(57)【要約】【課題】信頼性の高い光電変換装置を提供する。【解決手段】第１導電層と、該第１導電層上に設けられた光電変換層３と、該光電変換層３上に設けられた第２導電層とを備えている。そして、第２導電層は、光電変換層３側の一主面とは反対の他主面に複数の凹部４ｄが配されているとともに、該凹部４ｄの底部に穴部４ｈが設けられている。【選択図】図２
2013074047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電層と、
該第１導電層上に設けられた光電変換層と、
該光電変換層上に設けられた第２導電層とを備え、
該第２導電層は、前記光電変換層側の一主面とは反対の他主面に複数の凹部が配されているとともに、該凹部の底部に穴部が設けられている、光電変換装置。
【請求項２】
前記穴部は、該穴部の中心軸を含む縦断面で見たときに、前記一主面側よりも前記他主面側における幅が大きい、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記穴部は、底部を有している、請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記穴部は、前記光電変換層まで貫通している、請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２導電層上に線状導電部がさらに設けられており、該線状導電部は、前記穴部を避けて設けられている、請求項１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】
太陽光発電などに使用される光電変換装置として、絶縁体の基板の上に複数の光電変換素子が設けられたものがある（例えば、特許文献１など）。該各光電変換素子においては、下部電極層と半導体層と透明電極層とがこの順に積層されている。そして、該各光電変換素子では、透明電極層を透過する光が半導体層に照射されることで、該半導体層における光電変換によって発生する電荷が下部電極層と透明電極層とによって取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−８８８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記光電変換装置においては、形成条件によって、透明電極層の受光面側の表面に凹部および凸部が形成され得る場合がある。このような光電変換装置では、透明電極層の受光面に外部から力が作用した場合、透明電極層の凸部に応力が集中しやすくなる。これにより、透明電極層の凸部を起点としたクラックが透明電極層に生じ得る。このようなクラックは、半導体層および下部電極層まで進行すると、リーク等が発生する可能性が高まるため、光電変換装置の信頼性が低下する場合があった。
【０００５】
そこで、信頼性の高い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】
【０００６】
上記課題を解決するために、一態様に係る光電変換装置は、第１導電層と、該第１導電層上に設けられた光電変換層と、該光電変換層上に設けられた第２導電層とを備えている。そして、前記光電変換装置において、前記第２導電層は、前記光電変換層側の一主面とは反対の他主面に複数の凹部が配されているとともに、該凹部の底部に穴部が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
上記一態様に係る光電変換装置によれば、第２導電層に作用する応力の集中が緩和されることによって光電変換装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る光電変換装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図１にて一点鎖線II−IIで示した位置におけるＸＺ断面を示す図である。
【図３】光電変換層と上部電極層との積層体を模式的に示す斜視図である。
【図４】光電変換層と上部電極層との積層体のＸＺ断面を模式的に示す図である。
【図５】光電変換装置の製造フローを示すフローチャートである。
【図６】他の実施形態に係る光電変換層と上部電極層との積層体を模式的に示す斜視図である。
【図７】他の実施形態に係る光電変換層と上部電極層との積層体のＸＺ断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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などは正確に図示されたものではない。なお、図１乃至図４、図６および図７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。
【００１０】
＜(１)光電変換装置の構成＞
＜(１−１)光電変換装置の概略構成＞
図１および図２で示されるように、光電変換装置１００は、基板１と、該基板１の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は溝部Ｐ３によって分離されている。図１および図２では、図示の都合上、２つの光電変換セル１０の一部のみが示されている。光電変換装置１００には、図面の左右方向に、所定数の光電変換セル１０が平面的に配列され得る。ここで、所定数は、例えば８などであれば良い。そして、例えば、光電変換装置１００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配され得る。なお、光電変換装置１００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。
【００１１】
なお、光電変換装置１００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。変換効率は、光電変換装置１００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１００から出力される電気エネルギーの値が、光電変換装置１００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。
【００１２】
＜(１−２)光電変換セルの基本的な構成＞
各光電変換セル１０は、第１導電層としての下部電極層２、光電変換層３、第２導電層としての上部電極層４および線状導電部５を備えている。また、各光電変換セル１０には、溝部Ｐ１と溝部Ｐ２とが配されている。そして、光電変換装置１００では、上部電極層４が配されている側の主面が受光面となっている。
【００１３】
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には、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属などが採用され得る。なお、本実施形態では、基板１が青板ガラス（ソーダライムガラス）である例が示されている。また、基板１の厚さは、１ｍｍ以上で且つ３ｍｍ以下程度であれば良い。さらに、例えば、基板１の形状は平板状であれば良く、基板１の＋Ｚ側の主面（上面とも言う）は略平坦であれば良い。
【００１４】
下部電極層２は、基板１の上面の上に配されている導電層である。下部電極層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、タンタルおよび金などの導電性を有する各種金属などが採用され得る。また、下部電極層２の厚さは、例えば、０．２μｍ以上で且つ１μｍ以下程度であれば良い。下部電極層２は、例えば、スパッタリング法または蒸着法などによって形成され得る。
【００１５】
光電変換層３は、下部電極層２の上に配されている。該光電変換層３は、光吸収層３１とバッファ層３２とを備えている。光吸収層３１およびバッファ層３２は、この順に下部電極層２の上に積層されている。
【００１６】
光吸収層３１は、下部電極層２の＋Ｚ側の主面（上面とも言う）の上に配されている。該光吸収層３１は、第１導電型を有する半導体を主に含んでおり、光を吸収して電荷を生
じる。ここで、第１導電型を有する半導体としては、例えば、カルコパイライト系の化合物半導体であるＩ−III−VI族化合物半導体などが適用され得る。なお、第１導電型は、例えばｐ型の導電型であれば良い。
【００１７】
I−III−VI族化合物半導体とは、Ｉ−III−VI族化合物を主に含む半導体である。なお、Ｉ−III−VI族化合物を主に含む半導体とは、半導体がＩ−III−VI族化合物を７０ｍｏｌ％以上含むことを言う。以下の記載においても、「主に含む」は「７０ｍｏｌ％以上含む」ことを意味する。Ｉ−III−VI族化合物は、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。
【００１８】
I−III−VI族化合物としては、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳとも言う）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２（ＣＩＧＳＳとも言う）、およびＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳとも言う）などが採用され得る。なお、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２は、ＣｕとＩｎとＧａとＳｅとを主に含む化合物である。また、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２は、ＣｕとＩｎとＧａとＳｅとＳとを主に含む化合物である。ここでは、光吸収層３１が、ＣＩＧＳを主に含むものとする。
【００１９】
なお、光吸収層３１がＩ−III−VI族化合物半導体を主に含んでいれば、光吸収層３１の厚さが１０μｍ以下であっても、光吸収層３１による光電変換の効率が高めら得る。このため、光吸収層３１の厚さは、例えば、１μｍ以上で且つ３μｍ以下程度であれば良い。
【００２０】
光吸収層３１は、スパッタリング法または蒸着法など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に主に含まれる金属元素を含む溶液が下部電極層２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。該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１００の製造に要するコストが低減され得る。
【００２１】
バッファ層３２は、光吸収層３１の＋Ｚ側の主面（上面とも言う）の上に配されており、光吸収層３１の第１導電型とは異なる第２導電型を有する半導体を主に含む。ここで、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。そして、第２導電型は、例えばｎ型の導電型であれば良い。なお、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。
【００２２】
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、ＣｄＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏなどが採用され得る。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、化学浴槽堆積（ＣＢＤ）法などによって形成され得る。
【００２３】
また、バッファ層３２は、光吸収層３１の上面の法線方向に厚さを有する。バッファ層３２の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば良い。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の上に上部電極層４がスパッタリング法などで形成される際に、バッファ層３２においてダメージが生じ難くなる。
【００２４】
上部電極層４は、光電変換層３の＋Ｚ側の主面（上面とも言う）の上に配されている。そして、該上部電極層４は、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。該上部電極層４は、光電変換層３において生じた電荷を取り出す電極となる。上部電極層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んでいれば良い。上部電極層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。
【００２５】
上部電極層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、ＺｎＯ、ＺｎＯの化合物、Ｓｎが含まれたＩＴＯおよびＳｎＯ２などの金属酸化物半導体などが採用され得る。ＺｎＯの化合物は、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、ＩｎおよびＦのうちの何れか１つの元素などが含まれたものであれば良い。
【００２６】
上部電極層４は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法などによって形成され得る。上部電極層４の厚さは、例えば、０．１μｍ以上で且つ２．０μｍ以下程度であれば良い。ここで、上部電極層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、上部電極層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。なお、上部電極層４は、例えば、溝部Ｐ２の内部に配されている垂下部４ａを備え得る。
【００２７】
ここで、バッファ層３２および上部電極層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、上部電極層４の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、上部電極層４における光透過性が高められ、光電変換によって生じた電流が上部電極層４によって良好に伝送され得る。さらに、上部電極層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、上部電極層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。
【００２８】
また、図３および図４で示されるように、上部電極層４の＋Ｚ側の主面（上面または受光面とも言う）に複数の凹部４ｄが配されている。すなわち、上部電極４の光電変換層３側の一主面とは反対の他主面に複数の凹部４ｄが配されているとも言える。各凹部４ｄは、該凹部４ｄの周囲の部分よりも相対的に凹んだ部分であり、内部空間を有している。各凹部４ｄのＸＹ断面の形状は、例えば略円形であれば良い。凹部４ｄの大きさは、例えば、円形であれば、径が０．０１ｍｍ以上で且つ１ｍｍであれば良い。また、凹部４ｄのＺ方向における高さは、上部電極４のＺ方向における厚みよりも小さければよい。その高さとしては、例えば、５ｎｍ以上で且つ１μｍであれば良い。そして、複数の凹部４ｄの存在によって、上部電極層４のうちの複数の凹部４ｄが配されている部分の方が複数の凹部４ｄの周囲に位置している部分よりも薄い。これにより、上部電極層４では、凹部４ｄが配されている部分では、凹部４ｄが配されていない部分よりも光の透過率が上昇する。その結果、光電変換層３に入射する光の量の増加によって光電変換装置１００における変換効率が上昇し得る。
【００２９】
別の観点から言えば、上部電極層４の上面のうちの所定形状の所定面積の領域において、凹部４ｄが配されていない部分（非凹部または凸部とも言う）４ｓにおける＋Ｚ側の面の高さの平均値よりも、凹部４ｄにおける＋Ｚ側の面の高さの平均値の方が小さい。ここで所定形状は、例えば、正方形であれば良い。また、所定面積は、例えば、１ｍｍ２であれば良い。高さの平均値は、例えば、基板１の上面を基準とした＋Ｚ方向における高さの平均値であれば良い。
【００３０】
また、図３および図４で示されるように、凹部４ｄの底部に穴部４ｈが設けられている
。穴部４ｈは、該穴部４ｈの周囲の部分に相当する凹部４ｄの底面よりも相対的に凹んだ部分であり、内部空間を有している。そして、このような穴部４ｈの存在によって、上部電極層４の受光面に外部から力が作用しても、穴部４ｈの内部空間が閉じる方向に上部電極層４が変形しやすくなる。これにより、上部電極層４の凸部４ｓに集中し得る応力が緩和されて、上部電極層４に生じ得るクラックの過度な進行が低減される。その結果、光電変換装置１００の信頼性が向上する。なお、上述したが外部から作用する力（外力）とは、例えば、光電変換装置１００をモジュール化した際に、光電変換装置１００の受光面側に設けられたガラス等の透光性基板上に作用するものがある。このような外力は、例えば、積雪等による荷重である。また、光電変換装置１００を樹脂層で被覆する場合は、該樹脂層の膨張等によって上部電極層４に作用する力も上記外力の一つとなる。
【００３１】
穴部４ｈのＸＹ断面の形状は、例えば、略円形であれば良い。また、穴部４ｈのＸＺ断面の形状は、図４に示されるように、様々な形態（穴部４ｈａ〜４ｈｄ）を選択可能である。なお、図４において、穴部４ｈは、凹部４ｄと区別すべく、点線で示されている。例えば、穴部４ｈは、底部を有する形状（穴部４ｈａ）であっても良い。穴部４ｈａであれば、穴部４ｈａが設けられている部位であっても上部電極層４の下部で導通を確保できるため、電気抵抗値の低下を低減できる。また、穴部４ｈは、光電変換層３まで貫通するような形状（穴部４ｈｂ）であっても良い。穴部４ｈｂであれば、穴部４ｈａに比べて穴部の内部空間を広くできるため、上部電極層４がより変形しやすくなる。これにより、上部電極層４に生じ得る応力をより緩和しやすくなる。また、穴部４ｈは、穴部の中心軸Ａを含む縦断面（ＸＺ断面、ＹＺ断面）で見たときに、上部電極層４の上面側よりも下面側における幅が大きい形状（穴部４ｈｃ）であっても良い。この穴部４ｈｃであれば、上部電極層４の上面側の幅が大きいため、穴部４ｈｃの内部空間が狭くなる方向に上部電極層４が変形しやすい。これにより。上部電極層４に生じ得る応力をより緩和しやすくなる。また、穴部４ｈは、穴部の中心軸Ａを含む縦断面（ＸＺ断面、ＹＺ断面）で見たときに、上部電極層４の下面側から上面側に向かって、漸次、幅が狭くなる形状（穴部４ｈｄ）であっても良い。この穴部４ｈｄであれば、上部電極層４の上面側の幅が大きいため、穴部４ｈｃの内部空間が狭くなる方向に上部電極層４が変形しやすい。これにより。上部電極層４に生じ得る応力をより緩和しやすくなる。
【００３２】
穴部４ｈは、１つの凹部４ｄの底部に１つであっても良く、複数設けられていてもよい。穴部４ｈの大きさは、穴部の中心軸Ａを含む縦断面（ＸＺ断面、ＹＺ断面）において、幅が２０μｍ以上で且つ９００μｍ、Ｚ方向における高さが１０ｎｍ以上で且つ９００ｎｍであれば良い。
【００３３】
線状導電部５は、上部電極層４の上面の上に配されている。該線状導電部５は、例えば、金属ペーストが上部電極層４の上面の上に塗布された後に乾燥されて該金属ペーストが固化されることで形成され得る。金属ペーストは、例えば、透光性を有する樹脂などのバインダーに光反射率が高く且つ導電性を有する粒子が添加されることで作製され得る。ここで、透光性を有する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などが採用され得る。また、金属ペーストに含まれる粒子としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルならびに亜鉛と銀の合金などの金属粒子が採用され得る。この場合、線状導電部５には、導電性を有する多数の粒子が含まれており、該多数の粒子が相互に接触し合うことで、線状導電部５における良好な導電性が確保され得る。
【００３４】
線状導電部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軸方向に延在している。そして、該連結部５ｂには、各集電部５ａが電気的に接続されている。垂下部５ｃは、連結部５ｂの下部に接続され、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層２に垂下部４ａを介して接続する。つま
り、垂下部４ａ，５ｃを主に含む接続部４５によって、連結部５ｂと隣の光電変換セル１０から延伸されている下部電極層２とが接続され得る。なお、接続部４５は、垂下部４ａを含まず、垂下部５ｃを含むものとされても良い。
【００３５】
集電部５ａは、光電変換層３において発生して上部電極層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が配されていることで、上部電極層４における導電性が補われるため、上部電極層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、上部電極層４における光透過性の向上とが両立し得る。
【００３６】
上部電極層４および複数の集電部５ａによって集電された電荷は、接続部４５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１００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。
【００３７】
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、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に配されている複数の集電部５ａのＹ方向における間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であれば良い。
【００３８】
また、線状導電部５は、穴部４ｈを避けて設けられても良い。すなわち、線状導電部５は、穴部４ｈの非形成領域に配されている。これにより、穴部４ｈの内部空間を確保できるため、上部電極層４が変形しやすくなる。このとき、線状導電部５は、図１に示されるように、凹部４ｄの一部に入り込んでいても良い。
【００３９】
＜(１−３)溝部の配置とその役割＞
溝部Ｐ１は、Ｙ軸方向に直線状に延在している。１以上の該溝部Ｐ１が配されていることで、複数の下部電極層２がＸ軸方向に分離されている。図２では、２つの下部電極層２が示されている。溝部Ｐ１には、直上に配された光吸収層３１の延在部分が埋入している。これにより、隣り合う光電変換セル１０において、一方の光電変換セル１０の下部電極層２と、他方の光電変換セル１０の下部電極層２とが電気的に分離されている。溝部Ｐ１の幅は、例えば、線状導電部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。
【００４０】
溝部Ｐ２は、Ｙ軸方向に直線状に延在している。そして、該溝部Ｐ２は、上部電極層４の上面から下部電極層２の上面に至るまで配されている。このため、溝部Ｐ２は、１つの光電変換セル１０内において、光電変換層３と上部電極層４とが積層された積層部をＸ軸方向に分離している。
【００４１】
溝部Ｐ３は、隣り合う光電変換セル１０の間においてＹ軸方向に延在している。そして、該溝部Ｐ３は、光電変換セル１０の＋Ｚ側の主面（上面とも言う）から下部電極層２の上面に至るまで配されている。つまり、溝部Ｐ３は、隣り合う光電変換セル１０を分離する領域である。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。なお、各溝部Ｐ３には、光電変換装置１００がモジュール化される際に、例えば、樹脂などの絶縁材料が入り込む。
【００４２】
また、受光面の上方（ここでは＋Ｚ側）から各光電変換セル１０を平面透視した場合、各光電変換セル１０には、＋Ｘ方向に溝部Ｐ１と溝部Ｐ２と溝部Ｐ３とがこの順に配されている。このため、各光電変換セル１０においては、下部電極層２の上から溝部Ｐ１を越えて、隣の下部電極層２の上に至るまで光電変換層３が配されている。ここで、隣の下部電極層２は、隣の光電変換セル１０から延伸している下部電極層２である。
【００４３】
また、受光面の上方（ここでは＋Ｚ側）から各光電変換セル１０を平面透視した場合、各光電変換セル１０には、溝部Ｐ２を包含して溝部Ｐ１と溝部Ｐ３とに挟まれた領域と、溝部Ｐ１が配されている領域と、残余の領域とがある。そして、該残余の領域が、発電に寄与する領域となる。
【００４４】
なお、本実施形態では、各光電変換セル１０において、光電変換層３が、下部電極層２の上から隣の下部電極層２の上にかけて配されていたが、これに限られない。例えば、光電変換層３が、下部電極層２の上から溝部Ｐ１の内部に至るまで配されていれば良い。
【００４５】
＜(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１００の製造プロセスの一例について説明する。図８は、光電変換装置１００の製造フローを例示するフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップＳｐ１では、略矩形の盤面を有する平板状の基板１が準備される。
【００４７】
ステップＳｐ２では、洗浄された基板１の一主面の略全面に、スパッタリング法または蒸着法などが用いられて、下部電極層２が形成される。
【００４８】
ステップＳｐ３では、下部電極層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、一方向（ここでは図１等に示されているＹ軸方向）に直線状に延在する溝部Ｐ１が形成される。溝部Ｐ１は、例えば、ＹＡＧレーザーまたはその他のレーザーの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。
【００４９】
ステップＳｐ４では、下部電極層２の上に、光吸収層３１に主に含まれる金属元素を含む皮膜が形成される。皮膜は、例えば、光吸収層３１に主に含まれる金属元素を含む溶液が下部電極層２の上に塗布された後に乾燥される処理が行われることで形成され得る。
【００５０】
ステップＳｐ５では、皮膜に対する加熱処理が行われることで、皮膜における化合物半導体の結晶化が進み、光吸収層３１が形成される。
【００５１】
ステップＳｐ６では、光吸収層３１の上にバッファ層３２が形成される。これにより、光吸収層３１とバッファ層３２とが積層されている光電変換層３が形成される。バッファ層３２は、例えば、化学浴槽堆積（ＣＢＤ）法によって形成され得る。具体的には、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。
【００５２】
ステップＳｐ７では、バッファ層３２の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層２の上面に至る領域に、一方向（ここでは図１等に示されているＹ軸方向）に直線状に延在する溝部Ｐ２が形成される。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などによって形成され得る。
【００５３】
ステップＳｐ８では、光電変換層３の上面から溝部Ｐ２の内部にかけて上部電極層４が形成される。上部電極層４は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法などで形成され得る。具体的には、例えば、バッファ層３２の上に、Ａｌが添加されたＺｎＯを主に含む透明な上部電極層４が形成される。このとき、溝部Ｐ２内に、上部電極層４のうちの垂下部４ａが形成される。
【００５４】
また、このステップＳｐ８では、上部電極層４の上面に複数の凹部４ｄが形成される。複数の凹部４ｄは、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストをマスクとするウエットエッチングまたはドライエッチングが施されることで形成され得る。また、複数
の凹部４ｄは、金属製のマスクを用いたドライエッチングが施されることで形成されても良い。
【００５５】
さらに、このステップＳｐ８では、凹部４ｄの底部に穴部４ｈが形成される。穴部４ｈは、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストをマスクとするウエットエッチングまたはドライエッチングが施されることで形成され得る。
【００５６】
ステップＳｐ９では、上部電極層４の上面のうちの所定の形成対象位置から溝部Ｐ２の内部にかけて線状導電部５が形成される。線状導電部５は、例えば、金属ペーストが所定のパターン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。
【００５７】
ステップＳｐ１０では、上部電極層４の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層２の上面に至る領域に、一方向（ここでは図１等に示されているＹ軸方向）に直線状に延在する溝部Ｐ３（図１および図２参照）が形成される。これにより、基板１の上に複数の光電変換セル１０が配されている光電変換装置１００が得られる。溝部Ｐ３は、例えば、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などによって形成され得る。
【００５８】
＜(３)変形例＞
なお、本発明は上記一実施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、改良などが可能である。
【００５９】
図６および図７に示されるように、上部電極層４の上面が、凹部４ｄと凸部４ｓが繰り返されている、うねっている形状を有していても構わない。この形態では、凹部４ｄがディンプル状であった上記一実施形態と異なり、凹部４ｄが一方向（図７ではＹ軸方向）に沿って設けられることとなる。そして、この形態では、上記一実施形態と同様に、凹部４ｄの底部に穴部４ｈが設けられている。この場合、基板１の上面を基準として、上部電極層４のうち、うねりの山の最も高い場所の高さと、うねりの谷の最も低い場所の高さとの差分Ｈが、例えば、３０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下程度であれば良い。また、上部電極層４の上面におけるうねりの周期は、例えば、２ｍｍ以上で且つ１０ｍｍ以下であれば良い。
【００６０】
この形態に係る上部電極層４は、例えば、ステップＳｐ５において、以下のようにすればよい。まず、光吸収層３１に主に含まれる金属元素を含む溶液が下部電極層２の略平坦な上面に塗布される際に、下部電極層２の上面で該溶液がはじかれる性質が利用されることで、上面がうねっている光吸収層３１が形成され得る。この光吸収層３１上にステップＳｐ８を経て上部電極層４が形成されれば、上面にうねりを有する上部電極層４が形成され得る。また、この形態に係る上部電極層４は、例えば、ステップＳｐ８で凹部４ｄおよび穴部４ｈが形成される前に、上面がうねりを有するようなエッチング処理が施されることによって形成され得る。
【００６１】
また、上記一実施形態では、直列に接続された複数の光電変換セル１０が光電変換装置１００に含まれていたが、これに限られない。例えば、光電変換装置１００には、１以上の光電変換セル１０が含まれていれば良い。
【００６２】
また、上記一実施形態では、光吸収層３１が、カルコパイライト系の化合物半導体であるＩ−III−VI族化合物半導体を主に含む例が挙げられたが、これに限られない。例えば、光吸収層３１に主に含まれる半導体は、その他のカルコゲン元素を含む化合物半導体であっても良い。その他のカルコゲン元素を含む化合物半導体としては、例えば、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｓの４元素を主に含むＩ−II−IV−VI族化合物半導体（ＣＺＴＳ）およびＣｄとＴｅの２元素を主に含むII−VI族化合物半導体などが採用され得る。また、光吸収層３１に主に含まれる半導体は、例えば、非晶質のシリコンであっても良い。
【００６３】
なお、上記一実施形態および上記各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１  基板
２  下部電極層
３  光電変換層
３１  光吸収層
３２  バッファ層
４  上部電極層
４ｄ  凹部
４ｈ、４ｈａ、４ｈｂ、４ｈｃ、４ｈｄ  穴部
５  線状導電部
１０  光電変換セル
１００  光電変換装置
【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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