WO2023054652A1 - 光電変換モジュール、パドル及び光電変換モジュールの製造方法 - Google Patents

光電変換モジュール、パドル及び光電変換モジュールの製造方法 Download PDF

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WO2023054652A1
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conversion element
conductive substrate
electrode layer
layer
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恭平 堀口
元志 中村
幹雄 濱野
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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    • H10F77/50—Encapsulations or containers

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion module, a paddle, and a method for manufacturing a photoelectric conversion module.
  • a photoelectric conversion module that converts light energy into electrical energy is known (Patent Document 1).
  • a photoelectric conversion module described in Patent Document 1 includes a plurality of photoelectric conversion elements. Ends of photoelectric conversion elements adjacent to each other are overlapped with each other. Photoelectric conversion elements adjacent to each other are electrically connected to each other by a conductor such as solder, for example, in the overlapping regions (see FIG. 5 of Patent Document 1).
  • a photoelectric conversion module capable of suppressing short-circuiting between photoelectric conversion elements adjacent to each other by another method and a method of manufacturing the same are desired.
  • a photoelectric conversion module includes a first photoelectric conversion element having a conductive substrate and a second photoelectric conversion element having a conductive substrate.
  • the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element are arranged side by side so as to partially overlap each other.
  • a portion of the conductive substrate of the second photoelectric conversion element is electrically connected to the first photoelectric conversion element.
  • An insulating material is provided on the conductive substrate of the second photoelectric conversion element to separate the conductive substrate of the second photoelectric conversion element from the conductive substrate of the first photoelectric conversion element.
  • a method for manufacturing a photoelectric conversion module includes preparing a first photoelectric conversion element having a conductive substrate and a second photoelectric conversion element having a conductive substrate and an insulating material provided on the conductive substrate. and electrically connecting a portion of the conductive substrate of the second photoelectric conversion element to the first photoelectric conversion element.
  • the insulating material separates the conductive substrate of the second photoelectric conversion element from the conductive substrate of the first photoelectric conversion element, and separates the conductive substrate of the second photoelectric conversion element from the conductive substrate of the second photoelectric conversion element.
  • a paddle according to one aspect includes the photoelectric conversion module described above.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a photoelectric conversion module according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a schematic side view of the photoelectric conversion module viewed from the Y direction in FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic plan view of each photoelectric conversion element that constitutes the photoelectric conversion module
  • FIG. 4 is a schematic rear view of the photoelectric conversion element shown in FIG. 3 as seen from the opposite side
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a region of the first photoelectric conversion element covered by the insulating material of the second photoelectric conversion element
  • FIG. 10 is a schematic back view of each photoelectric conversion element that constitutes the photoelectric conversion module according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a region covered with an insulating material of a second photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a schematic plan view of a photoelectric conversion module according to a third embodiment
  • 1 is a schematic perspective view of an artificial satellite equipped with a photoelectric conversion module
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a photoelectric conversion module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the photoelectric conversion module viewed from the Y direction in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of one photoelectric conversion element forming a photoelectric conversion module.
  • FIG. 4 is a schematic back view of the photoelectric conversion element shown in FIG. 3 as seen from the opposite side. 3 and 4, in order to explain the structure of each photoelectric conversion element that constitutes the photoelectric conversion module, it should be noted that reference numerals are assigned to each photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion module 100 has a plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b and a conductor 200 that electrically connects the adjacent photoelectric conversion elements 10a and 10b to each other.
  • the plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b are arranged side by side in one direction (the X direction in the drawing).
  • Photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other are arranged side by side so as to partially overlap each other. Specifically, one end of the photoelectric conversion elements 10a and 10b overlaps the other end of the adjacent photoelectric conversion elements 10a and 10b in the thickness direction.
  • Photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other are electrically connected to each other by a conductor 200 at the overlapping portion.
  • the conductor 200 may be made of a conductive member such as solder or conductive paste.
  • the number of photoelectric conversion elements 10a and 10b arranged in one direction should be at least two, preferably three or more.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b according to this embodiment may be thin film type photoelectric conversion elements.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b are solar cell elements that convert light energy into electrical energy.
  • Each photoelectric conversion element 10a, 10b has a conductive substrate 20a, 20b that serves as a base for depositing each layer such as first electrode layers 22a, 22b to be described later.
  • the conductive substrates 20a and 20b are made of substrates such as metal substrates. Further, the conductive substrates 20a, 20b may be flexible substrates. The shape and dimensions of the conductive substrates 20a and 20b are appropriately determined according to the size of the photoelectric conversion elements 10a and 10b.
  • the conductive substrates 20a and 20b are made of, for example, titanium (Ti), stainless steel (SUS), copper, aluminum, or alloys thereof.
  • the conductive substrates 20a and 20b may have a laminated structure in which a plurality of metal substrates are laminated.
  • stainless steel foil, titanium foil, or molybdenum foil may be formed on the surfaces of the substrates.
  • a film of a metal material such as molybdenum, titanium, or chromium may be formed on the back side of the conductive substrates 20a and 20b.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b can be bent, and cracking of the conductive substrates 20a and 20b due to bending can be suppressed. Furthermore, in the above case, it becomes easier to reduce the weight and thickness of the photoelectric conversion module 100 compared to the glass substrate.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b include at least first electrode layers 22a and 22b, second electrode layers 24a and 24b, and photoelectric conversion elements provided between the first electrode layers 22a and 22b and the second electrode layers 24a and 24b.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are layers that contribute to mutual conversion between light energy and electric energy. In a solar cell element that converts light energy into electrical energy, the photoelectric conversion layers 26a and 26b are sometimes called light absorption layers.
  • the first electrode layers 22a, 22b and the second electrode layers 24a, 24b are adjacent to the photoelectric conversion layers 26a, 26b.
  • the term "adjacent” shall mean not only that both layers are in direct contact, but also that both layers are adjacent through another layer.
  • the first electrode layers 22a, 22b are provided between the photoelectric conversion layers 26a, 26b and the conductive substrates 20a, 20b.
  • the second electrode layers 24a, 24b are located on the side opposite to the conductive substrates 20a, 20b with respect to the photoelectric conversion layers 26a, 26b. Therefore, the photoelectric conversion layers 26a, 26b are located between the first electrode layers 22a, 22b and the second electrode layers 24a, 24b.
  • the first electrode layers 22a, 22b are connected to the conductive substrates 20a, 20b.
  • the second electrode layers 24a and 24b may be composed of transparent electrode layers.
  • the second electrode layers 24a and 24b are made of transparent electrode layers, light incident on the photoelectric conversion layers 26a and 26b or emitted from the photoelectric conversion layers 26a and 26b passes through the second electrode layers 24a and 24b. .
  • the first electrode layers 22a and 22b may be composed of opaque electrode layers or transparent electrode layers.
  • the first electrode layers 22a, 22b may be made of metal such as molybdenum, titanium or chromium, for example.
  • the thickness of the first electrode layers 22a and 22b may be, for example, 50 nm to 1500 nm.
  • the second electrode layers 24a and 24b may be made of an n-type semiconductor, more specifically, a material having n-type conductivity and relatively low resistance.
  • the second electrode layers 24a and 24b can function as both an n-type semiconductor and a transparent electrode layer.
  • the second electrode layers 24a and 24b comprise, for example, a metal oxide doped with a Group III element (B, Al, Ga, or In) as a dopant. Examples of metal oxides are ZnO or SnO2 .
  • the second electrode layer 24 is, for example, indium tin oxide (In 2 O 3 :Sn), indium titanium oxide (In 2 O 3 :Ti), indium zinc oxide (In 2 O 3 :Zn), tin zinc doped indium oxide.
  • the thickness of the second electrode layers 24a and 24b is, for example, 0.5 ⁇ m to 2.5 ⁇ m.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b may contain, for example, a p-type semiconductor.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b may function as, for example, polycrystalline or microcrystalline p-type compound semiconductor layers.
  • the thickness of the photoelectric conversion layers 26a and 26b is, for example, 1.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are composed of a chalcogen semiconductor containing a chalcogen element, and function as polycrystalline or microcrystalline p-type compound semiconductor layers.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are composed of, for example, a group I-III-VI 2 compound semiconductor having a chalcopyrite structure containing a group I element, a group III element, and a group VI element (chalcogen element).
  • the Group I element can be selected from copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and the like.
  • Group III elements can be selected from indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), and the like.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b may contain tellurium (Te) as well as selenium (Se) and sulfur (S) as group VI elements.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b may contain alkali metals such as Li, Na, K, Rb, and Cs.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b may be composed of an I 2 -(II-IV)-VI Group 4 compound semiconductor which is a CZTS-based chalcogen semiconductor containing Cu, Zn, Sn, S or Se. good.
  • CZTS-based chalcogen semiconductors include those using compounds such as Cu 2 ZnSnSe 4 and Cu 2 ZnSn(S, Se) 4 .
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are not limited to those described above, and may be made of any material that causes photoelectric conversion.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b may have a first buffer layer (not shown) between the photoelectric conversion layers 26a and 26b and the first electrode layers 22a and 22b, if necessary.
  • the first buffer layer may be a semiconductor material having the same conductivity type as the first electrode layers 22a and 22b, or may be a semiconductor material having a different conductivity type.
  • the first buffer layer may be made of a material having higher electrical resistance than the first electrode layers 22a and 22b.
  • the first buffer layer is not particularly limited, but may be, for example, a layer containing a chalcogenide compound of a transition metal element having a layered structure.
  • the first buffer layer may be composed of a compound composed of a transition metal material such as M, W, Ti, V, Cr, Nb and Ta and a chalcogen element such as O, S and Se.
  • the first buffer layer may be, for example, a ⁇ 866(Se,S) 2 layer, a ⁇ firmwareSe 2 layer, a ⁇ CaesarS 2 layer, a Cr x TaS 2 layer, or the like.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b may have second buffer layers (not shown) between the photoelectric conversion layers 26a and 26b and the second electrode layers 24a and 24b, if necessary.
  • the second buffer layer may be a semiconductor material having the same conductivity type as the second electrode layers 24a and 24b, or may be a semiconductor material having a different conductivity type.
  • the second buffer layer may be made of a material having higher electrical resistance than the second electrode layers 24a and 24b.
  • a second buffer layer is formed on the photoelectric conversion layers 26a and 26b.
  • the thickness of the second buffer layer is, for example, 10 nm to 100 nm.
  • the second buffer layer can be selected from compounds containing zinc (Zn), cadmium (Cd), and indium (In).
  • Compounds containing zinc include, for example, ZnO, ZnS, Zn(OH) 2 , or mixed crystals thereof such as Zn(O,S) and Zn(O,S,OH), as well as ZnMgO and ZnSnO.
  • compounds containing cadmium include CdS, CdO, and mixed crystals thereof such as Cd(O,S) and Cd(O,S,OH).
  • Examples of compounds containing indium include In 2 S 3 , In 2 O 3 , and mixed crystals thereof In 2 (O, S) 3 and In 2 (O, S, OH) 3 . 2 O 3 , In 2 S 3 , In(OH) x and the like can be used.
  • the second buffer layer may have a laminated structure of these compounds.
  • the second buffer layer has the effect of improving characteristics such as photoelectric conversion efficiency, but it is also possible to omit it.
  • the second buffer layer is omitted, the second electrode layers 24a, 24b are formed directly on the photoelectric conversion layers 26a, 26b.
  • the laminated structure of the photoelectric conversion elements 10a and 10b is not limited to the above aspect, and can take various aspects.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b may have a configuration in which both the n-type semiconductor and the p-type semiconductor are sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the second electrode layer does not have to be made of an n-type semiconductor.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b are not limited to the pn junction type structure, but are of the pin junction type including an intrinsic semiconductor layer (i-type semiconductor) between an n-type semiconductor and a p-type semiconductor. You may have a structure.
  • the photoelectric conversion elements 10a, 10b are provided with collecting electrodes 30a, 30b connected to the second electrode layers 24a, 24b.
  • the current collecting electrodes 30a, 30b collect charge carriers from the second electrode layers 24a, 24b and are formed of an electrically conductive material.
  • the collector electrodes 30a, 30b may be in direct contact with the second electrode layers 24a, 24b. From the viewpoint of securing the power generation area, it is preferable that the areas of the current collecting electrodes 30a and 30b are as small as possible.
  • the collecting electrodes 30a, 30b may have a plurality of substantially linear first portions 31a, 31b and second portions 32a, 32b connected to the plurality of first portions 31a, 31b. .
  • the first portions 31a, 31b are sometimes referred to as "fingers”.
  • the second portions 32a, 32b are sometimes called "busbars".
  • the first portions 31a and 31b are arranged with a space therebetween.
  • the first portions 31a, 31b have the function of guiding electrical energy (charge carriers) generated in the photoelectric conversion layers 26a, 26b to the second portions 32a, 32b.
  • the substantially linear first portions 31a and 31b extend straight along one direction (the X direction in the drawing) in the illustrated embodiment.
  • the first portions 31a and 31b may extend in a wavy or zigzag polygonal line.
  • linear is defined by a concept including not only straight lines but also elongated curved lines such as wavy lines and polygonal lines.
  • a plurality of the first portions 31a and 31b of the current collecting electrodes 30a and 30b may be arranged side by side in the first direction (the Y direction in the drawing).
  • a plurality of linear first portions 31a, 31b may be connected to the same second portions 32a, 32b.
  • the plurality of first portions 31a, 31b may be provided on one side with respect to the second portions 32a, 32b.
  • the second portions 32a, 32b of the current collecting electrodes 30a, 30b may extend along the first direction (the Y direction in the drawing).
  • the second portions 32a, 32b may be connected to the first portions 31a, 31b at the ends of the first portions 31a, 31b.
  • the plurality of first portions 31a and 31b may extend from the second portions 32a and 32b along the second direction (the X direction in the drawing).
  • the second portions 32a, 32b of the current collecting electrodes 30a, 30b may substantially extend from near one end of the photoelectric conversion elements 10a, 10b to near the other end in the first direction (Y direction in the figure).
  • the width W1 of the second portions 32a and 32b of the current collecting electrodes 30a and 30b (the width in the X direction in the drawing) may be larger than the width of the respective first portions 31a and 31b (the width in the Y direction in the drawing).
  • the collector electrodes 30a, 30b may be made of a material having higher conductivity than the material of the second electrode layers 24a, 24b.
  • a material for forming the collecting electrodes 30a and 30b (the first portions 31a and 31b and the second portions 32a and 32b) a material having good conductivity and high adhesion to the second electrode layers 24a and 24b is used. Available materials are applied.
  • materials constituting the collector electrodes 30a and 30b include indium tin oxide ( In2O3 : Sn), indium titanium oxide ( In2O3 :Ti), indium zinc oxide ( In2O3 :Zn), tin-zinc-doped indium oxide ( In2O3 : Sn, Zn), tungsten-doped indium oxide ( In2O3 : W), hydrogen-doped indium oxide ( In2O3 : H), indium gallium zinc oxide ( InGaZnO4 ), zinc tin oxide (ZnO:Sn), fluorine-doped tin oxide ( SnO2 :F), aluminum-doped zinc oxide (ZnO:Al), boron-doped zinc oxide (ZnO:B), gallium-doped zinc oxide (ZnO:Ga ), at least one of Ni, Ti, Cr, Mo, Al, Ag, and Cu, or a compound containing one or more of these.
  • the second portions 32a and 32b of the current collecting electrodes 30a and 30b are provided near one end of the photoelectric conversion elements 10a and 10b when viewed from above in a direction perpendicular to the photoelectric conversion surface (see FIG. 3). ).
  • the second portions 32a and 32b of the collector electrodes 30a and 30b extend in the Y direction in the drawing along one end of the photoelectric conversion elements 10a and 10b.
  • the photoelectric conversion elements 10a, 10b may have insulating materials 50a, 50b provided on the conductive substrates 20, 20b.
  • the insulating materials 50a and 50b are provided on the back surface of the conductive substrates 20 and 20b, that is, on the surface opposite to the side on which the layers contributing to photoelectric conversion are formed.
  • the insulating materials 50a and 50b are provided to suppress short-circuiting of the adjacent photoelectric conversion elements 10a and 10b. The regions where the insulating materials 50a and 50b are provided will be described later.
  • the insulating materials 50a and 50b may be composed of insulating tapes, for example.
  • the insulating tape may be attached to regions of the conductive substrates 20a and 20b, which will be described later.
  • the materials constituting the insulating materials 50a and 50b are Al2O3 , Y2O3 , ZrO2 , MgO , HfO2 , Bi2O3 , TiO2 , ZnO, In2O3 , SnO2 . , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 and Ca 3 (PO 4 ) 2 .
  • the insulating materials 50a and 50b can be formed by known deposition techniques such as chemical vapor deposition.
  • the insulating materials 50a and 50b may be a single insulating layer made of one material, or may be a laminate including layers made of a plurality of materials.
  • first photoelectric conversion element one of the photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other
  • second photoelectric conversion element the other of the photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other
  • first photoelectric conversion element the photoelectric conversion element 10a on the left side of the paper
  • first photoelectric conversion element the photoelectric conversion element 10b on the right side of the paper
  • first photoelectric conversion element and “second photoelectric conversion element” are only used for convenience to distinguish the elements.
  • Each of the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element may have the structure of the photoelectric conversion elements 10a and 10b described above. Therefore, the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element may be elements having the same structure.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b is arranged so as to partially overlap with the collecting electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a (see FIGS. 1 and 2). Specifically, the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b may cover at least part of the second portion 31a of the current collecting electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a when viewed from the height direction. . As a result, a portion of the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b is electrically connected to the first photoelectric conversion element 10a, for example, the second portion 31a of the collector electrode 30a via the conductor 200.
  • the height direction is the direction that intersects each film forming the photoelectric conversion elements 10a and 10b, and corresponds to the Z direction in the drawing.
  • the second photoelectric conversion element 10b preferably does not cover the first portion 31a of the collector electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a.
  • the area of the first photoelectric conversion element 10a exposed from the second photoelectric conversion element 10b becomes large, so that a large area of the first photoelectric conversion element 10a capable of photoelectric conversion can be secured. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of the entire photoelectric conversion module 100 can be improved.
  • the second photoelectric conversion element 10b covers at least part, preferably all of the second portion 32a of the collector electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a. More preferably, the second photoelectric conversion element 10b is arranged so as not to substantially cover the first portion 31a while substantially all covering the second portion 32a of the current collecting electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a. .
  • the first photoelectric conversion elements 10a and the second photoelectric conversion elements 10b can be densely arranged so that the area that does not contribute to photoelectric conversion, that is, the area of the second portion 32a is not exposed. Therefore, the size of the photoelectric conversion module as a whole can be reduced without lowering the efficiency of photoelectric conversion.
  • the insulating material 50b provided on the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b separates the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from the conductive substrate 20a of the first photoelectric conversion element 10a. More preferably, the insulating material 50b provided on the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b separates the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a. Separate.
  • the size (area) of the conductive substrates 20a, 20b and the first electrode layers 22a, 22b is larger than the size (area) of the photoelectric conversion layers 26a, 26b and the second electrode layers 24a, 24b. Therefore, at least one of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a extends outside the second electrode layer 24a and the photoelectric conversion layer 26a when viewed from the height direction.
  • the insulating material 50b extends outside the second electrode layer 24a and the photoelectric conversion layer 26a of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a when viewed from the height direction. It preferably overlaps with at least part of the region.
  • the insulating materials 50a and 50b are strip-shaped in a direction (Y direction) intersecting the direction (X direction) in which the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b are arranged. is formed in Specifically, the insulating materials 50a and 50b preferably extend from one end to the other end of the conductive substrates 20a and 20b in the Y direction.
  • both sides of the strip-shaped insulating materials 50a and 50b of the conductive substrates 20a and 20b are exposed in the direction (X direction) in which the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b are arranged. ing. Instead, only one side of the strip-shaped insulating materials 50a and 50b of the conductive substrates 20a and 20b is exposed in the direction (X direction) in which the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b are arranged. may be In other words, the insulating materials 50a, 50b may reach one end of the conductive substrates 20a, 20b in the X direction.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the region R1 covered by the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b in the first photoelectric conversion element 10a.
  • the region R1 is shown slightly longer than the length of the first photoelectric conversion element 10a in the Y direction for convenience of explanation, but the region R1 is longer than the length of the first photoelectric conversion element 10a in the Y direction. may be substantially the same as the length of
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is provided at one end portion in the direction in which the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b are arranged side by side.
  • the conductive substrate 20a overlaps the regions of the first electrode layer 22a extending outward from the second electrode layer 24a and the photoelectric conversion layer 26a. This can prevent the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from electrically contacting the first electrode layer 22a and/or the conductive substrate 20a of the first photoelectric conversion element 10a. Therefore, an electrical short circuit between the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b can be suppressed.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is a region of the first photoelectric conversion element 10a covered with the second photoelectric conversion element 10b, and is the area of the first photoelectric conversion element 10a when viewed from the height direction. It is preferably provided so as to straddle at least one edge of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10 is provided at one end in the direction in which the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b are arranged, and the conductive substrate 20a of the first photoelectric conversion element 10a. and the edge of the first electrode layer 22a.
  • edges of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a are exposed from the photoelectric conversion layer 26a and the second electrode layer 24a on the side surface of the photoelectric conversion element 10a. If the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10 is provided across the edges of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a, the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10a are separated from each other. Electrical short-circuiting with the conversion element 10b can be further suppressed.
  • the size (area) of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a is larger than the size (area) of the photoelectric conversion layer 26a and the second electrode layer 24a.
  • the size (area) of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a may be substantially the same as the size (area) of the photoelectric conversion layer 26a and the second electrode layer 24a.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is a region of the first photoelectric conversion element 10a covered with the second photoelectric conversion element 10b when viewed from the height direction.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b covers the region of the photoelectric conversion layer 26a of the first photoelectric conversion element 10a that is exposed from the second electrode layer 24a and/or covers the edge of the photoelectric conversion layer 26a. is preferably provided so as to straddle the This can prevent the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from electrically contacting the photoelectric conversion layer 26a of the first photoelectric conversion element 10a. Therefore, an electrical short circuit between the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b can be suppressed.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b may be a flexible substrate as described above.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b may be curved.
  • the flexible substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b has a first end connected to the conductor 200 and a second end opposite to the first end.
  • the substrate 20b may be curved in the height direction between the first end and the second end.
  • the position of the first end of the flexible substrate 20b in the height direction corresponds to the position of the second end of the flexible substrate 20b in the height direction. It is preferably offset and curved such that the first end is substantially parallel to the second end.
  • both ends of the substrate 20b are substantially parallel to each other in the X direction in the figure, and do not tilt obliquely with respect to the surface of the stage that holds the photoelectric conversion module, for example.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b and the conductor 200 adjacent to each other can be adhered with a uniform force, and a decrease in adhesive force can be suppressed.
  • the configuration of the connecting portion of the two photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other and the vicinity thereof has been described above.
  • the configuration related to the connection may be applied between arbitrary photoelectric conversion elements 10a and 10b adjacent to each other.
  • a photoelectric conversion module 100 including a plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b may have a sealing material (not shown).
  • the sealing material may be provided so as to seal the entire plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b having the configuration described above or the conductive substrates 20a and 20b sides of the plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b.
  • FIG. 6 is a schematic back view of each photoelectric conversion element that constitutes the photoelectric conversion module according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a region covered with an insulating material of the second photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element according to the second embodiment.
  • the region R1 is shown slightly longer than the length of the first photoelectric conversion element 10a in the Y direction, but the region R1 is longer than the length of the first photoelectric conversion element 10a in the Y direction. may be substantially the same as the length of
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the areas where the insulating materials 50a and 50b are formed.
  • the insulating materials 50a and 50b of the photoelectric conversion elements 10a and 10b are provided in a U shape on the back side of the conductive substrates 20a and 20b. That is, the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b has a U-shape defined by the region covered with the second photoelectric conversion element 10b in the end portion of the first photoelectric conversion element 10a.
  • the region R1 of the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is the second electrode layer of the conductive substrate 20a and the first electrode layer 22a of the first photoelectric conversion element 10a when viewed from the height direction. 24a and all of the regions extending to the outside of the photoelectric conversion layer 26a.
  • the region R1 of the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is a region covered with the second photoelectric conversion element 10b and is the conductive substrate 20a of the first photoelectric conversion element 10a when viewed from the height direction. It is provided so as to straddle at least one entire edge of the first electrode layer 22a. As a result, it is possible to more reliably prevent a short circuit from occurring between the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b is a region covered with the second photoelectric conversion element 10b and exposed from the second electrode layer 24a in the photoelectric conversion layer 26a of the first photoelectric conversion element 10a. It preferably covers the entire area and/or straddles the edge of the photoelectric conversion layer 26a within the region covered with the second photoelectric conversion element 10b. This can prevent the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from electrically contacting the photoelectric conversion layer 26a of the first photoelectric conversion element 10a.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b is connected to the second portion 32a of the current collecting electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a via the conductor 200. It's okay.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b may cover the area covered with the second photoelectric conversion element 10b in the area around the second portion 32a of the collector electrode 30a. As a result, the region around the second portion 32a of the current collecting electrode 30a is covered with the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b, so that the risk of electrical short circuit can be further suppressed.
  • a method for manufacturing a photoelectric conversion module A method for manufacturing a photoelectric conversion module according to one embodiment will be described.
  • a first photoelectric conversion element 10a having a conductive substrate 20a and a second photoelectric conversion element 10b having a conductive substrate 20b and an insulating material 50b provided on the conductive substrate 20b are prepared.
  • the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b may have the structure of one of the photoelectric conversion elements 10a and 10b described in the above-described embodiments.
  • the first electrode layers 22a and 22b, the first buffer layer, the photoelectric conversion layers 26a and 26b, the second buffer layer, and the second electrode layers 24a and 24b form a conductive substrate. 20a and 20b.
  • a metal material such as molybdenum, titanium, or chromium may be deposited on the back side of the conductive substrates 20a and 20b to prevent warping.
  • the first buffer layer and the second buffer layer may be formed as required.
  • the first electrode layers 22a and 22b are formed by depositing a material forming the first electrode layers 22a and 22b on the surfaces of the conductive substrates 20a and 20b by, for example, sputtering.
  • the materials forming the first electrode layers 22a and 22b are as described above.
  • the sputtering method may be a direct current (DC) sputtering method or a radio frequency (RF) sputtering method.
  • the first electrode layers 22a and 22b may be formed using a CVD (chemical vapor deposition) method, an ALD (atomic layer deposition) method, or the like instead of the sputtering method.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are formed by forming films on the first electrode layers 22a and 22b.
  • the photoelectric conversion layers 26a and 26b are formed by, for example, forming thin-film precursor layers on the first electrode layers 22a and 22b and chalcogenizing the precursor layers.
  • the second buffer layer is formed by forming a film on the photoelectric conversion layer 26 by a method such as a CBD (chemical bath deposition) method, a sputtering method, a CVD method, an ALD method, or the like.
  • a method such as a CBD (chemical bath deposition) method, a sputtering method, a CVD method, an ALD method, or the like.
  • the material forming the second buffer layer is as described above.
  • the second electrode layers 24a and 24b are formed on the second buffer layer by a method such as sputtering, CVD, or ALD. Alternatively, if the second buffer layer is not present, the second electrode layers 24a, 24b are formed on the photoelectric conversion layers 26a, 26b.
  • the materials forming the second electrode layers 24a and 24b are as described above.
  • collecting electrodes 30a and 30b are formed on the second electrode layers 24a and 24b.
  • the collecting electrodes 30a and 30b can be formed by applying printing processes such as the sputtering method, the CVD method, the ALD method, the AD method, the vapor deposition method, the inkjet method, and the screen printing method, for example.
  • insulating materials 50a and 50b are formed on the conductive substrates 20a and 20b of the respective photoelectric conversion elements 10a and 10b as necessary.
  • the insulating materials 50a and 50b are provided at the desired locations described above by a known vapor deposition method or the like.
  • the insulating materials 50a and 50b are insulating tapes, the insulating materials 50a and 50b may be attached to desired portions of the conductive substrates 20a and 20b.
  • the first photoelectric conversion element 10a and the second photoelectric conversion element 10b can be manufactured. Note that the areas where the insulating materials 50a and 50b are provided are as described in each of the above embodiments.
  • a connection step is performed to electrically connect a portion of the conductive substrate 20a of the second photoelectric conversion element 10b to the first photoelectric conversion element 10a. Electrical connection is made by a conductor 200 such as solder or conductive paste.
  • the insulating material 50b of the second photoelectric conversion element 10b separates the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b from the conductive substrate 20a of the first photoelectric conversion element 10a, and the second photoelectric conversion element 10b is connected. It includes arranging a portion of the conductive substrate 20b to be electrically connected to the first photoelectric conversion element 10a.
  • a portion of the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b should be electrically connected to the second portion 32a of the collector electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a.
  • the second photoelectric conversion element 10b can be connected to the first photoelectric conversion element 10a via the conductor 200.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a photoelectric conversion module according to the third embodiment.
  • symbol is attached
  • the photoelectric conversion module 100 may include one or more photoelectric conversion elements 10a and 10b. Note that FIG. 8 shows a photoelectric conversion module 100 including a plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b. One or more photoelectric conversion elements 10a, 10b may be sealed, for example, with a sealing material.
  • the plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b may be arranged in at least one direction, preferably in a grid pattern. In this case, the plurality of photoelectric conversion elements 10a and 10b may be electrically connected in series and/or in parallel with each other.
  • the photoelectric conversion elements 10a and 10b are arranged so as to partially overlap each other. Adjacent photoelectric conversion elements of the photoelectric conversion elements 10a and 10b arranged in one direction partially overlap each other.
  • the second photoelectric conversion element 10b may be arranged so as to cover the second portion 32a of the collector electrode 30a of the adjacent first photoelectric conversion element 10a. In this case, the second photoelectric conversion element 10b is electrically connected to the second portion 32a of the collector electrode 30a of the adjacent first photoelectric conversion element 10a.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an artificial satellite equipped with photoelectric conversion modules.
  • Satellite 900 may have a base 910 and a paddle 920 .
  • the base 910 may include devices (not shown) necessary for controlling the satellite 900 and the like.
  • Antenna 940 may be attached to base 910 .
  • the paddle 920 may include the photoelectric conversion module 100 described above.
  • the paddle 920 having the photoelectric conversion module 100 can be used as a power source for operating various devices provided on the base 910 .
  • the photoelectric conversion module 100 can be applied to paddles for artificial satellites.
  • the paddle 920 for an artificial satellite is exposed to a high-temperature environment and a severe temperature change environment during the launch and operation of the artificial satellite, so the photoelectric conversion module 100 having the above-described photoelectric conversion element 10 having high heat resistance is used. It is desirable that
  • the paddle 920 may have a connecting portion 922 and a hinge portion 924 .
  • the connecting portion 922 corresponds to a portion connecting the paddle 920 to the base portion 910 .
  • the hinge part 924 extends along one direction, and the paddle 920 can be bent around the hinge part 924 as a rotation axis.
  • Each paddle 920 may have at least one, and preferably multiple hinges 924 .
  • the paddle 920 having the photoelectric conversion module 100 is configured to be foldable into a small size.
  • the paddle 920 may be in a folded state when the satellite 900 is launched.
  • the paddle 920 may be deployed when receiving sunlight to generate power.
  • the paddle 920 may have a cylindrical shape formed by winding. This allows the paddle 920 to assume a substantially flat unfolded state by rotation of the wound portion. During launch of satellite 900, paddle 920 may maintain a generally cylindrical shape. The paddle 920 may be deployed so as to be in a substantially flat state when receiving sunlight and generating power.
  • each feature described in each of the above-described embodiments can be applied to another embodiment or replaced with another embodiment as much as possible.
  • the thin-film type photoelectric conversion element has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a crystalline type photoelectric conversion element as much as possible.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b is electrically connected to the second portion 32a of the current collecting electrode 30a of the first photoelectric conversion element 10a.
  • the conductive substrate 20b of the second photoelectric conversion element 10b may be electrically connected to the second electrode layer 24a of the first photoelectric conversion element 10a via the conductor 200 or directly. good.

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Abstract

互いに隣接する光電変換素子どうしの短絡を抑制可能な光電変換モジュールを提供する。光電変換モジュール（１００）は、導電性基板（２０ａ）を有する第１光電変換素子（１０ａ）と、導電性基板（２０ｂ）を有する第２光電変換素子（１０ｂ）と、を有する。第１光電変換素子と第２光電変換素子は、部分的に重なるよう互いに並んで配置されている。第２光電変換素子の導電性基板の一部が、第１光電変換素子に電気的に接続されている。第２光電変換素子の導電性基板を第１光電変換素子の導電性基板から離間させる絶縁材（５０ｂ）が、第２光電変換素子の導電性基板（２０ｂ）上に設けられている。

Description

光電変換モジュール、パドル及び光電変換モジュールの製造方法
　本発明は、光電変換モジュール、パドル及び光電変換モジュールの製造方法に関する。
　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が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の光電変換モジュールは、複数の光電変換素子を備えている。互いに隣接する光電変換素子の端部が互いに重ね合わされている。互いに隣接する光電変換素子は、互いに重ね合わせられた領域において、例えば半田のような導電体により互いに電気的に接続されている（特許文献１の図５参照）。
　引用文献１に記載された光電変換モジュールでは、短絡の発生を抑制するため、光電変換素子の全ての側面が、全周にわたって絶縁性被覆材で被覆されている。
特開２０１６－１１９４０１号公報
　特許文献１に記載された光電変換モジュールでは、光電変換素子の全ての側面が、全周にわたって絶縁性被覆材で被覆されている。しかしながら、絶縁性被覆材は、光電変換素子を構成する基板からはみ出る可能性が高く、製造装置を構成するステージを汚染することがある。
　したがって、別の方法により互いに隣接する光電変換素子どうしの短絡を抑制可能な光電変換モジュール及びその製造方法が望まれる。
　一態様に係る光電変換モジュールは、導電性基板を有する第１光電変換素子と、導電性基板を有する第２光電変換素子と、を有する。前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子は、部分的に重なるよう互いに並んで配置されている。前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部が、前記第１光電変換素子に電気的に接続されている。前記第２光電変換素子の前記導電性基板を前記第１光電変換素子の前記導電性基板から離間させる絶縁材が、前記第２光電変換素子の前記導電性基板上に設けられている。
　一態様に係る光電変換モジュールの製造方法は、導電性基板を有する第１光電変換素子と、導電性基板及び前記導電性基板上に設けられた絶縁材を有する第２光電変換素子と、を準備するステップと、前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部を、前記第１光電変換素子に電気的に接続するステップと、を有する。前記接続ステップは、前記絶縁材が前記第２光電変換素子の前記導電性基板を前記第１光電変換素子の前記導電性基板から離間させるとともに、前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部が前記第１光電変換素子に電気的に接続されるよう配置することを含む、光電変換モジュールの製造方法。
　一態様に係るパドルは、上記の光電変換モジュールを備えている。
第１実施形態に係る光電変換モジュールの模式的平面図である。 図１のＹ方向から見た光電変換モジュールの模式的側面図である。 光電変換モジュールを構成する各々の光電変換素子の模式的平面図である。 図３に示す光電変換素子を反対側から見た模式的裏面図である。 第１光電変換素子のうち、第２光電変換素子の絶縁材によって覆われる領域を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る光電変換モジュールを構成する各々の光電変換素子の模式的裏面図である。 第２実施形態に係る第１光電変換素子のうち、第２光電変換素子の絶縁材によって覆われる領域を説明するための模式図である。 第３実施形態に係る光電変換モジュールの模式的平面図である。 光電変換モジュールを備えた人工衛星の模式的斜視図である。
　以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがあることに留意すべきである。
　［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る光電変換モジュールの模式的平面図である。図２は、図１のＹ方向から見た光電変換モジュールの模式的側面図である。図３は、光電変換モジュールを構成する１つの光電変換素子の模式的平面図である。図４は、図３に示す光電変換素子を反対側から見た模式的裏面図である。図３及び図４では、光電変換モジュールを構成する各々の光電変換素子の構造を説明するため、それぞれの光電変換素子に関する符号が付されていることに留意されたい。
　第１実施形態に係る光電変換モジュール１００は、複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂと、互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂどうしを互いに電気的に接続する導電体２００と、を有する。複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂは、一方向（図のＸ方向）に並んで配列している。互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂは、部分的に重なるように互いに並んで設けられている。具体的には、光電変換素子１０ａ，１０ｂの一端部が、それに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂの他端部と厚み方向に重なっている。互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂは、互いに重ねられた部分において導電体２００によって互いに電気的に接続されている。導電体２００は、例えば半田や導電性ペーストのような導電性の部材によって構成されていてよい。一方向に並んだ光電変換素子１０ａ，１０ｂの数は、少なくとも２つであればよく、好ましくは３つ以上であってよい。
　本実施形態に係る光電変換素子１０ａ，１０ｂは、薄膜型の光電変換素子であってよい。好ましくは、光電変換素子１０ａ，１０ｂは、光エネルギーを電気的エネルギーに変換する太陽電池素子である。
　各々の光電変換素子１０ａ，１０ｂは、後述する第１電極層２２ａ，２２ｂ等の各層を成膜する下地となる導電性基板２０ａ，２０ｂを有する。導電性基板２０ａ，２０ｂは、例えば金属基板のような基板によって構成されている。さらに、導電性基板２０ａ，２０ｂは、フレキシブル基板であってよい。導電性基板２０ａ，２０ｂの形状および寸法は、光電変換素子１０ａ，１０ｂの大きさ等に応じて適宜決定される。
　導電性基板２０ａ，２０ｂとして金属基板が採用される場合、導電性基板２０ａ，２０ｂは、例えば、チタン（Ｔｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、アルミニウムあるいはこれらの合金等で形成される。あるいは、導電性基板２０ａ，２０ｂは、複数の金属基材を積層した積層構造であってもよく、例えば、ステンレス箔、チタン箔、モリブデン箔が基板の表面に形成されていてもよい。また、反り防止のため、導電性基板２０ａ，２０ｂの裏側に、モリブデン、チタン、クロムのような金属材料を成膜してもよい。
　導電性基板２０ａ，２０ｂがフレキシブルな金属基板である場合、光電変換素子１０ａ，１０ｂを曲げることが可能となり、曲げによる導電性基板２０ａ，２０ｂの割れも抑制できる。さらに、上記の場合には、ガラス基板と比べて、光電変換モジュール１００の軽量化および薄型化を図ることが容易となる。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂは、少なくとも、第１電極層２２ａ，２２ｂと、第２電極層２４ａ，２４ｂと、第１電極層２２ａ，２２ｂと第２電極層２４ａ，２４ｂの間に設けられた光電変換層２６ａ，２６ｂと、を含んでいてよい。光電変換層２６ａ，２６ｂは、光エネルギーと電気エネルギーの相互変換に寄与する層である。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では、光電変換層２６ａ，２６ｂは、光吸収層と呼ばれることがある。
　第１電極層２２ａ，２２ｂ及び第２電極層２４ａ，２４ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂに隣接する。本明細書において、「隣接する」という用語は、両方の層が直接接することだけでなく、両方の層が別の層を介して近接することをも意味するものとする。
　第１電極層２２ａ，２２ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂと導電性基板２０ａ，２０ｂとの間に設けられている。第２電極層２４ａ，２４ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂに関して導電性基板２０ａ，２０ｂとは反対側に位置する。したがって、光電変換層２６ａ，２６ｂは、第１電極層２２ａ，２２ｂと第２電極層２４ａ，２４ｂとの間に位置する。第１電極層２２ａ，２２ｂは、導電性基板２０ａ，２０ｂと接続されている。
　本実施形態では、第２電極層２４ａ，２４ｂは透明電極層によって構成されていてよい。第２電極層２４ａ，２４ｂが透明電極層によって構成されている場合、光電変換層２６ａ，２６ｂへ入射、又は光電変換層２６ａ，２６ｂから出射する光は、第２電極層２４ａ，２４ｂを通過する。
　第２電極層２４ａ，２４ｂが透明電極層によって構成される場合、第１電極層２２ａ，２２ｂは、不透明電極層によって構成されていてもよく、透明電極層によって構成されていてもよい。第１電極層２２ａ，２２ｂは、例えば、モリブデン、チタン又はクロムのような金属によって形成されていてよい。特に限定するものではないが、第１電極層２２ａ，２２ｂの厚さは、例えば、５０ｎｍ～１５００ｎｍであってよい。
　本実施形態では、好ましい一例として、第２電極層２４ａ，２４ｂは、ｎ型半導体、より具体的には、ｎ型の導電性を有し、比較的低抵抗の材料によって形成されていてよい。第２電極層２４ａ，２４ｂは、ｎ型半導体と透明電極層の機能を兼ねることができる。第２電極層２４ａ，２４ｂは、例えば、ＩＩＩ族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、又はＩｎ）がドーパントとして添加された酸化金属を備える。酸化金属の例としては、ＺｎＯ、または、ＳｎＯ２がある。第２電極層２４は、例えば、酸化インジウムスズ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）、酸化インジウムチタン（Ｉｎ２Ｏ３：Ｔｉ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３：Ｚｎ）、スズ亜鉛ドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ，Ｚｎ）、タングステンドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｗ）、水素ドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｈ）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（ＺｎＯ：Ｓｎ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）、ホウ素ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）、アルミドープト酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）などから選択可能である。
　特に限定するものではないが、第２電極層２４ａ，２４ｂの厚さは、例えば、０．５μｍ～２．５μｍである。
　光電変換層２６ａ，２６ｂは、例えば、ｐ型の半導体を含んでいてよい。具体的例では、光電変換層２６ａ，２６ｂは、例えば多結晶又は微結晶のｐ型化合物半導体層として機能するものであってよい。特に限定するものではないが、光電変換層２６ａ，２６ｂの厚さは、例えば、１．０μｍ～３．０μｍである。
　具体的一例では、光電変換層２６ａ，２６ｂは、カルコゲン元素を含むカルコゲン半導体で構成され、多結晶または微結晶のｐ型化合物半導体層として機能する。光電変換層２６ａ，２６ｂは、例えば、Ｉ族元素と、ＩＩＩ族元素と、ＶＩ族元素（カルコゲン元素）とを含むカルコパイライト構造のＩ－ＩＩＩ－ＶＩ２族化合物半導体で構成される。ここで、Ｉ族元素は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などから選択可能である。ＩＩＩ族元素は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）などから選択可能である。また、光電変換層２６ａ，２６ｂは、ＶＩ族元素として、セレン（Ｓｅ）や硫黄（Ｓ）の他に、テルル（Ｔｅ）などを含んでもよい。また、光電変換層２６ａ，２６ｂは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金属を含んでいてもよい。
　この代わりに、光電変換層２６ａ，２６ｂは、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，ＳまたはＳｅを含むＣＺＴＳ系のカルコゲン半導体であるＩ２－（ＩＩ－ＩＶ）－ＶＩ４族化合物半導体で構成されていてもよい。ＣＺＴＳ系のカルコゲン半導体の代表例としては、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳｅ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）４等の化合物を用いたものが挙げられる。
　光電変換層２６ａ，２６ｂは、前述したものに限定されず、光電変換を起こす任意の材料によって構成されていてよい。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂは、必要に応じて、光電変換層２６ａ，２６ｂと第１電極層２２ａ，２２ｂとの間に不図示の第１バッファ層を有していてもよい。当該第１バッファ層は、第１電極層２２ａ，２２ｂと同じ導電型を有する半導体材料であってもよく、異なる導電型を有する半導体材料であってもよい。第１バッファ層は、第１電極層２２ａ，２２ｂよりも電気抵抗の高い材料によって構成されていてよい。
　第１バッファ層は、特に制限されないが、例えば、層状構造を有する遷移金属元素のカルコゲナイド化合物を含む層であってよい。具体的には、第１バッファ層は、Мо，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａなどの遷移金属材料と、О，Ｓ，Ｓｅなどのカルコゲン元素から成る化合物によって構成されていてよい。第１バッファ層は、例えば、Мо（Ｓｅ，Ｓ）２層、МоＳｅ２層、МоＳ２層又はＣｒｘＴａＳ２層などであってよい。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂは、必要に応じて、光電変換層２６ａ，２６ｂと第２電極層２４ａ，２４ｂとの間に不図示の第２バッファ層を有していてもよい。この場合、第２バッファ層は、第２電極層２４ａ，２４ｂと同じ導電型を有する半導体材料であってもよく、異なる導電型を有する半導体材料であってもよい。第２バッファ層は、第２電極層２４ａ，２４ｂよりも電気抵抗の高い材料によって構成されていてよい。第２バッファ層は、光電変換層２６ａ，２６ｂ上に形成される。特に限定するものではないが、第２バッファ層の厚さは、例えば、１０ｎｍ～１００ｎｍである。
　第２バッファ層は、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）を含む化合物から選択可能である。亜鉛を含む化合物としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｚｎ（ＯＨ）２、または、これらの混晶であるＺｎ（Ｏ，Ｓ）、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）、さらには、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＳｎＯなどがある。カドミウムを含む化合物としては、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＯ、または、これらの混晶であるＣｄ（Ｏ，Ｓ）、Ｃｄ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）がある。インジウムを含む化合物としては、例えば、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｏ３、または、これらの混晶であるＩｎ２（Ｏ，Ｓ）３、Ｉｎ２（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）３があり、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ（ＯＨ）ｘ等を用いることができる。また、第２バッファ層は、これらの化合物の積層構造を有してもよい。
　第２バッファ層は、光電変換効率などの特性を向上させる効果を有するが、これを省略することも可能である。第２バッファ層が省略される場合、第２電極層２４ａ，２４ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂ上に直接形成される。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂの積層構造は、上記態様に限定されず、様々な態様をとり得ることに留意されたい。例えば、光電変換素子１０ａ，１０ｂは、ｎ型半導体とｐ型半導体の両方が第１電極層と第２電極層との間に挟まれた構成を有していてもよい。この場合、第２電極層はｎ型半導体によって構成されていなくてよい。また、光電変換素子１０ａ，１０ｂは、ｐ－ｎ結合型の構造に限らず、ｎ型半導体とｐ型半導体との間に真性半導体層（ｉ型半導体）を含むｐ－ｉ－ｎ結合型の構造を有していてもよい。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂは、第２電極層２４ａ，２４ｂに接続された集電電極３０ａ，３０ｂを備えている。集電電極３０ａ，３０ｂは、第２電極層２４ａ，２４ｂからの電荷キャリアを集電するものであり、導電材によって形成される。集電電極３０ａ，３０ｂは、第２電極層２４ａ，２４ｂに直接接していてもよい。発電可能領域の確保の観点から、集電電極３０ａ，３０ｂの面積は、可能なかぎり小さいことが好ましい。
　集電電極３０ａ，３０ｂは、実質的に線状の複数の第１部分３１ａ，３１ｂと、複数の第１部分３１ａ，３１ｂに連結された第２部分３２ａ，３２ｂと、を有していてよい。第１部分３１ａ，３１ｂは、「フィンガ」と称されることもある。第２部分３２ａ，３２ｂは「バスバー」と称されることもある。
　第１部分３１ａ，３１ｂは、互いに間隔をおいて並んでいる。第１部分３１ａ，３１ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂで生成された電気エネルギー（電荷キャリア）を第２部分３２ａ，３２ｂに導く機能を担う。
　実質的に線状の第１部分３１ａ，３１ｂは、図示した態様では、一方向（図のＸ方向）に沿って真っすぐ延びている。この代わりに、第１部分３１ａ，３１ｂは、波線状又はジグザグの折れ線状に延びていてもよい。本明細書において、「線状」という用語は、直線だけに限られず、波線や折れ線などの細長い曲がった線を含む概念によって規定される。
　集電電極３０ａ，３０ｂの第１部分３１ａ，３１ｂは、第１方向（図のＹ方向）に並んで複数設けられていてよい。複数の線状の第１部分３１ａ，３１ｂは、同一の第２部分３２ａ，３２ｂに連結されていてよい。複数の第１部分３１ａ，３１ｂは、第２部分３２ａ，３２ｂに関して一方の側に設けられていてよい。
　集電電極３０ａ，３０ｂの第２部分３２ａ，３２ｂは、第１方向（図のＹ方向）に沿って延びていてよい。第２部分３２ａ，３２ｂは、第１部分３１ａ，３１ｂの端部で、第１部分３１ａ，３１ｂと接続されていてよい。この場合、複数の第１部分３１ａ，３１ｂは、第２部分３２ａ，３２ｂから第２方向（図のＸ方向）に沿って延びていてよい。
　集電電極３０ａ，３０ｂの第２部分３２ａ，３２ｂは、第１方向（図のＹ方向）において、実質的に光電変換素子１０ａ，１０ｂの一端付近から他端付近まで延びていてよい。集電電極３０ａ，３０ｂの第２部分３２ａ，３２ｂの幅Ｗ１（図のＸ方向における幅）は、各々の第１部分３１ａ，３１ｂの幅（図のＹ方向における幅）よりも大きくてよい。
　集電電極３０ａ，３０ｂ（第１部分３１ａ，３１ｂ及び第２部分３２ａ，３２ｂ）は、第２電極層２４ａ，２４ｂを構成する材料よりも導電性の高い材料によって構成されていてよい。集電電極３０ａ，３０ｂ（第１部分３１ａ，３１ｂ及び第２部分３２ａ，３２ｂ）を構成する材料としては、良好な導電性を有するとともに、第２電極層２４ａ，２４ｂに対して高い密着性を得ることのできる材料が適用される。例えば、集電電極３０ａ，３０ｂを構成する材料は、酸化インジウムスズ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）、酸化インジウムチタン（Ｉｎ２Ｏ３：Ｔｉ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３：Ｚｎ）、スズ亜鉛ドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ，Ｚｎ）、タングステンドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｗ）、水素ドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３：Ｈ）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ４）、酸化亜鉛スズ（ＺｎＯ：Ｓｎ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）、ホウ素ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕのうちの少なくとも１つ、またはこれらを１以上含む化合物などから選択可能である。集電電極３０ａ，３０ｂは、前述した材料の組み合わせによって構成された合金や積層体によって構成されていてもよい。
　集電電極３０ａ，３０ｂの第２部分３２ａ，３２ｂは、光電変換面に直交する方向から見た平面視で、光電変換素子１０ａ，１０ｂの一方の端部付近に設けられている（図３参照）。集電電極３０ａ，３０ｂの第２部分３２ａ，３２ｂは、光電変換素子１０ａ，１０ｂの一方の端部で当該端部に沿って図のＹ方向に延びている。
　光電変換素子１０ａ，１０ｂは、導電性基板２０，２０ｂ上に設けられた絶縁材５０ａ，５０ｂを有していてよい。絶縁材５０ａ，５０ｂは、導電性基板２０，２０ｂの裏面、すなわち光電変換に寄与する各層が形成された方とは反対側の一面に設けられている。絶縁材５０ａ，５０ｂは、互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂの短絡を抑制するために設けられる。絶縁材５０ａ，５０ｂが設けられる領域については後述する。
　絶縁材５０ａ，５０ｂは、例えば絶縁性のテープによって構成されていてよい。この場合、絶縁性のテープは、導電性基板２０ａ，２０ｂのうち後述する領域に貼られればよい。
　この代わりに、絶縁材５０ａ，５０ｂを構成する材料は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＨｆＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよい。この場合、絶縁材５０ａ，５０ｂは、例えば化学蒸着のような公知の成膜技術により形成できる。
　また、絶縁材５０ａ，５０ｂは、１つの材料から構成された単層の絶縁層であってもよく、複数の材料から構成された層を含む積層体であってもよい。
　次に、光電変換素子１０ａ，１０ｂどうしの接続に関連する構造について説明する。以下では、互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂのうちの一方を「第１光電変換素子」と称し、互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂのうちの他方を「第２光電変換素子」と称することがある。図示した態様では、互いに隣接する２つの光電変換素子のうち、紙面に向かって左側の光電変換素子１０ａを「第１光電変換素子」と称し、紙面に向かって右側の光電変換素子１０ｂを「第２光電変換素子」と称する。もっとも、「第１光電変換素子」及び「第２光電変換素子」という用語は、素子の区別のために便宜上使用されるに過ぎないことに留意されたい。第１光電変換素子及び第２光電変換素子のそれぞれは、前述した光電変換素子１０ａ，１０ｂの構造を有していてよい。したがって、第１光電変換素子及び第２光電変換素子は、互いに同じ構造を有する素子であってよい。
　第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの一部に重なるよう配置されている（図１及び図２参照）。具体的には、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、高さ方向から見て、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３１ａの少なくとも一部を覆っていてよい。これにより、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂの一部が、第１光電変換素子１０ａ、例えば集電電極３０ａの第２部分３１ａに導電体２００を介して電気的に接続される。ここで、本明細書において、高さ方向は、光電変換素子１０ａ，１０ｂを構成する各膜に交差する方向であり、図のＺ方向に相当する。
　第２光電変換素子１０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第１部分３１ａを覆わないことが好ましい。これにより、第２光電変換素子１０ｂから露出した第１光電変換素子１０ａの領域が大きくなるので、第１光電変換素子１０ａの光電変換可能な領域を広く確保することができる。したがって、光電変換モジュール１００全体の光電変換効率を向上させることができる。
　第２光電変換素子１０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａの少なくとも一部、好ましくは全部を覆っている。より好ましくは、第２光電変換素子１０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａを実質的に全部覆いつつ、第１部分３１ａを実質的に覆わないよう配置される。これにより、光電変換に寄与しない領域、すなわち第２部分３２ａの領域が露出しないよう第１光電変換素子１０ａ及び第２光電変換素子１０ｂを密に配置することができる。したがって、光電変換の効率を低下することなく光電変換モジュール全体としてのサイズを小さくすることができる。
　第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂ上に設けられた絶縁材５０ｂは、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂを第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａから離間させる。より好ましくは、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂ上に設けられた絶縁材５０ｂは、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂを第１光電変換素子１０ａの第１電極層２２ａから離間させる。
　第１実施形態では、導電性基板２０ａ，２０ｂ及び第１電極層２２ａ，２２ｂのサイズ（面積）は、光電変換層２６ａ，２６ｂ及び第２電極層２４ａ，２４ｂのサイズ（面積）よりも大きい。したがって、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａのうちの少なくとも一方が、高さ方向から見て第２電極層２４ａ及び光電変換層２６ａの外側に延出する。この場合、絶縁材５０ｂは、高さ方向から見て、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａのうち第２電極層２４ａ及び光電変換層２６ａの外側に延出した領域の少なくとも一部と重なっていることが好ましい。
　具体的には、第１実施形態では、絶縁材５０ａ，５０ｂは、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂが並んでいる方向（Ｘ方向）に交差する方向（Ｙ方向）に帯状に形成されている。具体的には、絶縁材５０ａ，５０ｂは、Ｙ方向において導電性基板２０ａ，２０ｂの一端から他端まで延びていることが好ましい。
　導電性基板２０ａ，２０ｂの一部は、他の光電変換素子との電気的な接続のため、絶縁材５０ａ，５０ｂから露出している。図示した態様では、導電性基板２０ａ，２０ｂの、帯状の絶縁材５０ａ，５０ｂに関して、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂが並んでいる方向（Ｘ方向）における両方の側が露出している。この代わりに、導電性基板２０ａ，２０ｂの、帯状の絶縁材５０ａ，５０ｂに関して、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂが並んでいる方向（Ｘ方向）における一方の側だけ露出していてもよい。言い換えると、絶縁材５０ａ，５０ｂは、Ｘ方向において導電性基板２０ａ，２０ｂの一方の端まで達していてもよい。
　図５は、第１光電変換素子１０ａのうち、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂによって覆われる領域Ｒ１を説明するための模式図である。なお、図５において、領域Ｒ１は、説明の都合上、Ｙ方向において第１光電変換素子１０ａの長さよりもわずかに長く記載されているが、領域Ｒ１は、Ｙ方向において第１光電変換素子１０ａの長さと実質的に同一であってよい。図５に示すように、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂが並んでいる方向における一端部において、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａのうち第２電極層２４ａ及び光電変換層２６ａの外側に延出した領域と重なっている。これにより、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂが、第１光電変換素子１０ａの第１電極層２２ａ及び／又は導電性基板２０ａに電気的に接触することを防止できる。したがって、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂとの間での電気的な短絡を抑制できる。
　また、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、第１光電変換素子１０ａのうち第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域であって、高さ方向から見て第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの少なくとも一方の縁を跨るよう設けられることが好ましい。図５では、第２光電変換素子１０の絶縁材５０ｂは、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂが並んでいる方向における一端部において、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの縁を跨って設けられている。
　第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの縁は、光電変換素子１０ａの側面において、光電変換層２６ａ及び第２電極層２４ａから露出する。第２光電変換素子１０の絶縁材５０ｂが、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの縁を跨って設けられていれば、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂとの間での電気的な短絡をより抑制できる。
　図示した態様では、導電性基板２０ａ及び第１電極層２２ａのサイズ（面積）は、光電変換層２６ａ及び第２電極層２４ａのサイズ（面積）よりも大きい。図示した態様の代わりに、導電性基板２０ａ及び第１電極層２２ａのサイズ（面積）は、光電変換層２６ａ及び第２電極層２４ａのサイズ（面積）と実質的に同じであってもよい。この場合、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、高さ方向から見て、第１光電変換素子１０ａのうち第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域であって、高さ方向から見て第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの少なくとも一方、好ましくは両方の縁を跨るよう設けられていてよい。この場合であっても、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂが第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａ及び／又は第１電極層２２ａを覆うため、短絡を防止できる。
　さらに、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、第１光電変換素子１０ａの光電変換層２６ａのうち第２電極層２４ａから露出した領域を覆っている、及び／又は光電変換層２６ａの縁を跨るよう設けられていることが好ましい。これにより、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂが、第１光電変換素子１０ａの光電変換層２６ａに電気的に接触することを防止できる。したがって、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂとの間での電気的な短絡を抑制できる。
　第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、前述したようにフレキシブル基板であってもよい。この場合、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、湾曲していてよい。具体的には、第２光電変換素子１０ｂのフレキシブル基板２０ｂは、導電体２００に接続される方の第１端部と、当該第１端部とは反対側の第２端部と、を有し、基板２０ｂは第１端部と第２端部との間で高さ方向に湾曲していてよい。
　すなわち、第２光電変換素子１０ｂのフレキシブル基板２０ｂは、高さ方向（図のＺ方向）におけるフレキシブル基板２０ｂの第１端部の位置が、高さ方向におけるフレキシブル基板２０ｂの第２端部の位置からずれ、かつ第１端部が第２端部と実質的に平行になるよう湾曲していることが好ましい。これにより、基板２０ｂの両端が、図のＸ方向において略平行になり、例えば光電変換モジュールを保持するステージの表面に対して斜めに傾かない。これにより、互いに隣接する光電変換素子１０ａ，１０ｂと導電体２００とを均一の力で接着でき、接着力の低下を抑制することができる。
　以上、互いに隣接する２つの光電変換素子１０ａ，１０ｂの接続部分及びその付近の構成について説明した。当該接続に関する構成は、互いに隣接する任意の光電変換素子１０ａ，１０ｂどうしの間で適用されていてよい。
　複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂを含む光電変換モジュール１００は、不図示の封止材を有していてもよい。封止材は、前述した構成を有する複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂ全体又は複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂの導電性基板２０ａ，２０ｂ側を封止するよう設けられていてよい。
　［第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係る光電変換モジュールについて図６及び図７を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係る光電変換モジュールを構成する各々の光電変換素子の模式的裏面図である。図７は、第２実施形態に係る第１光電変換素子のうち、第２光電変換素子の絶縁材によって覆われる領域を説明するための模式図である。なお、図７において、領域Ｒ１は、説明の都合上、Ｙ方向において第１光電変換素子１０ａの長さよりもわずかに長く記載されているが、領域Ｒ１は、Ｙ方向において第１光電変換素子１０ａの長さと実質的に同一であってよい。
　第２実施形態では、絶縁材５０ａ，５０ｂが形成された領域が、第１実施形態と異なっている。第２実施形態では、光電変換素子１０ａ，１０ｂの絶縁材５０ａ，５０ｂは、導電性基板２０ａ，２０ｂの裏面側でＵ字形の形状に設けられている。すなわち、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、第１光電変換素子１０ａの端部のうち第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域によって規定されるＵ字形の形状を有する。
　具体的には、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂの領域Ｒ１は、高さ方向から見て、第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａのうち第２電極層２４ａ及び光電変換層２６ａの外側に延出した領域の全部と重なる。もしくは、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂの領域Ｒ１は、第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域であって、高さ方向から見て第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａと第１電極層２２ａの少なくとも一方の縁全体を跨るよう設けられる。これにより、第１光電変換素子１０ａと第２光電変換素子１０ｂとの間で短絡が生じる虞をより確実に防止することができる。
　さらに、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域であって第１光電変換素子１０ａの光電変換層２６ａのうち第２電極層２４ａから露出した領域全体を覆っている、及び／又は第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域内で光電変換層２６ａの縁を跨るよう設けられていることが好ましい。これにより、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂが、第１光電変換素子１０ａの光電変換層２６ａに電気的に接触することを防止できる。
　第２実施形態においても、必須ではないが、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａに導電体２００を介して接続されていてよい。この場合、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂは、集電電極３０ａの第２部分３２ａのまわりの領域のうち第２光電変換素子１０ｂに覆われた領域を覆っていてよい。これにより、集電電極３０ａの第２部分３２ａのまわりの領域が第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂで覆われるため、電気的な短絡の虞をより抑制することができる。
　［光電変換モジュールの製造方法］
　一実施形態の光電変換モジュールの製造方法について説明する。まず、導電性基板２０ａを有する第１光電変換素子１０ａと、導電性基板２０ｂ及び導電性基板２０ｂ上に設けられた絶縁材５０ｂを有する第２光電変換素子１０ｂと、を準備する。具体的には、第１光電変換素子１０ａ及び第２光電変換素子１０ｂは、前述した実施形態で説明したいずれかの光電変換素子１０ａ，１０ｂの構造を有するものであってよい。
　それぞれの光電変換素子１０ａ，１０ｂの製造工程では、第１電極層２２ａ，２２ｂ、第１バッファ層、光電変換層２６ａ，２６ｂ、第２バッファ層、第２電極層２４ａ，２４ｂが、導電性基板２０ａ，２０ｂ上に形成される。また、必要に応じて、反り防止のため、導電性基板２０ａ，２０ｂの裏側に、モリブデン、チタン、クロムのような金属材料を成膜してもよい。第１バッファ層及び第２バッファ層は、必要に応じて形成されればよい。
　第１電極層２２ａ，２２ｂは、導電性基板２０ａ，２０ｂの表面に、例えばスパッタリング法により、第１電極層２２ａ，２２ｂを構成する材料を成膜することで形成される。第１電極層２２ａ，２２ｂを構成する材料については、前述したとおりである。スパッタリング法は、直流（ＤＣ）スパッタリング法でもよいし、または、高周波（ＲＦ）スパッタリング法でもよい。また、スパッタリング法に代えて、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法、ＡＬＤ（atomic layer deposition）法などを用いて、第１電極層２２ａ，２２ｂを形成してもよい。
　光電変換層２６ａ，２６ｂは、第１電極層２２ａ，２２ｂの上に成膜することによって形成される。具体的一例では、光電変換層２６ａ，２６ｂは、例えば、第１電極層２２ａ，２２ｂの上に薄膜状のプリカーサ層を形成し、このプリカーサ層をカルコゲン化することで形成される。
　第２バッファ層は、ＣＢＤ（chemical bath deposition）法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの方法により、光電変換層２６の上に成膜して形成される。第２バッファ層を構成する材料については、前述したとおりである。
　第２電極層２４ａ，２４ｂは、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの方法により、第２バッファ層の上に形成される。この代わりに、第２バッファ層が存在しない場合には、第２電極層２４ａ，２４ｂは、光電変換層２６ａ，２６ｂの上に形成される。第２電極層２４ａ，２４ｂを構成する材料については、前述したとおりである。
　次に、第２電極層２４ａ，２４ｂ上に集電電極３０ａ，３０ｂ（第１部分３１ａ，３１ｂ及び第２部分３２ａ，３２ｂ）を形成する。集電電極３０ａ，３０ｂは、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＡＤ法、蒸着法のほか、インクジェット法やスクリーン印刷法などの印刷プロセスを適用して形成することができる。
　次に、必要に応じて、各々の光電変換素子１０ａ，１０ｂの導電性基板２０ａ，２０ｂに絶縁材５０ａ，５０ｂを形成する。絶縁材５０ａ，５０ｂは、公知の蒸着法等により前述した所望の箇所に設けられる。絶縁材５０ａ，５０ｂが絶縁性のテープである場合、絶縁材５０ａ，５０ｂは導電性基板２０ａ，２０ｂの所望の箇所に貼られればよい。前述した一連の工程により、第１光電変換素子１０ａ及び第２光電変換素子１０ｂを製造することができる。なお、絶縁材５０ａ，５０ｂを設ける領域については、上記の各実施形態で説明したとおりである。
　次に、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ａの一部を、第１光電変換素子１０ａに電気的に接続する接続ステップを実施する。電気的な接続は、例えば半田や導電性ペースト等の導電体２００によって行われる。接続ステップは、第２光電変換素子１０ｂの絶縁材５０ｂが第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂを第１光電変換素子１０ａの導電性基板２０ａから離間させるとともに、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂの一部が第１光電変換素子１０ａに電気的に接続されるよう配置することを含む。好ましくは、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂの一部は第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａに電気的に接続されればよい。これにより、第１光電変換素子１０ａ上に導電体２００を介して第２光電変換素子１０ｂを接続することができる。
　なお、上記の接続ステップを繰り返すことによって、多数の光電変換素子を互いに並べて配列させることができる。
　［第３実施形態］
　次に、第３実施形態に係る光電変換モジュールについて図８を参照して説明する。図８は、第３実施形態に係る光電変換モジュールの模式的平面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号が付されている。第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略することがあることに留意されたい。
　光電変換モジュール１００は、１つ又は複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂを備えていてよい。なお、図８では、複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂを備えた光電変換モジュール１００が示されている。１つ又は複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂは、例えば封止材によって封止されていてもよい。
　光電変換モジュール１００が複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂを備える場合、複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂは、少なくとも一方向に並んでいてよく、好ましくは格子状に並んでいてよい。この場合、複数の光電変換素子１０ａ，１０ｂは、互いに電気的に直列及び／又は並列に接続されていてよい。
　図８に示された例では、光電変換素子１０ａ，１０ｂは、互いに部分的に重なるよう配置されている。一方向に並んだ光電変換素子１０ａ，１０ｂのうち互いに隣接する光電変換素子どうしが、部分的に重なっている。具体的には、図８に示されるように、第２光電変換素子１０ｂは、それに隣接する第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａを覆うように配置されていてよい。この場合、第２光電変換素子１０ｂは、それに隣接する第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａに対して電気的に接続される。
　［人工衛星及び人工衛星用のパドル］
　次に、光電変換モジュールを備えた人工衛星及び人工衛星用のパドルについて説明する。図９は、光電変換モジュールを備えた人工衛星の模式的斜視図である。人工衛星９００は、基部９１０及びパドル９２０を有していてよい。基部９１０は、人工衛星９００の制御等に必要な不図示の機器を備えていてよい。アンテナ９４０が基部９１０に取り付けられていてよい。
　パドル９２０は、前述した光電変換モジュール１００を備えていてよい。光電変換モジュール１００を備えたパドル９２０は、基部９１０に設けられた各種の機器を動作させるための電源として利用することができる。このように、光電変換モジュール１００は、人工衛星用のパドルに適用することができる。特に、人工衛星用のパドル９２０は、人工衛星の打ち上げ時及び運用時に高温環境及び激しい温度変化環境にさらされるため、前述した高い耐熱性を有する光電変換素子１０を備えた光電変換モジュール１００が利用されることが望ましい。
　パドル９２０は、連結部９２２と、ヒンジ部９２４と、を有していてよい。連結部９２２は、パドル９２０を基部９１０に連結させている部分に相当する。
　ヒンジ部９２４は一方向に沿って延びており、ヒンジ部９２４を回転軸としてパドル９２０を折り曲げ可能にしている。それぞれのパドル９２０は、少なくとも１つ、好ましくは複数のヒンジ部９２４を有していてよい。これにより、光電変換モジュール１００を備えたパドル９２０は、小さく折り畳み可能に構成される。人工衛星９００の打ち上げ時、パドル９２０は、折り畳まれた状態であってよい。パドル９２０は、太陽光を受けて発電する際に、展開されれば良い。
　図９に示すような構造の代わりに、パドル９２０は、巻き回されることによって形成された円筒状の形状を有していてよい。これにより、パドル９２０は、巻き回された部分の回転によって、略平坦状の展開された状態をとり得る。人工衛星９００の打ち上げ時、パドル９２０は、概ね円筒状の形状を維持していてよい。パドル９２０は、太陽光を受けて発電する際に、略平坦な状態になるよう展開されればよい。
　上述したように、実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
　前述した各々の実施形態で説明した各特徴は、可能な限り、別の実施形態に適用したり別の実施形態のものと交換したりすることができる。また、上記実施形態では、薄膜型の光電変換素子を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、結晶型の光電変換素子にも可能な限り適用可能である。
　また、前述した実施形態では、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、第１光電変換素子１０ａの集電電極３０ａの第２部分３２ａと電気的に接続されている。この代わりに、第２光電変換素子１０ｂの導電性基板２０ｂは、第１光電変換素子１０ａの第２電極層２４ａに、導電体２００を介して又は直接的に、電気的に接続されていてもよい。
　本出願は２０２１年９月３０日に出願された日本国特許出願２０２１－１６２３１４号に基づく優先権を主張するものであり、当該特許出願の全内容がここに参照により援用される。

 

Claims (11)

  1. 　導電性基板を有する第１光電変換素子と、
    　導電性基板を有する第２光電変換素子と、を有し、
    　前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子は、部分的に重なるよう互いに並んで配置されており、
    　前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部が、前記第１光電変換素子に電気的に接続されており、
    　前記第２光電変換素子の前記導電性基板を前記第１光電変換素子の前記導電性基板から離間させる絶縁材が、前記第２光電変換素子の前記導電性基板上に設けられている、光電変換モジュール。
  2. 　前記第１光電変換素子は、
    　　前記第１光電変換素子の前記導電性基板に接続された第１電極層と、
    　　第２電極層と、
    　　前記第１電極層と前記第２電極層との間の光電変換層と、
    　を有し、
    　前記第１光電変換素子の前記導電性基板と前記第１電極層のうちの少なくとも一方が、高さ方向から見て前記第２電極層及び前記光電変換層の外側に延出しており、
    　前記絶縁材は、前記高さ方向から見て、前記第１光電変換素子の前記導電性基板と前記第１電極層のうち前記第２電極層及び前記光電変換層の外側に延出した領域の少なくとも一部と重なっている、請求項１に記載の光電変換モジュール。
  3. 　前記第１光電変換素子は、
    　　前記第１光電変換素子の前記導電性基板に接続された第１電極層と、
    　　第２電極層と、
    　　前記第１電極層と前記第２電極層との間の光電変換層と、
    　を有し、
    　前記絶縁材は、前記第２光電変換素子に覆われた領域であって、高さ方向から見て前記第１光電変換素子の前記導電性基板と前記第１電極層の少なくとも一方の縁を跨るよう設けられている、請求項１又は２に記載の光電変換モジュール。
  4. 　前記第１光電変換素子は、
    　　前記第１光電変換素子の前記導電性基板に接続された第１電極層と、
    　　第２電極層と、
    　　前記第１電極層と前記第２電極層との間の光電変換層と、
    　を有し、
    　前記絶縁材は、前記第２電極層から露出した前記光電変換層の領域を覆っている、及び／又は前記光電変換層の縁を跨るよう設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
  5. 　前記絶縁材は、前記第１光電変換素子の端部のうち前記第２光電変換素子に覆われた領域によって規定されるＵ字形の形状を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
  6. 　前記第１光電変換素子は、集電電極を有し、
    　前記集電電極は、実質的に線状の複数の第１部分と、前記複数の第１部分に連結された第２部分と、を有し、
    　前記第１光電変換素子の前記集電電極の前記第２部分が、前記第２光電変換素子の前記導電性基板に接続されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
  7. 　前記絶縁材は、前記集電電極の前記第２部分のまわりの領域のうち前記第２光電変換素子に覆われた領域を覆っている、請求項６に記載の光電変換モジュール。
  8. 　前記絶縁材は、絶縁性のテープによって構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
  9. 　前記絶縁材は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＨｆＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
  10. 　導電性基板を有する第１光電変換素子と、導電性基板及び前記導電性基板上に設けられた絶縁材を有する第２光電変換素子と、を準備するステップと、
    　前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部を、前記第１光電変換素子に電気的に接続するステップと、を有し、
    　前記接続ステップは、前記絶縁材が前記第２光電変換素子の前記導電性基板を前記第１光電変換素子の前記導電性基板から離間させるとともに、前記第２光電変換素子の前記導電性基板の一部が前記第１光電変換素子に電気的に接続されるよう配置することを含む、光電変換モジュールの製造方法。
  11. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換モジュールを備えたパドル。
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