(57)【要約】【課題】裏面電極層と透明電極層間の接続部への電流リークの発生が防止され、簡便な方法で安価に実現可能な薄膜光電変換装置およびその製造方法を得ること。【解決手段】隣接する第１セルおよび第２セルにおいて、第１セルの第１電極層１０２は、所定の方向において第２セルの第２電極層１０４と重複する領域内まで延在した延在部を有し、第２セルの第２電極層１０４は、第２セルの光電変換ユニット１０３を貫通して埋設されるとともに第２セルの光電変換ユニット１０３上の第２電極層１０４と延在部とを電気的に接続する接続部を有し、第２セルは、所定の方向において接続部の第１セルと反対側に設けられ何れかの光電変換ユニットのｐ型半導体層１０３ａから第１電極層１０２までの各層を貫通して該各層を所定の方向において分離する溝部１２１を有し、少なくとも溝部１２１の側壁がｉ型光電変換層１０３ｂで覆われている。【選択図】図１−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性絶縁基板上に透光性を有する第１電極層と、ｐ型半導体層とｉ型光電変換層とｎ型半導体層とをこの順で有して光電変換を行う１つ以上の光電変換ユニットと、第２電極層とをこの順で有する複数の光電変換セルが所定の方向に並列配置されるとともに、隣接する前記光電変換セル同士が電気的に直列接続された薄膜光電変換装置であって、
隣接する第１および第２の前記光電変換セルにおいて、
前記第１光電変換セルの前記第１電極層は、前記所定の方向において前記第２光電変換セルの前記第２電極層と重複する領域内まで延在した延在部を有し、
前記第２光電変換セルの前記第２電極層は、前記第２光電変換セルの前記光電変換ユニットを貫通して埋設されるとともに前記第２光電変換セルの前記光電変換ユニット上の前記第２電極層と前記延在部とを電気的に接続する接続部を有し、
前記第２光電変換セルは、前記所定の方向において前記接続部の前記第１光電変換セルと反対側に設けられ何れかの前記光電変換ユニットの前記ｐ型半導体層から前記第１電極層までの各層を貫通して該各層を前記所定の方向において分離する溝部を有し、少なくとも前記溝部の側壁が前記ｉ型光電変換層で覆われていること、
を特徴とする薄膜光電変換装置。
【請求項２】
前記溝部は、最も前記第２電極層側に位置する前記光電変換ユニットの前記ｐ型半導体層から前記第１電極層までの各層を貫通して該各層を前記所定の方向において分離すること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜光電変換装置。
【請求項３】
前記溝部により分離された前記光電変換ユニットのうち最も前記第２電極層側に位置する前記光電変換ユニットは、前記ｐ型半導体層と前記ｉ型光電変換層の間に設けられて前記溝部により前記所定の方向において分離された非導電性層を備えること、
を特徴とする請求項２に記載の薄膜光電変換装置。
【請求項４】
前記非導電性層は、酸素を含有する材料からなること、
を特徴とする請求項３に記載の薄膜光電変換装置。
【請求項５】
前記光電変換ユニットが複数積層され、積層された前記光電変換ユニット間に設けられて導電性を有するとともに所定の波長の光に対する光透過性および光反射性を有して前記溝部により前記所定の方向において分離された中間層を備えること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜光電変換装置。
【請求項６】
透光性絶縁基板上に、透光性を有する第１電極層と、ｐ型半導体層とｉ型光電変換層とｎ型半導体層とをこの順で有して光電変換を行う１つ以上の光電変換ユニットと、第２電極層とがこの順で積層されてなる複数の光電変換セルが所定の方向に並列配置されるとともに、隣接する前記薄膜太陽電池セル同士が電気的に直列接続された薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記透光性絶縁基板上に、前記第１電極層を形成する第１工程と、
前記第１電極層上に直接または１以上の前記光電変換ユニットを介して前記ｐ型半導体層を形成する第２工程と、
前記第２工程で形成した最上層の前記ｐ型半導体層から前記透光性絶縁基板に達する第１溝部を形成して前記所定の方向において分離された複数の前記透明電極層および前記第１電極層を形成する第３工程と、
少なくとも前記第１溝部の側壁を覆うように前記ｉ型光電変換層を前記第１溝部内および前記最上層のｐ型半導体層上に形成する第４工程と、
前記ｉ型光電変換層上に前記ｎ型半導体層を形成する第５工程と、
前記第４工程で形成した前記ｎ型半導体層から前記第１電極層に達する第２溝部を前記第１溝部と異なる位置に形成する第６工程と、
前記第２溝部内において前記第１電極層と電気的に接続するように前記第２溝部の前記第１溝部と反対側の位置において前記光電変換セル毎に分離された前記第２電極層を前記第２溝部内および前記ｎ型半導体層上に形成する第７工程と、
を含むこと、
を特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程では、前記最上層のｐ型半導体層上に非導電性層を形成し、
前記第３工程では、前記第１溝部として前記非導電性層から前記透光性絶縁基板に達する溝部を形成すること、
を特徴とする請求項６に記載の薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記非導電性層は、酸素を含有する材料からなること、
を特徴とする請求項７に記載の薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程では、導電性を有するとともに所定の波長の光に対する光透過性および光反射性を有する中間層を積層される前記光電変換ユニット間に形成し、
前記第３工程では、前記第１溝部により前記中間層を前記所定の方向において分離すること、
を特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の薄膜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、薄膜光電変換装置およびその製造方法の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜太陽電池装置（薄膜光電変換装置）では、例えば表面側となる基板上に、光透過性を有する透明電極層と、薄膜半導体層からなる光電変換層とが形成され、裏面側には裏面電極層として反射導電膜が形成されて薄膜太陽電池セル（薄膜光電変換セル）が構成される。このような薄膜光電変換セルでは、表面側（透明電極側）からの光入射により光起電力を発生する。
【０００３】
そして、複数の薄膜光電変換セルが、隣り合うセル同士間で所定の距離を隔てて配置された状態で電気的に直列に接続されて薄膜光電変換装置が構成されている。
【０００４】
このような薄膜光電変換装置は以下に示すような方法により製造されている。まず、表面に凹凸によるテクスチャ構造を有する酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明導電性酸化物（Transparent  Conductive  Oxide：ＴＣＯ）からなる透明電極層が形成された透光性絶縁基板において、レーザ照射により透明電極層の一部を切断・除去（レーザスクライブ処理）して分離溝を形成することにより、透明電極層をストライプ状に加工する。テクスチャ構造は、薄膜光電変換セルに入射した太陽光を散乱させ、薄膜半導体層での光利用効率を高める機能を有する。
【０００５】
次に、プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法などにより透明電極層上に例えばアモルファスシリコンからなる光電変換層としての薄膜半導体層を形成する。その後、透明電極層が切断された場所と異なる箇所で、レーザ照射により薄膜半導体層の一部を切断、除去して分離溝を形成することにより薄膜半導体層をストライプ状に加工する。
【０００６】
ついで、薄膜半導体層上に光反射性金属からなる裏面電極層をスパッタリング法などにより成膜する。その後、透明電極層および薄膜半導体層が切断された場所と異なる箇所で、レーザ照射により裏面電極層の一部を切断、除去して分離溝を形成することにより裏面電極層をストライプ状に加工する。そして、このような薄膜光電変換装置では、ストライプ状に加工された薄膜光電変換セルを電気的に直列に接続することで、高出力電圧を発生させている。
【０００７】
このような薄膜光電変換装置では、光電変換効率を向上させるため、タンデム型構造が活用される。タンデム型構造は、透明電極層と裏面電極層との間に形成される薄膜光電変換ユニットにおいて、薄膜半導体層の吸収波長域の異なる複数の薄膜光電変換ユニットを積層するものであり、広い波長域の光を吸収することで入射光をより有効に利用可能な構造である。タンデム型構造の例として、より広いバンドギャップを有するアモルファス（非晶質）シリコン層を光入射側の光電変換層として使用し、狭いバンドギャップを有する微結晶シリコン層を裏面側の光電変換層として用いる方法などが考えられている。
【０００８】
また、タンデム型の薄膜光電変換装置においては、光透過性および光反射性の双方を有し、且つ導電性を有する中間反射層を、積層された薄膜光電変換ユニットの間に介在させることがある。この中間反射層は、光入射側の光電変換ユニットを通過した光のうち、光入射側の光電変換ユニットでの吸収に適した波長の光を反射させることができる。このため、タンデム型の薄膜光電変換装置は、光入射側の光電変換ユニットの光電変換層の実効的な膜厚を増大させることができる、という効果を有する。
【０００９】
中間反射層を有するタンデム型の薄膜光電変換装置では、ある薄膜光電変換セルの裏面電極と、この薄膜光電変換セルに隣接する薄膜光電変換セルの透明電極層とが電気的に接続される必要がある。この電気的な接続は、薄膜光電変換ユニットおよび中間反射層を貫通する分離溝を設け、この分離溝に接続電極材料を埋め込むことによって行われる。分離溝に埋め込む接続電極材料には、一般的に裏面電極層を構成する材料が用いられる。
【００１０】
しかしながら、上記のような方法で隣接する薄膜光電変換セル間を接続するため、接続電極材料と中間反射層とは接触することになる。前述の通り、中間反射層は導電性を有することから、分離溝の側壁部の中間反射層と接続電極材料間で電流リークが生じ、薄膜光電変換ユニットで生じた電力を有効に取り出すことができない。
【００１１】
そこで、例えば中間反射層を形成した後にレーザスクライブ処理を施して分離溝を形成することで、中間反射層と接続電極材料間の接触を抑制する方法が考えられている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２９８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、中間反射層の形成後に新たなレーザスクライブ処理が追加されるため、処理工数が増加する。このため、コスト増などの問題が生じる。また、このレーザスクライブ処理後に第２の薄膜光電変換ユニットが形成されることになるが、この薄膜光電変換ユニットはｐ型半導体層とｉ型半導体層（ｉ型光電変換層）とｎ型半導体層とが積層された積層構造をしていることから、前記のレーザスクライブ処理の直後にはｐ型半導体層が形成されることになる。
【００１４】
ここで、ｐ型半導体層は、ボロン（Ｂ）などがドープされることにより、高い導電性を有している。このため、中間反射層の導電性に起因した分離溝の側壁部での電流リークをレーザスクライブ処理により抑制しているにも関わらず、その後に導電性の層を形成するため電流リークの抑制効果はあまり大きくならない。すなわち、分離溝の側壁部において第２の薄膜光電変換ユニットのｐ型半導体層と接続電極材料間の接触が存在するため、分離溝の側壁を介した電流リークの抑制効果はあまり大きくならない。
【００１５】
また、薄膜光電変換ユニットを１つだけ備えるシングル型の薄膜太陽電池でも、薄膜光電変換ユニットを貫通して透明電極層に達する分離溝に接続電極材料が埋め込まれることにより、隣接する薄膜光電変換セルの裏面電極と透明電極層とが電気的に接続される。この場合も、分離溝の側壁部において薄膜光電変換ユニットのｐ型半導体層と接続電極材料間の接触が存在するため、電流リークが発生する。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、裏面電極層と透明電極層間の接続部への電流リークの発生が防止され、簡便な方法で安価に実現可能な薄膜光電変換装置およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光電変換装置は、透光性絶縁基板上に透光性を有する第１電極層と、ｐ型半導体層とｉ型光電変換層とｎ型半導体層とをこの順で有して光電変換を行う１つ以上の光電変換ユニットと、第２電極層とをこの順で有する複数の光電変換セルが所定の方向に並列配置されるとともに、隣接する前記光電変換セル同士が電気的に直列接続された光電変換装置であって、隣接する第１および第２の前記光電変換セルにおいて、前記第１光電変換セルの前記第１電極層は、前記所定の方向において前記第２光電変換セルの前記第２電極層と重複する領域内まで延在した延在部を有し、前記第２光電変換セルの前記第２電極層は、前記第２光電変換セルの前記光電変換ユニットを貫通して埋設されるとともに前記第２光電変換セルの前記光電変換ユニット上の前記第２電極層と前記延在部とを電気的に接続する接続部を有し、前記第２光電変換セルは、前記所定の方向において前記接続部の前記第１光電変換セルと反対側に設けられ何れかの前記光電変換ユニットの前記ｐ型半導体層から前記第１電極層までの各層を貫通して該各層を前記所定の方向において分離する溝部を有し、少なくとも前記溝部の側壁が前記ｉ型光電変換層で覆われていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、隣接する光電変換セル間の接続部の側壁を介した光電変換電流の電流リークの発生が抑制された薄膜光電変換装置が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜光電変換装置である薄膜太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールを構成する薄膜光電変換セルである薄膜太陽電池セルの短手向における断面構造を説明する要部断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−３】図３−３は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−４】図３−４は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−５】図３−５は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−６】図３−６は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図３−７】図３−７は、本発明の実施の形態１にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜光電変換装置である薄膜太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図５−１】図５−１は、本発明の実施の形態２にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図５−２】図５−２は、本発明の実施の形態２にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図５−３】図５−３は、本発明の実施の形態２にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜光電変換装置であるタンデム型の薄膜太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図７−１】図７−１は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図７−２】図７−２は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図７−３】図７−３は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図７−４】図７−４は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図７−５】図７−５は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの変形例の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３にかかるモジュールの変形例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる薄膜光電変換装置およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述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適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００２１】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜光電変換装置である薄膜太陽電池モジュール（以下、モジュールと呼ぶ）１０の構成を示す平面図である。図１−２は、モジュール１０を構成する薄膜光電変換セルである薄膜太陽電池セル（以下、セルと呼ぶ場合がある）Ｃ１の短手向における断面構造を説明するための図であり、図１−１の線分Ａ−Ａ’方向における要部断面図である。
【００２２】
図１−１および図１−２に示すように、実施の形態１にかかるモジュール１０は、透光性絶縁基板１０１上に形成された短冊状（矩形状）のセルＣ１を複数備え、これらのセルＣ１が電気的に直列に接続された構造を有する。セルＣ１は、図１−２に示すように透光性絶縁基板１０１上に、第１電極層となる透明電極層１０２、第１光電変換ユニット１０３、第２電極層となる裏面電極層１０４がこの順で積層されている。
【００２３】
透光性絶縁基板１０１としては、透光性を有する絶縁基板が用いられる。このような透光性絶縁基板１０１には、通常は光透過率の高い材質が用いられ、例えばガラス基板が使用される。ガラス基板としては無アルカリガラス基板を用いてもよく、また、安価な青板ガラス基板を用いてもよい。ただし、透光性絶縁基板１０１は必ずしもガラスである必要はなく、光を透過する絶縁性基板であれば、樹脂等の基板を用いることも可能である。
【００２４】
透明電極層１０２は、透光性を有する透明導電膜からなる。隣接する２つのセルＣ１において、一方のセルＣ１の透明電極層１０２は、他方のセルＣ１の裏面電極層１０４と重複する領域まで延在する延在部を有し、他方のセルＣ１に跨って形成されている。透明電極層１０２は、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium  Tin  Oxide）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）のうちの少なくとも１種を含む透明導電性酸化膜（ＴＣＯ：Transparent  Conducting  Oxide）、またはこれらを積層した透明導電膜で構成される。また、透明電極層１０２は、上述したＴＣＯ膜にドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、フッ素（Ｆ）から選択した少なくとも１種類以上の元素を用いた透光性の膜によって構成されてもよい。このような透明電極層１０２は、例えばＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法等の方法を用いて形成される。
【００２５】
また、透明電極層１０２は、第１光電変換ユニット１０３側の表面に、図示しない凹凸形状が形成された表面テクスチャ構造を有する。このテクスチャ構造は、入射した太陽光を散乱させ、第１光電変換ユニット１０３で入射光をより効率的に吸収させ、光利用効率を高める機能を有する。表面テクスチャ構造の形成方法は特に限定されず、公知の手法を用いることができる。
【００２６】
第１光電変換ユニット１０３は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層以上積層されて構成される。第１光電変換ユニット１０３は、図１−２に示すように、透明電極層１０２側からｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型（真性）光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃを備えている。ここで、ｐ型半導体層１０３ａ、は導電性を有するが、ｉ型（真性）光電変換層１０３ｂは導電性を有していない。本実施の形態では、第１光電変換ユニット１０３は、透明電極層１０２側から、ｐ型シリコン半導体層、ｉ型非晶質シリコン光電変換層、ｎ型シリコン半導体層を積層した構造を有している。このような第１光電変換ユニット１０３は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成することが可能である。
【００２７】
本実施の形態では、第１光電変換ユニット１０３中のｉ型光電変換層１０３ｂとしてｉ型非晶質シリコン光電変換層を用いているが、ｉ型光電変換層１０３ｂはｉ型非晶質シリコン系半導体材料で形成されてもよく、真性シリコン以外にもシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの合金などを用いてもよい。また、ｐ型半導体層１０３ａは高い導電性と高い光透過性が求められ、例えばボロン（Ｂ）などを添加したシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などが使用される。
【００２８】
裏面電極層１０４は、裏面電極として機能するとともに、光電変換層で吸収されなかった光を反射して再度光電変換層に戻す反射層として機能するため、光電変換効率の向上に寄与する。したがって、裏面電極層１０４は、導電性と光反射性が求められ、導電率が高く光反射率が大きいほど好ましい。裏面電極層１０４は、例えば可視光反射率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）もしくはパラジウムなどの金属材料、またはこれらの金属材料の合金、これらの金属材料の窒化物、これらの金属材料の酸化物などにより形成することができる。なお、これらの裏面電極層１０４の具体的材料は特に限定されるものではなく、周知の材料から適宜に選択して用いることができる。また、裏面電極層１０４は、第１光電変換ユニット１０３との反応・原子拡散などを抑制するために、複数の電極層の積層構造とされてもよい。
【００２９】
また、モジュール１０においては、薄膜太陽電池として必要な電圧を確保するために、透光性絶縁基板１０１上に形成されたセルＣ１を電気的に直列接続されている。
【００３０】
透光性絶縁基板１０１上に形成された透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａには、透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在するとともに透光性絶縁基板１０１に達するストライプ状の分離溝である第１の溝１２１が形成されている。第１の溝１２１は、セルＣ１の長手方向の全幅において形成されている。この第１の溝１２１の部分によって隣接するセルＣ１の透明電極層１０２は互いに分離されている。このようにして透明電極層１０２の一部は隣接するセルＣ１に跨るようにセル毎に分離されている。第１の溝１２１の部分には導電性を持たないｉ型光電変換層１０３ｂが埋め込まれている。ｉ型光電変換層１０３ｂが埋め込まれた第１の溝１２１の部分の上およびｐ型半導体層１０３ａ上にはｉ型光電変換層１０３ｂが形成されている。
【００３１】
また、透明電極層１０２上に形成された第１光電変換ユニット１０３には、第１の溝１２１と異なる箇所において透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在するとともに透明電極層１０２に達するストライプ状の接続溝である第２の溝１２２が形成されている。この第２の溝１２２の部分に裏面電極層１０４が埋め込まれることで、裏面電極層１０４が透明電極層１０２に接続されている。そして、該透明電極層１０２が隣接するセルＣ１に跨っているため、隣り合う２つのセルＣ１の一方の裏面電極層１０４と他方の透明電極層１０２とが電気的に接続されている。すなわち、裏面電極層１０４は、第２の溝１２２に埋め込まれた接続部を有する。また、接続部は、第２の溝１２２の少なくとも側壁に形成されて他方のセルＣ１の透明電極層１０２と電気的に接続すればよい。なお、第２の溝１２２は、セルＣ１の長手方向の全幅において形成されていなくてもよい。
【００３２】
また、裏面電極層１０４、第１光電変換ユニット１０３には、第１の溝１２１および第２の溝１２２とは異なる箇所で、透明電極層１０２に達するストライプ状の分離溝である第３の溝１２３が形成されて、各セルＣ１が分離されている。このように、セルＣ１の透明電極層１０２が、隣接するセルＣ１の裏面電極層１０４と接続することによって、隣接するセルＣ１が電気的に直列接続している。なお、第３の溝１２３は、裏面電極層１０４の表面から透明電極層１０２に達して第１光電変換ユニット１０３をセル毎に分離していることが好ましいが、裏面電極層１０４のみが第３の溝１２３によって分離されている形態とすることも可能である。
【００３３】
つぎに、上記のように構成された本実施の形態にかかるモジュール１０の製造方法について図２および図３−１〜図３−７を参照して説明する。図２は、実施の形態１にかかるモジュール１０の製造方法を説明するためのフローチャートである。図３−１〜図３−７は、実施の形態１にかかるモジュール１０の製造方法を説明するための断面図である。
【００３４】
まず、透光性絶縁基板１０１として例えばガラス基板を用意する。そして、透光性絶縁基板１０１の一面側に、導電性の高い透明電極層１０２を公知の方法で形成する（ステップＳ１０、図３−１）。例えば、透光性絶縁基板１０１上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜からなる透明電極層１０２をスパッタリング法により形成する。また、成膜方法として、ＣＶＤ法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【００３５】
つぎに、第１光電変換ユニット１０３のうちｐ型半導体層１０３ａを公知の方法で透明電極層１０２上に形成する（ステップＳ２０、図３−１）。例えばｐ型半導体層１０３ａとしてｐ型シリコン半導体層をプラズマＣＶＤ法によって透明電極層１０２上に形成する。
【００３６】
次に、透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａの一部を透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａを短冊状にパターニングし、透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａを複数に分離する。透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａのパターニングは、レーザスクライブ法で透光性絶縁基板１０１と透明電極層１０２との界面より上方（透明電極層１０２側）を全て一括除去することにより、透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０１に達するストライプ状の第１の溝１２１を形成することで行う（ステップＳ３０、図３−２）。なお、第１の溝１２１の形成は、写真製版などで形成したレジストマスクを用いてエッチングする方法や、メタルマスクを用いた蒸着法などの方法でも可能である。
【００３７】
次に、第１の溝１２１内を含むｐ型半導体層１０３ａ上にｉ型光電変換層１０３ｂを公知の方法で形成する（ステップＳ４０、図３−３）。例えばｉ型光電変換層１０３ｂとしてｉ型非晶質シリコン光電変換層をプラズマＣＶＤ法によって形成する。これにより、第１の溝１２１内にはｉ型光電変換層１０３ｂが埋設される。
【００３８】
次に、ｉ型光電変換層１０３ｂ上にｎ型半導体層１０３ｃを公知の方法で形成する（ステップＳ５０、図３−４）。例えばｎ型半導体層１０３ｃとしてｎ型シリコン半導体層をプラズマＣＶＤ法によって形成する。これにより、透明電極層１０２側からｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃが積層された第１光電変換ユニット１０３が構成される。
【００３９】
そして、このようにして積層形成された第１光電変換ユニット１０３に、レーザスクライブによってパターニングを施す。すなわち、第１光電変換ユニット１０３の一部を透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、第１光電変換ユニット１０３を短冊状にパターニングし、第１光電変換ユニット１０３を複数に分離する。第１光電変換ユニット１０３のパターニングは、レーザスクライブ法で透明電極層１０２とｐ型半導体層１０３ａとの界面より上方（ｐ型半導体層１０３ａ側）を全て一括除去することにより、第１の溝１２１と異なる箇所に透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透明電極層１０２に達するストライプ状の第２の溝１２２を形成することで行う（ステップＳ６０、図３−５）。第２の溝１２２の形成後、第２の溝１２２内に付着している飛散物を高圧水洗浄、メガソニック洗浄、あるいはブラシ洗浄により除去する。
【００４０】
次に、第２の溝１２２内を含む第１光電変換ユニット１０３上に裏面電極層１０４を公知の方法で形成する（ステップＳ７０、図３−６）。例えば、高反射率を有する銀（Ａｇ）膜からなる裏面電極層１０４をスパッタリング法により形成する。このとき、第２の溝１２２中にも裏面電極層１０４が埋設されて透明電極層１０２に接続する。これにより、裏面電極層１０４は第２の溝１２２中において透明電極層１０２に電気的に接続される。また、成膜方法として、蒸着法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【００４１】
裏面電極層１０４の形成後、少なくとも裏面電極層１０４をパターニングして複数のセルＣ１毎に分離する。ここでは、裏面電極層１０４、第１光電変換ユニット１０３の一部を透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して短冊状にパターニングすることにより、複数のセルＣ１に分離する。パターニングは、レーザスクライブ法で透明電極層１０２とｐ型半導体層１０３ａとの界面より上方（ｐ型半導体層１０３ａ側）を全て一括除去することにより、第１の溝１２１および第２の溝１２２とは異なる箇所に透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透明電極層１０２に達するストライプ状の第３の溝１２３を形成することで行う（ステップＳ８０、図３−７）。
【００４２】
なお、反射率の高い裏面電極層１０４にレーザを直接吸収させるのは困難なので、半導体層（第１光電変換ユニット１０３）にレーザ光エネルギーを吸収させて、半導体層（第１光電変換ユニット１０３）とともに裏面電極層１０４を局所的に吹き飛ばすことによって複数のセルＣ１に対応させて分離する。ここでは、裏面電極層１０４、第１光電変換ユニット１０３を貫通する第３の溝１２３を形成しているが、裏面電極層１０４のみに分離溝を形成して裏面電極層１０４を複数のセルＣ１に分離してもよい。以上により、図１−２に示すようなセルＣ１を有するモジュール１０が得られる。
【００４３】
なお、上記においては、第１の溝１２１、第２の１２２、第３の１２３の形成にレーザを用いているが、これらの形成方法は特に制約は受けない。また、これらの溝の領域は光電変換に対する無効領域となるため、これらの溝の形成方法としては、できる限り小さな領域の溝が形成可能であり、安価な方法であることが好ましい。
【００４４】
上述したように実施の形態１においては、ｐ型半導体層１０３ａの形成後に、透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａを貫通して透光性絶縁基板１０１に達する第１の溝１２１が形成され、ｐ型半導体層１０３ａがセル内で分断される。そして、第１の溝１２１内には、導電性を持たないｉ型光電変換層１０３ｂが埋設される。これにより、第１光電変換ユニット１０３において発生した光電変換電流が、第２の溝１２２の側面でｐ型半導体層１０３ａを介して裏面電極層１０４と透明電極層１０２間の電気的接続部である第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制することができる。
【００４５】
なお、上記においては第１の溝１２１は、深さ方向の全てをｉ型光電変換層１０３ｂで埋められた場合について説明したが、第１の溝１２１の全てをｉ型光電変換層１０３ｂで埋めることは必須ではない。ｉ型光電変換層１０３ｂは、第１の溝１２１内において透明電極層１０２の側面とｐ型半導体層１０３ａの側面とに接して覆っていればよい。例えば透明電極層１０２の厚みがｉ型光電変換層１０３ｂの厚みよりも厚い場合は、ｉ型光電変換層１０３ｂは第１の溝１２１内を深さ方向の途中までしか埋めない。しかしながら、ｉ型光電変換層１０３ｂが導電性の透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａの側面を接して覆うことで、これらの側面を介した電流リークの発生を防ぐことができる。以降の実施の形態においても同様である。
【００４６】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜光電変換装置である薄膜太陽電池モジュール２０の構成を示す断面図である。モジュール２０は、図１−１に示す平面構成を有する。また、図４は、図１−１の線分Ａ−Ａ’方向における要部断面図である。
【００４７】
図４に示すように、実施の形態２にかかるモジュール２０は、透光性絶縁基板１０１上に形成された短冊状（矩形状）のセルＣ２を複数備え、これらのセルＣ２が電気的に直列に接続された構造を有する。セルＣ２は、図４に示すように透光性絶縁基板１０１上に、透明電極層１０２、第１光電変換ユニット１０３’、裏面電極層１０４がこの順で積層されている。なお、実施の形態１にかかるセルＣ１と同様の構成については、実施の形態１と同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００４８】
実施の形態２にかかるモジュール２０が実施の形態１にかかるモジュール１０と異なる点は、モジュールを構成する第１光電変換ユニット１０３’がｐ型半導体層１０３ａとｉ型光電変換層１０３ｂとの間に非導電性（ｉ型）のバッファ層１１１を備えることである。バッファ層１１１には、例えば非晶質シリコン膜や非晶質シリコンカーバイド膜を用いることができる。
【００４９】
上記のように構成された実施の形態２にかかるモジュール２０の製造方法について図５−１〜図５−３を参照して説明する。図５−１〜図５−３は、実施の形態２にかかるモジュール２０の製造方法を説明するための断面図である。
【００５０】
まず、実施の形態１の場合と同様に、透光性絶縁基板１０１の一面側に、透明電極層１０２およびｐ型半導体層１０３ａを公知の方法で順次形成する。そして、ｐ型半導体層１０３ａ上にバッファ層１１１をプラズマＣＶＤ法などによって形成する（図５−１）。
【００５１】
次に、実施の形態１の場合と同様にレーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０１に達するストライプ状の第１の溝１２１を形成する（図５−２）。これにより、バッファ層１１１、ｐ型半導体層１０３ａ、透明電極層１０２が複数に分離される。
【００５２】
次に、第１の溝１２１内を含むバッファ層１１１上に、ｉ型光電変換層１０３ｂを公知の方法で形成する（図５−３）。例えばｉ型光電変換層１０３ｂとしてｉ型非晶質シリコン光電変換層をプラズマＣＶＤ法によって形成する。これにより、第１の溝１２１内にはｉ型光電変換層１０３ｂが埋設される。
【００５３】
その後は、実施の形態１の場合と同様にしてｎ型半導体層１０３ｃを形成し、第２の溝１２２を形成し、裏面電極層１０４を形成し、第３の溝１２３を形成することにより図４に示すようなセルＣ２を有するモジュール２０が得られる。
【００５４】
上述したように実施の形態２においては、バッファ層１１１の形成後にバッファ層１１１、ｐ型半導体層１０３ａおよび透明電極層１０２を貫通して透光性絶縁基板１０１に達する第１の溝１２１が形成され、ｐ型半導体層１０３ａがセル内で分断される。そして、第１の溝１２１内には、導電性を持たないｉ型光電変換層１０３ｂが埋設される。これにより、第１光電変換ユニット１０３において発生した光電変換電流が、第２の溝１２２の側面でｐ型半導体層１０３ａを介して裏面電極層１０４と透明電極層１０２間の接続部である第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制することができる。
【００５５】
また、実施の形態２においては、ｐ型半導体層１０３ａ上にバッファ層１１１を形成した後に第１の溝１２１を形成する。これにより、第１の溝１２１を形成する工程中に生じるｐ型半導体層１０３ａの酸化を抑制することができ、酸化に起因したｐ型半導体層１０３ａの導電率の低下を回避することができる。この場合におけるバッファ層１１１としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）などからなる酸化物層が好ましく、微結晶シリコン酸化膜（μｃ−ＳｉＯ膜）などのように光導電率が高くバンドギャップが大きいものがより好ましい。酸化膜からなるバッファ層１１１を用いることによって、第１の溝１２１を形成する際にバッファ層１１１の最表面が自然酸化される場合においても、膜特性や界面部への影響を小さくすることができる。さらに、バッファ層１１１としてバンドギャップの広い酸化膜を用いることにより、開放端電圧（Ｖｏｃ）も向上させることが可能である。
【００５６】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜光電変換装置であるタンデム型の薄膜太陽電池モジュール３０の構成を示す断面図である。モジュール３０は、図１−１に示す平面構成を有する。また、図６は、図１−１の線分Ａ−Ａ’方向における要部断面図である。
【００５７】
図６に示すように、実施の形態３にかかるモジュール３０は、透光性絶縁基板１０１上に形成された短冊状（矩形状）のセルＣ３を複数備え、これらのセルＣ３が電気的に直列に接続された構造を有する。セルＣ３は、図６に示すように透光性絶縁基板１０１上に、透明電極層１０２、第１光電変換ユニット１０３、中間反射層１１２、第２光電変換ユニット１０５、裏面電極層１０４がこの順で積層されている。なお、実施の形態１にかかるセルＣ１と同様の構成については、実施の形態１と同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００５８】
実施の形態３にかかるモジュール３０が実施の形態１にかかるモジュール１０と異なる点は、第１光電変換ユニット１０３と裏面電極層１０４との間に中間反射層１１２と第２光電変換ユニット１０５とを有することである。
【００５９】
第２光電変換ユニット１０５は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層以上積層されて構成される。第２光電変換ユニット１０５は、図６に示すように、中間反射層１１２側からｐ型半導体層１０５ａ、ｉ型（真性）光電変換層１０５ｂ、ｎ型半導体層１０５ｃを備えている。ここで、ｐ型半導体層１０５ａは導電性を有するが、ｉ型（真性）光電変換層１０５ｂは導電性を有していない。本実施の形態では、第２光電変換ユニット１０５は、中間反射層１１２側から、ｐ型シリコン半導体層、ｉ型微結晶シリコン光電変換層、ｎ型シリコン半導体層を積層した構造を有している。このような第２光電変換ユニット１０５は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成することが可能である。
【００６０】
モジュール３０においては、第１光電変換ユニット１０３中の光電変換層としてはｉ型非晶質シリコン光電変換層を、第２光電変換ユニット１０５中の光電変換層としてはｉ型微結晶シリコン光電変換層を用いている。ｉ型非晶質シリコン光電変換層とｉ型微結晶シリコン光電変換層とでは、吸収する光の波長域が異なっている。例えば、非晶質シリコン光電変換層では５５０ｎｍ程度の波長の光を効率的に吸収し、微結晶シリコン光電変換層では９００ｎｍ程度の波長の光を効率的に吸収する。したがって、吸収する光の波長域の異なる複数の光電変換ユニットを積層させることで幅広い波長域の光を有効に活用して光電変換効率を向上させることができる。
【００６１】
中間反射層１１２は、光透過性および光反射性の双方を有し、且つ第１光電変換ユニット１０３と第２光電変換ユニット１０５との間の電気的な接続を妨げないように導電性を有する。この中間反射層１１２は、光入射側の第１光電変換ユニット１０３を通過した光のうち、第１光電変換ユニット１０３が吸収する波長の光を反射させることができ、第２光電変換層１０５ｂが吸収する波長の光は透過させることができる。中間反射層１１２は、このような特性を持つことで、第１光電変換ユニット１０３の光電変換層の実効的な膜厚を増大させることができる、という効果を有する。
【００６２】
中間反射層１１２には、例えば酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような透明導電性酸化膜を用いることができる。また、中間反射層１１２はこれらの材料に限定されず、導電性を有し且つ上記の光学特性を有していれば酸化膜以外の材料も用いることができる。なお、中間反射層１１２の形成は必須ではなく、不要であれば形成されていなくても構わない。
【００６３】
上記のように構成された実施の形態３にかかるモジュール３０の製造方法について図７−１〜図７−５を参照して説明する。図７−１〜図７−５は、実施の形態３にかかるモジュール３０の製造方法を説明するための断面図である。
【００６４】
まず、透光性絶縁基板１０１の一面側に、透明電極層１０２、ｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃ、中間反射層１１２、ｐ型半導体層１０５ａを例えばプラズマＣＶＤ法を用いて透明電極層１０２上に順次形成する（図７−１）。
【００６５】
次に、レーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０１に達するストライプ状の第１の溝１２１を形成する（図７−２）。これにより、透明電極層１０２、ｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃ、中間反射層１１２およびｐ型半導体層１０５ａの各層は複数に分離される。
【００６６】
ここで、第１の溝１２１の形成時には中間反射層１１２上にはｐ型半導体層１０５ａが形成されているため、第１の溝１２１形成時における中間反射層１１２の酸化などの影響を抑制することができる。従来では中間反射層１１２に酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような透明導電性酸化膜を用いていた。しかし、本実施の形態では、ｐ型半導体層１０５ａ第１の溝１２１形成時における中間反射層１１２の酸化などの影響をｐ型半導体層１０５ａにより抑制できるため、導電性を有し且つ上記の光学特性を所持していれば酸化膜以外の材料も中間反射層１１２に用いることができ、材料の選択幅が広がるという効果がある。
【００６７】
次に、第１の溝１２１内を含むｐ型半導体層１０５ａ上に、ｉ型光電変換層１０５ｂおよびｎ型半導体層１０５ｃを公知の方法で順次形成する（図７−３）。例えばｉ型光電変換層１０５ｂとしてｉ型非晶質シリコン光電変換層をプラズマＣＶＤ法によって形成する。これにより、第１の溝１２１内にはｉ型光電変換層１０５ｂが埋設される。また、ｎ型半導体層１０５ｃとしてｎ型シリコン半導体層をプラズマＣＶＤ法によって形成する。
【００６８】
次に、レーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０１の短手方向と略平行な方向に延在して透明電極層１０２に達するストライプ状の第２の溝１２２を形成する（図７−４）。これにより、ｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃ、中間反射層１１２、ｐ型半導体層１０５ａ、ｉ型光電変換層１０５ｂおよびｎ型半導体層１０５ｃの各層が複数に分離される。
【００６９】
その後は、実施の形態１の場合と同様にして裏面電極層１０４を形成し、第３の溝１２３を形成することにより図６に示すようなセルＣ３を有するモジュール３０が得られる。
【００７０】
上述したように実施の形態３においては、第２光電変換ユニット１０５のｐ型半導体層１０５ａの形成後に、透明電極層１０２、ｐ型半導体層１０３ａ、ｉ型光電変換層１０３ｂ、ｎ型半導体層１０３ｃ、中間反射層１１２およびｐ型半導体層１０５ａを貫通して透光性絶縁基板１０１に達する第１の溝１２１が形成され、ｐ型半導体層１０３ａ、中間反射層１１２およびｐ型半導体層１０５ａがセル内で分断される。そして、第１の溝１２１内には、導電性を持たないｉ型光電変換層１０５ｂが埋設される。
【００７１】
これにより、第１光電変換ユニット１０３において発生した光電変換電流が、第２の溝１２２の側面でｐ型半導体層１０３ａを介して裏面電極層１０４と透明電極層１０２間の接続部である第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制することができる。また、第２光電変換ユニット１０５において発生した光電変換電流が、第２の溝１２２の側面でｐ型半導体層１０５ａを介して第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制することができる。また、第１光電変換ユニット１０３と第２光電変換ユニット１０５との間に流れる光電変換電流が第２の溝１２２の側面で中間反射層１１２を介して第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制することができる。
【００７２】
本実施の形態にかかるモジュール３０のように２つの光電変換ユニットが中間反射層を介して積層されたタンデム型の薄膜太陽電池の場合は、実施の形態１において示したように第１光電変換ユニット１０３のｐ型半導体層１０３ａを形成した後に第１の溝１２１を形成して該第１の溝１２１内にｉ型光電変換層１０３ｂを埋設した場合であっても、従来のように透明電極層１０２を形成した後に第１の溝を形成して該溝内にｐ型半導体層が埋設される場合よりも、第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４へのリーク電流発生の抑制効果は得られる。しかしながら、この場合は第２の溝１２２の側面で中間反射層１１２およびｐ型半導体層１０５ａを介してリーク電流が発生するため、第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４へのリーク電流発生の抑制効果はあまり大きくならない。
【００７３】
そこで、裏面電極層１０４と接触する最上層の光電変換ユニットである第２光電変換ユニット１０５のｐ型半導体層１０５ａを形成した後に第１の溝１２１を形成して該第１の溝１２１内にｉ型光電変換層１０５ｂを埋設することにより、リークを生じさせる導電性の膜が第１の溝１２１内に埋設されないため、リーク電流発生の抑制効果が最も大きくなる。すなわち、裏面電極層１０４と接触する最上層の光電変換ユニットのｐ型半導体層を形成した後に第１の溝１２１を形成して該第１の溝１２１内にｉ型光電変換層を埋設することにより、リークを生じさせる導電性の膜が第１の溝１２１内に埋設されないため、リーク電流発生の抑制効果が大きくなる。
【００７４】
また、実施の形態３においては、第１の溝１２１の形成時に中間反射層１１２がセル内において分離されるため中間反射層１１２を分離するための独立した工程が不要であり、工程数を増やすことなく中間反射層１１２によるリーク電流の発生を抑制することができる。
【００７５】
なお、モジュール３０は第１光電変換ユニット１０３と第２光電変換ユニット１０５との２つの光電変換ユニットが積層された構成とされているが、光電変換ユニットの積層数はこれに限定されない、すなわち、３つ以上の光電変換ユニットを積層した積層構造を採用してもよい。
【００７６】
図８は、モジュール３０の変形例であるモジュール４０の構成を示す断面図である。モジュール４０は、図１−１に示す平面構成を有する。また、図８は、図１−１の線分Ａ−Ａ’方向における要部断面図である。図８に示すように、モジュール４０は、透光性絶縁基板１０１上に形成された短冊状（矩形状）のセルＣ４を複数備え、これらのセルＣ４が電気的に直列に接続された構造を有する。なお、上記の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００７７】
セルＣ４は、セルＣ３の構成において第２光電変換ユニット１０５にバッファ層１１１を適用した第２光電変換ユニット１０５’を有する。すなわち、モジュール４０は、実施の形態２の場合と同様に、第１の溝１２１を形成する直前に酸化膜からなるバッファ層１１１を形成する方法によって形成されている。これにより、第１の溝１２１を形成する工程中に生じるｐ型半導体層１０５ａの酸化を抑制することができ、酸化に起因したｐ型半導体層１０５ａの導電率の低下を回避することができる。
【００７８】
図９は、モジュール３０の変形例であるモジュール５０の構成を示す断面図である。モジュール５０は、図１−１に示す平面構成を有する。また、図９は、図１−１の線分Ａ−Ａ’方向における要部断面図である。図９に示すように、モジュール５０は、透光性絶縁基板１０１上に形成された短冊状（矩形状）のセルＣ５を複数備え、これらのセルＣ５が電気的に直列に接続された構造を有する。なお、上記の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。
【００７９】
セルＣ５は、セルＣ３において第２光電変換ユニット１０５の後段側に中間反射層１１３と第３光電変換ユニット１０６を挿入した構成を有する。中間反射層１１３は、中間反射層１１２と同様に光透過性および光反射性の双方を有し、且つ導電性を有する。第３光電変換ユニット１０６は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層以上積層されて構成される。第３光電変換ユニット１０６は、図９に示すように、中間反射層１１３側からｐ型半導体層１０６ａ、ｉ型（真性）光電変換層１０６ｂ、ｎ型半導体層１０６ｃを備えている。ここで、ｐ型半導体層１０６ａは導電性を有するが、ｉ型（真性）光電変換層１０６ｂは導電性を有していない。
【００８０】
モジュール５０においては、第１の溝１２１内に導電性を持たないｉ型（真性）光電変換層であるｉ型光電変換層１０６ｂが埋設されている。すなわち、裏面電極層１０４と接触する最上層の光電変換ユニットである第３光電変換ユニット１０６のｐ型半導体層１０６ａを形成した後に第１の溝１２１を形成して該第１の溝１２１内にｉ型光電変換層１０６ｂを埋設することにより、リークを生じさせる導電性の膜が第１の溝１２１内に埋設されないため、良好なリーク電流発生の抑制効果を得ることができる。
【００８１】
上述した実施の形態において説明したように、シングル型の薄膜太陽電池の場合は、透明電極層１０２と光電変換ユニットのｐ型半導体層とが一括除去されて第１の溝１２１が形成され、該第１の溝１２１には光電変換ユニットのｉ型光電変換層が埋設される。これにより、簡便な方法で安価に、光電変換電流が第２の溝１２２の側壁を介して第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制して、光電変換効率を向上させることができる。
【００８２】
また、光入射側から２段（光入射側から前段、後段）の光電変換ユニットとが積層された積層型の薄膜太陽電池の場合は、透明電極層１０２と前段の光電変換ユニットの全層の一部と後段の光電変換ユニットのｐ型半導体層の一部とが一括除去されて第１の溝１２１が形成され、該第１の溝１２１に後段の光電変換ユニットのｉ型光電変換層が埋設される。これにより、簡便な方法で安価に、光電変換電流が第２の溝１２２の側壁を介して第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制して、光電変換効率を向上させることができる。
【００８３】
また、光電変換ユニットが３段（光入射側から前段、中段、後段）とされる積層型の薄膜太陽電池の場合は、後段の光電変換ユニットのｐ型半導体層の形成後に、後段の光電変換ユニットのｐ型半導体層から透明電極層１０２までの各層の一部が一括除去されて第１の溝１２１が形成され、該第１の溝１２１には後段の光電変換ユニットのｉ型光電変換層が埋設される。また、中段の光電変換ユニットのｐ型半導体層の形成後に、中段の光電変換ユニットのｐ型半導体層から透明電極層１０２までの各層の一部が一括除去されて第１の溝１２１が形成され、第１の溝１２１には中段の光電変換ユニットのｉ型光電変換層が埋設されてもよい。これにより、簡便な方法で安価に、光電変換電流が第２の溝１２２の側壁を介して第２の溝１２２内に埋設された裏面電極層１０４に漏れることを抑制して、光電変換効率を向上させることができる。
【００８４】
また、最上層（裏面電極層１０４側）の光電変換ユニットにおける光電変換層が微結晶シリコンにより形成されている場合は、溝１２１内に埋設される部分の光電変換層は下地や形状の影響を受けるため結晶化率などの膜質が悪化する。このため、光照射時においても導電性が低くなり、リーク電流発生の抑制効果は高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる薄膜光電変換装置は、分離溝の側壁を介した電流リークの発生が防止された薄膜光電変換装置を簡便な方法で安価に実現する場合に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１０、２０、３０、４０、５０  薄膜太陽電池モジュール（モジュール）
１０１  透光性絶縁基板
１０２  透明電極層
１０３、１０３’  光電変換ユニット
１０３ａ  ｐ型半導体層
１０３ｂ  ｉ型（真性）光電変換層
１０３ｃ  ｎ型半導体層
１０４  裏面電極層
１０５、１０５’  光電変換ユニット
１０５ａ  ｐ型半導体層
１０５ｂ  ｉ型（真性）光電変換層
１０５ｃ  ｎ型半導体層
１０６  光電変換ユニット
１０６ａ  ｐ型半導体層
１０６ｂ  ｉ型（真性）光電変換層
１０６ｃ  ｎ型半導体層
１１１  バッファ層
１１２、１１３  中間反射層
１２１  第１の溝
１２２  第２の溝
１２３  第３の溝
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５  薄膜太陽電池セル（セル）
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図３−７】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図７−５】
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【図８】
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【図９】
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