(57)【要約】【課題】シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようにする。【解決手段】第１太陽電池セル１０２の第２の面１２２の上に、第２太陽電池セル１０３が積層されている。第１太陽電池セル１０２と第２太陽電池セル１０３とは、異なる面積に形成されて積層されている。第１太陽電池セル１０２の第２の面１２２と第２太陽電池セル１０３の第２導電型とされた第４の面１３２との接合領域より外側に、延長領域１０５を備える。第２太陽電池セル１０３の第３の面１３１と支持台１０１とを電気的に接続する接続線１０４と、延長領域１０５に電気的に接続する第１出力端子１０６と、支持台１０１に電気的に接続する第２出力端子１０７とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する支持台側に第１導電型とされた第１の面を向けて前記支持台の上に配置され、前記第１の面を前記支持台に電気的に接続した第１太陽電池セルと、
前記第１太陽電池セルの第２導電型とされた第２の面に第２導電型とされた第３の面を向けて前記第１太陽電池セルの上に積層された第２太陽電池セルと、
前記第２太陽電池セルの第１導電型とされた第４の面と前記支持台とを電気的に接続する接続手段と、
前記第１太陽電池セルの第２の面および前記第２太陽電池の第３の面に電気的に接続する第１出力端子と、
前記支持台に電気的に接続する第２出力端子と
を備え、
前記第１太陽電池セルは、窒化物半導体またはシリコンから構成され、前記第２太陽電池セルは、シリコンまたは窒化物半導体から構成されている
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池において、
前記第１太陽電池セルと前記第２太陽電池セルとは異なる面積に形成され、
前記第１出力端子は、
異なる面積とされることで、前記第１太陽電池セルの前記第２の面と前記第２太陽電池セルの第３の面との接合領域より外側に形成された、前記第１太陽電池セルの前記第２の面または前記第２太陽電池セルの前記第３の面の延長領域に電気的に接続されている
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
請求項１記載の太陽電池において、
前記第１太陽電池セルと前記第２太陽電池セルとの間に形成された透明電極材料から構成された導電層を備え、
前記第１出力端子は、前記導電層に電気的に接続している
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
請求項１記載の太陽電池において、
前記第１太陽電池セルと前記第２太陽電池セルとの接合面の端部の前記第２太陽電池セルに形成された切欠部を備え、
前記第１出力端子は、前記切欠部に電気的に接続している
ことを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池セルを接合したタンデム型の太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮをはじめとした窒化物半導体は、ＩＩＩ族元素の混合比を変えることで０．７〜６．２ｅＶという広範な範囲のエネルギーギャップを有する材料を得ることができる。このバンドギャップ範囲は、可視光の領域を完全に含んでいる。こうした特徴を生かし、窒化物半導体は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などに応用され、信号機や様々なディスプレイとして広く一般に使われている。
【０００３】
また、窒化物半導体のエネルギーギャップ範囲は、太陽光のスペクトルをほぼ網羅しているため、発電効率の高い太陽電池を実現しうる材料として注目されている。例えば、単結晶シリコン系の太陽電池セルとＩｎＧａＮで構成した太陽電池セルとのタンデム化により、３１％の発電効率が見込めるとの予測がされている（非特許文献１参照）。また、この予測では、単結晶シリコン系太陽電池セルに２つのＩｎＧａＮ太陽電池セルを組み合わせた３接合セルにおいて、ＩｎＧａＮのエネルギーギャップを適切に選ぶことで、３５％の発電効率が見込めるとされている。
【０００４】
また、実際に、シリコンセルと窒化物半導体セルの多接合太陽電池を作製する試みも報告されている（非特許文献２参照）。
【０００５】
このように、窒化物半導体は、超高効率太陽電池の実現に対する高いポテンシャルを有しており、窒化物半導体を用いた太陽電池の開発が、国内外で進められている。
【０００６】
上述した多接合太陽電池について簡単に説明すると、まず、図８に例示するように、導電性を有する基板８０１の上に、シリコンから構成されたボトムセル８０２を電極層８１１を介して形成し、ボトムセル８０２の上に窒化物半導体から構成されたトップセル８０３を積層する。トップセル８０３の上面には櫛形電極８１２が形成され、櫛形電極８１２には、第１出力端子８０６が接続する。また、基板８０１には、第２出力端子８０７が接続する。
【０００７】
この構成では、ボトムセル８０２を構成するｎ型シリコン層の側の第１の面８２１が基板８０１の側を向き、ｐ型シリコン層の側の第２の面８２２が、トップセル８０３の側を向く。また、ボトムセル８０３を構成する。ｎ型窒化物受光層の側の第３の面８３１がボトムセル８０２の側を向き、ｐ型窒化物受光層の側の第４の面８３２に、櫛形電極８１２が形成される。
【０００８】
この太陽電池では、ボトムセル８０２のトップセル８０３側に位置する層の導電型と、トップセル８０３のボトムセル８０２側の導電型とは、異なっており、２つの太陽電池セルは直列に接続された状態である。また、このように、直列接続であるので、ボトムセル裏面側となる第１の面８２１と、トップセル表面側となる第４の面８３２に電極を取ることで電力を取り出している。
【０００９】
ところで、高効率な多接合太陽電池を作製するのに重要となるのは、「電流整合」という概念である。通常の多接合太陽電池においては、接合される各々の太陽電池セルは、直列に接続されている。従って、多接合太陽電池として取り出せる電流は、各太陽電池セルで発生する電流のうちの、最も低い電流値で律速されてしまう。従って、各太陽電池セルにおいて発生する電流を等しくするように構造が設計される。このように、各太陽電池で発生する電流を等しくすることを電流整合といい、高効率な多接合太陽電池を実現するうえで必要となる条件である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】L. Hsu et al. , "Modeling of InGaN/Si tandem solar cells", Journal of Applied Physics, vol.104, 024507, 2008.
【非特許文献２】L. A. Reichertz et al. , "Demonstration of a III.Nitride/Silicon Tandem Solar Cell",Applied Physics Express, vol.2, 122202, 2009.
【非特許文献３】R. Dahal et al. , "InGaN/GaN multiple quantum well concentrator solar cells",Applied Physics Letters, vol.97, 073115, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルからなる多接合太陽電池を作製しようとした場合、電流整合を取りにくいという現状がある。シリコン太陽電池では、一般に市販されている発電効率１５％前後のもので３０ｍＡ／ｃｍ2程度の短絡電流である。これに対し、現状で実現されている窒化物半導体太陽電池のうち最大の発電効率が得られているものであっても、短絡電流はたかだか３ｍＡ／ｃｍ2弱と、シリコン太陽電池の１／１０以下でしかない。
【００１２】
このように短絡電流が小さくなってしまう要因は、次に示すことがある。
【００１３】
第１に、ある程度良質な窒化物半導体ＩｎＧａＮ結晶を得るためには、比較的Ｉｎ組成の少ない範囲（典型的には２０％以下）のＩｎＧａＮとすることになる。この組成では、ＩｎＧａＮの禁制帯エネルギーは、２．５ｅＶを越える大きい値となる。従って、上記組成のＩｎＧａＮを用いた太陽電池では、太陽光エネルギーのうち発電に寄与できるのは、フォトンエネルギーとして２．５ｅＶ以上のエネルギー範囲の光となる。これは、全太陽光エネルギーのうちの、たかだか１８％に過ぎず、その分だけ電流が少なくなる。これに対し、シリコンの場合、太陽光エネルギーのうち６４％弱が発電に寄与する。
【００１４】
第２に、ある程度良質なＩｎＧａＮであるとはいえ、シリコンに比べると結晶品質は格段に劣っている。ＩｎＧａＮの結晶内には、高密度に転位や点欠陥などの結晶欠陥が存在している。このため、光吸収により生成したキャリア（電子および正孔）は、結晶欠陥を介して再結合してしまう。この結果、上述した窒化物半導体による太陽電池では、理論上取り出せるはずの値よりも大幅に少ない電流値しか取り出せない。
【００１５】
以上に説明したように、単結晶シリコン系の太陽電池セルと、ＩｎＧａＮなどの窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池では、効率よく電流を取り出すことができないという問題があった。
【００１６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る太陽電池は、導電性を有する支持台側に第１導電型とされた第１の面を向けて支持台の上に配置され、第１の面を支持台に電気的に接続した第１太陽電池セルと、第１太陽電池セルの第２導電型とされた第２の面に第２導電型とされた第３の面を向けて第１太陽電池セルの上に積層された第２太陽電池セルと、第２太陽電池セルの第１導電型とされた第４の面と支持台とを電気的に接続する接続手段と、第１太陽電池セルの第２の面および第２太陽電池の第３の面に電気的に接続する第１出力端子と、支持台に電気的に接続する第２出力端子とを備え、第１太陽電池セルは、窒化物半導体またはシリコンから構成され、第２太陽電池セルは、シリコンまたは窒化物半導体から構成されている。
【００１８】
上記太陽電池において、第１太陽電池セルと第２太陽電池セルとは異なる面積に形成され、第１出力端子は、異なる面積とされることで、第１太陽電池セルの第２の面と第２太陽電池セルの第３の面との接合領域より外側に形成された、第１太陽電池セルの第２の面または第２太陽電池セルの第３の面の延長領域に電気的に接続されているようにすればよい。
【００１９】
上記太陽電池において、第１太陽電池セルと第２太陽電池セルとの間に形成された透明電極材料から構成された導電層を備え、第１出力端子は、導電層に電気的に接続しているようにしてもよい。
【００２０】
また、上記太陽電池において、第１太陽電池セルと第２太陽電池セルとの接合面の端部の第２太陽電池セルに形成された切欠部を備え、第１出力端子は、切欠部に電気的に接続しているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したことにより、本発明によれば、シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における太陽電池の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における太陽電池の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２における太陽電池の製造方法を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における他の太陽電池の製造方法を説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における他の太陽電池の製造方法を説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における他の太陽電池の製造方法を説明する説明図である。
【図８】図８は、タンデム型の太陽電池の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２４】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における太陽電池の構成を示す構成図である。図１において、（ａ）は側方から見た状態を示し、（ｂ）は、平面図である。
【００２５】
この太陽電池は、支持台１０１の上に配置された第１太陽電池セル１０２と、第１太陽電池セル１０２の上に積層された第２太陽電池セル１０３とを備える。第１太陽電池セル１０２は、シリコンから構成されている。また、第２太陽電池セル１０３は、窒化物半導体から構成されている。
【００２６】
例えば、第１太陽電池セル１０２は、ｐ型シリコン層およびこのｐ型シリコン層上に形成されたｎ型シリコン受光層を備える。ｐ型シリコン層側の表面が、第１の面１２１となり、ｎ型シリコン受光層の側の表面が第２の面１２２となる。
【００２７】
また、第２太陽電池セル１０３は、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える。これらは、例えば、窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成できる。ｎ型窒化物受光層の側の表面が第３の面１３１となり、ｐ型窒化物受光層の側の表面が第４の面１３２となる。これらの場合、第１導電型が、ｐ型であり、第２導電型がｎ型となる。
【００２８】
支持台１０１は、導電性を備えていればよく、例えば金属から構成すればよい。実施の形態１では、第１太陽電池セル１０２の第１の面１２１が、支持台１０１に電気的に接続されて配置されている。第１太陽電池セル１０２の第１の面１２１には、電極層１１１が形成されており、電極層１１１が支持台１０１上面に接触している。
【００２９】
また、第１太陽電池セル１０２の第２の面１２２の上に、第２太陽電池セル１０３が積層されている。加えて、第１太陽電池セル１０２と第２太陽電池セル１０３とは、異なる面積に形成されている。このように異なる面積にしているので、第１太陽電池セル１０２の第２の面１２２と、第２太陽電池セル１０３の第２導電型とされた第３の面１３１との接合領域より外側に、延長領域１０５を備える状態となる。延長領域１０５は、より大きな面積とされた太陽電池セルの方に形成される。実施の形態１では、第１太陽電池セル１０２の第２の面１２２に、延長領域１０５が形成される場合を示している。
【００３０】
また、この太陽電池は、第２太陽電池セル１０３の第４の面１３２と、支持台１０１とを電気的に接続する接続線（接続手段）１０４を備える。また、この太陽電池は、延長領域１０５に電気的に接続する第１出力端子１０６と、支持台１０１に電気的に接続する第２出力端子１０７とを備える。接続線１０４の一端は、第２太陽電池セル１０３の第４の面１３２に形成された櫛形電極１１２に接続されている。また、各出力端子には、ワイヤーが接続されている。
【００３１】
上述した実施の形態１によれば、まず、第１太陽電池セル１０２と第２太陽電池セルとの接続面（側）とを同一の導電型としている。また、トップセルとなる第２太陽電池セル１０３のトップ側（第４の面１３２）と、ボトムセルとなる第１太陽電池セル１０２のボトム側（第１の面１２１）とを短絡している。この状態で、接続面（延長領域１０５）、および第１太陽電池セル１０２のボトム側（第１の面１２１）の各々より、出力を取っている。このように、実施の形態１では、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルとを並列に接続しているところに特徴がある。
【００３２】
この結果、実施の形態１によれば、直列接続した場合と異なり、タンデム型の太陽電池として取り出せる電流が、各太陽電池セルで発生される最も低い電流値で律速されることがなく、電流整合を考慮する必要がない。
【００３３】
また、実施の形態１によれば、次に示す利点もある。図８を用いて説明した太陽電池では、ボトムセルのトップセル側に位置する層の導電型と、トップセルのボトムセル側の導電型とは、異なっており、２つの太陽電池セルは直列に接続された状態である。また、このように、直列接続であるので、ボトムセル裏面側とトップセル表面側に電極を取ることで電力を取り出している。この構造においては、ボトムセルとトップセルの接合部での電力ロスを低減させるために、オーミック性の接合にする必要があり、トンネル接合とするのが一般的である。
【００３４】
上述した直列接続の構成に対し、実施の形態１によれば、ボトムセルのトップセル側に位置する層の導電型とトップセルのボトムセル側の導電型を同一とし、かつ、トップセル表面とボトムセル裏面を短絡している。また、出力用の端子は、両セルの接続部およびボトムセルの底面（あるいはトップセルの表面）から取り出す構成とし、両セルは並列接続された形態としている。この構造においては、ボトムセルとトップセルの接合部は同じ導電型を有しているために、前述したようなトンネル接合で接合するというような手段は不要であり、この点も実施の形態１における利点となる。
【００３５】
以上に説明したように、実施の形態１によれば、シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようになる。なお、実施の形態１では、ｎ型層どうしを接続した形態の例を示しているが、言うまでもなく、ｐ型層どうしを接続した形態であっても構わない。
【００３６】
次に、実施の形態１における太陽電池の製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における太陽電池の製造方法を説明するための説明図である。
【００３７】
まず、図２の（ａ）に示すように、第１の面２１１がｐ型シリコン層側の表面とされ、第２の面２１２がｎ型シリコン受光層とされたシリコン太陽電池セル２０１を用意する。例えば、ｐ型シリコン層とこの上に積層されたｎ型シリコン層とから構成されていればよい。
【００３８】
次に、シリコン太陽電池セル２０１の第２の面２１２の上に、例えば有機金属化学気相成長法などの一般によく知られた手法により、ｎ−ＩｎＧａＮ層およびｐ−ＩｎＧａＮ層を順次積層し、図２の（ｂ）に示すように、窒化物半導体太陽電池セル２０２を積層する。窒化物半導体太陽電池セル２０２のｐ−ＩｎＧａＮ層側の上面が、第４の面２２１であり、ｎ−ＩｎＧａＮ層側の下面が、第３の面２２２である。このとき、窒化物半導体太陽電池セル２０２の下側となる第３の面２２２と、シリコン太陽電池セル２０１の上側となる第２の面２１２とが、接合されることになる。
【００３９】
次いで、例えば蒸着により、シリコン太陽電池セル２０１の裏面側全域に、電極金属材料を堆積し、図２の（ｃ）に示すように、金属層２０３を形成する。次に、窒化物半導体太陽電池セル２０２の第４の面２２１上に、例えば蒸着によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を堆積し、図２の（ｄ）に示すように電流拡散層２０４を形成する。
【００４０】
更に、図２の（ｅ）に示すように、櫛形電極１１２を形成する。例えば、電極形成領域に開口を備えるレジストパターンを形成し、これらの上に電極材料を堆積し、この後、レジストパターンを除去（リフトオフ）すればよい。リフトオフにより、レジストパターンの開口の部分に電極材料が残り、櫛形電極１１２が形成できる。
【００４１】
次に、エッチングプロセスなどにより、窒化物半導体太陽電池セル２０２をメサ加工し、図２の（ｆ）に示すように、シリコン太陽電池セル２０１の上に、複数の第２太陽電池セル１０３が形成された状態とする。各第２太陽電池セル１０３は、後述するように第１出力端子１０６を形成する領域を備える状態に、間隔を開けて配置された状態とする。
【００４２】
次に、図２の（ｇ）に示すように、メサ加工により露出した、隣り合う第２太陽電池セル１０３の間のシリコン太陽電池セル２０１の上に、環状の第１出力端子１０６を形成する。例えば、櫛形電極１１２と同様に、公知のリフトオフ法により第１出力端子１０６を形成すればよい。
【００４３】
次に、ダイシングあるいは劈開により、シリコン太陽電池セル２０１を分割し、図２の（ｈ）に示すように、第１太陽電池セル１０２の上に第２太陽電池セル１０３が積層された複数のチップを作製する。この後、放熱板を兼ねた金属板に電極層１１１を貼り合わせ、ボンディングなどにより接続線１０４，第２出力端子１０７，ワイヤーなどを形成することで、図１に示す、実施の形態１における太陽電池が得られる。なお、図１では、電流拡散層を省略して図示していない。ところで、上述した製造方法の説明では、シリコン太陽電池セル２０１上に気相成長することで、窒化物半導体太陽電池セル２０２を積層しているが、これに限るものではない。例えば、各々個別に作製した後、接合技術を用いて貼り合わせることで作製してもよい。
【００４４】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２における太陽電池の構成を示す構成図である。図３において、（ａ）は側方から見た状態を示し、（ｂ）は、平面図である。
【００４５】
この太陽電池は、支持台１０１の上に配置された第１太陽電池セル３０２と、第１太陽電池セル３０２の上に積層された第２太陽電池セル３０３とを備える。第１太陽電池セル３０２は、シリコンから構成されている。また、第２太陽電池セル３０３は、窒化物半導体から構成されている。支持台１０１は、前述した実施の形態１と同様である。
【００４６】
例えば、第１太陽電池セル３０２は、ｐ型シリコン層およびこのｐ型シリコン層上に形成されたｎ型シリコン受光層を備える。ｐ型シリコン層側の表面が、第１の面３２１となり、ｎ型シリコン受光層の側の表面が第２の面３２２となる。
【００４７】
また、第２太陽電池セル３０３は、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える。これらは、例えば、窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成できる。ｐ型窒化物受光層の側の表面が第４の面３３２となり、ｎ型窒化物受光層の側の表面が第３の面３３１となる。これらの場合も、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型となる。
【００４８】
実施の形態２では、第１太陽電池セル３０２の第１の面３２１が、支持台１０１に電気的に接続されて配置されている。第１太陽電池セル３０２の第１の面３２１には、電極層３１１が形成されており、電極層３１１が支持台１０１上面に接触している。
【００４９】
また、第１太陽電池セル３０２の第２の面３２２の上に、第２太陽電池セル３０３が積層されている。加えて、第１太陽電池セル３０２と第２太陽電池セル３０３とは、異なる面積に形成されている。このように異なる面積にしているので、第１太陽電池セル３０２の第２の面３２２と第２太陽電池セル３０３の第２導電型とされた第３の面３３１との接合領域より外側に、延長領域３０５を備える状態となる。延長領域３０５は、より大きな面積とされた太陽電池セルの方に形成される。実施の形態２では、第２太陽電池セル３０３の第３の面３３１に、延長領域３０５が形成される場合を示している。この場合、延長領域３０５の面は、支持台１０１の側を向く状態となる。
【００５０】
また、この太陽電池は、第２太陽電池セル３０３の第４の面３３２と、支持台１０１とを電気的に接続する接続線（接続手段）３０４を備える。また、この太陽電池は、延長領域３０５に電気的に接続する第１出力端子３０６と、支持台１０１に電気的に接続する第２出力端子２０７とを備える。接続線３０４の一端は、第２太陽電池セル３０３の第４の面３３２に形成された櫛形電極３１２に接続されている。また、各出力端子には、ワイヤーが接続されている。
【００５１】
上述した実施の形態２においても、まず、第１太陽電池セル３０２と第２太陽電池セルとの接続面（側）を同一の導電型としている。また、トップセルとなる第２太陽電池セル３０３のトップ側（第４の面３３２）と、ボトムセルとなる第１太陽電池セル３０２のボトム側（第１の面３２１）とを短絡している。この状態で、接続面（延長領域３０５）、および第１太陽電池セル３０２のボトム側（第１の面３２１）の各々より、出力を取っている。このように、実施の形態２においても、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルとを並列に接続しているところに特徴がある。
【００５２】
この結果、実施の形態２においても、直列接続した場合と異なり、タンデム型の太陽電池として取り出せる電流が、各太陽電池セルで発生される最も低い電流値で律速されることがなく、電流整合を考慮する必要がない。また、実施の形態２によれば、ボトムセルとトップセルの接合部は同じ導電型を有しているために、前述したようなトンネル接合で接合するというような手段は不要であり、この点も利点となる。
【００５３】
以上に説明したように、実施の形態２においても、シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようになる。なお、実施の形態２でも、ｎ型層どうしを接続した形態の例を示しているが、言うまでもなく、ｐ型層どうしを接続した形態であって構わない。
【００５４】
次に、実施の形態２における太陽電池の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２における太陽電池の製造方法を説明するための説明図である。
【００５５】
まず、図４の（ａ）に示すように、第１の面４１１がｐ型シリコン層側の表面とされ、第２の面４１２がｎ型シリコン受光層とされたシリコン太陽電池セル４０１を用意する。例えば、ｐ型シリコン層とこの上に積層されたｎ型シリコン層とから構成されていればよい。また、例えば蒸着により、シリコン太陽電池セル４０１の裏面側全域に、電極金属材料を堆積し、金属層４０２を形成する。
【００５６】
次に、ダイシングあるいは劈開により、シリコン太陽電池セル４０１を分割する。これらのことにより、図４の（ｂ）に示すように、各々に電極層３１１が形成された複数の第１太陽電池セル３０２を作製する。また、図４の（ｃ）に示すように、シリコン太陽電池セル２０１の電極層３１１を、放熱板を兼ねた支持台１０１に貼り合わせる。
【００５７】
次に、基板４０３の上に、例えば有機金属化学気相成長法などの一般によく知られた手法により、ｎ−ＩｎＧａＮ層およびｐ−ＩｎＧａＮ層を順次積層し、図４の（ｄ）に示すように、窒化物半導体太陽電池セル４０４を形成する。基板４０３は、例えば、サファイア，炭化シリコン，シリコン，ＧａＮなど、一般に窒化物半導体成長用に用いられる基板材料から構成されていればよい。窒化物半導体太陽電池セル４０４のｐ−ＩｎＧａＮ層側の上面が、第４の面４２１であり、ｎ−ＩｎＧａＮ層側の下面が、第３の面４２２である。
【００５８】
また、後述する各チップとなる領域毎に、第３の面４２２に環状の複数の第１出力端子３０６を形成する。例えば、出力端子形成領域に開口を備えるレジストパターンを形成し、これらの上に端子電極材料を堆積し、この後、レジストパターンを除去（リフトオフ）すればよい。リフトオフにより、レジストパターンの開口の部分に端子電極材料が残り、第１出力端子３０６が形成できる。
【００５９】
次に、窒化物半導体太陽電池セル４０４をダイシングあるいは劈開により分割し、図４の（ｅ）に示すように、各々に第１出力端子３０６が形成された第２太陽電池セル３０３を作製する。ここで、第２太陽電池セル３０３は、第１太陽電池セル３０２より大きな面積に形成する。なお、この段階では、第２太陽電池セル３０３は、基板４０３の上に形成された状態である。基板４０３は、第２太陽電池セル３０３の支持基板として用いることができる。
【００６０】
次に、分割して形成した第１太陽電池セル３０２の第２の面３２２と、やはり、分割して形成した第２太陽電池セル３０３の第３の面３３１とを貼り合わる。この貼り合わせにより、図４の（ｆ）に示すように、第１太陽電池セル３０２の第２の面３２２上に、第２太陽電池セル３０３の第３の面３３１が接合して積層された状態とする。前述したように、第２太陽電池セル３０３は、第１太陽電池セル３０２より大きな面積に形成している。このため、第２太陽電池セル３０３の第３の面３３１における周辺部が、庇状に接合領域より突出する。また、この突出した領域（延長領域）には、環状の第１出力端子３０６が形成されている状態となる。
【００６１】
次に、基板４０３を剥離し、また基板４０３の残りを研磨などにより除去することで、第２太陽電池セル３０３の第４の面３３２を露出させる。次いで、露出させた第４の面３３２に、例えば蒸着によりＩＴＯを堆積し、図４の（ｇ）に示すように電流拡散層４０５を形成する。また、櫛形電極３１２を形成する。例えば、電極形成領域に開口を備えるレジストパターンを形成し、これらの上に電極材料を堆積し、この後、レジストパターンを除去（リフトオフ）すればよい。リフトオフにより、レジストパターンの開口の部分に電極材料が残り、櫛形電極３１２が形成できる。この後、接続線３０４，第２出力端子２０７，ワイヤーなどを形成することで、図３に示す、実施の形態２における太陽電池が得られる。なお、図３では、電流拡散層を省略して図示していない。
【００６２】
ところで、本発明は、導電性を有する支持台側に第１導電型とされた第１の面を向けて支持台の上に配置され、第１の面を支持台に電気的に接続した第１太陽電池セルと、第１太陽電池セルの第２導電型とされた第２の面に第２導電型とされた第３の面を向けて第１太陽電池セルの上に積層された第２太陽電池セルと、第２太陽電池セルの第１導電型とされた第４の面と支持台とを電気的に接続する接続手段と、第１太陽電池セルの第２の面および第２太陽電池の第３の面に電気的に接続する第１出力端子と、支持台に電気的に接続する第２出力端子とを備えるところに特徴がある。
【００６３】
従って、上述したように、第１太陽電池セルと第２太陽電池セルとが、異なる面積となっている必要はない。例えば、図５に示すように構成してもよい。この太陽電池は、支持台５０１の上に配置された第１太陽電池セル５０２と、第１太陽電池セル５０２の上に積層された第２太陽電池セル５０３とを備える。第１太陽電池セル５０２は、シリコンから構成されている。また、第２太陽電池セル５０３は、窒化物半導体から構成されている。
【００６４】
例えば、第１太陽電池セル５０２は、ｐ型シリコン層およびこのｐ型シリコン層上に形成されたｎ型シリコン受光層を備える。ｐ型シリコン層側の表面が、第１の面５２１となり、ｎ型シリコン受光層の側の表面が第２の面５２２となる。
【００６５】
また、第２太陽電池セル５０３は、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える。これらは、例えば、窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成できる。ｎ型窒化物受光層の側の表面が第３の面５３１となり、ｐ型窒化物受光層の側の表面が第４の面５３２となる。これらの場合、第１導電型が、ｐ型であり、第２導電型がｎ型となる。
【００６６】
支持台５０１は、導電性を備えていればよく、例えば金属から構成すればよい。この構成では、第１太陽電池セル５０２の第１の面５２１が、支持台５０１に電気的に接続されて配置されている。第１太陽電池セル５０２の第１の面５２１には、電極層５１１が形成されており、電極層５１１が支持台５０１上面に接触している。
【００６７】
また、第１太陽電池セル５０２の第２の面５２２の上に、第２太陽電池セル５０３が積層されている。加えて、第１太陽電池セル５０２と第２太陽電池セル５０３との間には、透明電極材料から構成された導電層５０５を備える。これらの構成は、前述した実施の形態２と同様に、各太陽電池セルを各々作製し、第１太陽電池セル５０２の上（第２の面５２２）には、導電層５０５を形成しておき、ここに、第２太陽電池セル５０３の第３の面５３１を貼り合わせればよい。
【００６８】
また、この太陽電池は、第２太陽電池セル５０３の第４の面５３２と、支持台５０１とを電気的に接続する接続線（接続手段）５０４を備える。また、この太陽電池は、導電層５０５に電気的に接続する第１出力端子５０６と、支持台５０１に電気的に接続する第２出力端子５０７とを備える。接続線５０４の一端は、第２太陽電池セル５０３の第４の面５３２に形成された櫛形電極５１２に接続されている。また、各出力端子には、ワイヤーが接続されている。
【００６９】
上述した太陽電池においても、まず、第１太陽電池セル５０２と第２太陽電池セルとの接続面（側）とを同一の導電型としている。また、トップセルとなる第２太陽電池セル５０３のトップ側（第４の面５３２）と、ボトムセルとなる第１太陽電池セル５０２のボトム側（第１の面５２１）とを短絡している。この状態で、接続面（導電層５０５）、および第１太陽電池セル５０２のボトム側（第１の面５２１）の各々より、出力を取っている。このように、この太陽電池においても、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルとを並列に接続している。
【００７０】
また、図６に示すように構成してもよい。この太陽電池は、支持台６０１の上に配置された第１太陽電池セル６０２と、第１太陽電池セル６０２の上に積層された第２太陽電池セル６０３とを備える。第１太陽電池セル６０２は、シリコンから構成されている。また、第２太陽電池セル６０３は、窒化物半導体から構成されている。
【００７１】
例えば、第１太陽電池セル６０２は、ｐ型シリコン層およびこのｐ型シリコン層上に形成されたｎ型シリコン受光層を備える。ｐ型シリコン層側の表面が、第１の面６２１となり、ｎ型シリコン受光層の側の表面が第２の面６２２となる。
【００７２】
また、第２太陽電池セル６０３は、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える。これらは、例えば、窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成できる。ｎ型窒化物受光層の側の表面が第３の面６３１となり、ｐ型窒化物受光層の側の表面が第４の面６３２となる。これらの場合、第１導電型が、ｐ型であり、第２導電型がｎ型となる。
【００７３】
支持台６０１は、導電性を備えていればよく、例えば金属から構成すればよい。この構成では、第１太陽電池セル６０２の第１の面６２１が、支持台６０１に電気的に接続されて配置されている。第１太陽電池セル６０２の第１の面６２１には、電極層６１１が形成されており、電極層６１１が支持台６０１上面に接触している。
【００７４】
また、第１太陽電池セル６０２の第２の面６２２の上に、第２太陽電池セル６０３が積層されている。加えて、第１太陽電池セル６０２と第２太陽電池セル６０３との接合面の端部に、切欠部６０５を備える。切欠部６０５は、第１太陽電池セル６０２の第２の面６２２端部を加工することで形成すればよい。
【００７５】
また、この太陽電池は、第２太陽電池セル６０３の第４の面６３２と、支持台６０１とを電気的に接続する接続線（接続手段）６０４を備える。また、この太陽電池は、切欠部６０５に電気的に接続する第１出力端子６０６と、支持台６０１に電気的に接続する第２出力端子６０７とを備える。接続線６０４の一端は、第２太陽電池セル６０３の第４の面６３２に形成された櫛形電極６１２に接続されている。また、各出力端子には、ワイヤーが接続されている。
【００７６】
上述した太陽電池においても、まず、第１太陽電池セル６０２と第２太陽電池セルとの接続面（側）とを同一の導電型としている。また、トップセルとなる第２太陽電池セル６０３のトップ側（第４の面６３２）と、ボトムセルとなる第１太陽電池セル６０２のボトム側（第１の面６２１）とを短絡している。この状態で、接続面（切欠部６０５）、および第１太陽電池セル６０２のボトム側（第１の面６２１）の各々より、出力を取っている。このように、この太陽電池においても、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルとを並列に接続している。
【００７７】
また、図７に示すように構成してもよい。この太陽電池は、支持台７０１の上に配置された第１太陽電池セル７０２と、第１太陽電池セル７０２の上に積層された第２太陽電池セル７０３とを備える。第１太陽電池セル７０２は、シリコンから構成されている。また、第２太陽電池セル７０３は、窒化物半導体から構成されている。
【００７８】
例えば、第１太陽電池セル７０２は、ｐ型シリコン層およびこのｐ型シリコン層上に形成されたｎ型シリコン受光層を備える。ｐ型シリコン層側の表面が、第１の面７２１となり、ｎ型シリコン受光層の側の表面が第２の面７２２となる。
【００７９】
また、第２太陽電池セル７０３は、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える。これらは、例えば、窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成できる。ｎ型窒化物受光層の側の表面が第３の面７３１となり、ｐ型窒化物受光層の側の表面が第４の面７３２となる。これらの場合、第１導電型が、ｐ型であり、第２導電型がｎ型となる。
【００８０】
支持台７０１は、導電性を備えていればよく、例えば金属から構成すればよい。この構成では、第１太陽電池セル７０２の第１の面７２１が、支持台７０１に電気的に接続されて配置されている。第１太陽電池セル７０２の第１の面７２１には、電極層７１１が形成されており、電極層７１１が支持台７０１上面に接触している。
【００８１】
また、第１太陽電池セル７０２の第２の面７２２の上に、第２太陽電池セル７０３が積層されている。加えて、第２太陽電池セル７０３の端面に、切欠部７０５を備える。切欠部７０５を形成することで、第２太陽電池セル７０３は、第１太陽電池セル７０２より面積が小さくなる。この結果、切欠部７０５を形成した領域においては、第１太陽電池セル７０２の上面が露出する延長領域７０５ａが形成される。
【００８２】
また、この太陽電池は、第２太陽電池セル７０３の第４の面７３２と、支持台７０１とを電気的に接続する接続線（接続手段）７０４を備える。また、この太陽電池は、切欠部７０５に電気的に接続する第１出力端子７０６と、支持台７０１に電気的に接続する第２出力端子７０７とを備える。接続線７０４の一端は、第２太陽電池セル７０３の第４の面７３２に形成された櫛形電極７１２に接続されている。また、各出力端子には、ワイヤーが接続されている。
【００８３】
上述した太陽電池においても、まず、第１太陽電池セル７０２と第２太陽電池セルとの接続面（側）とを同一の導電型としている。また、トップセルとなる第２太陽電池セル７０３のトップ側（第４の面７３２）と、ボトムセルとなる第１太陽電池セル７０２のボトム側（第１の面７２１）とを短絡している。この状態で、接続面（延長領域７０５ａ）、および第１太陽電池セル７０２のボトム側（第１の面７２１）の各々より、出力を取っている。このように、この太陽電池においても、窒化物半導体太陽電池セルとシリコン太陽電池セルとを並列に接続している。
【００８４】
以上に説明したように、本発明では、第１太陽電池セルの第２導電型とされた他方の面に、第２太陽電池セルの第２導電型とされた他方の面を接合し、第１太陽電池セルの上に第２太陽電池セルを積層して並列接続した。この結果、本発明によれば、シリコン系の太陽電池セルと窒化物半導体で構成した太陽電池セルとを用いたタンデム型の太陽電池で、効率よく電流が取り出せるようになる。
【００８５】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００８６】
１０１…支持台、１０２…第１太陽電池セル、１０３…第２太陽電池セル、１０４…接続線（接続手段）、１０５…延長領域、１０６…第１出力端子、１０７…第２出力端子、１１１…電極層、１１２…櫛形電極、１２１…第１の面、１２２…第２の面、１３１…第３の面、１３２…第４の面、２０４…電流拡散層。
【図２】
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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１】
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【図３】
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【図８】
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