(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光電変換セルが設けられ、可撓性を有する第１の基板と、
第２の光電変換セルが設けられ、可撓性を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた構造体と、
を有し、
前記構造体は、積層構造を有する繊維体と、前記繊維体に含浸された有機樹脂と、導電体とを有し、
前記導電体は、前記有機樹脂の第１の表面から前記第１の表面と対向する第２の表面に達するように、前記有機樹脂内に設けられ、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記第１の光電変換セルと前記第２の光電変換セルとが内向するように配置され、
前記第１の光電変換セルと前記第２の光電変換セルは、前記導電体によって電気的に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の光電変換セルは、前記第１の基板側から透明電極、光電変換層、透明電極がこの順で積層され、
第２の光電変換セルは、前記構造体側から、透明電極、光電変換層、金属電極がこの順で積層されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の光電変換セル及び前記第２の光電変換セルの前記光電変換層はｐｎ接合又はｐｉｎ接合を含むことを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光から電気エネルギーを生成することができる光電変換装置および光電変換装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電力効果により、受けた光を直接電力に変換して出力する光電変換装置の一種である太陽電池は、従来の発電方式のように、途中で熱エネルギーや運動エネルギーへのエネルギー変換の必要がない。そのため、太陽電池の生産または設置などの際に燃料が消費されることを見越しても、二酸化炭素に代表される温室効果ガスや有害物質を含む排出ガスの、発電量あたりの排出量が、化石燃料に基づくエネルギー源に比べて著しく少ないという利点を有する。また、太陽から地球上に１時間に降り注ぐ光のエネルギーは、人類が１年間に消費するエネルギーに相当する。太陽電池の生産に必要な原料も基本的に豊富であり、例えばシリコンの資源量は無限に近い。太陽光発電は世界のエネルギー需要をまかなえる大きな可能性を有しており、埋蔵量に限りがある化石燃料の代替エネルギーとして、期待を担っている。
【０００３】
ｐｎ接合またはｐｉｎ接合などの半導体接合を用いた光電変換装置は、半導体接合が１つの単接合タイプのものと、複数の半導体接合を用いた多接合タイプのものとに分類できる。バンドギャップの異なる複数の半導体接合を、光の進行方向において重なるよう配置した多接合タイプの太陽電池は、紫外線から赤外線まで幅広い波長の光を含んでいる太陽光を、より高い変換効率で無駄なく電気エネルギーに変換することが出来る。
【０００４】
光電変換装置の製造方法としては、例えば、ｐｉｎ接合（またはｐｎ接合）を形成した二つの基板を、当該基板が外側に位置するように互いに対向させて貼り合わせることにより、いわゆるメカニカル・スタック構造を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構造を採用することにより、積層構造に起因する製造プロセスの制限を解消して、より変換効率の高い光電変換装置を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１１５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示される光電変換装置では、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合とを絶縁性の樹脂をもって貼り合わせているため、半導体接合を直列接続する多接合タイプの積層構造を採用することが困難である。そのため、より大きな起電力が要求される場合には、上記構造を採用することが難しくなる。また、３層以上の半導体接合を直列接続となるよう積層してさらなる多層構造を形成することも困難である。
【０００７】
また、特許文献１に示される光電変換装置では、その貼り合わせ強度や機械的強度に問題も生じうる。特に、ｐｉｎ接合を形成するための基板としてフレキシブルな基板を用いる場合には、機械的強度の向上は極めて重要な課題となる。
【０００８】
上述の課題に鑑み、開示する発明の一態様は、簡便な方法によって製造することのできる多接合タイプの光電変換装置を提供することを目的の一とする。または、製造工程を複雑化させることなく、機械的強度を向上させた光電変換装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示する本発明の一態様は、光電変換機能を備えた第１のセルと、光電変換機能を備えた第２のセルと、第１のセルおよび第２のセルを固着し、且つ電気的に接続する機能を備えた、繊維体を含む構造体と、を有する光電変換装置である。
【００１０】
開示する本発明の一態様は、第１の基板上に形成された光電変換機能を備えた第１のセルと、第２の基板上に形成された光電変換機能を備えた第２のセルと、第１のセルおよび第２のセルを固着し、且つ電気的に接続する機能を備えた、繊維体を含む構造体と、を有する光電変換装置である。
【００１１】
開示する本発明の一態様は、第１のセルが、第１の導電膜と第２の導電膜とに挟持された第１の光電変換層、を有し、第２のセルが、第３の導電膜と第４の導電膜とに挟持された第２の光電変換層、を有する光電変換装置でもよい。
【００１２】
開示する本発明の一態様は、第１の光電変換層が、第１のｐ型半導体層及び第１のｎ型半導体層を有し、第２の光電変換層が、第２のｐ型半導体層及び第２のｎ型半導体層を有する光電変換装置でもよい。
【００１３】
開示する本発明の一態様は、第１のｐ型半導体層と第１のｎ型半導体層との間に、第１のｉ型半導体層を有し、第２のｐ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間に、第２のｉ型半導体層を有する光電変換装置でもよい。
【００１４】
開示する本発明の一態様は、第１の基板及び第２の基板が、可撓性を有する基板である光電変換装置でもよい。
【００１５】
開示する本発明の一態様は、第１のセル及び第２のセルが、構造体を介して、第１の基板及び第２の基板が外側に位置するように互いに対向させた光電変換装置でもよい。
【００１６】
開示する本発明の一態様は、第１のセルまたは第２のセルには、非晶質シリコン、結晶性シリコン、単結晶シリコンのいずれかを含む光電変換装置でもよい。
【００１７】
開示する本発明の一態様は、光電変換機能を備えた第１のセルを形成し、光電変換機能を備えた第２のセルを形成し、導電材料および繊維体を含む構造体によって、第１のセルと第２のセルとを固着し、且つ電気的に接続する光電変換装置の作製方法である。
【００１８】
開示する本発明の一態様は、第１の基板上に光電変換機能を備えた第１のセルを形成し、第２の基板上に光電変換機能を備えた第２のセルを形成し、導電材料および繊維体を含む構造体によって、第１のセルと第２のセルとを固着し、且つ電気的に接続する光電変換装置の作製方法である。
【００１９】
開示する本発明の一態様は、第１のセルとして、第１の導電膜と、第１の光電変換層と、第２の導電膜と、の積層構造を形成し、第２のセルとして、第３の導電膜と、第２の光電変換層と、第４の導電膜と、の積層構造を形成する光電変換装置の作製方法でもよい。
【００２０】
開示する本発明の一態様は、第１の光電変換層が、第１のｐ型半導体層と、第１のｎ型半導体層と、を積層して形成し、第２の光電変換層が、第２のｐ型半導体層と、第２のｎ型半導体層と、を積層して形成する光電変換装置の作製方法でもよい。
【００２１】
開示する本発明の一態様は、第１のｐ型半導体層と第１のｎ型半導体層との間に、第１のｉ型半導体層を形成し、第２のｐ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間に、第２のｉ型半導体層を形成する光電変換装置の作製方法でもよい。
【００２２】
開示する本発明の一態様は、第１のセル及び第２のセルが、可撓性を有する第１の基板及び第２の基板を用いて作製される光電変換装置の作製方法でもよい。
【００２３】
開示する本発明の一態様は、第１のセル及び第２のセルが、構造体を介して、第１の基板及び第２の基板が外側に位置するように互いに対向させて貼り合わされて作製される光電変換装置の作製方法でもよい。
【００２４】
開示する本発明の一態様は、第１のセルまたは第２のセルを、非晶質シリコン、結晶性シリコン、単結晶シリコンのいずれかを含んで作製する光電変換装置の作製方法でもよい。
【発明の効果】
【００２５】
開示する発明の一態様では、簡便な方法によって、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合との十分な導電性を確保した、半導体接合を直列接続する多接合タイプの光電変換装置を提供している。これにより、製造コストを抑制しつつも、十分な性能を確保することが可能である。
【００２６】
また、開示する発明の一態様では、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合との貼り合わせを繊維体に有機樹脂を含浸させた構造体、所謂プリプレグによって行っているため、機械的強度を向上した光電変換装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】光電変換装置の断面図。
【図２】光電変換装置の断面図。
【図３】光電変換装置の断面図。
【図４】光電変換装置の断面図。
【図５】繊維体の上面図。
【図６】光電変換装置の作製方法を示す図。
【図７】光電変換装置の作製方法を示す図。
【図８】光電変換装置の作製方法を示す図。
【図９】光電変換装置の作製方法を示す図。
【図１０】単結晶シリコンウェーハの加工方法を示す図。
【図１１】光電変換装置の作製方法を示す図。
【図１２】光電変換装置の断面図。
【図１３】光電変換層の作製に用いる装置の構成を示す図。
【図１４】光電変換層の作製に用いる装置の構成を示す図。
【図１５】太陽光発電モジュールの構成を示す図。
【図１６】太陽光発電システムの構成を示す図。
【図１７】太陽光発電モジュールを用いた車両の構成を示す図。
【図１８】インバータの一態様を示す図である。
【図１９】スイッチングレギュレータのブロック図である。
【図２０】光電変換装置からの出力電圧を示す図である。
【図２１】光発電システムの一例を示す図である。
【図２２】光電変換モジュールの周辺部分を示す図である。
【図２３】光電変換モジュールの周辺部分を示す図である。
【図２４】非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）と単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）の吸収係数の波長依存を示す図である。
【図２５】非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた光電変換層の量子効率の波長依存を示す図である。
【図２６】単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）を用いた光電変換層の量子効率の波長依存を示す図である。
【図２７】光電変換層を積層した構造における量子効率の波長依存を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、発明は以下の説明に限定されず、発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２９】
なお、単数または複数の太陽電池（セル）を、電力を外部に取り出すための端子に接続したものが太陽電池モジュールまたは太陽電池パネルに相当する。太陽電池モジュールは、さらに、湿気、汚れ、紫外線、物理的な応力などからセルを保護するために、樹脂、強化ガラス、金属枠等の保護材で補強したものであってもよい。また、所望の電力が得られるように、複数の太陽電池モジュールを直列に接続したものが、太陽電池ストリングに相当する。さらに、複数の太陽電池ストリングを並列に並べたものが、太陽電池アレイに相当する。本発明の光電変換装置は、セル、太陽電池モジュール、太陽電池ストリング、太陽電池アレイを全てその範疇に含める。また、光電変換層とは、光照射により光起電力を得るための半導体層を含む層をいう。すなわち、光電変換層とは、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合などを代表例とする半導体接合により光電変換機能が発現される半導体層のことをいう。
【００３０】
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００３１】
なお、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」等などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではないことを付記する。
【００３２】
（実施の形態１）
発明の一態様にかかる光電変換装置は、少なくとも二つのセルを備える。当該セルは、光電変換機能を有する最小単位である光電変換層の単層構造又は積層構造で構成される。さらに光電変換装置は、繊維体に樹脂を含浸することで形成される少なくとも１つの構造体を有し、該構造体が二つのセルの間に挟まれている。図１を用いて、発明の一態様にかかる光電変換装置の構成について説明する。
【００３３】
図１に示す光電変換装置は、基板１０１（第１の基板ともいう）に支持されているセル１０２（第１のセルともいう）と、構造体１０３と、基板１０４（第２の基板ともいう）に支持されているセル１０５（第２のセルともいう）とを有する。セル１０２とセル１０５の間には、構造体１０３が挟まれている。セル１０２とセル１０５は、それぞれ単数の光電変換層、または積層された複数の光電変換層を有している。セル１０２が有する光電変換層と、構造体１０３と、セル１０５が有する光電変換層とは、矢印で示す光の進行方向において重なるように、順に配置されている。
【００３４】
光電変換層は、半導体接合を１つ有している。なお、開示する発明の光電変換装置で用いることが出来る光電変換層は、必ずしも半導体接合を有している必要はない。例えば、光を吸収する有機色素を用いて光起電力を得る色素増感タイプの光電変換層であっても良い。
【００３５】
構造体１０３は、有機化合物または無機化合物の繊維体１０６を含み、繊維体１０６を有機樹脂１０７に含浸することで形成することができる。また構造体１０３は、導電材料を含み、有機樹脂１０７内に導電材料である導電体６００を設けることで、セル１０２とセル１０５とを電気的に接続する機能を有する。基板１０１に支持された状態のセル１０２と、基板１０４に支持された状態のセル１０５の間に、繊維体１０６及び導電体６００を有する構造体１０３を挟み、加熱圧着させることで、セル１０２と、構造体１０３と、セル１０５とを固着させることができる。或いは、セル１０２と構造体１０３の間に、セル１０２と構造体１０３とを固着させるための層を設けても良いし、構造体１０３とセル１０５の間に、構造体１０３とセル１０５とを固着させるための層を設けても良い。もしくは、セル１０２とセル１０５の一方に繊維体１０６を重ねた後、該繊維体１０６に有機樹脂１０７を含浸させて、その後で導電体６００を設けて構造体１０３を形成し、次に他方を該構造体１０３上に重ねることで、セル１０２と、構造体１０３と、セル１０５とを固着させても良い。なお基板１０１及び基板１０４が外側（構造体１０３のある側とそれぞれ反対側の方向）に位置するように、構造体１０３を挟んで互いに対向させるように配置することで、基板１０１及び基板１０４でセル１０２とセル１０５を保護する構成とすることができるため好適である。
【００３６】
繊維体１０６は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布を用いることができる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率が高い繊維である。繊維体１０６として高強度繊維を用いることにより、局所的な圧力がセルにかかったとしても、当該圧力が繊維体１０６全体に分散し、セルの一部が延伸することを防ぐことができる。即ち、一部の延伸に伴う配線、セル等の破壊を防止することが可能である。また、有機樹脂１０７としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００３７】
なお、導電体６００は、一例として、導電体粒子を、溶解又は分散させる有機樹脂及び硬化前の有機樹脂１０７を溶解させる溶剤内に含む導電性ペースト等を用いる。導電性ペーストは、構造体１０３内の有機樹脂１０７を溶解させて導電体６００を形成する。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。
【００３８】
なお、図１では、構造体１０３が単層の繊維体１０６を有する場合を例示しているが、開示する発明の光電変換装置はこの構成に限定されない。構造体１０３内において、２層以上の繊維体が積層されていても良い。特に構造体１０３において３層以上の繊維体を用いることで、基板１０１及び基板１０４に可撓性を有する基板を用いた場合において、外力、特に押圧に対する光電変換装置の信頼性をより高めることができる。なお、当該構成の効果については実験結果によって確認している。
【００３９】
構造体１０３の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍであることが望ましい。基板１０１及び基板１０４に可撓性を有する基板を用いた場合、上記厚さの構造体１０３を用いることで、薄型で湾曲することが可能な光電変換装置を作製することができる。
【００４０】
次いで、基板１０１に支持されているセル１０２、及び基板１０４に支持されているセル１０５について説明する。なおセル１０２とセル１０５とが有する光電変換層は、半導体接合を有する場合、該半導体接合はｐｉｎ接合であっても良いし、ｐｎ接合であっても良い。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、セル１０２とセル１０５とがｐｉｎ接合を有する光電変換装置の断面図を、一例として示す。
【００４１】
図２（Ａ）に示す光電変換装置において、セル１０２（第１のセル）は、電極として機能する導電膜１１０（第１の導電膜ともいう）と、光電変換層１１１（第１の光電変換層ともいう）と、電極として機能する導電膜１１２（第２の導電膜ともいう）とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１１１と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１１１は、ｐ層１１３（第１のｐ型半導体層ともいう）と、ｉ層１１４（第１のｉ型半導体層ともいう）と、ｎ層１１５（第１のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｐ層１１３と、ｉ層１１４と、ｎ層１１５とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。また、セル１０５（第２のセル）は、電極として機能する導電膜１２０（第３の導電膜ともいう）と、光電変換層１２１ａ（第２の光電変換層ともいう）と、電極として機能する導電膜１２２（第４の導電層ともいう）とを有する。導電膜１２０と、光電変換層１２１ａと、導電膜１２２とは、基板１０４側から順に積層されている。さらに光電変換層１２１ａは、ｐ層１２５（第２のｐ型半導体層ともいう）と、ｉ層１２４（第２のｉ型半導体層ともいう）と、ｎ層１２３（第２のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｎ層１２３と、ｉ層１２４と、ｐ層１２５とは、導電膜１２０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。
【００４２】
なおｐ層は、ｐ型半導体層のことであり、ｉ層は、ｉ型半導体層のことであり、ｎ層は、ｎ型半導体層のことである。
【００４３】
よって、図２（Ａ）に示す光電変換装置は、光電変換層１１１と、光電変換層１２１ａのみに着目すると、基板１０１側から順に、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５、ｐ層１２５、ｉ層１２４、ｎ層１２３が積層された構造を有している。従って、構造体１０３の導電体６００により、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合との十分な導電性を確保することで、半導体接合を直列接続する多接合タイプの光電変換装置とすることができる。そのため、製造コストを抑制しつつも、十分な性能を確保することが可能である。
【００４４】
一方、図２（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層１２１ｂが有するｐ層１２５、ｉ層１２４、ｎ層１２３が、図２（Ａ）に示す光電変換層１２１ａとは、逆の順序に積層されている。
【００４５】
具体的に、図２（Ｂ）に示す光電変換装置において、セル１０２は、電極として機能する導電膜１１０と、光電変換層１１１と、電極として機能する導電膜１１２とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１１１と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１１１は、ｐ層１１３と、ｉ層１１４と、ｎ層１１５とを有する。ｐ層１１３と、ｉ層１１４と、ｎ層１１５とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。また、セル１０５は、電極として機能する導電膜１２０と、光電変換層１２１ｂと、電極として機能する導電膜１２２とを有する。導電膜１２０と、光電変換層１２１ｂと、導電膜１２２とは、基板１０４側から順に積層されている。さらに光電変換層１２１ｂは、ｐ層１２５と、ｉ層１２４と、ｎ層１２３とを有する。ｐ層１２５と、ｉ層１２４と、ｎ層１２３とは、導電膜１２０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。
【００４６】
よって、図２（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層１１１と、光電変換層１２１ｂのみに着目すると、基板１０１側から順に、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５、ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５が積層された構造を有している。従って、構造体１０３内の導電体６００によって導通をとることなく、セル１０２及びセル１０５のそれぞれのｐｉｎ接合を電気的に並列に配した光電変換装置とすることができる。構造体１０３には繊維体１０６を含んでおり、機械的強度を向上した光電変換装置を実現することができる。
【００４７】
なお、図２（Ｂ）では、ｎ層１１５よりもｐ層１１３が基板１０１により近い側に形成されており、なおかつ、ｎ層１２３よりもｐ層１２５が基板１０４により近い側に形成されているが、開示する発明はこの構成に限定されない。開示する発明の一態様にかかる光電変換装置は、ｐ層１１３よりもｎ層１１５が基板１０１により近い側に形成され、なおかつ、ｐ層１２５よりもｎ層１２３が基板１０４により近い側に形成されていても良い。
【００４８】
なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示した光電変換装置において、光は基板１０１側から入射させても良いし、逆に基板１０４側から入射させても良い。ただし、ｐ層１１３をｎ層１１５よりも、光が入射される側に近くなるよう配置することが望ましい。ホールのキャリアとしての寿命は、電子のキャリアとしての寿命の約半分と短い。ｐｉｎ接合を有する光電変換層１１１に光が照射されると、ｉ層１１４内において多量の電子とホールが形成され、電子はｎ層１１５側へ、ホールはｐ層１１３側へ移動し、起電力を得ることができる。光の照射をｐ層１１３側から行うと、電子とホールの形成が、ｉ層１１４内のｎ層１１５よりもｐ層１１３に近い側において多く行われる。そのため、寿命が短いホールがｐ層１１３へ移動する距離を、短くすることができ、その結果、高い起電力を得ることができる。ｐ層１２５をｎ層１２３よりも、光が入射される側に近くなるよう配置することが望ましい理由も、これに同じである。
【００４９】
また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示した光電変換装置では、セル１０２とセル１０５とが、１つの光電変換層をそれぞれ有する場合を例示したが、開示する発明はこの構成に限定されない。セル１０２とセル１０５とが有する光電変換層は、複数であっても単数であっても良い。ただし、セル１０２が複数の光電変換層を有する場合、上記複数の光電変換層は基板１０１側から順に積層されており、なおかつ各光電変換層が有するｐ層、ｉ層、ｎ層は、セル１０２とセル１０５間の光電変換層においてｐ層、ｉ層、ｎ層の順序で電気的に直列になるよう積層されている。
【００５０】
次に、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に、セル１０２とセル１０５とがｐｎ接合を有する光電変換装置の断面図を、一例として示す。
【００５１】
図３（Ａ）に示す光電変換装置において、セル１０２は、電極として機能する導電膜１１０と、光電変換層１３１と、電極として機能する導電膜１１２とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１３１（第１の光電変換層ともいう）と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１３１は、ｐ層１３３と、ｎ層１３５とを有する。ｐ層１３３（第１のｐ型半導体層ともいう）と、ｎ層１３５（第１のｎ型半導体層ともいう）とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｎ接合を形成している。また、セル１０５は、電極として機能する導電膜１２０と、光電変換層１４１ａ（第２の光電変換層ともいう）と、電極として機能する導電膜１２２とを有する。導電膜１２０と、光電変換層１４１ａと、導電膜１２２とは、基板１０４側から順に積層されている。さらに光電変換層１４１ａは、ｐ層１４３（第２のｐ型半導体層ともいう）と、ｎ層１４５（第２のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｎ層１４５と、ｐ層１４３とは、導電膜１２０側から順に積層されることで、ｐｎ接合を形成している。
【００５２】
よって、図３（Ａ）に示す光電変換装置は、光電変換層１３１と、光電変換層１４１ａのみに着目すると、基板１０１側から順に、ｐ層１３３、ｎ層１３５、ｐ層１４３、ｎ層１４５が積層された構造を有している。従って、構造体１０３の導電体６００により、ｐｎ接合とｐｎ接合との十分な導電性を確保することで、半導体接合を直列接続する多接合タイプの光電変換装置とすることができる。そのため、製造コストを抑制しつつも、十分な性能を確保することが可能である。
【００５３】
一方、図３（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層１４１ｂが有するｐ層１４３、ｎ層１４５が、図３（Ａ）に示す光電変換層１４１ａとは、逆の順序に積層されている。
【００５４】
具体的に、図３（Ｂ）に示す光電変換装置において、セル１０２は、電極として機能する導電膜１１０と、光電変換層１３１と、電極として機能する導電膜１１２とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１３１と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１３１は、ｐ層１３３と、ｎ層１３５とを有する。ｐ層１３３と、ｎ層１３５とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｎ接合を形成している。また、セル１０５は、電極として機能する導電膜１２０と、光電変換層１４１ｂと、電極として機能する導電膜１２２とを有する。導電膜１２０と、光電変換層１４１ｂと、導電膜１２２とは、基板１０４側から順に積層されている。さらに光電変換層１４１ｂは、ｐ層１４３と、ｎ層１４５とを有する。ｐ層１４３と、ｎ層１４５とは、導電膜１２０側から順に積層されることで、ｐｎ接合を形成している。
【００５５】
よって、図３（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層１３１と、光電変換層１４１ｂのみに着目すると、基板１０１側から順に、ｐ層１３３、ｎ層１３５、ｎ層１４５、ｐ層１４３が積層された構造を有している。従って、構造体１０３内の導電体６００によって導通をとることなく、セル１０２及びセル１０５のそれぞれのｐｎ接合を電気的に並列に配した光電変換装置とすることができる。構造体１０３には繊維体１０６を含んでおり、機械的強度を向上した光電変換装置を実現することができる。
【００５６】
なお、図３（Ｂ）では、ｎ層１３５よりもｐ層１３３が基板１０１により近い側に形成されており、なおかつ、ｎ層１４５よりもｐ層１４３が基板１０４により近い側に形成されているが、開示する発明はこの構成に限定されない。開示する発明の一態様にかかる光電変換装置は、ｐ層１３３よりもｎ層１３５が基板１０１により近い側に形成され、なおかつ、ｐ層１４３よりもｎ層１４５が基板１０４により近い側に形成されていても良い。
【００５７】
なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示した光電変換装置において、光は基板１０１側から入射させても良いし、逆に基板１０４側から入射させても良い。
【００５８】
また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示した光電変換装置では、セル１０２とセル１０５とが、１つの光電変換層それぞれ有する場合を例示したが、開示する発明はこの構成に限定されない。セル１０２とセル１０５とが有する光電変換層は、複数であっても単数であっても良い。ただし、セル１０２が複数の光電変換層を有する場合、上記複数の光電変換層は基板１０１側から順に積層されており、なおかつ各光電変換層が有するｐ層、ｎ層は、セル１０２とセル１０５間の光電変換層においてｐ層、ｎ層の順序で電気的に直列になるよう積層されている。
【００５９】
次に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、セル１０２がｐｉｎ接合を複数有する光電変換装置の断面図を、一例として示す。
【００６０】
図４（Ａ）に示す光電変換装置において、セル１０２は、電極として機能する導電膜１１０と、光電変換層１５１（第１の光電変換層ともいう）と、光電変換層１５２（第２の光電変換層ともいう）と、電極として機能する導電膜１１２とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１５１と、光電変換層１５２と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１５１は、ｐ層１５３（第１のｐ型半導体層ともいう）と、ｉ層１５４（第１のｉ型半導体層ともいう）と、ｎ層１５５（第１のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｐ層１５３と、ｉ層１５４と、ｎ層１５５とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。また、光電変換層１５２は、ｐ層１５６（第２のｐ型半導体層ともいう）と、ｉ層１５７（第２のｉ型半導体層ともいう）と、ｎ層１５８（第２のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｐ層１５６と、ｉ層１５７と、ｎ層１５８とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。
【００６１】
よって、図４（Ａ）に示す光電変換装置は、セル１０２として、積層された２つの光電変換層、すなわち、光電変換層１５１と光電変換層１５２とを有する、多接合タイプのセルを用いている。
【００６２】
また、セル１０５は、電極として機能する導電膜１２０と、光電変換層１５９（第３の光電変換層ともいう）と、電極として機能する導電膜１２２とを有する。導電膜１２０と、光電変換層１５９と、導電膜１２２とは、基板１０４側から順に積層されている。さらに光電変換層１５９は、ｐ層１６０（第３のｐ型半導体層ともいう）と、ｉ層１６１（第３のｉ型半導体層ともいう）と、ｎ層１６２（第３のｎ型半導体層ともいう）とを有する。ｎ層１６２と、ｉ層１６１と、ｐ層１６０とは、導電膜１２０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。従って、構造体１０３の導電体６００により、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合との十分な導電性を確保することで、半導体接合を直列接続する多接合タイプの光電変換装置とすることができる。そのため、製造コストを抑制しつつも、十分な性能を確保することが可能である。
【００６３】
なお、図４（Ａ）に示す光電変換装置では、光電変換層１５１と、光電変換層１５２とが直接積層されているが、開示する発明はこの構成に限定されない。セルが複数の光電変換層を有する場合において、光電変換層と光電変換層の間に、導電性を有する中間層を設けるようにしても良い。
【００６４】
図４（Ｂ）に、光電変換層１５１と、光電変換層１５２の間に中間層を有する、光電変換装置の断面図の一例を示す。具体的に、図４（Ｂ）に示す光電変換装置では、セル１０２は、電極として機能する導電膜１１０と、光電変換層１５１と、中間層１６３と、光電変換層１５２と、電極として機能する導電膜１１２とを有する。導電膜１１０と、光電変換層１５１と、中間層１６３と、光電変換層１５２と、導電膜１１２とは、基板１０１側から順に積層されている。さらに光電変換層１５１は、ｐ層１５３と、ｉ層１５４と、ｎ層１５５とを有する。ｐ層１５３と、ｉ層１５４と、ｎ層１５５とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。また、光電変換層１５２は、ｐ層１５６と、ｉ層１５７と、ｎ層１５８とを有する。ｐ層１５６と、ｉ層１５７と、ｎ層１５８とは、導電膜１１０側から順に積層されることで、ｐｉｎ接合を形成している。
【００６５】
中間層１６３は、透光性を有する導電膜を用いて形成することが出来る。具体的に、中間層１６３として、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム亜鉛、酸化カドミウム亜鉛、酸化カドミウム、ＩｎＧａＯ３ＺｎＯ５及びＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系のアモルファス酸化物半導体などを用いることが出来る。また、酸化亜鉛と窒化アルミニウムとの混合材料を含む導電性材料（Ｚｎ−Ｏ−Ａｌ−Ｎ系導電性材料と記す。なお、各元素の構成比率は特に限定されない。）を用いても良い。なお、中間層１６３が導電性を有しているので、図４（Ｂ）に示した光電変換装置が有するセル１０２も、図４（Ａ）と同じく、積層された２つの光電変換層、すなわち、光電変換層１５１と光電変換層１５２とを有する、多接合タイプのセルに相当する。従って、構造体１０３の導電体６００、及び中間層１６３により、ｐｉｎ接合とｐｉｎ接合との十分な導電性を確保することで、半導体接合を直列接続する多接合タイプの光電変換装置とすることができる。そのため、製造コストを抑制しつつも、十分な性能を確保することが可能である。
【００６６】
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層１５１と、光電変換層１５２と、光電変換層１５９のみに着目すると、基板１０１側から順に、ｐ層１５３、ｉ層１５４、ｎ層１５５、ｐ層１５６、ｉ層１５７、ｎ層１５８、ｐ層１６０、ｉ層１６１、ｎ層１６２が積層された構造を有している。しかし、開示する発明はこの構成に限定されず、図２（Ｂ）や図３（Ｂ）に示した光電変換装置と同様に、光電変換層１５９が有するｐ層１６０、ｉ層１６１、ｎ層１６２が、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す光電変換層１５９とは、逆の順序に積層されていてもよい。或いは、光電変換層１５１が有するｐ層１５３、ｉ層１５４、ｎ層１５５、及び光電変換層１５２が有するｐ層１５６、ｉ層１５７、ｎ層１５８が、図４（Ａ）、図４（Ｂ）とは逆の順に積層されていてもよい。
【００６７】
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示した光電変換装置において、光は基板１０１側から入射させても良いし、逆に基板１０４側から入射させても良い。ただし、ｐ層１５３をｎ層１５５よりも、光が入射される側に近くなるよう配置することが望ましい。ホールのキャリアとしての寿命は、電子のキャリアとしての寿命の約半分と短い。ｐｉｎ接合を有する光電変換層１５１に光が照射されると、ｉ層１５４内において多量の電子とホールが形成され、電子はｎ層１５５側へ、ホールはｐ層１５３側へ移動し、起電力を得ることができる。よって、光の照射をｐ層１５３側から行うと、電子とホールの形成が、ｉ層１５４内のｎ層１５５よりもｐ層１５３に近い側においてより多く行われる。そのため、寿命が短いホールがｐ層１５３へ移動する距離を、短くすることができ、その結果、高い起電力を得ることができる。ｐ層１５６をｎ層１５８よりも光が入射される側に近くなるよう配置し、また、ｐ層１６０をｎ層１６２よりも光が入射される側に近くなるよう配置することが望ましい理由も、これに同じである。
【００６８】
また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、セル１０２が２つの光電変換層を有する場合について例示したが、セル１０２が有する光電変換層の数は３つ以上であっても良い。また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、セル１０５が有する光電変換層が１つである場合を例示したが、セル１０５が有する光電変換層も、セル１０２と同様に複数であっても良い。ただし、各セルが有する複数の光電変換層は、順に積層されており、なおかつ各光電変換層が有するｐ層、ｉ層、ｎ層は、セル１０２とセル１０５間の光電変換層においてｐ層、ｉ層、ｎ層の順序で電気的に直列になるよう積層されている。このように複数の光電変換層が直列に接続される場合には、より高い起電力を得ることが出来る。
【００６９】
なお、短波長の光は、長波長の光よりも高いエネルギーを有している。よって、図１乃至図４に示した光電変換装置において、セル１０２が有する光電変換層と、セル１０５が有する光電変換層のうち、短波長域光を利用して光電変換を行う光電変換層を、光が入射する側により近くなるように配置することで、光電変換装置内において生じる短波長域の光の損失を抑えることができ、変換効率をより高めることができる。
【００７０】
また、図１乃至図４に示した光電変換装置において、基板１０１、基板１０４は青板ガラス、白板ガラス、鉛ガラス、強化ガラス、セラミックガラスなどのガラス基板を用いることができる。また、アルミノシリケート酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板、石英基板、セラミック基板、ステンレスなどの金属基板を用いることができる。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、上記基板と比較して耐熱温度が一般的に低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。なお基板１０１、基板１０４の光入射面には、反射防止膜が設けられていても良い。例えば、酸化チタン膜又は、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛から選択される少なくとも一種の金属元素が添加された酸化チタン膜を設けることで反射防止膜とすることができる。この反射防止膜は、酸化チタン若しくは前記金属元素及び酸化チタンを含む有機溶剤をガラス基板に塗布し、基板の種類に応じて、例えば６０℃から３００℃の温度で焼成することで表面に１０ｎｍから２０ｎｍの凹凸構造（単に凹凸、凹凸部、テクスチャ構造ともいう）を有する被膜を形成することができる。ガラス基板の光入射面に設けられた、このような反射防止膜は、入射光の反射を低減し、２μｍから１０μｍ程度の浮遊微粒子（砂塵など）の付着を低減し、光電変換装置の変換効率が向上するように作用する。
【００７１】
プラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド系合成繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などの材料を含む基板が挙げられる。
【００７２】
また、光電変換層が有するｐ層、ｉ層、ｎ層は、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体などの結晶性を有する半導体を用いていても良いし、非晶質半導体を用いていても良い。また、光電変換層として、シリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、炭化シリコンなどを用いることが出来る。
【００７３】
なお、微結晶半導体とは、非晶質と結晶質（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体である。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体である。例示的には、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である半導体を含む層である。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンのラマンスペクトルは、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波長側にシフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１と非晶質シリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、またはネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。このような微結晶半導体は格子歪みを有し、該格子歪みにより光学特性が、単結晶シリコンの間接遷移型から直接遷移型に変化する。少なくとも１０％の格子歪みがあれば、光学特性が直接遷移型に変化する。なお、歪みが局部的に存在することにより、直接遷移と間接遷移の混在した光学特性を呈することもできる。
【００７４】
また、ｉ層に用いる半導体は、例えば、ｐ型若しくはｎ型を付与する不純物元素が１×１０２０／ｃｍ３以下の濃度であり、酸素及び窒素が９×１０１９／ｃｍ３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が１００倍以上とする。ｉ層には、硼素が１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ添加されていてもよい。ｉ層は、価電子制御を目的とした不純物元素を意図的に添加しないと、弱いｎ型の電気伝導性を示すことがある。この現象は、ｉ層を非晶質半導体で形成する場合において、顕著に現れる。よって、ｐｉｎ接合を有する光電変換層を形成する場合には、ｐ型を付与する不純物元素を成膜と同時に、或いは成膜後に、ｉ層に添加すると良い。ｐ型を付与する不純物元素としては、代表的には硼素であり、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３などの不純物気体を１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの割合で半導体材料ガスに混入させると良い。そして硼素の濃度を、例えば１×１０１４／ｃｍ３〜６×１０１６／ｃｍ３とすると良い。
【００７５】
或いは、ｐ層を形成した後にｉ層を形成することで、ｐ層中に含まれているｐ型を付与する不純物元素を、ｉ層中に拡散させることが出来る。上記構成により、意図的にｐ型を付与する不純物元素をｉ層に添加しなくても、ｉ層の価電子制御を行うことが出来る。
【００７６】
また、光が入射する側の層は、光の吸収係数の小さい材料を用いることが望ましい。例えば、炭化シリコンはシリコン単体に比べて光の吸収係数が小さい。よって、ｐ層またはｎ層のうち、光の入射側により近い層に炭化シリコンを用いることで、ｉ層に届く光の入射光量を高くすることができ、結果、太陽電池の起電力を高めることが出来る。
【００７７】
なお、セル１０２及びセル１０５の光電変換層には、シリコンやゲルマニウム等の材料を用いることができるが、開示する発明はこの構成に限定されない。例えば、セル１０２またはセル１０５として、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｓなどを光電変換層に用いた、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系またはカルコパイライト系と呼ばれるセルを用いていても良い。或いは、光電変換層にＣｄ化合物を用いたＣｄＴｅ−ＣｄＳ系セルを、セル１０２またはセル１０５として用いていても良い。色素増感セル、有機半導体セルのように、光電変換層に有機系材料を用いた有機系セルを、セル１０２またはセル１０５として用いていても良い。
【００７８】
また、基板１０１側から光電変換装置に光が入射すると仮定するならば、基板１０１に支持されているセル１０２は、導電膜１１０及び導電膜１１２に透光性を有する透明導電材料、具体的には酸化インジウム、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴＯ）、酸化亜鉛などを用いる。また、Ｚｎ−Ｏ−Ａｌ−Ｎ系導電性材料を用いても良い。また、基板１０４に支持されているセル１０５は、光源により近い側に配置された導電膜１２２に、導電膜１１０及び導電膜１１２と同様に、透光性を有する透明導電材料を用いる。そして、基板１０４に支持されているセル１０５は、光源により遠い側に配置された導電膜１２０に、光を反射しやすい導電材料、具体的にはアルミニウム、銀、チタン、タンタルなどを用いる。なお、導電膜１２０に上述したような透明導電材料を用いていても良い。この場合は、セル１０５を透過した光を、セル１０５側に反射させることが出来るような膜（反射膜）を、基板１０４に形成することが望ましい。反射膜には、アルミニウム、銀、チタン、タンタルなどの光を反射しやすい材料を用いることが望ましい。
【００７９】
光を反射しやすい導電材料を用いて導電膜１２０を形成する場合、光電変換層と接する側の表面に凹凸を形成すると、導電膜１２０の表面において光が乱反射するため、光電変換層において光の吸収率を高め、変換効率を高めることが出来る。同様に、反射膜を形成する場合、反射膜の光が入射する側の面に凹凸を形成することで、変換効率を高めることが出来る。
【００８０】
なお、透明導電材料としては、酸化インジウムなどの酸化物金属に代えて、導電性高分子材料（導電性ポリマーともいう）を用いることができる。導電性高分子材料としては、π電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及び又はその誘導体、ポリピロール及び又はその誘導体、ポリチオフェン及び又はその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【００８１】
また構造体１０３が有する有機樹脂１０７は、透光性を有しており、セル１０２とセル１０５間の光の透過を確保することが出来る材料を用いる。例えば有機樹脂１０７として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。或いは有機樹脂１０７として、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また有機樹脂１０７として、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を用いることで、熱処理により繊維体１０６をセル１０２及びセル１０５に固着することが可能である。なお、有機樹脂１０７のガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対するセル１０２及びセル１０５の機械的強度を向上させることができるため好ましい。
【００８２】
有機樹脂１０７または繊維体１０６の糸束内に高熱伝導性フィラーを分散させてもよい。高熱伝導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化シリコン、アルミナ等が挙げられる。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。導電性フィラーが有機樹脂または繊維糸束内に含まれることによりセル１０２及びセル１０５での発熱を外部に放出しやすくなるため、光電変換装置の蓄熱を抑制することが可能であり、光電変換効率の低下および光電変換装置の破壊を抑制することができる。
【００８３】
繊維体１０６は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布であり、セル１０２及びセル１０５と重なるように配置する。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維である。高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。なお、繊維体１０６は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい。
【００８４】
また、繊維体１０６は、繊維（単糸）の束（以下、糸束と呼ぶ）を経糸及び緯糸に使って製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織布であってもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等を適宜用いることができる。
【００８５】
糸束の断面は、円形でもよいし楕円形でもよい。繊維糸束として、高圧水流、液体を媒体とした高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした繊維糸束を用いてもよい。開繊加工をした繊維糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または矩形となる。また、繊維糸束として低撚糸を用いることで、糸束が扁平化やすく、糸束の断面形状が楕円形状または矩形状となる。このように、断面が楕円形または矩形の糸束を用いることで、繊維体１０６を薄くすることが可能である。このため、構造体１０３を薄くすることが可能であり、薄型の光電変換装置を作製することができる。繊維の糸束径は４μｍ以上４００μｍ以下（好ましくは４μｍ以上２００μｍ以下）であれば、押圧による光電変換装置の破壊を抑制する効果を十分に得ることができ、原理上は更に薄くても上記効果を得ることができる。具体的な繊維の太さは、繊維の材料に依存するため上記数値範囲に限定されない。
【００８６】
なお、図面において、繊維体１０６は、断面が楕円形の糸束で平織りした織布で示されている。
【００８７】
次に、繊維体１０６が繊維糸束を経糸及び緯糸として製織した織布の上面図を図５に示す。
【００８８】
図５（Ａ）に示すように、繊維体１０６は、一定間隔をあけた経糸２５０と、一定間隔をあけた緯糸２５１とで織られている。このような経糸２５０及び緯糸２５１を用いて製織された繊維体１０６には、経糸２５０及び緯糸２５１が存在しない領域（バスケットホール２５２）を有する。このような繊維体１０６では、有機樹脂１０７が含浸される割合が高まり、繊維体１０６とセル１０２及びセル１０５との密着性を高めることができる。
【００８９】
また繊維体１０６は、図５（Ｂ）に示すように、経糸２５０及び緯糸２５１の密度が高く、バスケットホール２５２の占める面積が小さいものでもよい。代表的には、バスケットホール２５２の面積が、局所的に押圧される面積より小さいことが好ましい。代表的にはバスケットホール２５２の一辺が０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の矩形であることが好ましい。繊維体１０６のバスケットホール２５２の面積がこのように小さいと、先端の細い部材により押圧されても、当該圧力を繊維体１０６全体で吸収することが可能であり、セルの機械的強度を効果的に向上することができる。
【００９０】
また、繊維糸束内部への有機樹脂の浸透率を高めるため、繊維に表面処理が施されても良い。例えば、繊維表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある。また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
【００９１】
開示する発明で用いられる構造体１０３は、引っ張り弾性率またはヤング率の高い高強度繊維を繊維体１０６として用いている。よって、点圧や線圧等の局所的な圧力がかかっても、押圧による力が繊維体１０６全体に分散され、セルを構成する光電変換層、導電膜、中間層、またはセルどうしを接続する配線等の亀裂等の発生を抑制し、光電変換装置の機械的強度を向上することができる。
【００９２】
開示する発明の一態様にかかる光電変換装置は、複数のセル間に繊維体に有機樹脂を含浸させた構造体、所謂プリプレグを挿入することで、セルへの光の入射を確保しつつ、光電変換装置の押圧に対する機械的強度を向上することができ、信頼性を高めることが出来る。なおかつ、複数のセルを直列に接続させることで、単数のセルを用いた場合に比べて、より高い起電力を有する光電変換装置を形成することが出来る。また、異なる波長の光を吸収する複数のセルを用いることで、紫外線から赤外線まで幅広い波長の光を含んでいる太陽光を、より高い変換効率で無駄なく電気エネルギーに変換することが出来る光電変換装置を、より簡単なプロセスで形成することが出来る。
【００９３】
また、１つの基板上に連続的に形成することがプロセス的に困難な、種類の異なるセルを、より簡単なプロセスにより、光の進行方向において重ねることができる。よって、異なる波長の光を吸収する複数のセルを重ねることができ、紫外線から赤外線まで幅広い波長の光を含んでいる太陽光を、より高い変換効率で無駄なく電気エネルギーに変換することが出来る光電変換装置を、より簡単なプロセスで形成することが出来る。そのため、光電変換装置を製造するための製造コストを抑制することができる。
【００９４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、開示する発明の光電変換装置の作製方法について、図２（Ａ）に示した光電変換装置を例に挙げて説明する。
【００９５】
まず、基板１０１上におけるセル１０２の形成について説明する。図６（Ａ）に示すように、基板１０１上にパターニング（所定の形状に加工）された導電膜１１０を形成する。本実施の形態では、基板１０１側から光が入射することを想定した光電変換装置を例にあげて説明しているので、基板１０１は可視光に対して透光性を有していることが望ましい。例えば、基板１０１として、青板ガラス、白板ガラス、鉛ガラス、強化ガラス、セラミックガラスなど市販されている様々なガラス板を用いることができる。また、アルミノシリケート酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板、石英基板、セラミック基板を用いることができる。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板（プラスチック基板）は、上記基板と比較して耐熱温度が一般的に低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００９６】
プラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド系合成繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００９７】
また、本実施の形態では、基板１０１側から光が入射することを想定した光電変換装置を例にあげて説明しているので、導電膜１１０は、可視光に対して透光性を有する導電材料、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム酸化物（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ））、ガリウム（Ｇａ）をドープしたＺｎＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。また、透光性を有する導電材料として、導電性高分子材料（導電性ポリマーともいう）を用いることができる。導電性高分子材料としては、π電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及び又はその誘導体、ポリピロール及び又はその誘導体、ポリチオフェン及び又はその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【００９８】
導電膜１１０は、４０ｎｍ乃至８００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ乃至７００ｎｍの膜厚となるように形成する。また、導電膜１１０のシート抵抗は、２０Ω／□乃至２００Ω／□程度とすれば良い。
【００９９】
本実施の形態では、厚さ１．１ｍｍのソーダガラスの基板１０１上に、膜厚１５０ｎｍの酸化シリコン膜、表面に凹凸を有する膜厚約６００ｎｍの酸化スズを用いた導電膜が順に積層された旭硝子社製の基板（商品名：Ａｓａｈｉ−Ｕ）を用いる。そして、上記導電膜をパターニングすることで、後に形成される複数の光電変換層を電気的に接続する導電膜１１０を形成することが出来る。なお、導電膜１１０は、導電膜をエッチングやレーザ等でパターニングする方法の他にも、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【０１００】
また、導電膜１１０の、光電変換層１１１側の面に凹凸を形成しておくことで、導電膜１１０において光が屈折または乱反射するため、光電変換層１１１内における光の吸収率を高め、変換効率を高めることが出来る。
【０１０１】
次に、導電膜１１０上に、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５が順に積層された光電変換層１１１を形成する。なお、光電変換層１１１を形成する前に、導電膜１１０の表面における清浄度を向上させるため、ブラシ洗浄、具体的には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体などを用いた洗浄を行い、異物を除去しておいても良い。また、フッ酸などを含む薬液を用いて、表面を洗浄しておいても良い。本実施の形態では、上記ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体を用いて導電膜１１０の表面を洗浄した後、０．５％のフッ化水素水溶液を用いて導電膜１１０の表面を洗浄する。
【０１０２】
ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５は、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により、非晶質半導体、多結晶半導体、微結晶半導体などを用いて形成することができる。また、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５は、その界面にゴミなどが付着するのを防ぐために、大気に曝さずに連続して形成することが望ましい。
【０１０３】
または、ＳＯＩ法で形成された単結晶半導体薄膜を、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５として用いても良い。単結晶半導体薄膜を用いる場合、光電変換層１１１内において、キャリアの移動を阻害する要因となる結晶欠陥が少ないので、変換効率を高めることが出来る。
【０１０４】
本実施の形態では、ｐ層１１３に炭化シリコンを有する非晶質半導体、ｉ層１１４にシリコンを有する非晶質半導体、ｎ層１１５にシリコンを有する微結晶半導体を用いる。
【０１０５】
炭化シリコンを有する非晶質半導体は、炭素を含む気体とシリコンを含む気体とを、グロー放電分解することにより得ることができる。炭素を含む気体としては、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６などが挙げられる。シリコンを含む気体としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６などが挙げられる。シリコンを含む気体を、水素、水素及びヘリウムで希釈して用いても良い。またｐ型を付与する不純物元素として例えばボロンを用いる場合、ボラン、ジボラン、三フッ化ホウ素などを、炭素を含む気体とシリコンを含む気体とに加えることで、ｐ型の導電型を非晶質半導体に与えることができる。具体的に本実施の形態では、メタン、モノシラン、水素、ジボランを、それぞれ１８ｓｃｃｍ、６ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍの流量とし、反応圧力６７Ｐａ、基板温度２５０℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）として、プラズマＣＶＤ法で、炭化シリコンを有するｐ型の非晶質半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｐ層１１３を形成する。
【０１０６】
また、シリコンを有する非晶質半導体は、上述したシリコンを含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。具体的に本実施の形態では、モノシラン、水素を、それぞれ２５ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍの流量とし、反応圧力４０Ｐａ、基板温度２５０℃、高周波（６０ＭＨｚ）として、プラズマＣＶＤ法で、シリコンを有する非晶質半導体を用いた、膜厚６０ｎｍのｉ層１１４を形成する。
【０１０７】
なお、ｉ層１１４を形成する前に、ｐ層１１３の表面に水素を用いてプラズマ処理を施すことで、ｐ層１１３とｉ層１１４の界面における結晶欠陥の数を減らし、変換効率を高めることが出来る。具体的に本実施の形態では、水素の流量を１７５ｓｃｃｍとし、反応圧力６７Ｐａ、基板温度２５０℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）とし、ｐ層１１３の表面にプラズマ処理を行う。上記プラズマ処理において、水素にアルゴンを加えても良い。アルゴンを加える場合、その流量を、例えば６０ｓｃｃｍとすることができる。
【０１０８】
また、シリコンを有する微結晶半導体は、周波数が数十ＭＨｚ乃至数百ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤ法、または周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成することができる。代表的には、シラン、ジシランなどの水素化シリコン、フッ化シリコンまたは塩化シリコンを、水素で希釈して用いることで、微結晶半導体膜を形成することができる。また、水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガスで希釈してもよい。珪化水素などのシリコンを含む化合物に対して、水素の流量比を５倍以上２００倍以下、好ましくは５０倍以上１５０倍以下、更に好ましくは１００倍とする。またｎ型を付与する不純物元素として例えばリンを用いる場合、ホスフィンなどを、シリコンを含む気体に加えることで、ｎ型の導電型を微結晶半導体に与えることができる。具体的に本実施の形態では、モノシラン、水素、ホスフィンを、それぞれ５ｓｃｃｍ、９５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍの流量とし、反応圧力１３３Ｐａ、基板温度２５０℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）として、プラズマＣＶＤ法で、シリコンを有する非晶質半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｎ層１１５を形成する。
【０１０９】
なお、導電膜１１０にインジウム錫酸化物を用いる場合、導電膜１１０上に直接非晶質半導体であるｐ層１１３を形成すると、ｐ層１１３形成の際に水素が導電膜１１０中のインジウム錫酸化物を還元してしまうため、導電膜１１０の膜質が劣化することがある。インジウム錫酸化物を導電膜１１０に用いる場合、インジウム錫酸化物が還元されるのを防ぐために、インジウム錫酸化物を用いた導電膜上に、酸化スズを用いた導電膜、または、酸化亜鉛と窒化アルミニウムとの混合材料を含む導電性材料を用いた導電膜を、数十ｎｍの膜厚で積層したものを、導電膜１１０として用いることが好ましい。
【０１１０】
また、光電変換層１１１に用いられる半導体の材料として、シリコン、炭化シリコンの他、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、シリコンゲルマニウムなどのような化合物半導体も用いることができる。
【０１１１】
また、多結晶半導体を用いて光電変換層１１１を形成する場合、非晶質半導体膜または微結晶半導体膜を、レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する触媒元素を用いた熱結晶化法等を単独で、或いは複数組み合わせて実施することで、形成することができる。また、多結晶半導体を、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などを用いて、直接形成しても良い。
【０１１２】
そして、図６（Ｂ）に示すように、ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５が順に積層された光電変換層１１１をエッチング、レーザ等を用いてパターニングする。パターニングされることで切り離された複数の光電変換層１１１は、少なくとも１つの導電膜１１０と、ｐ層１１３側においてそれぞれ電気的に接続されている。
【０１１３】
次に、図６（Ｃ）に示すように、光電変換層１１１上にパターニングされた導電膜１１２を形成する。本実施の形態では、基板１０１側から光が入射することを想定した光電変換装置を例にあげて説明しているので、導電膜１１２は、導電膜１１０と同様に、可視光に対して透光性を有する上記導電材料を用いることが望ましい。導電膜１１２は、４０ｎｍ乃至８００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ乃至７００ｎｍの膜厚となるように形成する。また、導電膜１１２のシート抵抗は、２０Ω／□乃至２００Ω／□程度とすれば良い。本実施の形態では、酸化スズを用いて、膜厚約６００ｎｍの導電膜１１２を形成した。
【０１１４】
なお、パターニングされた導電膜１１２は、光電変換層１１１上に導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングすることで、形成することが出来る。なお、導電膜１１２は、導電膜をエッチングやレーザ等でパターニングする方法の他にも、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。導電膜１１２は、パターニングされることで切り離された複数の光電変換層１１１の少なくとも１つと、ｎ層１１５側において電気的に接続されている。そして、１つの光電変換層１１１の、ｐ層１１３側において電気的に接続されている導電膜１１０は、上記１つの光電変換層１１１とは異なる光電変換層１１１の、ｎ層１１５側において電気的に接続されている導電膜１１２と、電気的に接続されている。
【０１１５】
なお、導電膜１１２の光電変換層１１１とは反対側の面に、凹凸を形成しておいても良い。上記構成により、導電膜１１２において光が屈折または乱反射するため、光電変換層１１１内及び後に形成される光電変換層１２１ａ内における、光の吸収率を高め、変換効率を高めることが出来る。
【０１１６】
次に、基板１０４上におけるセル１０５の形成について説明する。図６（Ｄ）に示すように、基板１０４上にパターニングされた導電膜１２０を形成する。本実施の形態では、基板１０１側から光が入射することを想定した光電変換装置を例にあげて説明しているので、基板１０４は、基板１０１において用いることが出来る上述した基板の他に、絶縁表面を有する金属基板など、透光性の低い基板も用いることが出来る。
【０１１７】
導電膜１２０は、光を反射しやすい導電材料、具体的にはアルミニウム、銀、チタン、タンタルなどを用いる。なお、導電膜１２０に上述したような透光性を有する導電材料を用いていても良い。この場合は、基板１０４に光を反射しやすい材料を用いるか、セル１０５を透過した光を、セル１０５側に反射させることが出来るような膜（反射膜）を、基板１０４に形成することが望ましい。反射膜は、アルミニウム、銀、チタン、タンタルなどを用いることが出来る。
【０１１８】
光を反射しやすい導電材料を用いて導電膜１２０を形成する場合、光電変換層１２１ａと接する側の表面に凹凸を形成すると、導電膜１２０の表面において光が乱反射するため、光電変換層１１１及び光電変換層１２１ａにおける光の吸収率を高め、変換効率を高めることが出来る。同様に、反射膜を形成する場合、反射膜の光が入射する側の面に凹凸を形成することで、変換効率を高めることが出来る。
【０１１９】
導電膜１２０は、４０ｎｍ乃至８００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ乃至７００ｎｍの膜厚となるように形成する。また、導電膜１２０のシート抵抗は、２０Ω／□乃至２００Ω／□程度とすれば良い。具体的に本実施の形態では、スパッタ法で、アルミニウムを用いた膜厚３００ｎｍの導電膜と、銀を用いた膜厚１００ｎｍの導電膜と、アルミニウムを含む酸化亜鉛を用いた膜厚６０ｎｍの導電膜とを積層し、導電膜１２０として用いる。
【０１２０】
パターニングされた導電膜１２０は、基板１０４上に導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングすることで、形成することが出来る。なお、導電膜１２０は、導電膜１１０、導電膜１１２と同様に、導電膜をエッチングやレーザ等でパターニングする方法の他にも、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。上記パターニングにより、後に形成される複数の光電変換層を電気的に接続する導電膜１２０を形成することが出来る。
【０１２１】
次に、導電膜１２０上に、ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５が順に積層された、光電変換層１２１ａを形成する。なお、光電変換層１２１ａを形成する前に、導電膜１２０の表面における清浄度を向上させるため、ブラシ洗浄、具体的には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体などを用いた洗浄を行い、異物を除去しておいても良い。また、フッ酸などを含む薬液を用いて、表面を洗浄しておいても良い。本実施の形態では、上記ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系の多孔質体を用いて導電膜１２０の表面を洗浄した後、０．５％のフッ化水素水溶液を用いて導電膜１２０の表面を洗浄する。
【０１２２】
ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５は、ｎ層１１５、ｉ層１１４、ｐ層１１３と積層する順序が逆であるが、ｎ層１２３はｎ層１１５と同様に、ｉ層１２４はｉ層１１４と同様に、ｐ層１２５はｐ層１１３と同様に形成することが出来る。すなわち、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により、非晶質半導体、多結晶半導体、微結晶半導体などを用いて形成することができる。また、ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５は、その界面にゴミなどが付着するのを防ぐために、大気に曝さずに連続して形成することが望ましい。
【０１２３】
または、ＳＯＩ法で形成された単結晶半導体薄膜を、ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５として用いても良い。単結晶半導体薄膜を用いる場合、光電変換層１２１ａ内において、キャリアの移動を阻害する要因となる結晶欠陥が少ないので、変換効率を高めることが出来る。本実施の形態では、ｐ層１２５に炭化シリコンを有する非晶質半導体、ｉ層１２４にシリコンを有する非晶質半導体、ｎ層１２３にシリコンを有する微結晶半導体を用いる。
【０１２４】
また、光電変換層１１１の作製においては、ｉ層１１４を形成する前に、ｐ層１１３の表面に水素を用いてプラズマ処理を施しているが、光電変換層１２１ａの作製においては、ｉ層１２４を形成した後に、ｉ層１２４の表面に水素を用いてプラズマ処理を施した後、ｐ層１２５を形成するのが望ましい。上記構成により、ｐ層１２５とｉ層１２４の界面における結晶欠陥の数を減らし、変換効率を高めることが出来る。具体的に本実施の形態では、水素の流量を１７５ｓｃｃｍとし、反応圧力６７Ｐａ、基板温度２５０℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）とし、ｉ層１２４の表面にプラズマ処理を行う。上記プラズマ処理において、水素にアルゴンを加えても良い。アルゴンを加える場合、その流量を、例えば６０ｓｃｃｍとすることができる。
【０１２５】
また、本実施の形態では基板１０１側から光が入射することを想定しているため、光源に近い光電変換層１１１が有するｉ層１１４を、光源から遠い光電変換層１２１ａが有するｉ層１２４よりも、その膜厚が小さくなるように形成する。本実施の形態では、導電膜１２０上に、シリコンを有する非晶質半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｎ層１２３、シリコンを有する非晶質半導体を用いた、膜厚３００ｎｍのｉ層１２４、炭化シリコンを有するｐ型の非晶質半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｐ層１２５を、順に積層するように形成する。
【０１２６】
なお、ｉ層１１４がシリコンを用いた非晶質半導体である場合、その膜厚は２０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度、より好ましくは５０ｎｍ乃至７０ｎｍとすることが望ましい。ｉ層１１４がシリコンを用いた微結晶半導体である場合、その膜厚は１００ｎｍ乃至４００ｎｍ程度、より好ましくは１５０ｎｍ乃至２５０ｎｍとすることが望ましい。ｉ層１１４がシリコンを用いた単結晶半導体である場合、その膜厚は２００ｎｍ乃至５００ｎｍ程度、より好ましくは２５０ｎｍ乃至３５０ｎｍとすることが望ましい。
【０１２７】
また、ｉ層１２４がシリコンを用いた非晶質半導体である場合、その膜厚は２００ｎｍ乃至５００ｎｍ程度、より好ましくは２５０ｎｍ乃至３５０ｎｍとすることが望ましい。ｉ層１２４がシリコンを用いた微結晶半導体である場合、その膜厚は０．７μｍ乃至３μｍ程度、より好ましくは１μｍ乃至２μｍとすることが望ましい。ｉ層１２４がシリコンを用いた単結晶半導体である場合、その膜厚は１μｍ乃至１００μｍ程度、より好ましくは８μｍ乃至１２μｍとすることが望ましい。
【０１２８】
そして、図６（Ｄ）に示すように、ｎ層１２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５が順に積層された光電変換層１２１ａをエッチング、レーザ等を用いてパターニングする。パターニングされることで切り離された複数の光電変換層１２１ａは、少なくとも１つの導電膜１２０と、ｎ層１２３側においてそれぞれ電気的に接続されている。
【０１２９】
次に、光電変換層１２１ａ上にパターニングされた導電膜１２２を形成する。本実施の形態では、基板１０１側から光が入射することを想定した光電変換装置を例にあげて説明しているので、導電膜１２２は、導電膜１１０、導電膜１１２と同様に、可視光に対して透光性を有する上記導電材料を用いることが望ましい。導電膜１２２は、４０ｎｍ乃至８００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ乃至７００ｎｍの膜厚となるように形成する。また、導電膜１２２のシート抵抗は、２０Ω／□乃至２００Ω／□程度とすれば良い。本実施の形態では、酸化スズを用いて、膜厚約６００ｎｍの導電膜１２２を形成した。
【０１３０】
なお、パターニングされた導電膜１２２は、光電変換層１２１ａ上に導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングすることで、形成することが出来る。なお、導電膜１２２は、導電膜をエッチングやレーザ等でパターニングする方法の他にも、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。導電膜１２２は、パターニングされることで切り離された複数の光電変換層１２１ａの少なくとも１つと、ｐ層１２５側において電気的に接続されている。そして、１つの光電変換層１２１ａの、ｎ層１２３側において電気的に接続されている導電膜１２０は、上記１つの光電変換層１２１ａとは異なる光電変換層１２１ａの、ｐ層１２５側において電気的に接続されている導電膜１２２と、電気的に接続されている。
【０１３１】
次に、図７（Ａ）に示すように、セル１０２上に構造体１０３を重ねた後、構造体１０３に導電体６００を形成する。具体的には、有機樹脂１０７を硬化させる前に、当該有機樹脂１０７の表面（第１の面）上に導電体を有するペースト１３０を選択的に形成する。そして、図７（Ｂ）に示すように、少なくともペースト１３０の一部を有機樹脂１０７に浸透させる（しみこませる）。次に、図７（Ｃ）に示すように、上記構造体１０３を中心にして、セル１０２とセル１０５とが向き合うように、構造体１０３と基板１０４とを重ねた後、当該有機樹脂１０７を硬化する。その結果、有機樹脂１０７内に導電体６００を設けることができる。
【０１３２】
なお、ペースト１３０は、有機樹脂１０７の表面において、セル１０２が有する導電膜１１２の１つと重なる領域に形成し、導電膜１１２まで浸透させる。上記構成により、繊維体１０６に貫通孔を設けずに（繊維体１０６を破壊せずに）、有機樹脂１０７の第１の面から第２の面に達した導電体６００を形成することが出来る。よって、有機樹脂１０７内に導電体６００を設けたとしても、プリプレグの強度を維持することが可能となるため、光電変換装置の外部ストレスに対する耐性を向上させることができる。導電体６００は、コンタクト用導電体として機能する。
【０１３３】
導電体を有するペースト１３０は、スクリーン印刷法等の印刷法や液滴吐出法を用いて有機樹脂１０７上に選択的に形成することができる。本実施の形態では、互いに分離している複数のペースト１３０を、有機樹脂１０７上に形成している。そして、ペースト１３０は、少なくとも１つの導電膜１１２と重なる領域に形成されている。
【０１３４】
導電体を有するペースト１３０としては、少なくとも導電体粒子、当該導電体粒子を溶解又は分散させる有機樹脂及び硬化前の有機樹脂１０７を溶解させる溶剤を有する導電性ペーストを用いることができる。硬化前の有機樹脂１０７を溶解させる溶剤をペースト１３０に含有させることにより、有機樹脂１０７内にペースト１３０を効果的にしみこませることができる。
【０１３５】
導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。
【０１３６】
また、ペースト１３０に含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。
【０１３７】
また、硬化する前の有機樹脂１０７を溶解させる溶剤として、酢酸ブチル等のエステル類、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等の有機溶剤等を当該有機樹脂１０７の材料を考慮して、適宜選択して用いることができる。
【０１３８】
また、有機樹脂１０７内にペースト１３０を浸透させた後、有機樹脂１０７の硬化と同時又は硬化の前後に焼成を行うことによりペーストを硬化させることが好ましい。
【０１３９】
例えば、有機樹脂１０７として熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いる場合、ペースト１３０として銀ペースト（銀粉、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エポキシ樹脂）を用いることができる。この場合、有機樹脂１０７が硬化する前（仮硬化状態）に当該有機樹脂１０７上にペースト１３０を形成すると、ペースト１３０に含まれる酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチルが硬化前の有機樹脂１０７を溶解し、ペースト１３０を有機樹脂１０７内に浸透させることができる。その後、加熱処理を行うことにより、有機樹脂１０７を硬化すると共に、ペースト１３０に含まれる銀を硬化させ、有機樹脂１０７内に銀を含有する繊維体１０６を設けることができる。
【０１４０】
このように、有機樹脂１０７として、熱硬化性樹脂を用いた場合、加熱処理により、有機樹脂１０７の硬化とペースト１３０の焼成を同時に行うことができるため、工程を簡略化することができる。なお、加熱処理の際に圧力を加えてもよい。
【０１４１】
本実施の形態では、図２（Ａ）に示した光電変換装置の作製方法を例に挙げて説明したが、開示する発明はこの構成に限定されない。図２（Ｂ）、図３、図４に示した光電変換装置も、本実施の形態で示した作製方法を参照して作製することが可能である。
【０１４２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、光電変換層を具備するセルを、プラスチック基板（可撓性を有する基板）上に接着して作製する構成について説明する。具体的には、ガラスやセラミックなど耐熱性の高い支持基板上に剥離層及び絶縁層を介して光電変換層を含む被剥離層を形成した後、剥離層から支持基板と被剥離層とを分離して、分離した被剥離層をプラスチック基板上に接着することで、プラスチック基板上にセルを作製する構成について一例を示し説明する。なお本実施の形態では、光入射面とは反対側の面に配置されるセル（ボトムセル）の作製について説明を行う。光入射面に配置されるセル（トップセル）に本実施の形態で説明する作製方法で作製するセルを作製する場合は、電極及び光電変換層を構成する層の積層順序を適宜変更すればよい。
【０１４３】
また、本実施の形態における光電変換層とは、光照射により光起電力を得るための半導体層を含む層をいう。すなわち、光電変換層とは、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合などを代表例とする半導体接合が形成された半導体層のことをいう。
【０１４４】
支持基板上に形成する被剥離層には、一方の電極（裏面電極）となる導電膜上に第１の半導体層（一例としてｐ型半導体層）、第２の半導体層（一例としてｉ型半導体層）、第３の半導体層（一例としてｎ型半導体層）を積層した光電変換層を形成する。なお光電変換層としては、第１の半導体層（一例としてｐ型半導体層）、第３の半導体層（一例としてｎ型半導体層）を積層した構成でもよい。光電変換層に用いる半導体層としては、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなど高い熱をかけずに作製できるものはもちろん、耐熱性の高い支持基板を用いることによって結晶質シリコンなど、ある程度の加熱やレーザ処理が必要な結晶質半導体層を用いた半導体層も作製することができる。そのため、分光感度特性の異なる半導体層をプラスチック基板上に形成することができるため、変換効率の向上及び基板の軽量化に伴う可搬性の向上を図ることが出来る。
【０１４５】
ｎ型半導体層とするために半導体層に導入される不純物元素としては、代表的には周期表第１５族元素であるリン、ヒ素、またはアンチモンなどが挙げられる。またｐ型半導体層とするために半導体層に導入される不純物元素としては、代表的には周期表第１３族元素であるボロンまたはアルミニウムなどが挙げられる。
【０１４６】
なお本実施の形態で、一例として示す光電変換層の断面図では第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層は同数、同形状で示してあるが、第２の半導体層の導電型がｐ型またはｎ型が付与されている場合、ｐｎ接合が形成される領域は、第１の半導体層と第２の半導体層との間、または第２の半導体層と第３の半導体層との間のどちらか一方である。光誘起されたキャリアを再結合させないようにｐｎ接合まで移動させるには、ｐｎ接合面積が大きい方が望ましい。従って、第１の半導体層、第３の半導体層は同数、同形状である必要は無い。また、第２の半導体層の導電型がｉ型半導体層である場合においても、ホールの寿命が電子より短いため、ｐｉ接合の面積が大きい方が望ましく、上述したｐｎ接合の場合と同様に第１の半導体層、第３の半導体層を同数、同形状で形成する必要は無い。
【０１４７】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）に光電変換層を具備するセルの作製工程の一例を表す図を示す。
【０１４８】
まず、絶縁表面を有する支持基板１２０１上に剥離層１２０２を介して絶縁層１２０３、導電膜１２０４、及び第１の半導体層１２０５（一例としてｐ型半導体層）、第２の半導体層１２０６（一例としてｉ型半導体層）、並びに第３の半導体層１２０７（一例としてｎ型半導体層）等を含む光電変換層１２２１を形成する。（図８（Ａ）参照。）。
【０１４９】
支持基板１２０１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、表面に絶縁層が形成された金属基板など、耐熱性の高い基板を用いることができる。
【０１５０】
剥離層１２０２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。なお、ここでは、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法、ノズルプリンティング法、スロットダイコーティング法を含む。
【０１５１】
剥離層１２０２が単層構造の場合、好ましくは、タングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
【０１５２】
剥離層１２０２が積層構造の場合、好ましくは、１層目としてタングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を形成する。
【０１５３】
剥離層１２０２として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラズマ処理や加熱処理は、酸素、一酸化二窒素単体、あるいはガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物及び窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層を形成するとよい。
【０１５４】
また下地となる絶縁層１２０３は、酸化ケイ素や窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素などの無機絶縁膜を用い、単層若しくは複数層にて作製することができる。
【０１５５】
ここで、酸化窒化シリコンとは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示し、例えば、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコンとは、その組成において、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示し、例えば、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上２５原子％以下の範囲で含まれるものをいう。但し、上記範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率の合計は、１００原子％を超えない。
【０１５６】
また導電膜１２０４は、光反射率の高い金属膜を用いることが好ましい。例えば、アルミニウム、銀、チタン、タンタルなどを用いることができる。なお、導電膜１２０４は、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成することができる。また導電膜１２０４は、複数の層で構成されていてもよく、一例としては、第１の半導体層１２０５との密着性を向上するためのバッファ層等を金属膜、金属の酸化膜、または金属の窒化膜等で形成し、積層して設ける構成としてもよい。また、導電膜１２０４の表面をエッチング処理等の加工を施してテクスチャ構造としてもよい。導電膜１２０４の表面をテクスチャ構造とすることにより、光の乱反射をおこなうことができるため、入射光を効率よく電気エネルギーに変換することが出来る。なおテクスチャ構造とは、入射される光が反射しないように形成された凹凸構造のことをいい、凹凸構造により光を乱反射することで光電変換層に入射する光の量を向上させ、変換効率を高めるための構造のことをいう。
【０１５７】
また第１の半導体層１２０５、第２の半導体層１２０６、及び第３の半導体層１２０７は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（アモルファス）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶（セミアモルファス若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。）半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０１５８】
微結晶半導体膜は、ギブスの自由エネルギーを考慮すれば非晶質と単結晶の中間的な準安定状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体膜が得られる。
【０１５９】
アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【０１６０】
また、第１の半導体層１２０５、第２の半導体層１２０６、及び第３の半導体層１２０７の材料としてはシリコン、炭化シリコンの他、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、シリコンゲルマニウムなどのような化合物半導体も用いることができる。
【０１６１】
半導体層に、結晶性半導体層を用いる場合、その結晶性半導体層の作製方法は、種々の方法（レーザ結晶化法、熱結晶化法）を用いれば良い。なお、非晶質半導体層の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【０１６２】
また、結晶性半導体層を、直接基板にプラズマＣＶＤ法により形成しても良い。また、プラズマＣＶＤ法を用いて、結晶性半導体層を選択的に基板に形成してもよい。なお結晶性半導体層は、支持基板１２０１上に、結晶が柱状に成長した柱状構造を有するように成膜することが好ましい。
【０１６３】
なお第１の半導体層１２０５と第３の半導体層１２０７とは、一方が第１導電型（例えばｐ型の導電型）を付与する不純物元素が導入され、他方が第２導電型（例えばｎ型の導電型）を付与する不純物元素が導入された層となるようにする。また第２の半導体層１２０６は、真性半導体層、または第１導電型または第２導電型を付与する不純物元素のいずれかが導入された層であることが好ましい。本実施の形態では、光電変換層として半導体層がｐｉｎ接合となるように半導体層を３層積層する例について示しているがｐｎ接合等の他の接合が多層にわたって形成された半導体層であってもよい。
【０１６４】
以上のような工程により、剥離層１２０２及び絶縁層１２０３上に導電膜１２０４、及び第１の半導体層１２０５、第２の半導体層１２０６、並びに第３の半導体層１２０７等を含む光電変換層１２２１を形成することができる。
【０１６５】
続いて、絶縁層１２０３上の導電膜１２０４、及び第１の半導体層１２０５、第２の半導体層１２０６、並びに第３の半導体層１２０７でなる被剥離層と仮支持基板１２０８とを剥離用接着材１２０９を用いて接着し、剥離層１２０２を用いて被剥離層を支持基板１２０１より剥離する。これにより被剥離層は、仮支持基板１２０８側に設けられる（図８（Ｂ）参照）。
【０１６６】
仮支持基板１２０８は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いても良い。
【０１６７】
また、ここで用いる剥離用接着材１２０９は、水や溶媒に可溶なものや、紫外線などの照射により可塑化させることが可能であるような、必要時に仮支持基板１２０８と被剥離層とを化学的もしくは物理的に分離することが可能な接着材を用いる。
【０１６８】
なお、上記一例として示した仮支持基板への転置工程は、他の方法であってもよい。例えば、基板と被剥離層の間に剥離層を形成し、剥離層と被剥離層との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当該被剥離層を剥離する方法、耐熱性の高い支持基板と被剥離層の間に水素を含む非晶質シリコン膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより当該非晶質シリコン膜を除去することで、当該被剥離層を剥離する方法、支持基板と被剥離層の間に剥離層を形成し、剥離層と被剥離層との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化し、さらに剥離層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において剥離する方法、被剥離層が形成された支持基板を機械的に削除又は溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等を適宜用いることができる。また、剥離層として窒素、酸素や水素等を含む膜（例えば、水素を含む非晶質シリコン膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など）を用い、剥離層にレーザ光を照射して剥離層内に含有する窒素、酸素や水素をガスとして放出させ被剥離層と基板との剥離を促進する方法を用いてもよい。
【０１６９】
また、上記剥離方法を複数組み合わせることでより容易に転置工程を行うことができる。つまり、レーザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどによる機械的な削除を行い、剥離層と被剥離層とを剥離しやすい状態にしてから、物理的な力（機械等による）によって剥離を行うこともできる。
【０１７０】
また、剥離層と被剥離層との界面に液体を浸透させて支持基板から被剥離層を剥離してもよいし、または剥離を行う際に水、エタノールなどの液体をかけたりしながら剥離してもよい。
【０１７１】
その他の剥離方法としては、剥離層１２０２をタングステンで形成した場合は、アンモニア水と過酸化水素水の混合溶液により剥離層をエッチングしながら剥離を行うと良い。
【０１７２】
つづいて、支持基板１２０１から剥離され、剥離層１２０２、若しくは絶縁層１２０３が露出した被剥離層に接着材層１２１０を用いてプラスチック基板１２１１を接着する（図８（Ｃ）参照）。
【０１７３】
接着材層１２１０の材料としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤や嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。
【０１７４】
プラスチック基板１２１１としては、可撓性及び可視光に対する透過性を有する各種基板を用いることができ、有機樹脂のフィルムなどを好適に使用できる。有機樹脂としては、例えばアクリル樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥＳ）、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等を用いることが出来る。
【０１７５】
プラスチック基板１２１１には予め窒化ケイ素や酸化窒化ケイ素等の窒素とケイ素を含む膜や窒化アルミニウム等の窒素とアルミニウムを含む膜のような透水性の低い保護層を成膜しておいても良い。
【０１７６】
その後、剥離用接着材１２０９を溶解若しくは可塑化させて、仮支持基板１２０８を取り除く（図８（Ｄ）参照）。次いで光電変換層１２２１の形状加工等の後、第３の半導体層１２０７上に、他方の電極（表面電極）となる導電膜１２１２を形成する（図８（Ｅ）参照）。
【０１７７】
以上により、光電変換層を具備するセルを、プラスチック基板等の別の基板に転載して作製することができる。本実施の形態で光電変換層を具備するセルは、上記実施の形態で示すように繊維体に有機樹脂を含浸させ、部分的に導通させた構造体（プリプレグ）を介して別の光電変換層を具備するセルと貼り合わせることにより、光電変換装置を作製することが出来る。
【０１７８】
なお導電膜１２１２は、光スパッタリング法や真空蒸着法を用いて形成することができる。また、導電膜１２１２は光を十分に透過する材料を用いて形成することが好ましい。上記材料としては例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム酸化物（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ））、ガリウム（Ｇａ）をドープしたＺｎＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。また、透光性を有する導電材料として、導電性高分子材料（導電性ポリマーともいう）を用いることができる。導電性高分子材料としては、π電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及び又はその誘導体、ポリピロール及び又はその誘導体、ポリチオフェン及び又はその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１７９】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１８０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、単結晶半導体基板をガラスやセラミックなどの支持基板上に貼り合わせて作製する光電変換層を具備するセルの作製方法に関し、一例を示し説明する。なお本実施の形態では、光入射面とは反対側の面に配置されるセル（ボトムセル）の作製について説明を行う。光入射面に配置されるセル（トップセル）に本実施の形態で説明する作製方法で作製するセルを作製する場合は、電極及び光電変換層を構成する層の積層順序を適宜変更すればよい。
【０１８１】
支持基板に貼り合わせる単結晶半導体基板は内部に脆化層を形成し、単結晶半導体基板上に、一方の電極（裏面電極）となる導電膜、第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層を積層した光電変換層、及び支持基板と接合するための絶縁層を予め形成する。そして支持基板と絶縁層を密着させた後に脆化層付近で分断させ、光電変換層に用いる半導体層として単結晶半導体層を用いた光電変換装置を支持基板上に作製することができる。そのため、キャリアの移動を阻害する要因となる結晶欠陥が少ない光電変換層を具備するセルを作製でき、変換効率に優れた光電変換装置とすることができる。
【０１８２】
なお本実施の形態で、一例として示す光電変換層の断面図では第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層は同数、同形状で示してあるが、第２の半導体層の導電型がｐ型またはｎ型が付与されている場合、ｐｎ接合が形成される領域は、第１の半導体層と第２の半導体層との間、または第２の半導体層と第３の半導体層との間のどちらか一方である。光誘起されたキャリアを再結合させないようにｐｎ接合まで移動させるには、ｐｎ接合面積が大きい方が望ましい。従って、第１の半導体層、第３の半導体層は同数、同形状である必要は無い。また、第２の半導体層の導電型がｉ型半導体層である場合においても、ホールの寿命が電子より短いため、ｐｉ接合の面積が大きい方が望ましく、上述したｐｎ接合の場合と同様に第１の半導体層、第３の半導体層を同数、同形状で形成する必要は無い。
【０１８３】
なお第１の半導体層と第３の半導体層とは、一方が第１導電型（例えばｐ型の導電型）を付与する不純物元素が導入され、他方が第２導電型（例えばｎ型の導電型）を付与する不純物元素が導入された層となるようにする。また第２の半導体層は、真性半導体層、または第１導電型または第２導電型を付与する不純物元素のいずれかが導入された層であることが好ましい。本実施の形態では、光電変換層として半導体層を３層積層する例について示しているがｐｎ接合等の他の接合が多層にわたって形成された半導体層であってもよい。
【０１８４】
なおここでいう脆化層とは、分割工程で、単結晶半導体基板が、単結晶半導体層と剥離基板（単結晶半導体基板）とに分割される領域及びその近傍のことを示す。脆化層の状態は、脆化層を形成する手段によって異なる。例えば、脆化層は、局所的に結晶構造が乱されることで脆弱化された層のことをいう。なお、単結晶半導体基板の一表面から脆化層までの領域も多少脆弱化される場合がありえるものの、脆化層は後に分割される領域及びその付近の層を指すものとする。
【０１８５】
なおここでいう単結晶半導体とは、結晶面、結晶軸が揃っており、構成している原子または分子が空間的に規則正しい配列になっている半導体のことをいう。なお単結晶半導体において、一部にこの配列の乱れがある格子欠陥を含むもの、意図的または非意図的に格子歪みを有するものなどの規則性の乱れのある半導体を除外するものではない。
【０１８６】
図９（Ａ）乃至（Ｇ）に本実施の形態における光電変換層を具備するセルの作製工程の一例を表す図を示す。
【０１８７】
まず、第１導電型が付与された単結晶半導体基板１１０１の一表面上に、保護層１１０２を形成する（図９（Ａ）参照）。そして、保護層１１０２の表面より第１導電型を付与する不純物元素を導入して、不純物元素が導入された第１の半導体層１１０３を形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１８８】
なお、単結晶半導体基板１１０１の導電型を第１導電型が付与されるものとしたが、導電型は特に限定されない。単結晶半導体基板１１０１に導入される不純物元素の濃度は、後に形成される第１の半導体層及び第３の半導体層に導入される導電型を付与する不純物元素の濃度より低い濃度の不純物元素の濃度とすることが好ましい。
【０１８９】
単結晶半導体基板１１０１としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウェーハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体ウェーハなどを用いることができる。中でも、単結晶シリコンウェーハを用いることが好ましい。単結晶半導体基板１１０１の平面形状は特に限定されないが、後に固定する支持基板が矩形の場合には、単結晶半導体基板１１０１も矩形とすることが望ましい。また、単結晶半導体基板１１０１の表面は、鏡面研磨されていることが望ましい。
【０１９０】
なお、市場に流通している単結晶シリコンウェーハは円形のものが多いが、このような円形のウェーハを用いる場合には、矩形又は多角形となるように加工すればよい。例えば、図１０に示すように、円形の単結晶半導体基板１１０１（図１０（Ａ）参照）より矩形の単結晶半導体基板１１０１ａ（図１０（Ｂ）参照）、多角形の単結晶半導体基板１１０１ｂ（図１０（Ｃ）参照）を切り出すことができる。
【０１９１】
なお、図１０（Ｂ）には、円形の単結晶半導体基板１１０１に内接し、面積が最大となる矩形の単結晶半導体基板１１０１ａを切り出す場合について示している。ここで、単結晶半導体基板１１０１ａの角部（頂点）の角度は略９０度である。また、図１０（Ｃ）には、上記単結晶半導体基板１１０１ａよりも対辺の間隔が長い単結晶半導体基板１１０１ｂを切り出す場合について示している。この場合、単結晶半導体基板１１０１ｂの角部（頂点）の角度は９０度とはならず、該単結晶半導体基板１１０１ｂは矩形ではなく多角形となる。
【０１９２】
保護層１１０２としては、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることが好ましい。作製方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いればよい。また、酸化性の薬液や酸素ラジカルにより単結晶半導体基板１１０１を酸化処理することで、保護層１１０２を形成することもできる。さらに、熱酸化法により単結晶半導体基板１１０１表面を酸化して保護層１１０２を形成しても良い。保護層１１０２を形成することで、単結晶半導体基板１１０１に脆化層を形成する際、或いは単結晶半導体基板１１０１に一導電型を付与する不純物元素を添加する際に、基板表面が損傷するのを防ぐことができる。
【０１９３】
第１の半導体層１１０３は、単結晶半導体基板１１０１に第１導電型を付与する不純物元素を導入することで形成される。なお、単結晶半導体基板１１０１上には保護層１１０２が形成されているため、第１導電型を付与する不純物元素は保護層１１０２を通過して単結晶半導体基板１１０１に導入されることになる。
【０１９４】
上記第１導電型を付与する不純物元素としては周期表第１３族元素、例えば、ホウ素を用いる。これにより、ｐ型の第１の半導体層１１０３を形成することができる。なお、第１の半導体層１１０３は、熱拡散法により形成することもできる。ただし、熱拡散法では、９００℃程度又はそれ以上の高温処理が行われるため、脆化層を形成する前に行うことが必要となる。
【０１９５】
上記の方法で形成される第１の半導体層１１０３は、光入射面とは反対側の面に配置されることになる。ここで、単結晶半導体基板１１０１としてｐ型基板を用いる場合には、第１の半導体層１１０３は、高濃度のｐ型領域とする。これにより、光入射面とは反対側から、高濃度ｐ型領域と低濃度ｐ型領域が順に配置されることになり、裏面電界（ＢＳＦ；Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）が形成される。すなわち、高濃度のｐ型領域には電子が入り込むことができず、光励起により生じたキャリアの再結合を低減することができる。
【０１９６】
次に、保護層１１０２の表面にイオンを照射して、単結晶半導体基板１１０１中に脆化層１１０４を形成する（図９（Ｃ）参照）。ここで、上記イオンとしては、水素を含む原料ガスを用いて生成するイオン（特に、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋など）を用いることが好ましい。なお、脆化層１１０４が形成される深さは、イオンを照射する際の加速電圧によって制御される。また、脆化層１１０４を形成する深さによって単結晶半導体基板１１０１から分離される単結晶半導体層の厚さが決定される。
【０１９７】
脆化層１１０４は、単結晶半導体基板１１０１の表面（正確には、第１の半導体層１１０３の表面）から５００ｎｍ以下の深さ、好ましくは４００ｎｍ以下の深さ、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の深さに形成する。脆化層１１０４を浅い領域に形成することで、分離後の単結晶半導体基板が厚く残存するため、単結晶半導体基板の繰り返し利用回数を増加させることができる。
【０１９８】
上記イオンの照射は、イオンドーピング装置やイオン注入装置を用いて行うことができる。イオンドーピング装置は通常、質量分離を伴わないため、単結晶半導体基板１１０１を大型化しても、単結晶半導体基板１１０１の全面に均一にイオンを照射することができる。なお、イオン照射を利用して単結晶半導体基板１１０１に脆化層１１０４を形成する場合、分離する単結晶半導体層を厚くするには、イオンドーピング装置またはイオン注入装置の加速電圧を高めればよい。
【０１９９】
なお、イオン注入装置は原料ガスから生成されるイオンを質量分離して対象物に照射し、該イオンを構成する元素を添加する装置である。また、イオンドーピング装置は原料ガスから生成されるイオンを質量分離せず対象物に照射し、該イオンを構成する元素を添加する装置である。
【０２００】
上記脆化層１１０４の形成後、保護層１１０２を除去して、第１の半導体層１１０３上に一方の電極となる導電膜１１０５を形成する。
【０２０１】
ここで、導電膜１１０５は、後の工程における熱処理に耐え得るものが好ましい。導電膜１１０５は、例えば、チタン、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム、ニッケルなどを用いることができる。また、前述の金属材料と、金属材料の窒化物との積層構造としても良い。例えば、窒化チタン層とチタン層の積層構造、窒化タンタル層とタンタル層の積層構造、窒化タングステン層とタングステン層の積層構造などを用いることができる。上記のような窒化物との積層構造とする場合には、第１の半導体層１１０３と接するように窒化物を形成すると良い。このように窒化物を形成することで、導電膜１１０５と第１の半導体層１１０３との密着性を向上させることができる。なお、導電膜１１０５は、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成することができる。
【０２０２】
次に、導電膜１１０５上に絶縁層１１０６を形成する（図９（Ｄ）参照）。絶縁層１１０６は単層構造でも２層以上の積層構造でもよいが、その表面は高い平坦性を有することが好ましい。また、最表面は、親水性を有していることが望ましい。上記絶縁層１１０６としては、例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層などを形成することができる。絶縁層１１０６の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などのＣＶＤ法を挙げることができる。特に、プラズマＣＶＤ法を適用することで、平均面粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下（好ましくは０．３ｎｍ以下）の平坦な絶縁層１１０６を形成することができる。
【０２０３】
なお、上記絶縁層１１０６としては、特に、有機シランを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン層を用いると良い。有機シランとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、トリメチルシラン（ＴＭＳ：（ＣＨ３）３ＳｉＨ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等を用いることができる。もちろん、モノシラン、ジシラン、又はトリシラン等の無機シランを用いて、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを形成しても良い。
【０２０４】
また、絶縁層１１０６を積層構造とする場合には、窒化シリコン層や窒化酸化シリコン層などの窒素を含有するシリコン絶縁層を含む積層構造とすることが好ましい。これにより、支持基板からのアルカリ金属やアルカリ土類金属などによる半導体の汚染を防止できる。
【０２０５】
なお、導電膜１１０５の表面が一定の平坦性を有する場合、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下（好ましくは０．３ｎｍ以下）である場合には、絶縁層１１０６を形成しなくとも貼り合わせ可能な場合がある。この場合には、絶縁層１１０６を形成しない構成としても良い。
【０２０６】
次に、上記絶縁層１１０６の一表面と支持基板１１０７の一表面を密着させて加圧することで、単結晶半導体基板１１０１上の積層構造と、支持基板１１０７とを貼り合わせる（図９（Ｅ）参照）。
【０２０７】
この際、貼り合わせに係る面（ここでは、絶縁層１１０６の一表面と支持基板１１０７の一表面）は十分に清浄化しておく。貼り合わせに係る面に微小なゴミなどが存在すると、貼り合わせ不良の発生確率が高まるためである。なお、貼り合わせ不良を低減するために、貼り合わせに係る面を活性化しておいても良い。例えば、貼り合わせに係る面の一方又は双方に原子ビーム又はイオンビームを照射することでその表面を活性化することができる。その他、プラズマ処理や薬液処理などを用いて活性化を行っても良い。このように、貼り合わせに係る面を活性化することで、４００℃以下の温度であっても良好に貼り合わせることができる。
【０２０８】
なお、支持基板１１０７上に窒化シリコン層や窒化酸化シリコン層などの窒素を含有するシリコン絶縁層を形成し、これを絶縁層１１０６と密着させる構成としても良い。この場合にも、支持基板１１０７からのアルカリ金属やアルカリ土類金属などによる半導体の汚染を防止できる。
【０２０９】
次に、熱処理を施して、貼り合わせを強化する。この際の温度は、脆化層１１０４における分離が進行しない条件とする必要がある。例えば、４００℃未満、好ましくは３００℃以下とすることができる。熱処理時間については特に限定されず、処理速度と貼り合わせ強度との関係から最適な条件を適宜設定すればよい。一例としては、２００℃、２時間の程度の熱処理条件を採用することができる。ここで、貼り合わせに係る領域のみにマイクロ波を照射して、局所的な熱処理を行うことも可能である。なお、貼り合わせ強度に問題がない場合は、上記加熱処理を省略しても良い。
【０２１０】
次に、脆化層１１０４にて、単結晶半導体基板１１０１を、分離基板１１０８と単結晶半導体でなる第２の半導体層１１０９とに分離する（図９（Ｆ）参照）。単結晶半導体基板１１０１の分離は、熱処理により行う。該熱処理の温度は、支持基板１１０７の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、支持基板１１０７としてガラス基板を用いる場合には、熱処理温度は４００℃以上６５０℃以下とすることが好ましい。ただし、短時間であれば、４００℃以上７００℃以下の熱処理を行っても良い。もちろん、ガラス基板の耐熱温度が７００℃より高い場合には、熱処理温度を７００℃より高く設定しても良い。
【０２１１】
上述のような熱処理を行うことで、脆化層１１０４に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、脆化層１１０４に亀裂が生ずる。その結果、脆化層１１０４に沿って単結晶半導体基板１１０１が分割される。絶縁層１１０６は支持基板１１０７と貼り合わせられているので、支持基板１１０７上には単結晶半導体基板１１０１から分離された単結晶半導体でなる第２の半導体層１１０９が残存することになる。また、この熱処理で、支持基板１１０７と絶縁層１１０６の貼り合わせに係る界面が加熱されるため、貼り合わせに係る界面に共有結合が形成され、支持基板１１０７と絶縁層１１０６の結合力が一層向上する。
【０２１２】
なお、第２の半導体層１１０９と第１の半導体層１１０３を合わせた厚さは、脆化層１１０４が形成される深さにほぼ対応するものとなる。
【０２１３】
また、脆化層１１０４を境として単結晶半導体基板１１０１を分割することで、第２の半導体層１１０９の分割面（分離面）に凹凸が生じる場合がある。また、その様な凹凸面はイオンダメージによって結晶性や平坦性が損なわれている場合があり、後に第２の半導体層１１０９を、エピタキシャル成長を行う際のシード層として機能させる際には、表面の結晶性及び平坦性を回復させることが好ましい。一例としては、レーザ処理による結晶性の回復やエッチングによってダメージ層を取り除くと共に、正常な平坦化された表面を取り戻す工程を行えばよい。なお、このときレーザ処理と組み合わせて、熱処理を行うことにより、結晶性やダメージの回復を図ることも可能である。熱処理は、加熱炉、ＲＴＡなどにより、脆化層１１０４を境として単結晶半導体基板１１０１の分割のための熱処理よりも高温及び／または長時間行うことが好ましい。もちろん、支持基板１１０７の歪み点は超えない程度の温度で熱処理を行う。
【０２１４】
以上の工程により、支持基板１１０７上に固定された単結晶半導体でなる第２の半導体層１１０９を得ることができる。なお、分離基板１１０８は、再生処理を行った後、再利用することができる。再生処理後の分離基板１１０８は、単結晶半導体層を得るための基板（本実施の形態においては、単結晶半導体基板１１０１に対応）として用いてもよいし、その他の用途に用いても良い。単結晶半導体層を得るための基板として用いる場合には、１枚の単結晶半導体基板から複数の光電変換装置を製造できることになる。
【０２１５】
次いで、第２の半導体層１１０９上に第３の半導体層１１１０を形成し、第１の半導体層１１０３、第２の半導体層１１０９、第３の半導体層１１１０でなる光電変換層１１１１を形成する。つづいて光電変換層１１１１の形状加工等の後、第３の半導体層１１１０上に他方の電極（表面電極）となる導電膜１１１２を形成される（図９（Ｇ）参照）。
【０２１６】
以上により、単結晶半導体層で形成された光電変換層を具備するセルを作製することができる。本実施の形態で光電変換層を具備するセルは、上記実施の形態で示すように繊維体に有機樹脂を含浸させ、部分的に導通させた構造体（プリプレグ）を介して別の光電変換層を具備するセルと貼り合わせることにより、光電変換装置を作製することが出来る
【０２１７】
なお単結晶半導体の代表例である単結晶シリコンは間接遷移型の半導体であるため、直接遷移型の非晶質シリコンよりも光吸収係数が低い。そのため、十分に太陽光を吸収するためには、非晶質シリコンを用いた光電変換層よりも、少なくとも数倍以上の膜厚を要することが好ましい。
【０２１８】
単結晶半導体でなる第２の半導体層１１０９の厚膜化については、一例としては第２の半導体層１１０９上に隙間を埋めるように覆うように非単結晶半導体層を形成した後熱処理を行い、第２の半導体層１１０９をシード層として固相エピタキシャル成長させて形成すればよい。または、プラズマＣＶＤ法等を用いて気相エピタキシャル成長で形成することができる。固相エピタキシャル成長を行う熱処理は、ＲＴＡ、炉、高周波発生装置などの熱処理装置を用いて行うことができる。
【０２１９】
なお導電膜１１１２は、光スパッタリング法や真空蒸着法を用いて形成することができる。また、導電膜１１１２は光を十分に透過する材料を用いて形成することが好ましい。上記材料としては例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム酸化物（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ））、ガリウム（Ｇａ）をドープしたＺｎＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。また、透光性を有する導電材料として、導電性高分子材料（導電性ポリマーともいう）を用いることができる。導電性高分子材料としては、π電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及び又はその誘導体、ポリピロール及び又はその誘導体、ポリチオフェン及び又はその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０２２０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２２１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、単結晶半導体基板を用いて作製される光電変換層を具備するセルの作製方法に関し、一例を示し説明する。なお本実施の形態では、光入射面とは反対側の面に配置されるセル（ボトムセル）の作製について説明を行う。光入射面に配置されるセル（トップセル）に本実施の形態で説明する作製方法で作製するセルを作製する場合は、電極及び光電変換層を構成する層の積層順序を適宜変更すればよい。
【０２２２】
単結晶半導体基板を用いて作製される光電変換層は、一例として単結晶半導体基板内に半導体接合を有し、一方の電極（裏面電極）となる導電膜上に、第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層を積層した光電変換層が形成される。そして光電変換層の表面をテクスチャ構造（凹凸構造）として光電変換層上に電極が形成され、単結晶半導体基板を用いて作製されるセルが得られる。
【０２２３】
なお第１の半導体層と第３の半導体層とは、一方が第１導電型（例えばｎ型の導電型）を付与する不純物元素が導入され、他方が第２導電型（例えばｐ型の導電型）を付与する不純物元素が導入された層となるようにする。また第２の半導体層は、真性半導体、または第１導電型または第２導電型を付与する不純物元素のいずれかが導入された層であることが好ましい。本実施の形態では、光電変換層として半導体層を３層積層する例について示しているがｐｎ接合等の他の接合が多層にわたって形成された半導体層であってもよい。
【０２２４】
なお本実施の形態で、一例として示す光電変換層の断面図では第１の半導体層、第２の半導体層、第３の半導体層は同数で示してあるが、第２の半導体層の導電型がｐ型またはｎ型が付与されている場合、ｐｎ接合が形成される領域は、第１の半導体層と第２の半導体層との間、または第２の半導体層と第３の半導体層との間のどちらか一方である。光誘起されたキャリアを再結合させないようにｐｎ接合まで移動させるには、ｐｎ接合面積が大きい方が望ましい。従って、第１の半導体層、第３の半導体層は同数、同形状である必要は無い。また、第２の半導体層の導電型がｉ型半導体層である場合においても、ホールの寿命が電子より短いため、ｐｉ接合の面積が大きい方が望ましく、上述したｐｎ接合の場合と同様に第１の半導体層、第３の半導体層を同数、同形状で形成する必要は無い。
【０２２５】
なおここでいう単結晶半導体とは、結晶面、結晶軸が揃っており、構成している原子または分子が空間的に規則正しい配列になっている半導体のことをいう。なお単結晶半導体において、一部にこの配列の乱れがある格子欠陥を含むもの、意図的または非意図的に格子歪みを有するものなどの規則性の乱れのある半導体を除外するものではない。
【０２２６】
図１１（Ａ）乃至（Ｃ）に本実施の形態における光電変換層を具備するセルの作製工程の一例を表す図を示す。
【０２２７】
まず、第１導電型が付与された単結晶半導体基板１３０１の一表面をエッチング処理等の加工を施してテクスチャ構造１３０２（凹凸構造）を形成する（図１１（Ａ）参照）。単結晶半導体基板１３０１の表面をテクスチャ構造とすることにより、光の乱反射をおこなうことができるため、後に形成する半導体接合に入射される光を効率よく電気エネルギーに変換することが出来る。
【０２２８】
なお、単結晶半導体基板１３０１の導電型を第１導電型（例えばｐ型）が付与されるものとしたが、導電型は特に限定されない。単結晶半導体基板１３０１に導入される不純物元素の濃度は、後に形成される第１の半導体層及び第３の半導体層に導入される導電型を付与する不純物元素の濃度より低い濃度の不純物元素の濃度とすることが好ましい。
【０２２９】
単結晶半導体基板１３０１としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウェーハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体ウェーハなどを用いることができる。中でも、単結晶シリコンウェーハを用いることが好ましい。
【０２３０】
なお、市場に流通している単結晶シリコンウェーハは円形のものが多いが、このような円形のウェーハを用いる場合には、上記実施の形態の図１０で説明したように、矩形又は多角形となるように加工すればよい。
【０２３１】
次いで単結晶半導体基板１３０１のテクスチャ構造１３０２上に、第１の半導体層１３０３を形成する。第１の半導体層１３０３は、熱拡散法等により単結晶半導体基板１３０１に第２の導電型を付与する不純物元素を導入することで形成しても良いし、テクスチャ構造１３０２が形成された単結晶半導体基板１３０１上に成膜して形成してもよい。なお第２導電型を付与する不純物元素としては周期表第１５族元素、例えば、リンを用いればよい。
る。
【０２３２】
次いで、第１の半導体層１３０３上に、表面電極となる導電膜１３０４を形成する（図１１（Ｂ）参照）。なお第１の半導体層１３０３上と導電膜１３０４との間に反射防止膜等の他の膜が形成されていてもよい。
【０２３３】
なお導電膜１３０４は、光スパッタリング法や真空蒸着法を用いて形成することができる。また、導電膜１３０４は光を十分に透過する材料を用いて形成することが好ましい。上記材料としては例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム酸化物（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ））、ガリウム（Ｇａ）をドープしたＺｎＯ、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。また、透光性を有する導電材料として、導電性高分子材料（導電性ポリマーともいう）を用いることができる。導電性高分子材料としては、π電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及び又はその誘導体、ポリピロール及び又はその誘導体、ポリチオフェン及び又はその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０２３４】
なお導電膜１３０４は、スクリーン印刷等の印刷法により、銀ペースト等の金属を含む溶媒を塗布し、焼き付けることによって、形成してもよい。なお導電膜１３０４が設けられる面は受光面となるため、光が十分透過するよう導電膜は全面に形成せず、網目状となるよう形成する。
【０２３５】
次いで、単結晶半導体基板１３０１のテクスチャ構造１３０２及び導電膜１３０４が設けられた側と反対側の表面に、第３の半導体層１３０５、裏面電極となる導電膜１３０６を形成する（図１１（Ｃ）参照）。第３の半導体層１３０５は、熱拡散法等により単結晶半導体基板１３０１に第１導電型を付与する不純物元素を導入することで形成しても良いし、単結晶半導体基板１３０１に接して成膜して形成してもよい。なお第１導電型を付与する不純物元素としては周期表第１３族元素、例えば、ホウ素を用いればよい。
【０２３６】
また導電膜１３０６は、光反射率の高い金属膜を用いることが好ましい。例えば、アルミニウム、銀、チタン、タンタルなどを用いることができる。なお、導電膜１３０６は、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成することができる。また導電膜１３０６は、複数の層で構成されていてもよく、一例としては、第３の半導体層１３０５との密着性を向上するためのバッファ層等を金属膜、金属の酸化膜、または金属の窒化膜等で形成し、積層して設ける構成としてもよい。または、光反射率の高い金属膜と、光反射率の低い金属膜とを積層して形成してもよい。
【０２３７】
以上の工程により、導電膜１３０４及び導電膜１３０６で挟持された、第１の半導体層１３０３、第２の半導体層となる単結晶半導体基板１３０１、及び第３の半導体層１３０５でなる光電変換層１３０７が得られ、単結晶半導体基板を用いて作製された光電変換層を具備するセルを作製することができる。本実施の形態で光電変換層を具備するセルは、上記実施の形態で示すように繊維体に有機樹脂を含浸させ、部分的に導通させた構造体（プリプレグ）を介して別の光電変換層を具備するセルと貼り合わせることにより、光電変換装置を作製することが出来る
【０２３８】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２３９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、セルを直列に接続した光電変換装置の例について説明する（図１２参照）。
【０２４０】
図１２に示す光電変換装置は、基板１０１に支持されているセル１０２と、基板１０４に支持されているセル１０５とが、構造体１０３中の導電体６００によって電気的に接続された構造を有する。
【０２４１】
具体的には、光電変換領域６０２において、光電変換層が縦方向（基板と垂直な方向）に電気的に接続されることで直列接続が構成されている。また、端子領域６０４において、接続端子６０６および接続端子６０８を介して、隣接する領域の導電層同士が電気的に接続されることで、隣接する領域の光電変換層との直列接続を実現している。
【０２４２】
製造方法について特に限定はないが、例えば、次のような方法を採用することが可能である。基板１０１上に所定のパターンの第１の導電層を形成し、光電変換層を形成し、光電変換層をパターニングして上記第１の導電層に達するコンタクトホールを形成し、光電変換層を覆って第２の導電層を形成し、少なくとも光電変換層と第２の導電層をパターニングする方法によって基板１０１上にセル１０２を形成する。同様の方法で基板１０４にセル１０５を形成し、これらを、導電体６００を有する構造体１０３を用いて貼り合わせることにより光電変換装置が完成する。なお、各工程の詳細については、先の実施の形態を参酌すればよい。
【０２４３】
上述のような構成を採用することで、多数の光電変換層を直列に接続することが可能になる。つまり、大きな電圧が必要とされる用途においても、必要十分な電圧を供給することができる光電変換装置を提供することができる。
【０２４４】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２４５】
（実施の形態７）
本実施の形態では、光電変換装置の作製に用いることができる装置の例について、図面を参照して説明する。
【０２４６】
図１３には、光電変換装置、特に、光電変換層の作製に用いることができる装置の一例を示す。図１３に示す装置は、トランスファー室１０００、ロード・アンロード室１００２、第１の成膜室１００４、第２の成膜室１００６、第３の成膜室１００８、第４の成膜室１０１０、第５の成膜室１０１２、および搬送ロボット１０２０を備える。
【０２４７】
トランスファー室１０００に備えられた搬送ロボット１０２０によって、ロード・アンロード室１００２、および各成膜室間における基板の搬送が行われる。また、各成膜室においては、光電変換層を構成する半導体層が形成される。以下において、当該装置を用いた光電変換層の成膜工程の一例について説明する。
【０２４８】
まず、搬送ロボット１０２０によって、ロード・アンロード室１００２に投入された基板が第１の成膜室１００４に搬送される。当該基板には、あらかじめ、電極または配線として機能する導電膜が形成されていることが望ましい。導電膜の材質や形状（パターン）等は、要求される光学特性や電気特性に応じて、適宜変更することができる。なお、ここでは、基板としてガラス基板を用い、導電膜として光透過性を有する導電膜を形成する場合であって、当該導電膜から光電変換層に光が入射する場合を例に挙げて説明する。
【０２４９】
第１の成膜室１００４では、導電膜に接する第１の半導体層が形成される。ここでは、第１の半導体層として、ｐ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｐ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。ｎ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｎ層）を形成しても良い。成膜方法としては、代表的にはＣＶＤ法などを挙げることができるが、これに限定する必要はない。例えば、スパッタ法などを用いて第１の半導体層を形成しても良い。なお、ＣＶＤ法を用いて成膜を行う場合には、成膜室をＣＶＤ室と呼ぶこともできる。
【０２５０】
次に、上記第１の半導体層が形成された基板が、第２の成膜室１００６、第３の成膜室１００８、または第４の成膜室１０１０のいずれかに搬送される。第２の成膜室１００６、第３の成膜室１００８、または第４の成膜室１０１０では、第１の半導体層に接して導電性を付与する不純物元素が添加されていない第２の半導体層（ｉ層）が形成される。
【０２５１】
ここで、第２の半導体層を形成するために、第２の成膜室１００６、第３の成膜室１００８、および第４の成膜室１０１０の三つを用意しているのは、第１の半導体層と比較して第２の半導体層を厚く形成する必要があるためである。第２の半導体層を第１の半導体層より厚く形成する場合、第１の半導体層と第２の半導体層の成膜速度を考慮すると、第２の半導体層の形成工程では、第１の半導体層の形成工程と比較して多くの時間を要することになる。このため、第２の半導体層の形成を一の成膜室でのみ行う場合には、第２の半導体層の成膜工程が律速となる。このような理由から、図１３に示す装置では、第２の半導体層の成膜室を三つ用意した構成を採用している。なお、光電変換層の形成に用いることができる装置の構成をこれに限定する必要はない。また、成膜方法としては、第１の半導体層と同様にＣＶＤ法などを用いることができるが、これに限定する必要はない。
【０２５２】
次に、上記第２の半導体層が形成された基板が、第５の成膜室１０１２に搬送される。第５の成膜室１０１２では、第２の半導体層に接して、第１の半導体層とは異なる導電型を付与する不純物元素が添加された第３の半導体層が形成される。ここでは、第３の半導体層として、ｎ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｎ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。また、成膜方法としては、第１の半導体層と同様にＣＶＤ法などを用いることができるが、これに限定する必要はない。
【０２５３】
以上により、導電膜上に、第１の半導体層、第２の半導体層、および第３の半導体層が積層された構造の光電変換層を形成することができる。
【０２５４】
なお、図１３では、ロード・アンロード室１００２、第１の半導体層を形成するための第１の成膜室１００４、第２の半導体層を形成するための第２の成膜室１００６、第２の半導体層を形成するための第３の成膜室１００８、第２の半導体層を形成するための第４の成膜室１０１０、第３の半導体層を形成するための第５の成膜室１０１２を備える装置について説明したが、開示する発明に係る光電変換装置の製造に用いることができる装置は当該構成に限定されない。例えば、第４の成膜室１０１０を、第３の半導体層を形成するために用いても良い。
【０２５５】
また、図１３では、６つのチャンバーを備えた装置の例について説明したが、開示する発明に係る光電変換装置の製造に用いることができる装置は当該構成に限定されない。例えば、導電膜を形成するための成膜室や、各種表面処理を行う表面処理室、膜質などを調査するための分析室などを備えていても良い。
【０２５６】
図１４には、複数の光電変換層の積層構造を作製する際に用いることができる装置の一例を示す。図１４に示す装置は、トランスファー室２１００、分析室２１０２、表面処理室２１０４、第１の成膜室２１０６、ロード室２１０８、第２の成膜室２１１０、第３の成膜室２１１２、第４の成膜室２１１４、および搬送ロボット２１２０と、トランスファー室２１４０、第１の成膜室２１４２、第２の成膜室２１４４、第３の成膜室２１４６、アンロード室２１４８、第４の成膜室２１５０、第５の成膜室２１５２、第６の成膜室２１５４、および搬送ロボット２１６０と、を備え、トランスファー室２１００とトランスファー室２１４０とが、連結室２１８０によって連結された構成を有している。
【０２５７】
トランスファー室２１００に備えられた搬送ロボット２１２０によって、ロード室２１０８、分析室２１０２、表面処理室２１０４、および各成膜室間における基板の搬送が行われる。また、トランスファー室２１４０に備えられた搬送ロボット２１６０によって、アンロード室２１４８、および各成膜室間における基板の搬送が行われる。また、各成膜室においては、光電変換層を構成する半導体層や光電変換装置の導電膜などが形成される。以下において、当該装置を用いた光電変換層の成膜工程の一例について説明する。
【０２５８】
まず、搬送ロボット２１２０によって、ロード室２１０８に投入された基板が第１の成膜室２１０６に搬送される。第１の成膜室２１０６では、基板上に、電極または配線として機能する導電膜が形成される。導電膜の材質や形状（パターン）等は、要求される光学特性や電気特性に応じて、適宜変更することができる。なお、導電膜の成膜方法としては、代表的にはスパッタ法を用いることができるが、これに限定する必要はない。例えば、蒸着法などを用いても良い。スパッタ法を用いて成膜を行う場合には、上記成膜室をスパッタ室と呼ぶこともできる。なお、ここでは、基板としてガラス基板を用い、導電膜として光透過性を有する導電膜を形成する場合であって、当該導電膜から光電変換層に光が入射する場合を例に挙げて説明する。
【０２５９】
次に、上記導電膜が形成された基板が、表面処理室２１０４に搬送される。表面処理室２１０４では、導電膜の表面に凹凸形状（テクスチャ構造）を形成する処理が行われる。これにより、光電変換層中への光閉じ込めが実現されるため、光電変換装置の光電変換効率を向上させることができる。凹凸形状の形成方法としては、例えば、エッチング処理を挙げることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６０】
次に、上記基板が、第２の成膜室２１１０に搬送される。第２の成膜室２１１０では、導電膜に接する第１の光電変換層の第１の半導体層が形成される。ここでは、第１の半導体層として、ｐ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｐ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。ｎ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｎ層）を形成しても良い。成膜方法としては、代表的にはＣＶＤ法などを挙げることができるが、これに限定する必要はない。例えば、スパッタ法などを用いて第１の半導体層を形成しても良い。
【０２６１】
次に、上記第１の半導体層が形成された基板が、第３の成膜室２１１２に搬送される。第３の成膜室２１１２では、第１の半導体層に接して導電性を付与する不純物元素が添加されていない第２の半導体層（ｉ層）が形成される。成膜方法としては、第１の半導体層の場合と同様に、ＣＶＤ法などを挙げることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６２】
次に、上記第２の半導体層が形成された基板が、第４の成膜室２１１４に搬送される。第４の成膜室２１１４では、第２の半導体層に接して、第１の半導体層とは異なる導電型を付与する不純物元素が添加された第３の半導体層が形成される。ここでは、第３の半導体層として、ｎ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｎ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。また、成膜方法としては、第１の半導体層と同様にＣＶＤ法などを用いることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６３】
以上により、導電膜上に、第１の半導体層、第２の半導体層、および第３の半導体層が積層された構造の第１の光電変換層を形成することができる。
【０２６４】
次に、上記第１の光電変換層が形成された基板が、再度、第１の成膜室２１０６に搬送される。第１の成膜室２１０６では、第１の光電変換層上に、導電性を有する中間層が形成される。中間層の材質や形状（パターン）等は、要求される光学特性や電気特性に応じて適宜変更することができるが、作製プロセス上は、導電膜と同様の構成とすることが望ましい。
【０２６５】
次に、連結室２１８０を通じて、中間層が形成された基板を搬送ロボット２１６０に受け渡す。搬送ロボット２１６０は、当該基板を第１の成膜室２１４２に搬送する。第１の成膜室２１４２では、中間層に接する第２の光電変換層の第１の半導体層が形成される。ここでは、第１の半導体層として、ｐ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｐ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。成膜方法としては、代表的にはＣＶＤ法などを挙げることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６６】
次に、上記第１の半導体層が形成された基板が、第４の成膜室２１５０、第５の成膜室２１５２、第６の成膜室２１５４のいずれかに搬送される。第４の成膜室２１５０、第５の成膜室２１５２、第６の成膜室２１５４では、第１の半導体層に接して導電性を付与する不純物元素が添加されていない第２の半導体層（ｉ層）が形成される。成膜方法としては、第１の半導体層の場合と同様に、ＣＶＤ法などを挙げることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６７】
ここで、第２の半導体層を形成するために、第４の成膜室２１５０、第５の成膜室２１５２、第６の成膜室２１５４の三つを用意している理由は、図１３に係る装置の場合と同様である。すなわち、第２の光電変換層における第２の半導体層（ｉ層）は、第１の光電変換層における第２の半導体層（ｉ層）よりも厚く形成される。なお、光電変換層の形成に用いることができる装置の構成をこれに限定する必要はない。また、成膜方法としては、第１の半導体層と同様にＣＶＤ法などを用いることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６８】
次に、上記第２の半導体層が形成された基板が、第２の成膜室２１４４に搬送される。第２の成膜室２１４４では、第２の半導体層に接して、第１の半導体層とは異なる導電型を付与する不純物元素が添加された第３の半導体層が形成される。ここでは、第３の半導体層として、ｎ型を付与する不純物元素が添加された半導体層（ｎ層）を形成する場合について説明するが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。また、成膜方法としては、第１の半導体層と同様にＣＶＤ法などを用いることができるが、これに限定する必要はない。
【０２６９】
以上により、中間層上に、第１の半導体層、第２の半導体層、および第３の半導体層が積層された構造の第２の光電変換層を形成することができる。
【０２７０】
次に、上記第２の光電変換層が形成された基板が、第３の成膜室２１４６に搬送される。第３の成膜室２１４６では、第２の光電変換層上に、電極または配線として機能する導電膜が形成される。導電膜の材質や形状（パターン）等は、要求される光学特性や電気特性に応じて、適宜変更することができる。なお、導電膜の成膜方法としては、代表的にはスパッタ法を用いることができるが、これに限定する必要はない。例えば、蒸着法などを用いても良い。スパッタ法を用いて成膜を行う場合には、上記成膜室をスパッタ室と呼ぶこともできる。なお、ここでは、導電膜として光反射性を有する導電膜を形成する場合について説明するが、これに限定する必要はない。例えば、光透過性を有する導電膜と、光反射性を有する導電膜との積層構造としても良い。
【０２７１】
その後、上記基板は、アンロード室２１４８から外部に取り出される。
【０２７２】
以上により、基板上に、導電膜、第１の光電変換層、中間層、第２の光電変換層、導電膜が順に積層された構造の光電変換装置を作製することができる。
【０２７３】
なお、トランスファー室２１００およびトランスファー室２１４０に接続されたチャンバーの構成は、図１４で示す構成に限定されない。また、チャンバー数の増減も可能である。
【０２７４】
なお、各導電膜等の表面処理のタイミングや回数についても、上記した構成に限定されない。例えば、導電膜の形成後などに表面処理を行う構成としても良い。また、各層の形成前または後において、パターン形成のためのエッチング処理等を行っても良い。
【０２７５】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２７６】
（実施の形態８）
実施の形態１乃至７などにより得られる光電変換装置を用いて、太陽光発電モジュールを製造することができる。本実施の形態では、実施の形態７に示す光電変換装置を用いた太陽光発電モジュールの例を図１５（Ａ）に示す。太陽光発電モジュール５０２８は、支持基板４００２上に設けられた光電変換層４０２０により構成されている。支持基板４００２と光電変換層４０２０の間には、支持基板４００２側から絶縁層、第１の電極が設けられている。また、第１の電極は補助電極４０１６と接続している。
【０２７７】
補助電極４０１６及び第２の電極４０１８は支持基板４００２の一表面側（光電変換層４０２０が形成されている側）に形成され、支持基板４００２の端部で外部端子コネクタ用の裏面電極５０２６及び裏面電極５０２７とそれぞれ接続する。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＣ−Ｄに対応する断面図であり、支持基板４００２の貫通口を通じて、補助電極４０１６が裏面電極５０２６と接続し、第２の電極４０１８が裏面電極５０２７と接続する様子を示している。
【０２７８】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２７９】
（実施の形態９）
図１６に、実施の形態８で示した太陽光発電モジュール５０２８を用いた太陽光発電システムの例を示す。ＤＣ−ＤＣコンバータ等を具備する充電制御回路５０２９は、一又は複数の太陽光発電モジュール５０２８から供給される電力を制御して、蓄電池５０３０を充電する。また充電制御回路５０２９は、蓄電池５０３０が十分に充電されている場合、一又は複数の太陽光発電モジュール５０２８から供給される電力を負荷５０３１に直接出力するよう制御する。
【０２８０】
蓄電池５０３０として電気二重層キャパシタを用いると、充電に化学反応を必要としないため、急速な充電が可能である。また、化学反応を利用する鉛蓄電池などに比べ、寿命を８倍程度、充放電効率を１．５倍程度に高めることができる。本実施の形態において示す太陽光発電システムは、照明、電子機器など、電力を使用する様々な負荷５０３１に対して用いることができる。
【０２８１】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２８２】
（実施の形態１０）
図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に、実施の形態８で示した太陽光発電モジュール５０２８をルーフ部分に用いた車両６０００（乗用自動車）の例を示す。太陽光発電モジュール５０２８は、コンバータ６００２を介してバッテリーまたはキャパシタ６００４に接続されている。すなわち、バッテリーまたはキャパシタ６００４は、太陽光発電モジュール５０２８から供給される電力を用いて充電される。また、エンジン６００６の動作状況をモニタ６００８で監視して、その状況に応じて充電・放電を選択させる構成としても良い。
【０２８３】
太陽光発電モジュール５０２８は、熱によって光電変換効率が低下する傾向にある。このような光電変換効率の低下を抑制するために、太陽光発電モジュール５０２８内に冷却用の液体などを循環させる構成としても良い。例えば、ラジエータ６０１０の冷却水を循環ポンプ６０１２によって循環させる構成とすることができる。もちろん、冷却用の液体をラジエータ６０１０と共用することには限定されない。また、光電変換効率の低下が深刻でない場合には、液体を循環させる構成は不要である。
【０２８４】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２８５】
（実施の形態１１）
一実施形態に係る光電変換装置の出力から、外部電源を用いることなく、交流電力を安定的に取り出すことのできるインバータの一態様を図１８に示す。
【０２８６】
光電変換装置の出力は入射光量によって変動するため、出力電圧をそのまま利用しようとすると安定な出力が得られない場合がある。図１８で例示されるインバータは、安定化用のコンデンサ７００４、スイッチングレギュレータ７００６が設けられ、安定な直流電圧を作り出すように動作する。
【０２８７】
例えば、光電変換装置７００２の出力電圧が１０Ｖ〜１５Ｖであるとすると、スイッチングレギュレータ７００６により３０Ｖの安定な直流電圧を作り出すことができる。
【０２８８】
図１９にスイッチングレギュレータ７００６のブロック図を示す。スイッチングレギュレータ７００６は、アッテネータ７０１２、三角波発生回路７０１４、コンパレータ７０１６、スイッチングトランジスタ７０２０、平滑容量７０２１を含んで構成されている。
【０２８９】
三角波発生回路７０１４の信号がコンパレータ７０１６に入力されると、スイッチングトランジスタ７０２０がスイッチングし、インダクタ７０２２にエネルギーが蓄えられる。それにより、光電変換装置７００２の出力電圧Ｖ１以上の電圧Ｖ２がスイッチングレギュレータ７００６の出力に発生する。この電圧は、アッテネータ７０１２を介してコンパレータ７０１６に帰還し、発生する電圧がリファレンス電圧７０１８と等しくなるように制御される。
【０２９０】
例えば、リファレンス電圧を５Ｖ、アッテネータを１／６にすると、Ｖ２は３０Ｖになるように制御される。
【０２９１】
ダイオード７０２４は逆流防止用であり、平滑容量７０２１によってスイッチングレギュレータ７００６の出力電圧を平滑化する。
【０２９２】
図１８において、スイッチングレギュレータ７００６の出力電圧Ｖ２を用いて、パルス幅変調回路７００８を動作させる。パルス幅変調回路７００８において、パルス幅変調波はデジタル的にマイコンで生成することも可能であるし、アナログ的に発生させても良い。
【０２９３】
パルス幅変調波Ｖ３、Ｖ４は、パルス幅変調回路７００８の出力をスイッチングトランジスタ７０２６〜７０２９に入力することによって生成する。パルス幅変調波Ｖ３、Ｖ４は、バンドパスフィルタ７０１０を通すことによって正弦波に変換される。
【０２９４】
すなわち、図２０に示すように、パルス幅変調波７０３０は特定の周期でデューティ比が変わる矩形波であり、これをバンドパスフィルタ７０１０に通すことによって正弦波７０３２を得ることができる。
【０２９５】
このようにして、光電変換装置７００２の出力を用いて、外部電源を用いることなく交流電力Ｖ５、Ｖ６を生成することができる。
【０２９６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２９７】
（実施の形態１２）
本形態は、図２１を参照して、光発電システムの一例を示す。この光発電システムは、住宅等に設置される構成を示す。
【０２９８】
この光発電システムは、光電変換装置７０５０で発電した電力を、蓄電装置７０５６に充電し、或いは発電した電力をインバータ７０５８で交流電力として消費することができるように構成されている。また、光電変換装置７０５０で発電した余剰電力は、電力会社等に買い取ってもらうように構成されている。一方、住宅等で、電力が不足する夜間や雨天時には配電線７０６８から、電力の供給を受けるように構成されている。
【０２９９】
光電変換装置７０５０で発電された電力を消費する場合と、配電線７０６８から電力の供給を受ける場合の切り替えは、光電変換装置７０５０側に接続する直流開閉器７０５２と、配電線７０６８側に接続する交流開閉器７０６２により行われる。
【０３００】
充電制御回路７０５４は、蓄電装置７０５６への充電制御と、蓄電装置７０５６からインバータ７０５８への電力の供給を制御する。
【０３０１】
蓄電装置７０５６は、リチウムイオン電池などの二次電池又はリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどで構成される。これらの蓄電手段において、電極材料としてリチウムに替えてナトリウムを利用した二次電池若しくはキャパシタを適用しても良い。
【０３０２】
インバータ７０５８から出力される交流電力は、各種の電気器具７０７０を動作させる電力として使用される。
【０３０３】
光電変換装置７０５０が発電した余剰電力は、配電線７０６８に繋いで、電力会社に売却することも可能である。交流開閉器７０６２はトランス７０６４を介して配電線７０６８と分電盤７０６０との接続又は遮断を選択するために設けられている。
【０３０４】
このように、本形態の光発電システムは、一実施形態に係る光電変換装置を用いて環境負荷の少ない住宅等を提供することができる。
【０３０５】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０３０６】
（実施の形態１３）
図２２で示すように、セル７０９６が形成された第１の面を内側に対向させ、繊維体７１００及び有機樹脂７１０２を間に挟むように重ね合わせた一対の基板７０９８の周辺部分は、機械的強度を持たせるために枠体７０８８が設けられている。一対のセル７０９６は、導電体７１０３によって、電気的に接続されている。
【０３０７】
枠体７０８８の内側には封止樹脂７０８４を封入し、水の浸入を防ぐようにすることが好ましい。各セル７０９６の端子部には、配線部材７０８２の接触部分に半田若しくは導電性ペーストなどの導電性部材７０８０を設けて接着強度を高めるようにする。配線部材７０８２は、枠体７０８８内において、基板７０９８の第１の面から第２の面に引き回されている。
【０３０８】
このように、セル７０９６の支持部材である基板７０９８が外側になるようにして、一対のセル７０９６を貼り合わせることにより、当該基板７０９８を表裏の封止部材とすることができ、光電変換装置の発電量を１．５倍から理想的には２倍に高めつつ、薄型化を図ることができる。
【０３０９】
図２３は、光電変換装置の枠体７０８８の内側に蓄電装置７０９０を設けた構成を示す。蓄電装置７０９０の端子７０９２は、配線部材７０８２の少なくとも一つと接触するように設けられる。この場合、セル７０９６を形成する半導体層及び導電膜を用いて形成した逆流防止ダイオード７０９４を、セル７０９６と蓄電装置７０９０の間に形成しておくことが好ましい。
【０３１０】
なお、蓄電装置７０９０としては、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池又はリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどを用いることが出来る。これらの蓄電手段において、電極材料としてリチウムに替えてナトリウムを利用した二次電池若しくはキャパシタを適用しても良い。また、蓄電装置７０９０は、フィルム状とすることで、薄型化及び軽量化を図ることができ、枠体７０８８は蓄電装置７０９０の補強部材としても機能させることができる。
【０３１１】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０３１２】
（実施の形態１４）
本実施の形態では、複数の光電変換層を有することによる光電変換効率の向上の様子を確認した。具体的には、計算機シミュレーションにより、非晶質シリコンを用いた光電変換層と単結晶シリコンを用いた光電変換層についての光電変換効率（量子効率）の波長依存を求めた。計算ソフトとしてはデバイスシュミレータ（Ｓｉｌｖａｃｏ社製Ａｔｌａｓ）を用いた。
【０３１３】
計算に用いた光電変換層の構造は、ｐｉｎ接合型とした。非晶質シリコンを用いた光電変換層では、ｐ層の厚さは１０ｎｍ、ｉ層の厚さは２００ｎｍ、ｎ層の厚さは１０ｎｍとした。単結晶シリコンを用いた光電変換層では、ｐ層の厚さは１０ｎｍ、ｉ層の厚さは３０μｍ、ｎ層の厚さは１０ｎｍとした。なお、ｐ層およびｎ層における不純物元素の濃度はいずれも１×１０１９（ｃｍ−３）とし、それが１００％活性化した状態の元で計算を行った。また、電極または中間層として機能する導電層およびその界面における、光の反射や散乱、吸収などについては考慮しないものとした。
【０３１４】
また、本実施の形態では、簡単のため、非晶質シリコンを用いた光電変換層への入射光の光量と、単結晶シリコンを用いた光電変換層への入射光の光量が等しいという条件のもとに、各光電変換層の量子効率を個別に計算した。
【０３１５】
図２４に、計算の前提に用いた非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）と単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）の吸収係数を示す。図中、横軸は波長（μｍ）を示し、縦軸は対応する波長における吸収係数（ｃｍ−１）を示している。
【０３１６】
上記データを元に計算した、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた光電変換層の量子効率を図２５に示す。ここで横軸は波長（μｍ）を示し、縦軸は対応する波長における量子効率を示している。量子効率は、分母を入射光の全てが電流に変換された場合の電流とし、分子を負極における電流とすることにより求まる値である。
【０３１７】
図２５から、非晶質シリコンを用いた光電変換層では、短波長側（０．４μｍ〜０．６μｍ）における光電変換効率が高いことが分かる。非晶質シリコンを用いた光電変換層では、その厚さが１００ｎｍ前後であっても、十分な光電変換を行うことが可能である。また、上述の厚さにより、長波長側の光を十分に透過させることができるという点で、トップセルとしては好適である。
【０３１８】
図２６には、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）を用いた光電変換層の量子効率を示す。図２５と同様、横軸は波長（μｍ）を示し、縦軸は対応する波長における量子効率を示している。
【０３１９】
図２６から、単結晶シリコンを用いた光電変換層では、広い波長帯域（０．４μｍ〜０．９μｍ）において光電変換効率が高いことが分かる。単結晶シリコンを用いた光電変換層では、好適な厚さは数十μｍであるから、ボトムセルとして用いるのが好適である。
【０３２０】
図２７に、図２５および図２６に示す結果を用いて求めた、非晶質シリコンを用いた光電変換層と、単結晶シリコンを用いた光電変換層を積層した構造における量子効率を示す。なお、図２７では、非晶質シリコンを用いた光電変換層をトップセルとし、単結晶シリコンを用いた光電変換層をボトムセルとして用いた場合の量子効率を示している。ここでは簡単のため、上記光電変換層以外の要素を除外して計算を行った。つまり、トップセルとボトムセルとを接続する中間層などの影響は考慮していない。
【０３２１】
以上、本実施の形態における計算結果から、非晶質シリコンを用いた光電変換層と単結晶シリコンを用いた光電変換層の光電変換に適した波長が異なることが分かる。つまり、これらの光電変換層を積層させることにより、光電変換効率を高めることができるといえる。
【０３２２】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０３２３】
１０１    基板
１０２    セル
１０３    構造体
１０４    基板
１０５    セル
１０６    繊維体
１０７    有機樹脂
１１０    導電膜
１１１    光電変換層
１１２    導電膜
１１３    ｐ層
１１４    ｉ層
１１５    ｎ層
１２０    導電膜
１２１    光電変換層
１２２    導電膜
１２３    ｎ層
１２４    ｉ層
１２５    ｐ層
１３０    ペースト
１３１    光電変換層
１３３    ｐ層
１３５    ｎ層
１４３    ｐ層
１４５    ｎ層
１５１    光電変換層
１５２    光電変換層
１５３    ｐ層
１５４    ｉ層
１５５    ｎ層
１５６    ｐ層
１５７    ｉ層
１５８    ｎ層
１５９    光電変換層
１６０    ｐ層
１６１    ｉ層
１６２    ｎ層
１６３    中間層
２５０    経糸
２５１    緯糸
２５２    バスケットホール
６００    導電体
６０２    光電変換領域
６０４    端子領域
６０６    接続端子
６０８    接続端子
６１０    光電変換領域
６１４    光電変換領域
１０００    トランスファー室
１００２    ロード・アンロード室
１００４    成膜室
１００６    成膜室
１００８    成膜室
１０１０    成膜室
１０１２    成膜室
１０２０    搬送ロボット
１１０１    単結晶半導体基板
１１０２    保護層
１１０３    第１の半導体層
１１０４    脆化層
１１０５    導電膜
１１０６    絶縁層
１１０７    支持基板
１１０８    分離基板
１１０９    第２の半導体層
１１１０    第３の半導体層
１１１１    光電変換層
１１１２    導電膜
１１０１ａ    単結晶半導体基板
１１０１ｂ    単結晶半導体基板
１２０１    支持基板
１２０２    剥離層
１２０３    絶縁層
１２０４    導電膜
１２０５    第１の半導体層
１２０６    第２の半導体層
１２０７    第３の半導体層
１２０８    仮支持基板
１２０９    剥離用接着材
１２１０    接着材層
１２１１    プラスチック基板
１２１２    導電膜
１２２１    光電変換層
１２１ａ    光電変換層
１２１ｂ    光電変換層
１３０１    単結晶半導体基板
１３０２    テクスチャ構造
１３０３    第１の半導体層
１３０４    導電膜
１３０５    第３の半導体層
１３０６    導電膜
１３０７    光電変換層
１４１ａ    光電変換層
１４１ｂ    光電変換層
２１００    トランスファー室
２１０２    分析室
２１０４    表面処理室
２１０６    成膜室
２１０８    ロード室
２１１０    成膜室
２１１２    成膜室
２１１４    成膜室
２１２０    搬送ロボット
２１４０    トランスファー室
２１４２    成膜室
２１４４    成膜室
２１４６    成膜室
２１４８    アンロード室
２１５０    成膜室
２１５２    成膜室
２１５４    成膜室
２１６０    搬送ロボット
２１８０    連結室
４００２    支持基板
４０１６    補助電極
４０１８    電極
４０２０    光電変換層
５０２６    裏面電極
５０２７    裏面電極
５０２８    太陽光発電モジュール
５０２９    充電制御回路
５０３０    蓄電池
５０３１    負荷
６０００    車両
６００２    コンバータ
６００４    キャパシタ
６００６    エンジン
６００８    モニタ
６０１０    ラジエータ
６０１２    循環ポンプ
７００２    光電変換装置
７００４    コンデンサ
７００６    スイッチングレギュレータ
７００８    パルス幅変調回路
７０１０  バンドパスフィルタ
７０１２  アッテネータ
７０１４  三角波発生回路
７０１６  コンパレータ
７０２０  スイッチングトランジスタ
７０２１  平滑容量
７０２２  インダクタ
７０２４  ダイオード
７０２６  スイッチングトランジスタ
７０２７  スイッチングトランジスタ
７０２８  スイッチングトランジスタ
７０２９  スイッチングトランジスタ
７０３０  パルス幅変調波
７０３２  正弦波
７０５０  光電変換装置
７０５２  直流開閉器
７０５４  充電制御回路
７０５６  蓄電装置
７０５８  インバータ
７０６０  分電盤
７０６２  交流開閉器
７０６４  トランス
７０６８  配電線
７０７０  電気器具
７０９６  セル
７０８０  導電性部材
７０８２  配線部材
７０８４  封止樹脂
７０８８  枠体
７０９０  蓄電装置
７０９２  端子
７０９４  逆流防止ダイオード
７０９６  セル
７０９８  基板
７１００  繊維体
７１０２  有機樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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