KR20100131372A - 광전 변환 장치 - Google Patents

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KR20100131372A
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야수유키 아라이
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

단결정 실리콘과 같은 결정 반도체를 사용하는 경우에도, 박형화와 경량화를 도모하는 것과 함께, 가요성을 갖는 광전 변환 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
지지 기판의 한쪽 면에 형성된 절연막에 밀접하여 광전 변환층이 형성되고, 광전 변환층의 한쪽의 면과 접촉하는 전극(뒷면 전극)은, 지지 기판 및 절연막을 관통하는 관통 구멍에 맞추어 형성된다. 상기 전극은, 광전 변환층 및 지지 기판과 전기적으로 접촉한다. 광전 변환층의 다른 쪽의 면에는 광 입사 측의 전극(표면 전극)이 형성된다. 광전 변환층은 반도체 재료로 구성되고, 바람직하게는 단결정 반도체 또는 다결정 반도체가 사용된다.

Description

광전 변환 장치{PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE}
반도체의 광 기전력 효과를 이용하는 광전 변환 장치에 관한 것이다.
이산화탄소의 배출량을 삭감하고, 지구 환경을 보호하는 의식이 높아짐에 따라, 하이브리드 자동차가 주목을 받고 있다. 또한, 내연 기관을 동력원으로 하지 않는 전기 자동차의 개발도 진행되고 있다. 전기를 사용하여 주행하는 자동차의 전력원으로서 광전 변환 장치를 생각한 경우, 태양 광 에너지의 변환 효율이 높은 것은 물론, 경량이고 차체의 곡면에 맞추어 설치할 수 있는 것이 요구되고 있다.
이와 같은 용도에 있어서, 아모퍼스 실리콘을 플라스틱 필름 기판이나 금속 필름 기판 위에 형성한 플렉시블 태양 전지를 차량용 광전 변환 장치로서 사용하는 것이 개시되고 있다(특허 문헌 1 참조). 그렇지만, 아모퍼스 실리콘을 사용한 광전 변환 장치는 경량이고, 곡면에 장착할 수 있지만, 변환 효율이 낮고, 자동차와 같은 한정된 면적에 설치하기에는 적절하지 않다.
변환 효율이 높다고 하는 단결정 태양 전지를 도선으로 결선(結線)하고, 앞면 및 뒷면을 폴리우레탄 수지로 밀봉하여 경량화를 도모한 광전 변환 장치가 개시되고 있다(특허 문헌 2 참조). 그렇지만, 두께 수백 마이크로미터의 단결정 태양 전지 자체에는 가요성이 없기 때문에, 아모퍼스 실리콘 태양 전지를 사용하는 경우와 비교하여, 광전 변환 장치의 두께나 유연성의 면에서는 뒤떨어진다.
단결정 실리콘층의 두께를 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하로 한 실리콘 온 인슐레이터(SOI)형의 태양 전지도 개발되고 있지만, 단결정 실리콘층을 고정하는 지지 기판에는 두꺼운 유리 기판이 필요하다(특허 문헌 3 참조). 즉, 단결정 실리콘층을 얇게 하여도, 광전 변환 장치 전체를 얇게 하는 것이 실현되지 않았다.
특개평10-181483호 공보 미국특허 제7,049,803호 특개2008-112843호 공보
단결정 실리콘과 같은 결정 반도체를 사용하는 경우에도, 박형화와 경량화를 도모하는 것과 함께, 가요성을 갖는 광전 변환 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치는, 지지 기판의 한쪽 면에 형성된 절연막에 밀접한 광전 변환층을 갖는 광전 변환 장치이다. 지지 기판 및 지지 기판의 한쪽 면에 형성된 절연막에는, 관통 구멍이 형성되어 있다. 광전 변환 장치의 광 입사 측의 면과 반대 측의 면(뒷면)에 형성되는 전극(뒷면 전극)은, 지지 기판의 광전 변환층의 반대 측의 면에 형성되고, 상기 관통 구멍에서 광전 변환층과 접촉한다. 상기 전극은, 광전 변환층 및 지지 기판과 전기적으로 접촉한다. 광전 변환 장치의 광 입사 측의 면에는, 광전 변환층과 접하는 전극(표면 전극)이 형성되어 있다. 광전 변환층은 반도체 재료로 구성되고, 바람직하게는 단결정 반도체 또는 다결정 반도체가 선택된다.
절연막은 지지 기판 및 광전 변환층과 밀접하고, 이들은 원자간력 또는 분자간력에 의하여 접합한다. 즉, 지지 기판과 광전 변환층 사이에는, 절연막이 형성되고, 이 절연막은 복수의 층으로 구성되어도 좋다.
지지 기판은, 도전성 지지 기판 또는 절연성 지지 기판을 포함한다. 도전성 지지 기판으로서 대표적으로는 금속 재료가 사용되고, 금속 재료로서 알루미늄, 티타늄, 구리, 니켈 등의 단체(單體) 금속 또는 이들의 금속의 적어도 하나를 성분으로 하는 합금이 선택된다. 철(Fe)계의 재료로서, 스테인리스 강판 이외에, 자동차 등의 보디(Body)에 사용되는 압연 강판, 고장력 강판 등을 사용할 수 있다. 절연성 지지 기판은, 유리 재료, 플라스틱 재료, 세라믹 재료 등에 의하여 구성된다.
“단결정”이란 결정면, 결정축이 일치된 결정이고, 그것을 구성하는 원자 또는 분자가 공간적으로 규칙 바르게 배열되어 있는 것을 가리킨다. 물론, 단결정은 원자가 규칙 바르게 배열함으로써 구성되는 것이지만, 일부에 이 배열이 흐트러져 있는 격자 결함을 포함하는 것, 의도적으로 또는 비의도적으로 격자 변형을 갖는 것 등의 규칙성의 흐트러짐을 제외하는 것은 아니다.
“취화층”이란 분할 공정에서 단결정 반도체 기판이 단결정 반도체층과 박리 기판(단결정 반도체 기판)으로 분할되는 영역 및 그 근방을 가리킨다. “취화층”을 형성하는 수단에 따라 “취화층”의 상태는 다르지만, 예를 들어, “취화층”은 국소적으로 결정 구조가 흐트러져 취약화된 영역이다. 또한, 경우에 따라서는 단결정 반도체 기판의 표면 측으로부터 “취화층”까지의 영역도 다소 취약화될 경우가 있지만, 본 명세서의 “취화층”은 후에 분할되는 영역 및 그 부근을 가리키는 것으로 한다.
“광전 변환층”이란 광전 효과(내부 광전 효과)를 발현하는 반도체층을 포함하는 이외에, 내부 전계나 반도체 접합을 형성하기 위하여 접합된 불순물 반도체층을 포함하는 것을 가리킨다. 즉, 광전 변환층이란 pn 접합, pin 접합 등을 대표적인 예로 하는 접합이 형성된 반도체층을 가리킨다.
본 명세서에 있어서, “제 1”, “제 2” 또는 “제 3” 등의 수사(數詞)가 붙은 용어는 요소를 구별하기 위하여 편의상 부여하는 것이고, 수적으로 한정하거나 배치 및 단계의 순서를 한정하는 것도 아니다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치에 의하면, 뒷면 전극을 지지 기판의 뒷면에 형성하고, 상기 지지 기판을 관통하는 뒷면 전극에 의하여 광전 변환층과 접촉시킴으로써, 광전 변환 장치의 뒷면(광 입사 측과 반대 측의 면)을 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 광전 변환 장치에 있어서, 광전 변환에 기여하는 실효 면적을 크게 하여, 단위 면적당의 실효적인 출력을 증가시킬 수 있다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치에 의하면, 지지 기판의 일면의 절연막을 형성하고, 광전 변환층과 접합시킴으로써, 박형화 및 경량화된 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 뒷면 전극을 지지 기판의 뒷면에 형성하고, 관통 구멍을 형성하여 광전 변환층과 접촉시킴으로써, 광전 변환층과 지지 기판의 접합 강도를 높일 수 있다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치에 의하면, 가요성을 얻는 것과 함께 지지 기판에 강고하게 접착된 광전 변환층을 갖는 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 도시하는 평면도.
도 2는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 도시하는 단면도.
도 3a 및 도 3b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 도시하는 평면도.
도 4는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 도시하는 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 도시하는 평면도 및 단면도.
도 6a 및 도 6b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 제작 방법을 도시하는 단면도.
도 7a 및 도 7b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 제작 방법을 도시하는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 제작 방법을 도시하는 단면도.
도 9a 및 도 9b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 제작 방법을 도시하는 단면도.
도 10a 및 도 10b는 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치를 자동차에 설치하는 일례를 도시하는 도면.
개시되는 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에 설명한다. 다만, 개시되는 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 그 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 것을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 개시되는 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
이하에 설명하는 실시형태에 있어서, 동일한 것을 가리키는 부호는 다른 도면 간에서 공통으로 사용하는 경우가 있다. 또한, 도면에 있어서 도시하는 구성 요소, 즉, 층이나 영역 등의 두께, 폭, 상대적인 위치 관계 등은 실시형태에 있어서 설명하는 데에 명확하게 하기 위하여 과장되어 표기되어 있는 경우가 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하여 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 형태를 설명한다. 또한, 도 1a는, 광전 변환 장치(100)의 수광면 측에서 본 평면도를 도시하고, 도 1b는 수광면과 반대 측(뒷면)에서 본 평면도를 도시한다. 도 2는, 도 1a 및 도 1b에 도시하는 A-B 절단선에 대응하는 단면도를 도시한다. 이하의 설명에서는 이들의 도면을 참조하여 설명한다.
광전 변환 장치(100)는, 도전성 지지 기판(102)의 일면에 광전 변환층(106)이 형성되어 있다. 도전성 지지 기판(102)과 광전 변환층(106) 사이에는, 제 1 절연막(104)이 형성되어 있다. 제 1 절연막(104)과 도전성 지지 기판(102)은, 광전 변환층(106)과 밀접함으로써, 이온 결합 또는 공유 결합을 형성함으로써 강고한 접합이 형성된다. 제 1 절연막(104)은, 도전성 지지 기판(102)과 광전 변환층(106)이 직접 접하지 않도록 광전 변환층(106)의 표면 재결합을 저감하도록 작용한다.
도전성 지지 기판(102)에는, 관통 구멍(112)이 형성되어 있다. 관통 구멍(112)은, 광전 변환층(106)의 저면을 노출시키고 있다. 뒷면 전극(114)은, 관통 구멍(112)이 형성되어 있는 위치에 맞추어, 형성되어 있다.
뒷면 전극(114)은, 관통 구멍(112)에 의하여 노출된 광전 변환층(106) 및 도전성 지지 기판(102)과 접촉한다. 이 구조에 의하여, 뒷면 전극(114)은 광전 변환층(106)과 도전성 지지 기판(102)을 전기적으로 접속한다. 뒷면 전극(114)이 도전성 지지 기판(102)과 전기적으로 접속됨으로써, 도전성 지지 기판(102)은 지지체로서 기능하는 이외에, 뒷면 전극으로서의 기능도 발휘한다.
광전 변환층(106)은, 도전성 지지 기판(102) 위의 제 1 절연막(104)과 밀접하여, 부분적으로 뒷면 전극(114)과 접촉함으로써, 광전 변환층(106)의 표면 재결합 속도가 저감되어 있다. 일반적으로 표면 재결합 속도는 광전 변환층(106)과 도전성 지지 기판(102) 및 뒷면 전극(114)을 구성하는 금속이 접촉되면 커진다. 그렇지만, 광전 변환층(106)과 절연막이 밀접하는 면적을 크게 하면, 광전 변환층(106)의 표면 준위가 저감되어 표면 재결합 속도는 작아진다. 또한, 표면 재결합 속도는 반도체 표면에서 일어나는 재결합에 의한 캐리어의 손실을 특징으로 하는 파라미터이다.
광전 변환층(106)은, 반도체 재료로 구성된다. 반도체 재료로서 단결정 반도체 또는 다결정 반도체가 바람직하게 사용된다. 단결정 반도체 또는 다결정 반도체는, 실리콘 또는 실리콘을 주성분으로 하는 반도체 재료가 바람직하다. 가시광으로부터 근적외광을 흡수하는 특성을 갖고, 지구에 존재하는 자원으로서도 풍부하기 때문이다. 또한, 지지 기판 위에 광전 변환층을 밀접시켜 형성할 수 있는 것이라면, 비정질 반도체, 화합물 반도체를 사용하여 광전 변환층을 구성하여도 좋다.
광전 변환층(106)의 모체가 되는 반도체는, p형의 단결정 반도체로 형성하는 것이 바람직하다. p형 반도체의 소수 캐리어는 전자이고, 전자 쪽이 홀보다 확산길이가 길기 때문이다. 즉, 반도체 내부에서 생성된 전자 및 홀을 유효하게 추출할 수 있다.
광전 변환층(106)에는, 반도체 접합이 포함된다. 예를 들어, 광전 변환층(106)의 도전성 지지 기판(102) 측에는, p형 제 1 불순물 반도체층(120)이 형성된다. 이것은 뒷면 전극(114)의 접촉 저항을 저감시키기 위한 것이다. 그 의미에서, 제 1 불순물 반도체층(120)은 광전 변환층(106) 전체 면에 형성되어 있을 필요는 없고, 뒷면 전극(114)과의 접촉부에 선택적으로 형성되어 있어도 좋다. 제 1 불순물 반도체층(120)은, p형 불순물 농도를 높인 p+형으로서 광전 변환층(106)에 내부 전계가 형성되도록 한다.
광전 변환층(106)의 모체가 되는 반도체가 p형인 경우, 제 2 불순물 반도체층(122)은 n형으로 형성한다. 따라서, 광 입사 측에 np 접합이 형성되고, 전자와 홀을 유효하게 추출할 수 있다.
광전 변환층(106)의 광 입사 측의 면은, 반사를 저감시키기 위하여 요철(텍스처(texture) 구조)로 가공되어도 좋다.
광전 변환층(106)의 광 입사 측의 면에는, 표면 전극(126)이 형성되어 있다. 표면 전극(126)은, 빗 모양 또는 그리드(grid) 형상으로서 제 2 불순물 반도체층(122)의 면 저항을 실질적으로 저감한다. 이와 같이, 광전 변환층(106) 한쪽의 면에 뒷면 전극(114)이 접촉하고, 다른 쪽 면에 표면 전극(126)이 접촉하는 광전 변환 셀이 구성된다.
도전성 지지 기판(102)은, 도전성 재료에 의하여 구성된다. 도전성 재료로서 대표적으로는 금속 재료가 사용된다. 금속 재료로서 알루미늄, 티타늄, 구리, 니켈 등의 단체 금속 또는 이들의 금속의 적어도 하나를 성분으로 하는 합금이 선택된다. 철계의 재료로서, 스테인리스 강판 이외에, 자동차 등의 보디에 사용되는 압연 강판, 고장력 강판 등을 사용할 수 있다. 도전성 지지 기판(102)은, 경량화를 위하여 1mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 가요성을 갖게 하기 위하여 0.6mm 이하의 박판으로 하는 것이 바람직하다.
도전성 지지 기판(102)이 가요성인 경우, 광전 변환층(106)은 도전성 지지 기판(102)과 함께 휘는 두께로 한다. 광전 변환층(106)의 두께를 1㎛ 내지 10㎛ 정도로 하면, 가요성의 도전성 지지 기판(102)과 함께 휘어질 수 있다. 광전 변환층(106)은, 이와 같은 두께라도, 가시광으로부터 근적외광을 흡수하여 기전력을 생기게 할 수 있다.
제 1 절연막(104)은, 내열성이나 내후성의 관점에서 무기 절연 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 광전 변환층(106)과 밀접하기 위하여 표면의 평탄성이 요구된다. 제 1 절연막(104)의 평탄성은, 평균면 거칠기(Ra) 값이 1nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 평균면 거칠기란, JIS BO601로 정의되어 있는 중심선 평균 거칠기를 면에 대하여 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장한 것이다. 무기 절연 재료로서는, 산화 실리콘, 산질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산질화 알루미늄 등이 적용된다. 이들 무기 절연 재료로 이루어지는 제 1 절연막(104)은, 기상 성장법, 스퍼터링법, 도포법 등으로 형성된다.
제 2 불순물 반도체층(122)과 접촉하도록 표면 전극(126)이 형성되어 있다. 표면 전극(126)은 금속 재료로 형성된다. 금속 재료로서는 알루미늄, 은, 땜납 등을 적용할 수 있다.
금속 재료로 형성되는 표면 전극(126)은, 차광성이 있기 때문에, 광전 변환층(106)의 유효 수광 면적이 작아지지 않도록 그리드 형상 또는 격자 형상으로 형성한다. 예를 들어, 바스 바(Bus Bar, 줄기)로부터 가는 그리드 바(Grid Bar, 가지)가 연장되도록 구성하고, 제 2 불순물 반도체층(122) 측에서의 저항 손실이 최소가 되도록 한다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치에 의하면, 뒷면 전극(114)을 도전성 지지 기판(102) 뒷면에 형성된 관통 구멍(112)을 통하여 광전 변환층(106)과 접촉시킴으로써, 광전 변환 장치의 뒷면(광 입사 측과 반대 측의 면)을 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 광전 변환 장치에 있어서, 광전 변환에 기여하는 실효 면적을 크게 하여, 단위 면적당의 실효적인 출력을 증가시킬 수 있다.
도전성 지지 기판(102)의 일면에, 제 1 절연막(104)을 형성하고, 광전 변환층(106)과 접합시킴으로써, 박형화 및 경량화된 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 뒷면 전극(114)을 도전성 지지 기판(102) 뒷면에 형성하고, 관통 구멍(112)으로 광전 변환층(106)과 접촉시킴으로써, 광전 변환층(106)과 도전성 지지 기판(102)의 접합 강도를 높일 수 있다. 즉, 금속막과 반도체의 밀착성(부착 강도)은 절연막과 반도체의 밀착성과 비교하여 낮기 때문에, 본 형태의 구성으로 함으로써 광전 변환층(106)이 도전성 지지 기판(102)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시형태에 따른 광전 변환 장치에 의하면, 가요성을 얻는 것과 함께 지지 기판에 강고하게 접착된 광전 변환층을 갖는 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 4는, 도전성 지지 기판 대신에, 절연성 지지 기판(132)을 사용한 경우의 광전 변환 장치의 일 형태를 도시한다. 또한, 도 3a는, 광전 변환 장치의 수광면 측에서 본 평면도를 도시하고, 도 3b는 수광면과 반대 측(뒷면)에서 본 평면도를 도시한다. 도 4는, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 C-D 절단선에 대응하는 단면도를 도시한다. 이하의 설명에서는 이들의 도면을 참조하여 설명한다.
절연성 지지 기판(132)은, 유리 재료, 플라스틱 재료, 세라믹 재료 등으로 형성된다. 절연성 지지 기판(132)과 광전 변환층(106) 사이에는, 제 1 절연막(104)이 형성되어 있다. 절연성 지지 기판(132) 일면에 제 1 절연막(104)을 사이에 두고, 광전 변환층(106)이 형성되어 있다. 제 1 절연막(104)과 절연성 지지 기판(132)은, 광전 변환층(106)과 밀접함으로써, 이온 결합 또는 공유 결합을 형성함으로써, 강고한 접합이 형성된다. 제 1 절연막(104)은 절연성 지지 기판(132)과 광전 변환층(106)이 직접 접하지 않도록 하여 광전 변환층(106)으로 불순물이 확산되지 않도록 작용한다.
절연성 지지 기판(132)에는, 관통 구멍(112)이 형성되어 있다. 관통 구멍(112)은, 광전 변환층(106)의 저면을 노출시킨다. 절연성 지지 기판(132)의 광전 변환층(106)이 형성된 면의 반대 측의 면에는, 뒷면 전극(114)이 형성되어 있다. 뒷면 전극(114)은 관통 구멍(112)이 형성된 부분에서 광전 변환층(106)과 접촉되어 있다. 광전 변환층(106)에 제 1 불순물 반도체층(120)이 형성되어 있는 경우에는, 뒷면 전극(114)과 제 1 불순물 반도체층(120)이 접촉을 형성한다.
광전 변환층(106)의 면적이 100mm2 이상인 경우에는, 절연성 지지 기판(132)에 관통 구멍(112)이 복수 형성되어 있는 것이 바람직하다. 뒷면 전극(114)은 관통 구멍(112) 각각에 있어서, 광전 변환층(106)과 접촉함으로써, 직렬 저항에 의한 전력 손실을 저감한다. 상기 구성은, 뒷면 전극(114)과 광전 변환층(106)이 접촉하는 면적을 작게 하여, 캐리어의 표면 재결합을 저감한다.
다른 구성은, 도 1a, 도 1b 및 도 2에서 도시하는 광전 변환 장치와 마찬가지고, 같은 효과를 갖는다. 또한, 본 형태의 광전 변환 장치는, 절연성 지지 기판(132)을 사용함으로써, 보다 경량이고, 박형화를 도모할 수 있다.
광전 변환 장치는, 복수의 광전 변환층이 도전성 지지 기판 또는 절연성 지지 기판에 형성된 구성으로 할 수도 있다. 이와 같은 광전 변환 장치의 일 형태를 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다.
도 5a는, 절연성 지지 기판에 복수의 광전 변환층을 형성한 광전 변환 장치의 평면도를 도시한다. 도 5a에 도시하는 E-F 절단선, 및 G-H 절단선에 대응하는 단면도를 각각 도 5b 및 도 5c에 도시한다.
도 5a 내지 도 5c에서 도시하는 광전 변환 장치(100)는, 절연성 지지 기판(132)에 제 1 광전 변환층(106a)과 제 2 광전 변환층(106b)이 나란히 설치되어 있다. 제 1 광전 변환층(106a)에는, 제 1 뒷면 전극(114a)과 제 1 표면 전극(126a)이 접촉한다. 마찬가지로 제 2 광전 변환층(106b)에는, 제 2 뒷면 전극(114b)과 제 2 표면 전극(126b)이 접촉한다.
도 5b 및 도 5c에 있어서, 접속부(138)는 절연성 지지 기판(132)에 형성된 관통 구멍(112)에 의하여 제 1 표면 전극(126a)과 제 2 뒷면 전극(114b)이 접속되는 영역이다. 즉, 본 형태에서는 제 1 광전 변환층(106a)에 의하여 구성되는 제 1 광전 변환 셀(132a)과 제 2 광전 변환층(106b)에 의하여 구성되는 제 2 광전 변환 셀(132b)이 접속부(138)에 의하여 직렬로 접속된다.
이 접속부(138)의 관통 구멍(112)의 직경은 상술한 바와 같이, 50㎛ 내지 400㎛로 하면 좋으므로, 제 1 광전 변환층(106a)과 제 2 광전 변환층(106b)의 간격을 좁게 할 수 있다. 이와 같은 접속부를 형성하면, 지지 기판 위에 형성된 광전 변환 셀을 상호 접속할 수 있게 되고, 인접하는 광전 변환 셀끼리의 간격을 좁힐 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 도시하는 광전 변환 장치의 일 형태에 의하면, 접속부(138)에서 제 1 표면 전극(126a)과 제 2 뒷면 전극(114b)을 접속함으로써, 광전 변환 장치의 뒷면(광 입사 측과 반대 측의 면)을 유효하게 이용하여 광전 변환 셀끼리를 직렬 접속할 수 있다. 따라서, 광전 변환 장치에 있어서, 광전 변환에 기여하는 실효 면적을 크게 하여, 단위 면적당의 실효적인 출력을 증가시킬 수 있다.
다음에, 일 실시형태에 따른 광전 변환 장치의 제작 방법에 대하여 도 6a 내지 도 9b를 참조하여 설명한다.
본 형태에서는, 광전 변환층을 단결정 반도체로 형성하는 경우에 대하여 나타낸다. 광전 변환층은 단결정 기판을 박형화하여 형성된다. 단결정 반도체 기판을 박층화하는 방법으로서 단결정 반도체 기판을 연마하여 박층화하는 방법, 단결정 반도체 기판을 에칭하여 박층화하는 방법 등이 있지만, 본 형태에서는 단결정 반도체 기판의 표면으로부터 소정의 깊이의 영역에 취화층을 형성하고, 상기 단결정 반도체 기판을 박층화하는 방법에 대하여 나타낸다.
도 6a는, 반도체 기판(140)에 취화층(142)을 형성하는 단계를 도시한다. 반도체 기판(140)으로서 대표적으로는, 단결정 실리콘 기판이 선택된다. 그 이외에도 실리콘 게르마늄 기판, 다결정 실리콘 기판, 그 외 벌크 반도체 기판을 사용할 수 있다.
반도체 기판(140)의 도전형은, n형 또는 p형 중 어느 한쪽을 선택할 수 있다. 바람직하게는, 반도체 기판(140)의 도전형으로서 p형을 선택한다. p형 반도체의 소수 캐리어는 전자이고, 전자 쪽이 홀보다도 확산 길이가 길기 때문이다. 반도체 기판(140)의 저항률은, 0.1 Ω·cm 내지 1 Ω·cm 범위에 있는 것이 바람직하다. 기판의 저항률이 높은 경우는, 캐리어의 라이프 타임이 저하되기 때문이다.
반도체 기판(140)의 형태(형상, 크기, 두께 등)는 임의적이다. 예를 들어, 반도체 기판(140)의 평면 형상이 원형 또는 각형인 것을 사용할 수 있다. 반도체 기판(140)의 두께는, SEMI 규격에 준한 두께로 하여도 좋고, 잉곳으로부터 절단할 때에 적절히 조정한 두께로 하여도 좋다. 잉곳으로부터 단결정 반도체 기판을 절단할 때, 그 두께를 두껍게 함으로써, 절단 마진으로서 낭비되는 재료를 저감할 수 있다. 반도체 기판(140)으로서, 직경 100mm(4인치), 직경 150mm(6인치), 직경 200mm(8인치), 직경 300mm(12인치), 직경 400mm(16인치), 직경 450mm(18인치)인 것을 사용할 수 있다. 대면적의 반도체 기판(140)을 사용함으로써, 광전 변환 모듈의 대면적화를 도모할 때 유리하다.
반도체 기판(140)의 일 표면으로부터 소정의 영역에 취화층(142)을 형성한다. 취화층(142)은 반도체 기판(140)의 표층부를 분리하여 반도체층을 형성하기 위하여 형성한다. 상기 반도체층을 광전 변환층으로 하는 것이다.
취화층(142)을 형성하는 방법으로서 전계에 의하여 가속된 이온을 조사하는 방법인 이온 주입법 또는 이온 도핑법을 이용할 수 있다. 이들의 방법은, 반도체 기판(140) 표면으로부터 소정의 깊이의 영역에 이온화된 원소를 도핑하여, 상기 원소의 고농도 영역을 형성하는 것이다. 그리고, 반도체 기판(140) 중에 결정 구조가 파괴되고, 무르게 된 영역(취약화된 영역)을 형성한다.
또한, "이온 주입법"은 원료 가스로 생성되는 이온을 질량 분리하여, 대상물에 조사함으로써 상기 이온을 구성하는 원소를 첨가하는 방식을 가리키는 것으로 하고, "이온 도핑법"은 원료 가스로 생성되는 이온을 질량 분리하지 않고, 대상물에 조사함으로써 상기 이온을 구성하는 원소를 첨가하는 방식을 가리키는 것으로 한다.
일례로서, 반도체 기판(140) 내부에 수소, 헬륨, 또는 할로겐을 도입하여 취화층(142)을 형성한다. 도 6a에서는, 반도체 기판(140)의 일 표면으로부터 전계에 의하여 가속된 이온을 조사하여, 반도체 기판(140)의 소정의 깊이의 영역에 취화층(142)을 형성하는 일례를 도시한다. 구체적으로는, 반도체 기판(140)에 전계에 의하여 가속된 이온(대표적으로는 수소 이온)을 조사하고, 단원자 이온 또는 다원자 이온(클러스터 이온이라고도 함)을 반도체 기판(140)에 도입한다. 그것에 따라, 반도체 기판(140)의 국소적인 영역의 결정 구조를 흐트러지게 하고, 취약화함으로써 취화층(142)을 형성한다.
취화층(142)은 조사하는 이온의 가속 전압 및/또는 틸트각(기판의 경사 각도) 등을 제어함으로써, 반도체 기판(140)에 형성하는 깊이(여기서는, 반도체 기판(140)의 조사면 측으로부터 취화층(142)까지의 막 두께 방향의 깊이)를 결정한다. 따라서, 박편화하여 얻는 반도체층의 원하는 두께를 고려하여, 이온을 가속하는 전압 및/또는 틸트각을 결정한다.
조사하는 이온으로서, 수소 이온을 사용하는 것이 바람직하다. 반도체 기판(140)의 소정의 깊이에 도입된 수소는, 상기 깊이 영역에 취화층(142)을 형성한다. 예를 들어, 수소 가스에 의하여 수소 플라즈마를 생성하고, 수소 플라즈마 중에 생성되는 이온을 전계에 의하여 가속하여 조사함으로써, 취화층(142)을 형성한다. 수소 대신에 헬륨, 또는 수소와 헬륨을 원료 가스로서 이온을 생성하고, 취화층(142)을 형성하여도 좋다. 또한, 반도체 기판(140)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 반도체 기판(140)의 이온을 조사하는 면 위에 보호층을 형성하여도 좋다.
취화층(142)의 수소 농도는, 수소 원자 환산으로 피크 값이 1×1019atoms/cm3 이상 포함되도록 하면 바람직하다. 이와 같은 농도로 반도체 기판(140)의 특정 영역에 수소가 포함됨으로써, 상기 영역은 결정 구조가 손상되어 미소한 공동이 형성된 다공질 구조가 된다. 이와 같은 취화층(142)은 비교적 저온(약 700℃ 이하)의 열 처리에 의하여, 미소한 공동의 체적 변화가 일어나, 취화층(142) 또는 상기 취화층(142) 근방을 따라 균열이 생긴다.
도 6b에 있어서, 제 2 절연막(144)을 형성하고, 일 도전형의 제 1 불순물 반도체층(120)을 형성하는 단계를 도시한다. 제 2 절연막(144)은 절연성의 피막이라면, 형성 재료에 한정되지 않지만, 평활하고 친수성인 표면을 갖고 있으면 좋다. 제 2 절연막(144)의 평활성은, 평균면 거칠기(Ra) 값이 1nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 평균면 거칠기란, JIS BO601로 정의되어 있는 중심선 평균 거칠기를 면에 대하여 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장한 것이다. 예를 들어, 제 2 절연막(144)은 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘 등의 절연막으로 형성된다. 또한, 제 2 절연막(144)은 생략할 수도 있다.
도 6b에 있어서, 반도체 기판(140)에 일 도전형의 제 1 불순물 반도체층(120)을 형성한다. 반도체 기판(140)이 p형인 경우, 일 도전형의 불순물로서 붕소를 첨가하여, 제 1 불순물 반도체층(120)을 p형으로 한다. 제 1 불순물 반도체층(120)은, 본 형태의 광전 변환 장치에 있어서, 광 입사 측과 반대측의 면에 배치되고, 뒷면 전계(BSF: Back Surface Field)를 형성하도록 작용한다. 붕소의 첨가는, B2H6, BF3를 소스 가스로 하여, 생성된 이온을 질량 분리하지 않고 전계에 의하여 가속하고, 생성되는 이온류를 기판에 조사하는 이온 도핑 장치를 사용하여 행한다.
도 7a는, 반도체 기판(140)의 제 2 절연막(144)이 형성된 면과, 도전성 지지 기판(102)의 일 표면을 대향시켜 접착하는 단계를 도시한다. 도전성 지지 기판(102)의 일 표면에는, 제 1 절연막(104)이 형성된다. 제 1 절연막(104)은, 제 2 절연막(144)과 마찬가지로 제작된다.
도전성 지지 기판(102)에 형성된 제 1 절연막(104) 및 반도체 기판(140)에 형성된 제 2 절연막(144)은 친수성 표면을 갖고, 수산기나 물 분자가 접착제로서 기능하고, 이후 열 처리를 행함으로써 물 분자가 확산되고, 잔류 성분이 실란올기(Si-OH)를 형성하여 수소 결합에 의하여 접합을 형성한다. 또한, 이 접합부는, 수소가 빠지는 것으로 실록산 결합(O-Si-O)을 형성하여 공유 결합이 되고, 더욱 강고한 접합이 된다. 제 1 절연막(104) 및 제 2 절연막(144)의 친수성은 순수에 대한 접촉각이 20° 이하, 바람직하게는 10° 이하, 더 바람직하게는 5° 이하이면 좋다. 접합면이 이들 조건을 만족시키면 접착을 양호하게 행할 수 있고, 강고한 접합을 형성할 수 있다.
제 1 절연막(104) 및 제 2 절연막(144)의 표면에 원자 빔 또는 이온 빔의 조사 처리, 또는 플라즈마 처리 또는 라디칼 처리를 한 후, 도전성 지지 기판(102)과 반도체 기판(140)의 접착을 행하여도 좋다. 상술한 바와 같은 처리를 행함으로써 접합면을 활성화할 수 있고, 접착을 양호하게 행할 수 있다. 예를 들어, 아르곤 등의 불활성 가스 중성 원자 빔 또는 불활성 가스 이온 빔을 조사하여 접합면을 활성화할 수도 있고, 또는 접합면에 산소 플라즈마나 질소 플라즈마 또는 산소 라디칼이나 질소 라디칼을 노출시킴으로써 활성화할 수도 있다. 접합면의 활성화를 도모함으로써, 저온(예를 들어, 400℃ 이하) 처리로 접합을 형성할 수 있다. 오존 첨가수, 산소 첨가수, 수소 첨가수, 또는 순수 등으로 제 1 절연막(104) 및 제 2 절연막(144)의 표면을 처리함으로써, 친수성으로 하고, 접합면의 수산기를 증대시키는 것으로 강고한 접합을 형성할 수도 있다.
또한, 본 형태에서는 제 1 절연막(104) 및 제 2 절연막(144)을 밀접시켜 접합하는 형태를 나타내지만, 평탄하고 친수성 표면이 얻어지면, 제 2 절연막(144)을 생략할 수도 있다.
반도체 기판(140)과 도전성 지지 기판(102)을 중첩하는 상태로 열 처리 및/또는 가압 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 상태에서 열 처리 및/또는 가압 처리를 행함으로써, 접착 강도를 높일 수 있다. 열 처리의 온도 범위는, 도전성 지지 기판(102)의 변형점 온도 이하이고, 또 반도체 기판(140)에 형성한 취화층(142)으로부터 박리가 생기지 않는 온도로 한다. 예를 들어, 상기 열 처리의 온도 범위는 200℃ 이상 410℃ 미만으로 한다. 가압 처리를 행하는 경우는, 도전성 지지 기판(102)과 반도체 기판(140)의 접합면에 대하여, 수직 방향으로 압력이 가해지도록 한다.
도 7b는, 취화층(142)을 이용하여 반도체 기판(140)을 도전성 지지 기판(102)으로부터 분리하는 단계를 도시한다. 반도체 기판(140)은, 410℃ 이상의 열 처리에 의하여, 취화층(142)에 형성된 미소한 공동에 체적 변화가 일어나, 취화층(142) 또는 그 근방에서 분할된다. 반도체 기판(140)은, 도전성 지지 기판(102)에 고정되어 있기 때문에, 도전성 지지 기판(102) 위에는 반도체층(146)이 잔존된다. 열 처리는, 전기 노(퍼니스 노), 순간 열 어닐링 노(RTA: Rapid Thermal Anneal), 고주파 발생 장치를 사용한 마이크로파 또는 밀리파 등의 고주파에 의한 유전 가열 노 등을 사용하여 행한다. 레이저 빔의 조사나, 열 플라즈마 제트의 조사를 행하여도 좋다.
반도체 기판(140)으로부터 분리되는 반도체층(146)의 막 두께는, 0.5㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는, 1㎛ 내지 5㎛로 한다.
상술한 공정에 의하여, 도전성 지지 기판(102) 위에 반도체층(146)을 형성할 수 있다. 반도체층(146)에는, 취화층(142)을 형성할 때 유발된 결정 결함이 잔존하고, 비정질화 영역이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 결정 결함 또는 비정질화 영역의 수복은, 열 처리에 의하여 행할 수 있다. 상기 열 처리는, 전기 노 등을 사용하여 500℃ 내지 700℃로 가열하여 행하면 좋다. 레이저 빔을 반도체층(146)에 조사하여, 결정 결함 또는 비정질화 영역의 수복을 행하여도 좋다. 레이저 빔을 반도체층(146)에 조사함으로써, 반도체층(146)의 적어도 표면 측은 용융하고, 고상 상태의 하층부를 종자(seed) 결정으로 하고, 그 후의 냉각 과정에서 재단결정화시킬 수 있다.
도 8a는 반도체층(146)에 제 1 불순물 반도체층(120)과는 반대의 도전형의 불순물을 첨가하여, 제 2 불순물 반도체층(122)을 형성한다. 본 형태에서는, 제 1 불순물 반도체층(120)을 p형으로 형성함으로써, 제 2 불순물 반도체층(122)은 인 또는 비소를 첨가하여 n형으로 형성한다. 반도체층(146)으로의 불순물의 첨가는, 이온 주입법 또는 이온 도핑법으로 행한다. 제 2 불순물 반도체층(122)을 형성하는 다른 방법으로서, n형의 반도체막을 반도체층(146) 위에 퇴적하여도 좋다.
반도체층(146)에 제 2 불순물 반도체층(122)이 형성됨으로써, 광전 변환층(106)이 구성된다. 상술한 바와 같이, 반도체층(146)에는 내부 전계를 높이기 위하여 제 1 불순물 반도체층(120)이 형성되어도 좋고, 이와 같은 반도체 접합을 포함하는 반도체층을 편의상, 광전 변환층이라고 부른다.
또한, 취화층(142)에 의하여 반도체층(146)이 분리된 반도체 기판(140)은, 재생 처리를 행한 후, 반복하여 이용할 수 있다. 사용된 반도체 기판(140)은, 광전 변환 장치를 제작하는 단결정 반도체 기판으로서 이용하여도 좋고, 그 이외의 용도로 유용하여도 좋다. 반도체층(146)을 형성하기 위하여, 재생 처리를 행하여 반도체 기판(140)을 반복하여 사용함으로써, 1장의 반도체 기판(원기판)으로부터 복수개의 광전 변환층을 제작할 수 있게 된다.
도 8b는, 도전성 지지 기판(102)에 관통 구멍(112)을 형성하는 단계를 도시한다. 도전성 지지 기판(102)의 뒷면(광전 변환층(106)이 형성된 면과는 반대 측의 면)을 가공하여, 광전 변환층(106)의 저면을 노출시키는 관통 구멍(112)을 형성한다. 도전성 지지 기판(102)에 대한 관통 구멍(112)의 형성은, 도전성 지지 기판(102) 및 제 1 절연막(104)을 에칭함으로써 행한다. 레이저 가공에 의하여 도전성 지지 기판(102) 및 제 1 절연막(104)을 제거하여 광전 변환층(106)의 저면을 노출시켜도 좋다.
도전성 지지 기판(102)에는 관통 구멍(112)을 복수 형성하는 것이 바람직하다. 관통 구멍(112)의 형상은 임의적이다. 예를 들어, 관통 구멍(112)을 원형으로 하는 경우에는, 직경은 50㎛ 내지 400㎛로 하고, 관통 구멍(112)의 간격을 500㎛ 내지 2000㎛로 하면 좋다. 도전성 지지 기판(102)에 형성하는 관통 구멍(112)의 구경이 커지고, 형성되는 관통 구멍(112)의 개수가 많아지면, 도전성 지지 기판(102)의 기계적 강도가 저하되므로, 관통 구멍(112)의 구경 및 간격은 상술한 범위로 하는 것이 바람직하다.
도 9a는, 뒷면 전극(114)을 형성하는 단계를 도시한다. 뒷면 전극(114)은, 관통 구멍(112)에 의하여 노출된 광전 변환층(106) 및 도전성 지지 기판(102)과 접촉하고, 전기적인 도통을 얻을 수 있게 형성한다. 뒷면 전극(114)은, 알루미늄, 은, 땜납 등으로 형성하면 좋다. 예를 들어, 뒷면 전극(114)을 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법으로 형성한다.
도 9b는, 표면 전극(126) 및 반사 방지막(124)을 형성하는 단계를 도시한다. 표면 전극(126)은, 뒷면 전극(114)과 마찬가지로 금속 재료로 형성한다. 예를 들어, 빗 모양 또는 그리드 형상의 표면 전극(126)을, 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법으로 형성한다.
반사 방지막(124)은, 스퍼터링법, 화학 기상 성장법(CVD법) 등의 방법에 의하여, 절연막을 퇴적함으로써 형성된다. 예를 들어, 반사 방지막(124)으로서 플라즈마 CVD 방법에 의하여 질화 실리콘막을 형성한다. 또한, 반사 방지막(124)은 적절히 형성하면 좋다.
이와 같이, 본 형태의 광전 변환 장치는 제작된다. 본 형태에 의하면, 박편화된 반도체층을 도전성 지지 기판에 접합함으로써, 박형화된 광전 변환 장치를 얻을 수 있다. 도전성 지지 기판을 가요성으로 할 수도 있고, 결전성의 반도체층을 사용하면서 가요성의 광전 변환 장치를 얻을 수 있다.
도 6a 내지 도 9b를 참조하여 설명되는 공정에서는, 도전성 지지 기판을 사용하는 경우에 대하여 도시되지만, 이것을 절연성 지지 기판으로 치환하여도 마찬가지로 광전 변환 장치를 제작할 수 있다. 절연성 지지 기판으로서 유리 재료, 플라스틱 재료, 세라믹스 재료 등을 사용하면, 도 4와 마찬가지의 광전 변환 장치를 제작할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는, 상술한 내용에 의하여 제작되는 광전 변환 장치를 자동차에 형성하는 일례를 도시한다. 도 10a는, 자동차(148)의 루프 부분에 광전 변환 장치(100)를 형성한 일례를 도시한다. 이 광전 변환 장치(100)는, 상술한 내용에 의하여 설명된 바와 같이, 도전성 지지 기판 또는 절연성 기기 기판에 광전 변환층이 형성된 구성을 갖는다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5c에서 도시하는 바와 같이, 복수의 광전 변환층을 지지 기판 위에 병치한 구성을 갖고 있다.
본 형태의 일 형태에 의하면, 가요성의 지지 기판을 사용함으로써, 광전 변환 장치(100) 자체에 가요성을 갖게 할 수 있다. 그래서, 광전 변환 장치(100)를 자동차의 루프 부분의 곡면 형상을 따라 형성할 수 있다. 그것에 따라, 자동차의 외관 형상에 의거하는 공력학적인 성능이나 심미적 기능을 파괴하지 않고, 광전 변환 장치를 자동차 등의 구조체에 형성할 수 있다. 또한, 도 10a는, 자동차(148)의 루프 부분에 광전 변환 장치(100)를 형성하는 구성을 도시하지만, 보닛(bonnet), 트렁크(trunk), 도어 등의 부분에도 광전 변환 장치(100)를 형성할 수 있다.
투명한 절연성 지지 기판을 사용하고, 광전 변환층을 대략 1㎛ 이하로 하고, 표면 전극 및 뒷면 전극을 투명 도전 재료로 구성하면, 투광성이 있는 광전 변환 장치를 구성할 수 있다. 또한, 이와 같은 광전 변환 장치를 도 10a에서 도시하는 바와 같이, 자동차(148)의 루프 부분에 사용하면, 소위 선루프(sunroof)로서도 사용할 수 있다.
도 10b는, 광전 변환 장치(100)를 사용한 자동차(148)의 구성의 일례를 도시한다. 광전 변환 장치(100)가 발전한 전력은, 충전 제어 회로(150)를 거쳐 축전 장치(152)에 충전된다. 축전 장치(152)의 전력은, 제어 회로(154)에 의하여 출력이 조정되고, 구동 장치(156)에 공급된다. 제어 회로(154)는, 컴퓨터(158)에 의하여 제어된다.
축전 장치(152)는, 납 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 커패시터(capacitor) 등으로 구성된다. 구동 장치(156)는, 직류 또는 교류의 전동기 단체, 또는 상기 전동기와 내연 기관을 조합하여 구성된다. 컴퓨터(158)는, 자동차(148)의 운전자의 조작 정보(가속, 감속, 정지 등)나, 주행시의 정보(등판(登坂), 강판(降坂) 등, 주행륜(走行輪)에 걸리는 부하 등)의 입력 정보에 의거하여, 제어 회로(154)에 제어 신호를 출력한다. 제어 회로(154)는, 컴퓨터(158)의 제어 신호에 의하여, 축전 장치(152)로부터 공급되는 전기 에너지를 조정하여 구동 장치(156)의 출력을 제어한다. 교류 전동기 탑재의 경우는, 직류를 교류로 변환하는 인버터도 내장된다. 공조(空調) 장치(160)는, 자동차(148)의 차내를 환기하기 위한 것이고, 광전 변환 장치(100)를 사용함으로써, 주차시에 있어서도 동작시킬 수 있다.
본 형태에 따른 광전 변환 장치는, 유리 기판을 사용하여 제작되는 박막 광전 변환 장치와 비교하여도, 박막화 및 경량화가 가능하고, 또 고출력이 얻어진다는 이점이 있다. 그리고, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 본 형태의 광전 변환 장치를 사용함으로써, 차량의 경량화를 도모할 수 있다. 광전 변환 장치의 광전 변환층이 결정계 반도체로 구성되기 때문에, 고출력을 얻을 수 있다.
100: 광전 변환 장치
102: 도전성 지지 기판
106: 광전 변환층
112: 관통 구멍
114: 뒷면 전극
126: 표면 전극

Claims (24)

  1. 도전성 지지 기판의 한쪽 면에 형성된 제 1 절연막과;
    상기 제 1 절연막 상에 접하여 형성된 광전 변환층과;
    상기 도전성 지지 기판 및 상기 제 1 절연막을 관통하여 상기 광전 변환층에 도달하는 관통 구멍에 맞추어 형성되고, 상기 도전성 지지 기판 및 상기 광전 변환층에 접촉하는 뒷면 전극과;
    상기 광전 변환층의 상기 도전성 지지 기판과 반대 측의 표면 상에 형성된 표면 전극을 포함하는, 광전 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 절연막은 상기 제 1 절연막과 상기 광전 변환층 사이에 형성되는, 광전 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  9. 절연성 지지 기판의 한쪽 면에 형성된 제 1 절연막과;
    상기 제 1 절연막 상에 접하여 형성된 광전 변환층과;
    상기 절연성 지지 기판 및 상기 제 1 절연막을 관통하여 상기 광전 변환층에 도달하는 관통 구멍에 맞추어 형성되고, 상기 광전 변환층에 접촉하는 뒷면 전극과;
    상기 광전 변환층의 상기 도전성 지지 기판과 반대 측의 표면 상에 형성된 표면 전극을 포함하는, 광전 변환 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 2 절연막은 상기 제 1 절연막과 상기 광전 변환층 사이에 형성되는, 광전 변환 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  17. 절연성 지지 기판의 한쪽 면에 형성된 제 1 절연막과;
    상기 제 1 절연막 상에 접하여 형성된 제 1 광전 변환층과 제 2 광전 변환층과;
    상기 제 1 광전 변환층에 접촉하도록 상기 절연성 지지 기판 및 상기 제 1 절연막을 관통하는 제 1 뒷면 전극과;
    상기 제 2 광전 변환층에 접촉하도록 상기 절연성 지지 기판 및 상기 제 1 절연막을 관통하는 제 2 뒷면 전극과;
    상기 제 1 광전 변환층의 상기 절연성 지지 기판과 반대 측의 표면 상에 형성되고, 상기 제 1 광전 변환층과 접촉된 제 1 표면 전극과;
    상기 제 2 광전 변환층의 상기 절연성 지지 기판과 반대 측의 표면 상에 형성되고, 상기 제 2 광전 변환층과 접촉된 제 2 표면 전극과;
    상기 절연성 지지 기판을 관통하여 상기 제 1 표면 전극과 상기 제 2 뒷면 전극이 접속되는 접속부를 포함하는, 광전 변환 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 2 절연막은 상기 제 1 절연막과 상기 제 1 광전 변환층 사이, 및 상기 제 1 절연막과 상기 제 2 광전 변환층 사이에 형성되는, 광전 변환 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 절연성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 절연성 지지 기판은 가요성을 갖는, 광전 변환 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 광전 변환층 및 상기 제 2 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 광전 변환층 및 상기 제 2 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 광전 변환층 및 상기 제 2 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 광전 변환층 및 상기 제 2 광전 변환층은 단결정 반도체인, 광전 변환 장치.
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