機系の絶縁物質などを用いる。

上記絶縁材料を粒状結晶半導体２の上から塗布して、アルミニウムとシリコンの共晶温度である577℃以下の温度で加熱することによって充填して絶縁体層３とする。加熱温度
が577℃を超えると、アルミニウムとシリコンとの合金層15が溶融し始めるために、基板
１と粒状結晶半導体２との接合が不安定となり、場合によっては粒状結晶半導体２が基板１から離脱して発電電流を取り出せなくなる。絶縁体層３を形成した後、粒状結晶半導体２の表面を洗浄するために、弗酸を含む洗浄液で洗浄する。

半導体層４は例えばＳｉから成り、気相成長法等で例えばシラン化合物の気相にｎ型を呈するためのリン系化合物の気相、またはｐ型を呈するホウ素系化合物の気相を微量導入して形成する。膜質としては結晶質、非晶質、結晶質と非晶質とが混在する場合のどちらでもよいが、光線透過率を考慮すると結晶質または結晶質と非晶質とが混在するものがよい。粒状結晶半導体２がない部分で入射光の一部が半導体層４を透過し、下部の基板１で反射して粒状結晶半導体２に照射されることで、光電変換装置全体に照射される光エネルギーを効率よく粒状結晶半導体２に照射することが可能となる。

半導体層４中の微量元素の濃度は例えば１×10¹⁶〜10²¹原子／ｃｍ^３台程度である。さらに、半導体層４は粒状結晶半導体２の表面の凸曲面形状に沿って形成することが望ましい。粒状結晶半導体２の凸曲面状の表面に沿って形成することによってｐｎ接合の面積を広く稼ぐことができ、粒状結晶半導体２の内部で生成したキャリアを効率よく収集することが可能となる。なお、その外郭に逆導電型、つまりｎ型を呈するＰ、Ａｓ等、またはｐ型を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等の元素が微量含まれている粒状結晶半導体２を用いる場合には、半導体層４はなくてもよく、その上に下記の透明導電層５を形成してもよい。

半導体層４上、または粒状結晶半導体２として外郭に逆導電型の元素を微量含んでいる場合には、粒状結晶半導体２上に他方の電極を兼ねる透明導電層５を形成する。透明導電層５は、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２等から選ばれる１種または複数の酸化物系膜などから成り、スパッタリング法、気相成長法、あるいは塗布焼成法等で形成する。透明導電層５は膜厚を選べば反射防止膜としての効果も期待できる。なお、透明導電層５は透明であることが必要であり、粒状結晶半導体２がない部分で入射光の一部が透明導電層５を透過し、下部の基板１で反射して粒状結晶半導体２に照射されることで、光電変換装置全体に照射される光エネルギーを効率よく粒状結晶半導体２に照射することが可能となる。透明導電層５は半導体層４あるいは粒状結晶半導体２の表面に沿って形成し、粒状結晶半導体２の凸曲面形状に沿って形成することが望ましい。粒状結晶半導体２の凸曲面状の表面に沿って形成するとｐｎ接合の面積を広く稼ぐことができ、粒状結晶半導体２の内部で生成したキャリアを効率よく収集することができる。

半導体層４あるいは透明導電層５上に保護層（不図示）を形成してもよい。このような保護層としては透明誘電体の特性を持つものがよく、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等で例えば酸化珪素、酸化セシウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタン、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２、酸化タンタル、酸化イットリウム等を単一組成または複数組成で単層または組み合わせて半導体層４または透明導電層５上に形成する。保護層は、光の入射面に接しているために、透明性が必要であり、また半導体層４または透明導電層５と外部との間のリークを防止するために、誘電体であることが必要である。なお、保護層の膜厚を最適化すれば反射防止膜としての機能も期待できる。

直列抵抗値を低くするために、半導体層４または透明導電層５の上に上部電極として一定間隔のフィンガー電極部（不図示）およびバスバー電極部（不図示）から成るパターン電極を設けて直接または間接的に半導体層４と接続してもよい。

他方の電極を兼ねる透明導電層５上に透光性カバー体７を透明導電層５の形状に沿うように設ける。粒状結晶半導体２間の隙間に入射した光エネルギーを透光性カバー体７で粒状結晶半導体２の方向に屈折させて、隙間に隣接する粒状結晶半導体２に引き込む。また
、透明導電層５の形状に沿うように透光性カバー体７を設けているので、透明導電層５の露出を無くし、湿度等の直接的な攻撃を防止する。透光性カバー体７で連続するレンズ形状を形成するには、光電変換装置の面積に対する全粒状結晶半導体２の投影面積比が80％以上が必要である。なぜなら、80％未満では、粒状結晶半導体２間の隙間が広くなることから、透光性カバー体７の基板と反対の面が基板に対して平行な部分が形成されてしまい、粒状結晶半導体２間の隙間に入射した光エネルギーを隙間に隣接する粒状結晶半導体２に引き込むことができなくなり、光電変換特性の向上が小さくなってしまうからである。

透光性カバー体７の材料としては、光学的に透明であり、透光性カバー体７自体が熱によって軟化する熱可塑性をもって透明導電層５の形状に沿うことができるものであれば良く、樹脂フィルムが好適である。例えばアクリル、ポリエチレン、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン系樹脂、その他の透明な熱可塑性樹脂とするその形成方法としては、フィルム状にして透明導電層５上に配置して、上部からドライヤー等で軟化温度上の熱風を吹き付けて透明導電層５の形状に沿うように形成する方法（ここでは熱風法という）、有機溶媒等に溶解させてその溶液を透明導電層５上に塗布した後に乾燥させて透明導電層５の形状に沿うように形成する方法（ここでは塗布法という）、基板１上の粒状結晶半導体２の凹凸形状のネガ形状の型を耐熱材料で形成し、型と透明導電層５間にフィルム状のものを挟んで加熱しながら加圧する方法（ここでは型形成法という）等があるが、より簡便な塗布法、或いは環境的にも問題が少ない熱風法が好ましい。透光性カバー体７の膜厚としては、粒状結晶半導体２の粒径にもよるが、例えば20〜100μｍ程度であり
、20μｍ未満では薄すぎて効果が得られにくく層としても形成し辛くなり、100μｍを超
えると透光性カバー体７がだれて透明導電層５の形状に沿った形状が得られず、また狭い粒状結晶半導体２間の隙間に入りにくくなり効果が得られにくくなる。

このような光電変換装置は、多数個の粒状光電変換体の上部および絶縁体層の上に、粒状光電変換体および絶縁体層の外表面に沿って、他方の電極および透光性カバー体を順次形成してなるので、他方の電極の上に透光性カバー体を比較的均一に覆うことによって、信頼性を保ちながら、粒状光電変換体間の隙間に入射した光エネルギーを隙間に隣接する粒状結晶半導体に効率よく引き込むことができ、これにより光電変換特性が高く信頼性の高い光電変換装置を提供することが可能となる。また、この場合、一方の電極となる基板の一主面上に、光電変換を行なう粒状光電変換体の多数個を配設するとともに、これら多数個の粒状光電変換体の間の下部に絶縁体層を設け、多数個の粒状光電変換体の上部および絶縁体層の上に、粒状光電変換体および絶縁体層の外形に沿って、他方の電極を形成する工程と、他方の電極の上に透光性の樹脂フィルムを配設し、該樹脂フィルムを軟化点以上の温度で加熱することにより粒状光電変換体の外表面に沿って変形させる工程とを、順次行なうことにより図１に示す光電変換装置を簡便に作製することができる。

次に、さらに光電変換装置の信頼性を向上させた本発明の図２の構造および参考としての図３の構造を説明する。図２は、図１で示した光電変換装置の透光性カバー体７上に透光性保護板８を設けた光電変換装置を示した断面図である。単に透光性カバー体７上に透光性保護板８を設けると、透光性カバー体７と透光性保護板８との間に空気層９が挟まれることによって、入射してきた光エネルギーが透光性保護板８全面と空気層９との界面で反射されてエネルギーロスが発生する。そこで、エネルギーロスを少なくするために、透光性保護板８の裏面と粒状結晶半導体２の頂上部の透光性カバー体７の一部を密着させることによって、光エネルギーの反射する界面を減らし、透光性保護板８を設けることによるエネルギーロスを軽減させることが可能となる。

図２に示す光電変換装置の作製方法としては、図１で形成した光電変換装置の透光性カバー体７上に透光性保護板８をのせて、加圧しながら加熱することによって、透光性カバー体７を軟化させて透光性カバー体７の一部を透光性保護板８と密着させる。透光性保護
板８としては、光学的に透明で、透光性カバー体７よりも耐熱性があればよく、ガラス或いはポリカボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明樹脂等がある。このように、図２に示す光電変換装置は、一方の電極となる基板の一主面上に、光電変換を行なう粒状光電変換体の多数個を配設するとともに、これら多数個の粒状光電変換体の間の下部に絶縁体層を設け、多数個の粒状光電変換体の上部および絶縁体層の上に、粒状光電変換体および絶縁体層の外表面に沿って他方の電極を形成する工程と、他方の電極の上に透光性の樹脂フィルム、この樹脂フィルムより屈折率の低い透光性の充填材および透光性保護板を順次配設してラミネート加工を施す工程とを、順次行なうことによって簡便に作製することができる。

また、図３は、図１で示した光電変換装置の透光性カバー体７と透光性保護板８との間に光学的に透明な充填材10を設けた様子を示す断面図である。ここで、透光性カバー体７と充填材10との屈折率の大小関係は、充填材10が透光性カバー体７よりも小さいことが望ましい。入射してきた光エネルギーが充填材10を通って透光性カバー体７に入る時に、光エネルギーが粒状結晶半導体２側に屈折して粒状結晶半導体２に取り込むことが可能となる。例えば透光性カバー体７がＥＶＡ（ｎ＝1.49）の場合は、ポリフッ化ビニリデン（ｎ＝1.42）、シリコーン樹脂（ｎ＝1.43）等を用いる。その形成方法としては、図１で形成した光電変換装置の透光性カバー体７と透光性保護板８との間に透明充填材10を挟んでラミネーターでラミネートするか、図１の透光性カバー体７の形成前で、光電変換装置の透明導電層５上にフィルム状の透光性カバー体７、フィルム状の透明充填材10及び透光性保護板８を順次重ねてラミネーターでラミネートする。

また、図２において、粒状結晶半導体２の粒径が多少ばらつく場合があり、透光性保護板８の裏面も微小なうねりがあるために、透光性保護板８の裏面と全ての粒状結晶半導体２の頂上部の透光性カバー体７の一部とを密着させることが困難となる場合がある。そこで、図４に示すように、透光性カバー体７と透光性保護板８との間に、透光性緩衝層11と透光性樹脂フィルム12を設ける。

透光性緩衝層11は、粒状結晶半導体２の粒径のばらつきと透光性保護板８の裏面の微小なうねりを吸収する役目を持ち、光学的に透明で、軟化温度が透光性カバー体７と同等か、より低い材料であれば良く、例えばアクリル、ポリエチレン、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン系樹脂、その他の透明な熱可塑性樹脂から成る。

また、透光性樹脂フィルム12は、モジュール形成時に軟化した透光性緩衝層11が流れて空気層９が透光性緩衝層11の材料で埋まらないように空気層９を維持する役目を持ち、光学的に透明で、軟化温度が透光性カバー体７および透光性緩衝層11より高い材料であれば良く、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やフッ素系樹脂等から成る。

これらの形成方法としては、図１で形成した光電変換装置の透光性カバー体７上に、透光性樹脂フィルム12、透光性緩衝層11、透光性保護板８を順次載せて、ラミネーターで真空加圧しながら加熱することによって、透光性カバー体７を軟化させてその一部を透光性樹脂フィルム12と密着させ、透光性緩衝層11が軟化して透光性樹脂フィルム12と透光性保護板８との間の高さのばらつきを吸収する。

さらに、図４における粒状結晶半導体２の頂部の透光性カバー体７と透光性樹脂フィルム12との接触をより安定化させるために、図５に示すように、予め透光性樹脂フィルム12の透光性カバー体７と接する側の面に、第２緩衝層13として透光性カバー体７と同じ材料から成るものを設ける。その形成方法としては、図４の説明で示した形成方法において、予め透光性樹脂フィルム12の透光性カバー体７と接する側の面に、第２緩衝層13として透光性カバー体７と同じ材料のものを被覆して形成すればよい。

なお、本発明の光電変換装置の裏面に、図４あるいは図５に示すような充填剤14、耐候性材料15を設けてもよい。充填剤14は熱可塑性樹脂であればよく、例えばアクリル、ポリエチレン、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、シリコーン系樹脂、その他の透明な熱可塑性樹脂から成る。耐候性材料15は耐候性のある材料からなっていれば良く、例えばポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレン−４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂、或いはこれらの樹脂を使ってアルミ箔や金属酸化膜を挟んで張り合わせたシート、ガラス、ステンレス等の金属シート等から成る。

次に、本発明の光電変換装置をより具体化した実施例について説明する。

以下のようにして作製した試料を用いた。アルミニウム基板上に直径約0.2〜0.6ｍｍのｐ型シリコン粒子をアルミニウムとシリコンの共晶温度である577℃以上の温度で約10分
加熱してシリコン粒子をアルミニウム合金に接合した。その上に絶縁体層３を充填した。その後ｐ型シリコン粒子の上部表面を洗浄し、シリコン粒子２と絶縁体層３の上にｎ型結晶質シリコンと非晶質シリコンとの混晶の半導体層４を300ｎｍの厚みに形成し、さらに
透明導電層５としてＩＴＯ膜を80ｎｍの厚みに形成した。

上記のようにして、シリコン粒子の基板の面積に対する投影面積比を変えて作製した光電変換装置の光電変換効率を測定し初期値とした。その後、120℃のホットプレートにの
せ、透明導電層５上に厚み50μｍのＥＶＡフィルムをのせて、ドライヤーで200℃の熱風
を当てることで、透明導電層５の形状に沿って透明材料層を形成して光電変換効率を測定した。その時の光電変換効率を初期値を１とした場合の変化を表１に示す。

比較例１−１，１−２は、光電変換効率の変化がいずれも1.02と小さかった。外観を確認したところ、透明材料層の表面が平面な部分があり、シリコン粒子の基板の面積に対する投影面積比が80％未満と小さいために透明材料層の表面が平面な部分ができたので、シリコン粒間の隙間に入射した光エネルギーがそのまま反射して、光電変換装置外に放出されたことにより効率の寄与が小さかったものと考えられる。

一方、試料１，２，３は光電変換効率の変化が大きかった。外観を確認したところ、比較例１で観察された透明材料層の表面が平面な部分認められず、シリコン粒子間の隙間に入射した光エネルギーが効率よくシリコン粒子に取り込まれたためと考えられる。

また、実施例１と同様にシリコン粒子の基板の面積に対する投影面積比を85％にして（透明材料層無し）形成した光電変換装置の光電変換効率を測定し初期値とした。そして、透明材料層上に透光性保護板として３ｍｍ厚のガラス板、或いは0.5ｍｍ厚のＰＥＴシー
トをのせて光電変換効率を測定した（比較例２，３）。次に、透明材料層上に、上記の透光性保護板をのせて加圧しながら120℃まで加熱して透光性保護板の裏面とシリコン粒子
の頂上部の透明材料の一部を密着させて試料を作製し、光電変換効率を測定した（例４，５）。以上のようにして、測定した光電変換効率を初期値を１とした場合の変化を表２に示す。

比較例２，３では光電変換効率が透光性保護板の反射率に比例して低下した。一方、試料４，５では、光電変換効率の低下率が比較例よりも小さかった。これは、透光性保護板の裏面とシリコン粒子の頂上部の透明材料の一部を密着させたことによって、透光性保護板の裏面の界面での反射が軽減されたためと考えられる。

また、上記のようにシリコン粒子の基板の面積に対する投影面積比を85％にして作製した光電変換装置の光電変換効率を測定し初期値とした。その後、透明導電層上に透明材料として厚み50μｍのＥＶＡフィルム、透明充填材として0.4ｍｍ厚のポリフッ化ビニリデ
ンシート及び透光性保護板として３ｍｍ厚のガラス板、或いは0.5ｍｍ厚のＰＥＴシート
を順次のせてラミネーターでラミネート加工を施して試料を作製し、光電変換効率を測定した（試料６，７）。その時の光電変換効率を初期値を１とした場合の変化を表３に示す。

試料６，７共に光電変換効率は初期値よりも向上し、透明充填材の屈折率を透明材料の屈折率よりも小さくしたことによって、シリコン粒子間の隙間に入射した光エネルギーがシリコン粒子に取り込まれたためと考えられる。

実施例１のようにして、シリコン粒子の基板の面積に対する投影面積比を85％にして作製した光電変換装置の光電変換効率を測定し初期値とした。その後、ＥＶＡのキシレン溶液を光電変換装置の透明導電層５上に塗布し、120℃のホットプレートにのせてキシレン
を蒸発させることで、透明導電層５の形状に沿って透光性カバー体７を形成した。

次に、透光性保護板８としての３ｍｍ厚のガラス板、透光性緩衝層11としての0.8ｍｍ
厚のＥＶＡ、透光性樹脂フィルム12としての0.5ｍｍ厚のＰＥＴシート、透光性カバー体
７を有する光電変換装置（受光面はガラス板側）、0.4ｍｍ厚のＥＶＡ、ＰＥＴ／金属酸
化膜／ＰＥＴを貼り合わせて成る耐候性材料15を順次載せて、ラミネーターでラミネート加工を施して試料８とした。

また、試料８と同様にして、透光性緩衝層11と透光性樹脂フィルム12を用いなかった試料を作製し、試料９とした。以上の試料の光電変換効率を測定し、そのときの光電変換効率を初期値の１とした場合の変化を表４に示す。

試料９では、光電変換効率の変化率が0.94となり、外観を確認したところ、透光性保護板８の裏面と粒状結晶半導体２の頂部の透光性カバー体７が接触していないシリコン粒子（粒状結晶半導体２）が一部あり、透光性カバー体７が接触していない個所で光のロスが発生したものと考えられる。

一方、試料８は光電変換効率の変化率は小さかった。外観を確認したところ、試料９で見られた透光性カバー体７が接触していないシリコン粒子が見られず、シリコン粒子全ての頂部の透光性カバー体７が透光性樹脂フィルム12に接触しており、シリコン粒子間の隙間に入射した光が効率よくシリコン粒子に取り込まれたためと考えられる。

次に、透光性保護板８としての３ｍｍ厚のガラス板、透光性緩衝層11としての0.8ｍｍ
厚のＥＶＡ、透光性樹脂フィルム12としての、透光性カバー体７と接する側の面に第２緩衝層13である30μｍ厚のＥＶＡが被覆されている0.5ｍｍ厚のＰＥＴシート、透光性カバ
ー体７を有する光電変換装置（受光面は、ガラス板側）、0.4ｍｍ厚のＥＶＡ、ＰＥＴ／
金属酸化膜／ＰＥＴを貼り合わせて成る耐候性材料15を順次載せて、ラミネーターでラミネート加工を施して試料10とした。以上の試料の光電変換効率を測定し、そのときの光電変換効率を初期値の１とした場合の変化を表４に示す。

試料10は、試料８よりもさらに光電変換効率の変化率が小さかった。外観を確認したところ、試料８では透光性カバー体７と透光性樹脂フィルム12との接触面の面積にばらつきが生じていた。一方、試料10では、透光性カバー体７と透光性樹脂フィルム12との接触面の面積が比較的安定しており、シリコン粒子間の隙間に入射した光がより効率よくシリコン粒子に取り込まれたためと考えられる。

以上のことから、本発明の光電変換装置によれば、信頼性を維持する構造で変換効率を
向上させることが可能となり、より高性能の光電変換装置を作製できることが確認できた。

参考としての本発明の光電変換装置の一実施形態を示す断面図である。本発明の光電変換装置の他の実施形態を示す断面図である。参考としての光電変換装置の他の実施形態を示す断面図である。本発明の光電変換装置の他の実施形態を示す断面図である。発明の光電変換装置の他の実施形態を示す断面図である。従来の光電変換装置を示す断面図である。

１・・・基板
２・・・第一導電型の粒状結晶半導体
３・・・絶縁体層
４・・・逆導電型の半導体層
５・・・透明導電層
６・・・基板のアルミニウムと粒状結晶半導体のシリコンとの合金層
７・・・透光性カバー体
８・・・透光性保護板
９・・・空気層
10・・・透明充填材
11・・・透光性緩衝層
12・・・透光性樹脂フィルム
13・・・第２緩衝層
14・・・充填剤
15・・・耐候性材料
21・・・中心が第一導電型の粒状結晶半導体
22・・・粒状結晶半導体の逆導電型の外郭
23・・・第１のアルミニウム箔
24・・・絶縁体層
25・・・金属接合部
26・・・第２のアルミニウム箔
27・・・球状レンズ

Claims

一方の電極となる基板の一主面上に、光電変換を行なう粒状光電変換体の多数個を配設するとともに、これら多数個の粒状光電変換体間の下部に絶縁体層を設け、前記多数個の粒状光電変換体の上部および前記絶縁体層の上に、これら粒状光電変換体および前記絶縁体層の表面に沿って他方の電極を設け、該他方の電極の上にその表面に沿って透光性カバー体を設け、該透光性カバー体における隣接する前記粒状光電変換体の頂上部同士の間に対応する部位において空気層を介するとともに前記透光性カバー体における前記頂上部に対応する部位において接着された透光性保護板を設けてなることを特徴とする光電変換装置。
前記透光性保護板は前記透光性カバー体側の面に透光性緩衝層および透光性樹脂フィルムが順次積層されており、前記透光性カバー体および前記透光性緩衝層は熱可塑性材料から成り、前記透光性樹脂フィルムは前記透光性カバー体および前記透光性緩衝層よりも軟化温度が高いことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記透光性樹脂フィルムは、前記透光性カバー体側の面が前記透光性カバー体と同じ熱可塑性材料で被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。