(57)【要約】【課題】受光面に入射する光の量の増加によって変換効率が上昇し得る光電変換装置を提供する。【解決手段】光電変換装置２０においては、基板１と、該基板１の一主面上に、第１間隙部Ｐ３を空けて所定の配列方向に配列された、光電変換層３を有する複数の光電変換セル１０とを備えている。また、光電変換セル１０は、発電寄与部１０Ａと、光電変換層３を基板１の一主面に垂直な方向に貫通する第２間隙部Ｐ２と前記第１間隙部との間に設けられた非発電寄与部１０Ｂと、該非発電寄与部１０Ｂ上に設けられた反射部材とを有する。そして、本実施形態に係る光電変換装置において、前記第１間隙部Ｐ３および前記第２間隙部Ｐ２には、樹脂材６が設けられている。【選択図】図３
2012160511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の一主面上に第１間隙部を空けて所定の配列方向に配列された、光電変換層を有する複数の光電変換セルとを備え、
前記光電変換セルは、発電寄与部と、前記光電変換層を前記基板の一主面に垂直な方向に貫通する第２間隙部と前記第１間隙部との間に設けられた非発電寄与部と、該非発電寄与部上に設けられた反射部材とを有し、
前記第１間隙部および前記第２間隙部には、樹脂材が設けられている、光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換セルは、前記光電変換層上に設けられた上部電極をさらに有し、
前記上部電極は、複数の集電部と、該集電部同士を接続する連結部とを有し、
該連結部は、前記反射部材に含まれている、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
複数の前記光電変換セルは、前記基板の一主面と前記光電変換層との間に設けられた下部電極をさらに有し、
前記上部電極は、一方の前記光電変換セルの前記集電部と、他方の前記光電変換セルの前記下部電極とを電気的に接続する垂下部を有し、該垂下部は、前記第２間隙部に位置している、請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記連結部は、表面上に金層が設けられている、請求項２または請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記連結部は、表面が曲面状である、請求項２乃至請求項４のいずれかに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、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電等に使用される光電変換装置として、１つの基板上に複数の光電変換体に相当するセルが設けられたものがある。このセルには、例えば、下部電極と化合物半導体薄膜とバッファ層と透明電極層とがこの順に積層されている。そして、隣り合うセルが電気的に直列に接続されることで光電変換装置から出力される電圧が高められ得る。
【０００３】
この光電変換装置には、変換効率の向上が要求される。そこで、受光面側の透明電極層上に金属配線からなる線状の集電電極が設けられることで、光の透過性を向上させるために透明電極層が薄くなっても、セルで発生した電荷が透明電極層を介して効率良く取り出され得る技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示されたセルは、隣り合うセル同士を電気的に接続する透明電極層が配置される溝部と、隣り合うセルの間にある溝部との間に非発電寄与部が存在する。この非発電寄与部に入射された光は、金属配線の表面で反射し、外部に放出されている。これにより、セルに入射する光の量が減少し得る。
【０００６】
そこで、セルに入射する光の量の増加によって変換効率が上昇し得る光電変換装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の実施形態に係る光電変換装置は、基板と、該基板の一主面上に、第１間隙部を空けて所定の配列方向に配列された、光電変換層を有する複数の光電変換セルとを備えている。また、前記光電変換セルは、発電寄与部と、前記光電変換層を前記基板の一主面に垂直な方向に貫通する第２間隙部と前記第１間隙部との間に設けられた非発電寄与部と、該非発電寄与部上に設けられた反射部材とを有する。そして、本実施形態に係る光電変換装置において、前記第１間隙部および前記第２間隙部には、樹脂材が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一の実施形態に係る光電変換装置によれば、非発電寄与部上に反射部材を設けているため、反射部材で反射した光が光電変換セルの発電寄与部の受光面に導かれ得る。その結果、光電変換セルに入射する光の量の増加によって光電変換装置における変換効率が上昇し得る。また、本実施形態では、反射部材が設けられている非発電寄与部が第１間隙部と第２間隙部との間に配置されているため、反射部材と非発電寄与部との間で生じる応力が発電寄与部に与える影響を小さくすることができる。それゆえ、本実施形態では、光電変換装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示す上面図である。
【図２】図１にて一点鎖線II−IIで示した位置における断面図である。
【図３】図１にて二点鎖線III−IIIで示した位置における断面図である。
【図４】一実施形態に係る光電変換装置に入射される光の様子を示した模式図である。
【図５】他の実施形態に係る光電変換装置を模式的に示す断面図である。
【図６】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。
【図８】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。
【図９】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。
【図１０】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示す断面図である。
【図１１】一実施形態に係る光電変換装置の製造途中の様子を示すものであり、（ａ）は図１の一点鎖線II−IIで示した位置における断面図、（ｂ）は図１の二点鎖線III−IIIで示した位置における断面図。
【図１２】変形例に係る光電変換装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。なお、図１から図１２には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。
【００１１】
＜(１)光電変換装置の概略構成＞
＜(１−１)光電変換装置の概略構成＞
光電変換装置２０は、図１または図２に示すように、基板１と、該基板１の一主面上に平面的に並べられた複数の光電変換セル１０とを備えている。隣り合う光電変換セル１０は第１間隙部としての分離溝部Ｐ３によって分離されている。すなわち、光電変換装置２０では、所定の配列方向（本実施形態では＋Ｘ方向）に沿って、分離溝部Ｐ３を介して複数の光電変換セル１０が基板１の一主面上に配列されている。図１では、図示の都合上、分離溝部Ｐ１が上面透視されており、点線で示されている。また、図１では、３つの光電変換セル１０の一部のみが示されている。但し、光電変換装置２０には、図面の左右方向に、多数（例えば、８個）の光電変換セル１０が平面的に（二次元的に）配列されていても良い。そして、例えば、光電変換装置２０のＸ軸方向の両端部に、発電による電圧および電流を得るための電極が設けられ得る。なお、光電変換装置２０には、例えば、多数の光電変換セル１０がマトリックス状に配置されていても良い。
【００１２】
また、例えば、各光電変換セル１０の上面の形状が概ね長方形であり、光電変換装置２０の上面の形状が概ね正方形である態様が採用され得る。なお、各光電変換セル１０の上面の形状は概ね長方形である必要はなく、その他の形状であっても良い。また、光電変換装置２０の上面の形状は概ね正方形である必要はなく、その他の形状であっても良い。但し、光電変換装置２０では、多数の光電変換セル１０が高密度に平面的に配置されていれば、変換効率が向上する。
【００１３】
変換効率は、光電変換装置２０において太陽光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示す。例えば、変換効率は、光電変換装置２０から出力される電気エネルギーの値が、光電変換装置２０に入射される太陽光のエネルギーの値で除されて、１００が乗じられることで導出され得る。
【００１４】
＜(１−２)光電変換セルの基本的な構成＞
各光電変換セル１０は、下部電極２、光電変換層３、および上部電極４５を備えている。また、各光電変換セル１０には、分離溝部Ｐ１と第２間隙部としての分離溝部Ｐ２とが設けられている。そして、光電変換装置２０では、上部電極４５が設けられた側の主面が受光面となっている。
【００１５】
基板１は、複数の光電変換セル１０を支持するものである。基板１に含まれる主な材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、および金属等が挙げられる。ここでは、基板１が、１ｍｍ以上で且つ３ｍｍ以下程度の厚さを有する青板ガラス（ソーダライムガラス）であるものとする。
【００１６】
下部電極２は、基板１の＋Ｚ側の一主面の上に設けられた導電層である。下部電極２に含まれる主な材料には、例えば、モリブデン、アルミニウム、チタン、タンタル、および金等の導電性を有する各種金属等が採用され得る。また、下部電極２の厚さは、例えば、０．２μｍ以上で且つ１μｍ以下程度である。下部電極２は、例えば、スパッタリング法または蒸着法等の公知の薄膜形成方法によって形成され得る。
【００１７】
光電変換層３は、下部電極２の上に設けられており、順に積層された光吸収層３１とバッファ層３２とを有している。光吸収層３１およびバッファ層３２は、主に半導体を含む層であるため、光電変換層３は、主に半導体を含む層（半導体層とも言う）である。
【００１８】
光吸収層３１は、下部電極２の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられており、第１導電型（ここではｐ型の導電型）を有する半導体を主に含む。光吸収層３１の厚さは、例えば、１μｍ以上で且つ３μｍ以下程度である。また、光吸収層３１は、例えば、I−III−VI族化合物半導体を主として含む。これにより、光吸収層３１の薄層化が可能となり、少ない材料で安価に変換効率が高められ得る。I−III−VI族化合物半導体は、I−III−VI族化合物を主に含む半導体である。
【００１９】
ここで、I−III−VI族化合物としては、I−Ｂ族元素（１１族元素とも言う）とIII−Ｂ族元素（１３族元素とも言う）とVI−Ｂ族元素（１６族元素とも言う）とを主に含む化合物である。I−III−VI族化合物としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２（二セレン化銅インジウム、ＣＩＳとも言う）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（二セレン化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳとも言う）、およびＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２（二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、ＣＩＧＳＳとも言う）等の材料が採用され得る。ここでは、光吸収層３１が、ＣＩＧＳを主に含むものとする。
【００２０】
なお、光吸収層３１は、例えば、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウムを主に含む薄膜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の薄膜であっても良い。また、光吸収層３１は、例えば、II−VI族化合物半導体を主に含んでいても良い。II−VI族化合物半導体は、II−VI族化合物を主に含む半導体である。II−VI族化合物は、II−Ｂ族（１２族元素ともいう）とVI−Ｂ族元素とを主に含む化合物である。但し、光吸収層３１が、Ｉ−III−VI化合物半導体を主に含んでいれば、光電変換層３における光電変換の効率（光電変換効率とも言う）が高められ得る。また、光吸収層３１は、例えば、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）を含む、ＣＺＴＳ系のものであってもよい。このようなＣＺＴＳ系化合物半導体は、例えば、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４が挙げられる。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。
【００２１】
光吸収層３１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得る。また、光吸収層３１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得る。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層３１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。
【００２２】
バッファ層３２は、光吸収層３１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３１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３１の導電型がｎ型であり、バッファ層３２の導電型がｐ型であっても良い。ここでは、光吸収層３１とバッファ層３２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３１とバッファ層３２とにおいて光電変換が生じ得る。
【００２３】
バッファ層３２は、化合物半導体を主に含む。バッファ層３２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等が採用され得る。そして、バッファ層３２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抑制され得る。なお、バッファ層３２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。
【００２４】
また、バッファ層３２は、光吸収層３１の一主面の法線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３２の厚さが１００ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば、バッファ層３２の上に透光性導電層４がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層３２においてダメージが生じ難くなる。
【００２５】
上部電極４５は、バッファ層３２の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられている。この上部電極４５は、透光性導電層４とグリッド電極部５とを備えている。
【００２６】
透光性導電層４は、バッファ層３２の一主面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。この透光性導電層４は、光電変換層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）となる。透光性導電層４は、バッファ層３２よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。透光性導電層４には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれても良いし、窓層と透明導電層とが含まれても良い。
【００２７】
透光性導電層４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れば良い。
【００２８】
透光性導電層４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。透光性導電層４の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上で且つ３．０μｍ以下であれば良い。ここで、透光性導電層４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、透光性導電層４を介して光電変換層３から電荷が良好に取り出され得る。
【００２９】
バッファ層３２および透光性導電層４が、光吸収層３１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３１におけ
る光の吸収効率の低下が抑制され得る。また、透光性導電層４の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、透光性導電層４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。さらに、透光性導電層４の絶対屈折率とバッファ層３２の絶対屈折率とが略同一であれば、透光性導電層４とバッファ層３２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。
【００３０】
グリッド電極部５は、透光性導電層４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。グリッド電極部５は、複数の集電部５ａと連結部５ｂと垂下部５ｃとを備えている。複数の集電部５ａは、Ｙ軸方向に離間しており、各集電部５ａがＸ軸方向に延在している。連結部５ｂは、Ｙ軸方向に設けられており、各集電部５ａが接続されている。垂下部５ｃは、連結部５ｂの下部に接続され、分離溝部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。
【００３１】
集電部５ａは、光電変換層３において発生して透光性導電層４において取り出された電荷を集電する役割を担う。集電部５ａが設けられることで、透光性導電層４における導電性が補われるため、透光性導電層４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、透光性導電層４における光透過性の向上とが両立し得る。なお、グリッド電極部５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。また、グリッド電極部５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良い。
【００３２】
透光性導電層４および複数の集電部５ａによって集電された電荷は、連結部５ｂと垂下部５ｃとを通じて、隣の光電変換セル１０に伝達される。これにより、光電変換装置２０においては、隣り合う光電変換セル１０が電気的に直列に接続されている。具体的には、一方の光電変換セル１０の上部電極４５の集電部５ａと電気的に接続された垂下部５ｃと、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ることで直列に接続されている。
【００３３】
また、集電部５ａの幅が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抑制され得る。１つの光電変換セル１０に設けられる複数の集電部５ａの間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であれば良い。
【００３４】
＜(１−３)分離溝部の配置とその役割＞
分離溝部Ｐ１は、Ｙ軸方向に直線状に延在している。この分離溝部Ｐ１が１以上設けられることで、複数の下部電極２がＸ軸方向に分離されている。図２では、３つの下部電極２が示されている。分離溝部Ｐ１には、直上に設けられた光吸収層３１の延在部分が埋入している。これにより、隣り合う一方の光電変換セル１０の下部電極２と、他方の光電変換セル１０の下部電極２との間が、電気的に分離されている。分離溝部Ｐ１の幅は、例えば、グリッド電極部５の幅と同程度の５０μｍ以上で且つ４００μｍ以下程度であれば良い。
【００３５】
分離溝部Ｐ２は、透光性導電層４の一主面から下部電極２の上面に至るまで設けられており、Ｙ軸方向に直線状に延在している。このため、分離溝部Ｐ２は、光電変換層３と透光性導電層４とが積層された積層部をＸ軸方向に分離している。すなわち、分離溝部Ｐ２は、光電変換層３を基板１の一主面に垂直な方向に貫通するように設けられる。
【００３６】
分離溝部Ｐ３は、光電変換セル１０の上面から下部電極２の上面に至るまで設けられており、Ｙ軸方向に延在している。分離溝部Ｐ３の幅は、例えば、４０μｍ以上で且つ１０００μｍ以下程度であれば良い。
【００３７】
また、分離溝部Ｐ２および分離溝部Ｐ３には、樹脂材６が配置されている。また、分離溝部Ｐ２において、樹脂材６は、垂下部５ｃが配置されていない部位に充填されている。なお、樹脂材６は、分離溝部Ｐ２（第２間隙部）および分離溝部Ｐ３（第１間隙部）以外の領域に配置されていてもよい。例えば、樹脂材６が光電変換セル１０の受光面における上部電極４５を覆うように配置すれば、光電変換セル１０に作用する外部からの衝撃等を緩和することができる。
【００３８】
樹脂材６の材質としては、例えば、透明のエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を主成分とする有機化合物が用いられる。具体的には、上記有機化合物を厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形し、そのシート状の樹脂材料を熱硬化させつつ、分離溝部Ｐ２および分離溝部Ｐ３に上記樹脂材料を充填することにより、分離溝部Ｐ２および分離溝部Ｐ３に樹脂材６を配置することができる。また、樹脂材６には架橋剤が含有されていてもよい。この架橋剤は、ＥＶＡなどの分子間を結合させる役割を有するものである。架橋剤としては、例えば、７０℃〜１８０℃の温度で分解してラジカルを発生する有機過酸化物を用いることができる。有機過酸化物としては、例えば、２、５−ジメチル−２、５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンやｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシピバレートなどが挙げられる。また、樹脂材６にＥＶＡを用いる場合であれば、ＥＶＡ１００質量部に対し１質量部程度の割合で架橋剤を含有させてもよい。なお、上述のＥＶＡやＰＶＢ以外にも、熱硬化性樹脂もしくは、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化の特性を持たせた樹脂であれば、樹脂材６として利用可能である。このような樹脂としては、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂やＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）などが挙げられる。
【００３９】
受光面の上方（ここでは＋Ｚ側）から光電変換装置２０を平面透視した場合、分離溝部Ｐ１と分離溝部Ｐ３との間に分離溝部Ｐ２が設けられている。換言すれば、＋Ｘ方向に、分離溝部Ｐ１と分離溝部Ｐ２と分離溝部Ｐ３とがこの順に設けられている。また、各光電変換セル１０では、下部電極２の上から分離溝部Ｐ１を越えて、隣の下部電極２の上に至るまで光電変換層３が設けられている。ここで、隣の下部電極２は、隣の光電変換セル１０から延伸している下部電極２である。
【００４０】
そして、受光面の上方（ここでは＋Ｚ側）から光電変換装置２０を平面透視した場合、光電変換装置２０には、分離溝部Ｐ１および分離溝部Ｐ２を包含して、分離溝部Ｐ１と分離溝部Ｐ２とに挟まれた領域（接続用領域とも言う）と、分離溝部Ｐ２と分離溝部Ｐ３とに挟まれた領域と、残余の領域とがある。そして、図３に示すように、この残余の領域が、発電に寄与する領域（発電寄与領域とも言う）となり、これが光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａとなる。一方、図３に示すように、分離溝部Ｐ２と分離溝部Ｐ３とに挟まれた領域が、発電に寄与しない領域（非発電寄与領域とも言う）となり、これが光電変換セル１０の非発電寄与部１０Ｂとなる。
【００４１】
この非発電寄与部１０Ｂの光電変換層３では、光が入射されると、電子および正孔は発生するが、近接する垂下部５ｃで再結合することで、起電力が発生しにくい。それゆえ、非発電寄与部１０Ｂは、外部に電子（電力）を取り出すことが実質的にできないため、発電可能な光電変換に寄与できない領域となる。
【００４２】
そして、本実施形態では、図２乃至図４に示すように、非発電寄与部１０Ｂ上に位置する上部電極４５において、基板１の一主面に垂直な方向（図４では＋Ｚ方向）における連結部５ｂの厚みが、該連結部５ｂ以外の上部電極４５の厚みよりも大きい。換言すれば、上部電極４５には、非発電寄与部１０Ｂ上において、＋Ｚ方向に突出する凸部が形成されている。これにより、例えば、図４に示すように、外部から入射される光Ｌ１〜Ｌ４は、
光電変換セル１０の上面（受光面）よりも＋Ｚ方向に突出する連結部５ｂの側面で反射し、隣接する光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａの受光面に照射されやすくなる。すなわち、連結部５ｂは、反射部材としての役割を担っている。それゆえ、本実施形態では、非発電寄与部１０Ｂの表面に入射される予定であった光を発電寄与部１０Ａに入射することができる。その結果、本実施形態では、光電変換セル１０に入射する光の量の増加によって光電変換装置２０における変換効率が上昇し得る。
【００４３】
また、本実施形態では、図３または図４に示すように、非発電寄与部１０Ｂが分離溝部Ｐ２（第２間隙部）と分離溝部Ｐ３（第１間隙部）との間に位置している。そのため、非発電寄与部１０Ｂ上に設けられた厚みの大きい連結部５ｂと非発電寄与部１０Ｂの光電変換層３との間の熱膨張率の差によって過度に応力が発生しても、分離溝部Ｐ２および分離溝部Ｐ３に配置された樹脂材６で緩和することができる。それゆえ、本実施形態では、上述した応力が発電寄与部１０Ａの光電変換層３に作用しにくくなる。その結果、本実施形態では、温度変化の激しい環境下においても、光電変換装置２０の信頼性を維持することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、上述したように連結部５ｂの＋Ｚ方向における厚みを変えるだけで反射部材としての効果が得られる。それゆえ、本実施形態では、新たな反射部材を用いることなく、反射効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、連結部５ｂの表面に金層を設けてもよい。これにより、連結部５ｂにおける反射効果がより高まるため、光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａに入射される光の量がより増大される。このような金層は、例えば、連結部５ｂ以外の部分にマスクを載置し、スパッタリング法等で形成できる。また、金層には、金以外の金属、例えば炭素、アルミ、ニッケル、銅、銀などが０．０１質量％以下程度、含有されていてもよい。
【００４６】
また、連結部５ｂは、例えば、図５に示すように、表面が曲面状であってもよい。これにより、連結部５ｂにおける光の反射効果をより高めることができる。特に、このような形態であれば、例えば、光電変換装置２０の受光面の上方にガラス基板を設けて光電変換モジュールを構成した際に、このガラス基板の表面に向けて光を反射させて、該表面において再度反射された光を光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａに導きやすくなる。その結果、このような形態であれば、光電変換セル１０に入射する光の量をより増加させることによって光電変換装置２０における変換効率がさらに上昇し得る。
【００４７】
この連結部５ｂは、図５に示すように、表面全体が曲面（連結部５ｂ１）であってもよく、表面の一部が曲面（連結部５ｂ２）であってもよい。この連結部５ｂ１では、上述したガラス基板の表面における反射を利用した、光電変換セル１０への光の再入射がされやすい。一方で、図５に示すような側面が平面状で、上面が曲面である連結部５ｂ２では、側面部の反射で光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａに光を入射させるとともに、曲面部の反射でガラス基板の表面を経由した光電変換セル１０の発電寄与部１０Ａへの光の再入射が可能となる。
【００４８】
＜(２)光電変換装置の製造プロセス＞
ここで、上記構成を有する光電変換装置２０の製造プロセスの一例について説明する。以下では、I−III−VI族化合物半導体を主に含む光吸収層３１が塗布法あるいは印刷法が用いられて形成され、更にバッファ層３２が形成される場合を例として説明する。図６から図１１は、光電変換装置２０の製造途中の様子を模式的に示すＸＺ断面図である。
【００４９】
＜(２−１)下部電極２の形成＞
まず、図６で示されるように、洗浄された基板１の一主面の略全面に、スパッタリング法等が用いられて、Ｍｏ等を主に含む下部電極２が形成される。
【００５０】
＜(２−２)分離溝部Ｐ１の形成＞
次に、下部電極２の上面のうちの所定の形成対象位置からその直下の基板１の上面にかけて、直線状の分離溝部Ｐ１が形成される。図７は、分離溝部Ｐ１が形成された後の状態を示す図である。分離溝部Ｐ１は、例えば、ＹＡＧレーザーまたはその他のレーザー光が走査されつつ所定の形成対象位置に照射されることで形成され得る。
【００５１】
＜(２−３)光電変換層３の形成＞
次に、下部電極２の上に、光吸収層３１とバッファ層３２とが順次に形成されることで、光電変換層３が形成される。図８は、光電変換層３が形成された後の状態を示す図である。
【００５２】
ここで、光吸収層３１は、所定の溶液が、下部電極２の表面に塗布された後に、乾燥および熱処理が順に施されることで形成され得る。所定の溶液は、例えば、カルコゲン元素含有有機化合物と塩基性有機溶剤とを含む溶媒（混合溶媒とも言う）に、Ｉ−Ｂ族金属とIII−Ｂ族金属とが直接溶かされることで作製され得る。所定の溶液では、例えば、Ｉ−Ｂ族金属とIII−Ｂ族金属との合計濃度が１０ｗｔ％以上となり得る。所定の溶液を塗布する方法としては、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、およびダイコータ等の種々の手法が採用され得る。
【００５３】
なお、カルコゲン元素含有有機化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物である。カルコゲン元素は、VI−Ｂ族元素のうちの硫黄、セレン、テルルである。カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド等が採用され得る。
【００５４】
ここでは、例えば、光吸収層３１の一形成方法として、主に下記工程(ｉ)〜(iii)が順に行われる形成方法が採用され得る。(ｉ)ベンゼンセレノールが、ピリジンに対し１００ｍｏｌ％となるように溶解させられて混合溶媒が作製される。(ii)この混合溶媒に、地金の銅、地金のインジウム、地金のガリウム、および地金のセレンが直接溶解させられて溶液が作製される。(iii)この溶液が、下部電極２の表面にブレード法によって塗布された後に、乾燥されて皮膜が形成され、この皮膜に対して水素ガスの雰囲気下で熱処理が施される。
【００５５】
なお、金属が混合溶媒に直接溶解させられる処理は、単体金属または合金の地金が、直接、混合溶媒に混入され、溶解させられる処理のことである。乾燥は、例えば、還元雰囲気下で行われれば良い。乾燥温度は、例えば、５０℃以上で且つ３００℃以下であれば良い。熱処理が還元雰囲気で行われれば、皮膜の酸化が低減されて良好なI−III−VI族化合物半導体が得られる。還元雰囲気は、例えば、窒素雰囲気、水素雰囲気および水素と窒素またはアルゴンの混合気体の雰囲気のうち何れかであれば良い。熱処理温度は、例えば、４００℃以上で且つ６００℃以下であれば良い。
【００５６】
バッファ層３２は、溶液成長法（ＣＢＤ法）によって形成される。例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とがアンモニアに溶解させられることで作製された溶液に光吸収層３１の形成までが行われた基板１が浸漬されることで、ＣｄＳを主に含むバッファ層３２が形成され得る。
【００５７】
＜(２−４)透光性導電層４の形成＞
次に、光電変換層３の上に透光性導電層４が形成される。図９は、透光性導電層４が形
成された後の状態を示す図である。透光性導電層４は、スパッタリング法、蒸着法、または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等で形成され得る。例えば、バッファ層３２の上に、アルミニウムが添加された酸化亜鉛を主に含む透明な透光性導電層４が形成される。
【００５８】
＜(２−５)分離溝部Ｐ２の形成＞
次に、透光性導電層４の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極２の上面に至る領域に、分離溝部Ｐ２が形成される。図１０は、分離溝部Ｐ２が形成された後の状態を示す図である。分離溝部Ｐ２は、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。なお、分離溝部Ｐ２は、分離溝部Ｐ１と同様に、レーザー光によって形成されても良い。
【００５９】
＜(２−６)グリッド電極部５の形成＞
次に、分離溝部Ｐ２が形成された透光性導電層４の上面のうちの所定の形成対象位置から分離溝部Ｐ２の内部にかけてグリッド電極部５が形成される。図１１（ａ）、（ｂ）は、グリッド電極部５が形成された後の状態を示す図である。
【００６０】
グリッド電極部５は、例えば、銀等の金属粉が樹脂製のバインダー等に分散させられた金属ペーストが集電部５ａおよび連結部５ｂを有するように印刷され、印刷後の金属ペーストが乾燥によって固化されることで形成され得る。このとき、分離溝部Ｐ２にも金属ペーストが入り込み、乾燥によって固化されることでグリッド電極部５の垂下部５ｃが形成される。ここで言う固化には、金属ペーストに含まれるバインダーが熱可塑性樹脂である場合における熔融後の固化と、バインダーが熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂等の硬化性樹脂である場合における硬化による固化とが含まれる。
【００６１】
ここで、グリッド電極部５（上部電極４５）の連結部５ｂは、他の部位よりも厚みが大きくなるように印刷される。この方法としては、例えば、連結部５ｂの部位の印刷回数を他の部位よりも多くすればよい。他の方法としては、連結部５ｂの印刷時のスキージの速度を遅くすることにより、他の部位よりも多く金属ペーストを印刷するようにしてもよい。これにより、基板１の一主面に垂直な方向である＋Ｚ方向におけるグリッド電極部５の連結部５ｂの厚みが、集電部５ａ等の他のグリッド電極部５の部位の厚みに比べて大きくなる。なお、金属ペーストの印刷工程では、１回の印刷が行われても良いし、２回以上の印刷が行われても良い。
【００６２】
金属ペーストとしては、銀の含有率が８５ｗｔ％以上で且つ９８ｗｔ％以下であり、樹脂成分の含有率が２ｗｔ％以上で且つ１５ｗｔ％以下であるものが採用され得る。例えば、金属ペーストにおける銀の含有率が８８ｗｔ％以上で且つ９２ｗｔ％以下であれば、印刷に適した粘性と良好な導電性とが得られる。
【００６３】
＜(２−７)分離溝部Ｐ３の形成＞
グリッド電極部５が形成された後、透光性導電層４の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極２の上面に至る領域に、分離溝部Ｐ３が形成される。これにより、図１から図４で示された光電変換装置２０が得られる。分離溝部Ｐ３は、分離溝部Ｐ２と同様に、スクライブ針が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。このとき、グリッド電極部５の端部が若干削られても良い。
【００６４】
＜(２−８)樹脂材の充填＞
分離溝部Ｐ３が形成された後、分離溝部Ｐ２の垂下部５ｃが配置されていない空隙部と分離溝部Ｐ３に樹脂材６が配置される。まず、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とする樹脂材料からなる０．４〜１ｍｍ程度のシート材を準備する。次に、該シート材を光電変換セル１０の上面に配置にする。次いで、ラミネータ装置等を用いて１２０
℃〜１５０℃程度に加熱しながらシート材を熱硬化させつつ、シート材を光電変換セルと圧着する。これにより、分離溝部Ｐ２および分離溝部Ｐ３にシート材の一部が充填されることで、樹脂材６が形成される。
【００６５】
＜(３)変形例＞
なお、以上で説明した実施形態では、上部電極４５の連結部５ｂの＋Ｚ方向における厚み大きくすることにより、連結部５ｂを反射部材として機能させているが、このような形態に限られない。例えば、連結部５ｂに代えて、図１２に示すように、非発電寄与部１０Ｂ上に反射ミラー７のような反射部材が設けられてもよい。反射ミラー７の形状は、例えば、図１２に示すように、断面が凹レンズ状、断面が台形状等である。この台形状の反射ミラー７では、発電寄与部１０Ａの受光面で反射した光を再度、発電寄与部１０Ａの受光面に入射させることも可能である。
【００６６】
反射ミラー７としては、例えば、アルミニウムの基体に銀、金等の金属層を設けたものが挙げられる。また、反射ミラー７は、導電性を有する材料で形成し、集電部５ａと接続するようにすれば、上部電極４５の抵抗値を小さくすることができる。このような反射ミラー７は、例えば、導電性の金属粒子を含むエポキシ系樹脂の接着剤で非発電寄与部１０Ｂ上に接着される。
【００６７】
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において種々の変更、改良等が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１：基板
２：下部電極
３：光電変換層
３１：光吸収層
３２：バッファ層
４：透光性導電層
５：グリッド電極部
５ａ：集電部
５ｂ、５ｂ１、５ｂ２：連結部
５ｃ：垂下部
６：樹脂材
７：反射ミラー
１０：光電変換セル
１０Ａ：発電寄与部
１０Ｂ：非発電寄与部
２０：非光電変換層
３０：光電変換装置
４５：上部電極
Ｐ１：分離溝部
Ｐ２：分離溝部（第２間隙部）
Ｐ３：分離溝部（第１間隙部）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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