光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法

【課題】シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料の使用量を低減でき、かつ変換効率の向上を図った光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法を提供する。
【解決手段】光電変換素子１０は、細線状の薄板ガラス１１と、その表面全体を覆う第１の透明導電膜１２と、透明導電膜１２の両端部に設けた第１の補助電極１３と、透明導電膜１２上の、両端部を除く部分全体に形成された発電層１４と、透明導電膜１２の両端部および第１の補助電極１３を覆う絶縁膜１５と、発電層１４の表面全体を覆う第２の透明導電膜１６と、透明導電膜１６の両端部に設けた第２の補助電極１７とを備える。透明導電膜１２、発電層１４および透明導電膜１６は薄板ガラス１１と同様に細線状の形態である。発電層１４内部で光の吸収により発生した伝導電子の透明導電膜１６における移動距離は短いため、第２の透明導電膜１６の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜シリコン系太陽電池として、例えば、特許文献１および２に開示された技術がある。特許文献１には、基板上に複数に分割して設けられる光電変換層で、隣接する光電変換層の対向する側面部が基板側に向かうにつれて互いに近づく方向に傾斜している光電変換層と、隣接する光電変換層の対向する側面部の一方及び隣接する光電変換層の間の基板上を覆う絶縁膜と、絶縁膜の上を通り、隣接する光電変換層を電気的に接続する導電性膜とを備える光起電力装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、導電性材料上に発電層および電極層を形成してなり、かつ可撓性を有する光起電力素子が開示されている。
【特許文献１】特開平７−４５８５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に開示された従来技術では、基板全面に光電変換層を作製後、この光電変換層の一部を除去するので、シリコン（Ｓｉ）材料が無駄になるという問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に開示された従来技術では、集電極が表面にあるため、この集電極が光を遮ってしまう。これにより、集電極のある部分が非発電領域となり、変換効率が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料の使用量を低減でき、かつ変換効率の向上を図った光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る光電変換素子は、帯状のガラス基板と、前記ガラス基板の表面全体を覆うように形成された透明導電膜と、前記透明導電膜上の、両端部を除く部分全体に形成されたｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層と、前記透明導電膜の両端部を覆う絶縁膜と、前記発電層の表面全体を覆う導電膜と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、透明導電膜、発電層および導電膜は帯状のガラス基板と同様に帯状の形態になっている。ここで「帯状」は、幅の狭い細長い形状を意味する。
【０００９】
ガラス基板側から太陽光が入射し、この光が発電層に入射すると、発電層内部で光の吸収によりキャリアが発生し（伝導電子が増え）、発生した電子が、発電層のｎ型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。また発生した正孔は発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。このため、電子および正孔が移動する透明導電膜又は導電膜の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池などに用いる変換効率（光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率）の良い光電変換素子が得られる。
【００１０】
また、光電変換素子単体では、発電に寄与する部分のみに、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体膜を使っている。そして、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際に、Ｓｉなどからなる発電層の一部を除去する必要がないので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００１１】
ここで「ガラス基板の表面」とは、太陽光が入射する外面とは反対側の面、つまり、発電層側の面をいう。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係る光電変換素子は、前記ガラス基板の表面全体を覆う前記透明導電膜の両端部に補助電極が設けられ、かつ、前記絶縁膜は前記透明導電膜の両端部および前記補助電極を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、発電層に光が入射して発生するキャリアのうち透明導電膜側に収集されるキャリアは透明導電膜の幅方向端部側へ移動して該透明導電膜の両端部にある補助電極に集電されるので、変換効率が更に向上する。また、補助電極は、透明導電膜の両端部に設けられているので、発電層上には集電用の電極が存在しない。つまり、発電層全体が発電領域になる。この点でも変換効率の良い光電変換素子が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明に係る光電変換素子は、前記導電膜の両端部に第２の補助電極が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、前記導電膜に第２の補助電極を付加することにより、抵抗値が低減され変換効率が更に向上する。また、第１および第２の補助電極は、それぞれ透明導電膜および導電膜の両端部に設けられているので、発電層上には集電用の電極が存在しない。つまり、発電層全体が発電領域になる。この点でも変換効率の良い光電変換素子が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明に係る光電変換素子は、前記導電膜は透明導電膜からなることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前記導電膜を透明導電膜とすることで、ガラス基板側からだけではなく発電層側の面からも光を入射することができ、変換効率が更に向上する。また、両方の電極が透明導電膜となることからシースルー性を持った光電変換素子とすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明に係る光電変換素子は、前記ガラス基板の幅が１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、ガラス基板の幅を１ｍｍ以上にしているので、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際の、光電変換素子の取扱いが容易である。また、ガラス基板の幅を２０ｍｍ以下にしているので、光が当たって発生するキャリアが透明導電膜をその幅方向に移動する距離が短くなり、透明導電膜による電圧降下が小さい。従って、透明導電膜部分でのロスを小さくすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る光電変換素子は、前記半導体膜はシリコン薄膜であることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、貴重なシリコン（Ｓｉ）材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明に係る光電変換モジュールは、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の前記光電変換素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記光電変換素子間を電気的に接続したことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、各光電変換素子にあっては、光が当たって発生するキャリアは帯状の透明導電膜および導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。つまり、発生した電子が、発電層のｎ型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。また発生した正孔は発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。このため、各光電変換素子における透明導電膜の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池パネルなどに用いる変換効率の良い光電変換モジュールが得られる。また、光電変換素子単体では、発電に寄与する部分のみに、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体膜を使っている。そして、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際に、Ｓｉなどからなる発電層の一部を除去する必要がないので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明に係る光電変換モジュールは、複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に並列に接続されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、複数の光電変換素子を並列に電気的に接続することで、電流値を大きくすることができる。その電気的な接続は、例えば、ワイヤボンディングやハンダ付けによりなされる。
【００２６】
請求項９に記載の発明に係る光電変換モジュールは、複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、複数の光電変換素子を直列に電気的に接続することで、各光電変換素子で発生した電圧が積算されるので、電圧値を大きくできる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明に係る光電変換素子は、帯状の導電性基材と、前記導電性基材上の、両端部を除く部分全体に形成されたｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層と、前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜と、前記発電層の表面全体を覆うように形成された透明導電膜と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、透明導電膜および発電層は帯状の導電性基材と同様に帯状の形態になっている。透明導電膜側から太陽光が入射し、この光が発電層に入射すると、発電層内部で光の吸収によりキャリアが発生し（伝導電子が増え）、この電子が発電層のｎ型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電性基材の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。また発生した正孔は発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電性基材の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。このため、電子および正孔が移動する透明導電膜又は導電性基材の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池などに用いる変換効率（光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率）の良い光電変換素子が得られる。
【００３０】
また、光電変換素子単体では、発電に寄与する部分のみに、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体膜を使っている。そして、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際に、Ｓｉなどからなる発電層の一部を除去する必要もないので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明に係る光電変換素子は、前記透明導電膜の両端部に補助電極が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、発電層に光が入射して発生するキャリアは、透明導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜の両端部にある補助電極に集電されるので、変換効率が更に向上する。また、補助電極は、透明導電膜の両端部に設けられているので、発電層上には集電用の電極が存在しない。つまり、発電層全体が発電領域になる。この点でも変換効率の良い光電変換素子が得られる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明に係る光電変換素子は、前記導電性基材と前記発電層との間に、透明導電膜が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、導電性基材と発電層との間での相互拡散が透明導電膜により抑制されるので、信頼性が高くかつ長寿命の光電変換素子が得られる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明に係る光電変換素子は、前記導電性基材の幅が１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、導電性基材の幅を１ｍｍ以上にしているので、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際の、光電変換素子の取扱いが容易である。また、導電性基材の幅を２０ｍｍ以下にしているので、光が当たって発生するキャリア、つまり正孔が内蔵電場により電子と引き離されて透明導電膜をその幅方向端部側へ移動する距離が短くなり、透明導電膜による電圧降下が小さい。従って、透明導電膜部分でのロスを小さくすることができる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明に係る光電変換素子は、前記半導体膜はシリコン薄膜であることを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、貴重なシリコン（Ｓｉ）材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００３８】
請求項１５に記載の発明に係る光電変換モジュールは、請求項１０乃至１４のいずれか一つに記載の前記光電変換素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記光電変換素子間を電気的に接続したことを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、各光電変換素子にあっては、光が当たって発生するキャリアのうち電子は発電層のｎ型導電性を有する半導体膜側にある帯状の導電性基材又は透明導電膜の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。また発生した正孔は発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜又は導電性基材の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。このため、各光電変換素子における透明導電膜又は導電性基材の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池パネルなどに用いる変換効率の良い光電変換モジュールが得られる。また、光電変換素子単体では、発電に寄与する部分のみに、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体膜を使っている。そして、複数の光電変換素子を並べて、光電変換モジュールを作製する際に、Ｓｉなどからなる発電層の一部を除去する必要がないので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがない。従って、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００４０】
請求項１６に記載の発明に係る光電変換モジュールは、複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に並列に接続されていることを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、各光電変換素子を並列に電気的に接続することで、電流値を大きくできる。その電気的な接続は、例えば、ワイヤボンディングやハンダ付けによりなされる。
【００４２】
請求項１７に記載の発明に係る光電変換モジュールは、複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
【００４３】
この構成によれば、直列に電気的に接続することで、各素子で発生した電圧が積算され、電圧値を大きくできる。
【００４４】
請求項１８に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００４５】
この構成によれば、帯状のガラス基板上に形成される透明導電膜、発電層および導電膜は帯状のガラス基板と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、透明導電膜、発電層および導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールにガラス基板を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００４６】
請求項１９に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部および前記補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００４７】
この構成によれば、帯状のガラス基板上に形成される透明導電膜、発電層および導電膜は帯状のガラス基板と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、透明導電膜、発電層および導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールにガラス基板を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。さらに発電層に光が入射して発生するキャリア（電子および正孔）のうち、透明導電膜側に収集されるキャリアは、透明導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜の両端部にある補助電極に集電されるので、変換効率が更に向上する。
【００４８】
請求項２０に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部に第１の補助電極を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部および前記第１の補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う前記導電膜の両端部に第２の補助電極を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００４９】
この構成によれば、帯状のガラス基板上に形成される透明導電膜、発電層および導電膜は帯状のガラス基板と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、透明導電膜、発電層および導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールにガラス基板を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。さらに発電層に光が入射して発生するキャリア（電子および正孔）は、透明導電膜または導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜または該導電膜の両端部にある第１および第２の補助電極のいずれか一方に集電されるので、変換効率が更に向上する。
【００５０】
請求項２１に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記ガラス基板の表面全体に第１の透明導電膜を形成する工程と、前記第１の透明導電膜の両端部に第１の補助電極を形成する工程と、前記第１の透明導電膜の両端部および前記第１の補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記第１の透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う第２の導電膜を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う前記第２の導電膜の両端部に第２の補助電極を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００５１】
この構成によれば、帯状のガラス基板上に形成される透明導電膜および発電層は帯状のガラス基板と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、透明導電膜および発電層を均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールにガラス基板を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。さらに発電層に光が入射して発生するキャリア（電子および正孔）は、透明導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜の両端部にある第１および第２の補助電極のいずれか一方に集電されるので、変換効率が更に向上する。またこの構成によれば、前記導電膜を透明導電膜とすることで、ガラス基板側からだけではなく発電層側の面からも光を入射することができ、変換効率が更に向上する。また、両方の電極が透明導電膜となることからシースルー性を持った光電変換素子とすることができる。
【００５２】
請求項２２に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記導電性基材の両端部を除く部分全体にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う透明導電膜を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００５３】
この構成によれば、帯状の導電性基材上に形成される発電層および透明導電膜は帯状の導電性基材と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、発電層および透明導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールに導電性基材を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００５４】
請求項２３に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記導電性基材の両端部を除く部分全体にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００５５】
この構成によれば、帯状の導電性基材上に形成される発電層および透明導電膜は帯状の導電性基材と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、発電層および透明導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールに導電性基材を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。さらに、発電層に光が入射して発生するキャリアのうちの正孔は、発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜の両端部にある補助電極に集電されるので、変換効率が更に向上する。
【００５６】
請求項２４に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記導電性基材表面に第１の透明導電膜を形成する工程と、前記導電性基材の両端部および前記第１の透明導電膜の一部を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記導電性基材の両端部を除く部分全体にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う第２の透明導電膜を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００５７】
この構成によれば、帯状の導電性基材上に形成される発電層および透明導電膜は帯状の導電性基材と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、発電層および透明導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールに導電性基材を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。また、導電性基材と発電層との間に透明導電膜が設けてあることにより、導電性基材と発電層との間での相互拡散が透明導電膜により抑制されるので、信頼性が高くかつ長寿命の光電変換素子が得られる。
【００５８】
請求項２５に記載の発明に係る光電変換素子の製造方法は、帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、前記導電性基材表面に第１の透明導電膜を形成する工程と、前記導電性基材の両端部および前記第１の透明導電膜の一部を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記導電性基材の両端部を除く部分全体にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、前記発電層の表面全体を覆う透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする。
【００５９】
この構成によれば、帯状の導電性基材上に形成される発電層および透明導電膜は帯状の導電性基材と同様に帯状の形態を有するので、装置を大型化せずに、発電層および透明導電膜を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。また、上記各工程を、巻取り側リールに導電性基材を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。さらに、作製した光電変換素子を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。さらに、発電層に光が入射して発生するキャリアのうちの正孔は、発電層のp型導電性を有する半導体膜側にある透明導電膜の幅方向端部側へ移動して、該透明導電膜の両端部にある補助電極に集電されるので、変換効率が更に向上する。また、導電性基材と発電層との間に透明導電膜が設けてあることにより、導電性基材と発電層との間での相互拡散が透明導電膜により抑制されるので、信頼性が高くかつ長寿命の光電変換素子が得られる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料の使用量を低減でき、かつ変換効率の向上を図った光電変換素子および光電変換モジュールを得ることができる。
【００６１】
また、本発明によれば、設備投資が少なくなり、製造コストを低減でき、生産性が高くなり、かつ、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明に係る光電変換素子および光電変換モジュールの各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態に係る光電変換素子を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００６３】
図１は複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールを示す斜視図である。図２は、図１に示す光電変換モジュールに用いる第１実施形態に係る光電変換素子１０を示す断面図である。図２は図１のＡ部の拡大断面図である。図３は、図２の一部を拡大して示した動作説明図である。
【００６４】
図１に示す光電変換モジュール１は、図２に示す光電変換素子１０を複数並べて、隣接する２つの光電変換素子１０間を電気的に接続した構成を有する。
【００６５】
この光電変換素子１０は、帯状のガラス基板としての細線状の薄板ガラス１１と、薄板ガラス１１の表面全体を覆うように形成された第１の透明導電膜１２と、透明導電膜１２の両端部に設けられ透明導電膜１２を補助する第１の補助電極１３と、を備える。第１の透明導電膜１２も、薄板ガラス１１と同様に細線状の形態を有する。第１の補助電極１３は、ｐ側電極であり、細線状の透明導電膜１２の両端部全体に渡って形成されている。
【００６６】
光電変換素子１０はさらに、第１の透明導電膜１２上の、両端部を除く部分全体に形成された発電層１４と、透明導電膜１２の両端部および第１の補助電極１３を覆う絶縁膜１５と、発電層１４の表面全体を覆う第２の透明導電膜１６と、透明導電膜１６の両端部に設けられ透明導電膜１６を補助する第２の補助電極１７とを備える。
【００６７】
発電層１４と第２の透明導電膜１６も、薄板ガラス１１と同様に細線状の形態を有する。第２の補助電極１７は、ｎ側電極であり、細線状の透明導電膜１６の両端部全体に渡って形成されている。そして、絶縁膜１５は、透明導電膜１２の両端部全体および第１の補助電極１３全体を覆うように形成されている。
【００６８】
発電層１４は、図３に示すように、ｐ型Ｓｉ１８と、ｉ型Ｓｉ１９と、ｎ型Ｓｉ２０とからなるｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成されている。ｐ型Ｓｉ１８、ｉ型Ｓｉ１９およびｎ型Ｓｉ２０の各半導体膜は、例えばシリコン（Ｓｉ）で構成されている。
【００６９】
具体的には、ｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層１４は、以下の３つの構造のいずれかを有している。
【００７０】
（１）ｐ型Ｓｉ１８、ｉ型Ｓｉ１９およびｎ型Ｓｉ２０の各半導体膜が、それぞれアモフファスシリコンで構成される。
【００７１】
（２）ｐ型Ｓｉ１８、ｉ型Ｓｉ１９およびｎ型Ｓｉ２０の各半導体膜が、それぞれ微結晶シリコンで構成される。
【００７２】
（３）ｐ型Ｓｉ１８、ｉ型Ｓｉ１９およびｎ型Ｓｉ２０の３つの半導体膜の一部がアモフファスシリコンで構成され、残りが微結晶シリコンで構成される。
【００７３】
薄板ガラス１１の幅は、１ｍｍ以上〜２０ｍｍ以下の範囲内の値が望ましい。その幅が１ｍｍ未満になると、光電変換素子１０を並べて図１に示すような光電変換モジュール１を作製する際の、光電変換素子１０の取扱いが難しくなるので、好ましくない。また、その幅が２０ｍｍを越えると、光が当たって発生するキャリアが第１の透明導電膜１２もしくは第２の透明導電膜１６を走行する距離が長くなり、透明導電膜１６による電圧降下が大きくなってロスが大きくなるので、好ましくない。
【００７４】
以上の構成を有する光電変換素子１０の動作を図２および図３に基づいて説明する。
【００７５】
太陽光が図２の矢印で示すように薄板ガラス１１に入射すると、この光は第１の透明導電膜１２を通って発電層１４に入射する。これにより、発電層１４では、光の吸収による内部光電効果によって図３の符合「２１」で示すキャリアが発生し（伝導電子が増え）、発生したキャリアが発電層１４のｐｉｎ構造の界面に存在する内蔵電場によって拡散する。これにより、電子が図３の矢印Ｂで示すように発電層１４から第２の透明導電膜１６へ移動し、第２の透明導電膜１６を幅方向に移動して補助電極１７に集電されると共に、正孔が発電層１４から第１の透明導電膜１２へ移動し、第１の透明導電膜１２を幅方向に走行して補助電極１３に集電される。これにより、発電された電力が外部に取り出される。なお、太陽光が第２の透明導電膜１６側から入射する場合も、太陽光が薄板ガラス１１側から入射する場合と同様の上記動作が得られる。
【００７６】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００７７】
○第１の透明導電膜１２、発電層１４および第２の透明導電膜１６は細線状の薄板ガラス１１と同様に細線状の形態になっている。薄板ガラス１１と第２の透明導電膜１６のいずれか一方から太陽光が入射し、この光が発電層１４に入射すると、発電層１４内部で光の吸収によりキャリアが発生する（伝導電子が増える）。電子は発電層１４のｎ型Ｓｉ（ｎ型導電性を有する半導体膜）２０側にある第２の透明導電膜１６の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動して、補助電極１７に集電される。また、発生した正孔は発電層１４のｐ型Ｓｉ（p型導電性を有する半導体膜）１８側にある透明導電膜１２の幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動して、補助電極１３に集電される。このため、第１の透明導電膜１２は幅の狭い細長い帯状の形態を有するので、第１の透明導電膜１２における電子の移動距離は短い。このため、第１の透明導電膜１２の抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池などに用いる変換効率（光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率）の良い光電変換素子が得られる。
【００７８】
○光電変換素子１０単体では、発電に寄与する部分のみに、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体膜を使っている。そして、複数の光電変換素子１０を並べて図１に示すような光電変換モジュール１を作製する際に、シリコンからなる発電層１４の一部を除去する必要もないので、貴重なシリコン（Ｓｉ）などの半導体材料を無駄に捨てることがない。従って、シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料の使用量を低減することができる。
【００７９】
○集電用の補助電極１３，１７は、それぞれ発電層１４の外側に配置されており、発電層１４上には集電用の電極が存在しないので、この点でも変換効率の良い光電変換素子が得られる。
【００８０】
○薄板ガラス１１の幅を１ｍｍ以上にしているので、複数の光電変換素子１０を並べて図１に示す光電変換モジュール１を作製する際の、光電変換素子１０の取扱いが容易である。
【００８１】
○薄板ガラス１１の幅を２０ｍｍ以下にしているので、光が当たって発生するキャリア、が第１の透明導電膜１２または第２の透明導電膜１６をその幅方向に移動する距離が短くなり、透明導電膜１２および透明導電膜１６による電圧降下が小さい。従って、透明導電膜１２および透明導電膜１６部分でのロスを小さくすることができる。
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る光電変換モジュール１Ａを示している。
【００８２】
この光電変換モジュール１Ａは、上記第１実施形態に係る光電変換素子１０を複数並べて配置し、隣接する２つの光電変換素子１０を電気的に並列に接続して構成されている。
【００８３】
具体的には、隣接する２つの光電変換素子１０のｎ側電極である第２の補助電極１７同士を接続部３０で電気的に接続すると共に、隣接する２つの光電変換素子１０のｐ側電極である第１の補助電極１３同士を接続部３１で電気的に接続する。接続部３０と接続部３１は、はんだ或いはワイヤボンディングによる接続部である。
【００８４】
以上のように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８５】
複数の光電変換素子１０を並列に電気的に接続して光電変換モジュール１Ａを作製することで、電流値を大きくすることができる。
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る光電変換モジュール１Ｂを示している。
【００８６】
この光電変換モジュール１Ｂは、上記第１実施形態に係る光電変換素子１０を複数並べて配置し、隣接する２つの光電変換素子１０を電気的に直列に接続して構成されている。
【００８７】
具体的には、隣接する２つの光電変換素子１０の一方のｐ側電極である第１の補助電極１３と、その他方のｎ側電極である第２の補助電極１７とを、接続部３２で電気的にそれぞれ接続する。
【００８８】
以上のように構成された第３実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８９】
複数の光電変換素子１０を直列に電気的に接続することで、各光電変換素子１０で発生した電圧が積算されるので、電圧値を大きくできる。
（第４実施形態）
図６は、第４実施形態に係る光電変換素子１０Ａを示している。図７は、図６の一部を拡大して示した動作説明図である。
【００９０】
この光電変換素子１０Ａは、帯状の導電性基材としての細線状の導電性基材１１Ａと、導電性基材１１Ａ上の、両端部を除く部分全体に形成された発電層１４Ａと、導電性基材１１Ａの両端部を覆う絶縁膜１５Ａと、発電層１４Ａの表面全体を覆うように形成された透明導電膜１６Ａとを備える。さらに光電変換素子１０Ａは、透明導電膜１６Ａの両端部に、該透明導電膜を補助する補助電極１７Ａを備えている。
【００９１】
発電層１４Ａは、図７に示すように、ｐ型Ｓｉ１８Ａと、ｉ型Ｓｉ１９Ａと、ｎ型Ｓｉ２０Ａとからなるｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成されている。したがって、補助電極１７Ａはｐ側電極であり、導電性基材１１Ａがｎ側電極となる。
【００９２】
以上の構成を有する光電変換素子１０Ａの動作を、図６および図７に基づいて説明する。
【００９３】
太陽光が透明導電膜１６Ａに入射すると、この光は透明導電膜１６Ａを通って発電層１４Ａに入射する。これにより、発電層１４Ａでは、光の吸収による内部光電効果によってキャリア（図７のキャリア２１Ａ）が発生し（伝導電子が増え）、発電層１４Ａのｐｉｎ構造の界面に存在する内蔵電場によって拡散する。
【００９４】
これにより、電子が図７の矢印Ｂで示すように発電層１４Ａからそのｎ型Ｓｉ（ｎ型導電性を有する半導体膜）２０Ａ側にある導電性基材１１Ａへ移動し、この導電性基材１１Ａの幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動する。また、正孔が発電層１４Ａからそのｐ型Ｓｉ（ｐ型導電性を有する半導体膜）１８Ａ側にある透明導電膜１６Ａへ移動し、この透明導電膜１６Ａを幅方向端部側へ、最大でその幅の1/2移動して補助電極１７Ａに集電される。これにより、発電された電力が外部に取り出される。このため、正孔が移動する透明導電膜１６Ａの抵抗による電圧降下が小さく、ロスが少ない。従って、太陽電池などに用いる変換効率（光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率）の良い光電変換素子が得られる。
【００９５】
このような構成を有する第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００９６】
次に、図２に示す光電変換素子１０および光電変換モジュールの作製方法を説明する。
１．細線状の薄板ガラス１０を作製する。
作製方法は、一般的なリドロー法、ダウンドロー法、フロート法、フュージョン法などによる。
次に、作製した細線状の薄板ガラス１０を供給側リール（図示省略）に巻回し、その端部を巻取り側リール（図示省略）に固定した状態で、巻取り側リールに薄板ガラス１０を巻き取りながら、以下の工程を連続的に行う。
【００９７】
２．第１の透明導電膜１２を薄板ガラス１０上に作製する。
透明導電膜１２の作製は、熱CVD法、スプレー法、塗布法など種々の方法が使える。
【００９８】
３．第１の補助電極１３を作製する。
金属含有ペーストの塗布・焼成、部分成膜（スパッタ、蒸着、CVDなど）が使える。
【００９９】
４．第１の補助電極１３を覆うように絶縁膜１５を作製する。
溶液塗布・焼成、部分成膜（スパッタ、蒸着、CVDなど）が使える。
【０１００】
５．発電に寄与するｐｉｎ構造またはｐｎ構造を有する発電層１４を作製する。
各種CVD、蒸着、スパッタなどにより積層膜を作製する。
【０１０１】
６．第２の透明導電膜１６を発電層１４上に作製する。
透明導電膜１６の作製は、熱CVD法、スプレー法、塗布法など種々の方法が使える。
【０１０２】
７．第２の補助電極１７を作製する。
金属含有ペーストの塗布・焼成、部分成膜（スパッタ、蒸着、CVDなど）が使える。
これにより、図２に示す光電変換素子１０の作製が完了する。
【０１０３】
このようにして作製した複数の光電変換素子１０を配列し、隣接する光電変換素子１０同士を電気的に接続することで、図４および図５に示す光電変換モジュール１Ａおよび１Ｂを作製する。
【０１０４】
この場合、設計電流値、設計電圧値が得られるように各セルを直列もしくは並列に電気的に接続する。その接続には、はんだ、ワイヤボンディング、テンプレート基板への接合などにより行う。
【０１０５】
このようにして、複数の光電変換素子１０を並べて配列し、隣接する光電変換素子１０同士を電気的に接続することで、図４および図５に示す光電変換モジュール１Ａおよび１Ｂを簡単に作製することができる。
【０１０６】
このような光電変換素子１０および光電変換モジュールの作製方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１０７】
○細線状の薄板ガラス１０上に形成される第１の透明導電膜１２、発電層１４および第２の透明導電膜１６は細線状の薄板ガラス１０と同様に細線状の形態を有するので、装置を大型化せずに、第１の透明導電膜１２、発電層１４および第２の透明導電膜１６を、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。
【０１０８】
○上記各工程を、巻取り側リールに薄板ガラス１０を巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。
【０１０９】
○作製した光電変換素子１０を複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【０１１０】
次に、図６に示す光電変換素子１０Ａおよび光電変換モジュールの作製方法を説明する。
【０１１１】
１．細線状の薄板ガラス１０を作製する。
作製方法は、一般的なリドロー法、ダウンドロー法、フロート法、フュージョン法などによる。
次に、作製した細線状の導電性基材１１Ａを供給側リール（図示省略）に巻回し、その端部を巻取り側リール（図示省略）に固定した状態で、巻取り側リールに導電性基材１１Ａを巻き取りながら、以下の工程を連続的に行う。
【０１１２】
２．導電性基材１１Ａの両端部を覆う絶縁膜１５Ａを作製する。
溶液塗布・焼成、部分成膜（スパッタ、蒸着、CVDなど）が使える。
【０１１３】
３．導電性基材１１Ａ上の両端部を除く部分全体に、発電に寄与するｐｉｎ構造またはｐｎ構造を有する発電層１４Ａを作製する。
各種CVD、蒸着、スパッタなどにより積層膜を作製する。
【０１１４】
４．発電層１４Ａの表面全体を覆うように透明導電膜１６Ａを作製する。
透明導電膜１６Ａの作製は、熱CVD法、スプレー法、塗布法など種々の方法が使える。
【０１１５】
５．透明導電膜１６Ａの両端部に、この透明導電膜１６Ａを補助する補助電極１７Ａを作製する。
金属含有ペーストの塗布・焼成、部分成膜（スパッタ、蒸着、CVDなど）が使える。
これにより、図２に示す光電変換素子１０の作製が完了する。
このようにして作製した複数の光電変換素子１０Ａを並べて配列し、隣接する光電変換素子１０Ａ同士を電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製する。
【０１１６】
この場合、設計電流値、設計電圧値が得られるように各セルを直列もしくは並列に電気的に接続する。その接続には、はんだ、ワイヤボンディング、テンプレート基板への接合などにより行う。
【０１１７】
このような光電変換素子１０Ａおよび光電変換モジュールの作製方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１１８】
○細線状の導電性基材１１Ａ上に形成される発電層１４Ａおよび透明導電膜１６Ａは細線状の導電性基材１１Ａと同様に細線状の形態を有するので、装置を大型化せずに、発電層１４Ａおよび透明導電膜１６Ａを、均一性を保って形成できる。このため、設備投資が少なくなり、製造コストを低減できる。
【０１１９】
○上記各工程を、巻取り側リールに導電性基材１１Ａを巻き取りながら連続的に行うので、生産性が高くなる。
【０１２０】
○作製した光電変換素子１０Ａを複数並べて電気的に接続することで、光電変換モジュールを作製できるので、貴重なＳｉなどの半導体材料を無駄に捨てることがなく、Ｓｉなどの半導体材料の使用量を低減することができる。
【０１２１】
次に、上記第１実施形態に係る光電変換素子１０の変形例を、図８乃至図１０に基づいて説明する。
【０１２２】
図８に示す光電変換素子１０Ｂは、薄板ガラス１１の表面全体を覆う透明導電膜４０と、発電層１４の表面全体を覆う不透明な導電膜４１とを備える。この導電膜４１は、例えば金属薄膜である。その他の構成は、に係る光電変換素子１０と同様である。
【０１２３】
図９に示す光電変換素子１０Ｃは、薄板ガラス１１の表面全体を覆う透明導電膜４０と、発電層１４の表面全体を覆う不透明な導電膜４１と、透明導電膜４０の両端部に形成された補助電極１３とを備える。
【０１２４】
図１０に示す光電変換素子１０Ｄは、図９に示す光電変換素子１０Ｃにおいて、導電膜４１の両端部に補助電極４３を設けたものである。
【０１２５】
次に、上記第２実施形態に係る光電変換素子１０Ａの変形例を、図１１乃至図１３に基づいて説明する。
【０１２６】
図１１に示す光電変換素子１０Ｅは、図６に示すに係る光電変換素子１０Ａにおいて、補助電極１７Ａの無い構成である。
【０１２７】
図１２に示す光電変換素子１０Ｆは、図１１に示す光電変換素子１０Ｅにおいて、細線状の導電性基材１１Ａと発電層１４Ａとの間に透明導電膜５０を設けた構成を有する。この構成によれば、導電性基材１１Ａと発電層１４Ａとの間での相互拡散が透明導電膜５０により抑制されるので、信頼性が高くかつ長寿命の光電変換素子が得られる。
【０１２８】
図１３に示す光電変換素子１０Ｇは、図１２に示す光電変換素子１０Ｆにおいて、透明導電膜１６Ａの両端部に補助電極１７Ａを設けた構成を有する。
【０１２９】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
【０１３０】
・図２および図３に示す上記第１実施形態に係る光電変換素子１０では、発電層１４がｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された場合について説明したが、発電層１４がｐ型Ｓｉとｎ型Ｓｉのｐｎ構造を有する半導体膜で構成された光電変換素子にも本発明は適用可能である。この場合、発電層１４を構成するｐ型Ｓｉとｎ型Ｓｉの各半導体膜は、それぞれ多結晶シリコンで構成される。
【０１３１】
・図６に示す上記第４実施形態に係る光電変換素子１０Ａに代えて、次のような構成を有する光電変換素子にも本発明は適用可能である。すなわち、この光電変換素子は、細線状の導電性基材１１Ａと、この導電性基材１１Ａの表面全体を覆うように形成された第１の透明導電膜と、この透明導電膜の両端部に設けられこの透明導電膜を補助する第１の補助電極と、を備える。この光電変換素子はさらに、第１の透明導電膜上の、両端部を除く部分全体に形成された発電層１４Ａと、第１の透明導電膜の両端部および第１の補助電極を覆う絶縁膜１５Ａと、発電層１４Ａの表面全体を覆う第２の透明導電膜（１６Ａ）と、第２の透明導電膜の両端部に設けられ透明導電膜１６を補助する第２の補助電極（１７Ａ）とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールを示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係る光電変換素子を示す断面図で、図１のＡ部の拡大断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示した動作説明図。
【図４】第２実施形態に係る光電変換モジュールを示す断面図。
【図５】第３実施形態に係る光電変換モジュールを示す断面図。
【図６】第４実施形態に係る光電変換素子を示す断面図。
【図７】図６の一部を拡大して示した動作説明図。
【図８】第１実施形態に係る光電変換素子の変形例を示す断面図。
【図９】第１実施形態に係るに係る光電変換素子の別の変形例を示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る光電変換素子の別の変形例を示す断面図。
【図１１】第４実施形態に係る光電変換素子の変形例を示す断面図。
【図１２】第４実施形態に係る光電変換素子の別の変形例を示す断面図。
【図１３】第４実施形態に係る光電変換素子の別の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１３３】
１，１Ａ,１Ｂ：光電変換モジュール
１０，１０Ａ，１０Ｂ,１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ：光電変換素子
１１：薄板ガラス
１１Ａ：導電性基材
１２：第１の透明導電膜
１３：第１の補助電極
１４，１４Ａ：発電層
１５，１５Ａ：絶縁膜
１６：第２の透明導電膜
１６Ａ：透明導電膜
１７：第２の補助電極
１７Ａ：補助電極
１８，１８Ａ：ｐ型Ｓｉ
１９，１９８Ａ：ｎ型Ｓｉ
２０，２０Ａ：ｐ型Ｓｉ
４０，５０：透明導電膜
４１：導電膜
４３：補助電極

【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のガラス基板と、
前記ガラス基板の表面全体を覆うように形成された透明導電膜と、
前記透明導電膜上の、両端部を除く部分全体に形成されたｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層と、
前記透明導電膜の両端部を覆う絶縁膜と、
前記発電層の表面全体を覆う導電膜と、
を備えることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記ガラス基板の表面全体を覆う前記透明導電膜の両端部に補助電極が設けられており、かつ、前記絶縁膜は前記透明導電膜の両端部および前記補助電極を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記発電層の表面全体を覆う前記導電膜の両端部に第２の補助電極が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記導電膜は透明導電膜であることを特徴とする請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ガラス基板の幅が１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記半導体膜はシリコン薄膜であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光電変換素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の前記光電変換素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記光電変換素子間を電気的に接続したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項８】
複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に並列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の光電変換モジュール。
【請求項９】
複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の光電変換モジュール。
【請求項１０】
帯状の導電性基材と、
前記導電性基材上の、両端部を除く部分全体に形成されたｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層と、
前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜と、
前記発電層の表面全体を覆うように形成された透明導電膜と、
を備えることを特徴とする光電変換素子。
【請求項１１】
前記透明導電膜の両端部に補助電極が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
前記導電性基材と前記発電層との間に、透明導電膜が設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記導電性基材の幅が１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の光電変換素子。
【請求項１４】
前記半導体膜はシリコン薄膜であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一つに記載の光電変換素子。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれか一つに記載の前記光電変換素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記光電変換素子間を電気的に接続したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項１６】
複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に並列に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の光電変換モジュール。
【請求項１７】
複数の前記光電変換素子は、隣接する２つの前記光電変換素子間が電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の光電変換モジュール。
【請求項１８】
帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項１９】
帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部および前記補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２０】
帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部に第１の補助電極を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部および前記第１の補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う導電膜を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う前記導電膜の両端部に第２の補助電極を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２１】
帯状のガラス基板を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部に第１の補助電極を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部および前記第１の補助電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記透明導電膜上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う第２の透明導電膜を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う前記第２の透明導電膜の両端部に第２の補助電極を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２２】
帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記導電性基材上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う透明導電膜を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２３】
帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記導電性基材の両端部を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記導電性基材上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２４】
帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記導電性基材表面に第１の透明導電膜を形成する工程と、
前記導電性基材の両端部および前記第１の透明導電膜の一部を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記導電性基材上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う第２の透明導電膜を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
【請求項２５】
帯状の導電性基材を供給側リールに巻回し、その端部を巻取り側リールに固定した状態で、
前記導電性基材表面に第１の透明導電膜を形成する工程と、
前記導電性基材の両端部および前記第１の透明導電膜の一部を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記導電性基材上にｐｎ構造若しくはｐｉｎ構造を有する半導体膜で構成された発電層を形成する工程と、
前記発電層の表面全体を覆う第２の透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜の両端部に補助電極を形成する工程と、
を、前記巻取り側リールに前記ガラス基板を巻き取りながら、連続的に行うことを特徴とする光電変換素子の製造方法。

【図１】