(57)【要約】【課題】光電変換粒子の使用量を低減し、また全入射角度の光を有効利用した、高い光電変換効率を有する低コストで高性能な信頼性の高い光電変換装置を提供することである。【解決手段】結晶半導体粒子２のそれぞれに光を集光させる透光性集光層７を形成し、前記結晶半導体粒子２間の間隔が、前記結晶半導体粒子２の直径の８０％以下であることによって、全入射角度において有効に光を結晶半導体粒子２に屈折させ、高い変換効率を得ることができる光電変換装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板上に、表層に第２導電型の半導体部が形成された球状の第１導電型の結晶半導体粒子の複数個が、互いに間隔をあけて接合されるとともに、該結晶半導体粒子間に絶縁体が形成され、前記結晶半導体粒子および前記絶縁体上に透光性導電層が形成され、該透光性導電層上に前記結晶半導体粒子のそれぞれに光を集光させる透光性集光層が形成された光電変換装置であって、前記結晶半導体粒子間の間隔は、前記結晶半導体粒子の直径の８０％以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記結晶半導体粒子間の間隔は、前記結晶半導体粒子の直径の５％以上であることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記透光性集光層は、前記結晶半導体粒子のそれぞれの上方に凸状の曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記凸状の曲面形状は、非球面形状であることを特徴とする請求項３記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電に使用される光電変換装置に関し、特に結晶半導体粒子を用いた光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、光電変換手段の構成要素として粒状シリコンを用いた太陽電池が注目されており、この粒状シリコンを作製する方法として、シリコン原料を赤外線や高周波コイルを用いて容器内で溶融し、その後この溶融物を自由落下させて粒状シリコンを得る技術が知られている。
このような方法で製造された球状等の形状の粒状シリコンは、従来のように、高価な半導体グレードのシリコン材料を用いて、ＣＺ（チョクラルスキー）法で作製された単結晶シリコンや鋳造法で作製された多結晶シリコンのように、３００μｍ程度の薄い基板になるように研削加工する必要がないため、ダイシング工程や研削工程において高価なシリコン材料を無駄にすることがなく、製造コストの低減が厳しく要求される太陽電池への適用が期待されている。
【０００３】
しかし、球状の粒状シリコンを整列させた光電変換装置では最密構造に配設したとしても粒状シリコン間に発電に寄与しない領域が残るため、変換効率が低いという問題があった。さらにシリコン材料の使用量低減のため粒状シリコン球の間隔を広げることが望まれているが、変換効率がより低下することが問題となる。これらの問題を解決するために、粒状シリコン間に下向きに凹形をなす樹脂を基板上に形成することにより、入射光を屈折させ粒状シリコンへ導く方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、粒状シリコン上に等厚なコート膜を形成し、粒状シリコン間に急激な角度変化をもつ「カスプ」をもつことにより、光を集める効果をもたらし、変換効率を向上させる光電変換装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５４６６３０１号明細書
【特許文献２】米国特許第５４１９７８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した集光層の形成方法では、依然として十分な集光性をもった集光層を得るのは困難であり、また全入射角度の光を十分に有効利用できないなどの問題があった。また、前記従来技術を、多量の光電変換粒子を使用する大面積の光電変換装置に適用するには、製造コストの面から困難である。
本発明の課題は、光電変換粒子としての結晶半導体粒子の使用量を低減すると共に、全入射角度の光を有効利用し、高い光電変換効率を有する低コストで高性能な信頼性の高い光電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶半導体粒子表面に、光を集光させる透光性集光層を形成し、かつ前記結晶半導体粒子同士を所定の間隔を設けて配設することにより、光電変換粒子の使用量を抑えると共に、全入射角度にわたって光を有効利用でき、高い変換効率を得ることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明における光電変換装置は、以下の構成を有する。
（１）導電性基板上に、表層に第２導電型の半導体部が形成された球状の第１導電型の結晶半導体粒子の複数個が、互いに間隔をあけて接合されるとともに、該結晶半導体粒子間に絶縁体が形成され、前記結晶半導体粒子および前記絶縁体上に透光性導電層が形成され、該透光性導電層上に前記結晶半導体粒子のそれぞれに光を集光させる透光性集光層が形成された光電変換装置であって、前記結晶半導体粒子間の間隔は、前記結晶半導体粒子の直径の８０％以下であることを特徴とする光電変換装置。
（２）前記結晶半導体粒子間の間隔は、前記結晶半導体粒子の直径の５％以上であることを特徴とする（１）に記載の光電変換装置。    
（３）前記透光性集光層は、前記結晶半導体粒子のそれぞれの上方に凸状の曲面形状に形成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の光電変換装置。
（４）前記凸状の曲面形状は、非球面形状であることを特徴とする（３）に記載の光電変換装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光電変換装置は、上記（１）および（２）によれば、結晶半導体粒子表面に、光を集光させる透光性集光層を形成し、かつ前記結晶半導体粒子同士の間隔を、該結晶半導体粒子の直径の５〜８０％の範囲にすることにより、全入射角度において有効に光を結晶半導体粒子に屈折させ、高い変換効率を得ることができる。さらに、前記結晶半導体粒子同士間に間隔を設けることにより、前記結晶半導体粒子の単位面積あたりの個数が少なくてすむので、光電変換装置に用いられる結晶量が削減でき、省資源かつコスト低減をもたらすことができる。
また、上記（３）および（４）によれば、前記透光性集光層を、前記結晶半導体粒子のそれぞれの上方に非球面形状に形成することによって、簡便な構造で全入射角度、とりわけ低い入射角度においても有効に光を結晶半導体粒子に屈折させることができ、高い変換効率を得ることができる。
以上のように、本発明の光電変換装置によれば、光電変換粒子の使用量を低減し、光の全入射角度にわたって高い変換効率が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の光電変換装置について図を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る光電変換装置の一実施形態を示す断面図である。図１において、１は導電性基板（以下、基板ともいう）、２は結晶半導体粒子、３は絶縁体、４は結晶半導体粒子２とは逆の導電型を呈する半導体層、５は透光性導電層、６は基板１と結晶半導体粒子２との合金層、７は透光性集光層である。
【００１０】
基板１は、例えば、アルミニウム単体もしくはアルミニウムの融点以上の融点を有する金属やセラミックを下地基板とし、その上にアルミニウムからなる電極層を形成した複合体を用いることができる。
【００１１】
基板１上には、図１に示すように、第１導電型の結晶半導体粒子２を多数配設する。この結晶半導体粒子２は、例えばＳｉにｐ型を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等、またはｎ型を呈するＰ、Ａｓ等の微量元素が含まれているものである。結晶半導体粒子２の断面形状としては多角形をなすもの、曲面をなすもの等、いずれの形状でもよいが、凸状の曲面を持つことが好ましい。凸状の曲面によって光の入射角度による依存性を少なくした集光性を得ることができる。また、粒径分布としては均一、不均一のいずれでもよいが、均一の場合は粒径を揃えるための工程が必要になるため、より安価にするためには不均一な分布である方が有利であり、好ましい。
結晶半導体粒子２の平均粒径としては、０．２〜１．０ｍｍが好ましい。平均粒径が１．０ｍｍを越えると、切削部も含めた従来の結晶板型の光電変換装置のシリコン使用量と変わらなくなり、結晶半導体粒子２を用いるメリットが少なくなる。また、０．２ｍｍよりも小さいと、基板１へのアッセンブルがしにくくなるという問題が発生する。より好ましくはシリコン使用量の関係から０．２〜０．６ｍｍがよい。
【００１２】
多数の結晶半導体粒子２を基板１上に配設する方法としては、例えば結晶半導体粒子２を基板１の表面に散布したり、互いに所定の間隔で設置されるように治具を用いて基板１の表面に設置した後、一定の荷重を結晶半導体粒子２上にかけながら、基板１のアルミニウムと結晶半導体粒子２のシリコンとの共晶温度５７７℃以上に加熱することによって、基板１と結晶半導体粒子２との間に合金層６を形成させる方法等がある。該合金層６を介して基板１と結晶半導体粒子２を接合することができる。
なお、合金層６に接触している第１導電型の領域では、基板１の材料であるアルミニウムが拡散してｐ＋層を形成している。ここで、単に導電性拡散領域を形成するのであれば、ＡｌとＳｉとの共晶温度である５７７℃以下でも可能である。しかしながら、５７７℃以下では基板１と結晶半導体粒子２の接合が弱くなるため、基板１から結晶半導体粒子２が離脱し、太陽電池としての構造を維持できなくなる。したがって、前記接合を確保する上で、５７７℃以上が好ましく、より好ましくは５８０〜６５０℃である。
【００１３】
第２導電型を呈する半導体部としての半導体層４は、例えば、Ｓｉから成り、気相成長法等で例えばシラン化合物の気相にｎ型を呈するリン系化合物の気相、またはｐ型を呈するホウ素系化合物の気相を微量導入して形成する。半導体層４の膜質としては結晶質、非晶質、および結晶質と非晶質とが混在するもののいずれでもよいが、光透過率の観点から、好ましくは結晶質、または結晶質と非晶質とが混在するものがよい。
導電性については、半導体層４中の微量元素の濃度は高くてもよく、例えば１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度である。
さらに、半導体層４は結晶半導体粒子２の表面形状に沿って形成することが望ましい。結晶半導体粒子２の表面に沿って形成することによってｐｎ接合の面積を広くとることができ、結晶半導体粒子２の内部で生成したキャリアを効率よく収集することが可能となる。
【００１４】
前記結晶半導体粒子２は、これを基板１上に配設する前に、予め結晶半導体粒子２の表面に第２導電型を呈する半導体層４、例えばｎ型を呈するＰ、Ａｓ等、またはｐ型を呈するＢ、Ａｌ、Ｇａ等が微量含まれている半導体層４を形成させたものを用いてもよい。第２導電型を呈する半導体層４を予め形成する方法としては、例えば結晶半導体粒子２を８００℃以上に加熱しながらオキシ塩化リンのガスに曝し、Ｐなどをその表面に拡散させる方法等が用いられる。
【００１５】
絶縁体３は、正極と負極の分離を行うための絶縁材料からなり、実質的に透明な耐熱性有機高分子からなる。耐熱性高分子としては、ポリイミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボシラン等を用いることができるが、耐薬品性や操作性の観点から、ポリイミドが望ましい。ポリイミドの硬化処理としては、光硬化型ポリイミドではＵＶ照射を、熱硬化型ポリイミドでは加熱処理が用いられる。熱硬化型ポリイミドを用いる場合は、熱処理温度は２５０℃以下、好適には２２０℃以下が望ましい。そのためポリイミドの硬化温度も２５０℃以下、好適には２２０℃以下であることが望ましい。熱処理温度を２５０℃以下にすることで、すでに形成されている結晶半導体粒子２と第２導電型を呈する半導体層４との間のｐｎ接合に熱的ダメージを与えることなく結晶半導体粒子２間にポリイミドから成る絶縁体３を充填できるので、ｐｎ接合を高品質に保つことができ、高い光電変換効率が得られる。逆に硬化温度が２５０℃より高いポリイミドでは熱処理温度も２５０℃以上となり、ｐｎ接合への熱的ダメージにより光電変換効率が劣化する。ポリイミドの硬化温度は通常、熱分析または赤外線ピーク比から求めるイミド化率で見積もれるが、イミド化率９９％以上になる温度を実質的に硬化温度とみなすことができる。
耐熱性有機高分子の溶液または耐熱性有機高分子の前駆体溶液の塗布方法としては、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法、浸透法などを用いることができる。
【００１６】
透光性導電層５はスパッタリング法や気相成長法等の成膜方法あるいは塗布焼成等によって形成し、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２等から選ばれる１種または複数の酸化物系膜、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等から選ばれる１種または複数の金属系膜を形成する。なお、このような透光性導電層５は透明であることが必要である。
透光性導電層５は適切な膜厚を選べば反射防止膜としての効果も期待できる。さらに、透光性導電層５は半導体層４あるいは結晶半導体粒子２の表面形状に沿って形成することが望ましい。結晶半導体粒子２の表面に沿って形成することによって、結晶半導体粒子２の内部で生成したキャリアを効率よく収集することが可能となる。
【００１７】
また半導体層４あるいは透光性導電層５上に保護層（図示せず）を形成してもよい。このような保護層としては透明誘電体の特性を持つものがよく、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等で例えば酸化珪素、酸化セシウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化チタン、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２、酸化タンタル、酸化イットリウム等を単一組成または複数組成で、単層または組み合わせて半導体層４または透光性導電層５上に形成する。保護層は、光の入射面に設けられるために、透明性が必要であり、また半導体層４または透光性導電層５と外部との間のリークを防止するために、誘電体であることが必要である。なお、保護層の膜厚を最適化すれば反射防止膜としての機能も期待できる。
【００１８】
また、直列抵抗値を低くするために、半導体層４または透光性導電層５の上に一定間隔のフィンガーやバスバーといったパターン電極（図示せず）を設けて直接的または間接的に半導体層４と接続し、変換効率を向上させることも可能である。
【００１９】
透光性集光層７は、あらゆる入射角の光線を効率的に結晶半導体粒子２に取り込むことを目的とした非球面形状からなり、実質的に透明な耐候性樹脂からなる。耐候性樹脂としては、エチレン酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂およびポリオレフィン樹脂から選ばれた少なくとも１種を含む合成樹脂等を用いることができるが、耐候性、接着性、透湿性、耐薬品性や操作性の観点から一般に用いられている、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂が特に望ましい。
【００２０】
前記透光性集光層７は、各結晶半導体粒子２上に形成した透光性導電層５上に、縦断面における輪郭形状が結晶半導体粒子２よりも直径が大きな略半円状であって高さよりも横方向の半径が小さい略半円状である凸部形状により形成される。
具体的には、透光性集光層７の凸部は、図３に示すように、非球面形状であり、好ましくは、凸部の頂部が結晶半導体粒子２の曲率と同じ球面状であり、凸部の縦断面における輪郭形状の頂部以外の両側部が結晶半導体粒子２よりも直径が大きな円弧１３から成る。また、凸部は、その中心を通る垂線（鉛直線）を回転軸Ｖとした、非球面形状（縦置きしたラグビーボール状）の回転体である。
すなわち、前記凸部は、縦断面において、頂部以外の両側部が結晶半導体粒子２よりも曲率が大きな円弧１３となっており、その円弧１３は、導電性基板１の主面に平行で結晶半導体粒子２の中心を通る水平線Ｈ上に中心を持つ、結晶半導体粒子２の円１０よりも曲率が大きい２つの円の円弧１３である。また、凸部の頂部は、回転軸Ｖ上に中心をもつとともに、その断面形状が結晶半導体粒子２の直径と略同じ直径を有する円の円弧１２となっている。従って、凸部は、縦断面において、頂部の円弧と両側部の円弧とがつながった形状を有する。
また、凸部の縦断面における両側部の円弧は、図３に示すように、左右でそれぞれ同じ直径の２つの円の一部であるが、それら２つの円の直径（図３中に示すＣ）は、結晶半導体粒子２の円の直径の２〜２．５倍程度の大きさを有する。
図３のような縦断面における輪郭形状１１を有する透光性集光層７の凸部の集光性は、モンテカルロ法による非逐次光線追跡解析法等の公知の解析法に基づいたコンピュータシミュレーションにより求めることができる。
また、この他にも、前記コンピューターシミュレーションにより、前記半球面形状よりも高い集光効率の非球面形状を設計することができる。この場合、凸部と凸部に囲まれた谷間が浅くなるように設計することが集光効率をより向上させるために好ましい。
【００２１】
上記透光性集光層７の光透過率は、８５％以上が好ましい。加工性、透過率の点から、厚みは１００μｍ〜１ｍｍが望ましい。より好ましくは２００〜６００μｍである。また、透光性集光層７の大きさは、少なくとも導電性基板１上に接合された結晶半導体粒子２の大半を被覆することが好ましく、横方向において光電変換装置より大きくてもよい。
なお、透光性集光層７は複数層が積層されて成るものであってもよい。その場合、光入射側の層の屈折率と、結晶半導体粒子２側の層の屈折率は異なっていてもよい。さらに、光入射側に反射防止層を形成してもよい。
【００２２】
また、透光性集光層７を形成する方法としては、上記の樹脂から成る樹脂シートを圧縮成形、射出成形等を用いることであらかじめ集光レンズ形状の樹脂シートを作製した後、再度導電性基板１および結晶半導体粒子２等から成る光電変換素子と同時に加熱圧縮し一体化させる方法が用いられる。その際、光電変換素子と集光レンズ形状の樹脂シートを密着させるためにＥＶＡシート等の接着剤を用いることが望ましい。
【００２３】
図２に基板１上の結晶半導体粒子２間の間隔（図１に示すＬ）を広げたときの光電変換装置の光利用効率の変化を示す。前記間隔が結晶半導体粒子２の直径の８０％を超えると、光入射角度を０〜１８０°まで変化させたときの光利用効率は９０％未満となりその後急激に低下する。この低下は、樹脂シートの屈折率が２以下のものが大半であることから、光の屈折角度の限界に起因するものと考えられる。また、前記間隔が５％未満の場合、結晶半導体粒子２の下部周辺にある絶縁体３において結晶半導体粒子２間で毛管現象による這い上がりが生じ、絶縁体３が盛り上がるために所望の集光構造がうまくとれない。さらに、フィンガー電極を結晶半導体粒子２の隙間に塗布できないことから光利用効率は９０％未満となる。したがって、前記間隔を５%以上とすることにより、絶縁体３は毛管現象による這い上がりが低減されるので透光性集光層７を精度よく配置することが可能となる。以上の理由から、基板１上の結晶半導体粒子２の間隔は、結晶半導体粒子２の直径の５〜８０％が好ましい。より好ましくは、２０〜７０％である。
【００２４】
一方、導電性基板１上に接合される結晶半導体粒子２の数は、間隔を広げていくほど少なくなる。例えば、間隔が結晶半導体粒子２の１００％となると使用する粒子数は半分となる。原料となる半導体材料は高価であり、使用量の低減は直接低コストに結びつく。さらに、太陽電池の市場の伸びは著しく、太陽電池材料の生産規模は、集積回路素子等に使用される半導体材料規模に近づいてきており、いずれは原料不足が生産の伸びを抑制することに繋がってくるため、原材料の使用量を半分にできる本発明は産業の発展に寄与しうるものである。
また、従来の最密構造の場合には、半導体層４または透光性導電層５の上に一定間隔で形成されたフィンガー電極やバスバー電極といったパターン電極が結晶半導体粒子２の上部を覆うので、これにより光利用効率の低下を招いていた。しかしながら、本発明では、基板１上の結晶半導体粒子２の間隔を広げることにより、前記光利用効率の低下を回避することができ、その結果高い変換効率が得られる。
以上のように、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、高い変換効率と高い生産性が実現できる。
【００２５】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明の光電変換装置を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
〔実施例１〕
厚み０．５μｍのｎ型シリコン半導体層４を表面に拡散法により形成したｐ型シリコン粒子２をアルミニウム基板１上に多数設置した後、ｐ型シリコン粒子２が動かないように、共晶点温度より１０℃高めたＳＵＳ（ステンレススチール）からなる熱板を用いて、一定の荷重（１．５ｋｇ重／ｃｍ２）をかけて押し付けた。この状態で、窒素雰囲気下６３０℃で１０分間加熱処理してｐ型シリコン粒子２をアルミニウム基板１に接合させた（接合層６）。ｐ型シリコン粒子２直径の平均粒径は４００μｍで粒子間の隙間は平均で２８０μｍ（シリコン粒子直径の７０％）であった。
硬化温度が２３０℃である熱硬化性ポリイミド樹脂のＮ−メチルピロリドン１５質量％溶液を、上記ｐ型シリコン粒子２を接合したアルミニウム基板１上にディスペンサーを用いた浸透法で塗布した後、窒素雰囲気下２５０℃で１時間加熱処理し、ｐ型シリコン粒子２間にポリイミド樹脂の絶縁体３を形成した。次に、その上にスパッタリング法によって厚み８５ｎｍのＩＴＯ膜による透光性導電層５を作製した。
その後、フィンガー電極およびバスバー電極からなるパターン電極を設け、集光構造のない状態の光電変換装置を作製した。
次に、断面形状の側面がｐ型シリコン粒子２直径の２倍の直径の二つの円と、頂上部がシリコン粒子直径と同径で側面の二つの円と接する円で囲まれた断面形状で中心軸中心に回転させた凸形状（図３参照）で設計された金型を用いて、ポリカーボネート樹脂で非球面形状の透光性集光層７を作製した。この透光性集光層７の厚みは３００μｍで、この透過率は９２％であった。
最後に、前記得られた透光性集光層７を、光電変換装置上部にＥＶＡフィルムを介して１９０℃で熱圧着接合し、集光構造を有する光電変換装置を作製した。
〔実施例２〕
ｐ型シリコン粒子２の粒子間の隙間が平均で２０μｍ（ｐ型シリコン粒子２直径の５％）であること以外は実施例１と同様な方法で光電変換装置を作製した。
〔比較例１〕
前記透光性集光層７に代えて、平板なポリカーボネ―ト製の樹脂カバーを光電変換装置の上部に接合した以外は実施例１と同様な方法で光電変換装置を作製した。
〔比較例２〕
ｐ型シリコン粒子２の粒子間の隙間が平均で４００μｍ（ｐ型シリコン粒子２直径の１００％）であること以外は実施例１と同様な方法で光電変換装置を作製した。
〔比較例３〕
ｐ型シリコン粒子２の粒子間の隙間が平均で１６μｍ（ｐ型シリコン粒子２直径の４％）であること以外は実施例１と同様な方法で光電変換装置を作製した。
【００２７】
（測定方法)
上記で作製した光電変換装置について、ｐ型シリコン粒子２の平均粒径、粒子間の隙間および光利用効率を、以下の方法により求めた。
ｐ型シリコン粒子２の平均粒径および粒子間の間隔は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した。また、光電変換効率は、ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３に基づいて、ソーラーシミュレーター（ＷＡＣＯＭ社製：ＷＸＳ１５５Ｓ−１９）により、所定の強度および所定の波長の光を照射して求めた。光利用効率は、モンテカルロ法による非逐次光線追跡解析法に基づくシミュレーションソフトを用いて、光入射角度を０〜１８０度まで変化させたときの透光性集光層７をもたない最密充填構造の光電変換装置の光利用効率に対する割合として求めた。
【００２８】
（評価試験および評価結果）
上記で作製した実施例１および２、比較例１〜３の透光性集光層７を有するものおよび透光性集光層のないもののそれぞれの光電変換装置について、それらの光電変換効率および光利用効率を調べた。
結果を表１および図２に示した。
◎
【表１】
2007134440.tif 000003
【００２９】
表１に示されるように、ｐ型シリコン粒子２の粒子間の隙間が該シリコン粒子直径の１００％である場合、透光性集光層７を有しても光電変換効率は６．９％で、光利用効率も６０％と低い（比較例２）。また、粒子間の隙間が８０％以内であっても本発明の透光性集光層７を有しない場合、光電変換効率は４．０％と低い（比較例１）。粒子間の隙間が５％未満になると、集光構造の効果は現われず、光電変換効率は改善されない（比較例３）。これに対して、粒子間の隙間が本発明の範囲内であり、かつ透光性集光層７を有する場合、１０．６％以上の高い光電変換効率が得られ、また高い光利用効率が得られた。
【００３０】
以上により、本発明の光電変換装置によれば、光電変換粒子の使用量を低減でき、光の全入射角度にわたって高い光電変換効率を実現できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の光電変換装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の光電変換装置において結晶半導体粒子の粒子間隔を変えたときの全入射光線の光利用効率を示すグラフである。
【図３】本発明の透光性集光層の凸部と結晶半導体粒子との位置関係を示す縦断面図である。
【図４】従来例の光電変換装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    導電性基板
２    第１導電型を呈する結晶半導体粒子
３    絶縁体
４    第２導電型を呈する半導体層
５    透光性導電層
６    アルミニウムとシリコンとの合金層
７    透光性集光層
２１  第１導電型を呈する結晶半導体粒子
２２  第２導電型を呈する半導体層
２３  アルミ箔
２４  絶縁膜
２５  接続部
２６  アルミ箔
２７  等厚なコート層
【図１】
2007134440.tif 000004
【図２】
2007134440.tif 000005
【図３】
2007134440.tif 000006
【図４】
2007134440.tif 000007