(57)【要約】【課題】一般消費者が容易に作製可能な光起電力素子を提供する。【解決手段】光起電力素子１０は、光電変換素子１と、金属層２，３と、金属箔４，５と、ラミネートシート６，７とを備える。光電変換素子１は、ｐ−ｎ接合を含む。金属層２は、光電変換素子１の一方の表面に光電変換素子１に接して形成される。金属層３は、光電変換素子１の他方の表面に光電変換素子１に接して形成される。金属箔４は、金属層２上に金属層２に接して形成される。金属箔５は、金属層３上に金属層３に接して形成される。ラミネートシート６，７は、光電変換素子１、金属層２，３および金属箔４，５をラミネートする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の光入射面に接続された第１の金属箔と、
前記光電変換素子の前記光入射面と反対側の面に接続された第２の金属箔と、
前記光電変換素子、前記第１の金属箔および前記第２の金属箔を被覆する被覆部材とを備える光起電力素子。
【請求項２】
前記第１の金属箔と前記光電変換素子との間に配置された第１の金属層と、
前記第２の金属箔と前記光電変換素子との間に配置された第２の金属層とをさらに備える、請求項１に記載の光起電力素子。
【請求項３】
前記第１および第２の金属層の各々は、インジウムガリウムからなる、請求項２に記載の光起電力素子。
【請求項４】
前記第１の金属箔は、櫛形形状を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項５】
前記第１の金属箔は、短冊形状を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項６】
前記第１および第２の金属箔の各々は、銅箔からなる、請求項４または請求項５に記載の光起電力素子。
【請求項７】
前記光電変換素子は、前記光入射面側に前記第１の金属箔に接続された透明導電膜を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項８】
前記光電変換素子は、単結晶半導体、多結晶半導体、非晶質半導体、有機半導体、および二酸化チタンと色素との層構造のいずれかからなる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項９】
シート状の第１の被覆部材の一主面に第１の金属箔を接着させる第１の工程と、
シート状の第２の被覆部材の一主面に第２の金属箔を接着させる第２の工程と、
光を電気に変換する光電変換素子が前記第１の金属箔に接するように前記光電変換素子を前記第１の金属箔上に配置する第３の工程と、
前記第２の金属箔が前記光電変換素子に接するように前記第２の被覆部材を前記第１の被覆部材上に重ね合わせる第４の工程と、
前記第１および第２の被覆部材をラミネートする第５の工程とを備える光起電力素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の金属箔の前記第１の被覆部材との接着面と反対の面に第１の液体金属または第１の塗布型導電剤を塗布する第６の工程と、
前記第２の金属箔の前記第２の被覆部材との接着面と反対の面に第２の液体金属または第２の塗布型導電剤を塗布する第７の工程とをさらに備え、
前記第３の工程において、前記光電変換素子は、前記塗布された前記第１の液体金属または前記第１の塗布型導電剤に接するように前記第１の金属箔上に配置され、
前記第４の工程において、前記第２の被覆部材は、前記塗布された前記第２の液体金属または前記第２の塗布型導電剤が前記光電変換素子に接するように前記第１の被覆部材に重ね合わされる、請求項９に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の工程において、隙間を有する前記第１の金属箔が前記第１の被覆部材の前記一主面に接着され、
前記第６の工程は、
前記第１の金属箔の前記隙間にシート部材を貼付する第１のサブ工程と、
前記第１の金属箔および前記シート部材の全面に液体金属または前記第１の塗布型導電剤を塗布する第２のサブ工程と、
前記シート部材を剥がして前記第１の液体金属を前記第１の金属箔上に塗布する第３のサブ工程とを含む、請求項１０に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の工程において、短冊形状を有する前記第１の金属箔が前記第１の被覆部材の前記一主面に接着される、請求項１１に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の工程において、櫛形形状を有する前記第１の金属箔が前記第１の被覆部材の前記一主面に接着される、請求項１１に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１および第２の液体金属の各々は、インジウムガリウムからなる、請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第３の工程は、
透明導電膜を塗布・アニール法によって前記光電変換素子の一主面に形成する第４のサブ工程と、
前記透明導電膜が前記第１の金属箔に接するように前記光電変換素子を前記第１の金属箔上に配置する第５のサブ工程とを含む、請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１６】
光を電気に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子の光入射面に接続される第１の金属箔と、前記光入射面と反対側の面に接続される第２の金属箔とを作製するための金属箔と、
前記光電変換素子を被覆するための被覆部材と、
前記第１および第２の金属箔に接続するためのリード線とを備える光起電力素子セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、起電力素子、その製造方法および光起電力素子を作製するための光起電力素子セットに関し、特に、ラミネートされた起電力素子、その製造方法および光起電力素子を作製するための光起電力素子セットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空ラミネート装置を用いてラミネートされた太陽電池モジュールが知られている（特許文献１）。この太陽電池モジュールは、光起電力素子と、光起電力素子の両側に配置された２つの接着シートと、２つの接着シートのうちの一方の接着シートを覆うように配置された保護フィルムと、２つの接着シートのうちの他方の接着シートを覆うように配置された銅板と、銅板を覆うように配置された封止用シートとからなる断面構造を有する。
【０００３】
そして、光起電力素子は、フィルム基板の一方の面に形成された背面電極層と、フィルム基板の他方の面に形成された裏面電極層と、裏面電極層上に形成された反射防止層と、反射防止層上に形成された光電変換層と、光電変換層上に形成された透明電極層とからなる断面構造を有する。
【０００４】
背面電極層および裏面電極層は、Ａｇ／Ａｌ積層構造からなり、フィルム基板は、ポリイミドおよびエチレン等の樹脂フィルムからなる。また、反射防止層は、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）からなり、光電変換層は、アモルファスシリコンからなるｐｉｎ構造を有する。さらに、透明電極層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる。
【０００５】
そして、太陽電池モジュールは、上述した保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シート、銅板および封止用シートを順次重ね合わせたものを保護フィルムを下側にして真空ラミネート装置の底板上に配置し、封止用シートと底板との間を真空に引きながら２つの接着シートが硬化する温度（１５０℃）まで昇温させて２つの接着シートの硬化処理（３０分間）を行ない、保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を一体化することによって製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のラミネートされた太陽電池モジュールは、ＩＴＯからなる透明導電膜を光入射側の電極として用い、Ａｇ／Ａｌ積層構造を裏面電極として用いているため、光起電力素子から電力を外部に取り出すための電極を蒸着およびスパッタリング等によって形成する必要がある。
【０００８】
また、従来のラミネートされた太陽電池モジュールは、真空ラミネート装置を用いて、真空に引きながら光起電力素子をラミネートすることによって製造される。
【０００９】
その結果、電極を形成するための減圧装置と、ラミネートするための真空ラミネート装置とが必要になり、一般消費者がラミネートされた太陽電池モジュールを作製することが困難であるという問題がある。
【００１０】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、一般消費者が容易に作製可能な光起電力素子を提供することである。
【００１１】
また、この発明の別の目的は、一般消費者が容易に作製可能な光起電力素子の製造方法を提供することである。
【００１２】
さらに、この発明の別の目的は、一般消費者が光起電力素子を作製するための光起電力素子セットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、光起電力素子は、光電変換素子と、第１および第２の金属箔と、被覆部材とを備える。光電変換素子は、光を電気に変換する。第１の金属箔は、光電変換素子の光入射面に接続される。第２の金属箔は、光電変換素子の光入射面と反対側の面に接続される。被覆部材は、光電変換素子、第１の金属箔および第２の金属箔を被覆する。
【００１４】
好ましくは、光起電力素子は、第１および第２の金属層をさらに備える。第１の金属層は、第１の金属箔と光電変換素子との間に配置される。第２の金属層は、第２の金属箔と光電変換素子との間に配置される。
【００１５】
好ましくは、第１および第２の金属層の各々は、インジウムガリウムからなる。
【００１６】
好ましくは、第１の金属箔は、櫛形形状を有する。
【００１７】
好ましくは、第１の金属箔は、短冊形状を有する。
【００１８】
好ましくは、第１および第２の金属箔の各々は、銅箔からなる。
【００１９】
好ましくは、光電変換素子は、光入射面側に第１の金属箔に接続された透明導電膜を含む。
【００２０】
好ましくは、光電変換素子は、単結晶半導体、多結晶半導体、非晶質半導体、有機半導体、および二酸化チタンと色素との層構造のいずれかからなる。
【００２１】
また、この発明によれば、光起電力素子の製造方法は、シート状の第１の被覆部材の一主面に第１の金属箔を接着させる第１の工程と、シート状の第２の被覆部材の一主面に第２の金属箔を接着させる第２の工程と、光を電気に変換する光電変換素子が第１の金属箔に接するように光電変換素子を第１の金属箔上に配置する第３の工程と、第２の金属箔が光電変換素子に接するように第２の被覆部材を第１の被覆部材上に重ね合わせる第４の工程と、第１および第２の被覆部材をラミネートする第５の工程とを備える。
【００２２】
好ましくは、光起電力素子の製造方法は、第１の金属箔の第１の被覆部材との接着面と反対の面に第１の液体金属または第１の塗布型導電剤を塗布する第６の工程と、第２の金属箔の第２の被覆部材との接着面と反対の面に第２の液体金属または第２の塗布型導電剤を塗布する第７の工程とをさらに備え、第３の工程において、光電変換素子は、塗布された第１の液体金属または第１の塗布型導電剤に接するように第１の金属箔上に配置され、第４の工程において、第２の被覆部材は、塗布された第２の液体金属または第２の塗布型導電剤が光電変換素子に接するように第１の被覆部材に重ね合わされる。
【００２３】
好ましくは、第１の工程において、隙間を有する第１の金属箔が第１の被覆部材の一主面に接着され、第６の工程は、第１の金属箔の隙間にシート部材を貼付する第１のサブ工程と、第１の金属箔およびシート部材の全面に液体金属または塗布型導電剤を塗布する第２のサブ工程と、シート部材を剥がして第１の液体金属または第１の塗布型導電剤を第１の金属箔上に塗布する第３のサブ工程とを含む。
【００２４】
好ましくは、第１の工程において、短冊形状を有する第１の金属箔が第１の被覆部材の一主面に接着される。
【００２５】
好ましくは、第１の工程において、櫛形形状を有する第１の金属箔が第１の被覆部材の一主面に接着される。
【００２６】
好ましくは、第１および第２の液体金属の各々は、インジウムガリウムからなる。
好ましくは、第３の工程は、透明導電膜を塗布・アニール法によって光電変換素子の一主面に形成する第４のサブ工程と、透明導電膜が第１の金属箔に接するように光電変換素子を第１の金属箔上に配置する第５のサブ工程とを含む。
【００２７】
さらに、この発明によれば、光起電力素子セットは、光電変換素子と、金属箔と、被覆部材と、リード線とを備える。光電変換素子は、光を電気に変換する。金属箔は、光電変換素子の光入射面に接続される第１の金属箔と、光入射面と反対側の面に接続される第２の金属箔とを作製するための箔である。被覆部材は、光電変換素子を被覆するための部材である。リード線は、第１および第２の金属箔に接続するための線である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明においては、光起電力素子は、光電変換素子の表面および裏面に金属箔をラミネートによって接続した構造からなる。
【００２９】
また、この発明においては、光起電力素子は、光電変換素子の表面および裏面に金属箔をラミネートによって接続することによって製造される。
【００３０】
したがって、この発明によれば、一般消費者が光起電力素子を容易に作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態による光起電力素子の斜視図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光起電力素子の断面図である。
【図３】図２に示す光電変換素子の断面図である。
【図４】図１および図２に示す光起電力素子の製造工程を示す第１の工程図である。
【図５】図１および図２に示す光起電力素子の製造工程を示す第２の工程図である。
【図６】図１および図２に示す光起電力素子の製造工程を示す第３の工程図である。
【図７】ラミネートの詳細を説明するための図である。
【図８】ラミネートの終了時を示す平面図である。
【図９】ラミネート後の断面図である。
【図１０】図５に示す工程（ｅ）の好ましい工程を示す工程図である。
【図１１】この発明の実施の形態による他の光起電力素子の斜視図である。
【図１２】図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩ間における光起電力素子の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態による光起電力モジュールの斜視図である。
【図１４】金属箔のパターンを示す平面図である。
【図１５】他の光電変換素子の断面図である。
【図１６】さらに他の光電変換素子の断面図である。
【図１７】さらに他の光電変換素子の断面図である。
【図１８】この発明による光起電力素子セットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図１は、この発明の実施の形態による光起電力素子の斜視図である。また、図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における光起電力素子の断面図である。
【００３３】
図１および図２を参照して、この発明の実施の形態による光起電力素子１０は、光電変換素子１と、金属層２，３と、金属箔４，５と、ラミネートシート６，７と、リード線８，９とを備える。
【００３４】
光電変換素子１は、たとえば、２インチの直径を有し、たとえば、ｐ型の単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）とｎ型のｃ−Ｓｉとを接合した構造からなる。金属層２は、たとえば、インジウムガリウム（ＩｎＧａ）からなり、光電変換素子１の一方の表面に光電変換素子１に接して形成される。金属層３は、たとえば、ＩｎＧａからなり、光電変換素子１の他方の表面の全面に光電変換素子１に接して形成される。
【００３５】
金属箔４は、たとえば、銅箔からなり、櫛形形状を有する。そして、金属箔４は、直線部４１〜４５と、取出部４６とからなる。直線部４１〜４５および取出部４６の各々は、約２ｍｍの幅を有する。直線部４１〜４５は、４〜５ｍｍの間隔で並列に配列され、３０〜４０ｍｍの長さを有する。そして、直線部４１〜４５は、その一方端が取出部４６に当接する。取出部４６は、２６ｍｍ〜３０ｍｍの長さを有する。
【００３６】
直線部４１〜４５および取出部４６からなる金属箔４は、金属層２上に金属層２に接して形成される。
【００３７】
金属箔５は、たとえば、銅箔からなり、金属層３上に金属層３に接して形成される。
【００３８】
ラミネートシート６，７は、光透過性を有する。そして、ラミネートシート６は、光電変換素子１の一方の表面および金属箔４を覆うように配置され、光電変換素子１以外の領域でラミネートシート７と接着する。また、ラミネートシート７は、金属箔５を覆うように配置され、光電変換素子１以外の領域でラミネートシート６に接着する。
【００３９】
リード線８，９の各々は、０．７ｍｍの直径を有する。そして、リード線８は、一方端が金属箔４の取出部４６に接続され、一部がラミネートシート６，７によってラミネートされる。また、リード線９は、一方端が金属箔５に接続され、一部がラミネートシート６，７によってラミネートされる。
【００４０】
なお、光電変換素子１は、２５０μｍの膜厚を有し、金属箔４，５の各々は、３０μｍの膜厚を有する。
【００４１】
図３は、図２に示す光電変換素子１の断面図である。図３を参照して、光電変換素子１は、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１と、ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）１３とを含む。
【００４２】
ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１は、８〜１２Ω・ｃｍの比抵抗を有する。ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２は、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の一方の表面側に形成される。そして、ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２は、０．２μｍの膜厚を有し、５×１０１９ｃｍ−３のリン（Ｐ）濃度を有する。
【００４３】
ＳｉＯ２膜１３は、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の一方の表面のうち、周辺の約３ｍｍの領域、側面および裏面の周辺約３ｍｍの領域に形成され、後に説明するラミネート時に押し出された余分の液体金属（ＩｎＧａ）によって、光電変換素子１のｐ型半導体とｎ型半導体とが電気的に短絡されることを防止する。当該ＳｉＯ２膜のもう一つの働きは、ｐ型半導体とｎ型半導体の接合部分が大気にさらされて、太陽電池のリーク電流が増加することを防止する。そして、ＳｉＯ２膜１３は、０．１μｍの膜厚を有する。
【００４４】
図１に示す金属箔４は、金属層２によってｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２に接続される。
【００４５】
図２に示す金属箔５は、金属層３によってｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａに接続される。
【００４６】
光起電力素子１０においては、光がラミネートシート６側から光電変換素子１へ入射し、光電変換素子１は、入射した光を吸収して電子−正孔対を生成する。そして、生成された電子は、ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２側へ拡散し、生成された正孔は、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａ側へ拡散する。これによって、光生成された電子および正孔は、それぞれ、ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２側およびｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａ側へ分離され、光電変換素子１において起電力が発生する。
【００４７】
そして、光起電力素子１０は、光電変換素子１において発生した起電力を金属箔４，５およびリード線８，９を介して外部回路へ供給する。
【００４８】
図４から図６は、それぞれ、図１および図２に示す光起電力素子１０の製造工程を示す第１から第３の工程図である。なお、以下の説明においては、Ｐの熱拡散またはＰのイオン注入等によって、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の表面に複数のｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２を形成し、フォトリソグラフィーを用いて複数のＳｉＯ２膜１３をｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の表面に形成して光電変換素子１を作製していることを前提として説明する。
【００４９】
図４を参照して、光起電力素子１０の製造が開始されると、二つ折りにされたラミネートシート２０を用意する。ラミネートシート２０は、シート２１，２２からなる。シート２１，２２の各々は、略四角形の形状を有し、２つのシート２１，２２は、一方端で相互に接続されている。そして、ラミネートシート２０を開き、シート２１，２２上にそれぞれ領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ２を決定する（図４の工程（ａ）参照）。領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ２の各々は、光電変換素子１の直径に略等しい直径を有する円形形状からなり、２つの領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ２は、２つのシート２１，２２を折り畳んだときに相互に重なり合う。
【００５０】
その後、ロール状に巻かれた銅箔３０を用意する。この銅箔３０は、たとえば、市販されているＮＩＴＴＯＴＡＰＥからなる。そして、銅箔３０は、光電変換素子１の直径よりも広い幅を有する。また、銅箔３０は、接着剤と、その接着剤を覆うシール紙とが裏面に着いており、シール紙を剥がすと、ラミネートシート２０に貼付できるようになっている。
【００５１】
ロール状に巻かれた銅箔３０の一部を光電変換素子１の直径よりも長い距離で、はさみを用いて切断し、２つの銅箔３１，３２を切り出す（図４の工程（ｂ）参照）。
【００５２】
その後、銅箔３１から櫛型形状の金属箔４を切り出す。また、光電変換素子１の直径よりも小さい直径を有する円形の金属箔５を銅箔３２から切り出す（図４の工程（ｃ）参照）。なお、金属箔４，５の切り出しは、はさみまたはカッターナイフを用いて行なわれる。
【００５３】
引き続いて、金属箔４の裏面に付着したシート紙を剥がし、金属箔４をラミネートシート２０の一方のシート２１の領域ＲＥＧ１内に貼付する。また、金属箔５の裏面に付着したシート紙を剥がし、金属箔５をラミネートシート２０の他方のシート２２の領域ＲＥＧ２内に貼付する（図４の工程（ｄ）参照）。
【００５４】
この場合、好ましくは、櫛型形状の取出部４６が２つのシート２１，２２の繋ぎ目２３側に位置するように、金属箔４をシート２１の領域ＲＥＧ１内に貼付する。この理由は、後に説明するラミネート時にラミネート方向に押し出された液体金属（ＩｎＧａ）によって金属箔４と別の部分が電気的に短絡するのを防止するためである。また、金属箔５は、光電変換素子１の直径（＝領域ＲＥＧ２の直径）よりも小さい直径を有するため、好ましくは、領域ＲＥＧ２の中央に位置するように金属箔５をシート２２の領域ＲＥＧ２内に貼付する。金属箔５の取出部４７も、上記と同じ理由で２つのシート２１，２２の繋ぎ目２３側に位置するように貼付する。
【００５５】
その後、たとえば、半田を用いて、リード線８の一方端を金属箔４に接続し、リード線９の一方端を金属箔５に接続する。そして、液体状のＩｎＧａを綿棒４０の先端に付け、綿棒４０を用いて液体状のＩｎＧａ５１，５２をそれぞれ金属箔４，５の表面に塗布する（図５の工程（ｅ）参照）。
【００５６】
その結果、ＩｎＧａ５３が金属箔４の全面に塗布され、ＩｎＧａ５４が金属箔５の全面に塗布される。そして、光電変換素子１を構成するｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１ＡがＩｎＧａ５４に接触するように光電変換素子１を金属箔５上に配置する（図５の工程（ｆ）参照）。
【００５７】
その後、シート２１を矢印ＡＲＷの方向に折り畳む（図５の工程（ｇ）参照）。これによって、光電変換素子１のｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２は、ＩｎＧａ５３に接触する。
【００５８】
その結果、光電変換素子１、ＩｎＧａ５３，５４、金属箔４，５およびリード線８，９の一部は、２つのシート２１，２２によって挟み込まれる。また、櫛型形状の開口部４Ａが２つのシート２１，２２の繋ぎ目２３と反対側に位置するように、金属箔４が配置される（図６の工程（ｈ）参照）。
【００５９】
そうすると、ラミネート装置５０を用意する。このラミネート装置５０は、たとえば、市販されているパウチラミネーター（ニホンジービーシー株式会社製ＧＢＣ３５００）からなる。ラミネート装置５０の速度をレンジ５にセットし、温度を１１０℃に設定し、光電変換素子１、ＩｎＧａ５３，５４、金属箔４，５およびリード線８，９の一部を挟み込んだ２つのシート２１，２２をラミネート装置５０によってラミネートする（図６の工程（ｉ）参照）。この場合、２つのシート２１，２２の繋ぎ目２３側から２つのシート２１，２２をラミネート装置５０のローラー部（図示せず）に挿入し、繋ぎ目２３側から順に２つのシート２１，２２をラミネートする。すなわち、ラミネートは、金属箔４の隙間４Ｂの長さ方向に沿って行なわれる。
【００６０】
そして、相互に接着したシート２１，２２の一部を、はさみで切断し、光起電力素子１０を完成する（図６の工程（ｊ）参照）。
【００６１】
このように、光起電力素子１０は、光電変換素子１のマイナス側（ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２側）とプラス側（ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａ側）とにそれぞれ金属箔４，５をラミネートによって接続することにより製造される。そして、金属箔４，５を構成する銅箔３０、ラミネートシート２０、およびラミネート装置５０は、市販されている。液体状のＩｎＧａは、市販されていないが、市販されているＩｎとＧａとの金属粒を接触させて放置すると、数十分で反応し、室温で液体状になる。
【００６２】
したがって、この発明によれば、一般消費者が光起電力素子１０を容易に作製できる。
【００６３】
また、この発明によれば、蒸着およびスパッタリング等の減圧装置が必要な方法によって電極を光電変換素子１のマイナス側（ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２側）およびプラス側（ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａ側）に形成するのではなく、金属箔４，５を大気中のラミネートによってそれぞれ光電変換素子１のマイナス側（ｎ＋型ｃ−Ｓｉ１２側）およびプラス側（ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面１１Ａ側）に接続するので、量産性に優れている。
【００６４】
次に、ラミネートの詳細について説明する。図７は、ラミネートの詳細を説明するための図である。また、図８は、ラミネートの終了時を示す平面図である。
【００６５】
図６の工程（ｉ）に示すように、ラミネートは、金属箔４の隙間４Ｂの長さ方向に沿って行なわれる。これは、次の理由による。ラミネートシート２０のシート２１がラミネート装置５０のローラー５７によって光電変換素子１の一方端から順に光電変換素子１に押し付けられると、金属箔４の表面に塗布されたＩｎＧａ５３は、ローラー５７の押圧力に応じて、一部が光電変換素子１と金属箔４との間からはみ出し、光電変換素子１と金属箔４との間に余分なＩｎＧａ５５を形成する。そして、ＩｎＧａ５５は、ラミネートの進行に伴って徐々に多くなる（図７参照）。ラミネートを一方向に向かって最後まで完了させると、余分なＩｎＧａがローラ−５７に付着し、不都合を生じるので、ローラ−５７が逆方向に回転できる機能を持ったラミネーターを使用し、図８に示すように溜まったＩｎＧａがラミネートシートから排出される以前に、ラミネーターを逆方向回転に切り替える。
【００６６】
そうすると、ラミネートが終了した時点では、余分なＩｎＧａ５５は、光電変換素子１が配置された領域から離れた位置に溜まる（図８参照）。その結果、ＩｎＧａは、金属箔４の隙間４Ｂにはみ出すことがない。
【００６７】
したがって、この発明においては、ラミネートを金属箔４の隙間４Ｂの長さ方向に沿って行なうことにした。
【００６８】
図９は、ラミネート後の断面図である。ラミネートによって、余ったＩｎＧａ５５が光電変換素子１の側面に付着したとしても、光電変換素子１のｐ型ｃ−Ｓｉ基板１の側面は、Ｓｉ０２膜１３によって覆われているので、光電変換素子１において、ｎ＋領域とｐ領域とが短絡するのを防止できる。
【００６９】
また、この発明においては、上述したように、金属箔４，５は、液体状のＩｎＧａによって光電変換素子１に接続されるので、金属箔４，５と光電変換素子１との接触抵抗を小さくできる。つまり、この発明においては、液体状のＩｎＧａを金属箔４，５の表面に塗布した後にラミネートするので、液体状のＩｎＧａは、ラミネート時に引き伸ばされ、ＩｎＧａと光電変換素子１および金属箔４，５との接触面積が大きくなる。その結果、金属箔４，５と光電変換素子１との接触面積も大きくなり、金属箔４，５と光電変換素子１との接触抵抗を小さくできる。なお、光起電力素子１０において、金属箔４，５と光電変換素子１との接触抵抗は、約１０Ωである。
【００７０】
さらに、この発明においては、上述したように、余ったＩｎＧａ５５を光電変換素子１から離れた位置に封止できるので、この発明による光起電力素子は、余ったＩｎＧａ５５を封止する封止位置を有するものであってもよい。
【００７１】
このような光起電力素子であっても、光電変換素子１とＩｎＧａ５５との間をはさみで切断することによって、余ったＩｎＧａ５５を除去した光起電力素子１０を製造できるからである。
【００７２】
図１０は、図５に示す工程（ｅ）の好ましい工程を示す工程図である。図１０を参照して、図４に示す工程（ｄ）の後、マスキングテープ６１〜６８を金属箔４の周囲および隙間４Ｂに貼付する（工程（ｅ１）参照）。
【００７３】
その後、液体状のＩｎＧａを綿棒４０の先端に付け、綿棒４０を用いて液体状のＩｎＧａ５６を金属箔４およびマスキングテープ６１〜６８の全面に塗布し、綿棒４０を用いて液体状のＩｎＧａを金属箔５の表面に塗布する（工程（ｅ２）参照）。
【００７４】
そして、マスキングテープ６１〜６８を剥がし、金属箔４の表面にＩｎＧａ５３を形成する（工程（ｅ３）参照）。
【００７５】
その後、上述した工程（ｆ）〜工程（ｊ）が順次実行され、光起電力素子１０が完成する。
【００７６】
図１０に示す工程（ｅ１）〜工程（ｅ３）を用いることによって、液体状のＩｎＧａの金属箔４からのはみ出しを防止してＩｎＧａを金属箔４の表面に容易に塗布できる。
【００７７】
図１１は、この発明の実施の形態による他の光起電力素子の斜視図である。また、図１２は、図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩ間における光起電力素子の断面図である。図１１および図１２を参照して、光起電力素子１０Ａは、図１および図２に示す光起電力素子１０の金属箔４を金属箔１４に代え、リード線８をリード線８１〜８５に代えたものであり、その他は、光起電力素子１０と同じである。
【００７８】
金属箔１４は、たとえば、銅箔からなり、短冊形状を有する。そして、金属箔１４は、金属箔１４１〜１４５からなる。複数の金属箔１４１〜１４５の各々は、約２ｍｍの幅および約３０〜４０ｍｍの長さを有する。そして、複数の金属箔１４１〜１４５は、３〜４ｍｍの間隔で並列に配列される。
【００７９】
複数の金属箔１４１〜１４５からなる金属箔１４は、金属層２上に金属層２に接して形成される。
【００８０】
リード線８１〜８５の各々は、０．７ｍｍの直径を有する。そして、リード線８１〜８５は、それぞれ、金属箔１４１〜１４５の一方端に接続され、一部が２つのラミネートシート６，７によってラミネートされる。
【００８１】
光起電力素子１０Ａは、図４〜図６に示す工程（ａ）〜工程（ｊ）に従って製造される。この場合、好ましくは、光起電力素子１０Ａは、工程（ｅ）に代えて図１０に示す工程（ｅ１）〜工程（ｅ３）を用いて製造される。
【００８２】
光起電力素子１０Ａは、複数のリード線８１〜８５を備えるため、複数のリード線８１〜８５のうちの少なくとも１つのリード線を用いて光起電力素子１０Ａの特性を測定し、用いたリード線による特性の違いを比較できる。
【００８３】
より具体的には、複数のリード線８１〜８５のうち、光電変換素子１の周縁に近い位置に配置されたリード線８１（またはリード線８５）を用いたときの特性と、光電変換素子１の中央部に配置されたリード線８３を用いたときの特性とを測定し、その測定した２つの特性を比較することによって、特性を向上させる金属箔の配置を検討できる。
【００８４】
また、複数のリード線８１〜８５から、任意の組み合わせからなる２本以上のリード線を複数組選択し、その選択した各組み合わせにおいて、２本以上のリード線の他方端を束ねて光起電力素子１０Ａの特性を測定し、その測定した複数の特性を比較することによって、特性を向上させる複数の金属箔の配置を検討できる。
【００８５】
図１３は、この発明の実施の形態による光起電力モジュールの斜視図である。図１３を参照して、光起電力モジュール１００は、光起電力素子１０１〜１０９と、ラミネートシート１１１，１１２と、リード線１２１〜１３０とを備える。
【００８６】
光起電力素子１０１〜１０９の各々は、図１および図２に示す光電変換素子１、金属層２，３および金属箔４，５からなる。
【００８７】
ラミネートシート１１１，１１２は、図１および図２に示すラミネートシート６，７と同じ材質からなり、光起電力素子１０１〜１０９、およびリード線１２１〜１３０をラミネートする。
【００８８】
リード線１２１〜１３０の各々は、０．７ｍｍの直径を有する。そして、リード線１２１は、その一方端が光起電力素子１０１の金属箔５に接続される。リード線１２２は、その一方端が光起電力素子１０１の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０２の金属箔５に接続される。リード線１２３は、その一方端が光起電力素子１０２の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０３の金属箔５に接続される。リード線１２４は、その一方端が光起電力素子１０３の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０４の金属箔５に接続される。リード線１２５は、その一方端が光起電力素子１０４の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０５の金属箔５に接続される。リード線１２６は、その一方端が光起電力素子１０５の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０６の金属箔５に接続される。リード線１２７は、その一方端が光起電力素子１０６の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０７の金属箔５に接続される。リード線１２８は、その一方端が光起電力素子１０７の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０８の金属箔５に接続される。リード線１２９は、その一方端が光起電力素子１０８の金属箔４に接続され、他方端が光起電力素子１０９の金属箔５に接続される。リード線１３０は、その一方端が光起電力素子１０９の金属箔４に接続される。
【００８９】
このように、光起電力モジュール１００においては、複数の光起電力素子１０１〜１０９は、直列に接続される。
【００９０】
光起電力モジュール１００は、図４から図６に示す工程（ａ）〜工程（ｊ）に従って製造される。この場合、好ましくは、図５に示す工程（ｅ）に代えて図１０に示す工程（ｅ１）〜工程（ｅ３）が用いられる。
【００９１】
なお、光起電力モジュール１００においては、複数の光起電力素子１０１〜１０９は、並列に接続されていてもよい。
【００９２】
図１４は、金属箔のパターンを示す平面図である。この発明においては、図１および図２に示す光起電力素子１０は、金属箔４に代えて図１４の（ａ）〜（ｃ）に示す平面形状を有する金属箔を備えていてもよく、一般的には、光起電力素子１０は、光入射するための隙間を有する金属箔を備えていればよい。図１３に示す光起電力素子１０１〜１０９についても、同様である。
【００９３】
図１５は、他の光電変換素子の断面図である。図１および図２に示す光起電力素子１０は、図３に示す光電変換素子１に代えて図１５に示す光電変換素子１Ａを備えていてもよい。
【００９４】
図１５を参照して、光電変換素子１Ａは、図３に示す光電変換素子１にｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５を追加したものであり、その他は、光電変換素子１と同じである。
【００９５】
ｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５は、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面に形成される。そして、ｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５は、０．２μｍの膜厚および８×１０１９ｃｍ−３のボロン（Ｂ）濃度を有する。
【００９６】
ｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５を設けることによって、ｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１中で光生成された電子および正孔のｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１の裏面側における再結合を抑制でき、光起電力素子１０の変換効率を向上できる。また、光電変換素子１Ａと金属箔５との接触抵抗をさらに低減できる。
【００９７】
図１６は、さらに他の光電変換素子の断面図である。図１および図２に示す光起電力素子１０は、図３に示す光電変換素子１に代えて図１６に示す光電変換素子１Ｂを備えていてもよい。
【００９８】
図１６を参照して、光電変換素子１Ｂは、図３に示す光電変換素子１に透明導電膜１６を追加したものであり、その他は、光電変換素子１と同じである。
【００９９】
透明導電膜１６は、ｎ＋ｃ−Ｓｉ１２と、ＳｉＯ２膜１３の一部とに接してｎ＋ｃ−Ｓｉ１２およびＳｉＯ２膜１３上に形成される。
【０１００】
透明導電膜１６は、たとえば、ＩＴＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）およびニオブ添加二酸化チタン（Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯ２：ＴＮＯ，ｘ＝０．０３〜０．０６）のいずれかからなる。そして、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２およびＴｉ１−ｘＮｂｘＯ２の各々は、塗布・アニール法によってｎ＋ｃ−Ｓｉ１２およびＳｉＯ２膜１３上に形成される。この塗布・アニール法は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２およびＴｉ１−ｘＮｂｘＯ２の各原料をｎ＋ｃ−Ｓｉ１２およびＳｉＯ２膜１３上に塗布する工程と、その塗布した原料を加熱して乾燥または反応させる工程とからなる。
【０１０１】
透明導電膜１６を設けることによって、自然酸化膜がｎ＋ｃ−Ｓｉ１２の表面に形成されるのを防止でき、金属箔４とｎ＋ｃ−Ｓｉ１２との良好なオーミックコンタクトを得ることができる。また、金属箔４をｎ＋ｃ−Ｓｉ１２に貼り付ける前に希フッ酸によってｎ＋ｃ−Ｓｉ１２上の自然酸化膜を除去する必要がない。
【０１０２】
なお、裏面１１Ａ側については、サンドペーパーによって自然酸化膜を除去し、即座に液体金属（ＩｎＧａ）を塗布することによって金属箔５とｐ型ｃ−Ｓｉ基板１１との良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
【０１０３】
図１７は、さらに他の光電変換素子の断面図である。図１および図２に示す光起電力素子１０は、図３に示す光電変換素子１に代えて図１７に示す光電変換素子１Ｃを備えていてもよい。
【０１０４】
図１７を参照して、光電変換素子１Ｃは、図１６に示す光電変換素子１Ｂにｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５を追加したものであり、その他は、光電変換素子１Ｂと同じである。ｐ＋型ｃ−Ｓｉ１５については、図１５において説明したとおりである。
【０１０５】
光電変換素子１Ｃは、上述した光電変換素子１Ａの効果と光電変換素子１Ｂの効果とを得ることができる。
【０１０６】
光電変換素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃのいずれかを備えた光起電力素子１０を製造する場合、光電変換素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃを作製した後に、図４〜図６に示す工程（ａ）〜工程（ｊ）に従って光起電力素子１０を製造する。
【０１０７】
なお、図１１に示す光起電力素子１０Ａ、および図１３に示す光起電力素子１０１〜１０９も、光電変換素子１に代えて光電変換素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃのいずれかを備えていてもよい。
【０１０８】
図１８は、この発明による光起電力素子セットを示す図である。図１８を参照して、光起電力素子セット２００は、ラミネートシート２０１と、光電変換素子２０２と、銅箔２０３，２０４と、リード線２０５，２０６と、ＩｎＧａ２０７と、綿棒２０８とを備える。
【０１０９】
ラミネートシート２０１は、図１および図２に示すラミネートシート６，７と同じであり、光電変換素子２０２等をラミネートするためのシートである。銅箔２０３は、金属箔４または金属箔１４を形成するための銅箔であり、銅箔２０４は、金属箔５を形成するための銅箔である。リード線２０５，２０６は、それぞれ、図１に示すリード線８，９と同じである。ＩｎＧａ２０７は、金属箔４（または金属箔１４）および金属箔５の表面に塗布するための液体金属である。綿棒２０８は、金属箔４（または金属箔１４）および金属箔５の表面にＩｎＧａ２０７を塗布するための綿棒である。
【０１１０】
光起電力素子セット２００を購入した学生または一般消費者は、銅箔２０３から各種の形状を有する金属箔４を作製し、図４および図６に示す工程（ａ）〜工程（ｊ）に従って光起電力素子１０，１０Ａを作製できる。そして、学生または一般消費者は、その作製した光起電力素子１０，１０Ａの特性を測定し、光起電力素子１０，１０Ａに対する理解を深めることができる。実際の作製時には、ｎ＋領域および裏面のｐ型半導体表面に形成されているシリコンの自然酸化膜を除去するために、希フッ酸処理が必要である。
【０１１１】
このように、この発明においては、蒸着およびスパッタリング等の減圧装置を用いずに、金属箔を光電変換素子１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃから電力を取り出すための電極として採用したので、一般消費者および学生でも、光起電力素子１０，１０Ａを容易に作製できるようになり、理科の教育として光起電力素子１０，１０Ａの組み立ておよび特性の測定を行なうことができる。
【０１１２】
なお、上記においては、光起電力素子１０，１０Ａは、金属層２，３を備えると説明したが、この発明による光起電力素子は、金属層２，３を備えていなくてもよい。ラミネートによって金属箔４，５を光電変換素子１，１Ａに直接接続しても、光電変換素子１，１Ａから電力を取り出すことができるからである。
【０１１３】
また、上記においては、光電変換素子１，１Ａは、単結晶シリコンからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、光電変換素子１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ＧａＡｓ等の化合物半導体、多結晶シリコン等の多結晶半導体、アモルファスシリコン等の非晶質半導体、有機半導体および二酸化チタンと色素の層構造のいずれかから構成されていてもよい。
【０１１４】
さらに、この発明においては、液体状のＩｎＧａに代えて液体状の水銀（Ｈｇ）または塗布型導電剤（市販名：ドータイトまたは銀ペースト）を用いてもよい。
【０１１５】
さらに、この発明においては、光起電力素子セット２００は、図１３に示す光起電力モジュール１００を作製するために、ｎ（ｎは、２以上の整数）個の光電変換素子２０２、ｎ＋１本のリード線２０５，２０６、および２ｎ枚の銅箔２０３，２０４を備えていてもよい。
【０１１６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
この発明は、一般消費者が容易に作製可能な光起電力素子に適用される。また、この発明は、一般消費者が容易に作製可能な光起電力素子の製造方法に適用される。さらに、この発明は、一般消費者が光起電力素子を作製するための光起電力素子セットに適用される。
【符号の説明】
【０１１８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２０２  光電変換素子、２，３  金属層、４，５，１４，３０〜３２，１４１〜１４５，２０３，２０４  金属箔、４Ａ  開口部、４Ｂ  隙間、６，７，１１１，１１２，２０１  ラミネートシート、８，９，８１〜８５，１２１〜１３０，２０５，２０６  リード線、１０，１０Ａ，１０１〜１０９  光起電力素子、１１  ｐ型ｃ−Ｓｉ基板、１１Ａ  裏面、１２  ｎ＋型ｃ−Ｓｉ、１３  ＳｉＯ２膜、１５  ｐ＋型ｃ−Ｓｉ、１６  透明導電膜、２１，２２  シート、２３  繋ぎ目、４０，２０８  綿棒、４１〜４５  直線部、４６，４７  取出部、５１〜５６，２０７  ＩｎＧａ、５７  ローラー、６１〜６８  マスキングテープ、１００  光起電力モジュール、２００  光起電力素子セット。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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