(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する第１の基板の上方の光電変換機能を備えた第１のセルと、
可撓性を有する第２の基板の上方の光電変換機能を備えた第２のセルと、
前記第１のセルおよび前記第２のセルを固着し、且つ電気的に接続する機能を備えた、構造体と、を有し、
前記第１のセル及び前記第２のセルが前記構造体を介して対向することにより、前記第１の基板及び前記第２の基板が外側に配置された可撓性を有する光電変換装置であって、
前記第１のセルは、第１の導電層と、第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に第１の半導体層と、を有し、
前記第２のセルは、第３の導電層と、第４の導電層と、前記第３の導電層と前記第４の導電層の間に第２の半導体層と、を有し、
前記構造体の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記構造体は、基板と垂直な方向のみに導電性を有し、
前記構造体は、複数の領域に分断されることなく、
前記第１の導電層は、複数の領域に分断され、
前記第２の導電層は、複数の領域に分断され、
前記第３の導電層は、複数の領域に分断され、
前記第４の導電層は、複数の領域に分断され、
前記第１の導電層の複数の領域の一は、前記第２の導電層の複数の領域の一とのみ重なり、且つ前記第２の導電層の複数の領域の一と前記第１の半導体層の開口部を介して電気的に接続され、且つ前記構造体を介して前記第３の導電層の複数の領域の一とのみ電気的に接続され、
前記第３の導電層の複数の領域の一は、前記第４の導電層の複数の領域の一とのみ重なり、且つ前記第４の導電層の複数の領域の一と前記第２の半導体層の開口部を介して電気的に接続され、
前記第２の導電層の複数の領域の一は、前記第１の導電層の複数の領域の他の一と重なり、
前記第１の導電層の複数の領域の他の一は、前記構造体を介して前記第３の導電層の複数の領域の他の一とのみ電気的に接続され、
前記第３の電導層の複数の領域の他の一は、前記第４の電導層の複数の領域の他の一とのみ重なり、
前記第１のセルと前記第２のセルは、吸収する波長が異なり、
前記第１のセルと前記第２のセルの内、吸収する波長が短いセルが、光の入射側に配置される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】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する発明の一態様は、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
、構造体と、を有する光電変換装置である。
【０００９】
開示する発明の別の一態様は、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、構造体と、を有する光電変換
装置である。
【００１０】
上記において、第１のセル及び第２のセルが構造体を介して対向することにより、第１の
基板及び第２の基板が外側に配置された構成とすることが望ましい。
【００１１】
また、第１のセルは、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のセルは、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
有する構成とすることが望ましい。ここで、第１の光電変換層は、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の光電変換層は、第２のｐ型半導体層及び第２のｎ型
半導体層を有する構成とすることができる。また、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構成としても良い。
【００１２】
上記において、第１のセルまたは第２のセルは、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ことが望ましい。
【００１３】
開示する発明の別の一態様は、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、導電体を含む樹脂によって、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。
【００１４】
また、開示する発明の別の一態様は、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、導電体を含む樹脂に
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。
【００１５】
上記において、第１のセル及び第２のセルを、構造体を介して対向させることにより、第
１の基板及び第２の基板を外側に配置させることが望ましい。
【００１６】
また、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ことが望ましい。ここで、第１の光電変換層は、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の光電変換層は、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ことができる。また、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型半導体層を形成してもよい。
【００１７】
上記において、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形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
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すること
ができる。当該構成により、十分な起電力を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】光電変換装置の断面図である。
【図２】光電変換装置の断面図である。
【図３】光電変換装置の断面図である。
【図４】光電変換装置の断面図である。
【図５】光電変換装置の作製方法を示す図である。
【図６】光電変換装置の作製方法を示す図である。
【図７】光電変換装置の作製方法を示す図である。
【図８】単結晶シリコンウェーハの加工方法を示す図である。
【図９】光電変換装置の作製方法を示す図である。
【図１０】光電変換装置の断面図である。
【図１１】光電変換層の作製に用いる装置の構成を示す図である。
【図１２】光電変換層の作製に用いる装置の構成を示す図である。
【図１３】太陽光発電モジュールの構成を示す図である。
【図１４】太陽光発電システムの構成を示す図である。
【図１５】太陽光発電モジュールを用いた車両の構成を示す図である。
【図１６】インバータの一態様を示す図である。
【図１７】スイッチングレギュレータのブロック図である。
【図１８】光電変換装置からの出力電圧を示す図である。
【図１９】光発電システムの一例を示す図である。
【図２０】光電変換モジュールの周辺部分を示す図である。
【図２１】光電変換モジュールの周辺部分を示す図である。
【図２２】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２３】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２４】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２５】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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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
る半導体接合等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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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、導電性粒子をはじめとする導電体を含む樹脂によって形成される少
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。
【００２６】
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１
０２（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。
【００２７】
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
。
【００２８】
構造体１０３は、導電性粒子をはじめとする導電体１０６を含む有機樹脂１０７を用いて
形成することができる。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。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。
【００２９】
導電体１０６は、粒径数μｍから数十μｍ程度の導電性粒子であり、金、銀、銅、パラジ
ウム、白金、モリブデン、クロム、タンタル、チタン、ニッケルのうち、１つまたは複数
の元素を用いて形成することができる。また、例えばポリスチレンなどの有機樹脂の表面
に上記元素を用いた導電膜がコーティングされた導電性粒子を、導電体１０６として用い
ることができる。また、透光性を有する導電材料、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ
）、酸化珪素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、
導電粒子を形成することもできる。あるいは、上述した導電性粒子の表面が、絶縁膜で覆
われていても良い。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。
【００３０】
なお、図１では、導電体１０６が有機樹脂１０７中に分散された構成の構造体１０３を用
い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内の一部のみに導電体１０６が存在する構成の構造体１０３を採用しても良い
。
【００３１】
構造体１０３の膜厚は、５μｍ以上１００μｍ以下、さらには５μｍ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。
【００３２】
また、セル１０２とセル１０５とが有する光電変換層が、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１
２５、ｉ層１２４、ｎ層１２３が積層された構造を有している。このため、構造体１０３
の導電体１０６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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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１
２０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１
２０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。
【００３８】
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１
２３、ｉ層１２４、ｐ層１２５が積層された構造を有している。この場合、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で
、端子の数を低減することができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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１
１５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。
【００４１】
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。例えば、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いる。そして、各光電変換層が有するｐ層、ｉ層、ｎ層
は、複数の光電変換層において基板１０１側からｐ層、ｉ層、ｎ層の順に積層されている
。
【００４２】
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。
【００４３】
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１１
０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１
３５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１２
２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１４
３と、ｎ層１４５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。
【００４４】
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１
４５が積層された構造を有している。このため、構造体１０３の導電体１０６により、ｐ
ｎ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。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１
４３が積層された構造を有している。この場合、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で、端子の数を低減することが
できる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。例えば、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いる。そして、各光電変換層が有するｐ層、ｎ層は、複
数の光電変換層において基板１０１側からｐ層、ｎ層の順に積層されている。
【００５１】
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。
【００５２】
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１１
０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。
【００５３】
よって、図４（Ａ）に示す光電変換装置は、セル１０２として、積層された光電変換層１
５１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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１
５６と、ｉ層１５７と、ｎ層１５８とを有する。ｐ層１５６と、ｉ層１５７と、ｎ層１５
８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。
【００５７】
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
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。
【００５８】
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１
５９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１
５３、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。例えば
、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
ら順に積層されている。そして、各光電変換層が有するｐ層、ｉ層、ｎ層は、複数の光電
変換層において基板１０１側からｐ層、ｉ層、ｎ層の順に積層される。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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。なお、基板の光入射面には、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、基板の耐熱性に応じて、６０℃から３００℃の温
度で焼成することで表面に１０ｎｍから２０ｎｍの凹凸構造を有する被膜を形成すること
ができる。好ましくは繊毛のような微細な凹凸構造とする。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。
【００６４】
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、窒素を添加したシリコンなどを用いることが出来る。
【００６５】
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８０ｎ
ｍ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５２
０ｃｍ−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。
【００６６】
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１×１
０２０／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〜１０
００ｐｐｍ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、代表的には硼素を用いることが可
能であり、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、その結果、太陽電池の起電力を高めることが出来る。
【００６９】
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。
【００７０】
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１１
０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１０
４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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１
０５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１０
７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。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。
【００７４】
有機樹脂１０７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、窒化珪素、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。
【００７５】
導電体１０６は、粒径数μｍから数十μｍ程度の導電性粒子であり、金、銀、銅、パラジ
ウム、白金、クロム、ニッケルのうち、１つまたは複数の元素を用いて形成することがで
きる。また、例えばポリスチレンなどの有機樹脂の表面に上記元素を用いた導電膜がコー
ティングされた導電性粒子を、導電体１０６として用いることができる。また、透光性を
有する導電材料、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素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、導電粒子を形成することもできる
。あるいは、上述した導電性粒子の表面が、絶縁膜で覆われていても良い。
【００７６】
開示する発明の一態様にかかる光電変換装置は、複数のセル間に導電性粒子をはじめとす
る導電体を含む樹脂によって形成された構造体を挿入することで、セルへの光の入射を確
保しつつ、複数のセルを直列に接続させることができる。これにより、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。
【００７７】
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。
【００７８】
（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。
【００７９】
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５（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。
【００８０】
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。
【００８１】
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）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳ
Ｏ）、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。
【００８２】
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。
【００８３】
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
酸化珪素膜、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１１
０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。
【００８４】
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１
１０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。
【００８５】
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、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。
【００８６】
ｐ層１１３、ｉ層１１４、ｎ層１１５は、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣ
ＶＤ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。
【００８７】
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１１
５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。
【００８８】
本実施の形態では、ｐ層１１３に炭化珪素を有する非晶質半導体、ｉ層１１４に珪素を有
する非晶質半導体、ｎ層１１５に珪素を有する微結晶半導体を用いる。
【００８９】
炭化珪素を有する非晶質半導体は、炭素を含む気体と珪素を含む気体とを、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。珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６などが挙げられる。珪素を
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
素を含む気体と珪素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
、炭化珪素を有する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
。
【００９０】
また、珪素を有する非晶質半導体は、上述した珪素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２
５ｓｃｃｍ、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、珪素を有する非晶質半導体を用いた、膜厚６
０ｎｍのｉ層１１４を形成する。
【００９１】
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。
【００９２】
また、珪素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。珪化水素などの珪素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、珪素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５
ｓｃｃｍ、９５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍの流量とし、反応圧力１３３Ｐａ、基板温度２
５０℃、高周波（１３．５６ＭＨｚ）として、プラズマＣＶＤ法で、珪素を有する非晶質
半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｎ層１１５を形成する。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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結晶化することで、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。
【００９６】
そして、図５（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。
【００９７】
次に、図５（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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１
１１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。
【０１００】
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５（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。
【０１０１】
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１０
５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
を用いて形成することが出来る。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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、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。
【０１０６】
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、Ｌ
ＰＣＶＤ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。
【０１０７】
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１２
５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に炭化珪素を有する非晶質半導体、ｉ層１２４に
珪素を有する非晶質半導体、ｎ層１２３に珪素を有する微結晶半導体を用いる。
【０１０８】
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６
０ｓｃｃｍとすることができる。
【０１０９】
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１
２０上に、珪素を有する非晶質半導体を用いた、膜厚１０ｎｍのｎ層１２３、珪素を有す
る非晶質半導体を用いた、膜厚３００ｎｍのｉ層１２４、炭化珪素を有する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。
【０１１０】
なお、ｉ層１１４が珪素を用いた非晶質半導体である場合、その膜厚は２０ｎｍ乃至１０
０ｎｍ程度、より好ましくは５０ｎｍ乃至７０ｎｍとする。ｉ層１１４が珪素を用いた微
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１５
０ｎｍ乃至２５０ｎｍとする。ｉ層１１４が珪素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
。
【０１１１】
また、ｉ層１２４が珪素を用いた非晶質半導体である場合、その膜厚は２００ｎｍ乃至５
００ｎｍ程度、より好ましくは２５０ｎｍ乃至３５０ｎｍとする。ｉ層１２４が珪素を用
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１
μｍ乃至２μｍとする。ｉ層１２４が珪素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。
【０１１２】
そして、図５（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。
【０１１３】
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て形成することが望ましい。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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
次に、導電性粒子をはじめとする導電体１０６を含む有機樹脂１０７によって構成される
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、基板１０１と
、構造体１０３と、基板１０４とを重ねる。構造体１０３の厚さは、５μｍ以上１００μ
ｍ以下、さらには５μｍ以上３０μｍが好ましい。このような厚さの構造体を用いること
で、基板１０１及び基板１０４が可撓性を有する場合、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。
【０１１６】
なお本実施の形態では、導電体１０６が有機樹脂１０７中に均等に分散された構成の構造
体１０３を用いているが、開示する発明はこの構成に限定されない。構造体１０３内の一
部のみに導電体１０６が存在する構成の構造体１０３を採用しても良い。
【０１１７】
そして、図５（Ｅ）に示すように、構造体１０３を加熱し圧着して、構造体１０３の有機
樹脂１０７を可塑化または硬化する。なお、有機樹脂１０７が可塑性有機樹脂の場合、こ
の後、室温に冷却することにより可塑化した有機樹脂を硬化する。有機樹脂１０７は加熱
及び圧着により、セル１０２及びセル１０５に密着するように均一に広がり、硬化する。
そして、上記圧着により、導電体１０６がつぶれ、セル１０２とセル１０５とが、電気的
に接続される。また、上記構造体１０３を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行う
。
【０１１８】
上記作製方法を用いることで、図２（Ａ）に示した光電変換装置を作製することが出来る
。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、あらかじめ用意した構造体１０３を、セル１０２及びセル１０
５に固着させる例について説明したが、開示する発明はこの構成に限定されない。導電体
１０６を均等に分散させた有機樹脂１０７をセル１０２またはセル１０５上に塗布する方
法などを用いても良い。
【０１２０】
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
、本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。
【０１２１】
（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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図６（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。
【０１２７】
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を形成する。（図６（Ａ）参照。）。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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）、珪素（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。珪素を
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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
二窒素などのガスによる雰囲気、あるいは当該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、その上層に窒化珪素層、酸
化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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、珪素が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、珪素が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  Ｓｐｅ
ｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）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。
【０１３５】
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（凹凸構造）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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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、熱結晶化法など）を用いることができる。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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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１２０
６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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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１２
０１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６（
Ｂ）参照）。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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珪素膜を設け、レーザ光の照射またはエッ
チングにより当該非晶質珪素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、Ｃ
ｌＦ３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
含む非晶質珪素膜、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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
６（Ｃ）参照）。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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６（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６（Ｅ）参
照）。
【０１５６】
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
すように導電性樹脂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。
【０１５７】
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）、酸化珪素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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
（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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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
。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
図７（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。
【０１６６】
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７（Ａ）参照）。そして、保護層１１０２の表面より第一導電型を付与す
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７（Ｂ）参照）。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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８に示すように、円形の単結晶半導体基板１１０１（図８（Ａ）参照）より矩形の単結
晶半導体基板１１０１ａ（図８（Ｂ）参照）、多角形の単結晶半導体基板１１０１ｂ（図
８（Ｃ）参照）を切り出すことができる。
【０１７０】
なお、図８（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８（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
。
【０１７１】
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１１
０１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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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７（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。
【０１７６】
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１１０
３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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
次に、導電膜１１０５上に絶縁層１１０６を形成する（図７（Ｄ）参照）。絶縁層１１０
６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ＣＶ
Ｄ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Ｃ
ＶＤ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。
【０１８２】
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（Ｏ
ＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ
２Ｈ５）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。
【０１８３】
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
。
【０１８４】
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（Ｒ
ａ）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。
【０１８５】
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７（Ｅ）参照）。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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７（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。
【０１９０】
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１１
０７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。
【０１９１】
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１１
０４が形成される深さにほぼ対応するものとなる。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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７（Ｇ）参照）。
【０１９５】
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導電性
樹脂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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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）、酸化珪素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。
【０１９９】
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。
【０２００】
（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。
【０２０１】
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、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構造を有する。そして当該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。
【０２０２】
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
。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
図９（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。
【０２０６】
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９（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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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８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。
【０２１０】
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１３０
３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。
【０２１１】
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９
（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。
【０２１２】
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）、酸化珪素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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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９（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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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１
３０３、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導電性樹脂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、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。
【０２１８】
（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１０参
照）。
【０２１９】
図１０（Ａ）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１
０４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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
図１０（Ｂ）に示す光電変換装置は、光電変換層が直列接続された構成のセル１０２を基
板１０１上に有し、光電変換層が直列接続された構成のセル１０５を基板１０４上に有す
る。
【０２２４】
具体的には、光電変換層の一部に設けられた導通部６１２を介して第１の導電層と第２の
導電層とが電気的に接続されることにより、光電変換領域６１０における光電変換層と、
隣接する光電変換領域における光電変換層とが直列接続されている。また、光電変換層の
一部に設けられた導通部６１６を介して第１の導電層と第２の導電層とが電気的に接続さ
れることにより、光電変換領域６１４における光電変換層と、隣接する光電変換領域にお
ける光電変換層とが直列接続されている。
【０２２５】
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、少なくとも第２の導電層をパターニングすることに
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、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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
（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。
【０２２９】
図１１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１１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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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１
００８、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。
【０２３４】
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１００
８、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１１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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
なお、図１１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。
【０２３８】
また、図１１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。
【０２３９】
図１２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１２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２１
５４、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。
【０２４０】
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２１０
８、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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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２
１０４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。
【０２４３】
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ＣＶ
Ｄ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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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２
１５２、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。
【０２５０】
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２１５
２、第６の成膜室２１５４の三つを用意している理由は、図１１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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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１２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
。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
（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、実施の形態によって得られる光電変換装置を
用いた太陽光発電モジュールの例を図１３（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。
【０２６０】
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４
０２０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１３（Ｂ）は、図１３
（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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
（実施の形態９）
図１４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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
（実施の形態１０）
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に、実施の形態８で示した太陽光発電モジュール５０２
８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５
０２８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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
（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１６に示す。
【０２６９】
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１６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。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。
【０２７０】
図１７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７０１
６、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。
【０２７１】
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。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３
０Ｖになるように制御される。ダイオード７０２４は逆流防止用であり、平滑容量７０２
１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。
【０２７２】
図１６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。
【０２７３】
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。すなわち、図１
８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を通すことによって正弦波７０３２を得るこ
とができる。
【０２７４】
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。
【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１２）
本実施の形態では、図１９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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。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。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。なお、インバータ７０５８は
実施の形態１１で説明するものと同様の構成を適用することも可能である。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
（実施の形態１３）
図２０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、導電体７１
００が分散された有機樹脂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。
【０２８４】
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７
０８２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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
図２１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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
（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。
【０２９０】
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３０
μｍ、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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
図２２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。
【０２９３】
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２３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。
【０２９４】
図２３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〜０．６μ
ｍ）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。
【０２９５】
図２４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２３
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
。
【０２９６】
図２４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。
【０２９７】
図２５に、図２３および図２４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２５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。
【０２９８】
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
。
【０２９９】
なお、本実施の形態において示した構成は、他の実施の形態で示す構成と適宜組み合わせ
て用いても良い。
【符号の説明】
【０３００】
１０１    基板
１０２    セル
１０３    構造体
１０４    基板
１０５    セル
１０６    導電体
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
１２１ａ    光電変換層
１２１ｂ    光電変換層
１２２    導電膜
１２３    ｎ層
１２４    ｉ層
１２５    ｐ層
１３１    光電変換層
１３３    ｐ層
１３５    ｎ層
１４１ａ    光電変換層
１４１ｂ    光電変換層
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
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
６１２    導通部
６１４    光電変換領域
６１６    導通部
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
１１０１ａ    単結晶半導体基板
１１０１ｂ    単結晶半導体基板
１１０２    保護層
１１０３    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    半導体層
１１１０    半導体層
１１１１    光電変換層
１１１２    導電膜
１２０１    支持基板
１２０２    剥離層
１２０３    絶縁層
１２０４    導電膜
１２０５    半導体層
１２０６    半導体層
１２０７    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
１３０１    単結晶半導体基板
１３０２    テクスチャ構造
１３０３    半導体層
１３０４    導電膜
１３０５    半導体層
１３０６    導電膜
１３０７    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
７０９８  基板
７１００  導電体
７１０２  有機樹脂
【図１】
0006049771.tif 000002
【図２】
0006049771.tif 000003
【図３】
0006049771.tif 000004
【図４】
0006049771.tif 000005
【図５】
0006049771.tif 000006
【図６】
0006049771.tif 000007
【図７】
0006049771.tif 000008
【図８】
0006049771.tif 000009
【図９】
0006049771.tif 000010
【図１０】
0006049771.tif 000011
【図１１】
0006049771.tif 000012
【図１２】
0006049771.tif 000013
【図１３】
0006049771.tif 000014
【図１４】
0006049771.tif 000015
【図１５】
0006049771.tif 000016
【図１６】
0006049771.tif 000017
【図１７】
0006049771.tif 000018
【図１８】
0006049771.tif 000019
【図１９】
0006049771.tif 000020
【図２０】
0006049771.tif 000021
【図２１】
0006049771.tif 000022
【図２２】
0006049771.tif 000023
【図２３】
0006049771.tif 000024
【図２４】
0006049771.tif 000025
【図２５】
0006049771.tif 000026