JP5042101B2 - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、太陽電池およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.
太陽電池には、PN接合面が基板の主面とほぼ平行な平板状の半導体基板に電極を取り付けた平板状太陽電池のほかに、放物曲面とした反射鏡の焦点位置にPN接合を有する光電変換素子を配置して、太陽光を反射鏡の焦点位置に位置する光電変換素子に局所的に集光し、光電変換を行う局所集光型太陽電池が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。このうち、局所集光型太陽電池は、球状の光電変換素子を形成した後、概放物曲面上に形成され、光電変換素子の電極としても機能する支持体上に実装して製造される(たとえば、特許文献2参照)。 The solar cell has a PN junction at the focal point of a parabolic curved reflector in addition to a flat plate solar cell in which electrodes are attached to a flat semiconductor substrate whose PN junction surface is substantially parallel to the main surface of the substrate. There has been proposed a local concentrating solar cell in which a photoelectric conversion element is arranged to locally concentrate sunlight on a photoelectric conversion element positioned at the focal position of a reflecting mirror and perform photoelectric conversion (for example, Patent Documents). 1). Among these, a locally concentrating solar cell is manufactured by forming a spherical photoelectric conversion element and then mounting it on a support that is formed on a generally parabolic curved surface and also functions as an electrode of the photoelectric conversion element ( For example, see Patent Document 2).
しかしながら、従来の平板状太陽電池を製造する場合には、たとえばシリコンインゴットをスライスしてウエハ化するため、切りしろ(屑)が生じ、無駄なシリコンが生じコストが高くなるという問題点や、バルクシリコンは比較的割れやすいという問題点があった。 However, when manufacturing a conventional flat plate solar cell, for example, a silicon ingot is sliced to form a wafer, so that cutting margins (dust) are generated, and wasteful silicon is generated, resulting in an increase in cost and bulk. There was a problem that silicon was relatively easy to break.
また、従来の局所集光型太陽電池を製造する場合には、微小な球状シリコンを作製し、さらに放物曲面状に形成された反射鏡の焦点に微小な球状シリコンを実装しなければならず、高い位置合わせ精度が必要となると同時に、僅かな位置ずれが効率の低下を招いてしまうという問題点があった。また、微細な位置合わせが必要であるため、実装時間が長くなり、製造コストも高くなってしまうという問題点もあった。 In addition, when manufacturing a conventional locally concentrating solar cell, a minute spherical silicon must be produced, and further, a minute spherical silicon must be mounted at the focal point of a reflecting mirror formed in a parabolic curved surface. However, there is a problem that a high positional accuracy is required and at the same time, a slight misalignment causes a decrease in efficiency. Further, since fine alignment is necessary, there is a problem that the mounting time is increased and the manufacturing cost is increased.
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、放物曲面状の反射鏡の焦点位置に光電変換素子を配置した局所集光型太陽電池において、材料の無駄をなくし、従来に比して微小な光電変換素子の微細な位置合わせ作業を軽減し、製造コストを抑えることが可能な太陽電池およびその製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a locally concentrating solar cell in which a photoelectric conversion element is arranged at the focal position of a parabolic curved reflector, the waste of material is eliminated, which is smaller than in the past. An object of the present invention is to obtain a solar cell and a method for manufacturing the solar cell that can reduce the fine alignment work of a photoelectric conversion element and reduce the manufacturing cost.
上記目的を達成するため、この発明にかかる太陽電池は、PN接合を有する光電変換素子と、前記光電変換素子の電極に接続され、所定の位置に形成される第1の配線と、を有する単位太陽電池セルが、マトリックス状に配置された第1の基板と、前記第1の基板上の前記光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する複数の凹部と、前記第1の基板上の前記第1の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第2の配線を有する第2の基板と、を備え、前記第1の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第2の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合し、前記第2の配線は、前記第1の基板上の前記第1の配線と接続される位置に形成された前記第2の基板を貫通する貫通孔を介して、前記第2の基板の前記凹部形成面に対向する面側まで形成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a solar cell according to the present invention includes a photoelectric conversion element having a PN junction and a first wiring connected to an electrode of the photoelectric conversion element and formed at a predetermined position. Solar cells are provided corresponding to the first substrate arranged in a matrix, and the photoelectric conversion elements on the first substrate, respectively, and a plurality of recesses having a parabolic reflection surface, A second substrate connected to the first wiring on the first substrate and having a second wiring for taking out the current generated by the photoelectric conversion element to the outside, the first substrate of the first substrate, The photoelectric conversion element formation surface and the concave portion formation surface of the second substrate are opposed to each other, and the photoelectric conversion element is bonded via a transparent resin so that the photoelectric conversion element is located at the focal position of the concave portion . The first wiring on the first substrate Through a through hole penetrating through the second substrate which is formed at a position to be connected to the line, characterized in that it is formed to a side opposite to the recessed surface of the second substrate.
この発明によれば、光電変換素子を予め形成した第1の基板と、第1の基板上の光電変換素子の形成位置に対応して設けられた放物曲面状の反射面を有する凹部を形成した第2の基板とを位置合わせして貼り合わせるようにしたので、第1の基板と第2の基板との間の位置合わせ作業だけで基板上のすべての放物曲面の反射鏡の焦点位置に光電変換素子を配置することができ、従来の太陽電池に比して光電変換素子の微細な位置合わせ作業が軽減されるという効果を有する。さらに、第1の基板上の光電変換素子に放物曲面状の反射面を一括して被せることができるので、従来の放物曲面上の反射面に個別に光電変換素子を実装する場合に比して、太陽電池の製造に必要な時間を削減することができ、製造コストを抑えることができるという効果も有する。 According to the present invention, the first substrate on which the photoelectric conversion element is formed in advance and the concave portion having a parabolic curved reflection surface provided corresponding to the formation position of the photoelectric conversion element on the first substrate are formed. Since the second substrate is aligned and bonded, the focal positions of all the parabolic curved reflectors on the substrate can be obtained only by the alignment operation between the first substrate and the second substrate. Thus, the photoelectric conversion element can be arranged, and the fine alignment work of the photoelectric conversion element is reduced as compared with the conventional solar cell. Furthermore, since the photoelectric conversion elements on the first substrate can be covered collectively with a parabolic curved reflection surface, the photoelectric conversion elements can be individually mounted on the reflection surface on the conventional parabolic curved surface. Thus, the time required for manufacturing the solar cell can be reduced, and the manufacturing cost can be suppressed.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる太陽電池およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる光電変換装置の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。 Exemplary embodiments of a solar cell and a method for manufacturing the solar cell according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. In addition, cross-sectional views of photoelectric conversion devices used in the following embodiments are schematic, and the relationship between layer thickness and width, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones.
実施の形態1.
図1は、この発明にかかる太陽電池の構造を示す平面図であり、図2は、図1のA−A断面図であり、図3は、図1のB−B断面図である。この太陽電池は、所定の位置にマトリックス状に配列して形成された光電変換素子11を有する第1の基板としてのガラス基板10に、光電変換素子11の形成位置に対応する部分に凹部21が形成された第2の基板としての樹脂基板20が、光電変換素子11の形成位置と凹部21の形成位置とを合わせて貼り合わされた構造を有する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a plan view showing the structure of a solar cell according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In this solar cell, a
ガラス基板10上には、光電変換素子11が、マトリックス状に配置される。この配置の仕方は任意であり、行列型でもよいし、放射状型でもよいし、同心円状型でもよい。この例では、行列型に配置されている場合が示されている。なお、ここで、1つの光電変換素子11が配置され、樹脂基板20の凹部21からなる反射鏡を含む領域を、単位太陽電池セル2というものとする。また、図1で、紙面上の左右方向をX軸方向とし、紙面内でX軸方向に垂直な方向をY軸方向とする。
On the
光電変換素子11は、ガラス基板10上に第1の透明電極12と、P型シリコン層14とN型シリコン層15とがPN接合を形成したPN接合体13と、第2の透明電極16と、が順に積層して形成された構成を有する。第1の透明電極12は、たとえばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電性材料によって構成され、ガラス基板10の単位太陽電池セル2の形成領域(以下、単位太陽電池セル形成領域という)内の所定の位置に、所定の形状にパターニングされる。ここでは、単位太陽電池セル形成領域内のほぼ中央部付近に所定の大きさの矩形状のパターンを有する電極部12Aと、この電極部12AからX軸方向に延びる引出し線部12Bと、によって、第1の透明電極12が形成されている。
The
この第1の透明電極12の電極部12Aを覆うように、P型シリコン層14が形成され、さらにその上部とP型シリコン層14の引出し線部12Bが形成されない位置の側面に密着してN型シリコン層15が形成される。つまり、N型シリコン層15の一部はガラス基板10上に形成される。P型シリコン層14とN型シリコン層15は、後述するように、シリコン微粒子を堆積させた後、焼成させたまたは固相成長させたものである。ここで、P型シリコン層14は、上部から見たときに、第1の透明電極12の電極部12Aを完全に覆うように形成される。
A P-
第2の透明電極16は、N型シリコン層15の上面に形成される電極部16Aと、電極部16AからN型シリコン層15のガラス基板10上に形成された側面部を介して、ガラス基板10上にY軸方向に(すなわち、第1の透明電極12の引出し線部12Bとは異なる方向に)沿って形成される引出し線部16Bと、を含む。ここで、第1の透明電極12はN型シリコン層15と接触しないように形成され、第2の透明電極16はP型シリコン層14と接触しないように形成される。なお、第1の透明電極12の引出し線部12Bと第2の透明電極16の引出し線部16Bは、特許請求の範囲における第1の配線に対応している。
The second
樹脂基板20は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)などの透光性を有する有機材料からなり、上述したように光電変換素子11の形成位置に対応する部分に凹部21が形成されている。この凹部21は、放物曲面を形成しており、その凹部形成面には、凹部21側から入射する光を反射させる反射膜が形成されている。また、樹脂基板20の第1の透明電極12の引出し線部12Bの接続部12Cに対応する位置と、第2の透明電極16の引出し線部16Bの接続部16Cに対応する位置には、それぞれ貫通孔22A,22Bが設けられており、これらの貫通孔22A,22B内は金属などの導電性材料からなる貫通配線23A,23Bによって満たされている。樹脂基板20の凹部21形成面に対向する面上には、各単位太陽電池セル2の貫通配線23A間を結ぶ配線24Aと、各単位太陽電池セル2の貫通配線23B間を結ぶ配線24Bと、が形成されており、外部に電流を取り出せる構造となっている。なお、貫通配線23A,23Bと配線24A,24Bは、特許請求の範囲における第2の配線に対応している。
The
また、ガラス基板10と樹脂基板20の凹部21との間は、透明な樹脂30で満たされるとともに、ガラス基板10と樹脂基板20との間は透明な樹脂30を介して接着されている。この樹脂30は、透明な樹脂であればよいが、ガラス基板10よりも屈折率が高い樹脂材料であることが望ましい。これは、屈折率がガラス基板10よりも高いと、ガラス基板10側から入射する光の光路が垂直に近くなり、凹部21で反射されて光電変換素子11に集光され易くなるためである。なお、この状態において、光電変換素子11は、放物曲面を有する凹部21の焦点位置に存在するように構成される。
The
つぎに、このような局所集光型太陽電池における動作について説明する。図4は、この実施の形態1による局所集光型太陽電池への太陽光の入射の様子を模式的に示す断面図である。この図に示されるように、受光面は光電変換素子11を形成したガラス基板10側となる。ガラス基板10側から凹部21の形成領域に入射した太陽光の一部は、光電変換素子11に直接入射し、他の光は凹部21内面で反射された後に光電変換素子11に入射する。凹部21は上述したように放物曲面を形成しており、光電変換素子11はその放物曲面の焦点位置に配置されているため、凹部21内面で反射された光は焦点である光電変換素子11に入射することになる。このようにして、太陽電池に入射する太陽光が、凹部21によって効率的に光電変換素子11に集光される。
Next, the operation of such a locally concentrated solar cell will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the state of sunlight incident on the locally concentrating solar cell according to the first embodiment. As shown in this figure, the light receiving surface is on the
太陽光の入射によって光電変換素子11のP型シリコン層14では正孔が生じ、N型シリコン層15では電子が生じ、それぞれ第1の透明電極12と第2の透明電極16に向かって流れ、電流として取り出される。この電流は、第1と第2の透明電極12,16にそれぞれ接続される貫通配線23A(23B)を介して、配線24A(24B)へと流れ、外部に取り出される。
By the incidence of sunlight, holes are generated in the P-
つぎに、このような構造の太陽電池の製造方法について説明する。図5−1〜図10は、この実施の形態1による太陽電池の製造方法の一例を示す図である。図5−1〜図5−6は、光電変換素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図であり、図6−1は、図5−5のC−C断面図であり、図6−2は、図5−6のC−C断面図であり、図7は、光電変換素子を形成したガラス基板の一例を示す平面図である。また、図8〜図9−3は、樹脂基板の製造方法の一例を示す図であり、図8は、樹脂基板の平面図であり、図9−1〜図9−3は、図8のD−D断面図における樹脂基板の製造方法の一例を示す断面図である。さらに、図10は、ガラス基板と樹脂基板とを貼り合わせる様子を模式的に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a solar cell having such a structure will be described. FIGS. 5-1 to 10 are diagrams showing an example of the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment. 5-1 to 5-6 are cross-sectional views schematically illustrating an example of a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and FIG. 6-1 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5-5. -2 is a CC cross-sectional view of FIG. 5-6, and FIG. 7 is a plan view showing an example of a glass substrate on which a photoelectric conversion element is formed. 8 to 9-3 are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a resin substrate, FIG. 8 is a plan view of the resin substrate, and FIGS. 9-1 to 9-3 are illustrated in FIG. It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the resin substrate in DD sectional drawing. Furthermore, FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a glass substrate and a resin substrate are bonded together.
最初に、図5−1〜図7を参照しながら、単位太陽電池セルにおける光電変換素子11の形成手順について説明する。まず、ガラス基板10上にITO膜などの第1の透明電極12を印刷法などによって所定の位置に所定の形状となるように形成する(図5−1)。ここでは、ガラス基板10上の単位太陽電池セル形成領域において、中央付近に矩形状の電極部12Aを形成し、電極部12AからX軸方向に所定の長さの引出し線部12Bを形成する。また、平面図を示していないが、引出し線部12Bの幅は、電極部12Aの幅よりも狭くなっている。
Initially, the formation procedure of the
ついで、P型シリコン(Si)の微粒子51をスプレー、ミストまたはインクジェット塗布などの方法によって、ガラス基板10上の透明電極12の電極部12A上に堆積させてP型シリコン微粒子層52を形成する(図5−2)。その後、加熱による焼成またはレーザによる固相成長を行って、P型シリコン微粒子層52をP型シリコン層14とする(図5−3)。
Subsequently, P-type silicon (Si)
同様に、N型シリコンの微粒子53をスプレー、ミストまたはインクジェット塗布などの方法によって、P型シリコン層14上に堆積させてN型シリコン微粒子層54を形成し(図5−4)、加熱またはレーザによる固相成長を行ってN型シリコン層15を形成する(図5−5)。このとき、図6−1に示されるように、後の工程で第2の透明電極16を形成する側(図の右側)では、N型シリコン層15は、P型シリコン層14よりも右側に張り出して形成されており、その一部はガラス基板10上に到達している。これは、後に形成する第2の透明電極16がP型シリコン層14と電気的に接続されてしまうことを防ぐためである。以上によって、PN接合体13が形成される。
Similarly, N-type
ここで、微粒子51,53とは、1μmから数nmオーダの径を有する粒子のことである。また、これらの微粒子51,53の原料として、新しく製造したシリコンのほかに、廃棄されたデバイスで使用されていたシリコン基板などの廃材や、別の製品で使用されるシリコンの使用時に排出される切り屑などを用いることができる。
Here, the
その後、PN接合体13の上面からガラス基板10上の所定の位置にかけて連続して接続されるように、第2の透明電極16を印刷法などによって所定の形状となるように形成する(図5−6)。ここでは、図6−2に示されるように、第2の透明電極16は、PN接合体13(N型シリコン層15)の上面に形成される電極部16Aと、PN接合体13(N型シリコン層15)の側面からY軸方向に所定の長さだけ形成される引出し線部16Bと、からなる。図示していないが、引出し線部16Bの幅は、電極部16Aの幅よりも狭くなっている。
Thereafter, the second
このようにして各単位太陽電池セルの形成領域に光電変換素子11が形成されたガラス基板10の平面の様子が図7に示されている。この例では、光電変換素子11は、X軸方向とY軸方向に所定の間隔で配列されている。
FIG. 7 shows a plan view of the
つぎに、樹脂基板20の製造方法について図8〜図10を参照しながら説明する。まず、図7に示されるガラス基板10と同じ平面の寸法を有する透明の樹脂基板の一方の面に、ガラス基板10の光電変換素子11の形成位置に対応する位置を中心とした放物曲面を有する凹部21を、ホットエンボス加工などの方法によって形成する(図8、図9−1)。この凹部21は、ホットエンボス加工のほかに、金型を用いた一体成型やプラズマ加工によるエッチングでもよい。その後、形成した凹部21に、太陽光を反射することができる金属などの反射材料膜を形成する。これにより、凹部21の形成面が反射面となる。
Next, a method for manufacturing the
その後、樹脂基板20上の所定の位置に、レーザ加工などの方法によって貫通孔22A(22B)を形成し(図9−2)、貫通孔22A(22B)内に金属などの導電性材料からなる貫通配線23A(23B)を形成し、さらに、樹脂基板20の凹部21形成面と対向する側の面上に、貫通孔22A(22B)内の貫通配線23A(23B)に接続される配線24A(24B)を形成する(図9−3)。貫通配線23A(23B)は、貫通孔22A(22B)内にはんだを充填したり、銅めっきなどの金属めっきを行ったりすることで形成することができる。この貫通配線23A(23B)は、単位太陽電池セル2内の第1と第2の透明電極12,16の接続部12C,16Cと接続され、単位太陽電池セル2からの電流取り出し線路となる。また、配線24A(24B)は、ITOなどの透明導電性材料からなり、印刷法やスパッタ法などの成膜法によって形成される。
Thereafter, a through
最後に、光電変換素子11が形成されたガラス基板10と樹脂基板20とを貼り合わせる処理を行う。図10に示されるように、凹部21形成面側に透明な樹脂30を塗布した樹脂基板20を、樹脂30を塗布した面をガラス基板10の光電変換素子11形成面側に向けて配置し、ガラス基板10と位置合わせを行った後に、接近させて接合する。このとき、凹部21内は樹脂30で満たされる。この接合によって、光電変換素子11は、放物曲面状の凹部21の焦点位置となるように配置され、ガラス基板10上の第1と第2の透明電極12,16の接合部12C,16Cは、樹脂基板20に形成された貫通配線23A,23Bとそれぞれ接続される。なお、両基板の接合方法は、上記した方法の他にも熱圧着やその他の接着剤を用いたものでもよい。これにより、図1〜図3に示される局所集光型太陽電池が形成される。
Finally, the process which bonds the
この実施の形態1によれば、ガラス基板10上に予め配置しておいたマトリックス状の単位太陽電池セルに、放物曲面形状の反射鏡である凹部21を有する樹脂基板20を被せて接合する構造にしたので、一括して各単位太陽電池セル2の光電変換素子11上に集光装置(凹部21)を設けることができる。その結果、従来の放物曲面状の反射鏡(集光装置)内の底部に個別に光電変換素子を設置する場合に比して、太陽電池を製造する時間を、1/単位太陽電池セル数に短縮することができる。
According to the first embodiment, the
また、光電変換素子11を形成する場合に、原料としてインゴットから切出したシリコンを用いず、シリコンの微粒子51,53を用いてPN接合体13を形成したので、不要なシリコンが生じず、資源を有効に利用することができるとともに、コストを低減することが可能である。さらに、微粒子51,53でP型シリコン層14とN型シリコン層15を形成するようにしたので、微粒子51,53の原料として、廃棄されたデバイスで使用されていたシリコン基板などの廃材や、別の製品で使用されるシリコンの使用時に排出される切り屑などを用いることができ、その結果、一度利用された資源を再利用したり、無駄に捨てられるはずだった資源を有効利用したりすることができる。
Further, when the
また、透明なガラス基板10から入射した太陽光を放物鏡面(凹部21)で反射させ、単位太陽電池セル2内の光電変換素子11に集光させるようにしたので、バルクシリコン太陽電池に比較して同じ発電効率を得るのに必要なシリコンの量を1/5程度に低減することができる。つまり、少ないシリコンの量で同じ発電効率を得ることができるので、バルクシリコン太陽電池と比較した場合に、全体としての変換効率も上昇するという効果を有する。
In addition, sunlight incident from the
実施の形態2.
実施の形態1ではPN接合がガラス基板10の基板面に対して上下方向(PN接合面が基板面にほぼ平行な方向)に形成されていたが、PN接合がガラス基板10の基板面に対して左右方向(PN接合面が基板面に垂直な面にほぼ平行な方向)に形成されているものであってもよい。
In the first embodiment, the PN junction is formed in the vertical direction with respect to the substrate surface of the glass substrate 10 (the PN junction surface is substantially parallel to the substrate surface). In other words, it may be formed in the left-right direction (the direction in which the PN junction surface is substantially parallel to the surface perpendicular to the substrate surface).
図11は、この実施の形態2による太陽電池の構成の一例を示す断面図であり、図1のA−A断面図に対応している。また、図12は、光電変換素子の部分を模式的に示す断面図である。この実施の形態2の太陽電池は、実施の形態1の光電変換素子11が、ガラス基板10上に形成された第1の透明電極12の電極部12Aを覆うようにP型シリコン層14が形成され、このP型シリコン層14に接するガラス基板10上にN型シリコン層15が形成され、第2の透明電極16はN型シリコン層15上にのみ形成された構成となっている。つまり、PN接合面がガラス基板10の基板面に対してほぼ垂直な方向に形成されている。また、第1の透明電極12はN型シリコン層15に接触しないように形成され、第2の透明電極16はP型シリコン層14に接触しないように形成される。なお、それ以外は、実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the solar cell according to the second embodiment, and corresponds to the AA cross-sectional view of FIG. Moreover, FIG. 12 is sectional drawing which shows the part of a photoelectric conversion element typically. In the solar cell of the second embodiment, the P-
また、このような構造の光電変換素子11は、第1の透明電極12をガラス基板10上に形成した後、第1の透明電極12を含む所定の領域にP型シリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってP型シリコン層14を形成した後に、P型シリコン層14に接するガラス基板10上にN型シリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってN型シリコン層15を形成し、N型シリコン層15上に第2の透明電極16を形成することによって製造される。
In the
さらに、このような構造の光電変換素子11は他の方法によっても製造することができる。たとえば、第1の透明電極12をガラス基板10上に形成した後、第1の透明電極12を含む所定の領域に真性半導体であるシリコンの微粒子を堆積させて、固相成長を行ってシリコン層を形成した後、第1の透明電極12を覆うシリコン層上にP型の不純物を注入し、他の領域にN型の不純物を注入して、活性化させて、それぞれにP型シリコン層14とN型シリコン層15を形成してもよい。その後、N型シリコン層15上に第2の透明電極16を形成して、光電変換素子11が形成される。
Furthermore, the
この実施の形態2によれば、光電変換素子11のPN接合面をガラス基板10の基板面に対してほぼ垂直な方向となるように構成したので、単位太陽電池セル2の凹部21で反射した光のPN接合面への入射量を、実施の形態1の場合に比して多くすることができる。その結果、実施の形態1の場合に比して発電効率を上げることができるという効果を、実施の形態1の効果に加えて得ることができる。
According to this
なお、上述した光電変換素子11の製造方法を含む太陽電池の製造方法は一例であり、上記した構造のものが得られるものであれば、どのような方法を用いて製造されてもよい。また、第1の基板としてガラス基板10を用いた例を挙げたが、シリコン層14,15の固相成長時の温度に耐えることができるものであれば、透明樹脂基板などの他の透明性の基板を用いることもできる。また、上記した説明では、PN接合体13を形成する場合にP型シリコン層14とN型シリコン層15を用いたが、他の半導体材料を用いてPN接合体を形成してもよい。
In addition, the manufacturing method of the solar cell including the manufacturing method of the
以上のように、この発明にかかる太陽電池は、太陽光を局所的に集光させて光電変換を行う局所集光型の太陽電池に有用である。 As described above, the solar cell according to the present invention is useful for a locally concentrating solar cell that performs photoelectric conversion by locally collecting sunlight.
2 単位太陽電池セル
10 ガラス基板
11 光電変換素子
12 第1の透明電極
12A,16A 電極部
12B,16B 引出し線部
12C,16C 接続部
13 PN接合体
14 P型シリコン層
15 N型シリコン層
16 第2の透明電極
20 樹脂基板
21 凹部
22A,22B 貫通孔
23A,23B 貫通配線
24A,24B 配線
30 樹脂
51,53 微粒子
52 P型シリコン微粒子層
54 N型シリコン微粒子層
2 unit
Claims (7)
前記第1の基板上の前記光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する複数の凹部と、前記第1の基板上の前記第1の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第2の配線を有する第2の基板と、
を備え、
前記第1の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第2の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合し、
前記第2の配線は、前記第1の基板上の前記第1の配線と接続される位置に形成された前記第2の基板を貫通する貫通孔を介して、前記第2の基板の前記凹部形成面に対向する面側まで形成されることを特徴とする太陽電池。 A photoelectric conversion element having a PN junction, is connected to an electrode of the photoelectric conversion elements, first the first wiring which is formed in a predetermined position, the unit solar cell having, arranged in a predetermined shape A substrate of
A plurality of recesses provided corresponding to the photoelectric conversion elements on the first substrate, each having a parabolic curved reflection surface, and the first wiring on the first substrate; A second substrate having a second wiring for extracting the current generated by the conversion element to the outside;
With
The photoelectric conversion element forming surface of the first substrate and the concave portion forming surface of the second substrate are opposed to each other through a transparent resin so that the photoelectric conversion element is positioned at the focal position of the concave portion. It joined Te,
The second wiring is formed in the concave portion of the second substrate through a through-hole penetrating the second substrate formed at a position connected to the first wiring on the first substrate. It is formed to the surface side which opposes a formation surface, The solar cell characterized by the above-mentioned.
前記第1の基板上の前記光電変換素子に対応して設けられ、放物曲面の反射面を有する凹部と、前記第1の基板上の前記第1の配線と接続され、前記光電変換素子で発電された電流を外部に取り出す第2の配線を有する第2の基板を製造する第2の基板製造工程と、
前記第1の基板の前記光電変換素子形成面と、前記第2の基板の前記凹部形成面とを対向させて、前記光電変換素子が前記凹部の焦点位置に位置するように透明な樹脂を介して接合する基板接合工程と、
を含み、
前記第2の基板製造工程は、
前記第2の基板上の所定の位置に、放物曲面を有する凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部の形成面上に反射膜を形成する反射膜形成工程と、
前記第2の基板の所定の位置に、該第2の基板を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に貫通配線を形成する貫通配線形成工程と、
前記第2の基板の前記凹部形成面に対向する面上に、前記貫通配線を通る配線を形成する配線形成工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 A photoelectric conversion element having a PN junction, is connected to an electrode of the photoelectric conversion element, a first wiring that is in place, the unit solar cell having a first disposed in a predetermined shape A first substrate manufacturing process for manufacturing a substrate;
Provided corresponding to the photoelectric conversion element on the first substrate, connected to the concave portion having a parabolic curved reflection surface, and the first wiring on the first substrate, the photoelectric conversion element A second substrate manufacturing process for manufacturing a second substrate having a second wiring for taking out the generated current to the outside;
The photoelectric conversion element forming surface of the first substrate and the concave portion forming surface of the second substrate are opposed to each other through a transparent resin so that the photoelectric conversion element is positioned at the focal position of the concave portion. A substrate bonding process for bonding
Only including,
The second substrate manufacturing process includes:
Forming a recess having a parabolic curved surface at a predetermined position on the second substrate; and
A reflective film forming step of forming a reflective film on the formation surface of the recess;
A through hole forming step of forming a through hole penetrating the second substrate at a predetermined position of the second substrate;
A through wiring forming step of forming a through wiring in the through hole;
Forming a wiring that passes through the through wiring on a surface of the second substrate that faces the recess forming surface;
Method of manufacturing a solar cell characterized by containing Mukoto a.
前記第1の基板上の所定の位置に、第1の透明電極を形成する第1の透明電極形成工程と、
前記第1の透明電極上に第1の導電型と第2の導電型の半導体層とを接合したPN接合体を形成するPN接合体形成工程と、
前記PN接合体上から前記第1の基板上の所定の位置にかけて第2の透明電極を形成する第2の透明電極形成工程と、
を含み、
前記PN接合体形成工程では、1μm〜数nmの粒径の半導体の微粒子を堆積させた後に、加熱による焼成またはレーザ照射による固相成長を行って、前記第1の導電型と前記第2の導電型の半導体層を形成することを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の製造方法。 The first substrate manufacturing process includes:
A first transparent electrode forming step of forming a first transparent electrode at a predetermined position on the first substrate;
A PN junction formation step of forming a PN junction in which a semiconductor layer of a first conductivity type and a second conductivity type are bonded on the first transparent electrode;
A second transparent electrode forming step of forming a second transparent electrode from the PN junction body to a predetermined position on the first substrate;
Including
In the PN junction formation step, semiconductor fine particles having a particle diameter of 1 μm to several nm are deposited, followed by baking by heating or solid phase growth by laser irradiation, so that the first conductivity type and the second conductivity type are formed. The method for manufacturing a solar cell according to claim 4 , wherein a conductive type semiconductor layer is formed.
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