ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-14
(45)【発行日】2022-11-22
(54)【発明の名称】裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 31/0224 20060101AFI20221115BHJP
G04G 19/00 20060101ALI20221115BHJP
G04C 10/02 20060101ALI20221115BHJP
【ＦＩ】
H01L31/04 262
G04G19/00 B
G04C10/02 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018134763
(22)【出願日】2018-07-18
(65)【公開番号】P2020013868
(43)【公開日】2020-01-23
【審査請求日】2021-05-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】永野 大介
【審査官】原 俊文
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００１３７４２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１９９５０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－２８１０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５９２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０５０３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５５１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１８６３１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極面とされる一方の面と、前記一方の面と表裏の関係にある他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、第１方向に延在する第１電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に直交する第２方向に
延在し、前記第１電極と電気的に接続されている第２電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に延在し、前記第２電
極から分岐している第３電極と、
前記電極面上に設けられた第１絶縁層と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記半導体基板の外縁部に設けられ
た前記第１電極よりも内側に配置され、かつ、前記第１電極と電気的に接続されて前記第
１絶縁層から露出された電極パッドと、
を有することを特徴とする裏面電極型光電変換素子。
【請求項2】
前記一方の面は、前記第１電極と電気的に接続された不純物領域を有し、前記一方の面の平面視において、前記不純物領域は、前記電極パッドからずれた位置に
配置されている請求項１に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項3】
前記不純物領域は、前記電極パッドを囲む請求項２に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項4】
前記半導体基板は、第１導電型であり、前記不純物領域は、前記第１導電型とは異なる第２導電型であり、
前記不純物領域は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられている請求項２または３に
記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項5】
前記半導体基板は、第１導電型であり、前記不純物領域は、前記第１導電型である第１導電型不純物領域と、前記第１導電型と
は異なる第２導電型である第２導電型不純物領域と、を有し、
前記第２導電型不純物領域は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられており、
前記第１電極は、前記第１導電型不純物領域と電気的に接続されている第１の第１電極
、および、前記第２導電型不純物領域と電気的に接続されている第２の第１電極、を備え
、
前記第２の第１電極は、前記半導体基板の外縁に沿って設けられている請求項２または
３に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項6】
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている第２絶縁層と、前記第２絶縁層を貫通し前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する貫通配線と
、
を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項7】
前記第２電極は、前記第１電極から分岐している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項8】
前記半導体基板は、単結晶性を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の裏面電極型光電変換素子。
【請求項9】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の裏面電極型光電変換素子と、前記裏面電極型光電変換素子と重なるように設けられ、導電膜を備える配線基板と、
を有し、前記裏面電極型光電変換素子の前記電極パッドと前記配線基板の前記導電膜とが
電気的および機械的に接続されていることを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項10】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の裏面電極型光電変換素子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位システムに用いられる位置情報衛星からの電波を受信し、測位信号に含まれる時刻を取得したり、現在位置を検出したりする装着型電子機器（腕時計）が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、腕時計ケースと、文字板と、文字板の下側に配置され位置情報衛星からの電波を受信するアンテナを含む時計モジュールと、文字板と時計モジュールとの間に設けられたソーラーパネルと、を有する腕時計が開示されている。このような腕時計によれば、文字板が光透過性を有しているため、文字板を透過した外部光をソーラーパネルに照射することにより、時計モジュールの動作に必要な電力を発電することができる。
【0004】
一方、位置情報衛星から送出される電波には極超短波が使用されているが、この極超短波を受信するためには高周波回路を作動させる必要がある。このため、腕時計の消費電力が大きくなるという問題がある。
【0005】
そこで、ソーラーパネルの面積を拡大することにより、消費電力の増大に対応することが検討されている。しかしながら、腕時計のようなデザイン性が重視される製品の場合、一般的には、腕時計の表面積に対するソーラーパネルの占有面積は小さいほど好ましい。したがって、単位面積当たりの発電量が大きいソーラーパネルとしてバックコンタクト型（裏面電極型）の太陽電池セルの適用が検討されている。
【0006】
特許文献２には、裏面にＰ型電極とＮ型電極とを有する単結晶シリコン型の太陽電池セルが開示されている。この太陽電池セルは、バックコンタクト型であるため、Ｐ型電極とＮ型電極の双方を裏面に設けることができる。このため、特許文献２に記載の太陽電池セルには、表面、すなわち受光面に電極を設ける必要がなく、電極の陰に伴う光電変換効率の低下（シャドウロス）を抑制することができる。
【0007】
また、このようなバックコンタクト型の太陽電池セルの一例として、特許文献２に記載の太陽電池セルでは、隣り合うセル同士をつなぐためにインターコネクターを用いている。そして、インターコネクターとセルとの電気的接続を図るため、単結晶シリコン基板の裏面のうち、互いに対向する２辺の近傍に、取り出し電極であるＰ型電極およびＮ型電極が設けられている。
【0008】
一方、特許文献２に記載のＰ型電極およびＮ型電極（以下、双方を指して「外部接続用電極」ともいう。）は、前述したように、それぞれ単結晶シリコン基板の端部に設けられている。このため、単結晶シリコン基板のうち、外部接続用電極と重なる部分で発生した少数キャリアーについては、十分に収集することができないという問題がある。特に、外部接続用電極と重なる部分のうち、単結晶シリコン基板の端面に近い部分では、ＰＮ接合を形成する空間的余地がないため、少数キャリアーの多くが消滅し、光電変換効率が低下する原因となっている。
【0009】
そこで、外部接続用電極を、単結晶シリコン基板の端部以外の領域、例えば中央部に設けることが検討されている。これにより、外部接続用電極の周囲にＰＮ接合を形成する空間的余地が生まれるため、上記のような少数キャリアーの消滅を減らすことができ、光電変換効率の低下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特開２０１６－１７６９５７号公報
【文献】特開２００５－１１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、単結晶シリコン基板のより中央に近い領域に外部接続用電極を配置した場合、ＰＮ接合と外部接続用電極とをつなぐ内部接続用電極の引き回しパターンに制約が生じる。具体的には、Ｎ型の内部接続用電極についてはＰ型の外部接続用電極を避けるように引き回し、Ｐ型の内部接続用電極についてはＮ型の外部接続用電極を避けるように引き回す必要がある。このため、特に外部接続用電極の周辺においては、内部接続用電極を効率よく引き回すことができない領域が発生する。このような領域は、光電変換効率が低下する原因となる。
【0012】
以上のような課題に鑑みて、外部接続用電極の位置によらず、光電変換効率を高める手段が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【0014】
本発明の適用例に係る裏面電極型光電変換素子は、電極面とされる一方の面と、前記一
方の面と表裏の関係にある他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、第１方向に延在する第１電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に直交する第２方向に
延在し、前記第１電極と電気的に接続されている第２電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に延在し、前記第２電
極から分岐している第３電極と、
前記電極面上に設けられた第１絶縁層と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記半導体基板の外縁部に設けられ
た前記第１電極よりも内側に配置され、かつ、前記第１電極と電気的に接続されて前記第
１絶縁層から露出された電極パッドと、を有する。
方の面と表裏の関係にある他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、第１方向に延在する第１電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に直交する第２方向に
延在し、前記第１電極と電気的に接続されている第２電極と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記第１方向に延在し、前記第２電
極から分岐している第３電極と、
前記電極面上に設けられた第１絶縁層と、
前記半導体基板の前記一方の面の上方に設けられ、前記半導体基板の外縁部に設けられ
た前記第１電極よりも内側に配置され、かつ、前記第１電極と電気的に接続されて前記第
１絶縁層から露出された電極パッドと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池を図示した平面図である。
【図6】本発明の裏面電極型光電変換素子の第２実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。
【図8】本発明の裏面電極型光電変換素子の第３実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。
【図10】本発明の裏面電極型光電変換素子の第４実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。
【図11】本発明の裏面電極型光電変換素子の第５実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。
【図12】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図13】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図16】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0017】
（太陽電池）
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池について詳述する。太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールである。
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池について詳述する。太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールである。
【0018】
図１は、本発明の光電変換モジュールの第１実施形態を適用した太陽電池を図示した平面図である。また、図２は、図１に示す太陽電池の分解斜視図である。なお、本明細書では、太陽電池のうち、太陽電池に入射する光の光源（例えば太陽、照明等）側を「表（おもて）」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池の受光面に直交する方向に延在する方向軸をＺ軸とする。さらに、裏側から表側への向きを「＋Ｚ方向」とし、その反対向きを「－Ｚ方向」とする。
【0019】
図１に示す太陽電池８０（光電変換モジュール）は、セル８０Ａ（裏面電極型光電変換素子）と、Ｚ軸方向においてセル８０Ａと重なるように設けられ、セル８０Ａと電気的に接続された配線基板８２と、を備えている。
【0020】
セル８０Ａは、ｎ型（第１導電型）のＳｉ基板８００を有している。Ｓｉ基板８００は、その厚さ方向（Ｚ軸方向）で見たとき、すなわち互いに表裏の関係にある２つの主面を平面視したとき、その平面視形状が長方形をなす板状をなしており、かつ、２つの主面はそれぞれＺ軸と直交している。また、光源に臨む主面とは反対の面（一方の面）が電極面８５であり、光源に臨む主面（他方の面）が受光面８４である。なお、受光面８４に後述するテクスチャー構造が設けられている場合、そのテクスチャー構造を除いた面がＺ軸と直交している。
【0021】
また、Ｚ軸に直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。このうち、Ｓｉ基板８００の長辺は、Ｘ軸と平行に延在しており、Ｓｉ基板８００の短辺は、Ｙ軸と平行に延在している。そして、図１の上向きを「＋Ｙ方向」とし、下向きを「－Ｙ方向」とする。また、図１の右向きを「＋Ｘ方向」とし、左向きを「－Ｘ方向」とする。
【0022】
セル８０Ａが有するｎ型のＳｉ基板８００は、半導体基板の一例であり、化合物半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）等で代替されてもよい。
【0023】
このような半導体基板は、非晶質性を有していてもよいが、結晶性を有していることが好ましい。この結晶性とは、単結晶性または多結晶性のことをいう。このような結晶性を有する半導体基板を含むことにより、非晶質性を有する半導体基板を含む場合に比べて、より光電変換効率の高い太陽電池８０が得られる。かかる太陽電池８０は、仮に同じ電力を発電する場合、より面積を小さくすることを可能にする。このため、結晶性を有する半導体基板を含むことにより、光電変換効率と小型化とをより高度に両立させた太陽電池８０が得られる。
【0024】
特に、半導体基板は、単結晶性を有するものが好ましい。これにより、太陽電池８０の光電変換効率が特に高められる。したがって、光電変換効率と意匠性との両立を最大限に図ることができる。また、特に、太陽電池８０の省スペース化が図られることにより、太陽電池８０を搭載する電子機器の意匠性をより高めることができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくいという利点もある。
【0025】
なお、単結晶性を有するとは、半導体基板全体が単結晶である場合の他、一部が多結晶または非晶質である場合も含む。後者の場合、単結晶の体積が相対的に大きい（例えば全体の９０体積％以上である）ことが好ましい。
【0026】
図３は、図２に示すセル８０Ａの電極面８５を示す平面図である。また、図４は、図１に示す太陽電池８０の分解断面図である。なお、図４に示すセル８０Ａの断面図は、図３のＡ－Ａ線断面図である。また、図３では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を介してフィンガー電極８０４やバスバー電極８０５を透視するように図示している。
【0027】
太陽電池８０は、裏面電極型とされる。具体的には、セル８０Ａは、図４に示すように、電極面８５上に設けられた電極パッド８６、８７（接続部）を有している。このうち、電極パッド８６は正極であり、一方、電極パッド８７は負極である。したがって、電極パッド８６および電極パッド８７から電力を取り出すことができる。
【0028】
このような裏面電極型では、極性にかかわらず、全ての電極パッド８６、８７を電極面８５上に配置することができる。このため、受光面８４を最大限に大きくすることができ、受光面積の最大化に伴う発電量の向上を図ることができる。加えて、受光面８４側に電極パッドを設けることによる意匠性の低下を防止することができる。このため、太陽電池８０の意匠性を高めることができる。
【0029】
なお、セル８０Ａには、電極パッド８６および電極パッド８７がそれぞれ複数設けられていてもよい。
【0030】
（（配線基板））
図４に示す太陽電池８０は、前述したように、セル８０Ａと配線基板８２とを備えている。
図４に示す太陽電池８０は、前述したように、セル８０Ａと配線基板８２とを備えている。
【0031】
このうち、配線基板８２は、絶縁基板８２１と、その上に設けられた導電膜８２２と、を備えている。
【0032】
配線基板８２は、図１、２に示すように、セル８０Ａと重なるように設けられている。このような配線基板８２は、絶縁基板８２１と、その上に設けられた導電膜８２２と、導電膜８２２と重なる部分に設けられた開口部８２４を有する絶縁膜８２３と、を備えている。
【0033】
なお、「配線基板８２がセル８０Ａと重なる」とは、配線基板８２の平面視において、セル８０Ａの少なくとも一部が配線基板８２と重なって見える状態をいう。
【0034】
絶縁基板８２１としては、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート基板のような各種樹脂基板が挙げられる。
【0035】
導電膜８２２の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金等が挙げられる。
【0036】
絶縁膜８２３の構成材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のような各種樹脂材料が挙げられる。
【0037】
また、絶縁基板８２１と絶縁膜８２３とは、接着層８２５を介して接着されている。
接着層８２５の構成材料としては、例えばエポキシ系接着材、シリコーン系接着材、オレフィン系接着材、アクリル系接着材等が挙げられる。
接着層８２５の構成材料としては、例えばエポキシ系接着材、シリコーン系接着材、オレフィン系接着材、アクリル系接着材等が挙げられる。
【0038】
配線基板８２の厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。配線基板８２の厚さを前記範囲内に設定することにより、配線基板８２に適度な可撓性が付与される。
【0039】
（（セル））
セル８０Ａは、図３または図４に示すように、Ｓｉ基板８００と、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２と、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４と、フィンガー電極８０４に接続されているバスバー電極８０５と、フィンガー電極８０４を介してｐ＋不純物領域８０１に接続されている電極パッド８６（正極の接続部）と、フィンガー電極８０４を介してｎ＋不純物領域８０２に接続されている電極パッド８７（負極の接続部）と、を備えている。なお、図４では、図示の便宜上、電極パッド８６のみを図示し、電極パッド８７の図示を省略している。
セル８０Ａは、図３または図４に示すように、Ｓｉ基板８００と、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２と、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４と、フィンガー電極８０４に接続されているバスバー電極８０５と、フィンガー電極８０４を介してｐ＋不純物領域８０１に接続されている電極パッド８６（正極の接続部）と、フィンガー電極８０４を介してｎ＋不純物領域８０２に接続されている電極パッド８７（負極の接続部）と、を備えている。なお、図４では、図示の便宜上、電極パッド８６のみを図示し、電極パッド８７の図示を省略している。
【0040】
－Ｓｉ基板－
Ｓｉ基板８００としては、例えばＳｉ（１００）基板等が用いられる。なお、Ｓｉ基板８００の結晶面は、特に限定されず、Ｓｉ（１００）面以外の結晶面であってもよい。
Ｓｉ基板８００としては、例えばＳｉ（１００）基板等が用いられる。なお、Ｓｉ基板８００の結晶面は、特に限定されず、Ｓｉ（１００）面以外の結晶面であってもよい。
【0041】
Ｓｉ基板８００（半導体基板）の主要構成元素以外の不純物元素濃度は、できるだけ低いことが好ましいが、それぞれ１×１０１１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがより好ましく、１×１０１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがさらに好ましい。不純物元素濃度が前記範囲内であることにより、Ｓｉ基板８００の不純物が光電変換に及ぼす影響を十分に小さく抑えることができる。これにより、小面積であっても十分な電力を発生させ得る太陽電池８０を実現することができる。さらに、室内光のような低照度光においても光電変換効率が低下しにくくなるという利点もある。
【0042】
なお、Ｓｉ基板８００の不純物元素濃度は、例えばＩＣＰ－ＭＳ（Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry）法により測定することができる。
【0043】
また、ｐ＋不純物領域８０１に接続されているフィンガー電極８０４の一部が後述するパッシベーション膜８０７から露出し、前述した電極パッド８６を構成している（図３参照）。一方、ｎ＋不純物領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４の一部が後述するパッシベーション膜８０７から露出し、前述した電極パッド８７を構成している（図３参照）。
【0044】
また、電極パッド８６は、図４に示すように、導電接続部８３を介して、配線基板８２と接続されている。同様に、電極パッド８７も、図示しない導電接続部を介して、配線基板８２と接続されている。
【0045】
導電接続部８３としては、例えば導電ペースト、導電シート、金属材料、はんだ、ろう材等が挙げられる。
【0046】
Ｓｉ基板８００の受光面８４には、必要に応じてテクスチャー構造が形成されている。このテクスチャー構造は、例えば任意の形状をなす凹凸形状のことをいう。具体的には、例えば受光面８４に形成された多数のピラミッド状突起で構成される。このようなテクスチャー構造を設けることにより、受光面８４における外部光の反射を抑制し、Ｓｉ基板８００に入射する光量の増大を図ることができる。また、受光面８４から入射した外部光をＳｉ基板８００の内部に閉じ込めることができ、光電変換効率を高めることができる。
【0047】
なお、Ｓｉ基板８００が例えばＳｉ（１００）面を主面とする基板である場合、Ｓｉ（１１１）面を傾斜面とするピラミッド状突起がテクスチャー構造として好適に用いられる。
【0048】
また、Ｓｉ基板８００の厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、太陽電池８０の光電変換効率と機械的特性との両立を図ることができる。
【0049】
なお、Ｓｉ基板８００の平面視形状は、上記に限定されず、いかなる形状、例えば正方形や菱形のような四角形、六角形、八角形のような多角形、真円、楕円、長円のような円形、扇形等であってもよい。
【0050】
一方、ｐ＋不純物領域８０１は、ホウ素イオンやアルミニウムイオンのようなｐ型不純物を相対的に高濃度に含む領域である。また、ｎ＋不純物領域８０２は、リンイオンやヒ素イオンのようなｎ型不純物を相対的に高濃度に含む領域である。これらのｐ＋不純物領域８０１におけるｐ型不純物の濃度およびｎ＋不純物領域８０２におけるｎ型不純物の濃度は、それぞれ特に限定されないが、１×１０１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上であるのが好ましく、１×１０１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上であるのがより好ましい。
【0051】
－パッシベーション膜－
また、太陽電池８０は、図４に示すように、受光面８４上に設けられたパッシベーション膜８１７を備えている。このようなパッシベーション膜８１７を設けることにより、受光によって生成された少数キャリアーが受光面８４において消滅するのを抑制することができる。
また、太陽電池８０は、図４に示すように、受光面８４上に設けられたパッシベーション膜８１７を備えている。このようなパッシベーション膜８１７を設けることにより、受光によって生成された少数キャリアーが受光面８４において消滅するのを抑制することができる。
【0052】
パッシベーション膜８１７の構成材料としては、例えば無機材料、有機材料等が挙げられる。このうち、無機材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素のようなケイ素化合物、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタンのような金属酸化物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化ランタンのようなフッ化物等が挙げられる。また、有機材料としては、例えば、各種樹脂材料が挙げられる。そして、パッシベーション膜８１７の構成材料には、これらのうちの１種または２種以上を含む複合材料が用いられる。
【0053】
また、パッシベーション膜８１７は、光透過性を有する。このため、パッシベーション膜８１７は、その屈折率が適宜調整されることにより、反射防止膜としても機能する。このような反射防止膜としての機能が付加されることにより、受光面８４からＳｉ基板８００に入射する光量を増やし、光電変換効率を高めることができる。
【0054】
一方、セル８０Ａは、図４に示すように、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を備えている。このようなパッシベーション膜８０７を設けることにより、各部の絶縁を図るとともに、受光によって生成された少数キャリアーが電極面８５において消滅するのを抑制することができる。
【0055】
パッシベーション膜８０７の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。
【0056】
－電極および電極パッド（接続部）－
セル８０Ａは、図３および図４に示すように、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と重なるように設けられたｎ型フィンガー電極８０４ｎと、ｎ＋不純物領域８０２とｎ型フィンガー電極８０４ｎとの間を電気的に接続するｎ＋コンタクト８１１ｎと、を備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｎ＋コンタクト８１１ｎおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎにそれぞれドットを付している。
セル８０Ａは、図３および図４に示すように、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と重なるように設けられたｎ型フィンガー電極８０４ｎと、ｎ＋不純物領域８０２とｎ型フィンガー電極８０４ｎとの間を電気的に接続するｎ＋コンタクト８１１ｎと、を備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｎ＋コンタクト８１１ｎおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎにそれぞれドットを付している。
【0057】
また、セル８０Ａは、図３および図４に示すように、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）と重なるように設けられたｐ型フィンガー電極８０４ｐと、ｐ＋不純物領域８０１とｐ型フィンガー電極８０４ｐとの間を電気的に接続するｐ＋コンタクト８１１ｐと、を備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｐ型フィンガー電極８０４ｐにそれぞれ斜線を付している。
【0058】
そして、ｐ＋コンタクト８１１ｐは、図３に示すように、１つのｐ型フィンガー電極８０４ｐに対して複数設けられている。また、それに応じて、図４に示すｐ＋不純物領域８０１も、１つのｐ型フィンガー電極８０４ｐに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した正孔（キャリアー）を効率よく取り出すことができる。
【0059】
同様に、ｎ＋コンタクト８１１ｎは、図３に示すように、１つのｎ型フィンガー電極８０４ｎに対して複数設けられている。また、それに応じて、図４に示すｎ＋不純物領域８０２も、１つのｎ型フィンガー電極８０４ｎに対して複数設けられている。これにより、受光によって発生した電子（キャリアー）を効率よく取り出すことができる。
【0060】
ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎの構成材料は、例えば、後述するフィンガー電極８０４の構成材料と同様のものから適宜選択される。
【0061】
図３に示すＳｉ基板８００では、電極面８５が長方形をなしている。なお、本明細書および各図では、Ｓｉ基板８００の長軸に平行な方向軸をＸ軸とし、Ｓｉ基板８００の短軸に平行な方向軸をＹ軸とする。また、Ｘ軸が延在している方向をＸ軸方向（第１方向）とし、Ｙ軸が延在している方向をＹ軸方向（第１方向に直交する第２方向）という。
【0062】
そして、図３に示すセル８０Ａは、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐを備えている。これらのｐ型フィンガー電極８０４ｐは、それぞれＹ軸方向に沿って延在するとともに、Ｘ軸方向に並んでいる。
【0063】
また、図３に示すセル８０Ａは、１つのｐ型バスバー電極８０５ｐを備えている。このｐ型バスバー電極８０５ｐは、－Ｙ側の外縁部においてＸ軸方向に沿って延在している。そして、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐは、１つのｐ型バスバー電極８０５ｐを介して互いに電気的に接続されている。
【0064】
一方、図３に示すセル８０Ａは、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎを備えている。これらのｎ型フィンガー電極８０４ｎは、それぞれＹ軸方向に沿って延在するとともに、Ｘ軸方向に並んでいる。
【0065】
また、図３に示すセル８０Ａは、１つのｎ型バスバー電極８０５ｎを備えている。このｎ型バスバー電極８０５ｎは、＋Ｙ側の外縁部においてＸ軸方向に沿って延在している。そして、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎは、１つのｎ型バスバー電極８０５ｎを介して互いに電気的に接続されている。
【0066】
以上のような複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐおよび１つのｐ型バスバー電極８０５ｐにより、いわゆる櫛歯形状のｐ型電極を構成している。また、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎおよび１つのｎ型バスバー電極８０５ｎにより、櫛歯形状のｎ型電極を構成している。そして、ｐ型電極とｎ型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
【0067】
なお、前述したフィンガー電極８０４は、ｐ型フィンガー電極８０４ｐおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎの双方を指している。
【0068】
また、前述したバスバー電極８０５は、ｐ型バスバー電極８０５ｐおよびｎ型バスバー電極８０５ｎの双方を指している。
【0069】
また、図３および図４に示すように、ｐ型フィンガー電極８０４ｐ、ｎ型フィンガー電極８０４ｎ、ｐ型バスバー電極８０５ｐおよびｎ型バスバー電極８０５ｎは、それぞれパッシベーション膜８０７に覆われている。これにより、外部環境からこれらの電極が保護されている。
【0070】
・電極パッド（接続部）
一方、パッシベーション膜８０７の一部にはビアホールが設けられ、ｐ型フィンガー電極８０４ｐおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎの一部が露出している。このうち、ｐ型フィンガー電極８０４ｐの露出面が前述した電極パッド８６（正極の接続部）となり、ｎ型フィンガー電極８０４ｎの露出面が前述した電極パッド８７（負極の接続部）となる。なお、電極パッド８６、８７は、必要に応じて、前記露出面に設けられたスタッドバンプ等を含んでいてもよい。
一方、パッシベーション膜８０７の一部にはビアホールが設けられ、ｐ型フィンガー電極８０４ｐおよびｎ型フィンガー電極８０４ｎの一部が露出している。このうち、ｐ型フィンガー電極８０４ｐの露出面が前述した電極パッド８６（正極の接続部）となり、ｎ型フィンガー電極８０４ｎの露出面が前述した電極パッド８７（負極の接続部）となる。なお、電極パッド８６、８７は、必要に応じて、前記露出面に設けられたスタッドバンプ等を含んでいてもよい。
【0071】
また、図３では、Ｘ軸方向において、ｐ型フィンガー電極８０４ｐとｎ型フィンガー電極８０４ｎとが交互に並んでいる。
【0072】
さらに、電極パッド８６、８７を挟む両側については、電極パッド８６、８７を挟んでｐ型フィンガー電極８０４ｐとｎ型フィンガー電極８０４ｎとが向かい合っている。
【0073】
電極パッド８６、８７の１つの面積は、Ｓｉ基板８００の大きさに応じて適宜設定されるが、０．０５ｍｍ２以上５ｍｍ２以下であることが好ましく、０．１ｍｍ２以上３ｍｍ２以下であることがより好ましい。これにより、接続抵抗の低減および接続強度の向上を十分に図りつつ、電極パッド８６、８７を設けることに伴う少数キャリアーの収集ロスも十分に抑えることができる。
【0074】
なお、電極パッド８６、８７の配置は、図示のものに限定されず、Ｓｉ基板８００の中央部であっても、外縁部であってもよい。
【0075】
また、電極パッド８６、８７の形状も、特に限定されず、いかなる形状であってもよい。一例として、図３に示す電極パッド８６、８７の形状は、それぞれ正方形であるが、真円、楕円、長円のような円形であってもよく、長方形、三角形、六角形、八角形のような多角形であってもよく、それ以外の形状であってもよい。
【0076】
さらに、電極パッド８６と電極パッド８７との間で、互いに形状が同じであるのが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0077】
また、本実施形態では、電極パッド８６、８７が設けられている部分には、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎが、それぞれ平面視で重ならないように配置されている（図３参照）。
【0078】
すなわち、セル８０Ａは、ｎ型（第１導電型）のＳｉ基板８００（半導体基板）と、Ｓｉ基板８００の電極面８５に設けられ、バスバー電極８０５（第１電極）と電気的に接続されたｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）およびｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と、を有し、Ｓｉ基板８００の厚さ方向で見たとき、電極パッド８６（接続部）は、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）およびｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド８６は、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎとずれるように配置されている。
【0079】
同様に、Ｓｉ基板８００の厚さ方向で見たとき、電極パッド８７（接続部）は、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２とずれるように配置されている。そして、それにより自ずと、電極パッド８７は、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎとずれるように配置されている。
【0080】
これにより、例えば電極パッド８６、８７に導電接続部８３が接合された後、その接合部が破損したとしても、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２に損傷が及んでしまうのを抑制することができる。したがって、より信頼性の高いセル８０Ａが得られる。なお、本明細書において「ずれる」とは、平面視で互いに重なっている部分がない状態をいう。
【0081】
また、上記のような配置であることにより、電極パッド８６、８７は、その平坦性等の形状においてｐ＋不純物領域８０１やｎ＋不純物領域８０２の影響を受けることがなくなる。このため、平坦性が高く、接触不良を発生させにくい電極パッド８６、８７が得られる。
【0082】
また、本実施形態では、図３に示すように、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎが、電極パッド８６、８７（接続部）を囲むように配置されている。そして、前述したように、ｐ＋コンタクト８１１ｐは、ｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）に対応して設けられ、ｎ＋コンタクト８１１ｎは、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）に対応して設けられている。したがって、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２は、電極パッド８６、８７（接続部）を囲むように配置されている。このような位置にｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２の少なくとも一方が配置されていることにより、上記のようにして電極パッド８６、８７にｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２が設けられていない場合であっても、Ｓｉ基板８００で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができる。すなわち、Ｓｉ基板８００のうち、電極パッド８６、８７と重なる部分では、ｐ＋不純物領域８０１が設けられていないため、受光によって発生した少数キャリアーを効率よく収集することができない。そこで、電極パッド８６、８７を囲むようにｐ＋不純物領域８０１を設けることで、少数キャリアーの移動方向によらず、少数キャリアーの消滅を最小限に抑えつつ収集することが可能になる。このため、電極パッド８６、８７を設けたことによる光電変換効率の低下を最小限に留めることができる。
【0083】
なお、電極パッド８６、８７の配置は、必ずしも限定されるものではなく、例えば、電極パッド８６、８７は、ｐ＋不純物領域８０１、ｎ＋不純物領域８０２、ｐ＋コンタクト８１１ｐおよびｎ＋コンタクト８１１ｎのいずれかと平面視で重なっていてもよい。
【0084】
・フィンガー電極
セル８０Ａには、複数のフィンガー電極８０４が設けられている。このため、これらのフィンガー電極８０４は、Ｘ軸方向に沿って並んでいる。換言すれば、フィンガー電極８０４の配列軸がＳｉ基板８００の長軸と平行になっている。このように配列させることで、各フィンガー電極８０４の形状や面積を均一化することができ、セル８０Ａの構造の均一化を図ることができる。その結果、セル８０Ａにおける反り等の変形が発生しにくくなる。加えて、フィンガー電極８０４を、Ｓｉ基板８００に対してできるだけ隙間なく敷き詰めることができる。これにより、フィンガー電極８０４は、Ｓｉ基板８００の電極面８５側において、受光面８４から入射した光を反射するための反射膜としても機能する。すなわち、フィンガー電極８０４が隙間なく敷き詰められることにより、受光面８４から入射しＳｉ基板８００を透過してしまった光を、フィンガー電極８０４においてより高い確率で反射させることができる。これにより、光電変換に寄与する光量を増やすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
セル８０Ａには、複数のフィンガー電極８０４が設けられている。このため、これらのフィンガー電極８０４は、Ｘ軸方向に沿って並んでいる。換言すれば、フィンガー電極８０４の配列軸がＳｉ基板８００の長軸と平行になっている。このように配列させることで、各フィンガー電極８０４の形状や面積を均一化することができ、セル８０Ａの構造の均一化を図ることができる。その結果、セル８０Ａにおける反り等の変形が発生しにくくなる。加えて、フィンガー電極８０４を、Ｓｉ基板８００に対してできるだけ隙間なく敷き詰めることができる。これにより、フィンガー電極８０４は、Ｓｉ基板８００の電極面８５側において、受光面８４から入射した光を反射するための反射膜としても機能する。すなわち、フィンガー電極８０４が隙間なく敷き詰められることにより、受光面８４から入射しＳｉ基板８００を透過してしまった光を、フィンガー電極８０４においてより高い確率で反射させることができる。これにより、光電変換に寄与する光量を増やすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
【0085】
さらに、少なくとも互いに隣り合うフィンガー電極８０４同士は、特に限定されないが、互いに同一形状であり、かつ、互いに同一面積であることが好ましい。これにより、セル８０Ａの構造のさらなる均一化が図られることとなる。
【0086】
なお、同一形状、同一面積および平行とは、それぞれ、製造時に発生する誤差を許容する概念である。
【0087】
また、複数のフィンガー電極８０４が並ぶ場合、ｐ型フィンガー電極８０４ｐとｎ型フィンガー電極８０４ｎとが交互に並んでいるのが好ましいが、このような配列パターンに限定されるものではなく、一部または全部が異なる配列パターンであってもよい。
【0088】
フィンガー電極８０４の幅は、５μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、各フィンガー電極８０４に対応して設けられるコンタクト同士のピッチや不純物領域同士のピッチが最適化されるため、受光により発生した少数キャリアーの取り出し効率が向上する。その結果、光電変換効率が特に高いセル８０Ａが得られる。
【0089】
一方、フィンガー電極８０４同士の間隔は、１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、フィンガー電極８０４同士の絶縁を図りつつ、フィンガー電極８０４が占める面積を十分に大きくすることができる。
【0090】
・バスバー電極
一方、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐを互いに接続するように設けられたｐ型バスバー電極８０５ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎを互いに接続するように設けられたｎ型バスバー電極８０５ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型バスバー電極８０５ｐに斜線を付し、ｎ型バスバー電極８０５ｎにドットを付している。
一方、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｐ型フィンガー電極８０４ｐを互いに接続するように設けられたｐ型バスバー電極８０５ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、複数のｎ型フィンガー電極８０４ｎを互いに接続するように設けられたｎ型バスバー電極８０５ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型バスバー電極８０５ｐに斜線を付し、ｎ型バスバー電極８０５ｎにドットを付している。
【0091】
また、ｐ型バスバー電極８０５ｐは、ｐ型フィンガー電極８０４ｐと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１およびｐ＋コンタクト８１１ｐと重なるように設けられている。同様に、ｎ型バスバー電極８０５ｎは、ｎ型フィンガー電極８０４ｎと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２およびｎ＋コンタクト８１１ｎと重なるように設けられている。
【0092】
ここで、バスバー電極８０５の延在方向は、図３に示すように、フィンガー電極８０４の延在方向と交差している。すなわち、前述したように、フィンガー電極８０４がＹ軸方向に沿って延在しているのに対し、バスバー電極８０５はＸ軸方向に沿って延在している。したがって、フィンガー電極８０４とバスバー電極８０５とがほぼ直交している。
【0093】
なお、フィンガー電極８０４とバスバー電極８０５との交差角度は、９０°であるが、製造時に発生する誤差が含まれていてもよい。
【0094】
フィンガー電極８０４やバスバー電極８０５の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、銅のような金属の単体または合金等が挙げられる。
【0095】
・サブフィンガー電極
また、セル８０Ａは、図３に示すように、ｐ型フィンガー電極８０４ｐから分岐している複数のｐ型サブフィンガー電極８０６ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、ｎ型フィンガー電極８０４ｎから分岐している複数のｎ型サブフィンガー電極８０６ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐに斜線を付し、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎにドットを付している。
また、セル８０Ａは、図３に示すように、ｐ型フィンガー電極８０４ｐから分岐している複数のｐ型サブフィンガー電極８０６ｐを備えている。同様に、セル８０Ａは、図３に示すように、ｎ型フィンガー電極８０４ｎから分岐している複数のｎ型サブフィンガー電極８０６ｎを備えている。なお、図３では、図示の便宜上、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐに斜線を付し、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎにドットを付している。
【0096】
また、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐは、ｐ型フィンガー電極８０４ｐと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｐ＋不純物領域８０１およびｐ＋コンタクト８１１ｐと重なるように設けられている。同様に、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎは、ｎ型フィンガー電極８０４ｎと同様、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてｎ＋不純物領域８０２およびｎ＋コンタクト８１１ｎと重なるように設けられている。
【0097】
なお、以下の説明では、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐおよびｎ型サブフィンガー電極８０６ｎの双方を指して、サブフィンガー電極８０６という。
【0098】
サブフィンガー電極８０６の延在方向は、図３に示すように、フィンガー電極８０４の延在方向と交差している。そして、前述したように、サブフィンガー電極８０６は、フィンガー電極８０４から分岐している。なお、「分岐している」とは、フィンガー電極８０４とサブフィンガー電極８０６とが、互いに同一の面上に設けられており（配置面のＺ軸方向における位置が互いに同じに設けられており）、かつ、Ｙ軸方向に延在しているフィンガー電極８０４の末端または途中から、Ｘ軸方向に沿ってサブフィンガー電極８０６が延出している構造を指す。
【0099】
以上のような複数のｐ型サブフィンガー電極８０６ｐおよびその分岐元であるｐ型フィンガー電極８０４ｐにより、いわゆる櫛歯形状のｐ型電極が構成されている。また、複数のｎ型サブフィンガー電極８０６ｎおよびその分岐元であるｎ型フィンガー電極８０４ｎにより、櫛歯形状のｎ型電極が構成されている。そして、ｐ型電極とｎ型電極とが互いに噛み合うように配置されている。
【0100】
このようなサブフィンガー電極８０６を設けることにより、電極パッド８６、８７の位置によらず、ｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２を隙間なく配置することができる。これにより、例えば、電極パッド８６、８７がＳｉ基板８００の外縁部よりも内側（中央部）に配置されている場合であっても、その電極パッド８６、８７を取り囲むようにｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２を配置することが可能になる。すなわち、サブフィンガー電極８０６を用いることによって、そのような位置に配置されたｐ＋不純物領域８０１およびｎ＋不純物領域８０２に対しても、それぞれ電気的接続を図ることができる。その結果、受光によって発生した少数キャリアーの消滅を極力減らすことができ、光電変換効率の向上を図ることができる。
【0101】
【0102】
図５に示すセル８０Ａ’では、フィンガー電極８０４から分岐するサブフィンガー電極８０６が設けられていない。このため、従来の裏面電極型光電変換素子では、例えば図５において電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎとして示すように、一方の極性のフィンガー電極８０４やバスバー電極８０５のみで取り囲まれた領域が生じてしまう。より具体的には、図５に示す電極到達不可領域８０９ｐは、ｎ型フィンガー電極８０４ｎ、ｎ型バスバー電極８０５ｎおよび電極パッド８７で取り囲まれている。このため、電極到達不可領域８０９ｐには、ｐ型フィンガー電極８０４ｐを引き回すことができず、この電極到達不可領域８０９ｐで発生した少数キャリアーを効率よく収集することができない。その結果、光電変換効率の向上を図ることができないという問題がある。また、図５に示す電極到達不可領域８０９ｎは、ｐ型フィンガー電極８０４ｐ、ｐ型バスバー電極８０５ｐおよび電極パッド８６で取り囲まれている。このため、電極到達不可領域８０９ｎには、ｎ型フィンガー電極８０４ｎを到達させることができず、この領域の多数キャリアーを効率よく収集することができない。以上のような理由から、従来の裏面電極型光電変換素子では、電極パッド（接続部）の位置によって、電極を引き回すことができない領域が発生し、光電変換効率を高めることができないという問題があった。
【0103】
これに対し、図３に示すセル８０Ａでは、サブフィンガー電極８０６を設けることにより、図５に示す電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎにも電極を引き回すことができる。このため、図５に示す電極到達不可領域８０９ｐで発生した少数キャリアーを効率よく収集することができ、光電変換効率を高めることができる。
【0104】
また、従来の裏面電極型光電変換素子では、上記の課題を解消するため、電極パッド（接続部）をＳｉ基板の外縁部に配置することがあった。このような配置であれば、電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎが生まれないため、光電変換効率の低下を防止することができる。その一方、電極パッドの配置がＳｉ基板の外縁部である場合、Ｓｉ基板を固定するポイントも外縁部に偏ることになる。このため、従来は、導電接続部を電極パッドに接続することにより、セルを固定しようとしても、セルの固定が不安定になるという問題がある。
【0105】
そこで、電極パッドの配置をＳｉ基板の中央部に変更することが考えられるが、その場合、前述した電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎが生まれるという問題が避けられない。
【0106】
一方、サブフィンガー電極８０６を設けることにより、電極パッド８６、８７をＳｉ基板８００の中央部に配置した場合であっても、従来のような、同じ極性の電極で取り囲まれる領域、すなわち電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎが発生しない。このため、本実施形態では、電極パッド８６、８７の位置によらず、光電変換効率を高めることが可能になる。その結果、電極パッド８６、８７に導電接続部８３を接続することによってセル８０Ａを安定的に固定するという効果と、セル８０Ａの光電変換効率を高めるという効果の双方を奏することができる。
【0107】
なお、図３に示す複数のサブフィンガー電極８０６は、Ｙ軸方向に沿って並んでいる。このため、従来の電極到達不可領域８０９ｐ、８０９ｎに対してもサブフィンガー電極８０６を隙間なく引き回すことができる。その結果、少数キャリアーの収集効率が高まるとともに、受光面８４から入射した光を反射する反射膜としての機能も向上する。
【0108】
また、サブフィンガー電極８０６は、全てのフィンガー電極８０４から分岐している必要はなく、セル８０Ａは、サブフィンガー電極８０６が分岐していないフィンガー電極８０４を有していてもよい。また、複数のサブフィンガー電極８０６の長さや幅、間隔は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
【0109】
以上のように、裏面電極型光電変換素子であるセル８０Ａは、ｎ型（第１導電型）のＳｉ基板８００（半導体基板）と、ｐ型（第１導電型と異なる第２導電型）を有するｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）およびｎ型を有するｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）と、Ｓｉ基板８００の一方の面である電極面８５の上方に設けられ、Ｘ軸方向（第１方向）に延在するバスバー電極８０５（第１電極）と、Ｓｉ基板８００の電極面８５の上方に設けられ、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（第２方向）に延在し、バスバー電極８０５と電気的に接続されているフィンガー電極８０４（第２電極）と、Ｓｉ基板８００の電極面８５の上方に設けられ、Ｘ軸方向に延在し、フィンガー電極８０４から分岐しているサブフィンガー電極８０６（第３電極）と、を有する。
【0110】
このようなセル８０Ａによれば、電極パッド８６、８７の位置によらず、光電変換効率を高めることができる。このため、例えば電極パッド８６、８７をＳｉ基板８００の中央部に配置してセル８０Ａを安定的に固定しつつ、光電変換効率の高い太陽電池８０を実現することができる。
【0111】
また、本実施形態では、図３に示すように、フィンガー電極８０４（第２電極）がバスバー電極８０５（第１電極）から分岐している。これにより、本実施形態では、バスバー電極８０５、フィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６が、いずれも同一の面上に配置されることになる。このため、セル８０Ａの構造が簡単になり、製造効率を高めやすくなる。
【0112】
また、太陽電池８０（光電変換モジュール）は、このようなセル８０Ａ（裏面電極型光電変換素子）と、このセル８０Ａと重なるように設けられている配線基板８２と、セル８０Ａの電極パッド８６、８７と配線基板８２の導電膜８２２とを電気的に接続する導電接続部８３と、を有する。したがって、太陽電池８０は、セル８０Ａが配線基板８２に対して安定的に固定され、信頼性が高く、かつ、光電変換効率が高いものとなる。
【0113】
また、太陽電池８０では、配線基板８２によってセル８０Ａの電極面８５の少なくとも一部が覆われることになるため、電極面８５が保護される。このため、電極面８５に異物が付着したり、外力が加わったりすることが抑制される。その結果、電極面８５の信頼性を確保することができる。
【0114】
換言すれば、受光面８４を平面視したとき、導電接続部８３は、セル８０Ａの陰に隠れている（セル８０Ａと重なっている）ことが好ましい。これにより、上述した信頼性の確保という効果に加え、導電接続部８３が視認されないことによる太陽電池８０の美的外観の向上を図ることができる。
【0115】
なお、導電接続部８３は、セル８０Ａと配線基板８２とを電気的のみならず、機械的にも接続している。このため、導電接続部８３の機械的特性を最適化することにより、前述したセル８０Ａにおける応力の集中を緩和することができる。
【0116】
具体的には、導電接続部８３のヤング率は、０．５ＧＰａ以上１５ＧＰａ以下であるのが好ましく、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であるのがより好ましく、１．５ＧＰａ以上６．５ＧＰａ以下であるのがさらに好ましい。導電接続部８３のヤング率を前記範囲内に設定することにより、導電接続部８３に求められる接着強度を確保しつつ、導電接続部８３において歪み等を吸収することができる。このため、高い機械的特性に基づく機械的接続の信頼性と、セル８０Ａに発生する応力の集中を緩和する特性と、を両立させることができる。
【0117】
なお、導電接続部８３のヤング率が前記下限値を下回ると、導電接続部８３の機械的特性が低くなるため、セル８０Ａの仕様等によっては、求められる接着強度を満たすことができないおそれがある。一方、導電接続部８３のヤング率が前記上限値を上回ると、導電接続部８３の変形能が低下するため、セル８０Ａの仕様等によっては、導電接続部８３においてセル８０Ａの歪みを十分に吸収することができず、セル８０Ａに反り等の不具合を発生させるおそれがある。
【0118】
また、導電接続部８３のヤング率は、例えば２５℃において動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）により測定される。
【0119】
また、上述したヤング率の観点からすれば、導電接続部８３としては、特に樹脂材料を含む導電性接着剤が好ましく用いられる。
【0120】
導電性接着剤に含まれる樹脂材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いられる。
【0121】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第２実施形態を適用したセルについて詳述する。
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第２実施形態を適用したセルについて詳述する。
【0122】
図６は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第２実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。また、図７は、図６のＢ－Ｂ線断面図である。なお、図６では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７およびバスバー電極８０５を介してフィンガー電極８０４やサブフィンガー電極８０６を透視するように図示している。また、図６では、バスバー電極８０５の輪郭のみを一点鎖線で図示している。
【0123】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図６および図７において、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【0124】
前述した第１実施形態に係るセル８０Ａでは、バスバー電極８０５とフィンガー電極８０４とが同一の面上に配置されているのに対し、第２実施形態に係るセル８０Ｂでは、バスバー電極８０５とフィンガー電極８０４とを異なる面上、すなわちＺ軸方向の位置が互いに異なる面上に配置している。そして、それ以外の構成は、第１実施形態に係るセル８０Ａと同様である。
【0125】
このように本実施形態に係るセル８０Ｂでは、Ｓｉ基板８００の厚さ方向においてフィンガー電極８０４と重なるように、バスバー電極８０５が設けられている。具体的には、Ｓｉ基板８００の電極面８５のうち、－Ｙ側には、Ｘ軸方向に延在するｐ型バスバー電極８０５ｐが設けられている。また、Ｓｉ基板８００の電極面８５のうち、＋Ｙ側には、Ｘ軸方向に延在するｎ型バスバー電極８０５ｎが設けられている。
【0126】
これらのバスバー電極８０５は、複数のフィンガー電極８０４および複数のサブフィンガー電極８０６を跨ぐように設けられている。そして、バスバー電極８０５とフィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６との間は、パッシベーション膜８０７を介して絶縁されている。
【0127】
このような構造によれば、電極面８５のうち、第１実施形態においてバスバー電極８０５を配置するために確保されていた領域を、フィンガー電極８０４やサブフィンガー電極８０６を配置するために流用することができる。このため、ｐ＋不純物領域８０１をより高密度に配置することができ、光電変換効率をより高めることができる。
【0128】
また、本実施形態においても、Ｓｉ基板８００を厚さ方向から見たとき、バスバー電極８０５の延在方向およびフィンガー電極８０４の延在方向は、互いに直交している。また、サブフィンガー電極８０６は、フィンガー電極８０４から分岐している。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0129】
また、本実施形態は、前述したように、Ｓｉ基板８００の電極面８５（一方の面）に設けられ、バスバー電極８０５（第１電極）と電気的に接続されている電極パッド８６、８７（接続部）をさらに有している。すなわち、バスバー電極８０５は、図７に示すように、パッシベーション膜８０７で覆われている。そして、パッシベーション膜８０７の一部に設けられた開口部により、バスバー電極８０５の一部が－Ｚ方向に露出している。これらの露出部が電極パッド８６、８７を構成している。
【0130】
そして、これらの電極パッド８６、８７は、それぞれＳｉ基板８００の外縁部よりも内側、すなわち中央部に配置されている。これにより、電極パッド８６、８７に導電接続部８３を接続してセル８０Ｂを固定するとき、セル８０Ｂをより安定的に固定することが可能になる。
【0131】
なお、「Ｓｉ基板８００の外縁部」とは、Ｓｉ基板８００の外縁からＳｉ基板８００の短軸の長さの１０％の幅の範囲のことをいう。そして、「Ｓｉ基板８００の短軸の長さ」とは、Ｓｉ基板８００においてとり得る最大長さのことをいう。
【0132】
また、本実施形態では、前述したように、バスバー電極８０５（第１電極）とフィンガー電極８０４（第２電極）との間に設けられているパッシベーション膜８０７（絶縁層）をさらに有している。そして、本実施形態に係るセル８０Ｂは、パッシベーション膜８０７を厚さ方向に貫通し、ｐ型バスバー電極８０５ｐとｐ型フィンガー電極８０４ｐとを電気的に接続するｐ型貫通配線８１４ｐと、ｎ型バスバー電極８０５ｎとｎ型フィンガー電極８０４ｎとを電気的に接続するｎ型貫通配線８１４ｎと、をさらに有している。
【0133】
このような構造によれば、フィンガー電極８０４の配置によらず、バスバー電極８０５の幅を十分に広く確保することができる。このため、バスバー電極８０５の導電性をより高めることができ、電気抵抗に伴う光電変換ロスを抑制することができる。加えて、バスバー電極８０５が、受光面８４から入射した光を反射する反射膜として機能するため、光電変換効率をより高めることができる。
【0134】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第３実施形態を適用したセルについて詳述する。
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第３実施形態を適用したセルについて詳述する。
【0135】
図８は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第３実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図８では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を介してバスバー電極８０５、フィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６を透視するように図示している。
【0136】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図８において、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【0137】
前述した第１実施形態に係るセル８０Ａでは、Ｓｉ基板８００の電極面８５の－Ｙ側外縁部にｐ型バスバー電極８０５ｐが設けられ、＋Ｙ側外縁部にｎ型バスバー電極８０５ｎが設けられているのに対し、第３実施形態に係るセル８０Ｃでは、Ｓｉ基板８００の外縁に沿ってｐ型バスバー電極８０５ｐが設けられている。
【0138】
すなわち、本実施形態に係るセル８０Ｃは、Ｓｉ基板８００（半導体基板）がｎ型（第１導電型）であり、Ｓｉ基板８００の電極面８５は、ｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）およびｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）を有している。
【0139】
また、バスバー電極８０５（第１電極）は、前述したように、第２導電型不純物領域であるｐ＋不純物領域８０１（図４参照）と電気的に接続されているｐ型バスバー電極８０５ｐ（第２の第１電極）、および、第１導電型不純物領域であるｎ＋不純物領域８０２（図４参照）と電気的に接続されているｎ型バスバー電極８０５ｎ（第１の第１電極）と、を備えている。そして、本実施形態に係るｐ型バスバー電極８０５ｐは、Ｘ軸方向に延在している部分のみでなく、Ｙ軸方向に延在している部分も含んでいる。その結果、本実施形態に係るｐ型バスバー電極８０５ｐは、Ｓｉ基板８００（半導体基板）の外縁に沿って例えば環状に設けられている。
【0140】
このようなセル８０Ｃによれば、例えば環状をなすｐ型バスバー電極８０５ｐと重なるようにｐ＋不純物領域８０１を配置したとき、そのｐ＋不純物領域８０１から取り出した少数キャリアーを効率よく収集することができる。すなわち、従来の裏面電極型光電変換素子では、半導体基板の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができなかったのに対し、本実施形態では、Ｓｉ基板８００の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することができる。特に、Ｓｉ基板８００の面積が小さい場合、相対的に外縁近傍で発生する少数キャリアーの割合が多くなるため、光電変換効率に寄与する割合も大きくなる。このため、光電変換効率が特に高いセル８０Ｃが得られる。
【0141】
また、本実施形態では、図８に示すように、ｐ型バスバー電極８０５ｐが閉じた環状をなしている。このため、電流経路の最短化を図り、電気抵抗に伴う光電変換ロスを最小化することができる。なお、ｐ型バスバー電極８０５ｐは、必ずしも閉じた環状をなしている必要はなく、一部が欠損していてもよい。
【0142】
一方、本実施形態に係るｎ型バスバー電極８０５ｎは、Ｓｉ基板８００のＹ軸方向における中心を通過するように、Ｘ軸方向に沿って延在している。このｎ型バスバー電極８０５ｎは、電極パッド８７を通過するとともに、電極パッド８６を迂回するように引き回されている。
【0143】
そして、ｐ型フィンガー電極８０４ｐの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８６を構成している。一方、ｎ型フィンガー電極８０４ｎの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８７を構成している。
【0144】
図９は、図８の部分拡大図である。なお、図９では、図８に図示した構成に加え、ｐ＋不純物領域８０１（第２導電型不純物領域）およびｎ＋不純物領域８０２（第１導電型不純物領域）を図示している。また、図９において、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【0145】
本実施形態では、前述したように、環状をなすｐ型バスバー電極８０５ｐと重なるように、第１導電型とは異なる第２導電型のｐ＋不純物領域８０１が配置されている。すなわち、図９に示すセル８０Ｃは、Ｓｉ基板８００（半導体基板）がｎ型（第１導電型）であり、Ｓｉ基板８００の電極面８５は、ｐ＋不純物領域８０１を有している。
【0146】
そして、このｐ型バスバー電極８０５ｐと重なるように配置されたｐ＋不純物領域８０１は、図９に示すように、Ｓｉ基板８００（半導体基板）の外縁に沿って設けられている。
【0147】
このように設けられたｐ＋不純物領域８０１は、前述したように、Ｓｉ基板８００の外縁近傍で発生した少数キャリアーを効率よく収集することを可能にする。このため、面積が小さいＳｉ基板８００を用いた場合であっても、光電変換効率が高いセル８０Ｃを実現することができる。
【0148】
また、本実施形態では、図８に示すように、ｐ＋不純物領域８０１が閉じた環状になっている。このため、Ｓｉ基板８００の外縁近傍で発生した少数キャリアーを最大限に収集することが可能になる。なお、ｐ＋不純物領域８０１は、必ずしも閉じた環状をなしている必要はなく、一部が欠損していてもよい。
【0149】
また、Ｓｉ基板８００の外縁とｐ＋不純物領域８０１との離間距離Ｌ１は、特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。離間距離Ｌ１が前記範囲内であることにより、外縁近傍で発生した少数キャリアーを最大限に収集するという効果を十分に享受しつつ、同時に製造容易性を確保することができる。すなわち、離間距離Ｌ１が前記上限値を上回ると、Ｓｉ基板８００の外縁近傍で発生した少数キャリアーがｐ＋不純物領域８０１まで移動する前に消滅してしまい、光電変換に寄与することができないおそれがある。一方、離間距離Ｌ１が前記下限値を下回ると、例えば切断プロセスを経てセル８０Ａを切り出すとき、切断加工の精度を特に高める必要があり、製造難易度が高くなるおそれがある。
【0150】
以上のような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第３実施形態も、サブフィンガー電極８０６を備えている。このため、電極パッド８６、８７の位置によらず、光電変換効率を高めることができる。その結果、例えば電極パッド８６、８７をＳｉ基板８００の中央部に配置してセル８０Ａを安定的に固定しつつ、光電変換効率の高い太陽電池８０を実現することができる。
【0151】
≪第４実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第４実施形態を適用したセルについて詳述する。
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第４実施形態を適用したセルについて詳述する。
【0152】
図１０は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第４実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図１０では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７を介してバスバー電極８０５、フィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６を透視するように図示している。
【0153】
以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１０において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【0154】
第４実施形態は、サブフィンガー電極８０６の形状が異なる以外、第３実施形態と同様である。すなわち、前述した第３実施形態に係るセル８０Ｃは、ｐ型サブフィンガー電極８０６ｐとｎ型サブフィンガー電極８０６ｎの双方を有しているのに対し、第４実施形態に係るセル８０Ｄは、ｎ型サブフィンガー電極８０６ｎのみを有している。
【0155】
また、本実施形態に係るｐ型バスバー電極８０５ｐは、環状をなす部分に加え、この部分と電極パッド８６とをつなぐ部分も含んでいる。
【0156】
一方、本実施形態に係るｎ型バスバー電極８０５ｎは、電極パッド８７を通過するように引き回されている。また、本実施形態に係るｎ型サブフィンガー電極８０６ｎは、電極パッド８６の＋Ｙ側および－Ｙ側にそれぞれ設けられている。そして、ｐ型バスバー電極８０５ｐの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８６を構成している。一方、ｎ型バスバー電極８０５ｎの一部がパッシベーション膜８０７から露出し、電極パッド８７を構成している。
以上のような第４実施形態においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。
以上のような第４実施形態においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。
【0157】
≪第５実施形態≫
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第５実施形態を適用したセルについて詳述する。
次に、本発明の裏面電極型光電変換素子の第５実施形態を適用したセルについて詳述する。
【0158】
図１１は、本発明の裏面電極型光電変換素子の第５実施形態を適用したセルの電極面を示す平面図である。なお、図１１では、電極面８５上に設けられたパッシベーション膜８０７およびバスバー電極８０５を介してフィンガー電極８０４およびサブフィンガー電極８０６を透視するように図示している。また、図１１では、バスバー電極８０５の輪郭のみを一点鎖線で図示している。
【0159】
以下、第５実施形態について説明するが、以下の説明では第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１１において、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【0160】
【0161】
また、セル８０Ｅが備えるバスバー電極８０５は、セル８０Ｅの外形形状、すなわち円弧に沿って湾曲している。
【0162】
さらに、セル８０Ｅが備えるフィンガー電極８０４は、円弧の半径に沿って放射状に延在している。
【0163】
また、セル８０Ｅが備えるサブフィンガー電極８０６は、フィンガー電極８０４から分岐するとともに、円弧に沿って延在している。
【0164】
以上のような第５実施形態においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、外形に曲線を含むセル８０Ｅは、太陽電池を搭載する電子機器のデザイン性の向上に寄与する。
【0165】
＜光電変換モジュールの製造方法＞
次に、太陽電池８０（光電変換モジュール）を製造する方法の一例について、図４を参照しつつ説明する。
次に、太陽電池８０（光電変換モジュール）を製造する方法の一例について、図４を参照しつつ説明する。
【0166】
［１］まず、セル８０Ａを準備する。このセル８０Ａは、例えば、Ｓｉウエハーに不純物領域等を形成した後、電極やコンタクト、絶縁膜等を成膜することにより形成し、その後、個片化することにより製造される。電極やコンタクト、絶縁膜等の形成には、例えば各種蒸着技術、および、それにより形成された膜をパターニングするフォトリソグラフィー技術が用いられる。
【0167】
［２］次に、セル８０Ａおよび開口部８２４の少なくとも一方に、導電性の導電接続部８３を配置する。具体的には、セル８０Ａの電極パッド８６に導電接続部８３を配置するようにしてもよく、配線基板８２の開口部８２４に導電接続部８３を配置するようにしてもよい。なお、電極パッド８６や導電膜８２２には、あらかじめ金属バンプ等を形成しておいてもよい。
【0168】
［３］次に、導電接続部８３を介して、セル８０Ａと配線基板８２とを重ね合わせる。これにより、導電接続部８３は、荷重を受けて変形し、開口部８２４の内側の空間に広がる。その結果、導電接続部８３は、セル８０Ａの電極パッド８６と配線基板８２の導電膜８２２の双方に接触し、双方の間を電気的および機械的に接続することができる。
以上のようにして太陽電池８０が得られる。
以上のようにして太陽電池８０が得られる。
【0169】
＜電子時計＞
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計について説明する。
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計について説明する。
【0170】
図１２、１３は、それぞれ、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。このうち、図１２は、電子時計の表側から見たときの外観を表す斜視図であり、図１３は、電子時計の裏側から見たときの外観を表す斜視図である。また、図１４は、図１２、１３に示す電子時計の平面図であり、図１５は、図１２、１３に示す電子時計の縦断面図である。
【0171】
電子時計２００は、ケース３１と太陽電池８０（光電変換モジュール）と表示部５０と光センサー部４０を含む機器本体３０と、ケース３１に取り付けられた２つのバンド１０と、を有している。
【0172】
なお、本明細書では、電子時計２００および太陽電池８０のうち、太陽電池８０に入射する光の光源側を「表（おもて）」とし、その反対側を「裏」とする。また、太陽電池８０の受光面８４に直交する方向に延在する方向軸をＺ軸とする。また、電子時計２００の裏側から表側への向きを「＋Ｚ方向」とし、その反対向きを「－Ｚ方向」とする。
【0173】
一方、Ｚ軸に直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。このうち、２つのバンド１０同士を結ぶ方向軸をＹ軸とし、Ｙ軸に直交する方向軸をＸ軸とする。また、表示部５０の上向きを「＋Ｙ方向」とし、下向きを「－Ｙ方向」とする。また、図１４における右向きを「＋Ｘ方向」とし、左向きを「－Ｘ方向」とする。
【0174】
以下、電子時計２００の構成について順次説明する。
（機器本体）
機器本体３０は、表側および裏側に開口したケース３１と、表側の開口部を塞ぐように設けられた風防板５５と、ケース３１の表面および風防板５５の側面を覆うように設けられたベゼル５７と、裏側の開口部を塞ぐように設けられた透明カバー４４と、を備える筐体を有している。この筐体内には、後述する種々の構成要素が収容される。
（機器本体）
機器本体３０は、表側および裏側に開口したケース３１と、表側の開口部を塞ぐように設けられた風防板５５と、ケース３１の表面および風防板５５の側面を覆うように設けられたベゼル５７と、裏側の開口部を塞ぐように設けられた透明カバー４４と、を備える筐体を有している。この筐体内には、後述する種々の構成要素が収容される。
【0175】
筐体のうち、ケース３１は円環状をなしており、表側には風防板５５を嵌め込み可能な開口部３５を備え、裏側には透明カバー４４を嵌め込み可能な開口部（測定窓部４５）を備えている。
【0176】
また、ケース３１の裏側の一部は、突出するように成形された凸状部３２になっている。この凸状部３２の頂部が開口しており、この開口部に透明カバー４４が嵌め込まれているとともに、透明カバー４４の一部が開口部から突出している。
【0177】
ケース３１の構成材料としては、例えばステンレス鋼、チタン合金のような金属材料の他、樹脂材料、セラミックス材料等が挙げられる。また、ケース３１は、複数の部位の組み立て体であってもよく、その場合、部位同士で構成材料が異なっていてもよい。
【0178】
また、ケース３１の外側面には、複数の操作部５８（操作ボタン）が設けられている。
また、ケース３１の表側に設けられた開口部３５の外縁には、＋Ｚ方向に突出する突起部３４が形成されている。そして、この突起部３４を覆うように、円環状をなすベゼル５７が設けられている。
また、ケース３１の表側に設けられた開口部３５の外縁には、＋Ｚ方向に突出する突起部３４が形成されている。そして、この突起部３４を覆うように、円環状をなすベゼル５７が設けられている。
【0179】
さらに、ベゼル５７の内側には風防板５５が設けられている。そして、風防板５５の側面とベゼル５７との間が、パッキンや接着剤のような接合部材５６を介して接着されている。
【0180】
風防板５５および透明カバー４４の構成材料としては、例えばガラス材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。また、風防板５５は透光性を有し、風防板５５を介して表示部５０の表示内容および太陽電池８０の受光面８４を視認することができるようになっている。さらに、透明カバー４４も透光性を有し、光センサー部４０を生体情報測定部として機能させることができる。
【0181】
また、筐体の内部空間３６は、後述する種々の構成要素を収容可能な閉空間になっている。
【0182】
機器本体３０は、それぞれ内部空間３６に収容される要素として、回路基板２０と、方位センサー２２（地磁気センサー）と、加速度センサー２３と、ＧＰＳアンテナ２８と、光センサー部４０と、表示部５０を構成する電気光学パネル６０および照明部６１と、二次電池７０と、太陽電池８０と、を備えている。また、機器本体３０は、これらの要素の他にも、標高や水深等を算出するための圧力センサー、温度を測定する温度センサー、角速度センサーのような各種センサー、バイブレーター等を備えていてもよい。
【0183】
回路基板２０は、前述した要素同士を電気的に接続する配線を含む基板である。また、回路基板２０には、前述した要素の動作を制御する制御回路や駆動回路等を含むＣＰＵ２１（Central Processing Unit）および他の回路素子２４が搭載されている。
【0184】
また、太陽電池８０、電気光学パネル６０、回路基板２０および光センサー部４０は、風防板５５側からこの順で配置されている。これにより、太陽電池８０は、風防板５５に近接して配置されることになり、多くの外部光が太陽電池８０に効率よく入射する。その結果、太陽電池８０における光電変換効率を最大限に高めることができる。
【0185】
以下、機器本体３０に収容される要素についてさらに詳述する。
回路基板２０は、その端部が回路ケース７５を介してケース３１に取り付けられている。
回路基板２０は、その端部が回路ケース７５を介してケース３１に取り付けられている。
【0186】
また、回路基板２０には、接続配線部６３および接続配線部８１が電気的に接続されている。このうち、接続配線部６３を介して回路基板２０と電気光学パネル６０とが電気的に接続されている。また、接続配線部８１を介して回路基板２０と太陽電池８０とが電気的に接続されている。これらの接続配線部６３、８１は、例えばフレキシブル回路基板で構成され、内部空間３６の隙間に効率よく引き回される。
【0187】
方位センサー２２および加速度センサー２３は、電子時計２００を装着したユーザーの体の動きに係る情報を検出することができる。方位センサー２２および加速度センサー２３は、ユーザーの体動に応じて変化する信号を出力し、ＣＰＵ２１に送信する。
【0188】
ＣＰＵ２１は、ＧＰＳアンテナ２８を含むＧＰＳ受信部（図示せず）を制御する回路、光センサー部４０を駆動しユーザーの脈波等を測定する回路、表示部５０を駆動する回路、太陽電池８０の発電を制御する回路等を含む。
【0189】
ＧＰＳアンテナ２８は、複数の位置情報衛星から電波を受信する。また、機器本体３０は、図示しない信号処理部を備えている。信号処理部は、ＧＰＳアンテナ２８が受信した複数の測位信号に基づいて測位計算を行い、時刻および位置情報を取得する。信号処理部は、これらの情報をＣＰＵ２１に送信する。
【0190】
光センサー部４０は、ユーザーの脈波等を検出する生体情報測定部である。図１５に示す光センサー部４０は、受光部４１と、受光部４１の外側に設けられた複数の発光部４２と、受光部４１および発光部４２が搭載されたセンサー基板４３と、を含む光電センサーである。また、受光部４１および発光部４２は、前述した透明カバー４４を介して、ケース３１の測定窓部４５に臨んでいる。また、機器本体３０が備える接続配線部４６を介して回路基板２０と光センサー部４０とが電気的に接続されている。
【0191】
このような光センサー部４０は、発光部４２から射出した光を被検体（例えばユーザーの皮膚）に対して照射し、その反射光を受光部４１で受光することにより、脈波を検出する。光センサー部４０は、検出した脈波の情報をＣＰＵ２１に送信する。
【0192】
なお、光電センサーに代えて、心電計、超音波センサーのような他のセンサーを用いるようにしてもよい。
【0193】
また、機器本体３０は、図示しない通信部を備えている。この通信部は、機器本体３０が取得した各種の情報や記憶している情報、ＣＰＵ２１による演算結果等を外部に送信する。
【0194】
表示部５０は、風防板５５を介して、電気光学パネル６０の表示内容をユーザーに視認させる。これにより、例えば前述した要素から取得した情報を、文字や画像として表示部５０に表示し、ユーザーに認識させることができる。
【0195】
電気光学パネル６０としては、例えば、液晶表示素子、有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）表示素子、電気泳動表示素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示素子等が挙げられる。
【0196】
図１５では、一例として、電気光学パネル６０が反射型の表示素子（例えば反射型液晶表示素子、電気泳動表示素子等）である場合を図示している。このため、表示部５０は、電気光学パネル６０が備える導光板（図示せず）の光入射面に設けられた照明部６１を備えている。照明部６１としては、例えばＬＥＤ素子が挙げられる。このような照明部６１および導光板は、反射型表示素子のフロントライトとして機能する。
【0197】
なお、電気光学パネル６０が透過型の表示素子（例えば透過型液晶表示素子等）である場合には、フロントライトに代えてバックライトを設けるようにすればよい。
【0198】
また、電気光学パネル６０が自発光型の表示素子（例えば有機ＥＬ表示素子、ＬＥＤ表示素子等）である場合や、自発光型ではないものの外光を利用する表示素子である場合には、フロントライトやバックライトを省略することができる。
【0199】
二次電池７０は、図示しない配線を介して回路基板２０に接続されている。これにより、二次電池７０から出力される電力を、前述した要素の駆動に用いることができる。また、太陽電池８０で発電した電力によって、二次電池７０を充電することができる。
【0200】
以上のような電子時計２００（電子機器）は、例えば前述したセル８０Ｅ（裏面電極型光電変換素子）を含む太陽電池８０を備えている。すなわち、太陽電池８０は、セル８０Ｅを適用したセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを備えている。このため、セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄが安定的に固定され、かつ光電変換効率が高い、信頼性の高い電子時計２００が得られる。
【0201】
なお、セル８０Ｅに代えて、セル８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄのうちのいずれかを備えていてもよい。また、電子時計２００に代えて、アナログ時計に太陽電池８０を搭載するようにしてもよい。
【0202】
以上、電子時計２００について説明したが、本発明の電子機器の実施形態は電子時計に限定されず、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、カメラ等であってもよい。
【0203】
＜電子時計の変形例＞
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例について説明する。
次に、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計の変形例について説明する。
【0204】
【0205】
電子時計９１は、図１６または図１７に示すように、外装ケース９３０と、カバーガラス９３３と、裏蓋９３４と、を備えている。外装ケース９３０は、円筒状のケース本体９３１に、ベゼル９３２が嵌合されて構成されている。このベゼル９３２の内周側に、リング状のダイヤルリング９３５を介して、円盤状の文字板９１１が時刻表示部分として配置されている。
【0206】
また、外装ケース９３０の側面には、文字板９１１の中心より、２時方向の位置にＡボタン９２と、４時方向の位置にＢボタン９３と、３時方向の位置にリューズ９４とが設けられている。
【0207】
電子時計９１は、図１６または図１７に示すように、金属製のケース本体９３１の２つの開口のうち、表面側の開口は、ベゼル９３２を介してカバーガラス９３３で塞がれており、裏面側の開口は、裏蓋９３４で塞がれている。
【0208】
外装ケース９３０の内側には、ベゼル９３２の内周に取り付けられているダイヤルリング９３５と、光透過性の文字板９１１と、指針９２１～９２４と、カレンダー車９２０と、各指針９２１～９２４およびカレンダー車９２０を駆動する駆動機構９１４０と、が設けられている。
【0209】
ダイヤルリング９３５は、カバーガラス９３３と並行している平板部分と、文字板９１１側へ傾斜した傾斜部分と、を備えている。ダイヤルリング９３５の平板部分および傾斜部分と、ベゼル９３２の内周面とによりドーナツ形状の収納空間が形成されており、この収納空間内には、リング状のアンテナ体９１１０が収納されている。
【0210】
文字板９１１は、外装ケース９３０の内側で時刻を表示する円形の板材であり、例えばプラスチック等の光透過性の材料で形成されている。また、文字板９１１とカバーガラス９３３との間には、指針９２１～９２４等が設けられている。
【0211】
文字板９１１と、駆動機構９１４０が取り付けられている地板９１２５と、の間には、光発電を行う太陽電池９１３５が備えられている。すなわち、太陽電池９１３５は、文字板９１１の裏側に設けられている。そして、太陽電池９１３５は、文字板９１１を透過してくる光を受けて光発電する。
【0212】
太陽電池９１３５は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の光発電素子を直列接続した円形の平板であって、前述した太陽電池８０と同様、本発明の光電変換モジュールの実施形態である。このため、太陽電池９１３５は、セル（裏面電極型光電変換素子）が安定的に固定され、かつ光電変換効率が高く、信頼性の高いものとなる。
【0213】
また、文字板９１１、太陽電池９１３５および地板９１２５には、指針９２１～９２３の指針軸９２９と、指針９２４の図示しない指針軸と、が貫通する穴が形成されている。また、文字板９１１および太陽電池９１３５には、それぞれカレンダー小窓９１９の開口部が形成されている。
【0214】
駆動機構９１４０は、地板９１２５に取り付けられ、回路基板９１２０で裏面側から覆われている。駆動機構９１４０は、ステップモーターと歯車等の輪列とを有し、ステップモーターが輪列を介して指針軸９２９等を回転させることにより各指針９２１～９２４およびカレンダー車９２０等を駆動する。
【0215】
回路基板９１２０は、ＧＰＳ受信回路９４５と、制御装置９５０と、を備えている。また、この回路基板９１２０およびアンテナ体９１１０は、アンテナ接続ピン９１１５を用いて互いに接続されている。ＧＰＳ受信回路９４５および制御装置９５０が設けられた回路基板９１２０の裏蓋９３４側には、これらの回路部品を覆うための回路押さえ９１２２が設けられている。また、リチウムイオン電池等の二次電池９１３０が、地板９１２５と裏蓋９３４との間に設けられている。二次電池９１３０は、太陽電池９１３５が発電した電力で充電される。
【0216】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0217】
例えば、本発明の裏面電極型光電変換素子、光電変換モジュールおよび電子機器は、前記実施形態の要素の一部が、同等の機能を有する任意の要素に代替されたものであってもよく、また、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。
【0218】
また、前記実施形態では、ｎ型のＳｉ基板を用いているが、ｐ型のＳｉ基板を用いるようにしてもよい。すなわち、前記実施形態では、第１導電型としてｎ型、第２導電型としてｐ型を採用した例を説明しているが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。後者の場合、前記実施形態におけるｎ型とｐ型の関係を互いに入れ替えるようにすればよい。
【符号の説明】
【0219】
１０…バンド、２０…回路基板、２１…ＣＰＵ、２２…方位センサー、２３…加速度センサー、２４…回路素子、２８…ＧＰＳアンテナ、３０…機器本体、３１…ケース、３２…凸状部、３４…突起部、３５…開口部、３６…内部空間、４０…光センサー部、４１…受光部、４２…発光部、４３…センサー基板、４４…透明カバー、４５…測定窓部、４６…接続配線部、５０…表示部、５５…風防板、５６…接合部材、５７…ベゼル、５８…操作部、６０…電気光学パネル、６１…照明部、６３…接続配線部、７０…二次電池、７５…回路ケース、８０…太陽電池、８０ａ…セル、８０ｂ…セル、８０ｃ…セル、８０ｄ…セル、８０Ａ…セル、８０Ａ’…セル、８０Ｂ…セル、８０Ｃ…セル、８０Ｄ…セル、８０Ｅ…セル、８１…接続配線部、８２…配線基板、８３…導電接続部、８４…受光面、８５…電極面、８６…電極パッド、８７…電極パッド、９１…電子時計、９２…Ａボタン、９３…Ｂボタン、９４…リューズ、２００…電子時計、８００…Ｓｉ基板、８０１…ｐ＋不純物領域、８０２…ｎ＋不純物領域、８０４…フィンガー電極、８０４ｎ…ｎ型フィンガー電極、８０４ｐ…ｐ型フィンガー電極、８０５…バスバー電極、８０５ｎ…ｎ型バスバー電極、８０５ｐ…ｐ型バスバー電極、８０６…サブフィンガー電極、８０６ｎ…ｎ型サブフィンガー電極、８０６ｐ…ｐ型サブフィンガー電極、８０７…パッシベーション膜、８０９ｎ…電極到達不可領域、８０９ｐ…電極到達不可領域、８１１ｎ…ｎ＋コンタクト、８１１ｐ…ｐ＋コンタクト、８１４ｎ…ｎ型貫通配線、８１４ｐ…ｐ型貫通配線、８１７…パッシベーション膜、８２１…絶縁基板、８２２…導電膜、８２３…絶縁膜、８２４…開口部、８２５…接着層、９１１…文字板、９１９…カレンダー小窓、９２０…カレンダー車、９２１…指針、９２２…指針、９２３…指針、９２４…指針、９２９…指針軸、９３０…外装ケース、９３１…ケース本体、９３２…ベゼル、９３３…カバーガラス、９３４…裏蓋、９３５…ダイヤルリング、９４５…ＧＰＳ受信回路、９５０…制御装置、９１１０…アンテナ体、９１１５…アンテナ接続ピン、９１２０…回路基板、９１２２…回路押さえ、９１２５…地板、９１３０…二次電池、９１３５…太陽電池、９１４０…駆動機構、Ｌ１…離間距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】