(57)【要約】【課題】  光電変換層間の接続部による無効面積の増大やレーザ加工工程の増加を招く分離溝を設けることなくサイドリークを防止した太陽電池を提供することを目的とする。【解決手段】  積層された少なくとも２層の光電変換層４，８と、前記２層の光電変換層４，８の間に介在し、これら２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域１５，２５とを備えた発電ユニットを有し、前記中間領域が、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域１６，２６を含んでいる太陽電池を提供する。【選択図】  図１
2007266096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された少なくとも２層の光電変換層と、
前記２層の光電変換層の間に介在し、該２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有する太陽電池であって、
前記中間領域が、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域を含む太陽電池。
【請求項２】
前記小領域が、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記小領域が、前記２層の光電変換層の導電率より高い導電率を有する導電体である、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記中間領域が、前記２層の光電変換層の導電率より高い導電率を有する導電体からなる小領域の周囲に、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体を含む領域を有する、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
絶縁基板と、
該絶縁基板上に形成された前記発電ユニットとを備えた請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽電池であって、
前記発電ユニットは、前記絶縁基板側に下部電極を有し、前記絶縁基板と反対側に上部電極を有する太陽電池。
【請求項６】
絶縁基板と、
該絶縁基板上に形成された複数の前記発電ユニットとを備えた請求項１から請求項４のいずれかに記載の太陽電池であって、
前記複数の発電ユニットはそれぞれ、前記絶縁基板側に設けられた下部電極と、前記絶縁基板と反対側に設けられた上部電極とを有し、
前記複数の発電ユニットのうちの少なくとも１つは、その上部電極が隣接する他の発電ユニットの下部電極と電気的に接続された太陽電池。
【請求項７】
積層された少なくとも２層の光電変換層と、
前記２層の光電変換層の間に介在し、該２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有する太陽電池の製造方法であって、
前記２層の光電変換層のうちの第１の光電変換層を形成した後に、該第１の光電変換層上に、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体からなる小領域を分散的に形成する工程と、
前記小領域が形成された面上に、前記２層の光電変換層のうちの第２の光電変換層を形成する工程とを有し、
前記中間領域を、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域が形成された領域とする、太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記小領域を形成する工程が、前記絶縁体からなる微粒子を分散媒中に分散してなる分散液を塗布する工程を含む、請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記小領域を形成する工程が、前記絶縁体からなる層を前記第１の光電変換層上に形成し、次いで前記絶縁体を溶解する溶剤により前記絶縁体からなる前記層の一部を除去する工程を含む、請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記小領域を形成する工程が、複数の不連続な開口パターンを有するマスクを介して前記第１の光電変換層上に前記小領域を形成する工程を含む、請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
積層された少なくとも２層の光電変換層と、
前記２層の光電変換層の間に介在し、該２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有する太陽電池の製造方法であって、
前記２層の光電変換層のうちの第１の光電変換層を形成した後に、該第１の光電変換層上に、前記２層の光電変換層の導電率より高い導電率を有する導電体からなる小領域を分散的に形成する工程と、
前記小領域が形成された面上に、前記２層の光電変換層のうちの第２の光電変換層を形成する工程とを有し、
前記中間領域を、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域が形成された領域とする、太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記小領域を形成する工程が、前記導電体からなる微粒子を分散媒中に分散してなる分散液を塗布する工程を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記小領域を形成する工程が、前記導電体からなる層を前記第１の光電変換層上に形成し、次いで前記絶縁体を溶解する溶剤により前記絶縁体からなる前記層の一部を除去する工程を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記小領域を形成する工程が、複数の不連続な開口パターンを有するマスクを介して前記第１の光電変換層上に前記小領域を形成する工程を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記中間領域において、前記小領域の周囲に、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体を含む領域を形成する、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光電変換層が積層された多接合型の太陽電池及びその製造方法並びに  複数の光電変換層が積層された多接合型の光電変換セルが複数接続された集積型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板上に下部電極、シリコン等の半導体からなる単一の光電変換層からなる光電変換セル及び上部電極を順次形成した発電ユニットを備えたいわゆるシングルセルの太陽電池が知られている。このシングルセルとして形成された太陽電池は、半導体のバンドギャップより低いエネルギーをもつ長波長の光が半導体に吸収されずに透過または反射してしまうという欠点を有する。またバンドギャップよりエネルギーの大きい短波長の光は吸収され発電に寄与するが、バンドギャップより過剰なエネルギーは熱となり利用されない。そこで太陽電池の高効率化のために、バンドギャップの異なる半導体からなる光電変換層を複数重ねて用いる方法がある。このように複数の光電変換層を重ねて用いた太陽電池には、吸収波長帯域が異なる光電変換層を２段重ねたタンデム太陽電池、３段重ねたトリプル太陽電池がある。前記タンデム太陽電池としては、太陽光入射側であるトップセルにａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、裏面側のボトムセルに結晶質Ｓｉまたはａ−ＳｉＧｅ（アモルファスシリコンゲルマニウム）を用いた薄膜シリコンタンデム太陽電池、またトップセルにＣｕＧａＳｅ２、ボトムセルにＣｕＩｎｘＧａ１−ｘＳｅ２を用いた薄膜化合物タンデム太陽電池等が知られている。またトリプル太陽電池としては、トップセルにａ−ＳｉＣ（アモルファスシリコンカーバイド）、トップセルとボトムセルの間に設けられたミドルセルにａ−Ｓｉ、ボトムセルにａ−ＳｉＧｅを用いた薄膜シリコントリプル太陽電池等が知られている。トップセルとしてのａ−Ｓｉとボトムセルとしての結晶質Ｓｉ（例えば非晶質相が混在する微結晶シリコン）を用いたタンデム太陽電池を例にとると、太陽光入射側であるａ−Ｓｉが短波長の光を吸収し、吸収されなかった長波長の光を結晶質Ｓｉが吸収する。トップセルとボトムセルは電気的に直列であるため同じ電流量が両セルに流れるが、発生電流が小さいａ−Ｓｉによってタンデム太陽電池の電流が決まってしまう。ａ−Ｓｉの膜厚を大きくし光吸収量を増やすことで電流を大きくできるが、光劣化が大きくなってしまうという問題がある。そこで、ａ−Ｓｉで吸収しきれずに透過してしまう短波長の光を、透明中間層でａ−Ｓｉ膜側に反射させて光路を長くし吸収させることで、ａ−Ｓｉの膜厚を大きくしないで、発生電流を大きくすることができる。
【０００３】
この透明中間層は、太陽電池の光入射側にある下部電極または上部電極に用いられる透明電極と同じ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの金属酸化物が主成分であり、一般に低抵抗膜である。透明金属酸化物の導電率は、酸素欠損量やドーピング元素含有量によって変化する性質がある。
【０００４】
透明電極の比抵抗は低いもので約５×１０−４Ω・ｃｍ程度であるが、裏面電極に用いられる金属膜の比抵抗より２桁程大きい。そのため、セルで発生した電流が透明電極を流れる間に電力損失が生じてしまう。それは基板面積が大きくなる程顕著となり、外部へ取り出せる電力を減少させるため、損失を小さくする集積構造が知られている。図３はこのような集積構造を有する集積型太陽電池の概略部分断面図を示したものである。この集積型太陽電池において、複数個の太陽電池（発電ユニット）が１枚の基板上に作成され、直列接続されている。
【０００５】
絶縁基板５１上に下部電極５２、下部光電変換層５３、透明中間層５４、上部光電変換層５５、上部電極５６が積層膜として形成されており、これら積層膜が発電膜を構成する。光入射側にある下部電極５２または上部電極５６には、透明電極が用いられる。この発電膜は下部電極分離溝５７及び上部電極分離溝５９によって複数の発電ユニットに分割されている。さらに隣り合う発電ユニットの間で、一方の発電ユニットの下部電極５２と他方の発電ユニットの上部電極５６がそれぞれ延在して、接続溝５８で電気的に接触することでそれぞれの発電ユニットが直列接続されている。これは、発電膜を分割し１つの発電ユニットの面積を小さくすることで、透明電極に流れる電流量を減らし、直列化で電圧を高めることで、損失を抑えるものである。なお上記分離溝や接続溝は、直列接続方向に垂直方向（紙面に垂直方向）に延在するように、レーザスクライブによって形成される。
【０００６】
太陽電池には、図３の下側から太陽光が入射するスーパーストレート型と、図の上側から太陽光が入射するサブストレート型がある。スーパーストレート型太陽電池は、ガラス等の透明な基板５１と、下部電極５２として用いられる透明電極と、下部光電変換層５３として用いられる短波長域を吸収するトップセルと、上部光電変換層５５として用いられる長波長域を吸収するボトムセルと、上部電極５６として用いられる金属膜からなる裏面電極とで構成される。またサブストレート型太陽電池では、基板１が透明である必要はないのでガラス以外に金属や高分子フィルムも使用される。サブストレート型太陽電池は、基板５１と、下部電極５２として用いられる金属膜からなる裏面電極と、下部光電変換層５３として用いられる長波長域を吸収するボトムセルと、上部光電変換層５５として用いられる短波長域を吸収するトップセルと、上部電極５６として用いられる透明電極とで構成される。
【０００７】
スーパーストレート型で透明中間層を挿入した集積型の薄膜シリコンタンデム太陽電池は、特許文献１、特許文献２などに開示されている。これらには、中間層の比抵抗値が規定されており、１×１０−１Ω・ｃｍ以下がよいとされている。図３において、中間層５８の比抵抗が低い場合、接続溝５８を覆う上部電極５６の延在部分が中間層５４と接続していると、上部光電変換層５５から下部光電変換層５３に流れるべき電流の一部が図３の矢印６０に示す方向に流れ、中間層を通って接続溝５８を覆う上部電極５６に漏れてしまう問題がある。この電流漏れは、膜に沿って横方向へ流れるため、サイドリークと呼ばれる。
【０００８】
サイドリークを防止する集積構造の一例が、特許文献３に開示されている。この集積構造では、図３の下部電極分離溝５７と接続溝５８の間に、下部光電変換層及び透明中間層を除去する分離溝６１を設けることで、発電ユニットから接続溝５８へ中間層５８を通って流れる電流経路が遮断されている。しかしこの集積構造では、分離溝６１が増えることで、上部光電変換層５５及び下部光電変換層５３の間において発電に寄与しない接続部の面積が増加すること及び、レーザ加工装置が余計に必要になるという問題が生じる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２７４４３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１１８２７３号公報
【特許文献３】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】
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光電変換層間の接続部による無効面積の増大やレーザ加工工程の増加を招く分離溝を設けることなくサイドリークを防止した太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる太陽電池は、積層された少なくとも２層の光電変換層と、前記２層の光電変換層の間に介在し、これら２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有し、前記中間領域が、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域を含んでいる。
この太陽電池は、中間領域において、２層の光電変換層の厚さ方向に電流が流れるが、層の延在方向には電流が流れないので、レーザ加工等により中間領域に分離溝を設けることなくサイドリークを防止することができる。
【００１２】
前記本発明の太陽電池において、前記小領域は、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体としてもよい。あるいは、前記小領域は、前記２層の光電変換層の導電率より高い導電率を有する導電体としてもよい。なお、本発明の説明において、「絶縁体」及び「導電体」は、特定の導電率の範囲を有する材料を指す物ではなく、これら材料と電気的に接触している光電変換層の導電率と比べて、低い導電率を有する材料を「絶縁体」と呼び、高い導電率を有する材料を「導電体」と呼ぶ。
【００１３】
また、前記本発明の太陽電池において、前記中間領域は、導電体からなる小領域の周囲に、絶縁体を含む領域を有するものとしてもよい。
このように、前記小領域とその周囲の領域を別の材料で構成することにより、高い光散乱効果を得ることができる。
【００１４】
本発明の太陽電池は、絶縁基板と、この絶縁基板上に形成された前記発電ユニットとを備え、前記発電ユニットが、前記絶縁基板側に下部電極を有し、前記絶縁基板と反対側に上部電極を有する構成とすることができる。
また本発明の太陽電池は絶縁基板と、この該絶縁基板上に形成された複数の前記発電ユニットとを備え、前記複数の発電ユニットがそれぞれ、前記絶縁基板側に設けられた下部電極と、前記絶縁基板と反対側に設けられた上部電極とを有し、前記複数の発電ユニットのうちの少なくとも１つは、その上部電極が隣接する他の発電ユニットの下部電極と電気的に接続された構成とすることができる。
本発明の太陽電池は、中間領域において光電変換層の延在方向に電流が流れにくいので、発電ユニットの上部電極又は下部電極を他のユニットと電気的に接続するために発電ユニット側部に延在させても、中間領域の端部から上部電極又は下部電極にサイドリークが起きない。
【００１５】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、積層された少なくとも２層の光電変換層と、前記２層の光電変換層の間に介在し、これら２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有する太陽電池の製造方法であって、前記２層の光電変換層のうちの第１の光電変換層を形成した後に、この第１の光電変換層上に、前記２層の光電変換層の導電率より低い導電率を有する絶縁体からなる小領域を分散的に形成する工程と、前記小領域が形成された面上に、前記２層の光電変換層のうちの第２の光電変換層を形成する工程とを有し、前記中間領域を、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域が形成された領域とする方法である。
【００１６】
あるいは、本発明に係る太陽電池の製造方法は、積層された少なくとも２層の光電変換層と、前記２層の光電変換層の間に介在し、これら２層の光電変換層を電気的及び光学的に接続する中間領域とを備えた発電ユニットを有する太陽電池の製造方法であって、前記２層の光電変換層のうちの第１の光電変換層を形成した後に、この第１の光電変換層上に、前記２層の光電変換層の導電率より高い導電率を有する導電体からなる小領域を分散的に形成する工程と、前記小領域が形成された面上に、前記２層の光電変換層のうちの第２の光電変換層を形成する工程とを有し、前記中間領域を、前記２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域が形成された領域とする方法である。
上記いずれかの本発明の太陽電池の製造方法によれば、前記中間領域を、２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域が形成された領域とすることにより、レーザ加工等により中間領域に分離溝を形成してサイドリークを防止する工程が不要なので、簡易にかつ低コストで太陽電池を製造することができる。
【００１７】
前記小領域を形成する工程が、前記絶縁体又は前記導電体からなる微粒子を分散媒中に分散してなる分散液を塗布する工程を含んでいてもよい。
また、前記小領域を形成する工程は、前記絶縁体又は前記導電体からなる層を前記第１の光電変換層上に形成し、次いで前記絶縁体又は前記導電体を溶解する溶剤により前記絶縁体又は前記導電体からなる前記層の一部を除去する工程を含んでいてもよい。
あるいは、前記小領域を形成する工程が、複数の不連続な開口パターンを有するマスクを介して前記第１の光電変換層上に前記小領域を形成する工程を含んでいてもよい。
これら小領域を形成する工程により、２層の光電変換層の延在方向に電気的に不連続に分散した小領域を、簡易な方法で形成することができる。
【００１８】
本発明の太陽電池の製造方法において、前記小領域を前記導電体とする場合には、前記中間領域において、この小領域の周囲に、絶縁体を含む領域を形成する工程を設けてもよい。
この製造方法によれば、前記小領域及び前記絶縁体を含む領域がそれぞれ異なる材料から形成されるので、増強された光散乱効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光電変換層間の接続部による無効面積の増大やレーザ加工工程の増加を招く分離溝を設けることなくサイドリークを防止した太陽電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の太陽電池及びその製造方法にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る太陽電池を示す概略部分断面図である。この太陽電池は、透明絶縁性基板１上に、下部電極２、第１の光電変換層４、第２の光電変換層８、及び上部電極１０が順次積層されて形成されている。この太陽電池は、前記透明絶縁性基板１側から入射した光のうちの短波長の光を前記第１の光電変換層４が吸収し、長波長の光を前記第２の光電変換層８が吸収して、それぞれ電流を発生するスーパーストレート型タンデム太陽電池である。この太陽電池はさらに、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に、これら２層の光電変換層４，８を電気的及び光学的に接続する中間領域１５を有している。
【００２１】
本実施形態の太陽電池の各構成要素は、中間領域１５を除いて、通常のスーパーストレート型タンデム太陽電池の構成要素と同様に形成することができるが、本実施形態においては例えば以下のように構成される。
透明絶縁性基板１としては、光透過性を有する板状の絶縁材料が用いられ、例えば、白板ガラスが採用される。
下部電極２としては、光透過性を有する導電性の金属酸化物の薄膜からなる透明電極が用いられ、前記金属酸化物として、例えば、ＳｎＯ２が採用される。
第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８は、いずれもｐｉｎ接合又はｎｉｐ接合を有するシリコン等の半導体層であり、例えば、第１の光電変換層４をアモルファスルシリコン（ａ−Ｓｉ）、第２の光電変換層８を微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）とすることができる。
【００２２】
上部電極１０は、前記第２の光電変換層８上に形成された透明電極１１と、この透明電極１１に形成された裏面電極１２とで構成される。透明電極１１は、光透過性を有する導電性の金属酸化物の薄膜が用いられ、前記金属酸化物として、例えば、ＳｎＯ２が採用される。また、前記裏面電極１２としては、Ａｇ膜やＡｌ膜等が採用される。
【００２３】
本実施形態において、中間領域１５は、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に不連続に分散した小領域１６と、これら光電変換層４，８同士の界面とを有している。前記小領域１６は、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８より低導電率の絶縁体微粒子より形成されている。
前記絶縁体微粒子としては、光透過性を有するものが好ましく、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯなどの金属酸化物微粒子や、ＭｇＦ２等の他の透明絶縁材料からなる微粒子を採用することができる。前記小領域１６の１つは、１つの絶縁体微粒子で構成されていてもよく、あるいは前記絶縁体微粒子の集合体で構成されていてもよい。小領域１６の大きさは特に限定されないが、小領域１６で反射して第１の光電変換層４での発電に寄与する光と、小領域１６及び光電変換層４，８同士の界面を通過して第２の光電変換層８での発電に寄与する光のバランスや、層の厚さ方向において電流の流れを阻害しないこと等を考慮して選択される。例えば、小領域１６の厚さを０．０１μｍ以上２μｍ以下とし、小領域１６による第１の光電変換層４の被覆率を１０％以上７０％以下とすることができる。
【００２４】
本実施形態の太陽電池は、前記下部電極２、第１の光電変換層４、中間領域１５、第２の光電変換層８、及び上部電極１０を１つの発電ユニットとし、複数の同様の発電ユニットを透明絶縁性基板１上に形成し、隣接する発電ユニット同士の上部電極１０と下部電極２とを電気的に接続することにより前記複数の発電ユニットを直列に接続して、集積型太陽電池（モジュール）とすることもできる。
【００２５】
本実施形態の太陽電池は、例えば以下のように製造される。
まず、透明絶縁性基板上に、常圧熱ＣＶＤ法によりＳｎＯ２膜等の透明導電膜を成膜し、下部電極２を形成する。次に下部電極２上に、プラズマＣＶＤ法により、アモルファスシリコン等からなるｐ層、ｉ層、及びｎ層を、この順番又は逆順で成膜し、第１の光電変換層４を形成する。
次に、粒径０．０１μｍ以上２μｍ以下の前記絶縁体微粒子を適当な分散媒中に分散した分散液を、スピンコート法により前記第１の光電変換層４上に塗布する。分散媒を乾燥除去することにより、第１の光電変換層４上に絶縁体微粒子からなる不連続に分散した小領域１６が形成される。
【００２６】
次に、前記小領域１６が形成された第１の光電変換層上に、プラズマＣＶＤ法により、微結晶シリコン等からなるｐ層、ｉ層、及びｎ層を、この順番又は逆順で成膜し、第２の光電変換層８を形成する。この第２の光電変換層８上に、常圧熱ＣＶＤ法によりＳｎＯ２膜等の透明導電膜を成膜し、上部電極１０の透明電極１１を形成する。さらに透明電極１１上にスパッタ法、真空蒸着法等によりＡｇ膜等の金属薄膜を成膜し、裏面電極１２を形成する。こうして、本実施形態の太陽電池が製造される。
【００２７】
本実施形態の太陽電池においては、従来の連続的な透明導電膜からなる中間層とは異なり、絶縁体からなる小領域１６が不連続に分散した中間領域１５を第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に形成したので、第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の厚さ方向に電流が流れるが、これらの層の延在方向には電流が流れにくい。従って、太陽電池を上記集積型太陽電池とし、上部電極１０と下部電極２とを電気的に接続する部分が例えば発電ユニットの側部に形成される場合であっても、サイドリークが発生しない。また、光透過性の絶縁体からなる小領域１６を第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の延在方向に分散させることにより、入射光の光散乱効果を増強し、光路長増大効果を得ることができる。従って、入射光を有効利用し、発電効率を高めることができる。また、サイドリークを防止するための分離溝を中間領域１５に設ける必要がないので、第１の光電変換層４と第２の光電変換層８の接続部において発電に寄与しない部分の面積を抑えることにより、発電効率を高めることができる。
【００２８】
また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、サイドリークを防止するために、レーザ加工等により中間領域１５に分離溝を形成する工程が不要なので、より簡易にかつ低コストで太陽電池を製造することができる。
【００２９】
［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態において、小領域１６を前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８より高導電率の導電体微粒子より形成してもよい。
前記導電体微粒子としては、光透過性を有するものが好ましく、例えば、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）や、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明金属酸化物微粒子を採用することができる。本変形例において前記小領域１６の１つは、１つの導電体微粒子で構成されていてもよく、あるいは前記導電体微粒子の集合体で構成されていてもよい。小領域１６の大きさは特に限定されないが、小領域１６で反射して第１の光電変換層４での発電に寄与する光と、小領域１６及び光電変換層４，８同士の界面を通過して第２の光電変換層８での発電に寄与する光のバランスや、これら光電変換層４，８の延在方向において電流の流れを生じないこと等を考慮して選択される。例えば、小領域１６の厚さを０．０１μｍ以上２μｍ以下とし、小領域１６による第１の光電変換層４の被覆率を１０％以上７０％以下とすることができる。
【００３０】
本変形例の太陽電池の製造方法において、小領域１６は、例えば次のように形成される。まず、粒径０．０１μｍ以上２μｍ以下の前記導電体微粒子を適当な分散媒中に分散した分散液を、スピンコート法により前記第１の光電変換層４上に塗布する。分散媒を乾燥除去することにより、第１の光電変換層４上に導電体微粒子からなる不連続に分散した小領域１６が形成される。
【００３１】
本変形例の太陽電池においては、従来の連続的な透明導電膜からなる中間層とは異なり、導電体からなる小領域１６が不連続に分散した中間領域１５を第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に形成したので、第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の厚さ方向に電流が流れるが、これら光電変換層４，８の延在方向には電流が流れにくい。従って、太陽電池を上記集積型太陽電池とし、上部電極１０と下部電極２とを電気的に接続する部分が例えば発電ユニットの側部に形成される場合であっても、サイドリークが発生しない。また、光透過性の導電体からなる小領域１６を第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の延在方向に分散させることにより、入射光の光散乱効果を増強し、光路長増大効果を得ることができる。従って、入射光を有効利用し、発電効率を高めることができる。また、サイドリークを防止するための分離溝を中間領域１５に設ける必要がないので、第１の光電変換層４と第２の光電変換層８の接続部において発電に寄与しない部分の面積を抑えることにより、発電効率を高めることができる。
【００３２】
また、本変形例の太陽電池の製造方法によれば、サイドリークを防止するために、レーザ加工等により中間領域１５に分離溝を形成する工程が不要なので、より簡易にかつ低コストで太陽電池を製造することができる。
【００３３】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係る太陽電池を示す概略部分断面図である。本実施形態にかかる太陽電池において、中間領域２５を除く他の構成は前記第１の実施形態と同様であるので、これらの説明は省略する。また、第１の実施形態と同様の構成については、同一の参照符号を用いて説明する。
本実施形態において、中間領域２５は、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に不連続に分散した小領域２６と、これら小領域２６の周囲を埋めるように形成された充填領域２７とを有している。前記小領域１６は、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８より高導電率の導電体材料より形成されている。また、前記充填領域２７は、前記第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８より低導電率の絶縁体材料より形成されている。
【００３４】
前記導電体材料としては、光透過性を有するものが好ましく、例えば、ガリウム添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）や、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明金属酸化物を採用することができる。前記絶縁体材料としては、光透過性を有するものが好ましく、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯなどの金属酸化物や、ＭｇＦ２等の他の透明絶縁材料を採用することができる。前記小領域２６の１つは、１つの絶縁体微粒子で構成されていてもよく、あるいは前記絶縁体微粒子の集合体で構成されていてもよい。前記充填領域２７は、前記絶縁体材料により一様に形成されていてもよく、あるいは絶縁体微粒子の集合体として形成されていてもよい。
【００３５】
小領域２６及び充填領域２７の大きさは特に限定されないが、これら領域で反射して第１の光電変換層４での発電に寄与する光と、これら領域を通過して第２の光電変換層８での発電に寄与する光のバランスや、層の厚さ方向において電流の流れを阻害しないこと等を考慮して選択される。例えば、小領域２６及び充填領域２７の厚さをいずれも０．０１μｍ以上２μｍ以下とし、小領域２６による第１の光電変換層４の被覆率を１０％以上７０％以下とすることができる。但し、本実施形態において、小領域２６及び充填領域２７のいずれも光透過性材料とした場合には、双方により光散乱効果が得られるので、小領域２６及び充填領域２７の厚さは、第１の実施形態の小領域１６より薄くすることができる。
【００３６】
本実施形態の太陽電池の製造方法において、中間領域２５は次のように形成される。
まず、ＧＺＯやＩＴＯ等の透明導電性金属酸化物材料をターゲット又は蒸着材料としてスパッタ法又はＣＶＤ法を行い、第１の光電変換層４上に導電体からなる小領域２６を形成する。この際、小領域２６に対応した不連続な開口パターンを有するマスクにより前記第１の光電変換層の表面を覆っておくことにより、導電体からなる不連続に分散した小領域２６が形成される。
【００３７】
次に、粒径０．０１μｍ以上２μｍ以下の前記絶縁体の微粒子を適当な分散媒中に分散した分散液を、スピンコート法により、前記小領域２６を形成した前記第１の光電変換層４上に塗布する。分散媒を乾燥除去することにより、小領域２６の周囲に前記絶縁体微粒子からなる充填領域２７が形成される。こうして、小領域２６及び充填領域２７を有する本実施形態の中間領域２５が形成される。
【００３８】
本実施形態の太陽電池においては、従来の連続的な透明導電膜からなる中間層とは異なり、導電体からなる不連続に分散した小領域２６と、これら小領域２６の周囲に形成された絶縁体からなる充填領域２７とを有する中間領域２５を、第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の間に形成したので、第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の厚さ方向に電流が流れるが、これらの延在方向には電流が流れにくい。従って、太陽電池を上記集積型太陽電池とし、上部電極１０と下部電極２とを電気的に接続する部分が例えば発電ユニットの側部に形成される場合であっても、サイドリークが発生しない。また、光透過性の導電体からなる小領域２６を第１の光電変換層４及び第２の光電変換層８の延在方向に分散させ、その周囲を光透過性の絶縁体からなる充填領域２７によって埋めることにより、入射光の光散乱効果を増強し、光路長増大効果を得ることができる。特に本実施形態においては、小領域２６及び充填領域２７がそれぞれ異なる材料から形成されるので、これらを光透過性材料とした場合にはそれぞれの光屈折率は異なったものとなり、第１の実施形態よりさらに増強された光散乱効果を得ることができる。従って、入射光を有効利用し、発電効率を高めることができる。また、サイドリークを防止するための分離溝を中間領域２５に設ける必要がないので、第１の光電変換層４と第２の光電変換層８の接続部において発電に寄与しない部分の面積を抑えることにより、発電効率を高めることができる。
【００３９】
また、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、サイドリークを防止するために、レーザ加工等により中間領域２５に分離溝を形成する工程が不要なので、より簡易にかつ低コストで太陽電池を製造することができる。
【００４０】
以上、本発明について第１の実施形態及び第２の実施形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
小領域１６，２６および充填領域２７の形成方法は、上記実施形態で採用した方法に限定されず、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の各種成膜方法を採用することができる。また、第１の光電変換層４上に最初から小領域１６，２６を形成する必要はなく、例えばスパッタ法又はＣＶＤ法等により第１の光電変換層４上に導電膜又は絶縁膜を一様に成膜した後に、適当なエッチング剤を用いて、前記導電膜又は絶縁膜中の結晶粒等の溶解しにくい部分を残して他の部分を溶解除去してもよい。この場合は、エッチング剤に溶解されずに残った導電膜又は絶縁膜の部分が小領域１６，２６となる。この方法においては、液体のエッチング剤を用いるウエットエッチングに限らず、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを採用してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、基板側から光が入射するスーパーストレート型太陽電池に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板と反対側から光が入射するサブストレート型太陽電池にも本発明を適用してもよい。この場合も、上記実施形態と同様の方法で、２層の光電変換層の間に中間領域を形成することができる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、第１の光電変換層４及び第２の光電変換層からなる２層の光電変換層を有するタンデム型の太陽電池に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、３層の光電変換層を有するトリプル型太陽電池等、多接合型太陽電池に適用することができる。この場合、少なくとも１組の隣接する２層の光電変換層の間に上記実施形態と同様の方法で中間領域を形成してもよく、あるいは全ての光電変換層間に上記実施形態と同様の方法で中間領域を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態に係る太陽電池を示す概略部分断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る太陽電池を示す概略部分断面図である。
【図３】従来の集積型太陽電池の例を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  透明絶縁性基板
２  下部電極
４  第１の光電変換層
８  第２の光電変換層
１０  上部電極
１１  透明電極
１２  裏面電極
１５，２５  中間領域
１６，２６  小領域
２７  充填領域
【図１】
2007266096.tif 000003
【図２】
2007266096.tif 000004
【図３】
2007266096.tif 000005