JP5705989B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の光電変換セルが接続された光電変換装置に関する。
太陽光発電などに使用される光電変換装置として、光吸収係数が高いＣＩＧＳなどのカルコパイライト系のＩ-III−VI族化合物半導体を光電変換層として用いたものがある。このような光電変換装置は、例えば、特開２０００−２９９４８６号公報および特開２００２−３７３９９５号公報に記載されている。ＣＩＧＳは光吸収係数が高く、光電変換層の薄膜化や大面積化や低コスト化に適しており、これを用いた次世代太陽電池の研究開発が進められている。
かかるカルコパイライト系の光電変換装置は、ガラスなどの基板の上に、金属電極などの下部電極層と、光電変換層と、透明電極や金属電極などの上部電極層とを、この順に積層した光電変換セルを、平面的に複数並設した構成を有することによって構成される。複数の光電変換セルは、隣り合う一方の光電変換セルの上部電極層と他方の光電変換セルの下部電極層とを接続導体で接続することで、電気的に直列接続されている。
また、Ｓｉ（シリコン）系など他の材料を光電変換層に用いた光電変換装置にも、同様の構成を有するものがある。
このような接続導体は、下部電極層上に形成された光電変換層をメカニカルスクライブ法によって除去した後、この除去部に導体を設けることによって作製される。この接続導体と下部電極層との接続部における電気抵抗が小さいほど電流値の損失が低減されるため、光電変換装置の光電変換効率は高くなる。
しかしながら、上述したメカニカルスクライブ法では、光電変換層を下部電極層から除去しきれず、下部電極層上に光電変換層が残存する場合があった。このような場合には、この残存部分で接触抵抗が高くなり、光電変換効率を高めることが困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光電変換装置における光電変換効率を向上することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る光電変換装置は、下部電極層と、第１の半導体層と、第２の半導体層と、接続導体とを備えている。下部電極層は、第１の下部電極層および第２の下部電極層を有している。これら第１の下部電極層および第２の下部電極層は、基板上において一方向に離れて平面配置されている。第１の半導体層は、多結晶構造であるとともに第１導電型を有しており、第１の下部電極層上から基板上を経て第２の下部電極層上にかけて設けられている。第２の半導体層は、第１導電型とは異なる第２導電型を有しており、第１の半導体層上に設けられている。接続導体は、第１の半導体層の表面（側面）に沿って、または第１の半導体層を貫通して設けられており、第２の半導体層と第２の下部電極層とを電気的に接続している。そして、第１の半導体層は、下部電極層の上面に平行な同一面内において結晶の平均粒径が異なっており、接続導体と第２の下部電極層との接続部の近傍における結晶の平均粒径が、第１の下部電極層の近傍における結晶の平均粒径よりも大きい。
上記一実施形態によれば、光電変換装置における変換効率が向上する。
以下に本発明の一実施形態に係る光電変換装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜光電変換装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１の光電変換装置１１のＸＺ断面図である。なお、図１および図２には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１の光電変換装置１１のＸＺ断面図である。なお、図１および図２には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。
光電変換装置１１は、基板１上に複数の光電変換セル１０が並べられて互いに電気的に接続されている。なお、図１では、図示の都合上、２つの光電変換セル１０ａ、１０ｂのみが示されているが、実際の光電変換装置１１には、図面のＸ軸方向、あるいはさらに図面のＹ軸方向に、多数の光電変換セル１０が平面的に（二次元的に）配列されていてもよい。
図１、図２において、基板１上に複数の下部電極層２が平面配置されている。図１、図２において、複数の下部電極層２は、一方向（Ｘ軸方向）に間隔（以下、隣接する下部電極層２間の間隙を第１溝部Ｐ１ともいう）をあけて並べられた下部電極層２ａ〜２ｃから成る。この下部電極層２ａ（光電変換セル１０ａにおける第１の下部電極層）上から基板１上を経て下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ａにおける第２の下部電極層）上にかけて、第１の半導体層３ａが設けられている。また、第１の半導体層３ａ上には、第１の半導体層３ａとは異なる導電型の第２の半導体層４ａが設けられている。さらに、下部電極層２ｂ上において、接続導体７ａが、第１の半導体層３ａの表面（側面）に沿って、または第１の半導体層３ａを貫通（分断）して設けられている。この接続導体７ａは、第２の半導体層４ａと下部電極層２ｂとを電気的に接続している。これら、下部電極層２ａ、下部電極層２ｂ、第１の半導体層３ａ、第２の半導体層４ａおよび接続導体７ａによって、１つの光電変換セル１０ａを構成している。
同様に、別の光電変換セル１０ｂが光電変換セル１０ａに隣接するように設けられている。つまり、下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ｂにおける第１の下部電極層）上から下部電極２ｃ（光電変換セル１０ｂにおける第２の下部電極層）にかけて第１の半導体層３ｂおよび第２の半導体層４ｂが設けられている。さらに下部電極２ｃ上において、第２の半導体層４ｂと下部電極層２ｃとを電気的に接続する接続導体７ｂが設けられている。これら、下部電極層２ｂ、下部電極層２ｃ、第１の半導体層３ｂ、第２の半導体層４ｂおよび接続導体７ｂによって、１つの光電変換セル１０ｂを構成している。
そして、光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂは、下部電極２ｂをともに利用しており、このような構成によって、光電変換セル１０ａおよび光電変換セル１０ｂが直列接続された、高出力の光電変換装置１１となる。
なお、本実施形態における光電変換装置１１は、第２の半導体層４側から光が入射されるものを想定しているが、これに限定されず、基板１側から光が入射されるものであってもよい。
基板１は、光電変換セル１０を支持するためのものである。基板１に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属等が挙げられる。基板１としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）を用いることができる。
下部電極層２（下部電極層２ａ、２ｂ、２ｃ）は、基板１上に設けられた、Ｍｏ、Ａｌ、ＴｉまたはＡｕ等の導電体である。下部電極層２は、スパッタリング法または蒸着法などの公知の薄膜形成手法を用いて、０．２μｍ〜１μｍ程度の厚みに形成される。
光電変換層としての第１の半導体層３（第１の半導体層３ａ、３ｂ）は、多結晶構造を有する第１導電型の半導体層である。第１の半導体層３は、例えば１μｍ〜３μｍ程度の厚みを有する。第１の半導体層３としては、シリコン、II−VI族化合物、Ｉ−III−VI族化合物およびＩ−II−IV−VI族化合物等が挙げられる。
II−VI族化合物とは、II−Ｂ族（１２族元素ともいう）とVI−Ｂ族元素（１６族元素ともいう）との化合物半導体である。II−VI族化合物としては、例えば、ＣｄＴｅ等が挙げられる。
Ｉ−III−VI族化合物とは、Ｉ−Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII−Ｂ族元素（１３族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素との化合物である。Ｉ−III−VI族化合物としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２（二セレン化銅インジウム、ＣＩＳともいう）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（二セレン化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳともいう）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２（二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳＳともいう）が挙げられる。あるいは、第１の半導体層３は、薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜にて構成されていてもよい。
Ｉ−II−IV−VI族化合物とは、Ｉ−Ｂ族元素とII−Ｂ族元素とIV−Ｂ族元素（１４族元素ともいう）とVI−Ｂ族元素との化合物である。Ｉ−II−IV−VI族化合物としては、例えば、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳともいう）、Ｃｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）４（ＣＺＴＳＳｅともいう）、およびＣｕ２ＺｎＳｎＳｅ４（ＣＺＴＳｅともいう）が挙げられる。
第１の半導体層３は、スパッタリング法、蒸着法などのいわゆる真空プロセスによって形成可能であるほか、いわゆる塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによって形成することもできる。塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスは、第１の半導体層３の構成元素の錯体溶液を下部電極層２の上に塗布し、その後、乾燥・熱処理を行なうプロセスである。
光電変換セル１０ａにおいて、第１の半導体層３ａは、接続導体７ａと下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ａにおける第２の下部電極層）との接続部の近傍における結晶の平均粒径が、下部電極層２ａ（光電変換セル１０ａにおける第１の下部電極層）の近傍における結晶の平均粒径よりも大きい。このような構成により、接続導体７ａを設けるために、下部電極層２ｂ上に設けた第１の半導体層３ａの一部を除去して下部電極層２ｂを露出させる際に、下部電極層２ｂの表面に第１の半導体層３ａが残存し難くなる。その結果、接続導体７ａと下部電極層２ｂとの接続部における電気抵抗が小さくなり、光電変換装置１１の光電変換効率が高められる。
つまり、接続導体７ａと下部電極層２ｂとの接続部の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径が比較的大きくなっていることによって、この部位での第１の半導体層３ａと下部電極層２ｂとの密着性が低くなり、第１の半導体層３ａが除去され易くなる。一方、第１の半導体層３ａにおける下部電極層２ａの近傍においては、第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径が比較的小さくなっていることによって、この部位での第１の半導体層３ａと下部電極層２ａとの密着性が高くなり、第１の半導体層３ａと下部電極層２ａとの電気的な接続が良好となる。
同様に、光電変換セル１０ｂにおいて、第１の半導体層３ｂは、接続導体７ｂと下部電極層２ｃ（光電変換セル１０ｂにおける第２の下部電極層）との接続部の近傍における結晶の平均粒径が、下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ｂにおける第１の下部電極層）の近傍における結晶の平均粒径よりも大きい。このような構成により、接続導体７ｂを設けるために、下部電極層２ｃ上に設けた第１の半導体層３ｂの一部を除去して下部電極層２ｃを露出させる際に、下部電極層２ｃの表面に第１の半導体層３ｂが残存し難くなる。その結果、接続導体７ｂと下部電極層２ｃとの接続部における電気抵抗が小さくなり、光電変換装置１１の光電変換効率が高められる。
光電変換セル１０ａにおいて、接続導体７ａと下部電極層２ｂとの接続部の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径は、下部電極層２ａの近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径よりも２〜１００倍大きくてもよい。このような範囲であれば、光電変換装置１１の光電変換効率がより高くなる。より耐久性の高い光電変換セル１０ａにするという観点からは、続導体７ａと下部電極層２ｂとの接続部の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径は、下部電極層２ａの近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径よりも２〜５倍大きくてもよい。同様に、光電変換セル１０ｂにおいて、接続導体７ｂと下部電極層２ｃとの接続部の近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径は、下部電極層２ｂの近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径よりも２〜１００倍大きくてもよい。このような範囲であれば、光電変換装置１１の光電変換効率がより高くなる。より耐久性の高い光電変換セル１０ｂにするという観点からは、続導体７ｂと下部電極層２ｃとの接続部の近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径は、下部電極層２ｂの近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径よりも２〜５倍大きくてもよい。
また、下部電極層２ａ（光電変換セル１０ａにおける第１の下部電極層）の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径、および下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ｂにおける第１の下部電極層）の近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径は、２０〜１０００ｎｍとしてもよい。これにより、下部電極層２と第１の半導体層３との密着性を高めることができるとともに電荷移動を良好にすることができる。
なお、接続導体７ａと下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ａにおける第２の下部電極層）との接続部の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径とは、図２に示すような光電変換装置１１の断面を見たときに、接続導体７ａと溝部Ｐ１（下部電極層２ａと下部電極層２ｂとの間の溝部Ｐ１）との間において、下部電極層２ｂに接触している第１の半導体層３ａの結晶粒子の平均粒径をいう。
また、下部電極層２ａ（光電変換セル１０ａにおける第１の下部電極層）の近傍における第１の半導体層３ａの結晶の平均粒径とは、図２に示すような光電変換装置１１の断面を見たときに、下部電極層２ａと接触している第１の半導体層３ａの結晶粒子の平均粒径をいう。
同様に、接続導体７ｂと下部電極層２ｃ（光電変換セル１０ｂにおける第２の下部電極層）との接続部の近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径とは、接続導体７ｂと溝部Ｐ１（下部電極層２ｂと下部電極層２ｃとの間の溝部Ｐ１）との間において、下部電極層２ｃに接触している第１の半導体層３ｂの結晶粒子の平均粒径をいう。また、下部電極層２ｂ（光電変換セル１０ｂにおける第１の下部電極層）の近傍における第１の半導体層３ｂの結晶の平均粒径とは、下部電極層２ｂと接触している第１の半導体層３ｂの結晶粒子の平均粒径をいう。
このような第１の半導体層３の結晶の平均粒径は、例えば以下のようにして求められる。図２に示すような光電変換装置１１の断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による撮影で画像（断面画像とも言う）を得る。次に、この断面画像に透明フィルムを重ねた上から、下部電極層２に接触している複数の第１の半導体層３の結晶粒子の粒界をペンでなぞる。このとき、断面画像の隅の近傍に表示されている所定距離（例えば、１μｍ）を示した直線（スケールバーとも言う）もペンでなぞる。そして、ペンで粒界およびスケールバーが書き込まれた透明フィルムをスキャナで読み込んで画像データを得る。そして、所定の画像処理ソフトを用いて上記画像データから粒子の面積を算出し、この面積から、結晶粒子を球状と見なした場合の粒径を算出する。そして、配置の偏りが無いように選んだ１０個以上の複数の結晶粒子の粒径の平均値より平均粒径を算出する。
第２の半導体層４（第２の半導体層４ａ、４ｂ）は、第１の半導体層３の第１導電型とは異なる第２導電型を有する半導体層である。第１の半導体層３および第２の半導体層４が電気的に接合することにより、電荷を良好に取り出すことが可能な光電変換層が形成される。例えば、第１の半導体層３がｐ型であれば、第２の半導体層４はｎ型である。第１の半導体層３がｎ型で、第２の半導体層４がｐ型であってもよい。なお、第１の半導体層３と第２の半導体層４との間に高抵抗のバッファ層が介在していてもよい。
第２の半導体層４は、第１の半導体層３とは異なる材料が第１の半導体層３上に積層されたものであってもよく、あるいは第１の半導体層３の表面部が他の元素のドーピングによって改質されたものであってもよい。
第２の半導体層４としては、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。この場合、第２の半導体層４は、例えばケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等で１０〜２００ｎｍの厚みで形成される。なお、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）とは、ＩｎとＯＨとＳとを主に含む化合物をいう。（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）は、ＺｎとＩｎとＳｅとＯＨとを主に含む化合物をいう。（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏは、ＺｎとＭｇとＯとを主に含む化合物をいう。
図１、図２のように、第２の半導体層４上にさらに上部電極層５が設けられていてもよい。上部電極層５は、第２の半導体層４よりも抵抗率の低い層であり、第１の半導体層３および第２の半導体層４で生じた電荷を良好に取り出すことが可能となる。光電変換効率をより高めるという観点からは、上部電極層５の抵抗率が１Ω・ｃｍ未満でシート抵抗が５０Ω／□以下であってもよい。
上部電極層５は、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ等の０．０５〜３μｍの透明導電膜である。透光性および導電性を高めるため、上部電極層５は第２の半導体層４と同じ導電型の半導体で構成されてもよい。上部電極層５は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等で形成され得る。
また、図１、図２に示すように、上部電極層５上にさらに集電電極８が形成されていてもよい。集電電極８は、第１の半導体層３および第２の半導体層４で生じた電荷をさらに良好に取り出すためのものである。集電電極８は、例えば、図１に示すように、光電変換セル１０の一端から接続導体７にかけて線状に形成されている。これにより、第１の半導体層３および第４の半導体層４で生じた電流が上部電極層５を介して集電電極８に集電され、接続導体７を介して隣接する光電変換セル１０に良好に導電される。
集電電極８は、第１の半導体層３への光透過率を高めるとともに良好な導電性を有するという観点から、５０〜４００μｍの幅を有していてもよい。また、集電電極８は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。
集電電極８は、例えば、Ａｇ等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストがパターン状に印刷され、これが硬化されることによって形成される。
図１、図２において、接続導体７（接続導体７ａ、７ｂ）は、第１の半導体層３、第２の半導体層４および第２の電極層５をＺ軸方向に貫通（分断）する第２溝Ｐ２内に設けられた導体である。接続導体７は、金属や導電ペースト等が用いられ得る。図１、図２においては、集電電極８を延伸して接続導体７が形成されているが、これに限定されない。例えば、上部電極層５が延伸したものであってもよい。
また、接続導体７と下部電極層２との密着性、および接続導体７と第１の半導体層３との密着性を高めるという観点からは、接続導体７がガラスを含んでいてもよい。これにより、接続導体７の近傍での第１の半導体層３の剥離を、接続導体７で良好に低減することができ、長期にわたり高い光電変換効率を維持することが可能な光電変換装置１１となる。つまり、接続導体７と下部電極層２との接続部の近傍における結晶の平均粒径が比較的大きいことによって、この接続部の近傍の第１の半導体層３と下部電極層２との密着強度が低下しやすくなるのを、ガラスを含んだ接続導体７で補強することができる。
＜光電変換装置の製造プロセス＞
次に、上記構成を有する光電変換装置１１の製造プロセスについて説明する。図５〜１１は、光電変換装置１０の製造途中の様子を示す断面図である。なお、図５〜１１に示す断面図は、図２に示す断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。
次に、上記構成を有する光電変換装置１１の製造プロセスについて説明する。図５〜１１は、光電変換装置１０の製造途中の様子を示す断面図である。なお、図５〜１１に示す断面図は、図２に示す断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。
まず、図５に示すように、洗浄された基板１の略全面に、スパッタリング法などを用いて、Ｍｏなどからなる下部電極層２を成膜する。そして、下部電極層２の一部に第１溝部Ｐ１を形成する。第１溝部Ｐ１は、例えば、ＹＡＧレーザーその他のレーザー光を走査しつつ形成対象位置に照射することで溝加工を行なう、レーザースクライブ加工によって形成することができる。図５は、第１溝部Ｐ１を形成した後の状態を示す図である。
第１溝部Ｐ１を形成した後、下部電極層２の上に、第１の半導体層３となる前駆体層３ＰＲを、スパッタリング法や塗布法等によって形成する。前駆体層３ＰＲは第１の半導体層３を構成する化合物の原料を含む層であってもよく、第１の半導体層３を構成する化合物の微粒子を含む層であってもよい。図６は、前駆体層３ＰＲを形成した後の状態を示す図である。
次に、この前駆体層３ＰＲの接続導体７が形成される部位に、Ｎａ等のアルカリ金属元素を含む溶液Ｌをスプレー等で吹きつけることによってアルカリ金属元素の濃度を高めた後、前駆体層３ＰＲ全体を加熱して結晶化を行なう。この加熱処理の際、溶液Ｌを吹きつけた部位は、アルカリ金属元素によって結晶化が促進し、結晶粒径が大きくなりやすい。図７は、前駆体層３ＰＲの接続導体７が形成される部位に溶液Ｌを吹きつけている状態を示す図である。なお、上記アルカリ金属元素を含む溶液Ｌとしては、例えば、塩化ナトリウムや硝酸ナトリウム等の無機化合物や、酢酸ナトリウム等の有機錯体等を水やアルコール等の溶媒に溶解したものを用いることができる。また、図８は前駆体層３ＰＲが結晶化され、第１の半導体層３となった状態を示す図である。
なお、第１の半導体層３の接続導体７が形成される部位の結晶粒径を大きくする方法としては、上記の溶液Ｌの吹き付けに限定されない。例えば、前駆体層３ＰＲの接続導体７が形成される部位を、ランプやレーザー等で局所加熱しながら、前駆体層３ＰＲ全体を加熱して結晶化を行なってもよい。これにより、局所加熱を行なった部位は、他の部位よりも温度が高くなるため、結晶化が促進し、結晶粒径が大きくなりやすい。
あるいは、前駆体層３ＰＲの接続導体７が形成される部位に対応する下部電極層２に孔をあけておいたり、この部位の下部電極層２を薄くしておいたりし、この孔あるいは薄い部位を介して基板１からアルカリ金属元素を多く拡散させながら前駆体層３ＰＲの結晶化を行なってもよい。
第１の半導体層層３を形成した後、第１の半導体層３の上に、第２の半導体層４および上部電極層５を、ＣＢＤ法やスパッタリング法等で順次形成する。図９は、第２の半導体層４および上部電極層５を形成した後の状態を示す図である。
第２の半導体層４および上部電極層５を形成した後、第１の半導体層３、第２の半導体層４および上部電極層５を貫通（分断）するように第２溝部Ｐ２をメカニカルスクライブ加工によって形成する。メカニカルスクライブ加工は、例えば、４０μｍ〜５０μｍ程度のスクライブ幅のスクライブ針やドリルを用いたスクライビングによって、第１の半導体層３を下部電極層２から除去する加工をいう。この第２溝部Ｐ２は、上記第１の半導体層３の接続導体７が形成される部位、すなわち結晶粒径が大きい部位に形成するため、メカニカルスクライブ加工を良好に行なうことができ、第１の半導体層３を下部電極層２から良好に除去することができる。図１０は、第２溝部Ｐ２を形成した後の状態を示す図である。
第２溝部Ｐ２を形成した後、上部電極層５上および第２溝部Ｐ２内に、例えば、Ａｇなどの金属粉を樹脂バインダーなどに分散させた導電ペーストをパターン状に印刷し、これを加熱硬化することで、集電電極８および接続導体７を形成する。図１１は、集電電極８および接続導体７を形成した後の状態を示す図である。
最後に第２溝部Ｐ２からずれた位置で、第１の半導体層３〜集電電極８をメカニカルスクライブ加工により除去して複数の光電変換セルに分割することによって、図１および図２に示す光電変換装置１１を得ることができる。
＜光電変換装置の変形例＞
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
例えば、上記一実施形態では、接続導体７は第１の半導体層３を貫通（分断）して設けられているが、これに限られない。例えば、図３、図４に示されるように接続導体２７が第１の半導体層３の表面（側面）に沿って設けられていてもよい。なお、図３、図４において、図１、図２と同じ構成のものには、同じ符号が付されている。
図３、図４に示される光電変換装置３１は、複数の光電変換セル３０（光電変換セル３０ａ、３０ｂ）を有している。そして、光電変換セル３０ａにおいては、第１の半導体層３ａ、第２の半導体層４ａおよび上部電極層５の側面に沿って接続導体２７ａが設けられている。同様に、光電変換セル３０ｂにおいては、第１の半導体層３ｂ、第２の半導体層４ｂおよび上部電極層５の側面に沿って接続導体２７ｂが設けられている。
このような光電変換装置３１は、例えば、上記図１０における第２溝部Ｐ２を比較的広い幅で形成した後、接続導体２７を隣接する光電変換セルの第２の半導体層４や上部電極層５に接触しないように形成することにより作製することができる。このような構成であれば、最後に光電変換セルごとに分割する必要がなく、工程を簡略化できる。
１：基板
２、２ａ、２ｂ：下部電極層
３、３ａ、３ｂ：第１の半導体層
４、４ａ、４ｂ：第２の半導体層
７、７ａ、７ｂ、２７、２７ａ、２７ｂ：接続導体
１０、１０ａ、１０ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ：光電変換セル
１１、３１：光電変換装置
２、２ａ、２ｂ：下部電極層
３、３ａ、３ｂ：第１の半導体層
４、４ａ、４ｂ：第２の半導体層
７、７ａ、７ｂ、２７、２７ａ、２７ｂ：接続導体
１０、１０ａ、１０ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ：光電変換セル
１１、３１：光電変換装置
Claims (5)
- 基板上に設けられた、第１の下部電極層および第２の下部電極層が一方向に離れて平面配置されている下部電極層と、
前記第１の下部電極層上から前記基板上を経て前記第２の下部電極層上にかけて設けられた、多結晶構造を有する第１導電型の第１の半導体層と、
該第１の半導体層上に設けられた前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の表面に沿って、または前記第１の半導体層を貫通して設けられた、前記第２の半導体層と前記第２の下部電極層とを電気的に接続する接続導体とを備え、
前記第１の半導体層は、前記下部電極層の上面に平行な同一面内において結晶の平均粒径が異なっており、前記接続導体と前記第２の下部電極層との接続部の近傍における結晶の平均粒径が前記第１の下部電極層の近傍における結晶の平均粒径よりも大きいことを特徴とする光電変換装置。 - 前記接続部の近傍における結晶の平均粒径が前記第１の下部電極層の近傍における結晶の平均粒径の２〜１００倍である、請求項１に記載の光電変換装置。
- 前記第１の半導体層は、金属カルコゲナイドおよびアルカリ金属元素を含んでいるとともに、前記接続導体と前記第２の下部電極層との接続部の近傍におけるアルカリ金属元素の原子数が前記第１の下部電極層の近傍におけるアルカリ金属元素の原子数よりも大きい、請求項１または２に記載の光電変換装置。
- 前記金属カルコゲナイドはＩ−III−VI族化合物である、請求項３に記載の光電変換装
置。 - 前記接続導体はガラスを含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載の光電変換装置。
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