(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って平面的に並んでおり且つ隣り合う第１太陽電池素子と第２太陽電池素子とを含む複数の太陽電池素子と、
前記第１太陽電池素子と前記第２太陽電池素子とを電気的に接続している接続部と、
前記接続部と前記第２太陽電池素子との間に位置している透明部と、を備え、
各前記太陽電池素子は、第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に位置している第１半導体層と、を有し、
前記第１太陽電池素子の前記第１電極層と、前記第２太陽電池素子の前記第１電極層とが、第１間隙を挟んで並んでおり、
前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と、前記第２太陽電池素子の前記第２電極層とが、第２間隙を挟んで並んでおり、
前記第２間隙は、前記第１間隙よりも前記第１方向にずれた位置に存在し、
前記接続部は、前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と前記第２太陽電池素子の前記第１電極層とを電気的に接続しており、
前記透明部は、前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と前記第２太陽電池素子の前記第１電極層との間において、前記接続部よりも前記第１方向にずれた位置に存在しており、且つ前記第１半導体層よりも透光性が高く、
前記第１電極層および前記第２電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、前記第１半導体層よりも透光性が高く、
前記透明部は、第２半導体層を含み、
前記第１半導体層と前記第２半導体層とが、同一の半導体材料を含む、太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池であって、
透光性を有する基板、を備え、
前記複数の太陽電池素子は、前記基板上において該基板の表面に沿って並んでおり、
前記第１電極層は、前記第２電極層よりも前記基板の近くに位置しており且つ前記第１半導体層よりも透光性が高い、太陽電池。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽電池であって、
基板、を備え、
前記複数の太陽電池素子は、前記基板上において該基板の表面に沿って並んでおり、
前記第１電極層は、前記第２電極層よりも前記基板の近くに位置しており、
前記第２電極層は、前記第１半導体層よりも透光性が高い、太陽電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の太陽電池であって、
前記第１電極層および前記第２電極層のそれぞれが、前記第１半導体層よりも透光性が高く、
前記透明部を挟んで位置している前記第１電極層の一部と前記第２電極層の一部とを通る仮想的な直線上に、前記複数の太陽電池素子とは異なる１種類以上の太陽電池素子、を備える、太陽電池。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の太陽電池であって、
前記透明部を挟んで位置している前記第１電極層の一部と前記第２電極層の一部とを通る仮想的な直線上に、前記透明部を透過する光を反射可能な反射部、を備える、太陽電池。
【請求項６】
請求項１から請求項３および請求項５の何れか１つの請求項に記載の太陽電池であって、
前記第１電極層および前記第２電極層のうちの何れか一方の電極層が、前記透明部を透過する光を反射可能である金属電極層、を含む太陽電池。
【請求項７】
基板を準備すること、
前記基板の表面の上において第１方向に沿って平面的に並ぶ１番目の第１電極層と２番目の第１電極層とを形成すること、
前記１番目の第１電極層および前記第２番目の第１電極層の上にペロブスカイト太陽電池用の半導体領域を形成すること、
前記半導体領域のうちの前記第１方向に沿って平面的に並ぶ１番目の半導体層と２番目の半導体層との間隙に位置しており且つ前記２番目の第１電極層に電気的に接続している状態にある接続部と、前記１番目の半導体層の上に位置しており且つ前記接続部と電気的に接続している状態にある第２電極層と、を形成すること、を有し、
前記半導体領域を形成した後に、前記半導体領域のうちの前記２番目の第１電極層の上に位置している一部分を加熱することで、該一部分における透光性を高める、太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、結晶系の太陽電池と、薄膜系の太陽電池とがある。薄膜系の太陽電池は、一般に、基板上に並ぶ複数の太陽電池素子が電気的に直列に接続された構造を有する（例えば、特開２００７−３１７８５８号公報の記載を参照）。
【発明の概要】
【０００３】
太陽電池および太陽電池の製造方法が開示される。
【０００４】
太陽電池の一態様は、複数の太陽電池素子と、接続部と、透明部と、を備える。前記複数の太陽電池素子は、第１方向に沿って平面的に並んでおり且つ隣り合う第１太陽電池素子と第２太陽電池素子とを含む。前記接続部は、前記第１太陽電池素子と前記第２太陽電池素子とを電気的に接続している。前記透明部は、前記接続部と前記第２太陽電池素子との間に位置している。各前記太陽電池素子は、第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に位置している第１半導体層と、を有している。前記第１太陽電池素子の前記第１電極層と、前記第２太陽電池素子の前記第１電極層とが、第１間隙を挟んで並んでいる。前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と、前記第２太陽電池素子の前記第２電極層とが、第２間隙を挟んで並んでいる。前記第２間隙は、前記第１間隙よりも前記第１方向にずれた位置に存在している。前記接続部は、前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と前記第２太陽電池素子の前記第１電極層とを電気的に接続している。前記透明部は、前記第１太陽電池素子の前記第２電極層と前記第２太陽電池素子の前記第１電極層との間において、前記接続部よりも前記第１方向にずれた位置に存在しており、且つ前記第１半導体層よりも透光性が高く、前記第１電極層および前記第２電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、前記第１半導体層よりも透光性が高い。前記透明部は、第２半導体層を含む。前記第１半導体層と前記第２半導体層とが、同一の半導体材料を含む。
【０００５】
太陽電池の製造方法の一態様は、工程(a)から工程(d)を有する。前記工程(a)では、基板を準備する。前記工程(b)では、前記基板の表面の上において第１方向に沿って平面的に並ぶ１番目の第１電極層と２番目の第１電極層とを形成する。前記工程(c)では、前記１番目の第１電極層および前記第２番目の第１電極層の上にペロブスカイト太陽電池用の半導体領域を形成する。前記工程(d)では、接続部と、第２電極層と、を形成する。前記接続部は、前記半導体領域のうちの前記第１方向に沿って平面的に並ぶ１番目の半導体層と２番目の半導体層との間隙に位置しており且つ前記２番目の第１電極層に電気的に接続している状態にある。前記第２電極層は、前記１番目の半導体層の上に位置しており且つ前記接続部と電気的に接続している状態にある。前記半導体領域を形成した後に、前記半導体領域のうちの前記２番目の第１電極層の上に位置している一部分を加熱することで、該一部分における透光性を高める。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る太陽電池の一例の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線に沿った太陽電池の断面を示す断面図である。
【図３】図３は、太陽電池の製造方法の一例に係るフローを示す流れ図である。
【図４】図４は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図７】図７は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図９】図９は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、太陽電池を製造する途中の状態の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る太陽電池の一例の断面を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る太陽電池の一例の断面を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態に係る太陽電池の一例の断面を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態に係る太陽電池の一例の断面を示す断面図である。
【図１５】図１５は、太陽電池の一例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
薄膜系の太陽電池としては、例えば、図１５で示されるように、基板１３上に、複数の太陽電池素子１２が並んでいる太陽電池１１が採用される。ここでは、各太陽電池素子１２は、第１電極層１２ａと、ＰＮ接合あるいはＰＩＮ接合を有する半導体層１２ｂと、第２電極層１２ｃと、が積層された構成を有する。さらに、隣り合う太陽電池素子１２の間において、第１電極層１２ａと第２電極層１２ｃとが電気的に接続されることで、この隣り合う太陽電池素子１２が電気的に直列に接続されている。具体的には、隣り合う太陽電池素子１２の間には、例えば、第１電極層１２ａと第２電極層１２ｃとを電気的に接続する部分（接続部とも言う）１４が存在している。また、隣り合う太陽電池素子１２の間には、例えば、第１電極層１２ａ同士を分離している領域（第１分離領域とも言う）Ｄａ１および第２電極層１２ｃ同士を分離している領域（第２分離領域とも言う）Ｄａ２が存在している。
【０００８】
ところで、接続部１４と第２分離領域Ｄａ２との間には、入射光を吸収するものの、この入射光に応じた光電変換を行うことができずに発電に寄与しないデッドスペースとしての一部分Ｄｓ１が存在し得る。換言すれば、デッドスペースは、入射光を利用していない領域となり得る。このデッドスペースは、例えば、基板１３上に第１電極層１２ａと半導体層１２ｂと第２電極層１２ｃとが積層された後に、スクライビングなどによって第２分離領域Ｄａ２が形成される際に生じ得る。ここでは、例えば、スクライビングなどによって接続部１４が削られないように、接続部１４と第２分離領域Ｄａ２とが離れた位置に形成されることで、デッドスペースが形成され得る。
【０００９】
そこで、本願発明者らは、薄膜系の太陽電池について、入射光を有効的に利用することができる技術を創出した。
【００１０】
これについて、以下、各種実施形態を図面に基づいて説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものである。図１、図２および図４から図１４には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、複数の太陽電池素子２が並んでいる方向が＋Ｘ方向とされ、隣り合う太陽電池素子２の間に位置している第３溝部Ｐ３の長手方向が＋Ｙ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｙ方向との両方に直交する方向が＋Ｚ方向とされている。
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．太陽電池＞
第１実施形態に係る太陽電池１を、図１および図２に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２で示されるように、太陽電池１は、例えば、基板３と、複数の太陽電池素子２と、接続部４と、透明部５と、を備えている。第１実施形態では、ペロブスカイト太陽電池が採用されている。
【００１３】
基板３は、複数の太陽電池素子２を支持する役割と、複数の太陽電池素子２を保護する役割と、を果たすことができる。ここで、例えば、基板３が、特定範囲の波長の光に対する透光性を有していれば、基板３を透過した光が、複数の太陽電池素子２に入射され得る。基板３としては、例えば、矩形状の盤面を有する平板が採用される。基板３の素材として、例えば、ガラスあるいはアクリルまたはポリカーボネートなどの樹脂が採用されれば、特定範囲の波長の光に対して透光性を有する基板３が実現され得る。ガラスとしては、例えば、白板ガラス、強化ガラスおよび熱線反射ガラスなどといった光透過率の高い材料が採用され得る。本明細書において特定範囲の波長の光とは、太陽電池素子２が光電変換し得る範囲の波長をいう。
【００１４】
複数の太陽電池素子２は、第１方向としての＋Ｘ方向に沿って平面的に並んでいる。ここで、平面的に並ぶとは、仮想あるいは実際の平面に沿って、各太陽電池素子２が位置しており且つ複数の太陽電池素子２が並んでいることを意味する。第１実施形態では、複数の太陽電池素子２は、基板３上において基板３の表面に沿って並んでいる。より具体的には、複数の太陽電池素子２は、基板３上において第１方向（＋Ｘ方向）に沿って並んでいる５つの太陽電池素子２を含んでいる。５つの太陽電池素子２には、例えば、＋Ｘ方向において順に並んでいる、第１太陽電池素子２１、第２太陽電池素子２２、第３太陽電池素子２３、第４太陽電池素子２４および第５太陽電池素子２５が含まれている。換言すれば、複数の太陽電池素子２には、第ｎ太陽電池素子２ｎ（ｎは１から５の自然数）が含まれている。
【００１５】
第１実施形態では、各太陽電池素子２は、＋Ｙ方向を長手方向とする短冊状の形態を有している。各太陽電池素子２は、第１電極層２ａと、半導体層２ｂと、第２電極層２ｃと、を有している。ここでは、例えば、第１電極層２ａおよび第２電極層２ｃの少なくとも一方の電極層が、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高ければ、各太陽電池素子２において、入射光が第１電極層２ａおよび第２電極層２ｃの少なくとも一方の電極層を透過し得る。その結果、入射光が、半導体層２ｂに照射され得る。
【００１６】
第１電極層２ａは、基板３の上に位置している。換言すれば、第１電極層２ａは、第２電極層２ｃよりも基板３の近くに位置している。第１電極層２ａは、半導体層２ｂに対する光の照射に応じて光電変換によって生じた電荷を集めることができる。ここで、例えば、基板３が透光性を有する場合、第１電極層２ａが、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高ければ、例えば、特定範囲の波長の光が基板３と第１電極層２ａとを介して半導体層２ｂに入射され得る。これにより、透光性を有する基板３が受光面としての前面を構成する太陽電池１が実現され得る。
【００１７】
具体的には、例えば、第１電極層２ａの素材として、特定範囲の波長の光に対して透光性を有する透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）が採用されれば、特定範囲の波長の光が基板３と第１電極層２ａとを介して半導体層２ｂに入射され得る。透明導電性酸化物には、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ：Fluorine-doped tin oxide）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが含まれ得る。
【００１８】
第１実施形態では、基板３の上において、５つの第１電極層２ａが、＋Ｘ方向に順に平面的に並んでいる。ここで、第ｍ太陽電池素子２ｍ（ｍは１から４の自然数）の第１電極層２ａと、第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）の第１電極層２ａとが、間隙（第１間隙ともいう）Ｇ１を挟んで並んでいる。例えば、第１太陽電池素子２１の第１電極層２ａと、第２太陽電池素子２２の第１電極層２ａとが、間隙（第１間隙ともいう）Ｇ１を挟んで並んでいる。各第１間隙Ｇ１は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有している。また、基板３を底面とし、第１間隙Ｇ１を挟む２つの第１電極層２ａの互いに対向している状態にある２つの端面を側面とする第１溝部Ｐ１が存在している。
【００１９】
半導体層２ｂは、第１電極層２ａと第２電極層２ｃとの間に位置している。第ｍ太陽電池素子２ｍの半導体層２ｂは、＋Ｘ方向における隣の第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）のうちの第１電極層２ａの−Ｘ方向の端部上にかけて位置している。例えば、第１太陽電池素子２１の半導体層２ｂは、＋Ｘ方向における隣の第２太陽電池素子２２のうちの第１電極層２ａの−Ｘ方向の端部上にかけて位置している。
【００２０】
半導体層２ｂは、例えば、ペロブスカイト構造を有する半導体（ペロブスカイト半導体ともいう）の層（ペロブスカイト半導体層）と、正孔輸送層（ＨＴＬ：Hole Transport Layer）と、が積層された構造を有している。半導体層２ｂがペロブスカイト半導体である場合、特定範囲の波長の光とは、可視光および赤外光を含むものである。
【００２１】
ペロブスカイト半導体は、例えば、ハライド系有機−無機ペロブスカイト半導体を含み得る。ハライド系有機−無機ペロブスカイト半導体は、例えば、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３などの有機ペロブスカイトによって構成され得る。有機ペロブスカイトは、例えば、基板３上に位置している第１電極層２ａの上に原料液が塗布されて、乾燥されることで形成され得る。ここでは、有機ペロブスカイトは、結晶性を有する薄膜である。このとき、例えば、第１間隙Ｇ１にも原料液が充填され、乾燥によって第１間隙Ｇ１にもペロブスカイト半導体の一部が形成され得る。ここで、原料液は、例えば、原料であるハロゲン化アルキルアミンとハロゲン化鉛とが溶媒に溶かされることで生成され得る。
【００２２】
正孔輸送層（ＨＴＬ）は、正孔を収集して出力することができる。正孔輸送層（ＨＴＬ）の素材としては、例えば、可溶性ジアミン誘導体であるｓｐｉｒｏ−ＯＭｅＴＡＤなどが採用される。
【００２３】
ここでは、例えば、ペロブスカイト半導体が、真性半導体（ｉ型半導体）であり、正孔輸送層が、ｐ型半導体であり、第１電極層２ａを構成するＴＣＯがｎ型半導体であれば、ＰＩＮ接合領域が形成され得る。ＰＩＮ接合領域では、光の照射に応じた光電変換によって発電が行われ得る。半導体層２ｂにおいて、例えば、ペロブスカイト半導体層と、第１電極層２ａとの間に、ｎ型半導体の層が位置していてもよい。このとき、半導体層２ｂのみでＰＩＮ接合領域が形成され得る。
【００２４】
第２電極層２ｃは、半導体層２ｂの上に位置している。第２電極層２ｃは、半導体層２ｂに対する光の照射に応じた光電変換によって生じた電荷を集めることができる。ここで、例えば、第２電極層２ｃが、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高ければ、例えば、基板３とは逆側から入射される光が、第２電極層２ｃを透過して半導体層２ｂに入射され得る。これにより、±Ｚ方向の両面が受光面である太陽電池１が実現され得る。その結果、太陽電池１に対する入射光が有効に利用され得る。
【００２５】
具体的には、例えば、第２電極層２ｃの素材として、特定範囲の波長の光に対して透光性を有する透明導電性酸化物（ＴＣＯ）が採用されれば、特定範囲の波長の光が第２電極層２ｃを介して半導体層２ｂに入射され得る。透明導電性酸化物には、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが含まれ得る。
【００２６】
第１実施形態では、５つの第２電極層２ｃが、＋Ｘ方向に順に平面的に並んでいる。ここでは、第ｍ太陽電池素子２ｍの第２電極層２ｃと、第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）の第２電極層２ｃとが、間隙（第２間隙ともいう）Ｇ２を挟んで並んでいる。例えば、第１太陽電池素子２１の第２電極層２ｃと、第２太陽電池素子２２の第２電極層２ｃとが、間隙（第２間隙）Ｇ２を挟んで並んでいる。各第２間隙Ｇ２は、例えば、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有している。また、第１電極層２ａを底面とする第３溝部Ｐ３を構成している。各太陽電池素子２において、第１電極層２ａよりも第２電極層２ｃの方が＋Ｘ方向に飛び出している。別の観点から言えば、第２間隙Ｇ２は、第１間隙Ｇ１よりも第１方向（＋Ｘ方向）にずれた位置に存在している。
【００２７】
接続部４は、複数の太陽電池素子２のうちの隣り合う２つの太陽電池素子２を電気的に直列に接続している。第１実施形態では、第ｍ接続部４ｍが、第ｍ太陽電池素子２ｍと第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）とを電気的に接続している。例えば、第１接続部４１が、第１太陽電池素子２１と第２太陽電池素子２２とを電気的に接続している。より具体的には、第ｍ接続部４ｍは、第ｍ太陽電池素子２ｍの第２電極層２ｃと第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）の第１電極層２ａとを電気的に接続している。例えば、第１接続部４１は、第１太陽電池素子２１の第２電極層２ｃと第２太陽電池素子２２の第１電極層２ａとを電気的に接続している。これにより、複数の太陽電池素子２が電気的に直列に接続され得る。
【００２８】
また、接続部４は、＋Ｘ方向において、半導体層２ｂと透明部５との間に位置している。別の観点から言えば、半導体層２ｂの＋Ｘ方向の端面および透明部５の−Ｘ方向の端面を両側面とし、第１電極層２ａの−Ｚ方向の面を底面とする第２溝部Ｐ２が存在している。この第２溝部Ｐ２は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。そして、例えば、この第２溝部Ｐ２に接続部４が充填されている。
【００２９】
透明部５は、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高い。透明部５は、例えば、ペロブスカイト半導体層の一部が局所的に加熱されることで、形成され得る。
【００３０】
第１実施形態では、第ｍ透明部５ｍは、第ｍ太陽電池素子２ｍの第ｍ接続部４ｍと第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）との間に位置している。例えば、第１透明部５１は、第１太陽電池素子２１の第１接続部４１と第２太陽電池素子２２との間に位置している。より具体的には、第ｍ透明部５ｍは、第ｍ太陽電池素子２ｍの第２電極層２ｃと第（ｍ＋１）太陽電池素子２（ｍ＋１）の第１電極層２ａとの間において、第ｍ接続部４ｍよりも第１方向（＋Ｘ方向）にずれた位置に存在している。例えば、第１透明部５１は、第１太陽電池素子２１の第２電極層２ｃと第２太陽電池素子２２の第１電極層２ａとの間において、第１接続部４１よりも第１方向（＋Ｘ方向）にずれた位置に存在している。このような透明部５の存在によって、例えば、入射光を吸収するものの、この入射光に応じた光電変換を行うことができずに発電に寄与しないデッドスペースが減少し得る。これにより、入射光が有効に利用され得る。
【００３１】
ところで、第１太陽電池素子２１には、第１電極層２ａは、半導体層２ｂおよび第２電極層２ｃよりも、−Ｘ方向に突出している部分（第１突出部とも言う）２ａｅが存在している。第５太陽電池素子２５では、半導体層２ｂおよび第２電極層２ｃは、第１電極層２ａよりも＋Ｘ方向に突出している。そして、第１電極層２ａおよび半導体層２ｂよりも、＋Ｘ方向に突出している部分（第２突出部とも言う）２ｃｅが存在している。第１突出部２ａｅ上には、第１の極性の出力用の第１導体Ｗ１が電気的に接続されている。第２突出部２ｃｅ上には、第２の極性の出力用の第２導体Ｗ２が電気的に接続されている。ここで、例えば、第１の極性が負極であれば、第２の極性が正極となる。例えば、第１の極性が正極であれば、第２の極性が負極となる。
【００３２】
＜１−２．太陽電池の製造方法＞
次に、太陽電池１の製造方法について、図３から図１０に基づいて説明する。
【００３３】
太陽電池１は、例えば、図３で示されるように、第１工程ＳＴ１から第５工程ＳＴ５がこの記載の順に実行されることで、製造され得る。
【００３４】
例えば、第１工程ＳＴ１では、図４で示されるように、基板３が準備される。基板３として、例えば、特定範囲の波長の光に対する透光性を有し且つ矩形状の盤面を有する平板が採用される。
【００３５】
第２工程ＳＴ２では、基板３の表面の上において、第１方向（＋Ｘ方向）に沿って平面的に並ぶ複数の第１電極層２ａが形成される。
【００３６】
ここでは、まず、図５で示されるように、基板３の一方の盤面上に電極層２ａ０が形成される。電極層２ａ０は、例えば、スパッタリングまたは蒸着などによって形成され得る。電極層２ａ０は、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯまたはＺｎＯなどの透明導電性酸化物によって構成され得る。このとき、電極層２ａ０の厚さは、例えば、１０ｎｍから１０００ｎｍ程度に設定され得る。
【００３７】
次に、図６で示されるように、電極層２ａ０が、複数の第１電極層２ａに分離される。例えば、複数の第１溝部Ｐ１（第１間隙Ｇ１）が形成されることで、複数の第１電極層２ａが形成される。これにより、例えば、基板３の表面の上において第１方向（＋Ｘ方向）に沿って平面的に並ぶ１番目から５番目の第１電極層２ａが形成される。複数の第１溝部Ｐ１（第１間隙Ｇ１）は、例えば、電極層２ａ０のうちの所望のパターンの領域にレーザーが照射されることで、形成され得る。各第１溝部Ｐ１（各第１間隙Ｇ１）は、長手方向が＋Ｙ方向となるように形成され得る。ここで、各第１溝部Ｐ１（各第１間隙Ｇ１）の幅は、例えば、３０μｍから３００μｍ程度に設定される。また、各第１電極層２ａの第１方向（＋Ｘ方向）における幅は、例えば、１ｍｍから１０ｍｍ程度に設定される。第１溝部Ｐ１（第１間隙Ｇ１）は、例えば、スクライビングなどによって形成されてもよい。
【００３８】
第３工程ＳＴ３では、図７で示されるように、複数の第１電極層２ａの上にペロブスカイト太陽電池用の半導体領域２ｂ０が形成される。複数の第１電極層２ａには、例えば、１番目から５番目の第１電極層２ａが含まれる。
【００３９】
半導体領域２ｂ０は、例えば、原料液の塗布および乾燥などによって形成され得る。ここでは、半導体領域２ｂ０は、ペロブスカイト半導体層と正孔輸送層とを含む複数層が積層された構造を有する。この場合、例えば、第１原料液の塗布および乾燥によってペロブスカイト半導体層が形成された後に、このペロブスカイト半導体層の上に第２原料液の塗布および乾燥によって正孔輸送層が形成され得る。このとき、半導体領域２ｂ０の厚さは、例えば、１００ｎｍから２０００ｎｍ程度に設定され得る。
【００４０】
このとき、複数の第１溝部Ｐ１（第１間隙Ｇ１）内にも半導体領域２ｂ０が入り込んだ状態となる。また、第１実施形態では、図８で示されるように、半導体領域２ｂ０が、複数の半導体層２ｂに分離される。例えば、複数の第２溝部Ｐ２が形成されることで、複数の半導体層２ｂが形成される。これにより、例えば、複数の第１電極層２ａの上において第１方向（＋Ｘ方向）に沿って平面的に並ぶ１番目から５番目の半導体層２ｂが形成される。第１方向（＋Ｘ方向）において、ｍ番目の第２溝部Ｐ２は、例えば、半導体領域２ｂ０のうちのｍ番目の第１溝部Ｐ１よりも＋Ｘ方向にずれた位置の所望のパターンの領域に、スクライビングなどによって形成され得る。このとき、例えば、ｍ番目の第２溝部Ｐ２は、＋Ｘ方向においてｍ番目の第１溝部Ｐ１から１０μｍから１００μｍ程度離れるように形成される。各第２溝部Ｐ２は、長手方向が＋Ｙ方向となるように形成され得る。ここで、各第２溝部Ｐ２の幅は、例えば、３０μｍから３００μｍ程度に設定される。
【００４１】
第４工程ＳＴ４では、接続部４および第２電極層２ｃが形成される。
【００４２】
ここでは、まず、図９で示されるように、半導体領域２ｂ０の上に電極層２ｃ０が形成される。ここで、例えば、電極層２ｃ０は、例えば、スパッタリングまたは蒸着などによって形成され得る。電極層２ｃ０は、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯまたはＺｎＯなどの透明導電性酸化物によって構成され得る。電極層２ｃ０の厚さは、例えば、１０ｎｍから１０００ｎｍ程度に設定され得る。このとき、半導体領域２ｂ０に係る各第２溝部Ｐ２に、電極層２ｃ０が入り込んだ状態となる。これにより、第１接続部４１、第２接続部４２、第３接続部４３および第４接続部４４が形成される。換言すれば、半導体領域２ｂ０のうちの第１方向（＋Ｘ方向）におけるｍ番目の半導体層２ｂと（ｍ＋１）番目の半導体層２ｂとの間隙（第２溝部Ｐ２）に位置している、第ｍ接続部４ｍが形成される。このとき、第ｍ接続部４ｍは、（ｍ＋１）番目の第１電極層２ａに電気的に接続している状態にある。例えば、第１接続部４１は、２番目の第１電極層２ａに電気的に接続している状態にある。
【００４３】
次に、図１０で示されるように、電極層２ｃ０が、複数の第２電極層２ｃに分離される。例えば、複数の第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）が形成されることで、複数の第２電極層２ｃが形成される。これにより、例えば、第１方向（＋Ｘ方向）に沿って平面的に並ぶ１番目から５番目の半導体層２ｂ上において第１方向（＋Ｘ方向）に沿って平面的に並ぶ１番目から５番目の第２電極層２ｃが形成される。具体的には、ｍ番目の半導体層２ｂの上にｍ番目の第２電極層２ｃが位置している。例えば、１番目の半導体層２ｂの上に１番目の第２電極層２ｃが位置している。そして、ｍ番目の第２電極層２ｃは、第ｍ接続部４ｍと電気的に接続されている状態にある。例えば、１番目の第２電極層２ｃは、第１接続部４１と電気的に接続されている状態にある。
【００４４】
ここで、ｍ番目の第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）は、例えば、半導体領域２ｂ０のうちのｍ番目の第２溝部Ｐ２よりも＋Ｘ方向にずれた位置の所望のパターンの領域に、スクライビングなどによって形成され得る。このとき、例えば、ｍ番目の第３溝部Ｐ３は、＋Ｘ方向においてｍ番目の第２溝部Ｐ２から１０μｍから１００μｍ程度離れるように形成される。ここで、各第３溝部Ｐ３（各第２間隙Ｇ２）の幅は、例えば、１０μｍから１００μｍ程度に設定される。これにより、各第２電極層２ｃの第１方向（＋Ｘ方向）における幅は、例えば、１ｍｍから１０ｍｍ程度となる。そして、第１方向（＋Ｘ方向）におけるｍ番目の第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）は、第１方向（＋Ｘ方向）におけるｍ番目の第１間隙Ｇ１および第ｍ接続部４ｍよりも第１方向（＋Ｘ方向）にずれた位置に存在している。このとき、第ｍ接続部４ｍとｍ番目の第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）との間に、半導体領域２ｂ０のデッドスペースとなるｍ番目の一部分Ｄｓ１が形成され得る。ここでは、ｍ番目の第２電極層２ｃは、ｍ番目の半導体層２ｂの上からｍ番目の一部分Ｄｓ１の上にかけて位置している。
【００４５】
第５工程ＳＴ５では、半導体領域２ｂ０のデッドスペースとなる一部分Ｄｓ１が加熱されることで、この一部分Ｄｓ１における特定範囲の波長の光に対する透光性が高められた透明部５が形成される。ここでは、例えば、半導体領域２ｂ０のうちの（ｍ＋１）番目の第１電極層２ａの上に位置しているｍ番目の一部分Ｄｓ１が加熱されることで、このｍ番目の一部分における特定範囲の波長の光に対する透光性が半導体領域２ｂ０よりも高められた透明部５が形成される。一部分Ｄｓ１の加熱は、例えば、局所的なレーザーの照射によって実現され得る。
【００４６】
ここでは、一部分Ｄｓ１を構成するペロブスカイト半導体は、例えば、レーザーによる１００℃から２００℃程度の比較的低温の加熱によって、バンドギャップが拡がる。その結果、ペロブスカイト半導体は、元のペロブスカイト半導体よりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高いワイドギャップ半導体に変化し得る。このように加熱に応じて特定範囲の波長の光に対する透光性が向上するペロブスカイト半導体の素材としては、例えば、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣｓＰｂＩ３およびＮＨ２ＣＨＮＨ２ＰｂＩ３などのＰｂ−Ｉの結合を有するペロブスカイト半導体が考えられる。ペロブスカイト半導体のＰｂ−Ｉの結合が加熱による構造変化で状態が変わり、バンドギャップが高くなると考えられる。また、一部分Ｄｓ１を構成する正孔輸送層は、特定範囲の波長の光に対する透光性が高い素材によって構成され得る。このため、小さなエネルギーの付与による比較的低温の加熱によって、デッドスペースとしての一部分Ｄｓ１が透明化され得る。
【００４７】
具体的には、ペロブスカイト型の結晶構造あるいはこの結晶構造に類似する結晶構造を有する化合物は、ＡＢＸ３，Ａ２ＢＸ４，ＡＢ’Ｘ４，Ａ’ＢＸ４の一般式で表される。ここで、Ａは、例えば、ＣＨ３ＮＨ３＋，ＣＨ（ＮＨ２）２＋，Ｃｓ＋などの１価のカチオンを示す。Ａ’およびＢは、Ｐｂ２＋，Ｓｎ２＋などの２価のカチオンを示す。Ｂ’は、Ｂｉ３＋，Ｓｂ３＋などの３価のカチオンを示す。Ｘは、Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−などの１価のアニオンを示す。
【００４８】
そして、これらの化合物は、例えば、加熱によって、式（１）から式（４）の反応式に従った分解を生じる。
【００４９】
ＡＢＸ３  →  ＡＸ  ＋  ＢＸ２  ・・・（１）
Ａ２ＢＸ４  →  ２ＡＸ  ＋  ＢＸ２  ・・・（２）
ＡＢ’Ｘ４  →  ＡＸ  ＋  Ｂ’Ｘ３  ・・・（３）
Ａ’ＢＸ４  →  Ａ’Ｘ２  ＋  ＢＸ２  ・・・（４）。
【００５０】
ここで、レーザーの照射によってペロブスカイト半導体を透明化する際には、レーザーの出力は、例えば、０．１Ｗから１Ｗ程度に設定される。レーザービームの光の波長は、例えば、４００ｎｍから７００ｎｍ程度に設定される。レーザービームの光束の径は、例えば、４０μｍ程度に設定される。レーザービームのスキャンの速度は、例えば、１２００ｍｍ／秒に設定される。４００ｎｍから７００ｎｍの波長の光は、ＴＣＯには吸収されず、ペロブスカイト半導体には吸収され得る。これにより、ペロブスカイト半導体を局所的に加熱することができる。
【００５１】
以上のようにして、透明部５が形成されることで、例えば、入射光を吸収するものの、この入射光に応じた光電変換を行うことができずに発電に寄与しないデッドスペースが減少し得る。これにより、入射光が有効に利用され得る。
【００５２】
＜１−３．第１実施形態のまとめ＞
第１実施形態に係る太陽電池１では、例えば、透明部５の存在によって、入射光を吸収するものの、この入射光に応じた光電変換を行うことができずに発電に寄与しないデッドスペースが減少し得る。これにより、入射光が有効利用され得る。
【００５３】
例えば、透明部５の存在によってデッドスペースが減少されれば、デッドスペースの存在によって光損失となっていた入射光の一部が、太陽電池１の非受光面としての裏面から出射されやすくなり得る。これにより、例えば、透過光が多く、外観に優れた、シースルーの太陽電池が実現され得る。
【００５４】
＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
【００５５】
＜２−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、例えば、図１１で示されるように、基板３が前面側でなく、裏面側に位置していてもよい。図１１で示される第２実施形態に係る太陽電池１Ａは、図２で示された第１実施形態に係る太陽電池１の上下が反転された構成を有している。
【００５６】
ここでは、第２実施形態に係る太陽電池１Ａは、例えば、基板３を備えている。ここで、複数の太陽電池素子２が、基板３上においてこの基板３の表面に沿って並んでいる。第１電極層２ａは、第２電極層２ｃよりも基板３の近くに位置している。そして、第２電極層２ｃは、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高い。このような構成が採用されれば、例えば、基板３の反対側が受光面としての前面である太陽電池１Ａにおいて、入射光を有効利用することができる。
【００５７】
＜２−２．第３実施形態＞
上記第１実施形態および第２実施形態において、例えば、透明部５を透過する特定範囲の波長の光を反射させて半導体層２ｂに入射させる反射部が存在していてもよい。換言すれば、透明部５を挟んで位置している第１電極層２ａの一部と第２電極層２ｃの一部とを通る仮想的な直線上に、透明部５を透過する特定範囲の波長の光を反射可能な反射部が存在していてもよい。このような構成が採用されれば、例えば、透明部５を透過した光が反射部で反射されて半導体層２ｂに入射され得る。このとき、反射部で反射された光は半導体層２ｂで光電変換に利用され得る。これにより、入射光が有効利用され得る。
【００５８】
例えば、上記第１実施形態において、第２電極層２ｃの素材として、特定範囲の波長の光に対して透光性を有しない金属が採用されば、第２電極層２ｃが透明部５を透過する特定範囲の波長の光を反射可能である反射部としての電極層（金属電極層ともいう）としての役割を果たし得る。また、例えば、上記第２実施形態において、第１電極層２ａの素材として、特定範囲の波長の光に対して透光性を有しない金属が採用されば、第１電極層２ａが透明部５を透過する特定範囲の波長の光を反射可能である反射部としての金属電極層としての役割を果たし得る。換言すれば、第１電極層２ａおよび第２電極層２ｃのうちの何れか一方の電極層を、透明部５を透過する特定範囲の波長の光を反射可能である金属電極層とすることが考えられる。
【００５９】
金属電極層の素材としては、例えば、アルミニウムなどの導電性と光の反射特性とに優れた金属材料が採用され得る。この場合、例えば、透明部５を透過する特定範囲の波長の光の少なくとも一部が、金属電極層の表面で反射されて、半導体層２ｂに入射され得る。このとき、例えば、金属電極層で反射された光は半導体層２ｂで光電変換に利用され得る。これにより、太陽電池１，１Ａに対する入射光が有効に利用され得る。また、例えば、透明部５を透過した光を反射させて半導体層２ｂに入射させる構成が、大掛かりなものとならず、容易に実現され得る。
【００６０】
また、例えば、上記第１実施形態において、第２電極層２ｃが半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する高い透光性を有していれば、非受光面としての裏面側に、光を反射させる反射部が追加されてもよい。例えば、図１２で示されるように、白いバックシートなど、光を乱反射させることで光を散乱させることが可能な反射部Ｂｓ１が追加された太陽電池１Ｂが採用されてもよい。このとき、反射部Ｂｓ１は、例えば、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）などの封止材６などで支持されればよい。このような構成により、これまでデッドスペースの存在によって光損失となっていた入射光の一部が、デッドスペースの減少に応じて、透明部５を透過する。そして、例えば、透明部５を透過する光が、反射部Ｂｓ１で反射されて、半導体層２ｂに入射され得る。このとき、太陽電池１のうちの半導体層２ｂの裏面側の領域において光が吸収され得る。ここで吸収された光の一部は、光電変換に利用され得る。このため、入射光が有効利用され得る。
【００６１】
また、例えば、上記第２実施形態において、図１３で示されるように、基板３が＋Ｚ側からの光の照射に対して光を反射する部分（反射部ともいう）Ｍｒ１を有する太陽電池１Ｃが採用されてもよい。このような構成により、これまでデッドスペースの存在によって光損失となっていた入射光の一部が、デッドスペースの減少に応じて、透明部５を透過する。そして、透明部５を透過する光が、反射部Ｍｒ１で反射されて、太陽電池１のうちの半導体層２ｂの裏面側の領域において吸収され得る。ここで吸収された入射光の一部は、光電変換に利用され得る。このため、入射光が有効利用され得る。
【００６２】
＜２−３．第４実施形態＞
上記第１実施形態および第２実施形態において、例えば、平面的に並んでいる複数の太陽電池素子２を透過する光を受光する、複数の太陽電池素子２とは異なる１種類以上の他の太陽電池素子Ｓｃ１が存在していてもよい。例えば、図１４で示されるように、透明部５を挟んで位置している第１電極層２ａの一部と第２電極層２ｃの一部とを通る仮想的な直線上に、複数の太陽電池素子２とは異なる１種類以上の他の太陽電池素子Ｓｃ１を備える太陽電池１Ｄが採用されてもよい。このとき、例えば、第１電極層２ａおよび第２電極層２ｃのそれぞれが、半導体層２ｂよりも特定範囲の波長の光に対する透光性が高ければよい。例えば、特定範囲の波長の光に対する透光性が半導体層２ｂよりも高いＴＣＯなどの素材によって第１電極層２ａおよび第２電極層２ｃが構成されていればよい。
【００６３】
ここで、例えば、トップセルとしての複数の太陽電池素子２が、可視光および近赤外光を吸収して光電変換に利用するものとする。このとき、ボトムセルを成す他の太陽電池素子Ｓｃ１が、例えば、近赤外光よりも長波長の赤外光を吸収して光電変換に利用する構成が考えられ得る。この他の太陽電池素子Ｓｃ１としては、例えば、シリコンの結晶で構成される半導体層を有するものが考えられる。
【００６４】
上記タンデム式の太陽電池１Ｄが採用される場合、例えば、透明部５を透過する光が他の太陽電池素子Ｓｃ１における光電変換に利用され得るため、入射光が有効利用されて発電量を増やすことができる。その結果、変換効率が増大し得る。
【００６５】
＜３．その他＞
上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態において、例えば、半導体領域２ｂ０が形成された後であれば、何れのタイミングで半導体領域２ｂ０の一部分Ｄｓ１あるいはこの一部分Ｄｓ１に対応する部分が加熱によって透明化されてもよい。例えば、半導体領域２ｂ０に第３溝部Ｐ３が形成された後に、半導体領域２ｂ０の一部分Ｄｓ１が加熱によって透明化されれば、太陽電池素子２を構成する半導体層２ｂの劣化が生じにくい。
【００６６】
上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態において、例えば、レーザービームの照射の代わりに、スリット状の赤外光の照射、あるいは加熱されたワイヤーまたは刃状の部材の接触などによって、半導体領域２ｂ０の一部分Ｄｓ１が加熱されてもよい。
【００６７】
上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態において、例えば、複数の第２電極層２ｃが、マスクなどを用いた蒸着などによるパターンニングによって、予め第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）を有する形態で形成されてもよい。このような構成が採用される場合には、例えば、第３溝部Ｐ３（第２間隙Ｇ２）が、複数の第２電極層２ｃを相互に分離するものであればよく、半導体領域２ｂ０まで到達していなくてよい。このため、例えば、電極層２ｃ０および半導体領域２ｂ０に対するスクライブの工程が省略され得る。
【００６８】
上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態において、例えば、複数の半導体層２ｂが、マスクなどを用いた塗布法などによるパターンニングによって、予め第２溝部Ｐ２を有する形態で形成されてもよい。この場合には、半導体領域２ｂ０が形成された後にスクライビングなどによって第２溝部Ｐ２が形成される工程が省略され得る。
【００６９】
上記第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および第４実施形態に係る太陽電池１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、例えば、６つ以上の太陽電池素子２が平面的に並んでいてもよいし、２つ以上で且つ４つ以下の太陽電池素子２が平面的に並んでいてもよい。
【００７０】
上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１１  太陽電池
２，１２  太陽電池素子
２ａ，１２ａ  第１電極層
２ａ０  電極層
２ｂ，１２ｂ  半導体層
２ｂ０  半導体領域
２ｃ，１２ｃ  第２電極層
２ｃ０  電極層
２ｍ  第ｍ太陽電池素子
２ｎ  第ｎ太陽電池素子
３，１３  基板
４．１４  接続部
４ｍ  第ｍ接続部
２１  第１太陽電池素子
２２  第２太陽電池素子
２３  第３太陽電池素子
２４  第４太陽電池素子
２５  第５太陽電池素子
４１  第１接続部
４２  第２接続部
４３  第３接続部
４４  第４接続部
５  透明部
５ｍ  第ｍ透明部
Ｂｓ１  反射部
Ｄｓ１  一部分（デッドスペース）
Ｇ１  第１間隙
Ｇ２  第２間隙
Ｍｒ１  反射部
Ｐ１  第１溝部
Ｐ２  第２溝部
Ｐ３  第３溝部
Ｓｃ１  他の太陽電池素子
【図１】
0006745345.tif 000002
【図２】
0006745345.tif 000003
【図３】
0006745345.tif 000004
【図４】
0006745345.tif 000005
【図５】
0006745345.tif 000006
【図６】
0006745345.tif 000007
【図７】
0006745345.tif 000008
【図８】
0006745345.tif 000009
【図９】
0006745345.tif 000010
【図１０】
0006745345.tif 000011
【図１１】
0006745345.tif 000012
【図１２】
0006745345.tif 000013
【図１３】
0006745345.tif 000014
【図１４】
0006745345.tif 000015
【図１５】
0006745345.tif 000016