(57)【要約】【課題】良好な特性を有する光電変換素子およびそれを用いた光電変換装置を提供する。【解決手段】基板１と、第１電極層２と、発電層３と、第２電極層４とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層３の側面位置より内側に位置するよう形成した。【選択図】図１
2016119401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するよう形成されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記発電層の側面が、全周にわたって上記第１電極層の側面位置より内側に位置するよう形成されている請求項１記載の光電変換素子。
【請求項３】
少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記第１電極層の側面と発電層の側面と第２電極層の側面とが、全周にわたって絶縁性被覆材で被覆されている請求項１または２記載の光電変換素子。
【請求項４】
上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材が、ポリイミドを含む絶縁性テープである請求項３記載の光電変換素子。
【請求項５】
上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材が、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂およびウレタン樹脂の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂組成物からなる請求項３記載の光電変換素子。
【請求項６】
上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材が、ポリエチレンを含む接着剤からなる請求項３記載の光電変換素子。
【請求項７】
上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材が、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＭｇＯｘおよびＺｒＯｘを少なくとも１つ含む無機系酸化物によって形成されたものである請求項３記載の光電変換素子。
【請求項８】
光電変換素子を複数備え、それらの光電変換素子の隣り合う縁部同士を重ね合せて電気的に接続した光電変換装置であって、上記各光電変換素子が、少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板形状を有し、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するよう形成された請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電変換素子であることを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な特性を有する光電変換素子およびそれらを電気的に接続して用いる光電変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電変換装置として、基板、第１電極層、発電層、第２電極層を備えた光電変換素子を複数備え、隣り合う光電変換素子の縁部同士を重ね合せた状態で半田等により電気的に接続させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものは、複数の光電変換素子を電気的に接続させることにより、実用的な電圧を得ることができるようになっている。
【０００３】
ところで、このような光電変換装置に用いられる光電変換素子は、通常、図７（ａ）に示す構造を有しており、発電層３を含む各層は極めて薄く形成されている。したがって、図７（ｂ）に示すように、発電層３の端部に欠けが発生すると、第２電極層４が白抜き矢印の方向に撓み易くなり、第１電極層２に接触して短絡を起こすことがある。また、その製造中もしくは製造後に、第１電極層と第２電極層とを跨ぐように導電性ダストが付着することによって短絡を起こすこともある。このような光電変換素子を１つでも有すると光電変換装置は全体として電圧の低下が生じるため、光電変換素子における短絡の発生が、光電変換装置としても大きな問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３４３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、発電層端部に生じる欠けや微細な導電性ダストの付着に起因する短絡を効果的に防止できる光電変換素子およびそれを用いた光電変換装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するよう形成されている光電変換素子を第１の要旨とする。
【０００７】
そして、光電変換素子を複数備え、それらの光電変換素子の隣り合う縁部同士を重ね合せて電気的に接続した光電変換装置であって、上記各光電変換素子が、少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板形状を有し、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するよう形成された第１の要旨の光電変換素子である光電変換装置を第２の要旨とする。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、高品質の光電変換装置を得るため、その電圧低下の原因となる光電変換素子の短絡を効果的に防止する方法について、種々の検討を重ねた。その結果、各層が重なる側面部分の配置を工夫することにより、優れた短絡防止効果が得られることを見い出し、本発明に想到した。
【０００９】
なお、本発明において、略板状とは、目視レベルで全体が板状に見えるものであればよいことを意味する。したがって、全体が均一の厚みを有する必要はなく、全体としてみた場合に板状の概念に入るものであればよい。
【発明の効果】
【００１０】
すなわち、本発明の光電変換素子は、少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板状の光電変換素子であって、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するような配置で形成されている。このため、発電層の端部に欠けが発生しても、第２電極層の端部が第１電極層側に撓むだけのスペースが生じにくくなっており、第２電極層が第１電極層と短絡することを効果的に防止できるようになっている。また、光電変換素子の製造中等に、導電性ダストが付着することがあっても、第１電極層の側面と、第２電極層の側面との最短距離がより長くなるよう設けられるため、導電性ダストはこれら両者を跨ぐように付着する可能性が低く、簡単に短絡しないようになっている。
【００１１】
なかでも、上記発電層の側面が、全周にわたって上記第１電極層の側面位置より内側に位置するよう形成されていると、第１電極層の側面から第２電極層の側面までの最短距離をさらに長くすることができるため、より短絡が起こりにくくなる。
【００１２】
さらに、上記第１電極層の側面と発電層の側面と第２電極層の側面とが、全周にわたって絶縁性被覆材で被覆されるようにすると、外部から衝撃が加えられた際であっても第１電極層と第２電極層とが接触することを確実に防止でき、より一層短絡が起こりにくくなる。
【００１３】
そして、上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材として、ポリイミドを含む絶縁性テープを用いると、貼り付けるだけの簡単な作業で側面の全周を被覆することができるため、被覆に際し余計な工程が増加することによるダメージを受けることがない。また、加工性に優れるテープが貼り付けられるため、側面形状が複雑であっても正確に対応させることが可能であり、寸法精度に優れる。さらに、ポリイミドが充分な耐熱性を有することから、光電変換装置に組み込む際の熱衝撃にも充分耐性を有し、絶縁性被覆材の形状を損なうことがない。
【００１４】
また、上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材として、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂およびウレタン樹脂の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂組成物からなるものを用いると、これらは、光電変換装置を封止する封止材として汎用されている組成物であることから、封止材と同種の熱可塑性樹脂組成物を被覆材として用いることにより、封止材との親和性を高めることができ、より製品信頼性に優れる光電変換装置を得ることができる。
【００１５】
さらに、上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材として、ポリエチレンを含む接着剤からなるものを用いると、その硬化前に、上記接着剤を介して他の光電変換素子を配置するだけで、絶縁性を維持した状態で、隣り合う光電変換素子を固定することができるため、光電変換装置とした場合に、曲げ等の機械的衝撃に対して強くなり、より製品信頼性に優れる光電変換装置とすることができる。
【００１６】
そして、上記側面の全周を被覆する絶縁性被覆材として、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＭｇＯｘおよびＺｒＯｘを少なくとも１つ含む無機系酸化物によって形成されたものを用いると、湿度および温度等の外部環境変化に対する耐久性を高めることができ、より製品信頼性に優れる光電変換装置を得ることができる。
【００１７】
さらに、光電変換素子を複数備え、それらの光電変換素子の隣り合う縁部同士を重ね合せて電気的に接続した光電変換装置であって、上記各光電変換素子が、少なくとも基板と、第１電極層と、発電層と、第２電極層とをこの順に有する略板形状を有し、上記第２電極層の側面が、全周にわたって上記発電層の側面位置より内側に位置するよう形成する光電変換装置によると、光電変換素子の短絡に起因する電圧の低下を効果的に防止されるとともに、低コストで、優れた性能を有する光電変換装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態である光電変換素子を模式的に示す断面図である。
【図２】上記光電変換素子を上から見た状態を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である光電変換素子を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である光電変換素子を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である光電変換装置を部分的に示す斜視図である。
【図６】上記光電変換装置における光電変換素子の接続の状態を部分的に示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来の光電変換素子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は従来の光電変換素子に発生する短絡の一例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２０】
＜光電変換素子＞
図１は、本発明の一実施の形態により得られる光電変換素子を模式的に示す断面図である。この光電変換素子は、基板１、第１電極層２、ＣＩＧＳ光吸収層３ａとバッファ層３ｂとからなる発電層３、第２電極層４がこの順で積層されたＣＩＧＳ太陽電池セルであり、図２に示すように、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（ＣＩＧＳ光吸収層３ａおよびバッファ層３ｂ）の側面の位置より長さＬ１だけ内側に位置するよう形成されている。そして、このＣＩＧＳ太陽電池セルに第２電極層４側から光を照射すると、ＣＩＧＳ光吸収層３ａとバッファ層３ｂとの界面でｐｎ接合が形成されているので、電流を発生させることができるようになっている。なお、ＣＩＧＳ光吸収層３ａ内でｐｎ接合が形成できる場合は、バッファ層３ｂは必ずしも必要ではない。以下に、このＣＩＧＳ太陽電池セルを詳しく説明する。なお、図１において、各部分は模式的に示したものであり、実際の厚み，大きさ等とは異なっている（以下の図においても同じ）。また、ある層の側面が、ある層の側面位置より「内側に位置する」とは、光電変換素子を上から見た場合（平面図において）に、ある層の側面の配置が、その下の層の側面の配置より、光電変換素子の中心側に位置することを意味する。
【００２１】
すなわち、このＣＩＧＳ太陽電池セルは、基板１として、幅Ｗ＝１０ｍｍ、長さＬ＝１００ｍｍ、厚み５０μｍのステンレス箔（ＳＵＳ）が用いられ、基板１の上に、モリブデン（Ｍｏ）からなる厚み５００ｎｍの第１電極層２が設けられている。そして、上記第１電極層２の上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅの４元素を有するカルコパイライト型結晶構造の化合物半導体からなる光吸収層３ａ（厚み２０００ｎｍ）と、ＣｄＳ層（厚み５０ｎｍ、図示せず）とＺｎＯ層（厚み７０ｎｍ、図示せず）とからなるバッファ層３ｂとを有する発電層３と、がこの順で設けられている（図１に戻る）。さらに、発電層３（バッファ層３ｂ）の上に、ＩＴＯからなる厚み２００ｎｍの第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（ＣＩＧＳ光吸収層３ａおよびバッファ層３ｂ）の側面位置より長さＬ１（この例ではＬ１＝５０μｍ）だけ内側に位置するよう設けられている。
【００２２】
上記構成のＣＩＧＳ太陽電池セルによれば、第２電極層４の側面が、発電層３の側面位置より全周にわたって長さＬ１＝５０μｍ内側に位置するため、発電層３の端部に欠けが発生しても、第２電極層４の端部が第１電極層２側に撓むことのできるスペースがほとんど生じないため、第２電極層４が第１電極層２に接触するおそれが少なく、簡単に短絡することがない。また、第２電極層４の側面から第１電極層２の側面までの最短距離がより長くなっているため、その製造中または製造後に、第１電極層２と第２電極層４とを跨ぐように導電性ダストが付着する可能性が極めて低く、簡単に短絡することがない。このため、上記ＣＩＧＳ太陽電池セルは、長期にわたって優れた性能を発揮することができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３の側面位置より５０μｍ内側に位置するようにしているが（Ｌ１＝５０μｍ）、これに限るものではない。しかし、上記Ｌ１は５〜１０００μｍであると好ましい。すなわち、Ｌ１が５μｍ未満になると、第２電極層４の除去部に付着する可能性のある、典型的なクリーンルーム（ＩＳＯ１４６４４）中に存在する０．１〜５μｍのダストと、少なくとも第１電極層２に付着したダストとがどちらも導電性であった場合に、このダスト同士を介した短絡が発生するおそれがあるためである。また、Ｌ１が１０００μｍを超える場合は、第２電極層４に覆われずに露出している発電層３の部分が広くなりすぎて、水分やその他の不純物によって侵され、光電変換特性を下げる傾向がみられるためである。
【００２４】
そして、上記実施の形態では、基板１としてステンレス箔（ＳＵＳ）を用いているが、これ以外にも、ガラス基板、金属基板、樹脂基板等のなかから、目的や設計の必要に応じて適宜のものを用いることができる。上記ガラス基板としては青板ガラス、アルカリ金属元素の含有量が極めて低い低アルカリガラス（高歪点ガラス）、アルカリ金属元素を含まない無アルカリガラス等があげられる。
【００２５】
また、上記ＣＩＧＳ太陽電池セルを、ロールトゥロール方式またはステッピングロール方式で製造する場合、上記基板１は、長尺状で可撓性を有することが好適である。なお、上記「長尺状」とは長さ方向の長さが幅方向の長さの１０倍以上あるものをいい、３０倍以上あるものがより好ましく用いられる。
【００２６】
そして、上記実施の形態では、基板１の厚みを、５０μｍとしているが、これ以外の厚みの基板を使用しても差し支えない。しかし、基板１の厚みは、３０μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲である。すなわち、厚みが厚すぎると、ＣＩＧＳ太陽電池セルの屈曲性が失われ、曲げた際にかかる応力が大きくなってその内部構造にダメージを与えるおそれがあり、逆に薄すぎると、ＣＩＧＳ太陽電池セルを製造する際に、基板１が座屈し、ＣＩＧＳ太陽電池セルの製品不良率が上昇する傾向がみられるためである。
【００２７】
また、上記実施の形態では、第１電極層２の形成材料として、モリブデン（Ｍｏ）を用いているが、それ以外にも、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ等を用いることができる。そして、第１電極層２は、単層でなく、複層であってもよい。また、その厚み（複層の場合は、各層の厚みの合計）は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
そして、上記実施の形態では、上記第１電極層２の上に形成される光吸収層３ａの厚みを２０００ｎｍとしているが、これ以外の厚みで形成しても差し支えない。しかし、光吸収層３ａの厚みは、１．０μｍ以上３．０μｍ以下の範囲にあることが好ましく、１．５μｍ以上２．５μｍ以下の範囲にあることがより好ましい。厚みが薄すぎると、光吸収量が少なくなり、ＣＩＧＳ太陽電池セルの性能が低下する傾向がみられ、逆に、厚すぎると、光吸収層３ａの形成にかかる時間が増加し、生産性に劣る傾向がみられるためである。
【００２９】
また、上記光吸収層３ａにおけるＣｕ、Ｉｎ、Ｇａの組成比は、０．７＜Ｃｕ／（Ｇａ＋Ｉｎ）＜０．９５（モル比）の式を満たすことが好ましい。この式を満たすようになっていると、上記光吸収層３ａ内にＣｕ(2-x) Ｓｅが過剰に取り込まれることをより阻止でき、しかも層全体としてわずかにＣｕが不足した状態にできるためである。また、同属元素であるＧａとＩｎとの比は、０．１０＜Ｇａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）＜０．６０（モル比）の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
そして、上記実施の形態では、上記光吸収層３ａの上に形成されるバッファ層３ｂは、基板１側に形成されるＣｄＳ層（厚み５０ｎｍ、図示せず）とＺｎＯ層（厚み７０ｎｍ、図示せず）とを有するようにしているが、バッファ層３ｂの形成材料としては、ＣｄＳ、ＺｎＯ以外にも、ＺｎＭｇＯ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｓ３、これらの混晶であるＺｎ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）等を用いることができる。また、上記光吸収層３ａとｐｎ結合できる高抵抗のｎ型半導体を用いる等の場合には、バッファ層３ｂを単層とすることもできる。また、バッファ層３ｂの厚みは、単層および複層のいずれの場合であっても、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
さらに、上記実施の形態では、上記バッファ層３ｂの上に形成される第２電極層４の形成材料として、ＩＴＯを用いているが、その他にも、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の透光率の高い材料を用いることができる。また、上記実施の形態では、第２電極層４の厚みを２００ｎｍとしているが、これ以外の厚みに形成してもよい。しかし、第２電極層４の厚みは、光透過性および電気伝導性の観点から、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
また、上記第２電極層４の電気伝導性を高める目的で、あるいはバンドアライメントを調整する目的で、第２電極層４の材料に、少量のドーピング材料を含ませたものも好適に用いられる。このようなドーピング材料としては、例えば、Ａｌ：ＺｎＯ（ＡＺＯ）、Ｂ：ＺｎＯ（ＢＺＯ）、Ｇａ：ＺｎＯ（ＧＺＯ）、Ｓｎ：Ｉｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）、Ｆ：ＳｎＯ２（ＦＴＯ）、Ｚｎ：Ｉｎ２Ｏ３、Ｔｉ：Ｉｎ２Ｏｅ、Ｚｒ：Ｉｎ２Ｏ３、Ｗ：Ｉｎ２Ｏ３等があげられる。
【００３３】
なお、上記の実施の形態では用いていないが、基板１由来の不純物がＣＩＧＳ太陽電池セルに悪影響を及ぼすおそれがある場合には、基板１の上に、不純物拡散防止層を設けることが好ましい。このような不純物拡散防止層の形成材料としては、Ｃｒ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、Ｃｏ等を用いることができ、その厚みは、効果とコストとのバランスの観点から、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。そして、不純物拡散防止層は、基板１の上ではなく、第１電極層２の上に形成することもできる。
【００３４】
このようなＣＩＧＳ太陽電池セルは、例えば、つぎのような方法で製造することができる。すなわち、まず、長尺状の基板１を準備し、その表面に第１電極層２を形成し、その上に光吸収層３ａを形成し、これを所定のサイズとなるよう切断した後、上記光吸収層３ａの上に、バッファ層３ｂ、第２電極層４をこの順で積層する。ついで、上記第２電極層４の側面（端面）から内側までの領域をメカニカルスクライブにて、その領域内の第２電極層４を除去し、第２電極層４の側面が全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より、内側に位置するように形成することにより得ることができる。以下、この製法を、各層の形成工程ごとに詳細に説明する。
【００３５】
〔第１電極層２の形成まで〕
長尺状のＳＵＳからなる基板１を準備し、ロールトゥロール方式により、基板１を走行させながら、その表面に、スパッタリング法により厚み５００ｎｍのＭｏからなる第１電極層２を形成する。
【００３６】
〔光吸収層３ａの形成〕
上記第１電極層２上に、基板１を４２０℃に保持した状態で、セレン化ガリウムとセレン化インジウムとを固相状態でこの順で積層し、インジウムとガリウムとセレンとを有する層（α）を形成する。そして、基板１の温度を４２０℃に保ったままの状態で、上記層（α）上にセレン化銅を積層し、銅とセレンとを有する層（β）を形成する。基板１上に、第１電極層２、層（α）および層（β）が積層された積層体に対し、微量のＳｅ蒸気を供給しつつ、基板１の温度を６５０℃とし、その状態を１５分間保持する。これにより、上記層（β）が液相状態となり、この層（β）中の銅が層（α）中に拡散し、結晶が成長する。ついで、基板１の温度を６５０℃に保った状態で、微量のＳｅ蒸気を供給しつつ、Ｇａの蒸着量を徐々に増加させながら、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを蒸着し、厚み２０００ｎｍのＣＩＧＳ層を形成する。そして、このＣＩＧＳ層の上にＮａＦを蒸着し、その後、基板１の温度を４２０℃とし、その状態を１０分間保持することにより、その粒界面へＮａを拡散させて、光吸収層３ａを形成する。
【００３７】
なお、本発明において、固相とは、その温度において固体状態にある相のことをいい、液相とは、その温度において液体状態にある相のことをいう。また、気相とは、その温度において気体状態にある相のことを意味する。
【００３８】
〔バッファ層３ｂの形成〕
上記ロールトゥロール方式によって第１電極層２および光吸収層３ａが形成され、ロール状に巻き取られた基板１を、再度巻き出しながら、切断装置を用いて、これを所定の長さごとに切断して、所定サイズの積層体（基板１＋第１電極層２＋光吸収層３ａ）を得る。そして、この積層体の光吸収層３ａの上に、溶液成長法（ＣＢＤ法）によりＣｄＳ層（厚み５０ｎｍ）を形成し、さらにこのＣｄＳ層の上に、スパッタリング法によりＺｎＯ層（厚み７０ｎｍ）を形成することにより、ＣｄＳ層とＺｎＯ層とからなるバッファ層３ｂを形成する。
【００３９】
〔第２電極層４の形成工程〕
上記バッファ層３ｂの上に、スパッタリング法によりＩＴＯからなる第２電極層４（厚み２００ｎｍ）を形成する。ついで、その側面（端部）から５０μｍ内側までの領域にメカニカルスクライバを用いて、その領域内の第２電極層４を除去することにより、第２電極層４の側面が全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面から、長さＬ＝５０μｍだけ内側に位置するように形成する。なお、この第２電極層４の上に、グリッド形状等の取り出し電極（図示せず）を、第１電極層２と同様の手法を用いて形成するようにしてもよい。このようにして、ＣＩＧＳ太陽電池セルを得ることができる。
【００４０】
この方法によれば、短絡の発生を効果的に防止できる優れたＣＩＧＳ太陽電池セルを、汎用の蒸着装置（ロールトゥロール方式）で連続的に形成することができるため、製造の効率化と低コスト化が図ることができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、光吸収層３ａまでをロールトゥロールにより形成するようにしているが、基板１サイズを調整する等して、枚葉ごとに形成するようにしてもよい。また、第１電極層２をいずれもスパッタリング法により形成しているが、蒸着法、インクジェット法、電解めっき法等を用いて形成するようにしてもよい。
【００４２】
さらに、上記の実施の形態では、光吸収層３ａに対するＮａの添加を、ＮａＦを用いて行うようにしているが、Ｎａ２Ｓｅ、Ｎａ２Ｓ等の他のＮａ化合物を用いて行うようにしてもよい。また、上記の実施の形態では、光吸収層３ａに対するＮａの添加を、ＮａＦを蒸着しポストアニールする方法により行うようにしているが、光吸収層３ａの形成前に、ＮａＦを第１電極層２上に蒸着させる等の方法により行うようにしてもよい。
【００４３】
そして、上記の実施の形態では、ＣｄＳ層を溶液成長法（ＣＢＤ法）により形成し、ＺｎＯ層をスパッタリング法により形成しているが、これらの層は、それ以外の方法によっても形成することができ、また、真空中、大気中および水溶液中のいずれにおいても形成することができる。例えば、真空中で行う方法としては、スパッタリング法の他、分子線エピタキシー法、電子線蒸着法、抵抗加熱蒸着法、プラズマＣＶＤ法、有機金属蒸着法等があげられる。また、水溶液中で行う方法としては、ＣＢＤ法、電解めっき法等があげられる。
【００４４】
さらに、上記の実施の形態では、第２電極層４の側面（端部）から５０μｍ内側までの領域を、メカニカルスクライバを用いて除去することにより、第２電極層４の側面が全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面から、長さＬ＝５０μｍだけ内側に位置するように形成しているが、それ以外の方法によって形成してもよい。そのような方法としては、例えば、メタルマスクや、フォトレジストなどを用いて、あらかじめ発電層３の端部から５０μｍ内側に第２電極層４が形成されないようにすることがあげられる。
【００４５】
また、上記の実施の形態では、第２電極層４をスパッタリング法により形成しているが、それ以外にも、真空蒸着法、有機金属気相成長法等によって形成することができる。
【００４６】
上記実施の形態の他の形態を、図３に示す。このものは、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面が、全周にわたってその下の第１電極層２側面位置より内側に位置するよう形成されている点において、図１に示すＣＩＧＳ太陽電池セルと異なっている。その他の構成は図１に示すＣＩＧＳ太陽電池セルと同様であるため、その説明を省略する。このＣＩＧＳ太陽電池セルは、例えばつぎのようにして製造することができる。すなわち、第２電極層４までを形成した後、第２電極層４の側面（端面）から１００μｍ内側までの領域をメカニカルスクライバによって切削し、その領域内の第２電極層４を除去する（Ｌ１）。ついで、除去跡から現れた発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面（端面）から５０μｍ内側までの領域をあらためてメカニカルスクライバによって切削し、その領域内の発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）を除去する（Ｌ２）。これにより、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より、長さＬ３＝５０μｍだけ内側に位置するとともに、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面が、全周にわたって第１電極層２の側面位置より、長さＬ２＝５０μｍだけ内側に位置するようになる。
【００４７】
上記他の実施の形態のＣＩＧＳ太陽電池セルによれば、図１のＣＩＧＳ太陽電池セルの奏する効果を有するほか、より一層、第２電極層４の側面から第１電極層２の側面までの最短距離が長くなっているため、より効果的に短絡の発生を抑制することができる。
【００４８】
なお、上記他の実施の形態では、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より５０μｍだけ内側に位置する（Ｌ３＝５０μｍ）とともに、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面が、全周にわたって第１電極層２の側面位置より５０μｍだけ内側に位置する（Ｌ２＝５０μｍ）ようにしているが、これに限るものではない。
【００４９】
さらに他の実施の形態を図４に示す。このものは、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面が、全周にわたってその下の第１電極層２側面位置より内側に位置するよう形成されており、基板１，第１電極層２，発電層３および第２電極層４の全ての側面が、全周にわたって絶縁性被覆材５で被覆されている。その他の構成は、図１または図３に示すＣＩＧＳ太陽電池セルと同様であるため、その説明を省略する。このＣＩＧＳ太陽電池セルは、例えば、図３に示すＣＩＧＳ太陽電池セルを作製し、その側面を、ポリイミドを有する絶縁性テープで被覆することによって得ることができる。
【００５０】
上記さらに他の実施の形態のＣＩＧＳ太陽電池セルによれば、図１および図３に示すＣＩＧＳ太陽電池セルの奏する効果を有するほか、第２電極層４の側面から第１電極層２の側面までの最短距離が長い状態を強固に保持することができるため、より一層、短絡の発生を抑制することができる。
【００５１】
上記ポリイミドを有する絶縁性テープは、装着が容易な点で好適に用いられ、そのようなものとしては、例えば、日東電工社製のポリイミドテープ（Ｎｏ．３６０ＵＬ）があげられる。
【００５２】
なお、本発明において、「絶縁性」とは、電気的な絶縁性を意味するものである。また、ある成分を「含有する」，「有する」，「含む」とは、その成分のみからなる場合も含める趣旨である。
【００５３】
そして、上記さらに他の実施の形態では、絶縁性被覆材５として、ポリイミドを有する絶縁性テープを用いているが、その他にも、少なくとも第１電極層２と第２電極層４とが、直接、接することがないようこれらの側面を被覆することのできる絶縁性を有するものを用いることができる。
【００５４】
なかでも、絶縁性被覆材５として、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂およびウレタン樹脂の少なくとも一方を含有する熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。すなわち、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂は、光電変換装置を封止する封止材として汎用されている組成物であるため、被覆材と封止材とを同種の熱可塑性樹脂組成物を用いることで、光電変換装置の封止材との親和性を高めることができ、製品信頼性に優れる光電変換装置を得ることができる。また、ウレタン樹脂を含有する接着剤を用いると、接着剤を介して他の光電変換素子を配置するだけで、絶縁性を維持した状態で、隣り合う光電変換素子を固定することができるため、光電変換装置とした場合に、曲げ等の機械的衝撃に対して強くなり、製品信頼性に優れる光電変換装置とすることができる点で好ましい。また、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＭｇＯｘおよびＺｒＯｘからなる群から選ばれる少なくとも一つの無機系酸化物からなる層によって形成されたものを用いると、湿度および温度等の外部環境変化に対する耐久性を高め、製品信頼性に優れるものとできる点で好ましい。
【００５５】
上記エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂としては、例えば、ウルトラパールＰＶ（サンビック社）、ＥＶＡＳＯＦＴ（ブリヂストン社）があげられる。
【００５６】
上記ウレタン樹脂を含有する接着剤としては、ウレタン−シリル系接着剤が耐水性の点で好適に用いられ、そのようなものとしては、例えば、コニシ社製の＃０５１４０があげられる。
【００５７】
さらに、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＭｇＯｘ、ＺｒＯｘ等の無機酸化物は、蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の真空プロセスや、ゾルゲル法等のウェットプロセスにて形成することができる。そして、これらの無機系酸化物は、単一材料を単層にしてもよいし、種類の異なるものを複数積層してもよい。また、複数の材料を組み合わせた層としてもよいし、その層を複数積層してもよい。
【００５８】
また、上記さらに他の実施の形態では、絶縁性被覆材５は、基板１から第２電極層４までのすべての層の側面を被覆するように配置されているが、これに限るものではない。しかし、このようにすべての層の側面を被覆すると、基板１から第２電極層４までのすべての層の端面への水分等の侵入を防止できるため、より絶縁性が高まる点で好ましい。
【００５９】
＜光電変換装置＞
つぎに、本発明の光電変換装置の概要を図５に示す。このものは、上記実施の形態で得られたＣＩＧＳ太陽電池セルを複数備え、その隣り合う縁部同士を重ね合せて電気的に接続したＣＩＧＳ太陽電池モジュールである。このＣＩＧＳ太陽電池モジュールは、複数のＣＩＧＳ太陽電池セルが電気的に直列接続された状態となり、実用的な電圧を得ることができるものである。
【００６０】
上記ＣＩＧＳ太陽電池セルの電気的接続は、例えば、図６に示すように、一方のＣＩＧＳ太陽電池セルにおける第１電極層２の縁部と、他方におけるＣＩＧＳ太陽電池セルの第２電極層４の縁部とを、半田６を介して重ねることで実現することができる。なお、ＣＩＧＳ太陽電池セルと半田６との間には、導電膜を介在させてもよい。そして、ＣＩＧＳ太陽電池セル同士を電気的に接続した後、通常、耐候性を有する封止フィルム等でその全面を封止する。
【００６１】
このようにして得られたＣＩＧＳ太陽電池モジュールは、各ＣＩＧＳ太陽電池セルが短絡しないため、電圧の低下が生じず、優れた性能を長期間保つことができる。
【００６２】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００６３】
〔実施例１〕
まず、ステンレス箔ＳＵＳ４３０（大きさ１０×１００ｍｍ、厚み５０μｍ）の基板１を用意し、この上に、Ｍｏからなる厚み５００ｎｍの第１電極層２を積層した。つぎに、第１電極層２が形成された基板１を、真空蒸着装置内に搬入し、基板温度を４２０℃に保持した状態で、第１電極層２の上に、セレン化ガリウム（厚み４００ｎｍ）、セレン化インジウム（厚み１０００ｎｍ）をこの順で積層し、セレンとガリウムとインジウムとを有する層（α）を形成した。つづいて、基板温度を４２０℃に保ったままの状態で、上記層（α）上にセレン化銅（厚み６００ｎｍ）を積層し、銅とセレンとを有する層（β）を形成した。これらの層（α）と層（β）とが積層された積層体を、微量のＳｅ蒸気を供給しつつ加熱し、基板温度が６５０℃の状態を１５分間保持し、結晶を成長させ、ついで、微量のＳｅ蒸気を供給しつつ、基板温度を６５０℃に保った状態で、Ｇａの蒸着量を徐々に増加させながら、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを蒸着し、ＣＩＧＳ層（厚み２０００ｎｍ）を形成した。
【００６４】
つぎに、上記ＣＩＧＳ層が形成された積層体を冷却し、基板温度を４００℃に保持し、７５０℃に設定されたＮａＦ蒸着源を用いて、ＣＩＧＳ層上にＮａＦを真空蒸着し、その後、基板温度が４２０℃になるよう加熱し、その基板温度を１０分間保持することにより、ＣＩＧＳ層の粒界にＮａを拡散させて、光吸収層３ａを形成した。
【００６５】
そして、上記光吸収層３ａの上に、ＣｄＳ層（厚み５０ｎｍ）とＺｎＯ層（厚み７０ｎｍ）を有するバッファ層３ｂ、ＩＴＯからなる第２電極層４（厚み２００ｎｍ）をこの順に積層した。その後、上記第２電極層４の側面（端面）から５０μｍ内側までの領域をメカニカルスクライブにて、その領域内の第２電極層４を除去し、第２電極層４の側面が全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より、５０μｍだけ内側に位置するように形成して、ＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。
【００６６】
〔実施例２〕
第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より、５００μｍだけ内側に位置するように形成した以外は、実施例１と同様にして、ＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。
【００６７】
〔実施例３〕
さらに、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面（端面）から２０μｍ内側までの領域にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射し、その領域内の発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）を除去した以外は、実施例１と同様にして、ＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。すなわち、このものは、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面位置より３０μｍだけ内側に位置するとともに、発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面が、全周にわたって第１電極層２の側面位置より２０μｍだけ内側に位置している（図３参照）。
【００６８】
〔実施例４〜１０〕
基板１，第１電極層２，発電層３および第２電極層４の全ての側面を、全周にわたって後記表１に示す絶縁性被覆材で被覆した以外は、実施例３と同様にして、ＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。
【００６９】
〔比較例１〕
第２電極層４の側面（端面）から５０μｍ内側までの領域内の第２電極層４を除去しなかった以外は、実施例１と同様にしてＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。すなわち、比較例１のＣＩＧＳ太陽電池セルは、第２電極層４の側面と発電層３（光吸収層３ａ，バッファ層３ｂ）の側面とが、平面視において同じ位置になるように形成されている。
【００７０】
〔比較例２〕
隣り合うＣＩＧＳ太陽電池セルと重なる２辺のみ、第２電極層４の側面（端面）から５０μｍ内側までの領域内の第２電極層４を除去し、残りの２辺については、第２電極層４の除去を行わないようにした以外は、実施例１と同様にしてＣＩＧＳ太陽電池セルを製造した。すなわち、このＣＩＧＳ太陽電池セルは、第２電極層４の側面が、全周にわたって発電層３の側面位置の内側に位置するものではない。
【００７１】
上記実施例１〜１０および比較例１，２のＣＩＧＳ太陽電池セルの暗中での逆飽和電流を、下記の手順に従ってそれぞれ測定した。また、上記実施例１〜１０および比較例１，２のＣＩＧＳ太陽電池セルを、３個ずつ半田を用いて電気的に接続し、その全面を可撓性および耐候性を有する透光性のカバーフィルム（三菱樹脂化学社製、ビューバリア）で被覆して、１つのＣＩＧＳ太陽電池モジュールを製造した。このＣＩＧＳ太陽電池モジュールの信頼性試験（ＤＨ）を下記の手順に従ってそれぞれ行った。これらの結果を後記の表１に併せて示す。
【００７２】
〔暗中の逆飽和電流〕
暗中の逆飽和電流の測定は、以下のようにして行った。すなわち、暗中雰囲気で、２５℃になるように温度調節した測定ステージ上にＣＩＧＳ太陽電池セルをのせ、電圧をスイープさせながらその電流を測定し、負バイアスとして−５Ｖ印可したときの電流値をＣＩＧＳ太陽電池セルの暗中の逆飽和電流値として記録した。
【００７３】
〔信頼性試験（ＤＨ）〕
信頼性試験には、エスペック社の高温恒湿試験機（ＰＬ−３Ｊ）を用い、８５℃、湿度８５％に保った雰囲気にＣＩＧＳ太陽電池モジュールを１０００時間さらした。そして、１０００時間経過後の光電変換効率の、試験開始前の変換効率に対する比が９０％以上のものを合格（○印）とし、９０％に満たない物を不合格（×印）として評価した。
【００７４】
【表１】
2016119401.tif 000003
【００７５】
なお、表１に示す絶縁性被覆材は、以下のものを使用した。
*１：ポリイミドテープ（日東電工社製、Ｎｏ．３６０ＵＬ）
*２：エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂組成物（サンビック社製、ウルトラパールＰＶ）
*３：ウレタン−シリル系接着剤（コニシ社製、＃０５１４０）
【００７６】
上記の結果より、実施例１〜１０の全てにおいて、ＣＩＧＳ太陽電池モジュールの信頼性試験（ＤＨ）が合格しているのに対し、比較例１，２は、いずれも不合格であった。また、実施例のなかでも、基板１，第１電極層２，発電層３および第２電極層４の全ての側面を全周にわたって絶縁性被覆材で被覆した、実施例５〜１０のＣＩＧＳ太陽電池セルは、とりわけ暗中の逆飽和電流値が低くなり、優れた短絡防止効果が得られることがわかった。
【００７７】
なお、本発明では、光電変換素子として、ＣＩＧＳ太陽電池セルを例にあげて説明したが、他の方式の太陽電池セルを用いても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の光電変換素子は、短絡が効果的に防止されているため、低コストで高変換効率を達成できる。また、この光電変換素子を備えた光電変換装置は、高スペックを長期間にわたって発揮することが要求される光電変換装置に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７９】
１      基板
２      第１電極層
３      発電層
４      第２電極層
【図１】
2016119401.tif 000004
【図２】
2016119401.tif 000005
【図３】
2016119401.tif 000006
【図４】
2016119401.tif 000007
【図５】
2016119401.tif 000008
【図６】
2016119401.tif 000009
【図７】
2016119401.tif 000010