(57)【要約】【課題】  太陽電池のサイドリークを防止し、モジュール効率を向上することが可能な集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】  基板２に直列接続された複数の発電セル８を備える集積型タンデム接合太陽電池を用いる。発電セル８は、基板２上に設けられた第１電極層４と、その上に設けられた第１発電層１１と、その上に設けられ第２発電層２１と、その上に設けられた第２電極層６とを備える。更に、第１電極層４表面から基板２へ延びる電極溝３１と、第２発電層２１表面から第１電極層４へ延びる第１溝３４と、第２電極層６表面から第１電極層４へ延びる第２溝３６とを備える。第２電極層６が、隣接する他の発電セル８に直列接続するように、第１溝３４を介して第１電極層４と接続される。第１発電層１１及び第２発電層２１における電極溝３１上から第１溝３４までの部分は、所定の抵抗よりも高い抵抗を有する。【選択図】      図１
2005093939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルと、
を具備し、
前記複数の発電セルの各々は、
前記基板上に設けられた第１電極層と、
前記第１電極層上に設けられ、光により発電する第１発電層と、
前記第１発電層上に設けられ、光により発電する第２発電層と、
前記第２発電層上に設けられた第２電極層と
を備え、
前記第１電極層の表面から前記基板へ延びる電極溝と、前記第２発電層の表面から前記第１電極層へ延びる第１溝と、前記第２電極層の表面から前記第１電極層へ延びる第２溝とを備え、
前記第２溝は、前記電極溝に対して前記第１溝と同じ側に前記第１溝よりも離れてあり、
前記第２電極層が、前記複数の発電セルのうちの隣接する他の一つに直列接続するように、前記第１溝を介して前記第１電極層と接続され、
前記第１発電層及び前記第２発電層における前記電極溝上から前記第１溝までの部分は、所定の抵抗値以上の抵抗値を有する
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記所定の抵抗値は、前記第１発電層及び前記第２発電層から前記第１溝の前記第２電極層へ向かう横方向電流が流れたとき、前記第１発電層及び前記第２発電層から前記第１溝までの電圧降下が、前記第２発電層の開放電圧以上になるように設定される
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記複数の発電セルの各々は、前記第１発電層及び前記第２発電層のそれぞれの端部と前記第１溝内の前記第２電極層との間に設けられた高抵抗部を更に備え、
前記高抵抗部を含む前記記第１発電層及び前記第２発電層における前記電極溝上から前記第１溝までの部分は、前記所定の抵抗値以上の抵抗値を有する
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第１発電層は、
前記第１電極層上に設けられた第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられた第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられた第３半導体層と
を含み、
前記第２発電層は、
前記第１発電層上に設けられた第４半導体層と、
前記第４半導体層上に設けられた第５半導体層と、
前記第５半導体層上に設けられた第６半導体層と
を含み、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層及び前記第２半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第４半導体層は、前記第５半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第３半導体及び前記第４半導体層のうち、前記電極溝近傍上から前記第１溝までの部分の抵抗率は、他の部分の抵抗率よりも高い
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第１発電層は、
前記第１電極層上に設けられた第１半導体層と、
前記第１半導体層上に設けられた第２半導体層と、
前記第２半導体層上に設けられた第３半導体層と
を含み、
前記第２発電層は、
前記第１発電層上に設けられた第４半導体層と、
前記第４半導体層上に設けられた第５半導体層と、
前記第５半導体層上に設けられた第６半導体層と
を含み、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層及び前記第２半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第４半導体層は、前記第５半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第３半導体及び前記第４半導体のうち、前記電極溝近傍上から前記第１溝までの部分は、除去されている
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第１発電層は、前記第２発電層と接する側に設けられた導電性の中間層を備える
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第１半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層である
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項８】
請求項７に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第１半導体層は、微結晶シリコンを含む
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の集積型タンデム接合太陽電池において、
前記第２半導体層及び第５半導体層は、イントリンジック型を有する層であり、
前記第３半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの前記第１半導体層とは異なる導電型を有する層であり、
前記第４半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層であり、
前記第６半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの前記第４半導体層とは異なる導電型を有する層である
集積型タンデム接合太陽電池。
【請求項１０】
（ａ）基板上に設けられた第１電極層の表面から前記基板へ延びる電極溝を形成するステップと、
（ｂ）前記第１電極層上に、光により発電する第１発電層と、光により発電する第２発電層とを、この順に積層するステップと、
（ｃ）前記第２発電層の表面から前記第１電極層へ延びる第１溝を形成するステップと、
（ｄ）前記第１発電層及び前記第２発電層における前記第１溝側の側面に所定の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗部を形成するステップと、
（ｅ）前記第２電極層及び第１溝の上に、第２電極層を形成するステップと、
（ｆ）前記第２電極層の表面から前記第１電極層へ延びる第２溝を形成するステップと
を具備し、
前記第２溝は、前記電極溝に対して前記第１溝と同じ側に前記第１溝よりも離れてあり、
前記第２電極層は、前記第２発電層が前記第２溝で分離された隣接する他の第１発電層に直列接続するように、前記第１溝を介して前記第１電極層と接続されている
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、
前記（ｄ）ステップは、
（ｄ１）前記第１溝における前記第１発電層及び前記第２発電層側の端部を、物理的又は化学的に変質して前記高抵抗部を形成するステップを備える
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、
前記（ｄ）ステップは、
（ｄ２）前記第１溝に絶縁体を埋設するステップと、
（ｄ３）前記絶縁体の表面から前記第１電極層へ延びる付加第１溝を形成するステップと、
を備え、
前記第１発電層及び前記第２発電層における前記付加第１溝側の側面に前記絶縁体が設けられている
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
（ｇ）基板上に設けられた第１電極層の表面から前記基板へ延びる電極溝を形成するステップと、
（ｈ）前記第１電極層上に、光により発電する第１発電層の第１半導体層、第２半導体層及び第３半導体層と、光により発電する第２発電層のうちの第４半導体層とを、この順に積層するステップと、
（ｉ）前記電極溝上から所定の位置までの前記第３半導体層及び前記第４半導体層の抵抗値を高くするステップと、
（ｊ）前記第４半導体層上に、前記第２発電層のうち第５半導体層と第６半導体層とを、この順に積層するステップと、
（ｋ）前記第６半導体層の表面から前記第１電極層へ延びる第１溝を形成するステップと、
（ｌ）前記第６半導体層及び第１溝の上に、第２電極層を形成するステップと、
（ｍ）前記第２電極層の表面から前記第１電極層へ延びる第２溝を形成するステップと
を具備し、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層及び前記第２半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第４半導体層は、前記第５半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第２溝は、前記電極溝に対して前記第１溝と同じ側に前記第１溝よりも離れてあり、
前記第２電極層は、前記第２発電層が前記第２溝で分離された隣接する他の第１発電層に直列接続するように、前記第１溝を介して前記第１電極層と接続され、
前記所定の位置は、前記第１溝の形成される位置から前記第２溝の間である
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
（ｎ）基板上に設けられた第１電極層の表面から前記基板へ延びる電極溝を形成するステップと、
（ｏ）前記第１電極層上に、光により発電する第１発電層の第１半導体層、第２半導体層及び第３半導体層と、光により発電する第２発電層のうちの第４半導体層とを、この順に積層するステップと、
（ｐ）前記電極溝上から所定の位置までの前記第３半導体層及び前記第４半導体層を除去するステップと、
（ｑ）前記第４半導体層及び前記第２半導体層上に、前記第２発電層のうち第５半導体層と第６半導体層とを、この順に積層するステップと、
（ｒ）前記第６半導体層の表面から前記第１電極層へ延びる第１溝を形成するステップと、
（ｓ）前記第６半導体層及び第１溝の上に、第２電極層を形成するステップと、
（ｔ）前記第２電極層の表面から前記第１電極層へ延びる第２溝を形成するステップと
を具備し、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層及び前記第２半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第４半導体層は、前記第５半導体層と比較して抵抗が低く、
前記第２溝は、前記電極溝に対して前記第１溝と同じ側に前記第１溝よりも離れてあり、
前記第２電極層は、前記第２発電層が前記第２溝で分離された隣接する他の第１発電層に直列接続するように、前記第１溝を介して前記第１電極層と接続され、
前記所定の位置は、前記第１溝の形成される位置から前記第２溝の間である
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
（ｕ）基板上に設けられた第１電極層の表面から前記基板へ延びる電極溝を形成するステップと、
（ｖ）前記第１電極層上に、光により発電する第１発電層の第１半導体層、第２半導体層及び第３半導体層と、光により発電する第２発電層の第４半導体層、第５半導体層及び第６半導体層を、この順に積層するステップと、
（ｗ）前記第６半導体層の表面から前記第１電極層へ延びる第１溝を形成するステップと、
（ｘ）前記第６半導体層及び第１溝の上に、第２電極層を形成するステップと、
（ｙ）前記第２電極層の表面から前記第１電極層へ延びる第２溝を形成するステップと
を具備し、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層及び前記第２半導体層と比較して同程度の抵抗を有し、
前記第４半導体層は、前記第５半導体層と比較して同程度の抵抗を有し、
前記第２溝は、前記電極溝に対して前記第１溝と同じ側に前記第１溝よりも離れてあり、
前記第２電極層は、前記第２発電層が前記第２溝で分離された隣接する他の第１発電層に直列接続するように、前記第１溝を介して前記第１電極層と接続され、
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、
前記第１半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層であり、
前記第２半導体層は、イントリンジック型を有する層であり、
前記第３半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの前記第１半導体層とは異なる導電型を有する層である
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、
前記第４半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層であり、
前記第５半導体層は、イントリンジック型を有する層であり、
前記第６半導体層は、ｐ型及びｎ型のうちの前記第４半導体層とは異なる導電型を有する層である
集積型タンデム接合太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法に関し、特に、太陽電池の効率を向上することが可能な集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薄膜太陽電池は、２つの電極で半導体膜を挟んだ構造をしている。２つの電極のうち光の入射する側に透明電極が、また他方に金属の裏面電極が用いられる。この裏面電極には、低抵抗のＡｌやＡｇが用いられる。一方、透明電極には、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）のような透明導電膜が用いられる。ただし、透明導電膜は、電気抵抗率が約５×１０−４Ω・ｃｍと金属膜より２桁程大きい。そのため、発生した電流が透明電極を流れる間に電力損失が生じる。その電力損失は、基板面積が大きくなるほど顕著となり、外部へ取り出せる電力を減少させる。そのため、損失を小さくするための構造として集積化太陽電池がある。これは上記構造膜からなる太陽電池（単位セル）を１枚の基板上に複数個作成しそれぞれを直列接続したものである。
【０００３】
半導体膜としては、ｐｉｎ（ｐ型−ｉ型−ｎ型半導体を用いる）構成を有する非晶質シリコン薄膜を使用したシングル接合太陽電池、及び、ｐｉｎ構成の非晶質シリコン薄膜とｐｉｎ構成の結晶質シリコン薄膜とを積層した構造を有するタンデム接合太陽電池が一般に知られている。ここで、結晶質シリコン薄膜は、非晶質シリコン相に微結晶シリコン相を含有したものが一般的である。通常、シリコン薄膜を用いた太陽電池では、太陽光が入射する側からｐｉｎの順の各層が配置される。
【０００４】
図１０は、従来のシリコン薄膜を用いた集積型タンデム接合集積化太陽電池の構造を示す断面図である。
同図の集積型タンデム接合集積化太陽電池は、スーパーストレート型と称し、ガラス基１０２板側から太陽光が入射する。そして、ガラス基板１０２上に、第１電極である透明電極膜１０４，非晶質シリコン膜からなる第１発電層１１１がｐ層１１２、ｉ層１１４、ｎ層１１６の順に積層されている。さらに、その上に結晶質シリコン膜からなる第２発電層１２１がｐ層１２２、ｉ層１２４、ｎ層１２６の順に積層されている。このとき、発電効率を向上させるために第１発電層１１１と第２発電層１２１との間に透明導電膜からなる中間層１１０を挿入することがある。これは、第１発電層１１１で吸収されなかった比較的短波長の光を第１発電層１１１側に反射して発電に寄与させるためである。さらに、第２発電層１２１の上に第２電極である金属裏面電極膜１０６が積層されている。左側セルの金属裏面電極膜１０６の一部と右側セルの透明電極膜１０４の一部とがそれぞれ延在し、互いに第１開溝１３４位置で重畳接続されている。電極用開溝１３１は透明電極膜１０４の分離、第２開溝１３６は金属裏面電極膜１０６の分離のために設けれている。直列接続方向に垂直方向（紙面に垂直方向）にレーザスクライブによって形成される。
【０００５】
従来技術として、特開平９−１２９９０３号公報（特許文献１）及び特開２００２−２６１３０８号公報（特許文献２）に、太陽電池の技術が開示されている。シリコン薄膜を用いたタンデム接合集積化太陽電池では、第１発電層（図１０における１１１、以下、従来の技術の項において同じ）のうちの低抵抗層や透明導電膜（１０４）からなる低抵抗の中間層が、第１開溝（接続溝）（１３４）の側壁にて第２電極物質の金属裏面電極膜（１０６）と接触する。そのため、左側セルの第１発電層（１１１）から電流リークが生じてモジュール効率が低下することが指摘されている。すなわち、通常、第１発電層（１１１）から第２発電層（１２１）へ電子が流れるべきであるが、低抵抗層の存在によって一部電流経路のバイパスが生じる。それに対処するために、特開平９−１２９９０３号公報では、電極用開溝（１３１）の形成時に透明電極膜（１０４）及び第１発電層（１１１）を同時に分離することが記されている。また、特開２００２−２６１３０８号公報では、第１発電層（１１１）及び中間層（１１０）を同時に分離した溝を設けることが記されている。
【０００６】
しかし、透明電極膜（１０４）及び第１発電層（１１１）を同時に分離する電極用開溝（１３１）を設ける方法でモジュールを作製しても、モジュール効率の向上は不充分であった。これは、第１発電層（１１１）のｎ層（１２６）と同様に、第２発電層（１２１）のｐ層（１２２）にも低抵抗の微結晶膜を使用するため、第２発電層（１２１）のｐ層（１２２）によるサイドリークが生じていたためである。サイドリークを防止する技術が望まれている。モジュール効率を向上することが可能な技術が求められている。プロセスの変更が少なく、低コストでサイドリークを防止し、モジュール効率を向上することが可能な技術が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１２９９０３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、太陽電池のサイドリークを防止することが可能な集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、モジュール効率を向上することが可能な集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、プロセスの変更が少なく、サイドリークの防止及びモジュール効率の向上を低コストで行うことが可能な集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
従って、上記課題を解決するために、本発明の集積型タンデム接合太陽電池は、基板（２）と、基板（２）上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セル（８）とを具備する。複数の発電セル（８）の各々は、基板（２）上に設けられた第１電極層（４）と、第１電極層（４）上に設けられ光により発電する第１発電層（１１）と、第１発電層（１１）上に設けられ光により発電する第２発電層（２１）と、第２発電層（２１）上に設けられた第２電極層（６）とを備える。更に、第１電極層（４）の表面から基板（２）へ延びる電極溝（３１）と、第２発電層（２１）の表面から第１電極層（４）へ延びる第１溝（３４）と、第２電極層（６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第２溝（３６）とを備える。第２溝（３６）は、電極溝（３１）に対して第１溝（３４）と同じ側に第１溝（３４）よりも離れてある。第２電極層（６）が、複数の発電セル（８）のうちの隣接する他の一つに直列接続するように、第１溝（３４）を介して第１電極層（４）と接続されている。第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）における電極溝（３１）上から第１溝（３４）までの部分は、所定の抵抗値以上の抵抗値を有する。
【００１３】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、その所定の抵抗値は、第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）から第１溝（３４）の第２電極層（６）へ向かう横方向電流が流れたとき、第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）から第１溝（３４）までの電圧降下が、第２発電層（２１）の開放電圧以上になるように設定される。
【００１４】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、複数の発電セル（８）の各々は、第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）のそれぞれの端部と第１溝（３４）内の第２電極層（６）との間に設けられた高抵抗部（５、５ａ）を更に備える。そして、高抵抗部（５）を含む記第１発電層及（１１）び第２発電層（２１）における電極溝（３１）上から第１溝（３４）までの部分は、その所定の抵抗値以上の抵抗値を有する。
【００１５】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第１発電層（１１）は、第１電極層（４）上に設けられた第１半導体層（１２）と、第１半導体層（１２）上に設けられた第２半導体層（１４）と、第２半導体層（１４）上に設けられた第３半導体層（１６）とを含む。第２発電層（２１）は、第１発電層（１１）上に設けられた第４半導体層（２２）と、第４半導体層（２２）上に設けられた第５半導体層（２４）と、第５半導体層（２４）上に設けられた第６半導体層（２６）と含む。第３半導体層（１６）は、第１半導体層（１２）及び第２半導体層（１４）と比較して抵抗が低い。第４半導体層（２２）は、第５半導体層（２４）と比較して抵抗が低い。第３半導体（１６）及び第４半導体層（２２）のうち、電極溝（３１）近傍上から第１溝（３４）までの部分の抵抗率は、他の部分の抵抗率よりも高い。
【００１６】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第１発電層（１１）は、第１電極層（４）上に設けられた第１半導体層（１２）と、第１半導体層（１２）上に設けられた第２半導体層（１４）と、第２半導体層（１４）上に設けられた第３半導体層（１６）とを含む。第２発電層（２１）は、第１発電層（１１）上に設けられた第４半導体層（２２）と、第４半導体層（２２）上に設けられた第５半導体層（２４）と、第５半導体層（２４）上に設けられた第６半導体層（２６）とを含む。第３半導体層（１６）は、第１半導体層（１２）及び第２半導体層（１４）と比較して抵抗が低い。第４半導体層（２２）は、第５半導体層（２４）と比較して抵抗が低い。第３半導体（１６）及び第４半導体（２２）のうち、電極溝（３１）近傍上から第１溝（３４）までの部分は、除去されている。
【００１７】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第１発電層（１１）は、第２発電層（２１）と接する側に設けられた導電性の中間層（１０）を備える。
【００１８】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第１半導体層（１２）は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層である。
【００１９】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第１半導体層（１２）は、微結晶シリコンを含む。
【００２０】
上記の集積型タンデム接合太陽電池において、第２半導体層（１４）及び第５半導体層（２４）は、イントリンジック型を有する層である。第３半導体層（１６）は、ｐ型及びｎ型のうちの第１半導体層（１２）とは異なる導電型を有する層である。第４半導体層（２２）は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層である。第６半導体層（２６）は、ｐ型及びｎ型のうちの第４半導体層（２２）とは異なる導電型を有する層である。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法は、（ａ）〜（ｆ）ステップを具備する。（ａ）ステップは、基板（２）上に設けられた第１電極層（４）の表面から基板（２）へ延びる電極溝（３１）を形成する。（ｂ）ステップは、第１電極層（４）上に、光により発電する第１発電層（１１）と、光により発電する第２発電層（２１）とを、この順に積層する。（ｃ）ステップは、第２発電層（２１）の表面から第１電極層（４）へ延びる第１溝（３４）を形成する。（ｄ）ステップは、第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）における第１溝（３４）側の側面に所定の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗部を形成する。（ｅ）ステップは、第２電極層（６）及び第１溝（３４）の上に、第２電極層（６）を形成する。（ｆ）ステップは、第２電極層（６）の表面から第１電極層（１１）へ延びる第２溝（３６）を形成する。第２溝（３６）は、電極溝（３１）に対して第１溝（３４）と同じ側に第１溝（３４）よりも離れてある。第２電極層（６）は、第２発電層（２１）が第２溝（３６）で分離された隣接する他の第１発電層（４）に直列接続するように、第１溝（３４）を介して第１電極層（４）と接続されている。
【００２２】
上記の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、（ｄ）ステップは、（ｄ１）第１溝（３４）における第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）側の端部を、物理的又は化学的に変質して高抵抗部を形成するステップを備える。
【００２３】
上記の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、（ｄ）ステップは、（ｄ２）第１溝（３４）に絶縁体（５ａ’）を埋設するステップと、（ｄ３）絶縁体（５ａ’）の表面から第１電極層（４）へ延びる付加第１溝（３４）を形成するステップとを備える。第１発電層（１１）及び第２発電層（２１）における付加第１溝（３４）側の側面に絶縁体（５ａ）が設けられている。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法は、（ｇ）〜（ｍ）ステップを具備する。（ｇ）ステップは、基板（２）上に設けられた第１電極層（４）の表面から基板（２）へ延びる電極溝（３１）を形成する。（ｈ）ステップは、第１電極層（４）上に、光により発電する第１発電層（１１）の第１半導体層（１２）、第２半導体層（１４）及び第３半導体層（１６）と、光により発電する第２発電層（２１）のうちの第４半導体層（２２）とを、この順に積層する。（ｉ）ステップは、電極溝（３１）上から所定の位置までの第３半導体層（１６）及び第４半導体層（２２）の抵抗値を高くする。（ｊ）ステップは、第４半導体層（２２）上に、第２発電層（２１）のうち第５半導体層（２４）と第６半導体層（２６）とを、この順に積層する。（ｋ）ステップは、第６半導体層（２６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第１溝（３４）を形成する。（ｌ）ステップは、第６半導体層（２６）及び第１溝（３４）の上に、第２電極層（６）を形成する。（ｍ）ステップは、第２電極層（６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第２溝（３６）を形成する。第３半導体層（１６）は、第１半導体層（１２）及び第２半導体層（１４）と比較して抵抗が低い。第４半導体層（２２）は、第５半導体層（２４）と比較して抵抗が低い。第２溝（３６）は、電極溝（３１）に対して第１溝（３４）と同じ側に第１溝（３４）よりも離れてある。第２電極層（６）は、第２発電層（２１）が第３溝（３６）で分離された隣接する他の第１発電層（１１）に直列接続するように、第１溝（３４）を介して第１電極層（４）と接続される。その所定の位置は、第１溝（３４）の形成される位置から第２溝（３６）の間である。
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法は、（ｎ）〜（ｔ）ステップを具備する。（ｎ）ステップは、基板（２）上に設けられた第１電極層（４）の表面から基板（２）へ延びる電極溝（３１）を形成する。（ｏ）ステップは、第１電極層（４）上に、光により発電する第１発電層（１１）の第１半導体層（１２）、第２半導体層（１４）及び第３半導体層（１６）と、光により発電する第２発電層（２１）のうちの第４半導体層（２２）とを、この順に積層する。（ｐ）ステップは、電極溝（３１）上から所定の位置までの第３半導体層（１６）及び第４半導体層（２２）を除去する。（ｑ）ステップは、第４半導体層（２２）及び第２半導体層（１４）上に、第２発電層（２１）のうち第５半導体層（２４）と第６半導体層（２６）とを、この順に積層する。（ｒ）ステップは、第６半導体層（２６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第１溝（３４）を形成する。（ｓ）ステップは、第６半導体層（２６）及び第１溝（３４）の上に、第２電極層（６）を形成する。（ｔ）ステップは、第２電極層（６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第２溝（３６）を形成する。第３半導体層（１６）は、第１半導体層（１２）及び第２半導体層（１４）と比較して抵抗が低い。第４半導体層（２２）は、第５半導体層（２４）と比較して抵抗が低い。第２溝（３６）は、電極溝（３１）に対して第１溝（３４）と同じ側に第１溝（３４）よりも離れてある。第２電極層（６）は、第２発電層（２１）が第３溝（３６）で分離された隣接する他の第１発電層（１１）に直列接続するように、第１溝（３４）を介して第１電極層（４）と接続される。その所定の位置は、第１溝（３４）の形成される位置から第２溝（３６）の間である。
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法は、（ｕ）〜（ｙ）ステップを具備する。（ｕ）ステップは、基板（２）上に設けられた第１電極層（４）の表面から基板（２）へ延びる電極溝（３１）を形成する。（ｖ）ステップは、第１電極層（４）上に、光により発電する第１発電層（１１）の第１半導体層（１２）、第２半導体層（１４）及び第３半導体層（１６）と、光により発電する第２発電層（２１）の第４半導体層（２２）、第５半導体層（２４）及び第６半導体層（２６）を、この順に積層する。（ｗ）ステップは、第６半導体層（２６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第１溝（３４）を形成する。（ｘ）ステップは、第６半導体層（２６）及び第１溝（３４）の上に、第２電極層（６）を形成する。（ｙ）ステップは、第２電極層（６）の表面から第１電極層（４）へ延びる第２溝（３６）を形成する。第３半導体層（１６）は、第１半導体層（１２）及び第２半導体層（１４）と比較して同程度の抵抗を有する。第４半導体層（２２）は、第５半導体層（２４）と比較して同程度の抵抗を有する。第２溝（３６）は、電極溝（３１）に対して第１溝（３４）と同じ側に第１溝（３４）よりも離れてある。第２電極層（６）は、第２発電層（２１）が第２溝（３６）で分離された隣接する他の第１発電層（１１）に直列接続するように、第１溝（３４）を介して第１電極層（４）と接続される。
【００２７】
上記の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、第１半導体層（１２）は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層である。第２半導体層（１４）は、イントリンジック型を有する層である。第３半導体層（１６）は、ｐ型及びｎ型のうちの第１半導体層（１２）とは異なる導電型を有する層である。
【００２８】
上記の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法において、第４半導体層（２２）は、ｐ型及びｎ型のうちのいずれか一方の導電型を有する低抵抗層である。第５半導体層（２４）は、イントリンジック型を有する層である。第６半導体層（２６）は、ｐ型及びｎ型のうちの第４半導体層（２２）とは異なる導電型を有する層である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、太陽電池のサイドリークを防止し、モジュール効率を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第１の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第１の実施の形態の構成を示す断面図である。集積型タンデム接合太陽電池は、基板２と、複数の発電セル８とを具備する。
【００３２】
基板２は、ガラスのような透光性を有する。複数の発電セル８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは自然数で発電セルの数）の各々は、基板２上に設けられ、互いに直列に電気的に接続されている。第１電極層４、第１発電層１１、第２発電層２１、電流阻止部５及び第２電極層６を備える。
【００３３】
第１電極層４は、基板２を覆うように設けられている。熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法のような成膜法で形成された透明導電膜である。透明導電膜としては、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が例示される。本実施の形態では、膜厚０．３〜１μｍ厚のＳｎＯ２である。
【００３４】
第１発電層１１は、第１電極層４上に設けられ、基板２及び第１電極層４を透過した光により発電を行う。太陽光が入射する側からｐ層１２、ｉ層１４、ｎ層１６を備える非晶質シリコン薄膜と中間層１０とを有する。
【００３５】
ｐ層１２は、第１電極層４上に設けられている。ＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）法のような成膜法で形成されたｐ型非晶質半導体膜である。本実施の形態では、ｐ型非晶質半導体膜として、ｐ型ａ−ＳｉＣ（炭化シリコン）、膜厚５〜２０ｎｍを用いる。
ｉ層１４は、ｐ層１２上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｉ型非晶質半導体膜である。本実施の形態では、ｉ型非晶質半導体膜として、ｉ型ａ−Ｓｉ（シリコン）、膜厚１５０〜４００ｎｍを用いる。
ｎ層１６は、ｉ層１４上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｎ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｎ型微結晶半導体膜として、ｎ型μｃ−Ｓｉ、膜厚１５〜１００ｎｍを用いる。ｎ層１６の導電率は、ｐ層１２及びｉ層１４の導電率に比較して低い。
【００３６】
中間層１０は、第１発電層１１のｎ層１６を覆うように設けられている。熱ＣＶＤ法やスパッタ法のような成膜法で形成された透明導電膜である。透明導電膜としては、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が例示される。本実施の形態では、膜厚３０〜２００ｎｍ厚のＺｎＯである。
【００３７】
中間層１０は、第１発電層１１のｐ層１２、ｉ層１４及びｎ層１６において吸収されずに透過する光を、ｐ層１２、ｉ層１４及びｎ層１６の側へ反射する。そして、再度ｐ層１２、ｉ層１４及びｎ層１６においてその光を吸収させて発電に寄与させる働きがある。非晶質シリコンは光劣化しやすく、膜厚が大きいほど劣化が大きい。中間層１０を設けることで、反射により電流発生量が増加するので、その分非晶質シリコンの膜厚を薄くすることが出来る。それにより、非晶質シリコンの光劣化を抑制できる。さらに、中間層１０が無い場合、第１発電層１１のｎ層１６と第２発電層２１のｐ層２２とが接合することになる。その場合、ｎｐ接合による逆電位が生じるので、発電電圧が僅からながら減少する。高導電率の中間層１０を挟むことにより、接合部の逆電位の発生を抑制することが出来る。
【００３８】
第２発電層２１は、第１発電層１１上に設けられ、基板２、第１電極層４及び第１発電層１１を透過した光により発電を行う。太陽光が入射する側からｐ層２２、ｉ層２４、ｎ層２６を備える結晶質シリコン薄膜である。
【００３９】
第１半導体層としてのｐ層２２は、第１発電層１１上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｐ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｐ型微結晶半導体膜として、ｐ型μｃ−Ｓｉ、膜厚５〜５０ｎｍを用いる。ｐ層２２の導電率は、ｉ層２４の導電率に比較して低い。
第２半導体層としてのｉ層２４は、ｐ層２２の表面を覆い、且つ、第１開溝３２（後述）及び電極用開溝３１（後述）の内面を覆う（又は内面を埋める）ように設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｉ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｉ型微結晶半導体膜として、ｉ型μｃ−Ｓｉ、膜厚１〜５μｍを用いる。
第３半導体層としてのｎ層２６は、ｉ層２４上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｎ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｎ型微結晶半導体膜として、ｎ型μｃ−Ｓｉ、膜厚１５〜１００ｎｍを用いる。
【００４０】
第２電極層６は、第２発電層２１の表面を覆い、且つ、第１開溝３４（後述）の内面を覆う（又は内面を埋める）ように設けられている。熱ＣＶＤ法やスパッタ法のような成膜法で形成された導電膜である。第２電極層６は、隣接する他の発電セル８に直列接続するように、第２開溝を介して前記第１電極層と接続されている導電膜としては、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）のような透明導電膜、Ａｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）のような金属膜、又はそれらの組合せが例示される。本実施の形態では、膜厚５０〜１５０ｎｍ厚のＺｎＯと、膜厚０．２〜０．４μｍ厚のＡｇである。
【００４１】
各層には、以下のように、電極用開溝３１、第１開溝３４、及び第２開溝３６が設けられている。各開溝は、発電セル８の直列接続方向に対して垂直方向（図面に垂直な方向）に、レーザスクライブによって形成される。
【００４２】
電極溝としての電極用開溝３１は、第１電極層４の表面から基板２へ延び、第１電極層４を貫通している。第１電極層４について、隣接する発電セル８同士を分離する。
第１溝としての第１開溝３４は、第２発電層２１の表面から第１電極層４へ延び、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第１開溝３４は、電極用開溝３１に対して、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の側にある。第２電極層６を、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の第１電極層４へ接続するために用いる。
第２溝としての第２開溝３６は、第２電極層６の表面から第１電極層へ延び、第２電極層６、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第２開溝３６は、電極用開溝３１に対して、第１開溝３４と同じ側に、第１開溝３４よりも離れて設けられている。隣り合う発電セル８−ｉと発電セル８−ｉ＋１とを分離する。
【００４３】
電流阻止部５は、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部と接するように、第２発電層の表面から第１電極層４へ達するように延びている。そして、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部と第１開溝３４の第２電極層６との間に設けられている。予め設定された値よりも高い抵抗率（又は、予め設定された値よりも高い抵抗）を有している。電流阻止部５は、例えば、第１発電層１１及び第２発電層２１を第１開溝３４の端部において、レーザや電子線、イオン照射等の物理的方法や、化学薬品等の化学的方法で酸化させた絶縁体（例示：酸化シリコン膜）に例示される。その幅は、例えば１０μｍである。
【００４４】
電流阻止部５の抵抗値は、以下のようにして設定される。すなわち、この抵抗の大きさは、第１発電層１１及び第２発電層２１からの横方向リーク電流が流れたときの電流阻止部５の抵抗による電圧降下が、第２発電層２１の開放電圧程度以上になるように設定される。このように設定すれば、横方向のリーク電流の大きさが、無視できる程度に小さくなる、又は流れなくなるからである。本実施の形態のような発電セル８の場合、横方向の抵抗は、１０Ω以上となることが好ましい。より好ましくは１０００Ωである。
【００４５】
この電流阻止部５により、低抵抗層（第１発電層１１の低抵抗層及び第２発電層２１のｐ層１２）において電流が横走り（基板の表面と平行な方向への電流のリーク）して、第２電極層６に達することを防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第１の実施の形態の動作について説明する。
図１を参照して、単一の発電セル８−ｉにおいて、基板２の側から入射した光により、第１発電層１１及び第２発電層２１において、正孔−電子対が生成する。正孔は、第１電極層４へ向かい、電子は、第２電極層６側へ向かう。これらが、電力として外部に取り出される。集積型タンデム接合太陽電池では、単一の発電セル８が複数個直列に接続された構造となっている。すなわち、ある発電セル８の第２電極層６は、隣接する他の発電セル８の第１電極層４と接続している。所望の電圧に応じて直列にする発電セル８の数が設定されている。
【００４７】
本発明の集積型タンデム接合太陽電池は、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部と第１開溝３４の第２電極層６との間に電流阻止部５を有している。そのため、第１発電層１１の低抵抗層（ｎ層１６）及び第２発電層２１のｐ層２２における電流の横走りを遮断することが可能となる。これにより、発電セル８における短絡電流Ｉｓｃや曲線因子ＦＦが改善される。そして、発電セル８の効率が向上し、それにより、集積型タンデム接合太陽電池のモジュール効率を向上することが可能となる。
【００４８】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第１の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図２、図３及び図１は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第１の製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【００４９】
図２（ａ）に示すように、基板２上に、基板２を覆うように第１電極層４としての膜厚０．５μｍのＳｎＯ２を熱ＣＶＤ法で形成する。
【００５０】
図２（ａ）の状態において、波長５３２ｎｍ（第２高調波）又は波長１０６４ｎｍ（基本波）のＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１電極層４に対して、電極用開溝３１を形成する。電極用開溝３１は、第１電極層４を貫通している。この状態が図２（ｂ）である。レーザの照射は、第１電極層４の側から照射しても良い。
【００５１】
続いて、第１電極層４と電極用開溝３１とを覆うように、第１発電層１１のｐ層１２／ｉ層１４／ｎ層１６としてのｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉをこの順にＰＣＶＤ法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ１０ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍである。次に、ｎ型μｃ−Ｓｉを覆うように中間層１０としてのＺｎＯをスパッタ法で形成する。その膜厚は、１００ｎｍである。そして、第１発電層１１を覆うように第２発電層２１のｐ層２２／ｉ層２４／ｎ層２６としてのｐ型μｃ−Ｓｉ／ｉ型μｃ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉをこの順にＰＣＶＤ法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ３０ｎｍ／２μｍ／５０ｎｍである。この状態が、図２（ｃ）である。
【００５２】
次に、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１発電層１１及び第２発電層２１の積層膜に対して、第１開溝３４を形成する。第１開溝３４は、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第１開溝３４は、電極用開溝３１に対して、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の側にある。レーザの照射は、第２発電層２１の側から照射しても良い。この状態が図３（ａ）である。
【００５３】
続いて、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部を以下の各方法の少なくとも１つを用いて、電流阻止部５を形成する。
（１）酸素が存在する雰囲気中（例示：大気中）で、上記の端部にレーザ光を照射する。それにより、第１発電層１１及び第２発電層２１の端部が変質（酸化）されて高抵抗となる。
（２）酸素又は窒素もしくは炭素を含む雰囲気中で、上記の端部に電子線を照射する。それにより、第１発電層１１及び第２発電層２１の端部が変質（酸化、窒化、炭化）されて高抵抗となる。このとき、照射領域は、第１電極層４の露出部を避けることが好ましい。第１電極層４の本来の機能を損なうからである。
（３）酸素イオン又は窒素イオンもしくは炭素イオンを含むイオンを上記の端部に照射する。それにより、第１発電層１１及び第２発電層２１の端部が変質（酸化、窒化、炭化）されて高抵抗となる。このとき、照射領域は、第１電極層４の露出部を避けることが好ましい。第１電極層４の本来の機能を損なうからである。
（４）酸素が存在する雰囲気中（例示：大気中）で、上記の端部の近傍でワイヤ放電を生成する。それにより、第１発電層１１及び第２発電層２１の端部が変質（酸化）されて高抵抗となる。
【００５４】
ただし、第１開溝３４の形成と電流阻止部５の形成とを同時に行っても良い。その場合、以下の各方法の少なくとも１つを用いて行うことができる。
（５）加熱した治具（例示：砥石、切削工具）を用いて、第１開溝３４を形成する。その際、上記の端部の表面が強く酸化されて高抵抗となる。
（６）ワイヤ放電により、第１開溝３４を形成する。その際、酸素ガス又は窒素ガスを含むガスを用いることで、上記端部の表面が変質（酸化、窒化、炭化）されて高抵抗となる。
（７）化学薬品により、第１開溝３４を形成する。その際、酸化剤（例示：過酸化水素水）を用いることで、上記端部の表面が酸化されて高抵抗となる。
（８）エネルギービーム（例示：レーザ）を用いて、第１開溝３４を形成する。その際、そのエネルギー密度プロファイルを調整して、上記端部の表面が溶融、変質して高抵抗となる。
【００５５】
図３（ｂ）の状態において、第２発電層２１及び電流阻止層５の表面を覆い、且つ、第１開溝３４の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、第２電極層６としてのＺｎＯ／Ａｇの積層膜をこの順にスパッタ法で形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚１００ｎｍ／０．３μｍである。これにより、第１開溝３４において、第２電極層６と、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の第１電極層４とが電気的に接続される。この状態が図３（ｃ）である。
【００５６】
図３（ｃ）の状態において、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１発電層１１、第２発電層２１及び第２電極層６の積層膜に対して、第２開溝３６を形成する。第２開溝３６は、第２電極層６、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第２開溝３６は、電極用開溝３１に対して、第１開溝３４と同じ側に、第１開溝３４よりも離れて設けられている。レーザの照射は、第２電極層６の側から照射しても良い。この状態が図１である。
【００５７】
本発明の集積型タンデム接合太陽電池は、上記のように電流阻止部５を有しているので、第１発電層１１の低抵抗層（ｎ層１６）及び第２発電層２１のｐ層２２における電流の横走りを遮断することが可能となる。また、電流阻止部５は、第１溝３４の形成と同時又は、わずかなプロセスを追加することで形成できる。すなわち、プロセス上の大きな変更をすることなく、低コストで、発電セル８における短絡電流Ｉｓｃや曲線因子ＦＦを改善することができる。そして、集積型タンデム接合太陽電池のモジュール効率を向上することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施例では、中間層１０を用いているが、中間層１０が無い場合でも同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
まず、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第２の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図４は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第２の実施の形態の構成を示す断面図である。本実施の形態は、電流阻止部５ａの材質及び製造方法が異なる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００６０】
電流阻止部５ａは、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部と接するように、第２発電層の表面から第１電極層４へ達するように延びている。そして、第１発電層１１及び第２発電層２１における第１開溝３４側の端部と第１開溝３４の第２電極層６との間に設けられている。第１開溝３４の反対側にも設けられてもよい。予め設定された値よりも高い抵抗率（又は、予め設定された値よりも高い抵抗）を有している。電流阻止部５は、例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂のような絶縁体に例示される。その幅は、例えば１０μｍである。電流阻止部５の抵抗値は、第１の実施の形態と同様である。
この電流阻止部５により、低抵抗層（第１発電層１１の低抵抗層及び第２発電層２１のｐ層１２）において電流が横走り（基板の表面と平行な方向への電流のリーク）して、第２電極層６に達することを防止することができる。
【００６１】
その他の構成については、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００６２】
本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第２の実施の形態の動作についても、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００６３】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第２の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図５及び図４は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００６４】
まず、第１の実施の形態と同様の図２、図３（ａ）で説明されたプロセスにより、基板２上に、電極用開溝３１及び第１開溝３４を有する積層膜が形成される。
次に、図３（ａ）の状態において、第１開溝３４に紫外線硬化樹脂を埋め込むように塗布し、紫外線を照射して絶縁部５ａ’を形成する。この状態が図５（ａ）である。
【００６５】
次に、第１開溝３４における第１発電層１１及び第２発電層２１の側の側面が露出しないようにしながら、絶縁部５ａ’を除去する。これにより、表面から第１電極層４へ達する第１開溝３４を再び形成する。この状態が図５（ｂ）である。そして、第１の実施の形態の図３（ｂ）に対応する。
【００６６】
その後のプロセスについては、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、紫外線硬化樹脂を使用している。しかし、他の絶縁体を形成する材料を用いることも可能である。例えば、熱硬化性の樹脂を用いることができる。すなわち、図３（ａ）の状態において、第１開溝３４に熱硬化樹脂を埋め込むように塗布し、電子線を照射して（あるいは、炉内加熱して）絶縁部５ａ’を形成する。その後のプロセスは、同様である。
【００６８】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例では、中間層１０を用いているが、中間層１０が無い場合でも同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
まず、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第３の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図６は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第３の実施の形態の構成を示す断面図である。集積型タンデム接合太陽電池は、基板４と、複数の発電セル８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは自然数で発電セルの数）とを具備する。
【００７０】
本実施の形態は、電流阻止部５を設けず、電極用開溝３１から第１開溝３４の間（例えば、２０μｍ）において、第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を除去している点で、第１の実施の形態と異なる。すなわち、横方向に電流がリークしやすい低抵抗なｎ層１６、中間層１０及びｐ層２２の各層を、第１開溝の第２電極層６に達しないようにすることにより、横方向の電流のリークを防止する。
【００７１】
上記の除去を行う場合、電極用開溝３１から第１開溝３４の間において、残りの第１発電層１１におけるｐ層１２及びｉ層１４、及び、第２発電層２１におけるｉ層２４及びｎ層２６とを合わせた抵抗は、以下のようにして設定される。すなわち、この抵抗の大きさは、横方向のリーク電流が流れたときの電極用開溝３１から第１開溝３４までの抵抗による電圧降下が、第２発電層２１の開放電圧程度以上になるように設定される。このように設定すれば、横方向のリーク電流の大きさが、無視できる程度に小さくなる、又は流れなくなるからである。本実施の形態のような発電セル８の場合、長さ１ｃｍ当たり１０Ω以上となることが好ましい。
【００７２】
各構成は、電極用開溝３１から第１開溝３４の間において、第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を除去している他は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７３】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第３の実施の形態の動作については、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００７４】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第３の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図７は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第３の製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【００７５】
図７（ａ）に示すように、基板２上に、基板２を覆うように第１電極層４としての膜厚０．５μｍのＳｎＯ２を熱ＣＶＤ法で形成する。
【００７６】
図７（ａ）の状態において、波長５３２ｎｍ（第２高調波）又は波長１０６４ｎｍ（基本波）のＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１電極層４に対して、電極用開溝３１を形成する。電極用開溝３１は、第１電極層４を貫通している。レーザの照射は、第１電極層４の側から照射しても良い。
【００７７】
続いて、第１電極層４と電極用開溝３１とを覆うように、第１発電層１１のｐ層１２／ｉ層１４／ｎ層１６としてのｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉをこの順にＰＣＶＤ法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ１０ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍである。次に、ｎ型μｃ−Ｓｉを覆うように中間層１０としてのＺｎＯをスパッタ法で形成する。その膜厚は、１００ｎｍである。そして、第１発電層１１を覆うように第２発電層２１のｐ層２２としてのｐ型μｃ−ＳｉをＰＣＶＤ法で形成する。膜厚は、３０ｎｍである。
【００７８】
次に、Ａｒイオンビームを第２発電層２１のｐ層２２側から照射する。それにより、電極用開溝３１から第１開溝３４（予定）の間における第１発電層１１のｎ層１６、中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２を除去する。この状態が、図７（ｂ）である。
【００７９】
それにより、電極用開溝３１から第１開溝３４の間において第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を除去することで、横方向の電流のリークを防止することが可能となる。
【００８０】
続いて、第１発電層１１のｉ層１４及び第２発電層２１のｐ層２２を覆うように、第２発電層２１のｉ層２４／ｎ層２６としてのｉ型μｃ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉをこの順にＰＣＶＤ法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ２μｍ／５０ｎｍである。
【００８１】
次に、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１開溝３４を形成する。第１開溝３４は、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第１開溝３４は、電極用開溝３１に対して、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の側にある。レーザの照射は、第２発電層２１の側から照射しても良い。
【００８２】
その後、第２発電層２１の表面を覆い、且つ、第１開溝３４の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、第２電極層６としてのＺｎＯ／Ａｇの積層膜をこの順にスパッタ法で形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚１００ｎｍ／０．３μｍである。これにより、第１開溝３４において、第２電極層６と、隣接する他の発電セル８−ｉ＋１の第１電極層４とが電気的に接続される。
【００８３】
そして、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、第１発電層１１、第２発電層２１及び第２電極層６の積層膜に対して、第２開溝３６を形成する。第２開溝３６は、第２電極層６、第２発電層２１及び第１発電層１１を貫通している。第２開溝３６は、電極用開溝３１に対して、第１開溝３４と同じ側に、第１開溝３４よりも離れて設けられている。レーザの照射は、第２電極層６の側から照射しても良い。この状態が図６である。
【００８４】
本発明の集積型タンデム接合太陽電池は、上記のように電極用開溝３１から第１開溝３４の間において第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を除去しているので、第１発電層１１の低抵抗層（ｎ層１６）及び第２発電層２１のｐ層２２における電流の横走りを遮断することが可能となる。また、上記プロセスは、わずかなプロセスを追加することで形成できる。すなわち、プロセス上の大きな変更をすることなく、低コストで、発電セル８における短絡電流Ｉｓｃや曲線因子ＦＦを改善することができる。そして、集積型タンデム接合太陽電池のモジュール効率を向上することが可能となる。
【００８５】
なお、本実施例では、中間層１０を用いているが、中間層１０が無い場合でも同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（第４の実施の形態）
まず、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第４の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図８は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第４の実施の形態の構成を示す断面図である。集積型タンデム接合太陽電池は、基板４と、複数の発電セル８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは自然数で発電セルの数）とを具備する。
【００８７】
本実施の形態は、電極用開溝３１から第１開溝３４の間（例えば、２０μｍ）において第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を除去せず、高抵抗化する点で、第３の実施の形態と異なる。すなわち、横方向に電流がリークしやすい低抵抗なｎ層１６、中間層１０及びｐ層２２の各層について、電極用開溝３１から第１開溝３４の間において高抵抗なｎ層１６ｂ、中間層１０ｂ、及びｐ層２２ｂにすることで、横方向の電流のリークを防止する。
【００８８】
ｎ層１６ｂは、電極用開溝３１から第１開溝３４の間における基板２と平行なｎ層１６の延長上のｉ層１４上に設けられている。ｎ層１６をレーザなどで変質させて高抵抗とする。ｎ層１６ｂの導電率は、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に低い（抵抗が高い）。
【００８９】
中間層１０ｂは、電極用開溝３１から第１開溝３４の間における基板２と平行な中間層１０の延長上のｎ層１６ｂ上に設けられている。中間層１０をレーザなどで変質させて高抵抗とする。中間層１０の導電率は、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に低い（抵抗が高い）。
【００９０】
ｐ層２２ｂは、電極用開溝３１から第１開溝３４の間における基板２と平行なｐ層２２の延長上の中間層１０ｂ上に設けられている。ｐ層２２をレーザなどで変質させて高抵抗とする。ｐ層２２ｂの導電率は、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に低い（抵抗が高い）。
【００９１】
上記の変質化を行う場合、電極用開溝３１から第１開溝３４の間において、変質化された各層（ｎ層１６ｂ、中間層１０ｂ、及び、ｐ層２２ｂ）のシート抵抗は、以下のようにして決定される。すなわち、この抵抗の大きさは、横方向のリーク電流が流れたときの電極用開溝３１から第１開溝３４までの抵抗による電圧降下が、第２発電層２１の開放電圧程度以上になるように設定される。このように設定すれば、横方向のリーク電流の大きさが、無視できる程度に小さくなる、又は流れなくなるからである。本実施の形態のような発電セル８の場合、シート抵抗が１０５Ω／□以上となることが好ましい。又は、その材料の導電率が１０Ｓ／ｃｍ以下となることが好ましい。
【００９２】
上記の数値は例えば以下のように計算される。
横方向のリーク電流が流れたときの電極用開溝３１から第１開溝３４までの抵抗による電圧降下ΔＶが第２発電層２１の開放電圧Ｖｏｃ程度以上になれば、横方向リーク電流Ｉの問題が無くなる。
ここで、Ｖｏｃ＝０．６Ｖ、単位面積当たり横方向リーク電流Ｉ＝１ｍＡ／ｃｍ２（ただし、短絡電流Ｉｓｃの１／１０と仮定）、幅１ｃｍ、長さ電極用開溝３１から第１開溝３４までの０．０１ｃｍ（１００μｍ）とすると、シート抵抗Ｒは、
ΔＶ＝Ｉ×（Ｒ×０．０１）＞０．６
従って、
Ｒ＞６×１０４Ω
従って、Ｒは、１０５Ω／□以上となることが好ましい。
【００９３】
他の各構成は、第３の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９４】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第４の実施の形態の動作については、第３の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００９５】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第４の実施の形態については、電極用開溝３１から第１開溝３４の間におけるｎ層１６、中間層１０、及びｐ層２２の各層を除去せず高抵抗化する他は、第３の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００９６】
ただし、高抵抗化は、以下のようにして行う。図７（ａ）の状態において、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを用いて、大気中で、レーザを基板２の側から照射する。それにより、電極用開溝３１から第１開溝３４（予定）の間における第１発電層１１のｎ層１６、中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２を変質させて、高抵抗なｎ層１６ｂ、中間層１０ｂ及びｐ層２２ｂとする。
【００９７】
本実施の形態においても、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例では、中間層１０を用いているが、中間層１０が無い場合でも同様の効果を得ることができる。
【００９８】
（第５の実施の形態）
まず、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第５の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図９は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第５の実施の形態の構成を示す断面図である。集積型タンデム接合太陽電池は、基板４と、複数の発電セル８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは自然数で発電セルの数）とを具備する。
【００９９】
本実施の形態は、第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を部分的に高抵抗化するのではなく、各層全体を高抵抗化する点で、第４の実施の形態と異なる。すなわち、横方向に電流がリークしやすい低抵抗なｎ層１６、中間層１０及びｐ層２２の各層を高抵抗なｎ層１６ａ、中間層１０ａ、及びｐ層２２ａにすることで、横方向の電流のリークを防止する。
【０１００】
上記の各層の高抵抗化を行う場合、各層（ｎ層１６ａ、中間層１０ａ、及びｐ層２２ａ）のシート抵抗は、以下のようにして設定される。すなわち、この抵抗の大きさは、横方向のリーク電流が流れたときの電極用開溝３１から第１開溝３４までの抵抗による電圧降下が、第２発電層２１の開放電圧程度以上になるように設定される。このように設定すれば、横方向のリーク電流の大きさが、無視できる程度に小さくなる、又は流れなくなるからである。本実施の形態のような発電セル８の場合、電極用開溝３１から第１開溝３４までのシート抵抗が１０５Ω／□以上となることが好ましい。又は、その材料の導電率が１０Ｓ／ｃｍ以下となることが好ましい。第４の実施の形態と同様の理由である。
【０１０１】
ｎ層１６ａは、ｉ層１４上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｎ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｎ型微結晶半導体膜として、ｎ型μｃ−Ｓｉ、膜厚１５〜１００ｎｍを用いる。ｎ層１６ａの抵抗は、ｐ層１２及びｉ層１４と同程度であり、他の実施の形態の場合に比較して高い。すなわち、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に抵抗が高い。高くする方法としては、ドーパントの濃度を低くするか、膜厚を薄くする。
【０１０２】
中間層１０ａは、ｎ層１６ａを覆うように設けられている。熱ＣＶＤ法やスパッタ法のような成膜法で形成された透明導電膜である。透明導電膜としては、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が例示される。本実施の形態では、膜厚３０〜２００ｎｍ厚のＺｎＯである。中間層１０ａの抵抗は、他の実施の形態の場合に比較して高い。すなわち、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に抵抗が高い。高くする方法としては、製膜条件を変更するか、膜厚を薄くする。
【０１０３】
ｐ層２２ａは、第１発電層１１ａ上に設けられている。ＰＣＶＤ法のような成膜法で形成されたｐ型微結晶半導体膜である。本実施の形態では、ｐ型微結晶半導体膜として、ｐ型μｃ−Ｓｉ、膜厚５〜５０ｎｍを用いる。ｐ層２２ａの抵抗は、ｉ層２４と同程度であり、他の実施の形態の場合に比較して高い。すなわち、第１開溝３４の第２電極層６に漏れる横方向の電流が所定の量以下になる程度に抵抗が高い。高くする方法としては、ドーパントの濃度を低くするか、膜厚を薄くする。
【０１０４】
他の各構成は、第４の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０５】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第５の実施の形態の動作については、第４の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１０６】
次に、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第５の実施の形態については、ｎ層１６、中間層１０、及びｐ層２２の各層を部分的に高抵抗化するのではなく、ｎ層１６ａ、中間層１０ａ、及びｐ層２２ａの各層の製膜条件（膜質の制御を含む）を変更するほかは、第４の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１０７】
本発明の集積型タンデム接合太陽電池は、上記のように第１発電層１１のｎ層１６と中間層１０、及び第２発電層２１のｐ層２２の各層を高抵抗化しているので、第１発電層１１の低抵抗層（ｎ層１６）及び第２発電層２１のｐ層２２における電流の横走りを遮断することが可能となる。また、上記プロセスは、わずかなプロセスを追加することで形成できる。すなわち、プロセス上の大きな変更をすることなく、低コストで、発電セル８における短絡電流Ｉｓｃや曲線因子ＦＦを改善することができる。そして、集積型タンデム接合太陽電池のモジュール効率を向上することが可能となる。
【０１０８】
なお、本実施例では、中間層１０を用いているが、中間層１０が無い場合でも同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
また、本発明は、金属基板などの上に、裏面電極（光入射と反対という意味で裏面という）を形成し、その上に発電層、光入射側透明導電膜を施工するタイプの多接合太陽電池にも同様に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第１の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｂ）は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第３の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｂ）は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の製造方法の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第４の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の集積型タンデム接合太陽電池の第５の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、従来のシリコン薄膜を用いた集積型タンデム接合集積化太陽電池の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１    集積型タンデム接合太陽電池
２    基板
４    第１電極層
６    第２電極層
８（−ｉ：ｉ＝１〜ｎ、ｎは自然数で発電セルの数）    発電セル
１０    中間層
１１    第１発電層
１２、２２    ｐ層
１４、２４    ｉ層
１６、２６    ｎ層
２１    第２発電層
３１    電極用開溝
３４    第１開溝
３６    第２開溝
１０２    ガラス基板
１０４    透明電極膜
１０６    金属裏面電極膜
１１０    中間層
１１１    第１発電層
１１２、１２２    ｐ層
１１４、１２４    ｉ層
１１６、１２６    ｎ層
１２１    第２発電層
１３１    電極用開溝
１３４    第１開溝
１３６    第２開溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005093939.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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