(57)【要約】【課題】下部電極における光吸収層の残存を低減し、高い光電変換効率を有する光電変換装置を提供する。【解決手段】基板１上に下部電極２を形成する工程と、下部電極２上に化合物半導体を含む光吸収層３を形成する工程とを有する。さらに、本実施形態に係る光電変換装置の製造方法は、光吸収層３の一部に、レーザを照射してなる照射部８を形成する工程と、照射部８を機械加工で除去して除去部を形成し、光吸収層３をパターニングする工程とを備えている。【選択図】図１
2012169569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に化合物半導体を含む光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の一部に、レーザを照射してなる照射部を形成する工程と、
前記照射部を機械加工で除去して除去部を形成し、前記光吸収層をパターニングする工程とを備えた光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記照射部を形成する工程の前に、
前記光吸収層上にバッファ層および上部電極を順次形成する工程をさらに有し、
前記光吸収層をパターニングする工程は、前記除去部を形成して前記光吸収層とともに前記バッファ層および前記上部電極をパターニングする工程であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記照射部を形成する工程の後に、
前記光吸収層上および前記照射部上にバッファ層を形成する工程をさらに有し、
前記光吸収層をパターニングする工程は、前記バッファ層の前記照射部上に形成された部分を前記照射部とともに除去して前記除去部を形成し、前記光吸収層とともに前記バッファ層をパターニングする工程であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記光吸収層上および前記照射部上にバッファ層を形成する工程の後に、
前記バッファ層上に上部電極を形成する工程をさらに有し、
前記バッファ層をパターニングする工程は、前記バッファ層および前記上部電極の前記照射部上に形成された部分を前記照射部とともに除去して、前記光吸収層とともに前記バッファ層および前記上部電極をパターニングする工程であることを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記照射部を形成する工程の前に、
前記光吸収層上にバッファ層を形成する工程をさらに有し、
前記照射部を形成する工程は、前記バッファ層の一部とともに前記光吸収層の一部にレーザを照射してなる前記照射部を形成する工程を含み、
前記光吸収層をパターニングする工程は、前記バッファ層の一部とともに前記照射部を除去して前記除去部を形成し、前記光吸収層とともに前記バッファ層をパターニングする工程であり、
前記バッファ層をパターニングする工程の後に、前記バッファ層上および前記除去部に上部電極を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記照射部を形成する工程において、
前記レーザを走査して、前記照射部下に位置する前記下部電極の表面に、前記レーザの照射によって走査方向に沿った凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電等に使用される光電変換装置は、様々な種類のものがあるが、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）に代表されるカルコパイライト系光電変換装置は比較的低コストで太陽電池モジュールの大面積化が容易なことから、研究開発が進められている。
【０００３】
このカルコパイライト系光電変換装置は、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）など下部電極が形成されている。そしてこの下部電極上には、二セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）等のカルコゲン化合物半導体層（カルコパイライト系の半導体層）よりなる光吸収層と、硫化カドミウム等の混晶化合物半導体よりなるバッファ層とを備えている。さらに、バッファ層上には、錫を含んだ酸化インジウム（ＩＴＯ）などの透明導電膜よりなる上部電極と、上部電極上に銀ペーストなどからなる集電電極とを備えている。
【０００４】
このカルコパイライト系光電変換装置では、所定の出力電圧を得るために、下部電極、光吸収層、バッファ層および上部電極などの一部を除去してパターニングすることにより、複数の光電変換セルに分割している。そして、複数の光電変換セルは、一方の光電変換セルの下部電極と、一方の光電変換セルに隣り合う他方の光電変換セルの上部電極とを接続されている。これにより、複数の光電変換セルは、基板上で電気的に接続されて集積化される。このような集積化において、下部電極はレーザでパターニングされる。また光吸収層、バッファ層および上部電極は、メカニカルスクライブによる機械加工でパターニングされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３７３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したメカニカルスクライブ法では、光吸収層を下部電極から除去しきれず、下部電極上に光吸収層が残存する場合があった。このような場合、上部電極と接続される下部電極上に光吸収層が残存していると、この残存部分で接触抵抗が高くなり、光電変換効率が低下する可能性があった。
【０００７】
本発明の１つの課題は、下部電極における光吸収層の残存を低減し、高い光電変換効率を有する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】
【０００８】
本発明の一の実施形態に係る光電変換装置の製造方法は、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上に化合物半導体を含む光吸収層を形成する工程とを有する。さらに、本実施形態に係る光電変換装置の製造方法は、前記光吸収層の一部に、レーザを照射してなる照射部を形成する工程と、前記照射部を機械加工で除去して除去部を形成し、前記光吸収層をパターニングする工程とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一の実施形態に係る光電変換装置の製造方法によれば、光吸収層の一部にレー
ザを照射することにより、光吸収層のレーザが照射された部位（照射部）が変質する。このようにレーザで変質された光吸収層は、機械加工で除去しやすくなるため、光吸収層の除去部において下部電極上における光吸収層の残存を低減することができる。その結果、本実施形態では、光電変換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態によって製造された光電変換装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の光電変換装置の断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一の実施形態に係る光電変換装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の他の実施形態に係る光電変換装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の他の実施形態に係る光電変換装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の他の実施形態に係る光電変換装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の他の実施形態に係る光電変換装置の製造方法における工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、図３（ｃ）における下部電極２および照射部８近傍の部分拡大図であり、（ｂ）は図８（ａ）の基板１をＸＹ平面で平面透視したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面には、光電変換セル１０の配列方向（例えば、図１の図面視左右方向）をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付しているものがある。まず、本発明の実施形態に係る製造方法で製造される光電変換装置の実施形態について説明する。
【００１２】
＜光電変換装置＞
光電変換装置２０は、図１に示すように、光電変換セル１０が複数並べて形成されている。光電変換セル１０は、基板１と、下部電極２と、光吸収層３と、バッファ層４と、上部電極５と、集電電極６と、接続導体７とを備えている。
【００１３】
光電変換装置２０は、複数の光電変換セル１０が電気的に接続されている。具体的に、隣り合う複数の光電変換セル１０同士は、一方の光電変換セル１０の上部電極５と、一方の光電変換セルに隣り合う他方の光電変換セル１０の下部電極２とが電気的に接続されている。なお、図１において、光電変換セル１０ａの上部電極５は、接続導体７を介して光電変換セル１０ｂの下部電極２と電気的に接続されている。これにより、隣接する光電変換セル１０同士は、図１中のＸ方向に沿って直列接続され、基板１上で集積化されている。
【００１４】
光電変換セル１０では、下部電極２および上部電極５で挟まれた光吸収層３およびバッファ層４により、光電変換が行なわれる。次に、光電変換セル１０の各部材について説明する。
【００１５】
基板１は、光吸収層３等を支持するためのものである。このような基板１としては、例えば厚さ１〜３ｍｍ程度のソーダライムガラス（ＳＬＧ）が挙げられる。
【００１６】
下部電極２は、一方向（図１および図２中のＸ方向）に互いに間隔をあけて基板１の一主面上に複数配置されている。本実施形態では、図２において、上記間隔に対応する分離溝Ｐ１によって互いに離間した３つの下部電極２が設けられている。なお、下部電極２の
個数については、図１および図２に示したものに限られない。このような下部電極２は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）または金（Ａｕ）等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であってもよい。また、これらの金属を積層してなる構造体であってもよい。この下部電極２は、例えば、基板１上にスパッタリング法または蒸着法等で厚さ０．２〜１μｍ程度に形成される。
【００１７】
光吸収層３は、下部電極２上に配置されている。光吸収層３は化合物半導体を含んでいる。このような化合物半導体としては、例えば、カルコゲン化合物半導体が挙げられる。カルコゲン化合物半導体は、カルコゲン元素である硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）を含むものである。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、Ｉ-III-VI化合物半導体がある。I-III-VI化合物半導体とは、Ｉ-Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII-Ｂ族元素（１３族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素（１６族元素ともいう）との化合物半導体であり、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる（ＣＩＳ系化合物半導体ともいう）。I-III-VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２）又は薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜がある。なお、光吸収層３が含む化合物半導体は、上記したＩ-III-VI化合物半導体だけでなく、例えば、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）を含む、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４に代表されるＣＺＴＳ系のものであってもよい。ＣＺＴＳ系化合物半導体は、I-III-VI化合物半導体のようにレアメタルを使用していないため、材料を確保しやすい。また、光吸収層３は、例えばｐ型の導電形を有し、厚さが１〜３μｍ程度である。
【００１８】
光吸収層３は、スパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成される。また、光吸収層３は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成される。上述のような塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層３に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。この塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスが用いられることで、光電変換装置２０の製造にかかるコストが低減され得る。
【００１９】
バッファ層４は、光吸収層３の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、光吸収層３の第１導電型とは異なる第２導電型（ここではｎ型の導電型）を有する半導体を主に含む。なお導電型が異なる半導体とは、伝導担体（キャリア）が異なる半導体である。また、光吸収層３の導電型がｎ型であり、バッファ層４の導電型がｐ型であってもよい。ここでは、バッファ層４と光吸収層３との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、光電変換セル１０では、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層３とバッファ層４とにおいて光電変換が生じ得る。
【００２０】
バッファ層４は、化合物半導体を主に含む。バッファ層４に含まれる化合物半導体としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。そして、バッファ層４が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リーク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層４は、例えば、ケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等によって形成され得る。
【００２１】
また、バッファ層４は、光吸収層３の一主面の法線方向（＋Ｚ方向）に厚さを有する。この厚さは、例えば、１０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下に設定される。バッファ層４の
厚さが１００ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば、バッファ層４の上に上部電極５がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層４においてダメージが生じ難くなる。
【００２２】
上部電極５は、バッファ層４の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、例えば、ｎ型の導電型を有する透明の導電層（透明導電層とも言う）である。この上部電極５は、光吸収層３において生じた電荷を取り出す電極（取出電極とも言う）として働く。上部電極５は、バッファ層４よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。上部電極５には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれてもよいし、窓層と透明導電層とが含まれてもよい。
【００２３】
上部電極５は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム（ＩＴＯ）、および酸化錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物半導体等が採用され得る。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウム、およびフッ素のうちの何れか１つの元素等が含まれたものである。
【００２４】
上部電極５は、スパッタリング法、蒸着法、または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等によって形成され得る。上部電極５の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上で且つ３．０μｍ以下である。ここで、上部電極５が、１Ω・ｃｍ未満の抵抗率と、５０Ω／□以下のシート抵抗とを有していれば、上部電極５を介して光吸収層３から電荷が良好に取り出され得る。
【００２５】
バッファ層４および上部電極５が、光吸収層３が吸収し得る光の波長帯域に対して、光を透過させ易い性質（光透過性とも言う）を有していれば、光吸収層３における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、上部電極５の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、上部電極５における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。更に、上部電極５の絶対屈折率とバッファ層４の絶対屈折率とが略同一であれば、上部電極５とバッファ層４との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。
【００２６】
集電電極６は、上部電極５の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられている線状の電極部（線状電極部とも言う）である。そして、例えば光電変換セル１０ａの上部電極５によって集められた電荷は、集電電極６によって更に集められ、接続導体７を介して光電変換セル１０ｂに伝達され得る。
【００２７】
この集電電極６が設けられることで、上部電極５における導電性が補われるため、上部電極５の薄層化が可能となる。その結果、電荷の取り出し効率の確保と、上部電極５における光透過性の向上とが両立し得る。なお、集電電極６が、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換装置２０における変換効率が向上し得る。なお、集電電極６に含まれる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等であってもよい。
【００２８】
また、集電電極６の幅は、５０μｍ以上で且つ４００μｍ以下であれば、隣接する光電変換セル１０の間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層３１への光の入射量の低下が低減され得る。１つの光電変換セル１０に複数の集電電極６が設けられる場合、該複数の集電電極６の間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であればよい。
【００２９】
なお、集電電極６の表面が、光吸収層３が吸収し得る波長領域の光を反射する性質を有していれば、光電変換装置２０がモジュール化された際に、集電電極６の表面で反射した光が、モジュール内で再び反射して光吸収層３に入射し得る。これにより、光電変換装置
２０における変換効率が向上し得る。このような表面が形成されるためには、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子が添加されたペーストが上部電極５の一主面上に塗布され、その後の乾燥によって該ペーストが固化されることで集電電極６が形成されればよい。また、例えば、アルミニウム等の光反射率の高い金属が集電電極６の表面に蒸着されてもよい。
【００３０】
接続導体７は、光吸収層３およびバッファ層４を除去してなる分離溝Ｐ２内に配置されている。この接続導体７は、集電電極６と電気的に接続しており、分離溝Ｐ２を通って隣の光電変換セル１０から延伸されている下部電極２に接続するような垂下部を有している。これにより、接続導体７は、図１において、光電変換セル１０ａの上部電極５と、光電変換セル１０ｂの下部電極２とを電気的に接続できる。なお、図１では、上部電極５に電気的に接続された光電変換セル１０ａの集電電極６と光電変換セル１０ｂの下部電極５とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続導体７は、例えば、分離溝Ｐ２に配置されるバッファ層４および上部電極５の少なくとも一方を介して光電変換セル１０ａの上部電極５と光電変換セル１０ｂの下部電極２とを電気的に接続する形態であってもよい。
【００３１】
接続導体７は、集電電極６と同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続導体７は、集電電極６の形成と同時に行なってもよい。それゆえ、接続導体７は、集電電極６の一部であってもよい。
【００３２】
＜光電変換装置の製造方法＞
（実施形態１）
次に、光電変換装置の製造方法の一実施形態について図３を用いて説明する。
【００３３】
まず、ソーダライムガラス等で形成された基板１を用意する。基板１の大きさは、例えば５０ｃｍ×１００ｃｍ程度、厚さ５ｍｍ程度である。
【００３４】
次に、基板１を洗浄した後、図３（ａ）に示すように、基板１の一主面にＭｏ層等をスパッタリング法などで成膜する。次いで、この下部電極２にＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザを照射して、幅１０〜１００μｍ程度の分割溝Ｐ１を形成することにより、Ｍｏ層をパターニングして複数の短冊状の下部電極２を形成する。このパターニング後のＭｏ層の幅は３〜１５ｍｍ程度である。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に示すように、下部電極２上に光吸収層３をスパッタリング法、蒸着法、印刷法などを用いて成膜する。以下では、具体例として、二セレン化銅インジウムガリウム（以下、ＣＩＧＳとする）のＩ−III−VI族化合物を含む光吸収層３を形成する場合について述べる。例えば、スパッタリング法で光吸収層３を形成する場合は、まず、Ｃｕ−Ｇａの合金ターゲットを用いて金属薄膜を成膜し、その金属薄膜上に、さらにＩｎターゲットを用いてＩｎ薄膜を成膜して前駆体が形成される。一方で、印刷法で光吸収層３を形成する場合は、例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａを含有したペーストを基板１上にスクリーン印刷法等を用いて塗布し、１００〜１５０℃程度の温度で乾燥を行うことにより、前駆体が形成される。
【００３６】
次いで、上述した前駆体をカルコゲン元素（セレン）を含む雰囲気下で焼成することにより、結晶化が促進され、光吸収層３となる。以下の焼成工程の説明では、カルコゲン元素としてセレンを用いた例で示しているが、セレンに代えて硫黄またはテルルを利用してもよい。
【００３７】
まず、前駆体の膜を備えた基板１を焼成炉内に配置する。そして、焼成炉内を減圧する
とともに、基板１を４００〜６００℃程度まで昇温し、昇温後の温度を維持しながら焼成炉内にＨ２Ｓｅガス等を導入する。その後、この状態で前駆体の膜を６０〜９０分程度焼成することで光吸収層３が形成される。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、光吸収層３の接続導体７と隣の光電変換セル１０から延伸されている下部電極２とが接続される部分である分離溝Ｐ２が設けられる部分、例えば下部電極２に形成した分割溝Ｐ１の端部から２０〜１００μｍ程度離間した位置にレーザを照射する。なお、光吸収層３のレーザが照射された部位を照射部８とする。
【００３９】
この照射部８は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｒｉｏｎ、第二高周波）のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４（イットリウム・バナデイト）レーザで形成される。具体的に、例えば、ＹＡＧレーザを使用した場合、出力３〜８Ｗ程度で照射部８の幅が５０〜２００μｍ程度になるようにレーザのスポット径を調整し、レーザ光を走査するか、基板１を所定方向に移動させることにより、所定の位置に照射部８が形成される。なお、このレーザの出力およびレーザ光の走査速度などの条件は、分離溝Ｐ２を形成するパターニング工程において、下部電極２上における光吸収層３の残存を低減できるように、その状態を観察しながら決定すればよい。また、レーザの照射は、光吸収層３のパターニング工程で形成する分離溝Ｐ２の幅を考慮して複数回照射してもよい。また、本実施形態では、全ての照射部８が下部電極２上に残存しているが、照射部８の＋Ｚ方向における上面の一部がレーザで除去されていてもよい。
【００４０】
次に、図３（ｄ）に示すように、金属針、金属刃等を用いたメカニカルスクライブ法等のような機械加工により、照射部８を機械的に除去して、分離溝Ｐ２を形成する。なお、この分離溝Ｐ２は、光吸収層３が部分的に除去されてなる除去部であるといえる。この分離溝Ｐ２を形成することにより、光吸収層３がパターニングされる。
【００４１】
分離溝Ｐ２の幅は、光電変換装置２０の大きさ等によって適宜設定されるが、例えば、５０〜５００μｍ程度であればよい。なお、分離溝Ｐ２の大きさは、照射部８の大きさに応じて金属針等の先端部の大きさを変更することにより、調整できる。また、メカニカルスクライブ法で分離溝Ｐ２を形成する場合は、先端部が４０〜５０μｍ程度の幅を有する金属針等を用いて、ピッチをずらしながら連続して数回にわたりスクライブしてもよい。また、メカニカルスクライブ法では、２本以上の金属針を当接または近接した状態で固定し、１回〜数回スクライブして形成してもよい。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、光吸収層３の分離溝Ｐ２（除去部）を設ける部分に、予めレーザを照射して照射部８を形成している。この照射部８では、レーザの熱により、光吸収層３が変質している。すなわり、光吸収層３の照射部８は、レーザの熱によって溶融することにより、レーザの照射前に比べて脆くなる。そのため、下部電極２とレーザが照射された光吸収層３（照射部８）との接合強度が弱まっている。これにより、光吸収層３をパターニングする工程において、光吸収層３の照射部８を機械加工で除去して除去部を形成しても、下部電極２上に光吸収層３が残存しにくくなる。すなわち、本実施形態では、機械加工で除去される部位にレーザを照射することにより、光吸収層３が除去されやすくなる。その結果、本実施形態では、隣り合う光電変換セル１０同士の接続部における抵抗成分の増加を低減させることが可能となる。すなわち、本実施形態では、分離溝Ｐ２内において、接続導体７との接合面となる下部電極２上における光吸収層３が残存しにくくなるため、残存する光吸収層３による抵抗成分の増加を低減できる。なお、レーザの出力を上げてレーザの照射のみでＰ２を形成すると、下部電極２の表面をレーザで除去する可能性が高くなるため、下部電極２の抵抗値が高まる可能性がある。これに対し、本実施形態では、少なくとも下部電極２の表面上に光吸収層３の照射部８が残存するようにして
いるため、下部電極２の表面をレーザで除去しないようにすることができる。
【００４３】
次いで、図３（ｅ）に示すように、光吸収層３上および分離溝Ｐ２に露出する下部電極２上に溶液成長法（ＣＢＤ法）などでＣｄＳを成膜し、バッファ層４を形成する。このバッファ層４は、１０〜２００ｎｍ程度に成膜される。次に、バッファ層４上にスパッタリング法などでＩＴＯを成膜して上部電極５を形成する。この上部電極５は、０．０５〜０．５μｍ程度に成膜される。
【００４４】
次に、図３（ｆ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、集電電極６および接続導体７を形成する。
【００４５】
次いで、図３（ｇ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置において、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビング法で部分的に除去することにより、分離溝Ｐ３を形成する。以上の工程により、複数の光電変換セル１０Ａが直列接続された光電変換装置２０Ａを製造できる。この分離溝Ｐ３の幅は、一例では２０〜１００μｍ程度である。なお、上述した分離溝Ｐ１乃至Ｐ３は、図３において、Ｙ方向に延伸するように形成される。
【００４６】
（実施形態２）
次に、光電変換装置の製造方法の他の実施形態について図４を用いて説明する。なお、本実施形態において、光吸収層３を形成するまでの工程は、上述した実施形態１と同様である。それゆえ、光吸収層３を下部電極２上に積層するまでの工程を示した図４（ａ）、（ｂ）については説明を省略する。
【００４７】
光吸収層３を形成する工程の後に、図４（ｃ）に示すように、光吸収層３上に溶液成長法（ＣＢＤ法）などでＣｄＳを成膜し、バッファ層４を形成する。次いで、バッファ層４上にスパッタリング法などでＩＴＯを成膜して上部電極５を形成する。
【００４８】
次に、図４（ｄ）に示すように、上部電極５上の分離溝Ｐ２が設けられる部分、例えば下部電極２に形成した分割溝Ｐ１の端部から２０〜１００μｍ程度離間した位置に、レーザを照射し、照射部８を形成する。次いで、図４（ｅ）に示すように、照射部８を形成した光吸収層３とともにバッファ層４および上部電極５を、金属針または金属刃を用いたメカニカルスクライブ法等の機械加工で除去して、分離溝Ｐ２を形成する。これにより、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５がパターニングされる。
【００４９】
次に、図４（ｆ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、集電電極６および接続導体７を形成する。次いで、図４（ｇ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビング法で部分的に除去して分離溝Ｐ３を形成する。以上の工程により、複数の光電変換セル１０Ａが直列接続された光電変換装置２０Ａを製造できる。
【００５０】
このように、本実施形態では、下部電極２上に光吸収層３、バッファ層４および上部電極５を順次形成した後、レーザを照射して照射部８を形成している。次いで、本実施形態では、光吸収層３の照射部８、バッファ層４および上部電極５を機械加工で除去し、除去部となる分離溝Ｐ２を形成して光吸収層３をパターニングしている。これにより、本実施形態では、分離溝Ｐ２内において、接続導体７との接合面となる下部電極２上における光吸収層３の残存を低減するとともに、バッファ層４の残存も低減することができる。それゆえ、本実施形態では、下部電極２と接続導体７とを直に接合することができるため、抵抗成分をより低減することができる。すなわち、本実施形態であれば、光吸収層３および
バッファ層４の残存による抵抗成分の増大をより低減することができる。
【００５１】
（実施形態３）
次に、光電変換装置の製造方法の他の実施形態について図５を用いて説明する。なお、本実施形態において、光吸収層３に照射部８を形成するまでの工程は、上述した実施形態１と同様である。それゆえ、光吸収層３に照射部８を形成するまでの工程を示した図５（ａ）〜（ｃ）については説明を省略する。
【００５２】
光吸収層３に照射部８を形成する工程の後に、図５（ｄ）に示すように、光吸収層３上に溶液成長法（ＣＢＤ法）などでＣｄＳを成膜し、バッファ層４を形成する。次に、図５（ｅ）に示すように、照射部８および該照射部８上に配置されたバッファ層の一部を金属針または金属刃を用いたメカニカルスクライブ法等の機械加工で除去して、分離溝Ｐ２を形成する。これにより、光吸収層３およびバッファ層４がパターニングされる。次いで、図５（ｆ）に示すように、バッファ層４上と分離溝Ｐ２にスパッタリング法などでＩＴＯを成膜して上部電極５を形成する。
【００５３】
次に、図５（ｇ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、集電電極６および接続導体７を形成する。次いで、図５（ｈ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビング法で部分的に除去して分離溝Ｐ３を形成する。以上の工程により、複数の光電変換セル１０Ｃが直列接続された光電変換装置２０Ｃを製造できる。
【００５４】
このように、本実施形態では、光吸収層３に照射部８を形成した後に、該照射部８上を含む光吸収層３上にバッファ層４を形成している。次いで、本実施形態では、バッファ層４の照射部８上に形成された部分を照射部８とともに除去し、除去部となる分離溝Ｐ２を形成して光吸収層３およびバッファ層４をパターニングしている。これにより、本実施形態では、分離溝Ｐ２に露出する下部電極２上における光吸収層３およびバッファ層４の残存を低減させつつ、分離溝Ｐ２内に上部電極５を配置することができる。それゆえ、本実施形態では、下部電極２と上部電極５との接触面積を大きくすることができるため、光電変換セル１０Ｃ同士の接合部における抵抗成分を低減することができる。さらに、本実施形態では、光吸収層３に対して直接レーザを照射することができるため、レーザの出力を過度に大きくしなくてもよい。それゆえ、本実施形態では、レーザ照射を効率良く行なうことができる。
【００５５】
（実施形態４）
次に、光電変換装置の製造方法の他の実施形態について図６を用いて説明する。なお、本実施形態において、光吸収層３に照射部８を形成するまでの工程は、上述した実施形態１と同様である。それゆえ、光吸収層３に照射部８を形成するまでの工程を示した図６（ａ）〜（ｃ）については説明を省略する。
【００５６】
光吸収層３に照射部８を形成する工程の後に、図６（ｄ）に示すように、光吸収層３上に溶液成長法（ＣＢＤ法）などでＣｄＳを成膜し、バッファ層４を形成する。次いで、バッファ層４上にスパッタリング法などでＩＴＯを成膜して上部電極５を形成する。
【００５７】
次に、図６（ｅ）に示すように、照射部８、照射部８上のバッファ層４および該バッファ層４上の上部電極５を、金属針および金属刃を用いたメカニカルスクライブ法等の機械加工で除去して、分離溝Ｐ２を形成する。これにより、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５がパターニングされる。次いで、図６（ｆ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、集電電極６および接続導体７を
形成する。次いで、図６（ｇ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビング法で部分的に除去して分離溝Ｐ３を形成する。以上の工程により、複数の光電変換セル１０Ｄが直列接続された光電変換装置２０Ｄを製造できる。
【００５８】
このように、本実施形態では、光吸収層３に照射部８を形成した後、バッファ層４および上部電極５を順次形成している。次いで、本実施形態では、光吸収層３の照射部８、該照射部８上のバッファ層４および該バッファ層４上の上部電極５を機械加工で除去し、除去部となる分離溝Ｐ２を形成している。この分離溝Ｐ２を形成することにより、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５がパターニングされる。これにより、本実施形態では、分離溝Ｐ２内において、接続導体７との接合面となる下部電極２上における光吸収層３の残存を低減するとともに、バッファ層４の残存も低減することができる。それゆえ、本実施形態では、下部電極２と接続導体７とを直に接合することができるため、抵抗成分をより低減することができる。さらに、本実施形態では、光吸収層３に対して直接レーザを照射することができるため、レーザの出力を過度に大きくしなくてもよい。
【００５９】
（実施形態５）
次に、光電変換装置の製造方法の他の実施形態について図７を用いて説明する。なお、本実施形態において、光吸収層３を形成するまでの工程は、上述した実施形態１と同様である。それゆえ、下部電極２上に光吸収層３を形成するまでの工程を示した図７（ａ）、（ｂ）については説明を省略する。
【００６０】
光吸収層３を形成する工程の後に、図７（ｃ）に示すように、溶液成長法（ＣＢＤ法）などでＣｄＳを成膜し、バッファ層４を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、バッファ層４上からレーザを照射し、バッファ層４の一部を介して光吸収層の一部に照射部８を形成する。次いで、図７（ｅ）に示すように、照射部８および該照射部８上のバッファ層４を金属針および金属刃を用いたメカニカルスクライブ法等の機械加工で除去して、分離溝Ｐ２を形成する。これにより、光吸収層３およびバッファ層４がパターニングされる。
【００６１】
次に、図７（ｆ）に示すように、バッファ層４上と分離溝Ｐ２にスパッタリング法などでＩＴＯを成膜して上部電極５を形成する。次いで、図７（ｇ）に示すように、上部電極５上および分離溝Ｐ２内に銀ペーストなどを印刷することにより、集電電極６および接続導体７を形成する。
【００６２】
次に、図７（ｈ）に示すように、分離溝Ｐ２の端部から１０〜１００μ程度離間した位置に、光吸収層３、バッファ層４および上部電極５をメカニカルスクライビング法で部分的に除去して分離溝Ｐ３を形成する。以上の工程により、複数の光電変換セル１０Ｅが直列接続された光電変換装置２０Ｅを製造できる。
【００６３】
このように、本実施形態では、光吸収層３上にバッファ層４を形成した後、バッファ層の一部を介して光吸収層３の一部に照射部８を形成している。次いで、本実施形態では、バッファ層４の一部とともに照射部８を除去して除去部となる分離溝Ｐ２を形成した後、バッファ層４上および分離溝Ｐ２上に上部電極５を形成している。これにより、本実施形態では、分離溝Ｐ２に露出する下部電極２上における光吸収層３およびバッファ層４の残存を低減させつつ、分離溝Ｐ２内に上部電極５を配置することができる。それゆえ、本実施形態では、下部電極２と上部電極５との接触面積を大きくすることができるため、光電変換セル１０Ｅ同士の接合部における抵抗成分を低減することができる。
【００６４】
なお、上述の実施形態１乃至実施形態５においては、光吸収層３に照射部８を形成する
工程において、レーザを走査して、照射部８下に位置する下部電極２の表面に、レーザの照射によって走査方向に沿った凹部２ａを形成してもよい。この下部電極２の凹部２ａについて図８を用いて説明する。図８（ａ）は、光電変換装置２０Ａの製造工程において、光吸収層３に照射部８を形成した図３（ｃ）における下部電極２および照射部８近傍を部分的に拡大したものである。図８（ｂ）は、図８（ａ）の基板１をＸＹ平面で平面透視したものである。そのため、図８（ｂ）では、図８（ａ）に描かれている照射部８が省略されている。これにより、本実施形態では、下部電極の凹部２ａにより、分離溝Ｐ２内に位置する接続導体７と下部電極２との接触面積を増加させることができる。それゆえ、本実施形態では、下部電極２と接続導体７との接合強度を向上させることができるため、光電変換装置２０Ａの信頼性を高めることができる。
【００６５】
このような凹部２ａは、例えば、実施形態１乃至実施形態５において照射部８を形成する際のレーザの出力よりも高い出力でレーザを照射すればよい。また、この凹部２ａは、実施形態１乃至実施形態５において照射部８を形成する際のレーザの走査速度よりも遅い速度でレーザを走査し、照射時間を長くしても形成できる。また、上記では、下部電極２の凹部２ａを光電変換装置２０Ａに設けた例で説明したが、他の実施形態に係る光電変換装置の下部電極２に凹部２ａを形成してもよい。
【００６６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００６７】
１：基板
２：下部電極
２ａ：凹部
３：光吸収層
４：バッファ層
５：上部電極
６：集電電極
７：接続導体
８：照射部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ：光電変換セル
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ：光電変換装置
Ｐ１、Ｐ３：分離溝
Ｐ２：分離溝（除去部）
【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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