(57)【要約】【課題】成膜された半導体層が大気中に曝露されることを原因とする性能低下の問題を解決した集積型光発電素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】共通の基板上１０に形成された複数のセルが直列に接続された集積型光発電素子Ｉ０であって、セルは、基板１０と、基板１０上に分割形成された裏面電極層１１と、裏面電極層１１上に形成され、隣接する他のセルと分割溝１５によって分割された半導体層１２と、半導体層１２上に形成された透明電極層１３と、少なくとも半導体層１２の一部に形成され、半導体層１２と比べて低い電気抵抗の金属とガラスフリットとが拡散され、且つ裏面電極層１１と透明電極層１３とを電気的に短絡する短絡層１４と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010177255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の基板上に形成された複数のセルが直列に接続された集積型光発電素子であって、
前記セルは、
基板と、
前記基板上に分割形成された裏面電極層と、
前記裏面電極層上に形成され、隣接する他のセルと分割溝によって分割された半導体層と、
前記半導体層上に形成された透明電極層と、
少なくとも前記半導体層の一部に形成され、当該半導体層と比べて低い電気抵抗の金属とガラスフリットとが拡散され、且つ前記裏面電極層と前記透明電極層とを電気的に短絡する短絡層と、
を有することを特徴とする集積型光発電素子。
【請求項２】
前記半導体層は、ＩＢ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＶＩＢ族元素から選ばれるいずれか１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の集積型光発電素子。
【請求項３】
前記半導体層は、カルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積型光発電素子。
【請求項４】
前記短絡層の金属が、銀であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の集積型光発電素子。
【請求項５】
前記短絡層のガラスフリットが、ビスマス系ガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の集積型光発電素子。
【請求項６】
直列に接続された複数のセルを有する集積型光発電素子の製造方法であって、
基板上に裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、
成膜された前記裏面電極層の一部を除去し分割する第１のパターニング工程と、
少なくとも分割された前記裏面電極層上に半導体層を成膜する半導体層成膜工程と、
成膜された前記半導体層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、
成膜された前記透明電極層の表面の一部に前記半導体層と比べて低い電気抵抗の導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層を形成するペースト層形成工程と、
形成された前記導電性ペースト層を加熱し、当該導電性ペースト層に含まれる前記導電性粒子とガラスフリットを少なくとも前記半導体層中に拡散させ、前記裏面電極層と前記透明電極層とを短絡する短絡層を形成する短絡層形成工程と、
形成された前記半導体層と前記透明電極層との一部を除去し分割する第２のパターニング工程と、
を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法。
【請求項７】
直列に接続された複数のセルを有する集積型光発電素子の製造方法であって、
基板の表面の一部に導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層を形成するペースト層形成工程と、
形成された前記導電性ペースト層を覆いつつ前記基板上に裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、
成膜された前記裏面電極層の一部を除去し分割する第１のパターニング工程と、
少なくとも分割された前記裏面電極層上に半導体層を成膜する半導体層成膜工程と、
成膜された前記半導体層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、
形成された前記導電性ペースト層を加熱し、当該導電性ペースト層に含まれる導電性粒子とガラスフリットを少なくとも前記半導体層中に拡散させ、前記裏面電極層と前記透明電極層とを短絡する短絡層を形成する短絡層形成工程と、
形成された前記半導体層と前記透明電極層との一部を除去し分割する第２のパターニング工程と、
を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法。
【請求項８】
前記導電性ペースト層の導電性粒子が、銀を含むことを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載の集積型光発電素子の製造方法。
【請求項９】
前記導電性ペースト層のガラスフリットが、ビスマス系ガラスであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の集積型光発電素子の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体成膜工程により成膜された前記半導体層の上にバッファー層を成膜することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の集積型光発電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積型光発電素子等に関し、より詳しくは、薄膜系太陽電池に適用可能な集積型光発電素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜型の太陽電池は、パターニングにより基板上に複数の太陽電池セルが分割形成され、これらを直列に接続した集積型構造を形成する製造方法が採用されている（特許文献１，２参照）。集積型構造を有する太陽電池モジュールは、太陽電池セルを複数個直列に接続することにより、所定の電圧が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５８−０２１８２７号公報
【特許文献２】特公昭６２−００５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＣＩＳ系等の薄膜系太陽電池は、通常、以下の手順により製造される。
図４は、従来のＣＩＳ薄膜系太陽電池の製造工程を説明する図である。初めに、絶縁性の基板１上に短冊状の裏面電極層２を形成した後（図４（ａ））、スパッタリング法等により半導体層３を形成し、（図４（ｂ））、続いて、メカニカルパターン法により半導体層３の一部をストライプ状に除去し（図４（ｃ））、その後、透明電極層４を形成し（図４（ｄ））、最後に、透明電極層４を分割溝５により短冊状に分割し、集積型構造が形成される（図４（ｅ））。
【０００５】
しかし、従来の集積型構造の製造工程では、半導体層３を成膜後にパターニングを行うため、大気中に曝露された半導体層３の表面の酸化や埃の付着等が生じ、太陽電池の性能が低下するという問題がある。
また、メカニカルパターニング工程は長時間を要し、製造コストを増大させる。さらに、発生した粉塵によりピンホールが生じることがあり、このピンホールにより光発電素子が部分的に短絡することに加え、パターニングされた界面から酸化等の劣化が進行し、光発電素子の寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、成膜された半導体層が大気中に曝露されることを原因とする性能低下の問題を解決した集積型光発電素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、共通の基板上に形成された複数のセルが直列に接続された集積型光発電素子であって、セルは、基板と、基板上に分割形成された裏面電極層と、裏面電極層上に形成され、隣接する他のセルと分割溝によって分割された半導体層と、半導体層上に形成された透明電極層と、少なくとも半導体層の一部に形成され、半導体層と比べて低い電気抵抗の金属とガラスフリットとが拡散され、且つ裏面電極層と透明電極層とを電気的に短絡する短絡層と、を有することを特徴とする集積型光発電素子が提供される。
【０００８】
ここで、本発明が適用される集積型光発電素子において、半導体層は、ＩＢ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＶＩＢ族元素から選ばれるいずれか１種を含むことが好ましい。
さらに、半導体層は、カルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体を含むことが好ましい。
また、短絡層の金属が、銀であることが好ましい。
さらにまた、短絡層のガラスフリットが、ビスマス系ガラスであることが好ましい。
【０００９】
次に、本発明によれば、直列に接続された複数のセルを有する集積型光発電素子の製造方法であって、基板上に裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、成膜された裏面電極層の一部を除去し分割する第１のパターニング工程と、少なくとも分割された裏面電極層上に半導体層を成膜する半導体層成膜工程と、成膜された半導体層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、成膜された透明電極層の表面の一部に半導体層と比べて低い電気抵抗の導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層を形成するペースト層形成工程と、形成された導電性ペースト層を加熱し、導電性ペースト層に含まれる導電性粒子とガラスフリットを少なくとも半導体層中に拡散させ、裏面電極層と透明電極層とを短絡する短絡層を形成する短絡層形成工程と、形成された半導体層と透明電極層との一部を除去し分割する第２のパターニング工程と、を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、直列に接続された複数のセルを有する集積型光発電素子の製造方法であって、基板の表面の一部に導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層を形成するペースト層形成工程と、形成された導電性ペースト層を覆いつつ基板上に裏面電極層を成膜する裏面電極層成膜工程と、成膜された裏面電極層の一部を除去し分割する第１のパターニング工程と、少なくとも分割された裏面電極層上に半導体層を成膜する半導体層成膜工程と、成膜された半導体層上に透明電極層を成膜する透明電極層成膜工程と、形成された導電性ペースト層を加熱し、導電性ペースト層に含まれる導電性粒子とガラスフリットを少なくとも半導体層中に拡散させ、裏面電極層と透明電極層とを短絡する短絡層を形成する短絡層形成工程と、形成された半導体層と透明電極層との一部を除去し分割する第２のパターニング工程と、を有することを特徴とする集積型光発電素子の製造方法が提供される。
【００１１】
ここで、本発明が適用される集積型光発電素子の製造方法において、導電性ペースト層の導電性粒子が、銀を含むことが好ましい。
また、導電性ペースト層のガラスフリットが、ビスマス系ガラスであることが好ましい。
さらに、本発明が適用される集積型光発電素子の製造方法において、半導体成膜工程により成膜された半導体層の上にバッファー層を成膜することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メカニカルパターニング工程により生じる性能低下の問題を解決した集積型光発電素子が得られる。
本発明によれば、半導体層が大気に暴露される機会が低減することにより、太陽電池の性能低下が防止される。
本発明によれば、メカニカルスクライブ工程を削減することにより量産性の低下を防ぐことができる。
本発明によれば、メカニカルスクライブ後に生じる切削された端面からの劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態が適用される集積型光発電素子の一例を説明する図である。
【図２】集積型光発電素子の製造方法の第１の実施形態を説明する図である。
【図３】集積型光発電素子の製造方法の第２の実施形態を説明する図である。
【図４】従来のＣＩＳ薄膜系太陽電池の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１５】
本発明が適用される集積型光発電素子は、一般に薄膜系太陽電池として分類される太陽電池に適用することができる。このような薄膜系太陽電池としては、例えば、水素化アモルファスシリコンを用いる薄膜シリコン型太陽電池、アモルファスと単結晶シリコンを組み合わせたＨＩＴ太陽電池、化合物半導体を用いる化合物太陽電池等が挙げられる。
さらに、化合物太陽電池としては、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳ）太陽電池、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池等が挙げられる。
【００１６】
これらの中でも、ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池は、光吸収層の材料として、シリコンの代わりに、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｓ等から成るカルコパイライト系と呼ばれるＩＢ−ＩＩＩＢ−ＶＩＢ族化合物を用いる。代表的なものとしては、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２、ＣｕＩｎＳ２等が挙げられ、それぞれＣＩＧＳ、ＣＩＧＳＳ、ＣＩＳと略称される。
ＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池は、製造法や材料の組み合わせが豊富であり、また多結晶であるため、大面積化や量産化に好適であり、フレキシブルな製品が得られやすい。
【００１７】
以下、本実施の形態が適用される集積型光発電素子を、薄膜系太陽電池の一つであるＣＩＳ系（カルコパイライト系）太陽電池に適用した例に基づき説明する。
図１は、本実施の形態が適用される集積型光発電素子の一例を説明する図である。図１に示すように、集積型光発電素子Ｉは、共通の基板１０上に形成された複数の単位セル素子（セル）（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）を有する。これらの単位セル素子は分割溝１５により所定の間隔を隔て分離されている。
【００１８】
次に、複数の単位セル素子（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）は、それぞれ、基板１０上に分割形成された裏面電極層１１と、裏面電極層１１上に化合物半導体を用いて形成され、隣接する他のセルと分割溝１５によって分割された半導体層（＝発電層）１２と、半導体層１２上にそれぞれ形成された透明電極層１３と、を備えている。さらに、少なくとも半導体層１２の一部に形成され、且つ裏面電極層１１と透明電極層１３とを電気的に短絡する短絡層１４と、が設けられている。図１に示すように、複数の単位セル素子（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）は、短絡層１４により電気的に直列に接続されている。
【００１９】
次に、集積型光発電素子Ｉの構成要素について説明する。
基板１０を構成する材料としては、例えば、ステンレス等の金属フィルム、有機フィルム、ガラス等が挙げられる。基板１０の大きさは特に限定されないが、本実施の形態では縦×横が１０ｃｍ×１０ｃｍであり、厚さは、０．５ｍｍである。
裏面電極層１１を構成する材料としては、金属が好ましく、例えば、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択された少なくとも１つの金属またはこれらの合金が挙げられる。裏面電極層１１は、本実施の形態では、厚さ０．３μｍ程度の金属薄膜である。裏面電極層１１は、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法（化学気相成長法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によって基板１０上に成膜された後、後述するようにパターニングにより分割形成される。
【００２０】
半導体層１２は、例えば、周期表ＩＢ族、ＩＩＩＢ族、ＶＩＢ族の元素を含むカルコパイライト型化合物半導体が挙げられる。本実施の形態では、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びセレン（Ｓｅ）を含むカルコパイライト構造を有するＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体材料により構成されることが好ましい。
半導体層１２の厚さは、本実施の形態では、０．３μｍ〜５μｍの範囲内である。
【００２１】
透明電極層１３を構成する金属材料は特に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎをドーパントとして添加したＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の酸化インジウム系金属材料；ドーパントを添加したＳｎＯ２等の酸化スズ系金属材料；ＺｎＯにＡｌをドーパントとして添加したＡＺＯ、ＺｎＯにＧａをドーパントとして添加したＧＺＯ、ＺｎＯにＩｎをドーパントとして添加したＩＺＯ等の酸化亜鉛系金属材料等が挙げられる。
本実施の形態では、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯから選択された少なくとも１つを含む金属材料を用い、スパッタリングまたは蒸着法により成膜することが好ましい。透明電極層１３の厚さは、本実施の形態では、約０．６μｍである。
【００２２】
短絡層１４は、後述する透明電極層１３の表面に塗布した導電性ペーストに含まれる金属とガラスフリットとを半導体層１２に拡散させることにより形成され、且つ裏面電極層１１と隣接する他のセルの透明電極層１３とを電気的に短絡している。ここで導電性ペーストに含まれる金属は、後述するように、半導体層１２と比べて低い電気抵抗を有する金属である。
短絡層１４の厚さは、通常、少なくとも前述した半導体層１２と同程度の厚さを有し、本実施の形態では、０．５μｍ〜２０μｍの範囲である。短絡層１４の幅は、通常、３０μｍ〜１５０μｍの範囲であり、好ましくは、５０μｍ〜１００μｍの範囲である。短絡層１４の幅が過度に狭いと、短絡部における電気抵抗が増大する傾向がある。また、短絡層１４の幅が過度に広いと、受光部の面積が狭くなるため、変換効率が低下する傾向がある。
【００２３】
尚、本実施の形態では、半導体層１２と透明電極層１３との間にバッファー層を設けることもできる。この場合、バッファー層を構成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、ＩｎＳ３、ＺｎＳ等の硫化物を用いることが好ましい。半導体層１２と透明電極層１３の間にバッファー層を設けることにより、半導体層１２と透明電極層１３との界面で発生する欠陥を抑制することができる。
【００２４】
次に、集積型光発電素子の製造方法について説明する。
図２は、集積型光発電素子Ｉの製造方法の第１の実施形態を説明する図である。図１と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
先ず、図２（ａ）に示すように、前述した材料からなる基板１０を用意する。次に、図２（ｂ）に示すように、基板１０上にスパッタリングにより金属薄膜からなる裏面電極層１１ａを連続的に成膜する（裏面電極層成膜工程）。
続いて、図２（ｃ）に示すように、連続的に成膜された裏面電極層１１ａの一部をパターニングにより除去し、複数の分割溝１５ａによって複数に分割された裏面電極層１１を形成する（第１のパターニング工程）。本実施の形態では、第１のパターニング工程は、例えば、ネオジウムＹＡＧレーザ等の赤外領域（１，０６４ｎｍ）のビームを使用するレーザスクライブ法を採用している。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１のパターニング工程により分割された複数の裏面電極層１１の表面を覆いつつ、半導体層１２ａを成膜し（半導体層成膜工程）、続いて、成膜された半導体層１２ａ上に透明電極層１３ａを成膜する（透明電極層成膜工程）。
本実施の形態では、半導体層１２ａは、複数のｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とを積層させて成膜することが好ましい。即ち、本実施の形態では、化合物半導体としてＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系半導体材料を採用し、裏面電極層１１側にｐ型半導体を形成しやすいＣｕとＳｅとの混合物からなるｐ型半導体形成用前駆体層を成膜し、次に、透明電極層１３ａ側にｎ型半導体を形成しやすいＩｎとＳｅとの混合物からなるｎ型半導体形成用前駆体層を成膜することが好ましい。ｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とは、後述する加熱処理工程において相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する半導体からなる半導体層１２が生成し、ｐｎ接合を形成させることができる。
【００２６】
続いて、図２（ｅ）に示すように、成膜された透明電極層１３ａの表面の一部に、スクリーン印刷法により、半導体層１２ａと比べて低い電気抵抗の導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層１４ａを形成する（ペースト層形成工程）。
【００２７】
（導電性ペースト）
ここで、導電性ペースト層１４ａの成膜に使用する導電性ペーストとしては、通常、熱合成樹脂等の樹脂をバインダとし、これに銀、銅、アルミニウム等の金属の微粉末やカーボンブラック等の導電性粒子及びガラスフリットを添加し、種々の有機溶媒にこれらバインダ、導電性粒子、ガラスフリットを溶解、分散させて調製されたものとして定義される。
ここで、ガラスフリットとは、通常、珪砂，長石，石灰等の天然原料や工業原料の配合物を高温で熔解し、その後、急冷して得られるフレーク状又は粉末状のガラスのことを言う。
【００２８】
バインダとしては、従来、焼成タイプの樹脂組成物として用いられてきた熱分解性を有するものであれば特に限定されずに用いることができる。具体的には、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、アクリル樹脂、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂誘導体、フェノール変性アルキド樹脂、ひまし油脂肪酸変性アルキド樹脂のようなアルキド樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００２９】
導電性粒子は、ペーストに導電性を付与する成分であり、通常用いられている導電性粒子を用いることができる。具体的には、例えば、銀粉末、酸化銀、炭酸銀、酢酸銀等の焼成によって銀単体が析出するような粉末、銅、ニッケル等が挙げられる。また、銀、金等の他の金属で被覆された複合金属粉も使用される。これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
導電性粒子は、銀粉又は焼成により銀を析出する粉末を含み、導電性粒子に対して銀が７０〜１００質量％含有していることが好ましい。中でも、例えば、酸化第１銀、酸化第２銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体等の粒子状銀化合物が好ましい。
【００３０】
ここで、本実施の形態では、導電性ペーストに含まれる導電性粒子は、半導体層１２と比べて低い電気抵抗を有し、後述する加熱処理により、少なくとも半導体層１２の一部に拡散し、短絡層１４を形成する。
半導体層１２の一部に拡散し短絡層１４を形成するこのような金属の電気抵抗は、通常、１×１０−３Ωｃｍ以下であり、好ましくは、５×１０−４Ωｃｍ以下である。
短絡層１４に含まれる金属の電気抵抗が過度に大きいと、短絡部の電気抵抗が充分には低下しないため発電ロスが発生する傾向がある。
【００３１】
短絡層１４の厚さは、通常、少なくとも前述した半導体層１２と同程度の厚さを有し、本実施の形態では、０．５μｍ〜２０μｍの範囲である。短絡層１４の幅は、通常、３０μｍ〜１５０μｍの範囲であり、好ましくは、５０μｍ〜１００μｍの範囲である。短絡層１４の幅が過度に狭いと、短絡部における電気抵抗が増大する傾向がある。また、短絡層１４の幅が過度に広いと、受光部の面積が狭くなるため発電ロスが発生する傾向がある。
このような導電性粒子の粒子形状は、特に制限されることなく、リン片粉、球状粉、不定形粉又はこれらを混合したものでもよい。また、その平均粒径（Ｄ５０）は、２０μｍ以下のものであればよく、０．１〜１０μｍであることが好ましい。平均粒径が過度に大きいと、有機バインダ（ビヒクル）中の分散性が低下し、操作や印刷性が低下する傾向がある。
【００３２】
ガラスフリットとしては特に限定されず、例えば、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系等のＰｂ系ガラスフリット；Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＣｅＯ２−ＬｉＯ２−ＮａＯ２系等のＰｂフリー系ガラスフリットが挙げられる。ガラスフリットの形状は特に限定されず、例えば、球状、不定形等を用いることができる。ガラスフリットの粒径は特に限定されないが、作業性の観点から、平均粒子径は０．０１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、０．０５μｍ〜１μｍの範囲がさらに好ましい。
ガラスフリットの添加量は、通常、導電性粒子１００重量部に対し、０．１重量部〜１０重量部であり、好ましくは１〜５重量部である。
【００３３】
有機溶剤としては、バインダを溶解することができるものであればよく、特に限定されない。具体的には、例えば、ジオキサン、ヘキサン、トルエン、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジアセトンアルコール、テルピネオール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。
【００３４】
尚、導電性ペーストには、添加剤として、可塑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、安定剤、密着促進剤などを、必要に応じて配合することができる。これらのうち、可塑剤としては、フタル酸エステル類、グリコール酸エステル類、リン酸エステル類、セバチン酸エステル類、アジピン酸エステル類、クエン酸エステル類などを用いることができる。
このような導電性ペーストとしては、市販されている従来公知のものを使用することができる。本実施の形態では、例えば、ナミックス株式会社製Ａｇペースト：ＸＦＰ５３８３−２を使用している。
【００３５】
次に、図２（ｆ）に示すように、スクリーン印刷により透明電極層１３ａに成膜された導電性ペースト層１４ａを加熱処理し、導電性ペースト層１４ａに含まれる導電性粒子とガラスフリットを少なくとも半導体層１２ａ中に拡散させ、裏面電極層１１と透明電極層１２ａとを短絡する短絡層１４を形成する（短絡層形成工程）。
導電性ペースト層１４ａを加熱処理する温度は、特に限定されないが、本実施の形態では、通常、３００℃〜６００℃、好ましくは、３５０℃〜５００℃である。
【００３６】
このような加熱処理過程において、導電性ペースト層１４ａに含まれるガラスフリットの作用で透明電極層１３ａが破られ、導電性ペースト層１４ａ中の導電性粒子が半導体層１２ａ中に拡散すると考えられる。
本実施の形態では、短絡層１４は透明電極層１３と半導体層１２に拡散し裏面電極層１１に達することにより、裏面電極層１１と透明電極層１３とを電気的に短絡させている。
尚、このような加熱処理により半導体層１２ａも加熱され、半導体層１２ａのｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とは相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する半導体からなる半導体層１２（図２（ｇ）参照）が生成する。
【００３７】
続いて、図２（ｇ）に示すように、形成された半導体層１２と透明電極層１３ａの一部をパターニングにより除去し、複数の分割溝１５によって分割された複数の単位セル素子（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）を形成し、集積型光発電素子Ｉ０を得る（第２のパターニング工程）。本実施の形態では、第２のパターニング工程は、例えば、金属刃、カッターナイフ、金属針又はニードル等を用いて半導体層１２と透明電極層１３ａとの一部を短冊状に切り分けるメカニカルスクライブ法を採用している。
【００３８】
上述したように、本実施の形態が適用される集積型光発電素子Ｉ０の製造方法は、従来から行われているＣＩＳ薄膜系太陽電池の製造工程と比べ、メカニカルスクライブ工程を経ることなく、半導体層１２と透明電極層１３とが連続的に一貫成膜できるので、化合物半導体を含む半導体層１２が大気に暴露される機会が低減し、太陽電池の性能低下が防止される。また、通常、長時間を要するメカニカルスクライブ工程を削減することにより量産性の低下を防ぐことができる。さらに、メカニカルスクライブ後に生じる切削された端面からの劣化が抑制される。
【００３９】
また、本実施の形態が適用される集積型光発電素子Ｉ０は、裏面電極層１１と透明電極層１３とを電気的に短絡させる短絡層１４を設けることにより、透明電極層１３の厚さを薄くすることが可能となり、製造コストの低減と共に、光透過率の向上及び発電効率の増大が期待できる。
即ち、従来の集積型の光発電素子では、インターコネクトの抵抗を低下させるために、変換効率の低下をある程度犠牲にして、透明電極層を厚く形成する必要がある。
しかし、本実施の形態における集積型光発電素子Ｉ０のように、透明電極層１３ａの導電性ペーストが塗布された部分のみに、半導体層１２に導電性ペースト中の導電性粒子が拡散した短絡層１４を設けることにより、上述した問題が解決される。
【００４０】
次に、集積型光発電素子の他の製造方法について説明する。
図３は、集積型光発電素子ＩＩ０の製造方法の第２の実施形態を説明する図である。図１及び図２と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
先ず、図３（ａ）に示すように基板１０を用意し、基板１０の表面の一部に、スクリーン印刷法により、前述したように導電性粒子とガラスフリットとを含む導電性ペースト層１４ｂを成膜する（ペースト層形成工程）。
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１０上に成膜した導電性ペースト層１４ｂを表面を覆いつつ、裏面電極層１１ｂを成膜する（裏面電極層成膜工程）。
【００４１】
続いて、図３（ｃ）に示すように、パターニングにより複数の分割溝１５ｂによって分割された裏面電極層１１を形成する（第１のパターニング工程）。
次に、図３（ｄ）に示すように、裏面電極層１１上に化合物半導体からなる半導体層１２ｂを成膜し（半導体層成膜工程）、さらに半導体層１２ｂに透明電極層１３ｂを成膜する（透明電極層成膜工程）。
半導体層１２ｂの成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、気相セレン化法、スパッタリング法、ハイブリッドスパッタ法等が知られている。透明電極層１３ｂの成膜方法は、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法等が挙げられる。
【００４２】
続いて、図３（ｅ）に示すように、基板１０上に成膜された導電性ペースト層１４ｂを加熱し、導電性ペースト層１４ｂに含まれる導電性粒子とガラスフリットを少なくとも半導体層１２ｂ中に拡散させ、裏面電極層１１と透明電極層１３とを短絡する短絡層１４を形成する（短絡層形成工程）。
【００４３】
前述した図２（ｆ）において説明したのと同様に、導電性ペースト層１４ｂに含まれるＡｇ元素等の導電性粒子は、導電性ペースト層１４ｂに含まれるガラスフリットの作用で裏面電極層１１が破られることにより、半導体層１２ａ中に拡散すると考えられる。
本実施の形態では、短絡層１４は裏面電極層１１と半導体層１２ｂに拡散し透明電極層１３ｂに達することにより、裏面電極層１１と透明電極層１３ｂとを電気的に短絡させている。
尚、図２の場合と同様に、このような加熱処理により半導体層１２ｂも加熱され、半導体層１２ｂのｐ型半導体形成用前駆体層とｎ型半導体形成用前駆体層とは相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する半導体からなる半導体層１２が生成する。
【００４４】
続いて、図３（ｆ）に示すように、形成された半導体層１２と透明電極層１３ｂの一部をパターニングにより除去し、複数の分割溝１５によって分割された複数の単位セル素子（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）を形成し、集積型光発電素子ＩＩ０を得る（第２のパターニング工程）。
【００４５】
尚、以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するための一例に過ぎず、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
本発明は複数の元素から構成される半導体層と、これを挟む２つの電極層を備える光発電素子や、このような構造を有する光発電素子の製造方法に応用することができる。例えば、Ｃｄ−Ｔｅ系に代表されるＩＩＩ−Ｖ族半導体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｅ系に代表されるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ系化合物に代表されるＩ−ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ族半導体、ＩＩ−ＩＶ−Ｖ族半導体、Ｓｉ−Ｇｅ系等の２種類以上の元素からなるＩＶ族半導体に適用することも可能である。
【実施例】
【００４６】
以下に、実施例に基づき本実施の形態をさらに詳細に説明する。尚、本実施の形態は以下の実施例に限定されない。
【００４７】
（実施例１）
以下の操作により、図１に示す集積型光発電素子Ｉ０を調製した。ガラス製の基板１０上に成膜した裏面電極層１１ａとしてのＭｏ（モリブデン）層をレーザスクライブ法により分割した。次に、分割形成した裏面電極層１１上に、スパッタリング法により、第１Ｉｎ−Ｓｅ層、第１Ｃｕ−Ｓｅ層、第２Ｉｎ−Ｓｅ層、第２Ｃｕ−Ｓｅ層、第３Ｉｎ−Ｓｅ層とを順に積層してなる半導体層１２ａを成膜し、その上に透明電極層１３ａとしてＡｌ−Ｚｎ−Ｏ層を成膜した。
続いて、透明電極層１３ａの表面の一部に、スクリーン印刷法により導電性ペースト層１４ａを形成した。導電性ペーストには、ナミックス株式会社製ＡｇペーストＸＦＰ５３８３−２を使用した。      
【００４８】
次に、窒素ガス中で４００℃、２時間程度加熱し、化合物半導体の結晶からなる半導体層１２を形成すると共に、導電性ペースト層１４ａに含まれる導電性粒子とガラスフリットを半導体層１２中に拡散させ、裏面電極層１１と透明電極層１３ａとを短絡する短絡層１４を形成した。
続いて、形成された半導体層１２と透明電極層１３ａの一部をパターニングにより除去し、複数の分割溝１５によって分割された複数の単位セル素子（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，・・・）を形成し、集積型光発電素子Ｉ０を調製した。
【００４９】
調製した集積型光発電素子Ｉ０内の単位セル素子Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄが直列に接続されているかどうかを調べるため、集積型光発電素子Ｉ０の両端の電圧と、単位セル素子Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄの裏面電極層１１と透明電極層１３との間の電圧を測定した。
その結果、集積型光発電素子Ｉ０の両端の電圧が１６５０ｍＶであり、単位セル素子Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄの各セルの電圧がそれぞれ４１０ｍＶであった。これにより、本発明による集積化方法により集積化が可能であることが分かった。
【符号の説明】
【００５０】
１，１０…基板、２，１１，１１ａ，１１ｂ…裏面電極層、３，１２，１２ａ，１２ｂ…半導体層、４，１３，１３ａ，１３ｂ…透明電極層、１４…短絡層、１４ａ，１４ｂ…導電性ペースト層、５，１５，１５ａ，１５ｂ…分割溝、Ｉ，Ｉ０，ＩＩ０…集積型光発電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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