(57)【要約】【課題】良質な光電変換層を形成しつつ、光を受光する面積を拡大することのできる光電変換素子の製造方法及び光電変換装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】支持棒３の外周面３ａに沿う反射電極５の外周面５ａを、Ｐ型半導体層材料を含むＰ型半導体層形成液、Ｉ型半導体層材料を含むＩ型半導体層形成液及びＮ型半導体層材料を含むＮ型半導体層形成液に順に浸漬し引き出した。次に、反射電極５の外周面５ａに形成されたＰ型半導体層液状膜、Ｉ型半導体層液状膜及びＮ型半導体層液状膜をそれぞれ乾燥・焼成して、反射電極５の外周面５ａ上に、均一な膜厚のＰ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１を形成するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を光電変換層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１電極の表面に液状膜を形成する工程と、
前記液状膜を焼成し光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層の表面に第２電極を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
支持体の外側面に形成した管状の光電変換層と、前記光電変換層の一側面に接して形成された第１電極と、前記光電変換層の他側面に接して形成された第２電極とを備えた光電変換素子の製造方法であって、
前記支持体の外側面を、光電変換層形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記光電変換層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記光電変換層を形成するようにしたことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換層形成液は、シラン化合物であることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光電変換素子の製造方法において、
前記支持体を、前記光電変換層形成液の前記支持体の外側面に対する後退接触角を一定にして、前記光電変換層形成液から引き出したことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換層は、円筒形状であることを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１つに記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換層は、前記支持体の外側面に形成された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の外側面に形成された第２導電型半導体層とを備え、
前記支持体の外側面を第１導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記第１導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第１導電型半導体層を形成し、
前記第１導電型半導体層の外側面を第２導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１導電型半導体層の外側面に形成した前記第２導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第２導電型半導体層を形成するようにしたことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換層は、前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間に形成された真性半導体層をさらに備え、
前記第１導電型半導体層の外側面を真性半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１導電型半導体層の外側面に形成した前記真性半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記真性半導体層を形成し、
前記真性半導体層の外側面を第２導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記真性半導体層の外側面に形成した前記第２導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第２導電型半導体層を形成するようにしたことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか１つに記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換素子の他側面を同光電変換素子の外側面とし、
前記光電変換層の外側面を第２電極形成液に浸漬して引き上げ、前記光電変換層の外側面に形成した前記第２形成液の液状膜を乾燥して前記第２電極を形成するようにしたことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか１つに記載の光電変換素子の製造方法において、
前記光電変換素子の一側面を同光電変換素子の内側面とし、
前記支持体の外側面を第１電極形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記第１電極形成液の液状膜を乾燥して前記第１電極を形成するようにしたことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光電変換素子の製造方法において、
前記第１電極は、前記支持体を兼用することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光電変換素子の製造方法によって製造された光電変換素子を列設して形成したことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の製造方法及び光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、多種の太陽電池が開発されており、その中でもシリコンを用いた太陽電池が注目を集めている。特に、多結晶シリコンを用いた太陽電池やアモルファスシリコンを用いた太陽電池が、産業用や家庭用として実用化されている。
【０００３】
一般的な太陽電池は、平板状の基板の表面に金属電極を形成し、その金属電極の表面に、Ｐ型、Ｎ型及びＩ型等の半導体層からなる光電変換層を形成し、さらにその光電変換層の表面に透明電極を形成した平面状の受光構造になっている。この種の太陽電池の製造方法としては、プラズマＣＶＤが多用されている。例えば、アモルファスシリコンの場合には、チャンバにシランガスと水素ガスを流し、高周波電圧を印加してグロー電圧を起こしてガスをプラズマ化し、各種半導体層を金属電極の表面に堆積させて光電変換層を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。また、多結晶シリコンの場合には、前述のようにアモルファスシリコンからなる光電変換層（アモルファスシリコン層）を金属電極の表面に形成した後、そのアモルファスシリコン層に対し、加熱又はレーザー光照射を行って結晶化する方法が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１１６０８０号公報
【特許文献２】特開平６−１７７４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１及び特許文献２に記載の太陽電池のように、プラズマＣＶＤ法によって各種層が形成されると、プラズマ中の荷電粒子の衝突による光電変換層の損傷を避けることができなかった。その結果、光電変換層の品質が低下し、光電変換効率を低下させてしまっていた。
【０００５】
また、通常、太陽光を受光する面積（有効面積）が広くなるに連れて、その太陽電池による出力電力が増大する。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の太陽電池のように受光面が平面の場合には、有効面積を、太陽電池の設置面積と同等の面積しか確保することができないため、太陽電池の出力電力を増大させることが困難であった。
【０００６】
本発明は、前述した上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、良質な光電変換層を形成しつつ、光を受光する面積を拡大することのできる光電変換素子の製造方法及び光電変換装置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】
【０００７】
本発明にかかる光電変換素子の製造方法は、第１電極を光電変換層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１電極の表面に液状膜を形成する工程と、前記液状膜を焼成し光電変換層を形成する工程と、前記光電変換層の表面に第２電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明かかる光電変換素子の製造方法は、支持体の外側面に形成した管状の光電変換層と、前記光電変換層の一側面に接して形成された第１電極と、前記光電変換層の他側面に接して形成された第２電極とを備えた光電変換素子の製造方法であって、前記支持体の外側面を、光電変換層形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記光電変換層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記光電変換層を形成することを特徴とするようにしてもよい。
【０００９】
これによれば、プラズマＣＶＤの場合のような荷電粒子の衝突がなくなる。また、光電変換層形成液は、例えば形成液中の不純物濃度を略均一にすることができるため、不純物濃度の略均一な良質の光電変換層を形成することができる。
【００１０】
また、支持体の形状に沿った光電変換層を形成することができる。従って、光を受光する面積（有効面積）を増大させることができ、効率的に光を受光することができる。
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換層形成液は、シラン化合物であってもよい。
【００１１】
これによれば、シラン化合物によって光電変換層をシリコン層として形成することができる。また、液状膜になった部分を全てシリコン層として利用することができるため、シリコンの利用効率を高く得ることができる。
【００１２】
この光電変換素子の製造方法において、前記支持体を、前記光電変換層形成液の前記支持体の外側面に対する後退接触角を一定にして、前記光電変換層形成液から引き出した。
これによれば、後退接触角を一定にして光電変換層形成液から支持体を引き出すようにした。光電変換層の膜厚は後退接触角によって支配されるため、光電変換層の膜厚を均一に形成することができる。
【００１３】
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換層は、円筒形状であってもよい。
これによれば、光電変換素子の有効面積を、平板状の光電変換素子に比べて例えばπ／２倍などに増大させることができる。また、平板状の光電変換素子では、例えば太陽光の入射方向に対して指向性が強く、太陽の移動による太陽光の入射角度の変化に伴って光電変換効率が変化していたが、受光面を円筒状など曲率を有する形状にすることによって、太陽の位置が変化しても、太陽光の入射角度を略一定にすることも可能である。そのため、光電変換素子の光電変換効率を略一定に維持することができ、安定した電力を発電することができる。
【００１４】
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換層は、前記支持体の外側面に形成された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の外側面に形成された第２導電型半導体層とを備え、前記支持体の外側面を第１導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記第１導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第１導電型半導体層を形成し、前記第１導電型半導体層の外側面を第２導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１導電型半導体層の外側面に形成した前記第２導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第２導電型半導体層を形成するようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、光を受光する面積を増大させることができ、効率的に光を受光することができる。
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換層は、前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間に形成された真性半導体層をさらに備え、前記第１導電型半導体層の外側面を真性半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記第１導電型半導体層の外側面に形成した前記真性半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記真性半導体層を形成し、前記真性半導体層の外側面を第２導電型半導体層形成液に浸漬して引き上げ、前記真性半導体層の外側面に形成した前記第２導電型半導体層形成液の液状膜を乾燥・焼成して前記第２導電型半導体層を形成するようにしてもよい。
【００１６】
これによれば、光の受光により光電変換層内に生じる電子−正孔対が、その内部電界領域によって分離されて再結合されることなく、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層に移動することができるため、広範な光スペクトルを利用した高効率な発電を行うことができる。
【００１７】
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換素子の他側面を同光電変換素子の外側面とし、前記光電変換層の外側面を第２電極形成液に浸漬して引き上げ、前記光電変換層の外側面に形成した前記第２形成液の液状膜を乾燥して前記第２電極を形成するようにしてもよい。
【００１８】
これによれば、液体材料を使用して第２電極を形成するため、第２電極の形成に際して光電変換層が損傷を受けることを回避することができる。
この光電変換素子の製造方法において、前記光電変換素子の一側面を同光電変換素子の内側面とし、前記支持体の外側面を第１電極形成液に浸漬して引き上げ、前記支持体の外側面に形成した前記第１電極形成液の液状膜を乾燥して前記第１電極を形成するようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、第１電極を支持体に沿った形状に形成することができる。そのため、支持体の外部に第１電極を形成する場合に比べて光電変換素子を小型化することができる。
この光電変換素子の製造方法において、前記第１電極は、前記支持体を兼用するようにしてもよい。
【００２０】
これによれば、第１電極が支持体を兼用するため、支持体の外側面に別途第１電極を形成する必要がなく、光電変換素子の生産性を向上させることができる。
本発明の光電変換装置の製造方法は、上記の光電変換素子の製造方法によって製造された光電変換素子を列設して形成した。
【００２１】
これによれば、各光電変換素子の光を受光する面積を増大させることができるため、発電電力を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１３に従って説明する。図１は、光電変換装置としての太陽電池装置１を説明するための概略斜視図であって、図２は、太陽電池素子２を説明するための斜視図であって、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図であって、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
図１に示すように、太陽電池装置１は、複数の太陽電池素子２が、Ｙ方向に列設されて形成されている。また、太陽光Ｌが、太陽電池素子２に対して反Ｚ矢印方向に入射するようになっている。
【００２４】
図２に示すように、太陽電池素子２は、略円柱状に形成された絶縁材料からなる支持棒３を有している。支持体としての支持棒３は、例えば各種ガラス材料等の無機材料、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート等の可撓性樹脂材料で形成されている。本実施形態の支持棒３は、内径が約５ｍｍ、長さが約２００ｍｍで形成されているが、これに限らず、その外周面３ａに後述する各種液状膜を形成可能なサイズであればよい。
【００２５】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、支持棒３の外周面３ａには、断面円筒状の反射電極５が形成されている。第１電極としての反射電極５は、支持棒３の外周面３ａの全体にわたって均一な膜厚で形成される光反射性の電極である。反射電極５は、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗもしくはこれらの合金からなる金属が導電性材料として用いられるが、仕事関数の低い導電性材料を用いることもできる。例えば、Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ，Ｃｓ，Ｒｂの金属元素単体等を含んでいてもよい。なお、反射電極材料は、その安定性を向上させるために、これらを含む２成分、３成分の合金系を用いてもよい。特に、合金を用いる場合には、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金を用いるのが好ましい。
【００２６】
反射電極５の外周面５ａには、断面円筒状のＰ型半導体層７が形成されている。光電変換層を構成する第１導電型半導体層としてのＰ型半導体層７は、反射電極５の外周面５ａの全体にわたって均一な膜厚で形成されるシリコン層である。Ｐ型半導体層７の膜厚は、特に限定されないが、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．３μｍ程度であるのがより好ましい。Ｐ型半導体層７の膜厚を前記範囲とすることにより、光電変換効率を向上させることができる。
【００２７】
本実施形態のＰ型半導体層７を構成するＰ型半導体層材料は、周期表の３Ｂ族元素を含むシラン化合物の液体材料である。詳述すると、Ｐ型半導体層材料は、一般式ＳｉｎＸｍで表される環系を有する液状体の前記シラン化合物に、ホウ素（Ｂ）を含有する化合物を添加し、これに紫外線を照射した後、トルエン等の溶媒で希釈し、フィルタを通した液体材料である。また、Ｐ型半導体層７としてホウ素を含有する化合物の添加量は、ホウ素原子として換算した場合に、１０１０〜１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であることが好ましく、１０１０〜１０１７程度であることがより好ましい。
【００２８】
ここで、前記一般式ＳｉｎＸｍのＸは水素元素及びハロゲン元素のうち少なくとも一種の元素を表し、ｎは５以上の整数を表し、ｍはｎ、２ｎ−２または２ｎの整数を表す。また、ホウ素を含有する化合物としては、例えばホウ素原子を含有するシラン化合物、ジボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、デカボラン、トリメチルホウ素、トリエチルホウ素、トリフェニルホウ素等を利用することができる。また、希釈に使用する溶媒としては、シラン化合物及びホウ素の少なくとも１種を含有する化合物を溶解し、ホウ素単体又はホウ素を含有する化合物を溶解し、且つ溶質と反応しないものであれば特に限定されない。
【００２９】
また、シラン化合物としては、具体的には、１個の環状構造を有するものとして、シクロトリシラン、シクロテトラシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン等を利用することができる。また、２個の環状構造を有するものとして、１、１’−ビシクロブタシラン、１、１’−ビシクロペンタシラン、１、１’−ビシクロヘキサシラン、１、１’−ビシクロヘプタシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロペンタシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロヘキサシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロヘプタシラン、 １、１’−シクロペンタシリルシクロヘキサシラン、１、１’−シクロペンタシリルシクロヘプタシラン、１、１’−シクロヘキサシリルシクロヘプタシラン、スピロ［２、２］ペンタシラン、スピロ［３、３］ヘプタタシラン、スピロ［４、４］ノナシラン、スピロ［４、５］デカシラン、スピロ［４、６］ウンデカシラン、スピロ［５、５］ウンデカシラン、スピロ［５、６］ウンデカシラン、スピロ［６、６］トリデカシラン等を利用することができる。その他には、上記化合物の骨格の水素原子を部分的にＳｉＨ３基やハロゲン原子に置換したシラン化合物を利用することができる。また、これらのうちの２種以上を混合して利用することもできる。
【００３０】
これらのシラン化合物は、不活性ガス雰囲気中で焼成することによって、シリコン膜に変換される。この際の焼成温度としては、一般に到達温度が約５５０℃以下の温度ではアモルファス状のシリコン膜が、それ以上の温度では多結晶状のシリコン膜が得られる。アモルファス状のシリコン膜を得たい場合は、到達温度を、３００℃〜５５０℃程度にすることが好ましく、３５０℃〜４５０℃程度にすることがより好ましい。到達温度が３００℃未満の場合は、シラン化合物の熱分解が十分に進行せず、十分な特性のシリコン膜を形成できない場合がある。焼成を行う場合の雰囲気は窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、もしくは水素等の還元性ガスを混入したものが好ましい。
【００３１】
また、多結晶状のシリコン膜を得たい場合は、上記で得られたアモルファス状シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶シリコン膜に変換することができる。例えば、レーザー光を照射する際、レーザー光源を固定し、支持棒３をレーザー光源の照射方向に設置し、支持棒３を回転させながらレーザー光を照射することが好ましい。上記レーザー光を照射する場合の雰囲気も窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、もしくはこれらの不活性ガスに水素等の還元性ガスを混入したもの等酸素を含まない雰囲気とすることが好ましい。なお、加熱処理に代えてエキシマレーザー等のレーザー光を照射することによっても、多結晶シリコン膜を得ることができる。
【００３２】
なお、Ｐ型半導体層材料を、３Ｂ族元素を含む物質を添加したシラン化合物の液体材料としてもよい。詳しくは、Ｐ型半導体層材料として、前記一般式ＳｉｎＸｍで表される環系を有する液状体のケイ素化合物（特に、シラン化合物）に紫外線を照射した後、ホウ素を含有する化合物を添加し、これら混合物をトルエン等の溶媒で希釈した液体材料を利用してもよい。
【００３３】
Ｐ型半導体層７の外周面７ａには、断面円筒状のＩ型半導体層９が形成されている。光電変換層を構成する真性半導体層としてのＩ型半導体層９は、Ｐ型半導体層７の外周面７ａの全体にわたって均一な膜厚で形成されるシリコン層である。Ｉ型半導体層９の膜厚は、特に限定されないが、０．１μｍ〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１〜５μｍであるのがより好ましい。Ｉ型半導体層９の膜厚を前記範囲とすることにより、Ｐ型半導体層７と後述するＮ型半導体層１１によるｐｎ接合の幅を適度に拡張することができ、光電変換効率を向上させることができる。
【００３４】
本実施形態のＩ型半導体層９を構成するＩ型半導体層材料は、前記一般式ＳｉｎＸｍで表される環系を有する液状体の前記シラン化合物に紫外線を照射した後、トルエン等の溶媒で希釈してフィルタを通した液体材料である。なお、シラン化合物については、Ｐ型半導体層７に利用されるものと同様である。
【００３５】
Ｉ型半導体層９の外周面９ａには、断面円筒状のＮ型半導体層１１が形成されている。光電変換層を構成する第２導電型半導体層を構成するＮ型半導体層１１は、Ｉ型半導体層９の外周面９ａの全体にわたって均一な膜厚で形成されるシリコン層である。Ｎ型半導体層１１の膜厚は、特に限定されないが、膜厚が薄すぎると、ピンホールが生じるおそれがあり、一方、膜厚が厚すぎると、Ｉ型半導体層９への光透過量が減少し、光電変換効率も低下してしまうおそれがある。そのため、Ｎ型半導体層１１の膜厚は、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度であるのが好ましく、０．０５μｍ〜０．３μｍ程度であるのがより好ましい。
【００３６】
本実施形態のＮ型半導体層１１を構成するＮ型半導体層材料は、周期表の５Ｂ族元素を含むシラン化合物の液体材料である。詳述すると、Ｎ型半導体層材料は、一般式ＳｉｎＸｍで表される環系を有する液状体のシラン化合物に、リンを含有する化合物を添加し、これに紫外線を照射した後、トルエン等の溶媒で希釈してフィルタを通した液体材料である。また、Ｎ型半導体層１１としてリンを含有する化合物の添加量は、リン原子として換算した場合に、１０１９〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１０２０〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。
【００３７】
ここで、リンを含有する化合物としては、例えばリン原子を含有するシラン化合物、リン原子を含有する変性シラン化合物、ホスフィン、ジホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等を利用することができる。また、希釈に使用する溶媒としては、シラン化合物及び黄リン等のリン単体またはリンを含有する化合物を溶解し、且つ溶質と反応しないものであれば特に限定されない。また、シラン化合物については、Ｐ型半導体層７に利用されるものと同様である。
【００３８】
なお、Ｎ型半導体層材料を、５Ｂ族元素を含む物質を添加したシラン化合物の液体材料としてもよい。詳しくは、Ｎ型半導体層材料として、前記一般式ＳｉｎＸｍで表される環系を有する液状体のシラン化合物に紫外線を照射した後、リンを含有する化合物を添加し、これら混合物をトルエン等の溶媒で希釈した液体材料を利用してもよい。
【００３９】
Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａには、第２電極としての透明電極１３が形成されている。透明電極１３は、Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａの全体にわたって均一な膜厚で形成される光透過性の電極である。透明電極１３は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の無機酸化物、あるいはポリチオフェンやポリピロール等の透明導電樹脂等といった仕事関数の大きい導電性材料によって形成されている。
【００４０】
このように本実施形態の太陽電池素子２の光電変換層は、真性半導体であるＩ型半導体層９が、Ｐ型半導体層７とＮ型半導体層１１とに挟まれたｐｉｎ接合構造になっている。その太陽電池素子２に太陽光Ｌが入射すると、太陽光Ｌの一部は、透明電極１３及びＮ型半導体層１１を介してＩ型半導体層９において吸収される。すると、Ｉ型半導体層９内において光励起キャリア、すなわち電子−正孔対が生成され、その電子がＮ型半導体層１１側に、正孔がＰ型半導体層７側に移動することにより太陽電池素子２の光電変換層内に電流が生じる。Ｎ型半導体層１１側に移動した電子は透明電極１３によって収集され、Ｐ型半導体層７側に移動した正孔は反射電極５によって収集されるようになっている。その反射電極５及び透明電極１３には、図２に示すように、外部負荷Ｒに接続された接続線Ｃがそれぞれ接続されており、反射電極５から透明電極１３に向かって電流ｉが流れて発電されるようになっている。
【００４１】
本実施形態の太陽電池素子２では、上記したように光電変換層がｐｉｎ接合構造になっているため、Ｉ型半導体層９によって、Ｐ型半導体層７及びＮ型半導体層１１のｐｎ接合の実質的な幅、すなわち内部電界領域を拡張することができる。これによって、太陽光Ｌの受光によってＩ型半導体層９内に生じる電子−正孔対が、その内部電界領域によって分離されて再結合されることなく、それぞれＰ型半導体層７及びＮ型半導体層１１に移動されるため、広範な光スペクトルを利用した高効率な発電を行うことができる。
【００４２】
また、図１に示すように、円柱状の太陽電池素子２をＹ方向に列設して太陽電池装置１を構成すると、太陽光Ｌが入射される受光面１ａの表面積を、平板状の太陽電池装置の受光表面積に比べてπ／２倍、すなわち１．５倍に増大させることができる。その結果、太陽電池装置１の発電電力を、平板状の太陽電池装置の発電電力よりも増大させることができる。また、太陽電池装置１の受光面１ａは円弧状になっているため、太陽電池装置１を固定した状態で、太陽の位置が変化しても、太陽電池装置１全体として見ると、太陽光Ｌの入射角度は略一定になる。そのため、太陽電池装置１の光電変換効率を略一定に維持することができ、安定した電力を発電することができる。
【００４３】
そして、透明電極１３の外周面１３ａには、透明電極１３の全体を覆う反射防止層１５が形成されている。反射防止層１５は、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、ＣｅＦ３、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機物から形成されており、単層〜３層で構成されている。この反射防止層１５によって、太陽電池装置１の太陽と対向する面（受光面１ａ）における太陽光Ｌの反射を抑制することができる。さらに、反射防止層１５は、一旦太陽電池素子２内に入射した太陽光Ｌを、反射電極５等によって太陽電池素子２の外部に反射させないようにしている。このように太陽光Ｌを効率的に太陽電池素子２（光電変換層）内に吸収できるため、光電変換効率を向上させることができる。
【００４４】
次に、上記した太陽電池装置１の製造方法について、図４〜図１３に従って説明する。
まず、太陽電池素子２を形成するために、支持棒３の外周面３ａに反射電極５を形成する反射電極形成工程を行う。すなわち、図４に示すように、支持棒３の外周面３ａ全体を、反射電極形成液２１の中に浸漬する。本実施形態の反射電極形成液２１は、上記した反射電極材料の中の銀のナノ微粒子を有機系分散媒に分散させた液状体であって、後述する反射電極液状膜２１Ｌを形成しやすくするために、好ましくは支持棒３の外周面３ａに対する後退接触角θ１が４５°以下となる液状体である。
【００４５】
支持棒３を反射電極形成液２１の中に浸漬すると、浸漬した支持棒３を徐々に引き出し、その外周面３ａの全体に、反射電極形成液２１からなる反射電極液状膜２１Ｌを形成する。この際、反射電極液状膜２１Ｌの膜厚は、後退接触角θ１に支配されており、後退接触角θ１を一定に保持して支持棒３を反射電極形成液２１から引き出すことによって、支持棒３の外周面３ａの略全体にわたり均一な膜厚で形成されるようになる。なお、引き出す支持棒３が反射電極形成液２１から離間するとき、反射電極形成液２１側の支持棒３の端面（底面３ｂ）には、外周面３ａに比べて、不均一な膜厚の反射電極液状膜２１Ｌが形成されやすい。そのため、本実施形態では、底面３ｂに形成した反射電極液状膜２１Ｌを払拭して除去する構成にしているが、これに限らず、例えば底面３ｂを半球面状の曲面に形成して、底面３ｂに均一な反射電極液状膜２１Ｌを形成する構成にしてもよい。
【００４６】
反射電極液状膜２１Ｌを形成すると、支持棒３を乾燥・焼成炉に搬送し、反射電極形成液２１に対応した所定の乾燥温度及び焼成温度まで昇温して、反射電極液状膜２１Ｌを乾燥・焼成する。これによって、支持棒３の外形や長さ、形状の変更に対応して、図５に示すように、支持棒３の外周面３ａの全体に、均一な膜厚の反射電極５を形成することができる。
【００４７】
なお、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥・焼成によって形成した反射電極５の膜厚が、所定の膜厚に満たない場合には、再度上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥・焼成を繰り返して、反射電極５を厚膜化する構成にしてもよい。また、反射電極形成液２１の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ１を低下させ、反射電極液状膜２１Ｌを厚膜化する構成にしてもよい。
【００４８】
反対に、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥・焼成によって形成した反射電極５の膜厚が、所定の膜厚を超える場合には、支持棒３を引き出した後に、支持棒３の外周面３ａの全体に加圧エアーを吹き付けて、反射電極液状膜２１Ｌの膜厚を薄くする構成にしてもよい。また、反射電極形成液２１の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ１を増加させ、反射電極液状膜２１Ｌを薄膜化する構成にしてもよい。
【００４９】
反射電極形成工程を終了すると、反射電極５の外周面５ａ上にＰ型半導体層７を形成するＰ型半導体層形成工程を行う。すなわち、図６に示すように、支持棒３に形成された反射電極５の外周面５ａ全体を、Ｐ型半導体層形成液２３の中に浸漬する。本実施形態のＰ型半導体層形成液２３は、上記したＰ型半導体層材料のデカボランとシクロペンタシラン混合物を波長３０８ｎｍの紫外線を２０ｍＷ／ｃｍ２で５分間照射した後、トルエンに溶解させた液状体であって、後述するＰ型半導体層液状膜２３Ｌを形成しやすくするために、好ましくは反射電極５の外周面５ａに対する後退接触角θ２が４５°以下となる液状体である。また、このＰ型半導体層形成液２３はホウ素の濃度勾配がないため、液状体中にホウ素が略均一に分布されるようになっている。なお、Ｐ型半導体層形成液２３は、上記したＰ型半導体層形成材料に対応した有機系又は無機系の溶媒あるいは分散媒からなる液状体であってもよい。
【００５０】
反射電極５の外周面５ａをＰ型半導体層形成液２３の中に浸漬すると、浸漬した外周面５ａを徐々に引き出し、その外周面５ａの全体に、Ｐ型半導体層形成液２３からなるＰ型半導体層液状膜２３Ｌを形成する。この際、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌの膜厚は、後退接触角θ２に支配されており、後退接触角θ２を一定に保持して支持棒３をＰ型半導体層形成液２３から引き出すことによって、反射電極５の外周面５ａの略全体にわたり均一な膜厚で形成されるようになる。なお、本実施形態では、反射電極形成工程と同様に、底面３ｂ側に形成されるＰ型半導体層液状膜２３Ｌを払拭して除去する構成にしているが、これに限らず、底面３ｂの形状を半球面状の曲面に変更して、底面３ｂに均一なＰ型半導体層液状膜２３Ｌを形成する構成にしてもよい。
【００５１】
Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌを形成すると、支持棒３を乾燥・焼成炉に搬入し、Ｐ型半導体層形成液２３に対応した所定の乾燥温度の２２０℃まで昇温して、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌを乾燥する。乾燥した後、水素３％含有アルゴン中において５５０℃で熱分解を行えば、Ｐ型半導体層７を形成することができる。これによって、支持棒３の外形や長さ、形状の変更に対応して、図７に示すように、反射電極５の外周面５ａの全体に、均一な膜厚のＰ型半導体層７を形成することができる。このＰ型半導体層７は、ホウ素が略均一に分布されているＰ型半導体層形成液２３から形成されるため、ホウ素の濃度勾配がなく、シリコン層中にホウ素が略均一に分布されるようになっている。
【００５２】
なお、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＰ型半導体層７の膜厚が、所定の膜厚に満たない場合には、再度上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥を繰り返して、Ｐ型半導体層７を厚膜化する構成にしてもよい。また、Ｐ型半導体層形成液２３の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ２を低下させ、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌを厚膜化する構成にしてもよい。
【００５３】
反対に、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＰ型半導体層７の膜厚が、所定の膜厚を超える場合には、支持棒３を引き出した後に、Ｐ型半導体層７の外周面７ａの全体に加圧エアーを吹き付けて、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌの膜厚を薄くする構成にしてもよい。また、Ｐ型半導体層形成液２３の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ２を低下させ、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌを薄膜化する構成にしてもよい。
【００５４】
Ｐ型半導体層形成工程を終了すると、Ｐ型半導体層７の外周面７ａ上にＩ型半導体層９を形成するＩ型半導体層形成工程を行う。すなわち、図８に示すように、支持棒３に形成されたＰ型半導体層７の外周面７ａ全体を、Ｉ型半導体層形成液２５の中に浸漬する。本実施形態のＩ型半導体層形成液２５は、シクロペンタシランを波長３０８ｎｍの紫外線を２０ｍＷ／ｃｍ２で５分間照射した後、トルエンに溶解させた液状体であって、後述するＩ型半導体層液状膜２５Ｌを形成しやすくするために、好ましくはＰ型半導体層７の外周面７ａに対する後退接触角θ３が４５°以下となる液状体である。なお、Ｉ型半導体層形成液２５は、上記したＩ型半導体層材料に対応した有機系又は無機系の溶媒あるいは分散媒からなる液状体であってもよい。
【００５５】
Ｐ型半導体層７の外周面７ａをＩ型半導体層形成液２５の中に浸漬すると、浸漬した外周面７ａを徐々に引き出し、その外周面７ａの全体に、Ｉ型半導体層形成液２５からなるＩ型半導体層液状膜２５Ｌを形成する。この際、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌの膜厚は、後退接触角θ３に支配されており、後退接触角θ３を一定に保持して支持棒３をＩ型半導体層形成液２５から引き出すことによって、Ｐ型半導体層７の外周面７ａの略全体にわたり均一な膜厚で形成されるようになる。なお、本実施形態では、反射電極形成工程と同様に、底面３ｂ側に形成されるＩ型半導体層液状膜２５Ｌを払拭して除去する構成にしているが、これに限らず、底面３ｂの形状を半球面状の曲面に変更して、底面３ｂに均一なＩ型半導体層液状膜２５Ｌを形成する構成にしてもよい。
【００５６】
Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌを形成すると、支持棒３を乾燥・焼成炉に搬入し、Ｉ型半導体層形成液２５に対応した所定の乾燥温度の２２０℃まで昇温して、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌを乾燥する。乾燥した後、水素３％含有アルゴン中において５５０℃で熱分解を行えば、Ｉ型半導体層を形成することができる。これによって、支持棒３の外形や長さ、形状の変更に対応して、図９に示すように、Ｐ型半導体層７の外周面７ａの全体に、均一な膜厚のＩ型半導体層９を形成することができる。
【００５７】
なお、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＩ型半導体層９の膜厚が、所定の膜厚に満たない場合には、再度上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥を繰り返して、Ｉ型半導体層９を厚膜化する構成にしてもよい。また、Ｉ型半導体層形成液２５の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ３を低下させ、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌを厚膜化する構成にしてもよい。
【００５８】
反対に、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＩ型半導体層９の膜厚が、所定の膜厚を超える場合には、支持棒３を引き出した後に、Ｉ型半導体層９の外周面９ａの全体に加圧エアーを吹き付けて、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌの膜厚を薄くする構成にしてもよい。また、Ｉ型半導体層形成液２５の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ３を低下させ、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌを薄膜化する構成にしてもよい。
【００５９】
Ｉ型半導体層形成工程を終了すると、Ｉ型半導体層９の外周面９ａ上にＮ型半導体層１１を形成するＮ型半導体層形成工程を行う。すなわち、図１０に示すように、支持棒３に形成されたＩ型半導体層９の外周面９ａ全体を、Ｎ型半導体層形成液２７の中に浸漬する。本実施形態のＮ型半導体層形成液２７は、黄リンとシクロペンタシラン混合物を波長３０８ｎｍの紫外線を２０ｍＷ／ｃｍ２で５分間照射した後、トルエンに溶解させた液状体であって、後述するＮ型半導体層液状膜２７Ｌを形成しやすくするために、好ましくはＩ型半導体層９の外周面９ａに対する後退接触角θ４が４５°以下となる液状体である。また、このＮ型半導体層形成液２７はリンの濃度勾配がないため、液状体中にリンが略均一に分布されるようになっている。なお、Ｎ型半導体層形成液２７は、上記したＮ型半導体層材料に対応した有機系又は無機系の溶媒あるいは分散媒からなる液状体であってもよい。
【００６０】
Ｉ型半導体層９の外周面９ａをＮ型半導体層形成液２７の中に浸漬すると、浸漬した外周面９ａを徐々に引き出し、その外周面９ａの全体に、Ｎ型半導体層形成液２７からなるＮ型半導体層液状膜２７Ｌを形成する。この際、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌの膜厚は、後退接触角θ４に支配されており、後退接触角θ４を一定に保持して支持棒３をＮ型半導体層形成液２７から引き出すことによって、Ｉ型半導体層９の外周面９ａの略全体にわたり均一な膜厚で形成されるようになる。なお、本実施形態では、反射電極形成工程と同様に、底面３ｂ側に形成されるＮ型半導体層液状膜２７Ｌを払拭して除去する構成にしているが、これに限らず、底面３ｂの形状を半球面状の曲面に変更して、底面３ｂに均一なＮ型半導体層液状膜２７Ｌを形成する構成にしてもよい。
【００６１】
Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌを形成すると、支持棒３を乾燥・焼成炉に搬入し、Ｎ型半導体層形成液２７に対応した所定の乾燥温度の２２０℃まで昇温して、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌを乾燥する。乾燥した後、水素３％含有アルゴン中において４５０℃で熱分解を行えば、Ｎ型半導体層１１を形成することができる。これによって、支持棒３の外形や長さ、形状の変更に対応して、図１１に示すように、Ｉ型半導体層９の外周面９ａの全体に、均一な膜厚のＮ型半導体層１１を形成することができる。このＮ型半導体層１１は、リンが略均一に分布されているＮ型半導体層形成液２７から形成されるため、リンの濃度勾配がなく、シリコン層中にリンが略均一に分布されるようになっている。
【００６２】
なお、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＮ型半導体層１１の膜厚が、所定の膜厚に満たない場合には、再度上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥を繰り返して、Ｎ型半導体層１１を厚膜化する構成にしてもよい。また、Ｎ型半導体層形成液２７の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ４を低下させ、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌを厚膜化する構成にしてもよい。
【００６３】
反対に、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成したＮ型半導体層１１の膜厚が、所定の膜厚を超える場合には、支持棒３を引き出した後に、Ｎ型半導体層１１の外周面９ａの全体に加圧エアーを吹き付けて、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌの膜厚を薄くする構成にしてもよい。また、Ｎ型半導体層形成液２７の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ４を低下させ、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌを薄膜化する構成にしてもよい。
【００６４】
Ｎ型半導体層形成工程を終了すると、Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａ上に透明電極１３を形成する透明電極形成工程を行う。すなわち、図１２に示すように、支持棒３に形成されたＮ型半導体層１１の外周面１１ａ全体を、透明電極形成液２９の中に浸漬する。本実施形態の透明電極形成液２９は、上記した透明電極形成材料のＩＴＯのナノ微粒子を有機系分散媒に分散させた液状体であって、後述する透明電極液状膜２９Ｌを形成しやすくするために、好ましくはＮ型半導体層１１の外周面１１ａに対する後退接触角θ５が４５°以下となる液状体である。
【００６５】
Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａを透明電極形成液２９の中に浸漬すると、浸漬した外周面１１ａを徐々に引き出し、その外周面１１ａの全体に、透明電極形成液２９からなる透明電極液状膜２９Ｌを形成する。この際、透明電極液状膜２９Ｌの膜厚は、後退接触角θ５に支配されており、後退接触角θ５を一定に保持して支持棒３を透明電極形成液２９から引き出すことによって、Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａの略全体にわたり均一な膜厚で形成されるようになる。なお、本実施形態では、反射電極形成工程と同じく、底面３ｂ側に形成される透明電極液状膜２９Ｌを払拭して除去する構成にしているが、これに限らず、底面３ｂの形状を半球面状の曲面に変更して、底面３ｂに均一な透明電極液状膜２９Ｌを形成する構成にしてもよい。
【００６６】
透明電極液状膜２９Ｌを形成すると、支持棒３を乾燥炉に搬送し、透明電極形成液２９に対応した所定の乾燥温度まで昇温して、透明電極液状膜２９Ｌを乾燥する。これによって、支持棒３の外形や長さ、形状の変更に対応して、図１３に示すように、Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａの全体に、均一な膜厚の透明電極１３を形成することができる。
【００６７】
なお、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成した透明電極１３の膜厚が、所定の膜厚に満たない場合には、再度上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥を繰り返して、透明電極１３を厚膜化する構成にしてもよい。また、透明電極形成液２９の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ５を低下させ、透明電極液状膜２９Ｌを厚膜化する構成にしてもよい。
【００６８】
反対に、上記した支持棒３の浸漬、引き出し、乾燥によって形成した透明電極１３の膜厚が、所定の膜厚を超える場合には、支持棒３を引き出した後に、透明電極１３の外周面１３ａの全体に加圧エアーを吹き付けて、透明電極液状膜２９Ｌの膜厚を薄くする構成にしてもよい。また、透明電極形成液２９の溶媒あるいは分散媒を変更して後退接触角θ５を低下させ、透明電極液状膜２９Ｌを薄膜化する構成にしてもよい。
【００６９】
透明電極形成工程を終了すると、透明電極１３上に反射防止層１５（図３参照）を形成する反射防止層形成工程を行う。すなわち、透明電極１３の外周面１３ａの全体に、塗布や気相法により反射防止層１５を形成する。なお、この際、反射電極５及び透明電極１３の一部にマスクを施し、反射電極５及び透明電極１３に、前記外部負荷Ｒ（図２参照）と接続される前記接続線Ｃを形成するための配線領域をそれぞれ形成するようになっている。
【００７０】
そして、形成された太陽電池素子２を、図１に示すように隣接する太陽電池素子２同士が接触されるように列設して、太陽電池装置１を形成する。
次に、本実施形態の効果を以下に記載する。
【００７１】
（１）本実施形態によれば、支持棒３の外周面３ａに沿う反射電極５の外周面５ａを、Ｐ型半導体層材料を含むＰ型半導体層形成液２３に浸漬し、Ｐ型半導体層形成液２３から引き出した反射電極５の外周面５ａ上に、均一な膜厚のＰ型半導体層液状膜２３Ｌを形成するようにした。そして、Ｐ型半導体層液状膜２３Ｌを乾燥・焼成して、反射電極５の外周面５ａ全体に、均一な膜厚のＰ型半導体層７を形成するようにした。また、Ｐ型半導体層７の外周面７ａを、Ｉ型半導体層材料を含むＩ型半導体層形成液２５に浸漬し、Ｉ型半導体層形成液２５から引き出したＰ型半導体層７の外周面７ａ上に、均一な膜厚のＩ型半導体層液状膜２５Ｌを形成するようにした。そして、Ｉ型半導体層液状膜２５Ｌを乾燥・焼成して、Ｐ型半導体層７の外周面７ａ全体に、均一な膜厚のＩ型半導体層９を形成するようにした。また、Ｉ型半導体層９の外周面９ａを、Ｎ型半導体層材料を含むＮ型半導体層形成液２７に浸漬し、Ｎ型半導体層形成液２７から引き出したＩ型半導体層９の外周面９ａ上に、均一な膜厚のＮ型半導体層液状膜２７Ｌを形成するようにした。そして、Ｎ型半導体層液状膜２７Ｌを乾燥・焼成して、Ｉ型半導体層９の外周面９ａ全体に、均一な膜厚のＮ型半導体層１１を形成するようにした。
【００７２】
その結果、Ｐ型半導体層形成液２３、Ｉ型半導体層形成液２５及びＮ型半導体層形成液２７への支持棒３の浸漬と引き出しによって、支持棒３の外形や長さに即した均一な膜厚のＰ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１を形成することができる。また、Ｐ型半導体層形成液２３及びＮ型半導体層形成液２７は、液状体中にホウ素及びリンがそれぞれ略均一に分布されているため、そのＰ型半導体層形成液２３及びＮ型半導体層形成液２７から形成されたＰ型半導体層７及びＮ型半導体層１１も、ホウ素及びリン等の不純物の濃度勾配がなく、不純物が均一に分布されるようになっている。そのため、太陽電池素子２のどの面で太陽光Ｌを受光しても略一定の光電変換効率を得ることができる。その結果、太陽電池素子２の品質を向上させることができる。
【００７３】
また、液体材料であるＰ型半導体層形成液２３、Ｉ型半導体層形成液２５及びＮ型半導体層形成液２７によって、Ｐ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１をそれぞれ形成したため、液状膜になった部分を全てシリコン層として利用できるため、ＣＶＤ法等でシリコン層を成膜する場合に比べてシリコンの高い利用効率を得ることができる。
【００７４】
（２）本実施形態によれば、反射電極形成液２１及び透明電極形成液２９への支持棒３の浸漬と引き出しによって、それぞれ反射電極液状膜２１Ｌ及び透明電極液状膜２９Ｌを形成するようにした。そして、これら反射電極液状膜２１Ｌ及び透明電極液状膜２９Ｌを乾燥・焼成して、均一な膜厚の反射電極５及び透明電極１３を形成するようにした。
【００７５】
その結果、反射電極形成液２１及び透明電極形成液２９への支持棒３の浸漬と引き出しによって、支持棒３の外形や長さに即した均一な膜厚の反射電極５及び透明電極１３を形成することができ、ひいては支持棒３のサイズや形状の変更を容易にして、太陽電池素子２の生産性を向上することができる。
【００７６】
（３）本実施形態によれば、円柱状の太陽電池素子２をＹ方向に列設して太陽電池装置１を形成した。これによって、太陽光Ｌが入射される太陽電池装置１の受光面１ａの表面積を、平板状の太陽電池装置の受光表面積に比べてπ／２倍、すなわち約１．５倍に増大させることができる。その結果、太陽電池装置１の発電電力を、平板状の太陽電池装置の発電電力よりも増大させることができる。
【００７７】
また、図１に示すように、太陽電池装置１の受光面１ａは円弧状になっているため、太陽電池装置１を固定した状態で、太陽の位置が変化しても、太陽電池装置１全体として見ると、太陽光Ｌの入射角度は略一定になる。そのため、太陽電池装置１の光電変換効率を略一定に維持することができ、安定した電力を発電することができる。
【００７８】
（４）本実施形態によれば、光電変換層をＰ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１からなるｐｉｎ接合構造とした。そのため、Ｉ型半導体層９によって、Ｐ型半導体層７及びＮ型半導体層１１のｐｎ接合の実質的な幅、すなわち内部電界領域を拡張することができる。従って、太陽光Ｌの受光によりＩ型半導体層９内に生じる電子−正孔対が、その内部電界領域によって分離されて再結合されることなく、それぞれＮ型半導体層１１及びＰ型半導体層７に移動することができるため、広範な光スペクトルを利用した高効率な発電を行うことができる。
【００７９】
（５）本実施形態によれば、透明電極１３の外周面１３ａに反射防止層１５を形成するようにした。この反射防止層１５によって、受光面１ａにおける太陽光Ｌの反射を抑制することができる。さらに、反射防止層１５は、一旦太陽電池素子２内に入射した太陽光Ｌを、反射電極５等によって太陽電池素子２の外部に反射させないようにすることができる。その結果、太陽光Ｌを効率的に太陽電池素子２（光電変換層）内に吸収できるため、より大きい発電電力を得ることできる。
【００８０】
（６）本実施形態によれば、反射電極５、Ｐ型半導体層７、Ｉ型半導体層９、Ｎ型半導体層１１及び透明電極１３の膜厚は、後退接触角θ１〜θ５にそれぞれ支配されているため、この後退接触角θ１〜θ５を変更することによって、各種層５，７，９，１１，１３の膜厚を容易に変更することができる。
【００８１】
なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・上記実施形態では、反射電極５の外周面５ａに、Ｐ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１の順に積層するようにした。これに限らず、反射電極５の外周面５ａに、Ｎ型半導体層１１、Ｉ型半導体層９及びＰ型半導体層７の順に積層するようにしてもよい。なお、この場合のＰ型半導体層７の膜厚は、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度であるのが好ましく、０．０５μｍ〜０．３μｍ程度であるのがより好ましい。また、Ｐ型半導体層７としてホウ素を含有する化合物の添加量は、ホウ素原子として換算した場合に、１０１９〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１０２０〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。一方、Ｎ型半導体層１１の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１〜５μｍ程度であるのがより好ましい。また、Ｎ型半導体層１１としてリンを含有する化合物の添加量は、リン原子として換算した場合に、１０１０〜１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１０１０〜１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。
【００８２】
・上記実施形態では、反射電極５と透明電極１３との間に、光電変換層（Ｐ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１）を一層挟む構造とした。これに限らず、例えば図１４に示すように、Ｐ型半導体層、Ｉ型半導体層及びＮ型半導体層からなる光電変換層Ｈ１，Ｈ２を積層した、いわゆるタンデム構造であってもよい。また、光電変換層を３層以上の多層に積層した構造としてもよい。すなわち、Ｎ型半導体層形成工程の後に、Ｐ型半導体層形成工程、Ｉ型半導体層形成工程及びＮ型半導体層形成工程を繰り返し行って、光電変換層を多層に積層するようにしてもよい。また、光電変換層Ｈ１，Ｈ２を、Ｎ型半導体層及びＰ型半導体層から構成されるようにしてもよい。これらの場合、特に、禁制帯幅の異なる複数の光電変換層を積層することによって、太陽光Ｌの入射側の光電変換層（例えば、光電変換層Ｈ２）から順に短波長の光を利用して発電し、より長波長の光はより内周の光電変換層（例えば、光電変換層Ｈ１）で利用することができる。その結果、太陽光Ｌの各波長域の光エネルギー、特に長波長までの光エネルギーを電気エネルギーに変換することができるため、上記実施形態の単結合の場合に比べてより高い光電変換効率を得ることができる。
【００８３】
・上記実施形態では、光電変換層をＰ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１からなるｐｉｎ接合構造としたが、これに限らず、例えばＩ型半導体層９を省略してＰ型半導体層７及びＮ型半導体層１１からなるｐｎ接合構造としてもよい。なお、この場合のＰ型半導体層７の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１〜５μｍ程度であるのがより好ましい。また、Ｐ型半導体層７としてホウ素を含有する化合物の添加量は、ホウ素原子として換算した場合に、１０１０〜１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１０１０〜１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。一方、Ｎ型半導体層１１の膜厚は、０．０１μｍ〜０．５μｍ程度であるのが好ましく、０．０５μｍ〜０．３μｍ程度であるのがより好ましい。また、Ｎ型半導体層１１としてリンを含有する化合物の添加量は、リン原子として換算した場合に、１０１９〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１０２０〜１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。
【００８４】
・上記実施形態では、透明電極１３の外周面１３ａの全体に反射防止層１５を形成するようにしたが、この反射防止層１５を省略するようにしてもよい。また、透明電極１３の外周面１３ａの一部、例えば太陽光Ｌが入射される受光面１ａ側にのみ反射防止層１５を形成するようにしてもよい。
【００８５】
・上記実施形態では、Ｎ型半導体層１１の外周面１１ａの全体に透明電極１３を形成するようにしたが、これに限らず、例えばＮ型半導体層１１の外周面１１ａの一部にのみ透明電極１３を形成するようにしてもよい。これによって、透明電極１３の表面積が小さくなるため、透明電極１３による太陽光Ｌの遮蔽損を低減することができる。
【００８６】
・上記実施形態では、支持棒３を断面円形状として充実構造としたが、これに限らず、例えば支持棒３を断面円筒状として中空構造としてもよい。
・上記実施形態では、支持棒３の断面及び外形を、それぞれ断面が円形状であって、外形が棒状に具体化した。これに限らず、断面形状が楕円形状であってもよい。また、断面形状が多角形状や一部に平面を有する形状であってもよい。これによって、例えば太陽電池素子２を列設させる場合に、隣接する太陽電池素子２の接触面積が広くなるため、太陽電池素子２を配置しやすくなる。あるいは、外形が螺旋形に曲折した形状であってもよい。
【００８７】
・上記実施形態では、支持棒３を絶縁材料によって構成したが、これに限らず、支持棒３を導電性材料、例えば反射電極材料によって構成してもよい。これによれば、支持棒３の外周面３ａに、別途反射電極５を形成する必要がなく、反射電極形成工程を省略することができ、太陽電池素子２の生産性を向上することができる。
【００８８】
・上記実施形態では、支持棒３の外周面３ａに光反射性を有する反射電極５を形成するようにしたが、これに限らず、例えば反射電極５に代えて光透過性を有する電極を支持棒３の外周面３ａに形成するようにしてもよい。
【００８９】
・上記実施形態では、ＩＴＯのナノ粒子からなる透明電極形成液によって、透明電極１３を形成する構成にした。これに限らず、例えばｎブチルカルビトールを溶媒にした硝酸インジウムと無水第２塩化錫の混合液を導入・導出して、ＩＴＯからなる透明電極を形成してもよく、酸化スズ、酸化インジウム等のペーストをＮ型半導体層１１の外周面１１ａに塗布・乾燥して酸化スズあるいは酸化インジウムからなる透明電極を形成してもよい。
【００９０】
・上記実施形態では、反射電極形成液２１及び透明電極形成液２９への支持棒３の浸漬と引き出しによって、反射電極５及び透明電極１３を形成するようにした。これに限らず、例えばこれら反射電極５及び透明電極１３を蒸着法によって形成する構成にしてもよい。
【００９１】
・上記実施形態におけるＰ型半導体層７、Ｉ型半導体層９及びＮ型半導体層１１を形成するときの乾燥温度及び焼成温度に特に制限はない。
・上記実施形態では、Ｐ型半導体層材料、Ｉ型半導体層材料及びＮ型半導体層材料をシラン化合物から構成したが、これに限らず、例えばシリコン及びカーボンからなる高分子化合物から構成するようにしてもよい。また、シリコン及びゲルマニウムからなる高分子化合物から構成するようにしてもよい。あるいは、シリコン、カーボン及びゲルマニウムからなる高分子化合物から構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態における太陽電池装置を説明するための概略斜視図。
【図２】同じく、太陽電池素子を説明するための斜視図。
【図３】同じく、（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ断面図。
【図４】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図５】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図６】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図７】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図８】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図９】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図１０】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図１１】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図１２】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図１３】同じく、太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図。
【図１４】別例における太陽電池素子を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００９３】
θ１〜θ５…後退接触角、１…太陽電池装置、２…太陽電池素子、３…支持棒、５…反射電極、７…Ｐ型半導体層、９…Ｉ型半導体層、１１…Ｎ型半導体層、１３…透明電極、１５…反射防止層、２１…反射電極形成液、２１Ｌ…反射電極液状膜、２３…Ｐ型半導体層形成液、２３Ｌ…Ｐ型半導体層液状膜、２５…Ｉ型半導体層形成液、２５Ｌ…Ｉ型半導体層液状膜、２７…Ｎ型半導体層形成液、２７Ｌ…Ｎ型半導体層液状膜、２９…透明電極形成液、２９Ｌ…透明電極液状膜。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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