(57)【要約】【課題】配線導体と電極との接着強度を向上させて、信頼性の高い光電変換モジュールを提供する。【解決手段】光電変換モジュールＭは、珪素および酸素を含む基板２と、該基板２上に設けられた電極と、該電極上に設けられた、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田１３と、該半田１３上に設けられた配線導体１１とを備えている。光電変換モジュールＭにおいて、前記電極は、上下に貫通する貫通孔８ａを有するとともに該貫通孔８ａ内に半田１３の一部が基板２に到るように配置されている。また、光電変換モジュールＭにおいて、配線導体１１は、貫通孔８ａを覆うようにして半田１３を介して前記電極に接着されているとともに、貫通孔８ａ内に配置された半田１３の一部を介して基板２に接着されている。【選択図】図６
2013012670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素および酸素を含む基板と、
該基板上に設けられた電極と、
該電極上に設けられた、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田と、
該半田上に設けられた配線導体とを備えており、
前記電極は、上下に貫通する貫通孔を有するとともに該貫通孔内に前記半田の一部が前記基板に到るように配置されており、
前記配線導体は、前記貫通孔を覆うようにして前記半田を介して前記電極に接着されているとともに、前記貫通孔内に配置された前記半田の一部を介して前記基板に接着されている、光電変換モジュール。
【請求項２】
前記配線導体は、平面視して細長い形状であり、
前記貫通孔は、平面視して前記配線導体の長手方向に沿った細長い形状である、請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記配線導体は、前記半田に接する表面に被覆層を有しており、
該被覆層は、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記配線導体は、前記長手方向に沿って間隔をあけて、前記半田を介して前記電極に接着されている、請求項２または請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
珪素および酸素を含む基板上に電極を形成する電極形成工程と、
亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田を、超音波を印加することによって振動を与えながら前記電極上に設ける半田設置工程と、
前記半田上に配線導体を設ける配線導体設置工程と、
前記半田を溶融させて前記配線導体を前記半田を介して前記電極に接着する接着工程とを備え、
前記電極形成工程は、前記電極の設置時または前記電極の設置後に、上下に貫通する複数の貫通孔を形成する工程を含み、
前記半田設置工程では、前記貫通孔内に前記半田の一部を配置する工程を含み、
前記配線導体設置工程では、前記貫通孔を覆うようにして前記配線導体を設ける工程を含み、
前記接着工程では、前記貫通孔内に配置した前記半田を介して前記配線導体を前記基板に接着する工程を含む、光電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
珪素および酸素を含む基板上に電極を形成する電極形成工程と、
亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田を、超音波を印加することによって振動を与えながら前記電極上に設ける半田設置工程と、
前記半田上に配線導体を設ける配線導体設置工程と、
前記半田を溶融させて前記配線導体を前記半田を介して前記電極に接着する接着工程とを備え、
前記半田設置工程は、前記超音波によって前記電極に上下に貫通する複数の貫通孔を形成するとともに、前記貫通孔内に前記半田の一部を配置する工程を含み、
前記配線導体設置工程では、前記貫通孔を覆うようにして前記配線導体を設ける工程を含み、
前記接着工程では、前記貫通孔内に配置した前記半田を介して前記配線導体を前記基板に接着する工程を含む、光電変換モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記半田設置工程は、半田鏝を前記電極に接触させて行なう、請求項６に記載の光電変換モジュール。
【請求項８】
前記接着工程において、前記半田を溶融させる際に、超音波を印加することによって振動を与えつつ熱を与える、請求項５または請求項６に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記電極形成工程において、前記電極の形成後にレーザ光を照射して前記電極に前記貫通孔を形成する、請求項５に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目を集めている。
【０００３】
この太陽光発電に使用される光電変換モジュールでは、光電変換部から得られた電力を、配線導体等を介して外部に取り出している。このような光電変換モジュールでは、この光電変換モジュール内の正極および負極にそれぞれ接続された配線導体が、光電変換モジュールの裏面に配置された端子ボックスの内部に導出されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光電変換モジュールは、主として屋外に設置されることが多く、周囲の環境に影響を受けやすい。そのため、光電変換モジュールは、大きな温度変化が生じる環境下において、配線導体と電極との接着部分に応力が集中しやすかった。これにより、配線導体が電極から剥離する可能性があった。
【０００６】
本発明の一つの目的は、配線導体と電極との接着強度を向上させて、信頼性の高い光電変換モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールでは、珪素および酸素を含む基板と、該基板上に設けられた電極とを備えている。さらに、本実施形態では、前記電極上に設けられた、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田と、該半田上に設けられた配線導体とを備えている。そして、本実施形態において、前記電極は、上下に貫通する複数の貫通孔を有するとともに該貫通孔内に前記半田の一部が前記基板に到るように配置されている。さらに、本実施形態において、前記配線導体は、前記貫通孔を覆うようにして前記半田を介して前記電極に接着されているとともに、前記貫通孔内に配置された前記半田の一部を介して前記基板に接着されている。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法では、珪素および酸素を含む基板上に電極を形成する電極形成工程と、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田を、超音波を印加することによって振動を与えながら前記電極上に設ける半田設置工程とを備えている。さらに、本実施形態では、前記半田上に配線導体を設ける配線導体設置工程と、前記半田を溶融させて前記配線導体を前記半田を介して前記電極に接着する接着工程とを備えている。そして、本実施形態において、前記電極形成工程は、前記電極の設置時または前記電極の設置後に、上下に貫通する複数の貫通孔を形成する工程を含み、前記半田設置工程では、前記貫通孔内に前記半田の一部を配置する工程を含んでいる。さらに、本実施形態において、前記配線導体設置工程では、前記貫通孔を覆うようにして前記配線導体を設ける工程を含み、前記接着工程では、前記貫通孔内に配置した前記
半田を介して前記配線導体を前記基板に接着する工程を含んでいる。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法では、珪素および酸素を含む基板上に電極を形成する電極形成工程と、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田を、超音波を印加することによって振動を与えながら前記電極上に設ける半田設置工程とを備えている、さらに、本実施形態では、前記半田上に配線導体を設ける配線導体設置工程と、前記半田を溶融させて前記配線導体を前記半田を介して前記電極に接着する接着工程とを備えている。そして、本実施形態において、前記半田設置工程は、前記超音波によって前記電極に上下に貫通する複数の貫通孔を形成するとともに、前記貫通孔内に前記半田の一部を配置する工程を含み、前記配線導体設置工程では、前記貫通孔を覆うようにして前記配線導体を設ける工程を含んでいる。さらに、本実施形態において、前記接着工程では、前記貫通孔内に配置した前記半田を介して前記配線導体を前記基板に接着する工程を含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールによれば、配線導体が電極および基板と半田を介して接着されている。これにより、配線導体と電極との接着強度が高まり、光電変換モジュールの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電変換モジュ−ルの光電変換部の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した光電変換部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光電変換モジュ−ルの受光面側からみた斜視図である。
【図４】図３に示した光電変換モジュ−ルの裏面側からみた斜視図である。
【図５】図３のＡ−Ａ部の断面図である。
【図６】図３のＢ部のＹ方向に沿った部分拡大断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールの配線導体および出力導体が位置している部位の平面透視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法における半田設置工程の一例を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法における半田設置工程の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールの配線導体および出力導体が位置している部位の平面透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の光電変換モジュ−ルの実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
まず、光電変換モジュ−ルの一部である光電変換部について説明する。なお、各図には、後述する光電変換セルの配列方向をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付している場合がある。
【００１４】
＜光電変換部＞
光電変換部１は、基板２の一主面上に設けられている。そして、この光電変換部１は、
下部電極３と、光吸収層４およびバッファ層５を備えた光電変換層と、透光性導電層６および集電電極７を備えた上部電極とを有する。この光電変換部１では、下部電極３および上部電極で挟まれた光吸収層４およびバッファ層５によって光電変換が行なわれる。
【００１５】
この光電変換部１は、図１に示すように、複数の光電変換セル１ａ、１ｂが電気的に接続されるような態様を成している。具体的には、図１に示すように、一方の光電変換セル１ａの上部電極（集電電極７）と、一方の光電変換セル１ａに隣り合う他方の光電変換セル１ｂの下部電極３とが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１ａ、１ｂは、図１中のＸ方向に沿って直列接続され、基板２上で集積化されている。
【００１６】
また、光電変換部１には、この光電変換部１で得られた電気出力を外部に導出するための出力電極８（出力電極８Ａ、８Ｂ）がそれぞれ設けられている。
【００１７】
次に、光電変換部１の各部材について説明する。
【００１８】
下部電極３は、一方向（図１のＸ方向）に互いに間隔をあけて基板２の一主面上に複数配置されている。本実施形態では、図２に示すように、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３が設けられている。なお、下部電極３の個数については、図１に示したものに限られない。このような下部電極３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ればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この下部電極３は、例えば、基板２上にスパッタリング法または蒸着法等を利用して、厚さ０．２〜１μｍ程度に形成すればよい。
【００１９】
光吸収層４は、下部電極３上に配置されている。光吸収層４は、例えば、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）、III−Ｂ族元素（１３族元素ともいう）およびVI−Ｂ族元素（１６族元素ともいう）の化合物半導体である。そして、このようなI−III−VI化合物半導体は、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も呼ばれる（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）または薄膜の二セレン・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４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、ＣＺＴＳ系のものであってもよい。このようなＣＺＴＳ系化合物半導体としては、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。また、光吸収層４は、例えば、ｐ型の導電型を有し、厚さが１〜３μｍ程度である。
【００２０】
光吸収層４は、例えばスパッタリング法、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４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。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層４に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層３の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。
【００２１】
バッファ層５は、光吸収層４の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、光吸収層４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４の導電型がｎ型であり、バッファ層５の導電型がｐ型であってもよい。ここでは、バッファ層５と光吸収層４との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、各光電変換セルでは、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層４とバッファ層５とにおいて光電変換が生じ得る。
【００２２】
バッファ層５は、化合物半導体を主に含む。バッファ層５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。また、バッファ層５が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リ−ク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層５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。
【００２３】
また、バッファ層５は、光吸収層４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、１０〜２００ｎｍに設定される。バッファ層５の厚さが１００〜２００ｎｍであれば、バッファ層５の上に透光性導電層６がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層５においてダメージが生じ難くなる。
【００２４】
透光性導電層６は、バッファ層５の＋Ｚ側の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６は、光吸収層４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。透光性導電層６は、バッファ層５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６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。
【００２５】
透光性導電層６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挙げられる。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。
【００２６】
透光性導電層６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６の厚さは、例えば、０．０５〜３．０μｍである。ここで、透光性導電層６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６を介して光吸収層４から電荷が良好に取り出され得る。
【００２７】
バッファ層５および透光性導電層６は、光吸収層４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）を有していてもよい。これにより、光吸収層４における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、透光性導電層６の厚さが０．０５〜０．５μｍであれば、透光性導電層６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６の絶対屈折率とバッファ層５の絶対屈折率とが略同一であれば、透光性導電層６とバッファ層５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。
【００２８】
集電電極７は、透光性導電層６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部７ａと、接続部７ｂを有している。そして、例えば、光電変換セル１ａの透光性導電層６によって集められた電荷は、線状部７ａによってさらに集められ、接続部７ｂを
介して隣接する光電変換セル１ｂに伝達され得る。
【００２９】
この線状部７ａが設けられることで、透光性導電層６における導電性が補われるため、透光性導電層６の薄層化が可能となる。これにより、電荷の取り出し効率の確保と、透光性導電層６における光透過性の向上とが両立し得る。なお、線状部７ａ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、光電変換部１における変換効率が向上し得る。なお、線状部７ａに含まれる金属としては、例えば銅、アルミニウムおよびニッケル等が挙げられる。
【００３０】
また、線状部７ａの幅は、５０〜４００μｍであれば、隣接する光電変換セル１ａおよび光電変換セル１ｂ間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層４への光の入射量の低下が低減され得る。１つの光電変換セルに複数の線状部７ａが設けられる場合、該複数の線状部７ａの間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であればよい。
【００３１】
なお、線状部７ａの表面が、光吸収層４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、光電変換部１がモジュ−ル化された際に、線状部７ａ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４に入射し得る。これにより、光電変換部１における変換効率が向上し得る。このような線状部７ａ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を用いて形成すればよい。また、アルミニウム等の光反射率の高い金属が線状部７ａの表面に蒸着されることによっても実現できる。
【００３２】
接続部７ｂは、光吸収層４およびバッファ層５を分離する分離溝Ｐ２内に配置されている。この接続部７ｂは、線状部７ａと電気的に接続している。そして、例えば、光電変換セル１ａ内に位置する接続部７ｂは、分離溝Ｐ２を通って隣の光電変換セル１ｂから延伸されている下部電極３に接続するような垂下部を有している。これにより接続部７ｂは、図１（ａ）において、光電変換セル１ａの上部電極（透光性導電層６および線状部７ａ）と、光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続できる。なお、図１では、透光性導電層６に電気的に接続された光電変換セル１ａの線状部７ａと光電変換セル１ｂの下部電極３とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続部７ｂは、例えば、分離溝Ｐ２に配置されるバッファ層５および透光性導電層６の少なくとも一方を介して光電変換セル１ａの上部電極と光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続する形態であってもよい。
【００３３】
接続部７ｂは、線状部７ａと同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続部７ｂは、線状部７ａの形成と同時に行なってもよい。また、接続部７ｂは、線状部７ａの一部であってもよい。
【００３４】
出力電極８Ａ、８Ｂは、各光電変換セルで光から変換された電流を外部に出力するものである。出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂは、一方が正極であり、他方が負極である。本実施形態では、光電変換部１の一端側に出力電極８Ａ、他端側に出力電極８Ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂは、光電変換部１と電気的に接続されているといえる。具体的に、本実施形態において、出力電極８Ａは、光電変換セル１ａの一端側（−Ｘ方向）に位置する下部電極３の一部が延在された部位に相当する。一方で、出力電極８Ｂは、光電変換セル１ｂの他端側（＋Ｘ方向）に位置する下部電極３の一部が延在された部位に相当する。なお、本実施形態では、出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂを下部電極３の一部を延在させて形成しているが、これに限られない。出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂは、例えば、光電変換セルの上部電極の一部を延在させて形成してもよい。また、光電変換セルが３個以上配列されるような場合は、光電変換部１の一端に位置する光電変換セルに出力電極８Ａが設けられ、光電変換部１の他端に位置する光電変換セルに出力電極８Ｂが設けられる。
【００３５】
次に、光電変換部１の製造方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、基板２の外周部から内側に３〜２０ｍｍ程度を除く略全面にモリブデン等の金属をスパッタリング法で成膜し、下部電極３を形成する。次いで、下部電極３の所望の位置にＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザ等を照射して分割溝Ｐ１を形成し、下部電極３をパターニングする。次に、パターニングされた下部電極３上に光吸収層４をスパッタリング法、蒸着法または印刷法等を用いて成膜する。次いで、光吸収層４上にバッファ層５を溶液成長法（ＣＢＤ法）等で成膜する。
【００３７】
次に、スパッタリング法または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等でバッファ層５上に透光性導電層６を成膜する。次いで、メカニカルスクライビング等で分割溝Ｐ２を形成して、光吸収層４、バッファ層５および透光性導電層６をパターニングする。次に、透光性導電層６上にスクリーン印刷法等で金属ペーストを塗布した後、焼成して集電電極７を形成する。次いで、メカニカルスクライビング等でＹ方向に沿って分割溝Ｐ３を形成してパターニングを行なうことにより、Ｘ方向に配列する複数の光電変換セルを形成することによって、光電変換部１が形成される。
【００３８】
次に、Ｘ方向における両端に位置する光電変換セル（本実施形態では光電変換セル１ａおよび光電変換セル１ｂ）について、例えばブレードおよびホイールブラシ等などを用いて光吸収層４、バッファ層５、透光性導電層６および集電電極７等を２〜７ｍｍ程度の幅で削り取り、下部電極３の一部を延在させる。これにより、光電変換セル１ａの一端部に出力電極８Ａを形成し、光電変換セル１ｂの他端部に出力電極８Ｂが形成される。
【００３９】
＜光電変換モジュール＞
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールＭは、図３および図４に示すように、光電変換部１と、基板２と、被覆部材９と、保護基板１０と、配線導体１１と、端子ボックス１２とを備えている。
【００４０】
基板２は、光電変換部１を支持する機能を有している。また、基板２は、珪素および酸素を含む材質で形成されている。具体的に、基板２の材質としては、例えば厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）または硼珪酸ガラス等が挙げられる。また、基板２の形状は、例えば矩形状、円形状等の平板状であればよい。
【００４１】
被覆部材９は、図５に示すように、基板２および保護基板１０の互いに対向する一主面間に充填されている。この被覆部材９は、光電変換部１を保護するとともに、基板２および保護基板１０を接着する機能を有している。また、被覆部材９は、光電変換部１を覆うように配置されている。このような被覆部材９としては、例えば共重合したエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を主成分とする樹脂が挙げられる。なお、ＥＶＡには、樹脂の架橋を促進すべく、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤が含まれていてもよい。
【００４２】
保護基板１０は、被覆部材９と接触するように設けられており、光電変換部１等を外部から保護する機能を有している。この保護基板１０の大きさおよび形状は、基板２とほぼ同等のものである。保護基板１０は、光透過率と必要な強度の点から、例えば、風冷強化した白板ガラス等を用いることができる。
【００４３】
配線導体１１は、出力電極８と電気的に接続されており、光電変換部１の出力を、出力電極８を介して外部に導く機能を有している。本実施形態において、配線導体１１Ａは、出力電極８Ａと電気的に接続されている。一方で、配線導体１１Ｂは、出力電極８Ｂと電気的に接続されている。配線導体１１Ａおよび配線導体１１Ｂは、図３に示すように、基
板２に設けられた開口部２ａを介して基板２の裏面側に引き出され、端子ボックス１２内まで延びている。開口部２ａは、基板２の一主面から他主面に向かって形成された基板２を貫通する貫通孔である。開口部２ａは、光電変換部１を基板２上に形成する前に予め設けてもよいし、光電変換部１を形成した後に設けてもよい。なお、基板２が青板ガラスである場合、開口部２ａは、ドリル等を用いた機械加工法およびＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどによるレーザ加工法等で形成できる。
【００４４】
配線導体１１は、例えば厚み０．３〜２ｍｍ程度の銅や銀、アルミニウムやこれらを含む合金や積層体などの金属箔で作製される。また、配線導体１１の幅は、例えば出力電極８Ａ、８Ｂの幅の５０％〜９０％程度にすればよい。
【００４５】
配線導体１１は、図６に示すように、半田１３を介して出力電極８に接続されている。この半田１３は、亜鉛（Ｚｎ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも一方を含んでいる。このような半田１３としては、例えば錫（Ｓｎ）を８０〜９０重量％程度、亜鉛またはアンチモンを１０〜２０重量％程度含むものが挙げられるまた、半田１３の他の組成としては、例えば錫を８０〜９０重量％程度、亜鉛を１〜１０重量％程度、およびアンチモンを１〜１０重量％含むものであってもよい。この半田１３は、配線導体１１が接着される出力電極８の表面に予め塗布しておいてもよい。
【００４６】
また、図６に示すように、出力電極８に設けられた貫通孔８ａ内に半田１３の一部が入り込んでいる。この貫通孔８ａは、出力電極８を上下方向（図６中のＺ方向）に貫通するように設けられている。それゆえ、貫通孔８ａ内に配置されている半田１３は、基板２の表面に到るように位置している。また、配線導体１１は、貫通孔８ａを覆うようにして半田１３を介して出力電極８に接着している。そのため、配線導体１１は、貫通孔８ａ内に配置された半田１３を介して基板２にも接着している。それゆえ、配線導体１１は、基板２および出力導体８の両方に接着していることになる。
【００４７】
上述したように、基板２は珪素および酸素を含んでおり、半田１３は亜鉛およびアンチモンの少なくともどちらか一方を含んでいる。そのため、貫通孔８ａ内に配置された半田１３と基板２との間には、珪素、酸素および亜鉛（Ｓｉ−Ｏ−Ｚｎ）の結合または珪素、酸素およびアンチモン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｂ）の結合が形成される。これにより、配線導体１１を基板２に接着させることができるため、ひいては、配線導体１１と出力電極８との接着強度を高めることができる。
【００４８】
貫通孔８ａの形状は、特に限定されるものでなく、出力電極８を平面視して、円形、楕円形および四角形等であればよい。また、貫通孔８ａは、出力電極８を平面視して、細長い形状であってもよい。また、貫通孔８ａの幅は、５０〜２００μｍであればよい。また、出力電極８を平面視して得られる貫通孔８ａの面積は、配線導体１１と出力電極８との接着面積の０．１〜５％であればよい。これにより、配線導体１１と出力電極８との導通を確保しつつ、接着強度を高めることができる。
【００４９】
また、配線導体１１は、半田１３と接する表面に、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む被覆層を有していてもよい。これにより、基板２と半田１３との間における珪素、酸素および亜鉛の結合または珪素、酸素およびアンチモンの結合の形成が促進される。また、この被覆層は、半田１３と同じ成分であってもよい。これにより、半田１３を加熱して配線導体１１を出力電極８に接着（半田付け）するときに、半田１３と被覆層が混ざりやすくなり、接着強度の低下が低減される。このような被覆層は、例えば、配線導体１１の表面にメッキまたはディッピング等の方法でコーティングされる。また、被覆層は、半田１３と接着する面以外の表面に被覆されていてもよい。
【００５０】
次に、光電変換モジュールの製造方法の実施形態について説明する。
【００５１】
（実施形態１）
まず、図７（ａ）に示すように、基板２上に光電変換部１を形成する。なお、光電変換部１については、上述した方法で形成すればよい。次いで、光電変換部１の外周側に位置する下部電極２の表面を、メカニカルスクライブ等によって露出させて、出力電極８（出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂ）を形成する。
【００５２】
次に、出力電極８の配線導体１１を配置する部分の中央部付近に、図７（ｂ）に示すように、貫通孔８ａを設ける。また、貫通孔８ａは、Ｑスイッチ付きＹＡＧレーザなどを使用して出力電極８の一部を除去することにより、貫通孔８ａを形成してもよい。なお、上述の電極形成工程では、出力電極８の設置後に貫通孔８ａを形成しているが、出力電極８の設置時に貫通孔８ａを設けてもよい。このような電極形成工程は、例えば、基板２上に光電変換部１を形成した後、下部電極３と電気的に接続する出力電極８（出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂ）を基板２上にスパッタリング法等を用いて形成する際に、貫通孔８ａを設ける位置にフォトリソグラフィー法などを用いてフォトレジストでマスクを形成し、その後、スパッタリング法を利用して金属層を形成した後、マスクを除去することによって出力電極８を得ればよい。
【００５３】
また、貫通孔８ａが平面視して細長い形状である場合、出力電極８の長手方向の一端部付近から他端部付近に至るように貫通孔８ａが形成されてもよい。また、このような形状の場合、貫通孔８ａは複数本であってもよい。これにより、配線導体１１と出力電極８との接着強度が高まる。また、貫通孔８ａは、図８に示すように、出力電極８の長手方向（Ｙ方向）に沿って間隔をあけて複数設けられてもよい。このとき、貫通孔８ａの長さは、１０〜５０ｍｍ程度である。また、貫通孔８ａの端部から隣り合う貫通孔８ａの端部までの長さは、５〜５０ｍｍ程度である。このような貫通孔８ａを複数設ける場合、貫通孔８ａの位置に合わせ、半田鏝等で配線導体１１を部分的に加熱することになる。これにより、接着時において配線導体１１および基板２が受ける熱量を小さくできるとともに、冷却後に発生する熱膨張係数の差異から発生する応力も小さくできる。それゆえ、配線導体１１と基板２との接着強度の低下が低減される。
【００５４】
また、配線導体１１を平面視して細長い形状（図３ではＹ方向に沿って細長い形状）とするとともに、図８に示したように、貫通孔８ａを平面視して配線導体１１の長手方向に沿った細長い形状とすることにより、屋外に設置後に発生しやすい熱応力に対する耐久性を向上させることができる。
【００５５】
次に、図７（ｃ）に示すように、半田１３を出力電極８上に設ける。この半田設置工程では、超音波を印加することによって振動を与えながら半田１３を出力電極８上に設けている。このような半田設置工程では、図９に示すように、超音波を印加できる半田鏝１４を、半田線１５を供給しながら出力電極８の長手方向に沿って移動させることによって、出力電極８上に半田１３を設置していく。これにより、貫通孔８ａ内に半田１３の一部が配置されるようになる。このとき、半田１３は、基板２に到るように配置される。この半田設置工程の各種条件としては、例えば出力電極８が、厚さ０．２〜１μｍ程度のモリブデンで形成されている場合、出力を０．５〜３Ｗ程度、鏝先の温度を３００〜４００℃程度に設定した半田鏝１４を２０〜１００ｍｍ／秒程度の速度で走査すればよい。また、印加される超音波の周波数は、４０〜８０ｋＨｚであればよい。このように超音波を印加しながら半田付けを行なうことによって、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田１３が基板２と接着しやすくなる。
【００５６】
次いで、図７（ｄ）に示すように、半田１３上に配線導体１１を設ける。この配線導体
設置工程では、貫通孔８ａを覆うようにして配線導体１１を半田１３上に設ける。
【００５７】
次に、図７（ｅ）に示すように、半田鏝１６を配線導体１１の上で走査することによって熱で半田１３を溶融させて、半田１３を介して配線導体１１を出力電極８に接着する。この接着工程では、貫通孔８ａ内に配置された半田１３を介して配線導体１１と基板２とを接着する工程も含んでいる。なお、この接着工程では、半田１３を溶融させる際に、熱に加えて超音波を印加して、半田１３に振動を与えてもよい。これにより、半田１３が出力電極８および配線導体１１に接着しやすくなる。上述した電極形成工程、半田設置工程、配線導体設置工程および接着工程を経て、配線導体１１が出力電極８に接着される。
【００５８】
次いで、光電変換部１上に、ＥＶＡなどの被覆部材９を配置するとともに、これらの上に保護基板１０を載置する。次に、この積層された部材をラミネート装置にセットし、５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下で１００〜２００℃程度の温度で１５〜６０分間程度加熱しながら加圧して一体化することにより、光電変換モジュールが形成される。
【００５９】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る光電変換モジュールの製造方法について説明する。なお、本実施形態は、電極形成工程および半田設置工程が実施形態１と異なっている。
【００６０】
まず、図１０（ａ）のように、基板２上に光電変換部１を形成する。次いで、光電変換部１の外周側に位置する下部電極２の表面を、メカニカルスクライブ等によって露出させて、出力電極８（出力電極８Ａおよび出力電極８Ｂ）を形成する（電極形成工程）。
【００６１】
次いで、図１０（ｂ）のように、超音波を印加することによって振動を与えながら、半田１３を出力電極８上に設ける。このような半田設置工程では、超音波の印加によって、出力電極８に貫通孔８ａを形成できる。すなわち、この半田設置工程では、半田１３を出力電極８上に塗布しながら貫通孔８ａを形成しつつ、貫通孔８ａ内に半田１３の一部を配置している。例えば、図１１に示すように、超音波を印加できる半田鏝１４を半田線１５を供給しながら出力電極８の長手方向に沿って移動させることによって出力電極８上に半田１３を設置していく。このとき、超音波の印加により出力電極８に物理的衝撃が加わり、出力電極８に微細な貫通孔８ａが形成されることとなる。この貫通孔８ａは、直径１０〜３００μｍ程度で、１ｍｍ２当たり１〜１０個程度形成される。
【００６２】
この半田設置工程の各種条件としては、例えば出力電極８が、厚さ０．２〜１μｍ程度のモリブデンで形成されている場合、出力を６〜１０Ｗ程度、鏝先の温度を３００〜４００℃程度に設定した半田鏝１４を２０〜１００ｍｍ／秒程度の速度で走査すればよい。また、印加される超音波の周波数は、４０〜８０ｋＨｚであればよい。このように超音波を印加しながら半田付けを行なうことによって、亜鉛およびアンチモンの少なくとも一方を含む半田１３が基板２と接着しやすくなる。
【００６３】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、半田１３上に配線導体１１を設ける。この配線導体設置工程では、貫通孔８ａを覆うようにして配線導体１１を半田１３上に設ける。
【００６４】
次に、図１０（ｄ）に示すように、半田鏝１６を配線導体１１の上で走査することによって熱で半田１３を溶融させて、半田１３を介して配線導体１１を出力電極８に接着する。この接着工程では、貫通孔８ａ内に配置された半田１３を介して配線導体１１と基板２とを接着する工程も含んでいる。なお、この接着工程では、半田１３を溶融させる際に、熱に加えて超音波を印加して、半田１３に振動を与えてもよい。これにより、半田１３が出力電極８および配線導体１１に接着しやすくなる。上述した電極形成工程、半田設置工程、配線導体設置工程および接着工程を経て、配線導体１１が出力電極８に接着される。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。例えば、光電変換モジュールは上述のＣＩＳ系などのカルコパイライト系光電変換モジュールに限定されるものではなく、アモルファスシリコンや微結晶シリコンを使用した薄膜光電変換セルを用いた光電変換モジュールにも適用可能である。
【００６６】
また、上述した実施形態１および実施形態２において、図１２に示すように、配線導体１１を該配線導体１１の長手方向に沿って間隔をあけて、半田１３を介して出力電極８と接着するようにしてもよい。これは、各実施形態の接着工程において、出力電極８の長手方向に沿って、間隔をあけて半田鏝１６を配線導体１１上に当てることにより、図１２に示すように、半田１３を溶融させて複数の接着部１７で接着してもよい。これにより、配線導体１１を半田鏝１４で部分的に加熱を行なうことになるため、接着時に配線導体１１が受ける熱量を小さくできる。加えて、半田１３の冷却後において、配線導体１１、出力電極８、基板２および半田１３間の熱膨張係数の差異から発生する応力を小さくすることができるため、配線導体１１の接着強度の低下を低減できる。なお、本実施形態では、半田１３を出力電極８の長手方向（配線導体１１の長手方向）に沿って互いに独立するように配置してもよいが、出力電極８の略全面に半田１３を被覆したものに対して、部分的に半田１３を溶融させて接着するようにしてもよい。この方法であれば、所望の位置で半田１３を溶融させて接着できるため、接着工程が簡易になる。また、図１２に示すように、貫通孔８ａが形成されている部位において、半田１３を配置してもよいし、貫通孔８ａの非形成部位に半田１３を配置してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｍ：光電変換モジュ−ル
１：光電変換部
２：基板
２ａ：開口部
３：下部電極
４：光吸収層
５：バッファ層
６：透光性導電層
７：集電電極
７ａ：線状部
７ｂ：接続部
８、８Ａ、８Ｂ：出力電極（電極）
８ａ：貫通孔
９：被覆部材
１０：保護基板
１１、１１Ａ、１１Ｂ：配線導体
１２：端子ボックス
１３：半田
１４、１６：半田鏝
１５：半田線
１７：接着部 
【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】
2013012670.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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