JP7416403B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、例えば、複数の太陽電池セルを積層するために使用される接合層に適用して有効な技術に関する。
国際公開第２０１３／０５８２９１号（特許文献１）および非特許文献１には、導電性ナノ粒子による接合を使用したメカニカルスタック型の多接合太陽電池に関する技術が記載されている。
非特許文献２には、非特許文献１に記載された導電性ナノ粒子による接合を応用した多接合太陽電池で２４．２％の光電変換効率を実現した技術が記載されている。
国際公開第２０１１／０２４５３４号（特許文献２）には、透明絶縁性材料に分散させた導電性微粒子からなる異方性導電接着層による接合を使用したメカニカルスタック型の多接合太陽電池に関する技術が記載されている。
特開２０１５－１９０６３号公報（特許文献３）には、接着剤と接触材からなる接着剤層によるウェハボンディングを使用したメカニカルスタック型の太陽電池に関する技術が記載されている。
特開２０１６－１７４１５７号公報（特許文献４）には、導電性炭素成分とバインダ成分とを含む接着層による接合を使用した多接合太陽電池に関する技術が記載されている。
H.Mizuno, et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.55,(2016), pp.025001
K. Makita et al., 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, (2014) pp1427-1429
例えば、互いに異なる半導体材料から構成される第１半導体素子と第２半導体素子とを電気的に接続しながら積層することが検討されている。ここで、第１半導体素子と第２半導体素子とを一括した結晶成長でモノリシックに積層することが考えられる。ただし、この場合、第１半導体チップを構成する半導体材料と第２半導体チップを構成する半導体材料とは異なることから、第１半導体チップと第２半導体チップとの間で格子不整合が生じたり、結晶構造が異なることが多い。このことから、互いに異なる半導体材料から構成される第１半導体素子と第２半導体素子とを電気的に接続しながらモノリシックに積層する構成では、良好な接合特性を得ることが難しい傾向がある。
そこで、第１半導体素子と第２半導体素子との間に複数の微細な導電性ナノ粒子を介在させて第１半導体素子と第２半導体素子とを接合する技術がある。この技術は、結晶成長でモノリシックに積層する場合に格子不整合を引き起こす第１半導体素子と第２半導体素子とを格子不整合に関係なく接合することができる点で有用な技術であるが、半導体装置の信頼性を向上する観点から、さらなる接合特性の向上が望まれている。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態における半導体装置は、第１接合面を有する第１半導体素子と、第１接合面と対向する第２接合面を有する第２半導体素子と、第１接合面と第２接合面に接し、かつ、透光性を有する接合層とを備える。ここで、接合層は、第１半導体素子と第２半導体素子とを電気的に接続する複数の導電性ナノ粒子と、複数の導電性ナノ粒子の間を充填する接着剤とを含む。そして、第１接合面は、接合層の最小厚の２／３以下の凹凸を有する平坦面と、平坦面を基準として接合層の最小厚の２倍以上の深さを有する凹部とを有する。
また、一実施の形態における半導体装置の製造方法は、（ａ）第１接合面を有する第１半導体素子を準備する工程と、（ｂ）第２接合面を有する第２半導体素子を準備する工程と、（ｃ）第１接合面上に複数の導電性ナノ粒子を配置する工程とを備える。さらに、一実施の形態における半導体装置の製造方法は、（ｄ）（ｃ）工程の後、第１接合面に接着剤を塗布する工程と、（ｅ）（ｄ）工程の後、複数の導電性ナノ粒子と接着剤とを介して第１接合面に第２接合面を対向させて押圧する工程とを備える。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上できる。
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
（実施の形態１）
本実施の形態１における技術的思想は、互いに異なる半導体材料から構成される第１半導体素子と第２半導体素子とを電気的に接続しながら積層する半導体装置に幅広く適用することができるが、以下では、太陽電池を例に挙げて、この技術的思想を説明する。
本実施の形態１における技術的思想は、互いに異なる半導体材料から構成される第１半導体素子と第２半導体素子とを電気的に接続しながら積層する半導体装置に幅広く適用することができるが、以下では、太陽電池を例に挙げて、この技術的思想を説明する。
＜改善の検討＞
太陽電池は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子から構成されている。ここで、太陽光には、様々な光エネルギーを有する光が含まれており、太陽電池素子のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光は、太陽電池素子に吸収されて電気エネルギーに変換することができる。一方、太陽光のうち、太陽電池素子のバンドギャップよりも小さいエネルギーを有する光は、太陽電池素子に吸収されない。
太陽電池は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子から構成されている。ここで、太陽光には、様々な光エネルギーを有する光が含まれており、太陽電池素子のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光は、太陽電池素子に吸収されて電気エネルギーに変換することができる。一方、太陽光のうち、太陽電池素子のバンドギャップよりも小さいエネルギーを有する光は、太陽電池素子に吸収されない。
したがって、太陽電池の光電変換効率を向上させるためには、太陽光に含まれる様々な光エネルギーを利用することが重要である。この点に関し、例えば、互いにバンドギャップの異なる複数の太陽電池素子を積層配置して、太陽電池の光電変換効率を高める技術がある。すなわち、バンドギャップの大きな第１太陽電池素子と、バンドギャップの小さな第２太陽電池素子とを接合して多接合太陽電池を構成する技術がある。この技術によれば、太陽光のうち光エネルギーの大きな光は、第１太陽電池素子で吸収される。一方、太陽光のうち光エネルギーの小さな光は、第１太陽電池素子を透過して、第２太陽電池素子で吸収される。この結果、多接合太陽電池によれば、太陽光に含まれる光エネルギーの大きな光とともに光エネルギーの小さな光も吸収して電気エネルギーに変換することができるため、光電変換効率を向上させることができる。
ここで、例えば、バンドギャップの大きな第１太陽電池素子を構成する半導体材料と、バンドギャップの小さな第２太陽電池素子を構成する半導体材料とは異なり、格子不整合が生じたり、結晶構造が異なることが多い。このため、第１太陽電池素子と第２太陽電池素子との間に複数の微細な導電性ナノ粒子だけを介在させて第１太陽電池素子と第２太陽電池素子とを接合する技術がある。本明細書では、この技術を「スマートスタック技術」と呼ぶことにする。「スマートスタック技術」は、格子不整合に関係なく第１太陽電池素子と第２太陽電池素子とを接合することができる点で有用な技術である。つまり、メカニカルスタック型の多接合太陽電池を実現するためには、接合層における導電性と透光性と機械的接合強度を確保できる接合技術が必要となるが、上述した「スマートスタック技術」によれば、例えば、表面ラフネス（平均二乗粗さ）が５ｎｍ程度の平坦性の高い界面間の接合に対して、導電性と透光性と機械的接合強度を確保することができる。
そして、本発明者は、さらに実用上良く使用される表面ラフネスが比較的大きな界面の接合に「スマートスタック技術」を適用することを検討している。例えば、一般的にシリコン太陽電池の表面は反射を防止する観点から意図的に鏡面加工がされておらず、１μｍ程度の凹凸が形成されることもある。また、多結晶太陽電池（例えば、「ＣＩＧＳ」）は、多結晶半導体層を含んでいるために結晶成長時に５０ｎｍ～１００ｎｍ程度の凹凸が必然的に形成されてしまう。このような凹凸が接合面に存在する多接合太陽電池に「スマートスタック技術」を適用する場合、熱サイクルなどによって接合剥離が生じるおそれがあることを本発明者は新規に見出した。すなわち、表面ラフネスが比較的大きな界面の接合に「スマートスタック技術」を適用する場合、接合の信頼性を確保する観点から改善の余地が存在する。以下に、この点について詳細に説明する。
図１は、平坦性の高い界面に対して「スマートスタック技術」を適用する例を説明する図である。図１では、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１の平坦性が高く、かつ、太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２の平坦性が高い構成が図示されている。図１（左図）において、太陽電子素子ＳＢ１の界面Ｓ１上に導電性ナノ粒子１が配置されている。一方、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に対向するように太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２が配置されている。そして、「スマートスタック技術」では、図１（右図）に示すように、導電性ナノ粒子１を介して太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２を太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に押圧する。これにより、図１（右図）に示すように、導電性ナノ粒子１は潰れて、この潰れた導電性ナノ粒子１によって太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１と太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２とが電気的に接続されるとともに機械的に接合される。特に、図１に示すように、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１の平坦性が高く、かつ、太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２の平坦性が高い場合、界面Ｓ１と界面Ｓ２とは、潰れた導電性ナノ粒子１によって確実に電気的に接続されるとともに機械的に接合される。すなわち、平坦性の高い界面に対して「スマートスタック技術」を適用すると、電気的接続および機械的接合に優れた接合部を実現できる。
これに対し、図２は、平坦性の低い界面に対して「スマートスタック技術」を適用する例を説明する図である。図２では、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１の平坦性が低い一方、太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２の平坦性が高い構成が図示されている。図２において、太陽電子素子ＳＢ１の界面Ｓ１上に導電性ナノ粒子１Ａ～１Ｃが規則的に配置されている。一方、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に対向するように太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２が配置されている。そして、「スマートスタック技術」では、図２に示すように、導電性ナノ粒子１Ａ～１Ｃを介して太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２を太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に押圧する。このとき、例えば、図２に示すように、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１の平坦性が低いと、導電性ナノ粒子１Ａと導電性ナノ粒子１Ｃは、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間隔が小さいために潰れる。これに対し、導電性ナノ粒子１Ｂは、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間隔が大きくなるため潰れない。この結果、界面Ｓ１と界面Ｓ２は、潰れた導電性ナノ粒子１Ａと導電性ナノ粒子１Ｃで電気的に接続され、かつ、機械的に接合される一方、潰れない導電性ナノ粒子１Ｂは、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的接続および機械的接合に寄与しない。このことから、例えば、図２に示すように、平坦性の低い界面に対して「スマートスタック技術」を適用すると、潰れないで界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的接続および機械的接合に寄与しない導電性ナノ粒子１Ｂが増加する。この結果、熱サイクルなどが太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２の接合部に加わると、この接合部に剥離が生じるおそれが高くなる。すなわち、例えば、図２に示すように、平坦性の低い界面に対して「スマートスタック技術」を適用すると、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との接合信頼性が低下するおそれがある。このように表面ラフネスが比較的大きな界面の接合に「スマートスタック技術」を適用する場合、接合の信頼性を確保する観点から改善の余地が存在することがわかる。
そこで、本実施の形態１では、この改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。
＜多接合太陽電池の概略構成＞
図３は、多接合太陽電池の模式的な構成を示す断面図である。
図３は、多接合太陽電池の模式的な構成を示す断面図である。
図３において、多接合太陽電池１０は、ソーダライムガラス基板１００上に配置された太陽電池素子ＳＢ１と、この太陽電池素子ＳＢ１上に配置された太陽電池素子ＳＢ２と、この太陽電池素子ＳＢ２上に配置された太陽電池素子ＳＢ３とを有している。
太陽電池素子ＳＢ１は、まず、ソーダライムガラス基板１００上に形成された裏面電極１０１を有している。この裏面電極１０１は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）膜から構成されている。次に、太陽電池素子ＳＢ１は、裏面電極１０１上に形成された光吸収層１０２と、光吸収層１０２上に形成されたバッファ層１０３と、バッファ層１０３上に形成された透明電極１０４とを有している。光吸収層１０２は、多結晶化合物半導体層から構成される。例えば、光吸収層１０２は、ＣｕｘＩｎｙＧａ１－ｙＳｅ２（以下、ＣＩＧＳと呼ぶ）から構成されている。「ＣＩＧＳ」から構成される光吸収層１０２のバンドギャップは、例えば、１．２ｅＶであり、太陽光のうち、１．２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光が太陽電池素子ＳＢ１で吸収される。続いて、光吸収層１０２上に形成されているバッファ層１０３は、例えば、ｎ型ＣｄＳ（硫化カドミウム）から構成されており、このバッファ層１０３上に形成されている透明電極１０４は、例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）から構成されている。透明電極は、少なくとも、太陽光の主成分である可視光に対して透光性を有している。このようにして、太陽電池素子ＳＢ１が構成されている。
次に、太陽電池素子ＳＢ２は、ＢＳＦ（Back Surface Field）層として機能するｐ＋型ＡｌＧａＡｓ層１０６と、ｐ＋型ＡｌＧａＡｓ層１０６上に形成された光吸収層として機能するｐ型ＧａＡｓ層１０７とを有する。また、太陽電池素子ＳＢ２は、ｐ型ＧａＡｓ層１０７上に形成された光吸収層として機能するｎ型ＧａＡｓ層１０８と、ｎ型ＧａＡｓ層１０８上に形成された窓層として機能するｎ＋型ＩｎＧａＰ層１０９を有している。これにより、太陽電池素子ＳＢ２においては、ｐ型ＧａＡｓ層１０７とｎ型ＧａＡｓ層１０８との境界にｐｎ接合が形成される。太陽電池素子ＳＢ２のバンドギャップは、１．４２ｅＶであり、太陽光のうち、１．４２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光が太陽電池素子ＳＢ２で吸収される。このようにして、太陽電池素子ＳＢ２が構成されている。
続いて、太陽電池素子ＳＢ３は、ＢＳＦ層として機能するｐ＋型ＩｎＡｌＰ層１１１と、ｐ＋型ＩｎＡｌＰ層１１１上に形成された光吸収層として機能するｐ型ＧａＩｎＰ層１１２と、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２上に形成された光吸収層として機能するｎ型ＧａＩｎＰ層１１３と、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３上に形成された窓層として機能するｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４を有している。さらに、ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４上には、表面電極１１５が形成されている。これにより、太陽電池素子ＳＢ３においては、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２とｎ型ＧａＩｎＰ層１１３との境界にｐｎ接合が形成されることになる。太陽電池素子ＳＢ３のバンドギャップは、１．８９ｅＶであり、太陽光のうち、１．８９ｅＶ以上の光エネルギーを有する光が太陽電池素子ＳＢ３で吸収される。このようにして、太陽電池素子ＳＢ３が構成されている。
ここで、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３とは、１つの半導体チップに形成されている。すなわち、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３は、半導体チップに形成されるトンネル接合１１０によって接合されるとともに電気的にも直列接続されることになる。例えば、トンネル接合１１０は、太陽電池素子ＳＢ２のｎ＋型ＩｎＧａＰ層１０９と太陽電池素子ＳＢ３のｐ＋型ＩｎＡｌＰ層１１１とに挟まれる縮退した半導体層から構成される。これにより、太陽電池素子ＳＢ２のｎ＋型ＩｎＧａＰ層１０９と太陽電池素子ＳＢ３のｐ＋型ＩｎＡｌＰ層１１１とは電気的に接続されることになる。
一方、多結晶化合物半導体層を含む太陽電池素子ＳＢ１は、太陽電池素子ＳＢ２や太陽電池素子ＳＢ３と結晶の構造が大幅に異なることから、１つの半導体チップに形成することが困難となる。すなわち、多結晶構造である太陽電池素子ＳＢ１と単結晶構造である太陽電池素子ＳＢ２や太陽電池素子ＳＢ３との間で結晶成長を連続的に行なって接合を形成することが困難となる。なぜなら、単結晶を形成する製法（エピタキシャル成長法）では、下部の結晶構造を引き継いで結晶が成長するため、多結晶構造上には多結晶構造が成長することになり、多結晶構造上に単結晶構造を形成することが困難となるからである。
このことから、太陽電池素子ＳＢ１は、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３とが形成された第２半導体チップとは別の第１半導体チップに形成される。そして、太陽電池素子ＳＢ１が形成された第１半導体チップと、太陽電池素子ＳＢ２および太陽電池素子ＳＢ３が形成された第２半導体チップとは、図３に示すように、例えば、複数の導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０で接合される。これにより、太陽電池素子ＳＢ１が形成された第１半導体チップと、太陽電池素子ＳＢ２および太陽電池素子ＳＢ３が形成された第２半導体チップとは、機械的に接合されるとともに、電気的に接続される。例えば、導電性ナノ粒子１０５としては、パラジウム（Ｐｄ）からなるナノ粒子を使用することができる。
導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０によれば、導電性および透光性に優れた接合構造を得ることができる。例えば、多接合太陽電池１０の接合構造に導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０を使用することによって、光電変換効率を向上することができる。特に、導電性ナノ粒子１０５によれば、透明電極の膜厚を薄くでき、更には透明電極の省略も可能となる。このため、透明電極での光学損失を低減できる。
＜＜接合層の構成＞＞
次に、接合層１２０について説明する。
次に、接合層１２０について説明する。
図４は、接合層１２０を模式的に示す断面図である。
図４において、太陽電池素子ＳＢ１は、第１波長域の光を吸収可能な太陽電池セルであり、例えば、多結晶セルから構成されている。一方、太陽電池素子ＳＢ２は、第１波長域よりも短い第２波長域の光を吸収可能な太陽電池セルであり、例えば、単結晶セルから構成されている。そして、図４に示すように、太陽電池素子ＳＢ１は、接合面である界面Ｓ１を有する一方、太陽電池素子ＳＢ２は、接合面である界面Ｓ２を有する。ここで、界面Ｓ１の表面ラフネスは、界面Ｓ２の表面ラフネスよりも粗くなっており、界面Ｓ１と界面Ｓ２との両方に接するように透光性を有する接合層１２０が形成されている。
この接合層１２０は、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２とを電気的に接続する複数の導電性ナノ粒子１０５と、複数の導電性ナノ粒子１０５の間を充填する接着剤１１６とを含むように構成されている。
導電性ナノ粒子は、例えば、パラジウム、金、銀、プラチナ、ニッケル、アルミニウム、インジウム、酸化インジウム、亜鉛、酸化亜鉛、銅のいずれかから構成されている。
これに対し、接着剤１１６は、シリコーン系接着剤またはアクリル系接着剤から構成されており、接着剤１１６の屈折率は、１よりも大きくなっている。
そして、接着剤１１６は、太陽電池素子ＳＢ１に含まれる半導体層（光吸収層１０２）のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する光に対して透光性を有することが望ましい。なぜなら、太陽電池素子ＳＢ２を透過する光のうち太陽電池素子ＳＢ１に含まれる半導体層（光吸収層１０２）のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する光に対して接着剤１１６が透光性を有していれば、この光が接着剤１１６で吸収されずに太陽電池素子ＳＢ１にまで到達するからである。すなわち、この光が接着剤１１６で吸収されずに太陽電池素子ＳＢ１にまで到達すれば、この光が太陽電池素子ＳＢ１の半導体層（光吸収層１０２）で吸収される確率が高くなり、光の利用効率を向上できるからである。
なお、接着剤１１６における光損失を抑制する観点から、接着剤１１６の最大膜厚は、１００ｎｍ以下であることが望ましい。
次に、図５は、太陽電池素子ＳＢ１上に形成された接合層１２０を模式的に示す平面図である。図５に示すように、接合層１２０は、規則的に配置された複数の導電性ナノ粒子１０５と、複数の導電性ナノ粒子１０５の間を充填する接着剤１１６とから構成されていることがわかる。このように複数の導電性ナノ粒子１０５が規則的に配置されていることから、複数の導電性ナノ粒子１０５による太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子（ＳＢ２）との間の均一な電気的な接続を実現することができる。言い換えれば、複数の導電性ナノ粒子１０５が規則的に配置されていることにより、局所的な電流集中を抑制できる。
ここで、図５において、導電性ナノ粒子１０５の平均直径を「Ｄ」とし、互いに隣り合う導電性ナノ粒子１０５の間の距離を「Ｌ」とすると、互いに隣り合う導電性ナノ粒子１０５の間の距離「Ｌ」は、例えば、導電性ナノ粒子１０５の平均直径「Ｄ」の２倍以上１０倍以下とすることができる。これにより、複数の導電性ナノ粒子１０５による導電性を確保することができるとともに、接合層１２０における透光性も充分に確保することができる。すなわち、本実施の形態では、互いに隣り合う導電性ナノ粒子１０５の間の距離「Ｌ」を導電性ナノ粒子１０５の平均直径「Ｄ」の２倍以上１０倍以下とするように導電性ナノ粒子を規則的に配置することにより、接合層１２０による導電性の確保と透光性の確保とを両立することができる。
＜多接合太陽電池の動作＞
多接合太陽電池１０は、上記のように構成されており、以下では、図３を参照しながら、多接合太陽電池１０の動作について説明する。
多接合太陽電池１０は、上記のように構成されており、以下では、図３を参照しながら、多接合太陽電池１０の動作について説明する。
まず、図３において、太陽電池素子ＳＢ３の上方から可視光や赤外光を含む太陽光が照射されると、太陽電池素子ＳＢ３の構成要素であるｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４に太陽光が照射される。このとき、ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４は窓層として機能し、少なくとも太陽光の主成分である可視光や赤外光に対して透光性を有する。このことから、太陽光は、ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４を透過する。次に、ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４を透過した太陽光は、ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層１１４の下層に位置する太陽電池素子ＳＢ３の内部に入射される。具体的には、太陽光は、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３と、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３とｐ型ＧａＩｎＰ層１１２との境界領域に形成されているｐｎ接合部と、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２に入射する。このとき、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３とｐ型ＧａＩｎＰ層１１２は、１．８９ｅＶのバンドギャップを有することから、太陽光のうち、１．８９ｅＶ以上の光エネルギーを有する光は吸収される。具体的には、ＧａＩｎＰ層（ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３とｐ型ＧａＩｎＰ層１１２）の価電子帯に存在する電子が、太陽光から供給される光エネルギーを受け取って伝導帯に励起される。これにより、伝導帯に電子が蓄積されるとともに価電子帯に正孔が生成される。このようにして、太陽電池素子ＳＢ３に太陽光が照射されることにより、太陽光に含まれる１．８９ｅＶ以上の光エネルギーを有する光によって、ＧａＩｎＰ層の伝導帯に電子が励起されるとともに、ＧａＩｎＰ層の価電子帯に正孔が生成される。そして、ｐｎ接合部の一方を構成するｎ型ＧａＩｎＰ層１１３の伝導帯は、ｐｎ接合部の他方を構成するｐ型ＧａＩｎＰ層１１２の伝導帯よりも電子的に見てエネルギーが低い位置にある。このことから、伝導帯に励起された電子は、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３に移動して、ｎ型ＧａＩｎＰ層１１３に電子が蓄積される。一方、価電子帯に存在する正孔は、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２に移動して、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２に正孔が蓄積する。この結果、ｐ型ＧａＩｎＰ層１１２とｎ型ＧａＩｎＰ層１１３との間に起電力（Ｖ３）が生じる。
一方、太陽光のうち、１．８９ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、ＧａＩｎＰ層で吸収されずに、ＧａＩｎＰ層を透過する。これにより、図３において、太陽光のうち、１．８９ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、太陽電池素子ＳＢ３の下層に配置されている太陽電池素子ＳＢ２に入射する。具体的に、太陽光のうち、１．８９ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、窓層として機能するｎ＋型ＩｎＧａＰ層１０９を介して、ｎ型ＧａＡｓ層１０８と、ｎ型ＧａＡｓ層１０８とｐ型ＧａＡｓ層１０７との境界領域に形成されているｐｎ接合部と、ｐ型ＧａＡｓ層１０７に入射する。このとき、ｎ型ＧａＡｓ層１０８とｐ型ＧａＡｓ層１０７は、１．４２ｅＶのバンドギャップを有することから、太陽光のうち、１．８９ｅＶよりも小さく、かつ、１．４２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光は吸収される。具体的には、ＧａＡｓ層（ｎ型ＧａＡｓ層１０８とｐ型ＧａＡｓ層１０７）の価電子帯に存在する電子が、太陽光から供給される光エネルギーを受け取って伝導帯に励起される。これにより、伝導帯に電子が蓄積されるとともに価電子帯に正孔が生成される。このようにして、太陽電池素子ＳＢ２に太陽光が照射されることにより、１．８９ｅＶよりも小さく、かつ、１．４２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光によって、ＧａＡｓ層の伝導帯に電子が励起されるとともに、ＧａＡｓ層の価電子帯に正孔が生成される。そして、ｐｎ接合部の一方を構成するｎ型ＧａＡｓ層１０８の伝導帯は、ｐｎ接合部の他方を構成するｐ型ＧａＡｓ層１０７の伝導帯よりも電子的に見てエネルギーが低い位置にある。このことから、伝導帯に励起された電子は、ｎ型ＧａＡｓ層１０８に移動して、ｎ型ＧａＡｓ層１０８に電子が蓄積される。一方、価電子帯に存在する正孔は、ｐ型ＧａＡｓ層１０７に移動して、ｐ型ＧａＡｓ層１０７に正孔が蓄積する。この結果、ｐ型ＧａＡｓ層１０７とｎ型ＧａＡｓ層１０８との間に起電力（Ｖ２）が生じる。
これに対し、太陽光のうち、１．４２ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、ＧａＡｓ層で吸収されずに、ＧａＡｓ層を透過する。これにより、図３において、太陽光のうち、１．４２ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０を介して太陽電池素子ＳＢ２の下層に配置されている太陽電池素子ＳＢ１に入射する。具体的に、太陽光のうち、１．４２ｅＶよりも小さな光エネルギーを有する光は、透明電極１０４を介して、バッファ層１０３と光吸収層１０２に入射する。このとき、光吸収層１０２は、１．２ｅＶのバンドギャップを有することから、太陽光のうち、１．４２ｅＶよりも小さく、かつ、１．２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光は吸収される。具体的には、光吸収層１０２の価電子帯に存在する電子が、太陽光から供給される光エネルギーを受け取って伝導帯に励起される。これにより、伝導帯に電子が蓄積されるとともに価電子帯に正孔が生成される。このようにして、太陽電池素子ＳＢ１に太陽光が照射されることにより、１．４２ｅＶよりも小さく、かつ、１．２ｅＶ以上の光エネルギーを有する光によって、光吸収層１０２の伝導帯に電子が励起されるとともに、光吸収層１０２の価電子帯に正孔が生成される。この結果、光吸収層１０２に正孔が蓄積される一方、伝導帯に存在する電子は、バッファ層１０３に蓄積する。この結果、光吸収層１０２とバッファ層１０３との間に起電力（Ｖ１）が生じる。
なお、「ＣＩＧＳ」からなる光吸収層１０２の製膜条件によっては、「ＣＩＧＳ」の表面をｎ型化することが可能であり、この場合、光吸収層１０２の表面層（ｎ型層）と光吸収層の内部層（ｐ型層）の間に起電力（Ｖ１）が生じる。
ここで、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２は、複数の導電性ナノ粒子１０５で直列接続されているとともに、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３は、トンネル接合１１０によって直列接続されている。つまり、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３は、直列接続されていることになる。この結果、直列接続されている太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３からなる多接合太陽電池１０には、起電力（Ｖ１）と起電力（Ｖ２）と起電力（Ｖ３）とを合わせた起電力が生じる。そして、例えば、表面電極１１５と裏面電極１０１との間に負荷を接続すると、表面電極１１５から負荷を通って裏面電極１０１に電子が流れる。言い換えれば、裏面電極１０１から負荷を通って表面電極１１５に電流が流れる。このようにして、多接合太陽電池１０を動作させることにより、負荷を駆動することができる。
このようにして、多接合太陽電池１０によれば、太陽光に含まれる光エネルギーの大きな光とともに光エネルギーの小さな光も吸収して電気エネルギーに変換することができるため、光電変換効率を向上させることができる。つまり、多接合太陽電池１０によれば、単一の太陽電池では利用することができない光エネルギーの小さな光も利用することができることから、太陽光の利用効率を向上できる点で優れている。
＜実施の形態１における特徴＞
続いて、本実施の形態１における特徴点について説明する。
続いて、本実施の形態１における特徴点について説明する。
本実施の形態１における特徴点は、例えば、図３に示すように、太陽電池素子ＳＢ１が形成された第１半導体チップと、太陽電池素子ＳＢ２および太陽電池素子ＳＢ３が形成された第２半導体チップとを、複数の導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０で接合する点にある。これにより、本実施の形態１によれば、第１半導体チップと第２半導体チップとの接合信頼性を向上することができる。
図６は、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２の間に挟まれた接合層１２０を拡大して示す模式図である。図６において、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１は、太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２よりも表面ラフネス（平均二乗粗さ）が粗くなっている。太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１の表面ラフネスは粗く、例えば、界面Ｓ１は、平坦面ＦＴと凹部ＤＩＴとを含む。このとき、接合層１２０の最小厚を「Ｌ１」とすると、平坦面ＦＴの凹凸は、接合層１２０の最小厚「Ｌ１」の２／３以下であり、図６において平坦部ＦＴは直線で描かれている。一例を挙げると、平坦面ＦＴの凹凸は、表面ラフネスが１００ｎｍ以下となっている。また、凹部ＤＩＴは、平坦面ＦＴを基準として接合層１２０の最小厚「Ｌ１」の２倍以上の深さを有する。更に凹部ＤＩＴが最小厚「Ｌ１」の３倍以上から５倍以上の深さになると、より解決すべき状況は顕著になる。このようにして、界面Ｓ１は、平坦部ＦＴと凹部ＤＩＴとの組み合わせから構成されていることになる。この場合、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間に形成される接合層１２０の最小厚「Ｌ１」は、界面Ｓ１の平坦部ＦＴと界面Ｓ２との間の距離となる。これに対し、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間に形成される接合層１２０の最大厚「Ｌ２」は、界面Ｓ１の凹部ＤＩＴの底と界面Ｓ２との間の距離となる。
一方、太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２の表面ラフネスは５ｎｍ程度であり、界面Ｓ２の平坦性は高いため、図６において、界面Ｓ２は直線で描かれている。界面Ｓ２の凹凸は、接合層１２０の最小厚「Ｌ１」の２／３以下である。
本実施の形態１では、図６に示すような接合層１２０が形成されていることが前提となる。そして、この場合、例えば、界面Ｓ１の平坦部ＦＴ上に配置されている導電性ナノ粒子１０５Ａは、界面Ｓ１と界面Ｓ２で挟まれて潰される。この結果、導電性ナノ粒子１０５Ａは、界面Ｓ１の平坦部ＦＴと界面Ｓ２との間に介在し、かつ、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与することになる。この導電性ナノ粒子１０５Ａの平均直径「Ｄ１」は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、導電性ナノ粒子１０５Ａの平均高さ「Ｈ１」は、例えば、２．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
なお、この明細書では図６に示すとおり、平均直径とは、界面Ｓ１の上面からの平面視において観察される導電性ナノ粒子の直径の平均であり、平均高さとは、接合層形成後に接合層の断面で観察される導電性ナノ粒子の高さの平均である。
同様に、界面Ｓ１の平坦部ＦＴ上に配置されている導電性ナノ粒子１０５Ｃは、界面Ｓ１と界面Ｓ２で挟まれて潰される。この結果、導電性ナノ粒子１０５Ｃは、界面Ｓ１の平坦部ＦＴと界面Ｓ２との間に介在し、かつ、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与することになる。この導電性ナノ粒子１０５Ｃの平均直径「Ｄ３」は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、導電性ナノ粒子１０５Ｃの平均高さ「Ｈ３」は、例えば、２．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
これに対し、界面Ｓ１の凹部ＤＩＴの底部上に配置されている導電性ナノ粒子１０５Ｂは、界面Ｓ１と界面Ｓ２の間で潰されることはない。なぜなら、図６に示すように、界面Ｓ１の凹部ＤＩＴと界面Ｓ２との間の距離「Ｌ２」は、導電性ナノ粒子１０５Ｂの平均高さ「Ｈ２」よりも大きいからである。この結果、導電性ナノ粒子１０５Ｂは、界面Ｓ１の凹部ＤＩＴと界面Ｓ２との間に介在し、かつ、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与しないことになる。この導電性ナノ粒子１０５Ｂの平均直径「Ｄ２」は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である一方、導電性ナノ粒子１０５Ｂの平均高さ「Ｈ２」は、潰されないことから、導電性ナノ粒子１０５Ａの平均高さ「Ｈ１」や、導電性ナノ粒子１０５Ｃの平均高さ「Ｈ３」よりも高くなる。
このように本実施の形態１では、界面Ｓ１が平坦部ＦＴと凹部ＤＩＴとから構成されることに起因して、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間に介在する複数の導電性ナノ粒子１０５には、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与する導電性ナノ粒子（１０５Ａ、１０５Ｃ）と、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与しない導電性ナノ粒子（１０５Ｂ）とが混在することになる。すなわち、本実施の形態において、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間に介在する複数の導電性ナノ粒子１０５には、互いに形状の異なる導電性ナノ粒子が含まれる。具体的に言えば、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与する潰れた導電性ナノ粒子（１０５Ａ、１０５Ｃ）の平均高さ（「Ｈ１」、「Ｈ３」）は、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的な接続に寄与しない潰れない導電性ナノ粒子（１０５Ｂ）の平均高さ（「Ｈ２」）よりも小さくなる。
したがって、例えば、接合層１２０が導電性ナノ粒子１０５だけから構成されると、図６に示すように、潰れた導電性ナノ粒子１０５Ａと潰れた導電性ナノ粒子１０５Ｃによって、界面Ｓ１と界面Ｓ２との電気的接続と機械的接合が実現される一方、潰れない導電性ナノ粒子１０５Ｂによっては界面Ｓ１と界面Ｓ２との電気的接続と機械的接合は実現されないことになる。このことから、界面Ｓ１が平坦部ＦＴと凹部ＤＩＴとから構成される場合に、接合層１２０が導電性ナノ粒子１０５だけから構成されると、潰されない導電性ナノ粒子１０５Ｂが生じる結果、界面Ｓ１と界面Ｓ２との機械的接合が弱くなるおそれがある。つまり、平坦性の低い界面Ｓ１に対して「スマートスタック技術」を適用すると、潰れないで界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の電気的接続および機械的接合に寄与しない導電性ナノ粒子１０５Ｂが増加する。この結果、熱サイクルなどが太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２の間の接合層１２０に加わると、この接合層１２０に剥離が生じるおそれが高くなる。すなわち、平坦性の低い界面Ｓ１に対して「スマートスタック技術」を適用すると、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との接合信頼性が低下するおそれがある。このように表面ラフネスが比較的大きな界面Ｓ１の接合に「スマートスタック技術」を適用する場合、接合の信頼性を確保する観点から改善の余地が存在する。
この点に関し、本実施の形態では、例えば、図６に示すように、接合層１２０を導電性ナノ粒子１０５だけから構成する「スマートスタック技術」に加えて、複数の導電性ナノ粒子１０５の間を充填するように接着剤１１６を設けている。これにより、本実施の形態１によれば、図６に示すように、潰れた導電性ナノ粒子（１０５Ａ、１０５Ｃ）による機械的接合だけでなく、潰れない導電性ナノ粒子１０５Ｂを覆う接着剤１１６によっても、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間の機械的接合を実現することができる。すなわち、本実施の形態１によれば、接合層１２０に接着剤１１６を設けることによって、表面ラフネスが大きな界面Ｓ１において引き起こされる潰れない導電性ナノ粒子１０５Ｂの増加に起因する界面Ｓ１と界面Ｓ２との接合信頼性の低下を補填することができる。
このように、本実施の形態１における特徴点によれば、潰れた導電性ナノ粒子（１０５Ａ、１０５Ｃ）による機械的接合と接着剤１１６による機械的接合との相乗効果によって、たとえ表面ラフネスが大きな界面Ｓ１が存在したとしても、接合層１２０による界面Ｓ１と界面Ｓ２との機械的接合強度を向上することができる。この結果、本実施の形態１によれば、熱サイクルなどが太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２の間の接合層１２０に加わったとしても、この接合層１２０に剥離が生じるおそれを低減することができる。つまり、平坦性の低い界面Ｓ１に対して本実施の形態１における特徴点を採用すると、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との接合信頼性を向上できる。
さらに、本実施の形態１では、接合層１２０に複数の導電性ナノ粒子１０５を配置しているとともに複数の導電性ナノ粒子１０５の間を充填するように接着剤１１６を設けているため、接合層１２０の機械的接合強度の向上だけでなく、接合層１２０における光の反射損失を低減できる利点も得ることができる。なぜなら、接合層１２０に複数の導電性ナノ粒子１０５だけを配置する「スマートスタック技術」では、複数の導電性ナノ粒子１０５の間にはエアギャップが存在し、このエアギャップを構成する空気の屈折率は１であるのに対し、本実施の形態１では、複数の導電性ナノ粒子１０５の間に屈折率が１よりも大きな接着剤１１６が充填されるからである。つまり、本実施の形態によれば、屈折率が１の空気に換えて屈折率が１よりも大きな接着剤１１６を接合層１２０が含んでいることから、接合層１２０に隣接する太陽電池素子ＳＢ１や太陽電池素子ＳＢ２と接合層１２０との屈折率差が小さくなる結果、接合層１２０における反射を低減できるからである。
このようにして、本実施の形態１における特徴点によれば、導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０によって、接合層１２０における光の反射損失を増加させることなく、平坦性の低い界面Ｓ１と界面Ｓ２との機械的接合強度の向上を図ることができる。つまり、本実施の形態１における特徴点によれば、多接合太陽電池の性能低下を招くことなく、多接合太陽電池の接合信頼性を向上できるという顕著な効果が得られる。
なお、本実施の形態１では、表面ラフネスの大きな界面Ｓ１と平坦性の高い界面Ｓ２とを接合する接合層１２０を例に挙げて説明した。ただし、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らず、例えば、平坦性の高い界面Ｓ１と表面ラフネスの大きな界面Ｓ２とを接合する接合層にも適用することもできるし、ともに表面ラフネスの大きな界面Ｓ１と界面Ｓ２とを接合する接合層にも幅広く適用することができる。
さらに、接合層１２０に含まれる接着剤１１６は、透光性を有する導電性接着剤から構成することもできる。この場合、界面Ｓ１と界面Ｓ２の両方に接する潰れた導電性ナノ粒子１０５だけでなく、界面Ｓ１と界面Ｓ２との間に介在する接着剤１１６も、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との電気的な接続に寄与する。このため、本実施の形態１によれば、接合層１２０に含まれる透光性を有する接着剤１１６を導電性接着剤から構成することにより、透光性を確保しながら、接合層１２０を挟んで積層配置された太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との電気的な接続信頼性を向上することができる。
＜多接合太陽電池の製造方法＞
続いて、多接合太陽電池１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
続いて、多接合太陽電池１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図７は、多接合太陽電池１０の製造工程の流れを示すフローチャートである。
図７において、太陽電池素子ＳＢ１を形成する工程について説明する。まず、表面を洗浄したソーダライムガラス基板１００を準備した後、このソーダライムガラス基板１００の表面に裏面電極１０１を形成する（Ｓ１０１）。裏面電極１０１は、例えば、モリブデン膜（Ｍｏ膜）から形成することができ、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。次に、裏面電極１０１上に光吸収層１０２を形成する（Ｓ１０２）。光吸収層１０２は、例えば、「ＣＩＧＳ」からなる多結晶化合物半導体層から形成され、例えば、真空蒸着法を使用して形成することができる。その後、光吸収層１０２上にバッファ層１０３を形成する（Ｓ１０３）。バッファ層１０３は、例えば、ｎ型ＣｄＳから構成され、例えば、化学溶液堆積法を使用して形成することができる。
なお、化学溶液堆積法では、例えば、アンモニア（ＮＨ３）、硫酸カドミウム（ＣｄＳＯ４）、チオ尿素（ＣＳＮ２Ｈ４）の水溶液をビーカーに入れた後、この溶液中に光吸収層１０２の表面を浸漬した上で、ビーカーを８０度に保持した湯煎器の中に投入し、水溶液を室温から徐々に温めながら合計１６分間保持することによって、ＣｄＳを形成する。
その後、バッファ層１０３上に透明電極１０４を形成する（Ｓ１０４）。透明電極１０４は、例えば、酸化亜鉛から形成することができる。
通常「ＣＩＧＳ」からなる多結晶化合物半導体層の表面は、多結晶であるため深い凹凸表面が形成される。「ＣＩＧＳ」からなる多結晶化合物半導体層の上にバッファ層１０３や透明電極１０４を形成すると表面の凹凸面はやや緩和されるが、導電性ナノ粒子の大きさに比べるとはるかに大きい。このため「ＣＩＧＳ」からなる多結晶化合物半導体層の表面のウェットエッチングや透明電極１０４の表面のＣＭＰ研磨（〔非特許文献２〕参照）による平坦化工程を追加してもよい。しかし、そのような平坦化工程を追加しても、導電性ナノ粒子による接合には寄与できない凹部が残存する。
以上のようにして、太陽電池素子ＳＢ１を形成できる。
次に、図７において、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３との積層構造を形成する工程について説明する。まず、通常のプロセスを使用することにより、表面を洗浄したＧａＡｓ基板上に太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３との積層構造を形成する（Ｓ２０１）。積層構造は、例えば、有機金属結晶成長法などの結晶成長法を用いて形成することが可能である。その後、ＥＬＯ（Epitaxial lift off）法を使用することにより、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３との積層構造をＧａＡｓ基板から分離する（Ｓ２０２）。これにより、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３との積層構造を形成できる。このようにして、太陽電池素子ＳＢ２に接合面となる界面Ｓ２が形成されるが、ＥＬＯ法によりＧａＡｓ基板から分離された面であるので導電性ナノ粒子による接合に適した平坦性が担保される。
続いて、図７において、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ１との接合工程について説明する。例えば、複数の導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを使用して、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ１とを接合する（Ｓ３０１）。
これにより、太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ１とは、機械的に接合されるとともに、電気的に接続されることになる。
以上のようにして、多接合太陽電池１０を製造することができる。
＜＜導電性ナノ粒子と接着剤による接合工程＞＞
以下では、導電性ナノ粒子と接着剤とを使用した接合工程の詳細について説明する。
以下では、導電性ナノ粒子と接着剤とを使用した接合工程の詳細について説明する。
図８は、導電性ナノ粒子と接着剤とを使用した接合工程の流れを示すフローチャートである。まず、接合対象の一方である太陽電池素子ＳＢ１の表面（透明電極１０４の表面）にブロック共重合体からなる薄膜を形成する（Ｓ４０１）。具体的には、トルエンやオルトキシレンなどの有機溶媒に溶解させた疎水性部分であるポリスチレンと親水性部分であるポリ－２－ビニルピリジンからなるブロック共重合体をスピンコート法やディップコーティング法を使用して透明電極１０４の表面に塗布する。これにより、ブロック共重合体の相分離に起因して、透明電極１０４の表面には、ポリ－２－ビニルピリジンブロックがパターン化される。すなわち、透明電極１０４の表面には、親水性のドメイン領域が形成される。次に、太陽電池素子ＳＢ１をＮａ２ＰｄＣｌ４に代表される金属イオン塩を溶解させた水溶液に浸す（Ｓ４０２）。これにより、ピリジンとの化学相互作用を介して、金属イオン（Ｐｄ２＋）をポリ－２－ビニルピリジンブロックからなるパターンの中に取り込むことができる。つまり、金属イオン（Ｐｄ２＋）は、上述した親水性ドメイン領域に選択的に析出する。そして、充分な水洗後、太陽電池素子ＳＢ１に対して、例えば、アルゴンプラズマ等を用いることにより、ブロック共重合体の除去処理と金属イオンの還元処理を行なう（Ｓ４０３）。この結果、パターンを保持した状態で、導電性ナノ粒子１０５の規則的な配列を形成できる。次に、導電性ナノ粒子１０５の規則的な配列を形成した太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に接着剤１１６をスピナー装置で塗布する（Ｓ４０４）。その後、接合対象の他方である太陽電池素子ＳＢ２を導電性ナノ粒子１０５が配置され、かつ、接着剤１１６が塗布された太陽電池素子ＳＢ１上に重ねた後、適切な加圧処理（例えば、５Ｎ／ｃｍ２）を施すことにより、太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２とを接合する（Ｓ４０５）。このようにして、導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを使用した太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２との接合が実現される。
特に制限されないが、具体的な試作においては、接着剤１１６に接着剤の一種であるシリコーン系粘着剤（超微粘着付加型シリコーン粘着剤 Ｘ－４０－３３０６＿信越シリコーン(株)製）を用いた。粘着剤は硬化（固化）させる工程が不要であり、Ｓ４０５工程において常温の加圧処理（例えば、５Ｎ／ｃｍ２）で太陽電池素子ＳＢ１と太陽電池素子ＳＢ２とが接合することができた。Ｓ４０４工程において粘着剤はスピナー塗布で薄く塗布するためトルエン溶媒で希釈したが、トルエン溶媒は塗布後加圧接合工程（Ｓ４０５工程）の前に揮発させても良い。
なお、導電性ナノ粒子１０５の規則的な配列を形成する方法としては、上述したブロック共重合体を使用した自己形成法の他に、形状パターンが施されたスタンプを使用するマイクロコンタクトスタンプ法もある。マイクロコンタクトスタンプ法では、まず、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなるスタンプにおいて、スタンプ面に微小の凹凸形状を形成する。この凹凸形状は、例えば、電子ビームリソグラフィやフォトリソグラフィ技術とエッチング技術の組み合わせにより実現することができる。そして、微小の凹凸形状を形成したスタンプ面に、例えば、蒸着法やスパッタリング法により銀（Ａｇ）などの金属を堆積する。この状態で、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１にスタンプの凸部を接触させることにより、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に所望の導電性ナノ粒子１０５の規則配列パターンを形成することができる。
ブロック共重合体を使用した自己形成法では、その製造方法の制限により、導電性ナノ粒子１０５のサイズは、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
一方、スタンプ法では、微小の凹凸形状の形成限界（下限）により、導電性ナノ粒子１０５のサイズは、例えば、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
＜実施の形態１における製法上の特徴＞
続いて、本実施の形態１における多接合太陽電池の製法上の特徴点について説明する。
続いて、本実施の形態１における多接合太陽電池の製法上の特徴点について説明する。
本実施の形態１における製法上の第１特徴点は、太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１上に複数の導電性ナノ粒子１０５を配置した後、複数の導電性ナノ粒子１０５を配置した界面Ｓ１に接着剤１１６を塗布する点にある。すなわち、本実施の形態１における製法上の第１特徴点は、複数の導電性ナノ粒子１０５を配置する工程と、接着剤１１６を塗布する工程とを別工程で実施することを前提として、まず始めに、複数の導電性ナノ粒子１０５を形成する工程を実施した後、接着剤１１６を塗布する工程を実施する点にある。
これにより、複数の導電性ナノ粒子１０５を規則的に配列するように形成した後、この規則的な複数の導電性ナノ粒子１０５の配列を乱すことなく接着剤１１６を塗布することができる。この結果、本実施の形態１によれば、規則的に配列された導電性ナノ粒子１０５によって、接合層１２０を流れる電流の均一性を向上することができる。言い換えれば、接合層１２０を流れる電流の局所的な電流集中を抑制できる。
例えば、製造工程の簡略化を図る観点からは、接着剤１１６の内部に導電性ナノ粒子１０５を分散させて、この導電性ナノ粒子１０５を分散させた接着剤１１６を塗布する手法も考えられる。しかしながら、この手法では、導電性ナノ粒子１０５を規則的に配列させることができない。したがって、この手法では、導電性ナノ粒子がランダムに配置されるため、接合層１２０を流れる電流の局所的な電流集中が生じる可能性がある。
これに対し、本実施の形態１における製法上の第１特徴点によれば、接着剤１１６の内部に導電性ナノ粒子１０５を分散させて塗布する手法を採用していない。このため、複数の導電性ナノ粒子１０５を規則的に配列するように形成した後、この規則的な複数の導電性ナノ粒子１０５の配列を乱すことなく接着剤１１６を塗布することが可能となる。この結果、本実施の形態１によれば、規則的に配列された導電性ナノ粒子１０５によって、接合層１２０を流れる電流の均一性を向上することができる。
次に、本実施の形態１における製法上の第２特徴点は、複数の導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを介して太陽電池素子ＳＢ１の界面Ｓ１に太陽電池素子ＳＢ２の界面Ｓ２を対向させて押圧する押圧工程を加熱して実施するだけでなく、加熱することなく常温（室温）で実施してもよい点にある。これにより、例えば、加熱することなく常温（室温）で押圧工程を実施すると、製造工程の簡略化を図ることができる。
例えば、導電性ナノ粒子１０５を構成する元素の一部を太陽電池素子ＳＢ１や太陽電池素子ＳＢ２の内部に拡散させることにより、導電性ナノ粒子１０５を含む接合層１２０と太陽電池素子ＳＢ１とのオーミック接触や、導電性ナノ粒子１０５を含む接合層１２０と太陽電池素子ＳＢ２とのオーミック接触を取って接合抵抗を低減することが行なわれる。このとき、加熱して押圧工程を実施する場合、導電性ナノ粒子１０５を構成する元素の一部を太陽電池素子ＳＢ１や太陽電池素子ＳＢ２の内部に拡散させやすくなる。したがって、導電性ナノ粒子１０５を構成する元素の一部を太陽電池素子ＳＢ１や太陽電池素子ＳＢ２の内部に拡散させやすくする観点からは、押圧工程を加熱して実施することが望ましい。
ただし、例えば、導電性ナノ粒子１０５を構成する元素がパラジウム（Ｐｄ）である場合、押圧工程を加熱することなく常温で実施しても、パラジウムは太陽電池素子ＳＢ１や太陽電池素子ＳＢ２の内部に充分に拡散する。このため、押圧工程を加熱することなく常温（室温）で実施することもできる。この場合、製造工程の簡略化を図ることができる。
＜実施の形態１における効果＞
次に、本実施の形態１における効果について説明する。
次に、本実施の形態１における効果について説明する。
図９は、本実施の形態１における多接合太陽電池に対する信頼性試験（温度サイクル試験）の結果を示すグラフである。具体的に、図９には、温度サイクル試験の前後における多接合太陽電池の電流－電圧特性が図示されている。図９において、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示している一方、横軸は電圧（Ｖ）を示している。また、図９において、実線のグラフ（「ｉｎｉｔｉａｌ」）は、温度サイクル試験前における電流－電圧特性を示すグラフである。この図９に示す実線のグラフから、本実施の形態１における多接合太陽電池では、短絡電流が１２．７６（ｍＡ／ｃｍ２）、開放電圧が２．６８（Ｖ）、曲線因子が０．７７、発電効率が２６．３２％であることがわかる。
これに対し、図９において、点線のグラフは、５サイクルの温度サイクル試験を実施した後における電流－電圧特性を示すグラフであり、一点鎖線のグラフは、５０サイクルの温度サイクル試験を実施した後における電流－電圧特性を示すグラフである。
ここで、温度サイクル試験は、－４０℃から＋８５℃の温度変化を１サイクルとして、５０サイクルを実施することによって行なわれる。
まず、本実施の形態１における多接合太陽電池では、５０サイクルの温度サイクル試験を実施した後においても接合層１２０の剥離に代表される物理的ダメージは生じない。すなわち、この温度サイクル試験の結果から、本実施の形態１における多接合太陽電池では、接合層１２０を複数の導電性ナノ粒子１０５だけでなく、複数の導電性ナノ粒子の間を充填する接着剤１１６を設けることにより、接合層１２０の機械的接合の信頼性を向上できることが裏付けられていることになる。
さらに、図９に示すように、温度サイクル試験の前後でＩＶ特性に大きな変化がないことがわかる。具体的には、例えば、発電効率に着目すると、温度サイクル試験前の発電効率は２６．３２％であったのに対し、温度サイクル試験後（５０サイクル後）の発電効率は２４．３２％であり、測定誤差もあるが、発電効率の劣化率は１０％以下である。
このように本実施の形態１における多接合太陽電池によれば、温度サイクルによる太陽電池の性能低下を最小限に抑制しながら、接合層１２０による機械的接合の信頼性を充分に向上できるという顕著な効果が得られることがわかる。
＜接着剤による接合品質に与える影響に対する考察＞
続いて、接着剤１１６を追加することによる影響について説明する。
続いて、接着剤１１６を追加することによる影響について説明する。
ここで、接合層１２０の接合品質は、接合抵抗と光損失で論じることができる。
まず、接合界面における接合抵抗について考察する。
接合抵抗は、電流－電圧特性（ＩＶ特性）の傾きから算出することができる。この点に関し、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池では、ＩＶ特性の傾きから接合抵抗を算出して、接合抵抗が１Ωｃｍ２であることがわかっている。
これに対し、本実施の形態１における多接合太陽電池においては、図９に示すＩＶ特性の傾きから接合抵抗を算出する。具体的には、図９に示すＩＶ特性の開放電圧近傍の傾きに基づいて接合抵抗を推定する。このＩＶ特性の傾きから求められる微分抵抗は、全素子抵抗となる。すなわち、ＩＶ特性の傾きから求められる微分抵抗は、電極抵抗と素子抵抗と接合抵抗とを合算した値となる。ここで、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池では、微分抵抗は１８Ωｃｍ２となる。一方、本実施の形態１における多接合太陽電池では、微分抵抗は１５Ωｃｍ２となる。そして、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池と本実施の形態１における多接合太陽電池において、電極抵抗と素子抵抗にそれほど差がないと考えると、本実施の形態１における多接合太陽電池の接合抵抗は１Ωｃｍ２程度であり、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池の接合抵抗と同等であると推測することができる。したがって、接着剤１１６を使用しても接合層１２０の接合抵抗に大きく影響を与えることはないと結論付けることができる。
次に、接合界面における光損失について考察する。
接合界面における光損失は、吸収損失と反射損失からなる。
ここで、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池では、サンプルの透過特性を評価するとともにＦＤＴＤ法を使用して計算でも見積もった結果、接合界面における光損失は３％程度である。これに対し、本実施の形態１における多接合太陽電池では、例えば、量子効率特性より推測している。つまり、本実施の形態１における多接合太陽電池を構成する各セル（トップセルとミドルセルとボトムセル）の波長に対する光電流感度の測定結果に基づいて接合界面における光損失を推測している。この結果、本実施の形態１における多接合太陽電池でも、接合界面における光損失は、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池と同程度であると推測された。したがって、接着剤１１６による吸収損失は無視できるとともに、接着剤１１６に起因する反射損失は、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池と比較して差異はないと結論付けることができる。
以上のことから、本実施の形態１における多接合太陽電池は、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池よりも、接合層１２０による機械的接合の信頼性を向上できる一方、「スマートスタック技術」における多接合太陽電池と同等の接合品質も維持できる。
（実施の形態２）
図１０は、本実施の形態２における太陽電池の模式的な構成を示す図である。
図１０は、本実施の形態２における太陽電池の模式的な構成を示す図である。
図１０において、本実施の形態２における太陽電池２０は、太陽電池素子ＳＢ４と太陽電池素子ＳＢ５とを有する。ここで、太陽電池素子ＳＢ４は、シリコンセルから構成されている一方、太陽電池素子ＳＢ５は、ＧａＡｓセルから構成されている。そして、本実施の形態２における太陽電池２０では、接合層１２０を介して太陽電池素子ＳＢ４上に太陽電池素子ＳＢ５が積層配置されている。言い換えれば、太陽電池素子ＳＢ４の界面Ｓ３と太陽電池素子ＳＢ５の界面Ｓ４とが接合層１２０で接合されている。このとき、接合層１２０は、規則的に配置された複数の導電性ナノ粒子１０５と複数の導電性ナノ粒子１０５の間に充填された接着剤１１６から構成されている。なお、例えば、シリコンセルから構成されている太陽電池素子ＳＢ４の界面Ｓ３は、機械的化学的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を行なっていないため、表面ラフネスの大きな凹凸が存在する。
具体的に、図１１（ａ）は、シリコンセルからなる太陽電池素子ＳＢ４の界面Ｓ３を実体顕微鏡で観察した画像である。一方、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の画像に示されているＡ－Ａ線での高さプロファイルをレーザ顕微鏡で測定した結果を示すグラフである。
図１１（ａ）に示すように、シリコンセルからなる太陽電池素子ＳＢ４の界面Ｓ３には、切削傷が存在することがわかる。そして、図１１（ｂ）に示すように、シリコンセルからなる太陽電池素子ＳＢ４の界面Ｓ３は、１μｍ程度の大きな表面ラフネスが存在する。
図１２（ａ）は、太陽電池素子（ＳＢ４）の界面（Ｓ３）のミクロ領域（μｍ×μｍ）に形成されている凹凸を原子間力顕微鏡で観察した結果である。図１２（ａ）に示すように、微視的には、平均二乗粗さは１５ｎｍ程度である。一方、図１２（ｂ）は、太陽電池素子（ＳＢ４）の界面（Ｓ３）のミクロ領域（μｍ×μｍ）に導電性ナノ粒子を配列させた状態を原子間力顕微鏡で観察した結果である。図１２（ｂ）に示すように、ミクロ領域の一部に界面（Ｓ３）の凹凸に起因する導電性ナノ粒子の異常析出による突起が出現していることがわかる。このように大きな表面ラフネスおよび微視的な凹凸が形成されている界面（Ｓ３）を有する太陽電池素子（ＳＢ４）であっても、規則的に配置された複数の導電性ナノ粒子（１０５）と複数の導電性ナノ粒子（１０５）の間に充填された接着剤（１１６）から構成されている接合層（１２０）を使用することにより、太陽電池素子ＳＢ４と太陽電池素子ＳＢ５との接合信頼性を確保することができる。例えば、図１３は、規則的に配置された複数の導電性ナノ粒子（１０５）と複数の導電性ナノ粒子（１０５）の間に充填された接着剤（１１６）から構成されている接合層（１２０）を使用して、太陽電池素子ＳＢ４上に太陽電池素子ＳＢ５を積層配置した太陽電池２０の外観写真である。図１３に示すように、太陽電池２０を構成する太陽電池素子ＳＢ４と太陽電池素子ＳＢ５とが確実に接合できていることがわかる。
（実施の形態３）
図１４は、本実施の形態３における太陽電池の模式的な構成を示す図である。
図１４は、本実施の形態３における太陽電池の模式的な構成を示す図である。
図１４において、本実施の形態３における太陽電池３０は、太陽電池素子ＳＢ６と太陽電池素子ＳＢ７と太陽電池素子ＳＢ８とを有する。ここで、太陽電池素子ＳＢ６は、シリコンセルから構成されている。一方、太陽電池素子ＳＢ７は、ＡｌＧａＡｓセルから構成され、太陽電池素子ＳＢ８は、ＩｎＧａＰセルから構成されている。
太陽電池素子ＳＢ６は、例えば、アルミニウムからなるｐ型電極３０１が形成されたｐ型シリコン基板３００と、ｐ型シリコン基板３００上に形成されたｎ型シリコン層３０２とを有している。このようにして、太陽電池素子ＳＢ６が構成されている。
次に、太陽電池素子ＳＢ７は、バッファ層として機能するｐ型ＧａＡｓ層３０３と、ｐ型ＧａＡｓ層３０３上に形成された光吸収層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ層３０４と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３０４上に形成されたｎ型ＧａＡｓ層３０５とを有している。このようにして、太陽電池素子ＳＢ７が構成されている。
続いて、太陽電池素子ＳＢ８は、ｐ型ＩｎＧａＰ層３０７と、ｐ型ＩｎＧａＰ層３０７上に形成されたｎ型ＩｎＧａＰ層３０８と、ｎ型ＩｎＧａＰ層３０８上に形成されたｎ型ＩｎＡｌＰ層３０９と、ｎ型ＩｎＡｌＰ層３０９上に形成されたｎ型電極３１０とを有している。このようにして、太陽電池素子ＳＢ８が構成されている。
ここで、太陽電池素子ＳＢ７と太陽電池素子ＳＢ８とは、１つの半導体チップに形成されている。すなわち、太陽電池素子ＳＢ７と太陽電池素子ＳＢ８は、半導体チップに形成されるトンネル接合３０６によって接合されるとともに電気的にも直列接続されることになる。例えば、トンネル接合３０６は、縮退した半導体層から構成される。これにより、太陽電池素子ＳＢ７のｎ型ＧａＡｓ層３０５と太陽電池素子ＳＢ８のｐ型ＩｎＧａＰ層３０７とは電気的に接続されることになる。太陽電池素子ＳＢ７と太陽電池素子ＳＢ８は前記実施の形態１の太陽電池素子ＳＢ２と太陽電池素子ＳＢ３と同様にＧａＡｓ基板上に順次エピタキシャル成長した後、ＥＬＯ法でＧａＡｓ基板から分離して形成される。
一方、太陽電池素子ＳＢ６は、太陽電池素子ＳＢ７や太陽電池素子ＳＢ８と結晶の構造が大幅に異なることから、太陽電子素子ＳＢ６は、太陽電池素子ＳＢ７と太陽電池素子ＳＢ８とが形成された第４半導体チップとは別の第３半導体チップに形成される。太陽電子素子ＳＢ６は、前記実施の形態２の太陽電池素子ＳＢ４（シリコン太陽電池素子）と同様の構造でその表面には大きな凹凸が存在する。
そして、太陽電池素子ＳＢ６が形成された第３半導体チップと、太陽電池素子ＳＢ７および太陽電池素子ＳＢ８が形成された第４半導体チップとは、図１４に示すように、例えば、複数の導電性ナノ粒子１０５と接着剤１１６とを含む接合層１２０で接合される。これにより、太陽電池素子ＳＢ６が形成された第３半導体チップと、太陽電池素子ＳＢ７および太陽電池素子ＳＢ８が形成された第４半導体チップとは、機械的に接合されるとともに、電気的に接続される。例えば、導電性ナノ粒子１０５としては、パラジウム（Ｐｄ）からなるナノ粒子を使用することができる。
このように構成されている本実施の形態３における太陽電池３０でも、規則的に配置された複数の導電性ナノ粒子１０５と複数の導電性ナノ粒子１０５の間に充填された接着剤１１６から構成されている接合層１２０を使用することにより、太陽電池素子ＳＢ６と太陽電池素子ＳＢ７との接合信頼性を確保することができる。
図１５は、本実施の形態３における太陽電池の発電性能（電流－電圧特性）を示すグラフである。図１５において、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示している一方、横軸は電圧（Ｖ）を示している。図１５に示すグラフから、本実施の形態３における太陽電池では、短絡電流が１１．２５（ｍＡ／ｃｍ２）、開放電圧が２．９５（Ｖ）、曲線因子が０．７４、発電効率が２４．６６％であることがわかる。
したがって、本実施の形態３における太陽電池によれば、問題のないレベルの太陽電池の性能を発揮しながら、接合層１２０による機械的接合の信頼性を充分に向上できるという顕著な効果が得られることがわかる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、互いに接合する第１半導体素子および第２半導体素子の材料として、結晶シリコン系材料、アモルファスシリコン材料、微結晶シリコン系材料、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、ＩＩ－ＶＩ族半導体材料、ゲルマニウム材料、有機半導体材料、ぺロブスカイト系材料、カルコパイライト系材料、あるいは、カルコゲナイト系材料を使用する場合においても、前記実施の形態における技術的思想を幅広く適用することができる。
１ 導電性ナノ粒子
１Ａ 導電性ナノ粒子
１Ｂ 導電性ナノ粒子
１Ｃ 導電性ナノ粒子
１０ 多接合太陽電池
２０ 太陽電池
３０ 太陽電池
１００ ソーダライムガラス基板
１０１ 裏面電極
１０２ 光吸収層
１０３ バッファ層
１０４ 透明電極
１０５ 導電性ナノ粒子
１０５Ａ 導電性ナノ粒子
１０５Ｂ 導電性ナノ粒子
１０５Ｃ 導電性ナノ粒子
１０６ ｐ＋型ＡｌＧａＡｓ層
１０７ ｐ型ＧａＡｓ層
１０８ ｎ型ＧａＡｓ層
１０９ ｎ＋型ＩｎＧａＰ層
１１０ トンネル接合
１１１ ｐ＋型ＩｎＡｌＰ層
１１２ ｐ型ＧａＩｎＰ層
１１３ ｎ型ＧａＩｎＰ層
１１４ ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層
１１５ 表面電極
１１６ 接着剤
１２０ 接合層
３００ ｐ型シリコン基板
３０１ ｐ型電極
３０２ ｎ型シリコン層
３０３ ｐ型ＧａＡｓ層
３０４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ層
３０５ ｎ型ＧａＡｓ層
３０６ トンネル接合
３０７ ｐ型ＩｎＧａＰ層
３０８ ｎ型ＩｎＧａＰ層
３０９ ｎ型ＩｎＡｌＰ層
３１０ ｎ型電極
Ｓ１～Ｓ４ 界面
ＳＢ１～ＳＢ８ 太陽電池素子
１Ａ 導電性ナノ粒子
１Ｂ 導電性ナノ粒子
１Ｃ 導電性ナノ粒子
１０ 多接合太陽電池
２０ 太陽電池
３０ 太陽電池
１００ ソーダライムガラス基板
１０１ 裏面電極
１０２ 光吸収層
１０３ バッファ層
１０４ 透明電極
１０５ 導電性ナノ粒子
１０５Ａ 導電性ナノ粒子
１０５Ｂ 導電性ナノ粒子
１０５Ｃ 導電性ナノ粒子
１０６ ｐ＋型ＡｌＧａＡｓ層
１０７ ｐ型ＧａＡｓ層
１０８ ｎ型ＧａＡｓ層
１０９ ｎ＋型ＩｎＧａＰ層
１１０ トンネル接合
１１１ ｐ＋型ＩｎＡｌＰ層
１１２ ｐ型ＧａＩｎＰ層
１１３ ｎ型ＧａＩｎＰ層
１１４ ｎ＋型ＩｎＡｌＰ層
１１５ 表面電極
１１６ 接着剤
１２０ 接合層
３００ ｐ型シリコン基板
３０１ ｐ型電極
３０２ ｎ型シリコン層
３０３ ｐ型ＧａＡｓ層
３０４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ層
３０５ ｎ型ＧａＡｓ層
３０６ トンネル接合
３０７ ｐ型ＩｎＧａＰ層
３０８ ｎ型ＩｎＧａＰ層
３０９ ｎ型ＩｎＡｌＰ層
３１０ ｎ型電極
Ｓ１～Ｓ４ 界面
ＳＢ１～ＳＢ８ 太陽電池素子
Claims (6)
- 多結晶セルである第１太陽電池セルを構成する第１半導体素子と、
単結晶セルである第２太陽電池セルを構成する第２半導体素子と、
を備える、半導体装置であって、
第１接合面を有する前記第１半導体素子と、
前記第１接合面と対向する第２接合面を有する前記第２半導体素子と、
前記第１接合面と前記第２接合面に接し、かつ、透光性を有する接合層と、
を有し、
前記接合層は、
前記第１半導体素子と前記第２半導体素子とを電気的に接続する複数の導電性ナノ粒子と、
前記複数の導電性ナノ粒子の間を充填する接着剤と、
を含み、
前記第１接合面は、
前記接合層の最小厚の２／３以下の凹凸を有する平坦面と、
前記平坦面を基準として前記接合層の最小厚の２倍以上の深さを有する凹部と、
を有し、
前記複数の導電性ナノ粒子は、規則的に配置されている、半導体装置。 - 請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の導電性ナノ粒子のそれぞれは、パラジウム、金、銀、プラチナ、ニッケル、アルミニウム、インジウム、酸化インジウム、亜鉛、酸化亜鉛、銅のいずれかを含有する、半導体装置。 - 請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記複数の導電性ナノ粒子は、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に介在し、かつ、前記第１接合面と前記第２接合面との間の電気的な接続に寄与する第１導電性ナノ粒子と、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に介在し、かつ、前記第１接合面と前記第２接合面との間の電気的な接続に寄与しない第２導電性ナノ粒子と、
を含む、半導体装置。 - 請求項３に記載の半導体装置において、
前記第１導電性ナノ粒子と前記第２導電性ナノ粒子とは、形状が異なり、
前記第１導電性ナノ粒子の高さは、前記第２導電性ナノ粒子の高さよりも小さい、半導体装置。 - 多結晶セルである第１太陽電池セルを構成する第１半導体素子と、
単結晶セルである第２太陽電池セルを構成する第２半導体素子と、
を備える半導体装置の製造方法であって、
（ａ）第１接合面を有する前記第１半導体素子を準備する工程、
（ｂ）第２接合面を有する前記第２半導体素子を準備する工程、
（ｃ）前記第１接合面上に複数の導電性ナノ粒子を規則的に配置する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記第１接合面に接着剤を塗布する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記複数の導電性ナノ粒子と前記接着剤とを介して前記第１接合面に前記第２接合面を対向させて押圧する工程、
を備える、半導体装置の製造方法。 - 請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｅ）工程は、加熱することなく実施される、半導体装置の製造方法。
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