[发明专利]光电变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于太阳光发电的光电变换装置，尤其涉及采用结晶半导体粒子的光电变换装置中的电极构造以及聚光构造。

背景技术

一般的结晶板系列的光电变换装置是在p型硅基板的一主面侧形成n型半导体区域来形成pn结部，进而在其上由透光性导体层在整个面形成透明电极，在该基板的一主面侧的透明电极上和基板的背面侧分别形成电极的装置。作为透明电极上的电极，通常设置有按照不极力阻碍光对pn结部的入射的方式以并列行状形成的集电用的叉指电极和将各叉指电极电连接，使来自各叉指电极的电流集合的金属制的汇流(bus bar)电极，由此实现集电效率的提高。作为叉指电极通常采用将作为导电物质含有银(Ag)的热硬化型导电性浆料在透明电极上以并列行状进行丝网印刷而形成的元件。

另一方面，在pn结部的形成时采用结晶半导体粒子的光电变换装置中也同样，为了形成叉指电极，将热硬化型导电性浆料以并列行状在结晶半导体粒子上或者结晶半导体粒子间或者结晶半导体粒子侧面进行丝网印刷而形成。

以往，在具备上述叉指电极和汇流电极的结晶板系列的光电变换装置中，由于在受光面侧存在这些电极，所以因该受光面侧电极而入射光被遮挡，进而产生由影子所产生的阴影区(dead space)，存在所谓遮蔽损耗(shadow loss)的问题。

一般的结晶板系列的光电变换装置采用这种电极构造的理由在于，减少透明电极中的焦耳热损耗的缘故。即没有形成串联连接的电极构造的光电变换装置中，在pn结部中所产生的载流子从透明电极以及背面的电极中长距离移动到设置在光电变换装置的端部的导线取出部。一般的情况下作为背面的电极采用金属电极，此时金属电极的电阻小，因此，能够忽略金属电极中电流流动所引起的焦耳热损耗。

但是，由透明电极的材料构成的薄膜的片电阻通常为5～30Ω/□(square)而比较大，因此透明电极中产生焦耳热所引起的电力损耗。因此，通过在受光面侧设置叉指电极以及汇流电极，从而需要极力抑制焦耳热所引起的电力损耗。此时，叉指电极以及汇流电极的排列被设计为尽量减小遮蔽损耗，并且焦耳热所引起的电力损耗极力变小的排列。

这种问题在采用球状的结晶半导体粒子的光电变换装置中也不例外，为了减小电极中产生的焦耳热，提出了在编排为网眼状的支撑体上且由正极导体以及负极导体构成的各网眼中配置粒状Si的网眼法(例如参照专利文献1)或者采用铝箔来连接结晶半导体粒子的铝法(例如参照专利文献2)等。此外，为了尽量减小由叉指电极所引起的遮蔽损耗，如图11所示，提出了在结晶半导体粒子的粒子之间通过引线键合(wire bonding)或者印刷法配设叉指电极7’的方法(参照例如专利文献3)。

另一方面，作为现有的聚光型的太阳电池的光电变换装置，提出了切断由结晶硅等构成的结晶半导体的板状体来制作小面积的光电变换元件，隔开间隔配置这些光电变换元件，在各光电变换元件上设置聚光透镜的结构的元件(例如参照专利文献4)。

此外，在专利文献5中公开了采用球状的结晶半导体粒子的光电变换装置。该光电变换装置是在第1铝箔形成开口，在该开口中插入作为结晶半导体粒子在p型中心核上带有n型外壳的硅球，除去硅球的背侧的n型外壳，在除去第1铝箔及n型外壳后的硅球的表面形成绝缘层，在除去硅球的背侧顶上部的绝缘层后，通过金属接合部将硅球和第2铝箔接合而构成的装置。另外，在硅球上形成用于使聚光到该硅球的球状透镜。此时，在硅球间就会产生间隙，产生光电变换损耗，因此入射到硅球间的间隙的光能量引入到在间隙邻接的硅球，因此在硅球上与该曲面平行地形成球状透镜。

此外，如专利文献6中所公开那样，提出了通过在凹面镜形成基板，使光反射并聚光到硅球的结构。

专利文献1：特开平9-162434号公报

专利文献2：特开平6-13633号公报

专利文献3：特开2005-38990号公报

专利文献4：特开平8-330619号公报

专利文献5：美国专利第5419782号说明书

专利文献6：特开2002-164554号公报