知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ シャンラオ ジンコ ソーラー テクノロジー デベロップメント シーオー．，エルティーディーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-07
(54)【発明の名称】太陽電池及びそれを含む太陽電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H10K 30/57 20230101AFI20240229BHJP
H10K 39/12 20230101ALI20240229BHJP
H10K 39/15 20230101ALI20240229BHJP
H10K 39/18 20230101ALI20240229BHJP
H10K 30/40 20230101ALI20240229BHJP
H10K 30/81 20230101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
H10K30/57
H10K39/12
H10K39/15
H10K39/18
H10K30/40
H10K30/81
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023553259
(86)(22)【出願日】2022-02-21
(85)【翻訳文提出日】2023-09-01
(86)【国際出願番号】 KR2022002523
(87)【国際公開番号】W WO2022186534
(87)【国際公開日】2022-09-09
(31)【優先権主張番号】10-2021-0027224
(32)【優先日】2021-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522401774
【氏名又は名称】シャンラオ シンユエン ユエドン テクノロジー デベロップメント シーオー．，エルティーディー
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ナム，ジョンボム
(72)【発明者】
【氏名】ジュン，イルヒョン
(72)【発明者】
【氏名】リ，キョンソ
【テーマコード（参考）】
5F251
【Ｆターム（参考）】
5F251AA02
5F251AA11
5F251BA12
5F251CB15
5F251CB27
5F251CB29
5F251DA03
5F251DA16
5F251DA18
5F251DA20
5F251EA05
5F251FA02
5F251FA06
5F251FA14
5F251FA15
5F251FA18
5F251FA24
5F251GA04
5F251XA01
5F251XA56
5F251XA61
(57)【要約】
【課題】
【解決手段】本発明の実施例による太陽電池は、第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部に配置されるとともに、前記第１光電変換部とは異なる物質または構造を有し、前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、かつ前記第２電極は、単一層として形成されている。従って、ペロブスカイト化合物を含む光電変換部以外の他の物質や構造を有する他の光電変換部をさらに備えたタンデム型構造を有しつつ、優れた効率及び信頼性を有する太陽電池モジュールを提供できる。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の実施例による太陽電池は、第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部に配置されるとともに、前記第１光電変換部とは異なる物質または構造を有し、前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、かつ前記第２電極は、単一層として形成されている。従って、ペロブスカイト化合物を含む光電変換部以外の他の物質や構造を有する他の光電変換部をさらに備えたタンデム型構造を有しつつ、優れた効率及び信頼性を有する太陽電池モジュールを提供できる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池であって、第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、
前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、
前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部に配置されるとともに、前記第１光電変換部とは異なる物質または構造を有し、
前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、
前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、かつ前記第２電極は、単一層として形成されている、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項2】
前記第１電極は、堆積により形成された第１導電層と、前記第１導電層上にペーストを印刷して焼成することにより形成された第２導電層とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記第２電極と前記第１電極の前記第１導電層とは、同時に形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部に全体的に形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項5】
前記第２電極と前記第１電極の前記第２導電層とは、同時に形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項6】
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部にパターニングされる、ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
【請求項7】
前記太陽電池は、縁領域において隣接する太陽電池と重なる重なり部分を有し、前記重なり部分には、前記第１電極に接続された電極部を含み、前記電極部は、前記第１電極の前記第１導電層と同時に形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項8】
太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池と、隣接する前記太陽電池間を接続するための接続部材とを含み、
それぞれの前記太陽電池は、
第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、
前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、
前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部において前記第１光電変換部よりも広い面積を有して端部差領域を構成しかつ前記第１光電変換部とは異なる物質又は構造を有し
前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、
前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、かつ前記第２電極は、単一層として形成されている、ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項9】
前記接続部材は、前記端部差領域において前記第１電極に接続された電極部を有し、１つの太陽電池の前記第２電極と、隣接する前記太陽電池の前記電極部とは、隣接する前記太陽電池の重なりにより電気的に接続される、ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項10】
前記重なり部分は、隣接する上部太陽電池と重なる第１重なり部分と、隣接する下部裏面電極型太陽電池と重なる第２重なり部分とを含み、前記接続部材は、前記上部太陽電池の前記第２重なり部分及び前記下部太陽電池の前記第１重なり部分の端部差領域の間に全体的に配置された導電性接着部を含む、ことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項11】
前記電極部と前記導電性接着部とは、互いに接して電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
【請求項12】
前記複数の太陽電池は、互いに離間して配置され、前記接続部材は、１つの太陽電池の前記第１電極と、隣接する１つの太陽電池の前記第２電極とを接続する配線部材を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項13】
前記接続部材は、前記第１電極と前記配線部材とを接続するための導電性接着フィルムをさらに含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関し、特に、ペロブスカイト構造体を含む太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板を含む太陽電池は、優れた光電変換効率を有するため、広く用いられている。しかしながら、半導体基板を含む光電変換効率の向上には一定の限界があり、様々な構造の太陽電池が提案されている。
【0003】
一例として、短波長の光を吸収して短波長を用いた光電変換を行う、ペロブスカイト化合物を含む太陽電池が提案されている。しかしながら、このようなペロブスカイト化合物によって光電変換層を形成する際に、有機物と無機物とが化合することによって１つのペロブスカイト化合物層が形成される。
【0004】
上述のようなペロブスカイト化合物層を形成するために、韓国公開特許公報第１０－２０１８－００９９５７７号（公開日２０１８．０９．０５．）は、有機物と無機物とを混合してペロブスカイト溶液を調製した後、この溶液を基板上に塗布して形成する。
【0005】
上述のように形成されたペロブスカイト太陽電池は、通常、ガラス基板上に形成されたペロブスカイト層を単位電池間の分離プロセスによってマイクロモジュール化する。
【0006】
これに対して、ペロブスカイト太陽電池を大面積化して製造する場合、複数の大面積のペロブスカイトを１つのモジュールにモジュール化する技術が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】韓国公開特許公告第１０－２０１８－００９９５７７号（公開日：２０１８年０９月０５日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換部以外の他の物質や構造を有する他の光電変換部をさらに備えたタンデム型構造を有しつつ、優れた効率及び信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【0009】
本発明は、タンデム型構造を有する太陽電池モジュールに用いられる低温プロセスによる最適な電極構造を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、大面積のペロブスカイト化合物を含む太陽電池モジュールにおけるプレート構造と電池の最適な配列を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の実施例による太陽電池は、第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部に配置されるとともに、前記第１光電変換部とは異なる物質または構造を有し、前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、かつ前記第２電極は、単一層として形成されている。
【0012】
前記第１電極は、堆積により形成された第１導電層と、前記第１導電層上にペーストを印刷して焼成することにより形成された第２導電層とを含んでもよい。
【0013】
前記第２電極は、前記第１電極の前記第１導電層と同時に形成されてもよい。
【0014】
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部に全体的に形成されてもよい。
【0015】
前記第２電極は、前記第１電極の前記第２導電層と同時に形成されてもよい。
【0016】
前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部にパターニングされてもよい。
【0017】
前記太陽電池は、縁領域において隣接する太陽電池と重なる重なり部分を有し、前記重なり部分には、前記第１電極に接続された電極部を含み、前記電極部は、前記第１電極の前記第１導電層と同時に形成されてもよい。
【0018】
また、本発明による太陽電池モジュールは、複数の太陽電池と、隣接する前記太陽電池間を接続するための接続部材とを含み、それぞれの前記太陽電池は、第１光電変換部と、第２光電変換部と、第１電極と、第２電極とを含み、前記第１光電変換部は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層の一方側に位置する第１輸送層と、前記光電変換層の他方側に位置する第２輸送層とを含み、前記第２光電変換部は、前記第１光電変換部の前記第２輸送層の下部において前記第１光電変換部よりも広い面積を有して端部差領域を構成しかつ前記第１光電変換部とは異なる物質又は構造を有し、前記第１電極は、前記第１光電変換部の受光面となる面において前記第１光電変換部に電気的に接続され、前記第２電極は、前記第２光電変換部の下部において前記第２光電変換部に電気的に接続され、前記第１電極は、少なくとも２層の積層構造を有し、前記第２電極は、単一層として形成されている。
【0019】
前記接続部材は、前記端部差領域において前記第１電極に接続された電極部を有し、１つの太陽電池の前記第２電極と、隣接する前記太陽電池の前記電極部とは、隣接する前記太陽電池の重なりにより電気的に接続されてもよい。
【0020】
前記重なり部分は、隣接する上部太陽電池と重なる第１重なり部分と、隣接する下部裏面電極型太陽電池と重なる第２重なり部分とを含み、前記接続部材は、前記上部太陽電池の前記第２重なり部分及び前記下部太陽電池の前記第１重なり部分の端部差領域の間に全体的に配置された導電性接着部を含んでもよい。
【0021】
前記電極部と前記導電性接着部とは、互いに接して電気的に接続されてもよい。
【0022】
前記複数の太陽電池は、互いに離間して配置され、前記接続部材は、１つの太陽電池の前記第１電極と、隣接する１つの太陽電池の前記第２電極とを接続する配線部材を含んでもよい。
【0023】
前記接続部材は、前記第１電極と前記配線部材とを接続するための導電性接着フィルムをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【0024】
本実施例によれば、ペロブスカイト化合物を含む光電変換部以外の他の物質や構造を有する他の光電変換部をさらに備えたタンデム型構造を有しつつ、優れた効率及び信頼性を有する太陽電池モジュールを提供することができる。
【0025】
また、タンデム型構造を有する太陽電池モジュールにおいて熱プロセスによる劣化を防止できる最適な電極構造を提供することができる。
【0026】
また、大面積のペロブスカイト化合物を含む太陽電池モジュールにおけるプレート構造と電池との間の最適な配列を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、種々の形態に変形可能である。
【0029】
本発明を明確かつ簡略に説明するために、図面において説明に関連しない部分の図示は省略され、明細書全体において同一または極めて類似の部分について同一の符号が用いられる。また、図面は、説明をより明確にするために、厚さや幅などを拡大又は縮小して示すことがあり、本発明の厚さや幅などは、図面に示されるものに限定されるものではない。
【0030】
また、明細書全体において、ある部分が他の部分を「含む」と称される場合、特に反対の記載がない限り、他の部分を除外するものではなく、他の部分を含んでもよい。また、層、膜、領域、プレートなどの部分が他の部分「上」にある場合、他の部分「上」に「直接」ある場合だけでなく、その間に他の部分が位置付けられる場合も含む。層、膜、領域、プレートなどの部分が他の部分「上」に「直接」あると称される場合、その間に他の部分が位置付けられないことを意味する。
【0031】
以下、本発明の実施例による太陽電池および太陽電池の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0032】
本発明の一実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００は、複数のタンデム型太陽電池１０を階段状に重ねて積層するとともに、隣接する上部タンデム型太陽電池１０の下部電極と下部タンデム型太陽電池１０の上部電極とを導電性接着部１４ａ及び電極部１４ｂを介して電気的に接続することにより、構造及び製造工程を簡略化することができるとともに、光損失を最小化することができ、さらに太陽電池の効率を極大化することができる。
【0033】
本発明において、タンデム型太陽電池モジュール１００は、太陽電池を階段状に互いに重ねるように配置しているため、電気的な短絡や漏れ（ｌｅａｋａｇｅ）を防止するための太陽電池間の離間スペースを形成する必要がなく、受光面積の極大化による太陽電池効率を向上させることができるとともに、隣接する太陽電池が重なり部分ＯＰに配置された導電性接着部１４ａと電極部１４ｂとによって電気的に結合されているため、プロセスや構造が簡単であり、これによって生産性や生産コストに有利となり、さらにプロセス上の不良率を低減することもできる。
【0034】
以下、本発明の実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００及びタンデム型太陽電池１０の特徴的な内容について、図面を参照しながら説明する。
【0035】
【0036】
図４は、本発明の一実施例による太陽電池モジュールにおける１つの太陽電池の断面図であり、図５は、図２に示す太陽電池モジュールにおける太陽電池をＩＩ－ＩＩ’に沿って切断した断面図であり、図６は、図２に示す太陽電池モジュールにおける１つの太陽電池の背面図である。
【0037】
本発明の一実施例による太陽電池モジュール１００の１つの太陽電池１０は、タンデム型太陽電池１０として、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１１２を含む第１光電変換部１１０と、それと電気的に接続された第１電極４２及び第２電極４４とを含んでよい。ここで、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１１２は、所定の厚さ以上の厚さを有する厚膜として形成されてよく、積層方向に均一な組成を有するように形成されてよい。また、本実施例による太陽電池１０は、第１光電変換部１１０とは異なる物質または構造を有する第２光電変換部１２０をさらに含むタンデム型構造を有していてもよい。また、本実施例による太陽電池１０は、大面積の太陽電池として、直径１０ｃｍ～２０ｃｍ、好ましくは直径１２ｃｍ～１７ｃｍの大面積ペロブスカイト型太陽電池１０とすることができる。
【0038】
本実施例による太陽電池１０において、第２光電変換部１２０は、半導体基板１２２を含むｐｎ接合（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有していてよい。一例として、第２光電変換部１２０は、半導体基板１２２と、半導体基板１２２内または半導体基板１２２上に形成された導電領域１２４、１２６とを含んでよい。導電領域１２４、１２６は、第１導電型を有する第１導電領域１２４と、第２導電型を有する第２導電領域１２６とを含んでよい。
【0039】
半導体基板１２２は、単一の半導体物質（一例として、第４族元素）を含む結晶半導体（例えば、単結晶または多結晶半導体、一例として、単結晶または多結晶シリコン）で構成されてよい。そして、第２光電変換部１２０は、結晶性が高く欠陥の少ない半導体基板１２２に基づくものであるため、優れた電気特性を有することができる。第２光電変換部１２０は、一例として、結晶シリコン太陽電池構造を有していてもよい。
【0040】
本実施例では、半導体基板１２２は、第１導電型又は第２導電型ドーパントを第１導電領域１２４又は第２導電領域１２６よりも低いドーピング濃度でドーピングすることにより、第１導電型又は第２導電型を有するベース領域として構成されてよい。すなわち、半導体基板１２２は、ベース領域にドーパントを追加的にドーピングして形成されたドーピング領域が設けられず、ベース領域のみが設けられてよい。
【0041】
半導体基板１２２の表面には、第１パッシベーション膜１２２ａが形成され、半導体基板１２２の裏面には、第２パッシベーション膜１２２ｂが形成されている。
【0042】
第１パッシベーション膜１２２ａ上には、第１導電型を有する第１導電領域１２４が形成（一例として、接触）されていてよい。また、第２パッシベーション膜１２２ｂには、第１導電型とは逆の第２導電型を有する第２導電領域１２６が位置づけられてよい（一例として、接触）。
【0043】
第１導電領域１２４は、第１導電型ドーパントを含み、第１導電型を有する領域であってよい。また、第２導電領域１２６は、第２導電型ドーパントを含み、第２導電型を有する領域であってもよい。
【0044】
本実施例では、半導体基板１２２（又はベース領域）が第１導電型を有する場合、第２導電領域１２６は、半導体基板１２２とｐｎ接合を形成するエミッタ領域を構成してよい。第１導電領域１２４は、表面電界（ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）を形成して再結合を防止する表面電界領域を構成してよい。そして、光電変換に直接関与するエミッタ領域が裏面に位置するため、エミッタ領域を十分な厚さ（一例として、表面電界領域よりも厚く形成する）で形成して光電変換効率をより向上させることができる。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。したがって、半導体基板１２２が第２導電型を有するため、第１導電領域１２４がエミッタ領域を構成し、かつ、第２導電領域１２６が裏面電界領域を構成してもよい。
【0045】
本実施例では、第１導電領域１２４及び半導体基板１２２はｎ型を有していてよく、第２導電領域１２６はｐ型を有していてよい。そして、第２光電変換部１２０上に位置する第１光電変換部１１０において、上部に位置する第１輸送層１１４は、電子を輸送可能であり、かつ、下部に位置する第２輸送層１１６は、正孔を輸送可能である。この場合、その逆の場合に比べて、第１光電変換部１１０は、優れた効果を有することができる。また、半導体基板１２２をｎ型とすることで、キャリアの使用寿命（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）を向上させることができる。しかしながら、本発明は、これに限定されず、半導体基板１２２は、第１導電型および第２導電型のいずれかの導電型を有したり、ｎ型およびｐ型のいずれかの導電型を有したりするなど、多様な変形が可能である。
【0046】
接合層（トンネル接合層）１１０ａは、第２光電変換部１２０の表面（前面）上に位置して、第２光電変換部１２０とその上に位置する第１光電変換部１１０とを接続する。図面では、接合層１１０ａがそれぞれ第１導電領域１２４及び第１光電変換部１１０に直接接触していることを示しているが、本発明は、これに限定されない。このような接合層１１０ａは、薄い厚さを有してもよく、一例として、キャリアのトンネルが円滑に行われるように、第１電極層４２０、４４０の厚さよりも薄い厚さを有してもよい。
【0047】
接合層１１０ａは、第２光電変換部１２０の面積よりも小さい面積を有するように形成され、その上に形成される第１光電変換部１１０の面積も接合層１１０ａの面積と同じである。
【0048】
そのため、第２光電変換部１２０と第１光電変換部１１０との面積差によって第１光電変換部１１０の周辺に端部差が形成され、これによって下部の第２光電変換部１２０が露出する端部差領域が形成される。
【0049】
上述したような端部差領域は、第２光電変換部１２０を囲み、かつ額縁形態に形成されていてよいが、これに限定されず、プレートが形成された側面部のみに形成されていてもよい。
【0050】
接合層１１０ａは、第１光電変換部１１０と第２光電変換部１２０とを電気的に接続可能であり、第１光電変換部１１０で用いられる光（一例として、長波長の光）を透過させる物質を含んでよい。一例として、接合層１１０ａは、透明導電性物質（一例として、透明導電性酸化物）、導電性炭素物質、導電性高分子、ｎ型またはｐ型非晶質シリコンなどの複数の物質のうちの少なくとも１つを含んでもよい。或いは、接合層１１０ａは、互いに屈折率の異なるシリコン層を交互に積層した構造とすることができ、これによって、第２光電変換部１２０で用いられる光（一例として、短波長の光）が第２光電変換部１２０で反射可能であり、第１光電変換部１１０で用いられる光（一例として、長波長の光）が透過して第１光電変換部１１０に供給可能である。
【0051】
接合層１１０ａの上には、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１１２を含む第１光電変換部１１０が位置づけられてよい。より具体的には、第１光電変換部１１０は、光電変換層１１２と、光電変換層１１２の一方側において接合層１１０ａと光電変換層１１２との間に位置する第２輸送層（第２キャリア輸送層）１１６と、光電変換層１１２の他方側において光電変換層１１２と第１電極４２との間に位置する第１輸送層（第１キャリア輸送層）１１４とを含んでよい。
【0052】
接合層１１０ａ上に位置する第２輸送層１１６は、光電変換層１１２とのバンドギャップ関係から第２キャリア（一例として、正孔）を取り出して輸送する層である。一例として、第２輸送層１１６によって輸送された第２キャリアは、接合層１１０ａを通って第１光電変換部１１０に移動することができる。
【0053】
第２輸送層１１６上に位置する光電変換層１１２は、ペロブスカイト構造を有するペロブスカイト化合物から構成されてよく、光励起によりキャリア（電子及び正孔）を形成可能な光活性層であってよい。一例として、ペロブスカイト構造は、ＡＭＸ３（ここで、Ａは一価の有機アンモニウムカチオン又は金属カチオンであり；Ｍは二価の金属カチオンであり；Ｘはハロゲンアニオンを意味する）の化学式を有していてよい。このような光電変換層１１２は、ＡＭＸ３として、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ（３－ｘ）、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ（３－ｘ）、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ（３－ｘ）、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ（３－ｘ）、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ（３－ｘ）、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ（３－ｘ）などを含んでよく、或いはＡＭＸ３のＡに部分的にＣｓがドーピングされた化合物を含んでよい。しかしながら、本発明は、これに限定されず、複数の物質は、光電変換層１１２として用いることができる。
【0054】
ペロブスカイト化合物からなる光電変換層１１２は、所定の厚さ以上の厚さを有し、かつ、第１導電性領域１２４よりも大きい厚さを有していてよい。
【0055】
一例として、光電変換層１１２の所定の厚さは、４００ｎｍ～８００ｎｍ以上とすることができるが、これに限定されない。
【0056】
しかしながら、光電変換層１１２が所定の厚さｄ１以上の厚膜を有するように形成されると、光電効率を向上させることができるとともに、積層方向に光電変換層１１２を伝達する際に、積層方向にペロブスカイト化合物の組成を保ちつつ、第２輸送層１１６に接する領域から第１輸送層１１４に接する領域までペロブスカイト構造を有するように形成することができる。
【0057】
したがって、第１輸送層１１４に接する領域または第２輸送層１１６に接する領域となる境界領域には、ペロブスカイト化合物を形成するための基本物質層が残留しないため、基本物質層の残留によるキャリアブロッキングの問題が除去され、光電効率を保ちつつ大面積の厚膜を形成することができる。
【0058】
光電変換層１１２上に位置する第１輸送層１１４は、光電変換層１１２とのバンドギャップ関係から第１キャリア（一例として、電子）を取り出して輸送する層である。
【0059】
第１電極４２は、第１光電変換部１１０（一例として、その表面に位置する第１輸送層１１４）上に位置し、かつ、第２電極４４は、第２光電変換部１２０（一例として、裏面に位置する第２導電領域１２６）上に位置してよい。すなわち、本実施例による太陽電池１０は、単一の半導体物質（一例として、シリコン）による第２光電変換部１２０とペロブスカイト化合物による第１光電変換部１１０とが接合層１１０ａにより接合されたタンデム型構造を有していてよい。
【0060】
本実施例では、第１光電変換部１１０は、第２光電変換部１２０よりも大きいバンドギャップを有する。すなわち、第１光電変換部１１０は、比較的大きなバンドギャップを有して比較的小さな波長を有する短波長を吸収し、それを用いて光電変換を生じさせ、第２光電変換部１２０は、第１光電変換部１１０よりも小さなバンドギャップを有して第１光電変換部１１０で用いられる光よりも大きな波長を有する長波長を効率的に吸収し、それを用いて光電変換を生じさせる。
【0061】
より詳細には、光が太陽電池１０の表面を通過して入射すると、第１光電変換部１１０は、短波長を吸収して、光電変換により電子および正孔を発生させる。このとき、第１キャリア（一例として、電子）は、第１電極４２側に移動して収集され、第２キャリア（一例として、正孔）は、第１光電変換部１１０および第２光電変換部１２０を通過して第２電極４２０側に移動して収集される。第１光電変換部１１０で使用されずにそれを通過した長波長が第２光電変換部１２０に到達すると、第２光電変換部１２０で吸収され、光電変換により電子と正孔が発生する。このとき、第１キャリア（一例として、電子）が第１光電変換部１１０を介して第１電極４２側に移動して収集され、第２キャリア（一例として、正孔）が第２電極４４側に移動して収集される。
【0062】
上述したように、本実施例では、複数の波長を有する光は、いずれも複数の光電変換部１１０、１２０に用いることができるため、太陽電池１０の効率を大幅に向上させることができる。特に、本実施例では、ペロブスカイト化合物による第１光電変換部１１０と、ヘテロ接合構造を有する第２光電変換部１２０とを含むことで、種々の特性を向上させることができる。すなわち、上述した第１光電変換部１１０と第２光電変換部１２０は、いずれも低温プロセスで形成することができ、プロセス温度が類似して温度範囲を調整しやすいため、プロセス整合性がある。また、上述した第１光電変換部１１０と第２光電変換部１２０は、それぞれ優れた開放電圧を有するため、タンデム型構造の太陽電池１０の効率を大幅に向上させることができる。第２光電変換部１２０としては、様々な構成を適用可能であり、それ以外にも種々の変形が可能である。
【0063】
本実施例では、第１光電変換部１１０は、低温プロセス（一例として、２００℃以下の低温プロセス）、一例として、室温から１５０℃以下の温度、より具体的には、室温（例えば、２０℃よりも高く１５０℃以下の温度）で形成することができる。
【0064】
第１電極４２は、光電変換部１１０、１２０上に順に積層された第１電極層４２０及び第２電極層４２２を含んでよい。第１電極層４２０は、一例として、第１光電変換部１１０（より具体的には、第１輸送層１１４）上に全体的に形成（一例として、接触）されていてよい。なお、全体的に形成されているとは、空白スペースまたは空白領域がなく第１光電変換部１１０の全体を覆っている場合だけでなく、不可避的に一部の領域が形成されていない場合も含む。上述したように、第１電極層４２０が第１導電領域１２４上に全体的に形成されている場合、キャリアが容易に第１電極層４２０を通って第２電極層４２２に到達することができ、水平方向の抵抗を低減することができる。
【0065】
上述したように、第１電極層４２０は、第１光電変換部１１０上に全体的に形成されているため、光を透過することが可能な物質（透光性物質）で構成することができる。すなわち、第１電極層４２０は、光を透過するとともにキャリアが移動しやすくするように、透明導電性物質で構成される。これにより、第１電極層４２０は、第１光電部１１０上に全体的に形成され、光の透過を遮断しない。一例として、第１電極層４２０は、透明導電性物質（例えば、透明導電性酸化物、一例として、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）など）、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｔｕｂｅ、ＣＮＴ）などを含んでよい。しかしながら、本発明は、これに限定されず、第１電極層４２０は、これ以外の種々の物質を含んでも良い。
【0066】
第２電極層４２２は、第１電極層４２０上に形成（一例として、接触）されていてよい。第２電極層４２２は、第１電極層４２０よりも優れた電気伝導率を有する物質で構成されていてもよい。これにより、第２電極層４２２によるキャリア収集効率、抵抗低減などの特性をより向上させることができる。一例として、第２電極層４２２は、優れた電気伝導率を有する不透明な金属、または第１電極層４２０よりも低い透明度（透明度）を有する金属で構成されてよい。
【0067】
上述したように、第２電極層４２２は、不透明または低い透明度（透明度）になることによって光の入射が妨害されるため、遮光ロス（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）を極力小さくするために所定のパターンを有していてもよい。これにより、第２電極層４２２が形成されていない部分に光を入射させることができる。
【0068】
本実施例では、第２電極層４２２は、金属を含む第１導電層４２２ａと、少なくとも第１導電層４２２ａ上に形成され、第１導電層４２２ａよりも大きい密度を有する第２導電層４２２ｂとを有していてよい。
【0069】
一例として、第１導電層４２２ａは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｗ、Ｐｔのうちの少なくとも１つを有する合金から形成され、かつ堆積プロセスによって形成されてもよい。
【0070】
第１導電層４２２ａを形成する堆積プロセスは、真空堆積、スパッタリング又は電気めっきにより形成することができる。
【0071】
このとき、堆積により形成される第１導電層４２２ａは、５μｍ以下の厚さに形成されてよい。
【0072】
また、図５に示すように、第１導電層４２２ａは、端部差領域において、プレートを構成する電極部１４ｂを形成する。
【0073】
すなわち、図５に示すように、第１光電変換部１１０の上部に延在する第１導電層４２２ａが端部差領域まで堆積して電極部１４ｂが形成される。
【0074】
このとき、電極部１４ｂは、第２導電層４２２ｂが形成されていない第１導電層４２２ａのみで形成される。
【0075】
また、第２導電層４２２ｂは、第１導電層４２２ａ上に、所定の金属化合物（一例として、酸素を含む酸化物、炭素を含む炭化物、硫黄を含む硫化物）などからなるガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）を設けず、金属及び樹脂（接着剤、硬化剤、添加剤）のみを含んで形成されていてよい。これは、ガラスフリットを設けずに低温でも焼成しやすくするためである。本実施例では、第２電極層４２２が第１電極層４２０に接触して形成されているため、絶縁膜などを貫通するファイヤースルー（ｆｉｒｅ－ｔｈｒｏｕｇｈ）が不要である。これにより、ガラスフリットが設けられていない低温焼成ペーストを使用し、上述したように、第２導電層４２２ｂは、ガラスフリットが設けられずに樹脂のみが設けられているため、伝導性物質が焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）可能となるとともに、互いに接続することなく互いに接触して重合（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）して伝導性を有する。より詳細には、第２導電層４２２ｂは、複数の金属粒子と樹脂とを含むペーストを焼成または硬化することにより形成することができ、本実施例では、従来の低温プロセスで用いられる温度よりも低い温度（一例として、２００℃以下、好ましくは、１５０℃以下）においても焼成することが可能となる。
【0076】
このとき、第２導電層４２２ｂは、金属粒子がＡｇ、Ｃｕ、Ａｌを含み、かつ３０μｍ以下の厚さに形成されてよい。
【0077】
上述したように、第２電極層４２２を２重層に形成するとともに、下部層を堆積により形成しかつ上部層をペーストによる印刷及び硬化により形成することで、下部の第１電極層４２０との接続特性を向上させつつ、接触抵抗を低減することができ、かつ導電性を確保することもできる。
【0078】
本実施例では、第２導電層４２２ｂの比抵抗は、第１導電層４２２ａの比抵抗よりも小さくてもよく、同じであってもよく、大きくてもよい。従来では、下部におおむね位置する導電層（シード層）よりも上方に位置する導電層は、低抵抗を有するが、本実施例では、第２導電層４２２ｂは、第１導電層４２２ａの比抵抗と同じかそれよりも大きい物質で形成されていてもよい。第２導電層４２２ｂは、コンタクト抵抗を高めるための補助層として形成されるからである。
【0079】
第２電極４４は、第２光電変換部１２０上に位置し、図５に示すように、第１電極層４４０と第２電極層４４２との２重層構造を有していてもよい。
【0080】
第１電極層４４０とは役割、物質、形状などが同様または類似であるため、その説明をそのまま適用することができる。
【0081】
【0082】
【0083】
このとき、第２電極層４４２は、図６ａに示すようにパターニングされた第１電極４２の第２導電層４２２ｂとして構成されてよい。
【0084】
第２電極層４４２の役割、物質、形状などは、第１電極４２の第２導電層４２２ｂと同様または類似であるため、その説明をそのまま適用することができる。
【0085】
上述した第１電極４２及び第２電極４４の第２電極層４２２、４４２は、様々な平面形状を有していてよい。
【0086】
一例として、図２及び図６ａに示すように、第２電極層４２２、４４２は、それぞれ、一定のピッチを有しながら互いに離間する複数のフィンガー電極４２ａ、４４ａに含まれてよい。図面では、フィンガー電極４２ａ、４４ａが互いに平行であるとともに、光電変換部１１０、１２０（一例として、半導体基板１２２）の縁と平行である例を示したが、本発明は、これに限定されない。そして、第２電極層４２２、４４２は、フィンガー電極４２ａ、４４ａと交差する方向に形成されつつ、フィンガー電極４２ａ、４４ａを接続する他のフィンガー電極に含まれてもよい。
【0087】
また、図６ｂに示すように、第２電極４４は、第２電極層４４２が第１導電層４４２ｃのみからなるように形成されてもよい。
【0088】
このように、第２電極層４４２が第１導電層４４２ｃのみで構成される場合、第１導電層４４２ｃは、表面に形成されず、第１電極層４４０の全体を覆うようにパターニングされる。上述したような太陽電池は、図７の製造方法により製造することができる。
【0089】
図７を参照し、本実施例による太陽電池１００の製造方法は、第２光電変換部１２０を形成するステップと、保護層（第２電極４４の第１電極層４４０）を形成するステップと、接合層１１０ａを形成するステップと、第１光電変換部１１０を形成するステップと、第１電極４２の第１電極層４２０を形成するステップと、第２電極層４２２を形成するステップとを含む。ここで、第２電極層４２２を形成するステップは、第１導電層４２２ａを形成するステップと、ペーストを塗布するステップと、焼成または硬化により第２導電層４２２ａを形成するステップと、第２導電層４２２ｂを形成するステップとを含むことができる。これについてはより詳細に説明する。
【0090】
図７（ａ）に示すように、第２光電変換部１２０を形成するステップでは、半導体基板１２２、第１導電領域１２４および第２導電領域１２６などを含む第２光電変換部１２０を形成する。
【0091】
まず、第１または第２導電型ドーパントのベース領域を有するように構成される半導体基板１２２を作製する。このとき、半導体基板１２２の表面及び裏面の少なくとも一方は、凹凸を有して反射防止構造を有するようにテクスチャリングされてよい。半導体基板１２２の面のテクスチャリングとしては、湿式または乾式テクスチャリングが用いられる。湿式テクスチャリングは、テクスチャリング溶液に半導体基板１２２を浸漬することで行うことができ、プロセス時間が短いという利点がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドグリッドやレーザなどで半導体基板１２２の面を切断するものであり、均一に凹凸を形成することはできるが、プロセス時間が長く、半導体基板１２２に損傷を与えるおそれがある。また、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより、半導体基板１２２をテクスチャリングしてもよい。上述したように、本発明では、複数の方法によって半導体基板１２２をテクスチャリングすることができる。
【0092】
次に、半導体基板１２２の面に導電領域１２４、１２６を形成する。より具体的には、半導体基板１２２の表面上に第１パッシベーション膜及び第１導電領域１２４を形成し、かつ半導体基板１２２の裏面上に第２パッシベーション膜及び第２導電領域１２６を形成する。
【0093】
導電領域２０及び３０は、熱成長法、堆積法（例えば、化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ））、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）などによって形成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されない。
【0094】
第１または第２導電型ドーパントは、導電領域１２４、１２６を形成する半導体層を成長させるプロセスにおいて一緒に含まれていてもよいし、半導体層を形成した後にイオン注入法、熱拡散法、レーザードーピング法などによってドーピングされてもよい。しかしながら、本発明は、これに限定されず、導電領域１２４、１２６は、種々の方法で形成することができる。
【0095】
次に、図７（ｂ）に示すように、保護層（第２電極４４の第１電極層４４０）を形成するステップにおいては、第２導電領域１２６上に保護層を形成する。このとき、本実施例では、第２導電領域１２６上に第２電極４４の第１電極層４４０を保護層として形成することができる。このような第１電極層４４０は、製造プロセスにおいて第２導電領域１２６上で第２導電領域１２６を保護する役割を果たす保護層として機能し、かつそのまま残して第１電極層４４０として機能することができる。すなわち、本実施例では、第１光電変換部１１０を形成する前に、第２電極４４の第１電極層４４０を形成して保護層とすることによって、プロセスを簡略化することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されず、第１電極層４４０とは異なる保護層を個別で形成し、それを除去又は除去しない状態で第１電極層４４０を形成してもよい。
【0096】
一例として、第２電極４４の第１電極層４４０は、スパッタリングにより形成することができる。スパッタリングプロセスは、低温で実行することができ、第２電極４４の第１電極層４４０は、片面である裏面のみに形成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されず、塗布法などの種々の方法を適用することができる。
【0097】
次に、図７（ｃ）に示すように、接合層１１０ａを形成するステップでは、第２光電変換部１２０上に接合層１１０ａを形成する。より具体的には、第２光電変換部１２０において保護層が形成されていない部分、すなわち第１導電領域１２４上に接合層１１０ａを形成してもよい。接合層１１０ａは、一例として、スパッタリングにより形成することができる。スパッタリングプロセスは、低温で実行することができ、片面プロセスとしては、第２導電性領域１２４上にのみ接合層１１０ａを形成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されず、塗布法などの種々の方法を適用することができる。
【0098】
次に、図７（ｄ）に示すように、第１光電変換部１１０を形成するステップでは、接合層１１０ａ上に第１光電変換部１１０を形成する。より具体的には、接合層１１０ａ上に第２輸送層１１６、光電変換層１１２及び第１輸送層１１４を順に形成することができる。
【0099】
第２輸送層１１６、光電変換層１１２及び第１輸送層１１４は、種々の方法で形成することができるが、一例として、蒸着（例えば、物理蒸着法、化学蒸着法など）や印刷法などによって形成することができる。ここで、印刷法としては、インクジェット印刷、グラビア印刷、スプレーコーティング、ドクターブレード、バーコーティング、グラビア塗布、刷毛塗り、スロットダイ塗布などが含まれてよい。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。
【0100】
次に、図７ｅに示すように、第１電極４２の第１電極層４２０を形成するステップにおいて、第１光電変換部１１０上に第１電極４２の第１電極層４２０を形成してもよい。より具体的には、第１輸送層１１４上に第１電極４４の第１電極層４２０を形成してもよい。
【0101】
一例として、第１電極４２の第１電極層４２０は、スパッタリングにより形成することができる。スパッタリング法は、低温で行うことができ、第１電極４２の第１電極層４２０は、片面である表面のみに形成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されず、塗布法などの種々の方法を適用することができる。
【0102】
また、本実施例では、第１光電変換部１１０の形成前に第２電極４４の第１電極層４４０を形成し、かつ第１光電変換部１１０の形成後に第１電極４２の第１電極層４２０を形成する例を示した。しかしながら、本発明は、これに限定されず、第１光電変換部１１０の形成後に第２電極４４の第１電極層４４０を形成してもよい。このとき、第２電極４４の第１電極層４４０は、第１電極４２の第１電極層４２０と共に形成してもよく、かつ第１電極４２の第１電極層４４０を形成する前又は後に形成してもよい。これ以外の種々の変形が可能である。
【0103】
次に、図７ｆ～図７ｇに示すように、第２電極層４２２を形成するステップでは、第１電極４２及び第２電極４４の第２電極層４２２、４４２を形成する。以下、第１電極４２の第２電極層４２２は、第１導電層４２２ａと第２導電層４０２ｂとが設けられ、かつ第２電極４４の第２電極層４４２は、第１導電層４２２ａ又は第２導電層４０２ｂが設けられた単一層として形成される。
【0104】
このとき、第２電極４４の第２電極層４４２が第１導電層４２２ａからなる場合には、第１電極４２及び第２電極４４の第１導電層４２２ａが同時に形成され、第２電極４４の第２電極層４４２が第２導電層４４２ｂからなる場合には、第１電極４２及び第２電極４４の第２導電層４２２ｂが同時に形成されるとともに同時に焼成される。
【0105】
まず、図７ｆに示すように、第１電極の第２電極層の第１導電層を形成するために、堆積プロセスによって第１導電層を形成する。
【0106】
このとき、堆積プロセスとしては、スパッタリング、真空蒸着又はめっき（電気めっき）を種々の態様で適用することができる。
【0107】
一例として、スパッタリングにより形成されたスパッタリング層を形成するときには、第２電極層４２２を形成するプロセスの温度は、１５０℃以下（一例として、１００℃～１４５℃）であってよく、第２電極層４２２、４４２が所望のパターンを有するように、マスク又はマスク層を設けた状態でスパッタリングにより第２電極層４２２を形成してもよい。また、第２電極層４２２は、スパッタリングにより形成されたスパッタリング層上に、スパッタリング又は電気めっき（一例として、電解めっき）により形成された追加導電層をさらに含んでもよい。また、本実施例による第１又は第２電極４４の第２電極層４２２、４４２は、１５０℃以下で行う多様なプロセスによって形成することができる。
【0108】
このとき、図６ｂに示すように、第２電極の第２電極層が第１導電層で形成される場合には、第１電極の第１導電層と同じ堆積プロセスで形成することができる。
【0109】
次に、第１電極の第１導電層上に第２導電層を形成する。
【0110】
第２導電層が第１電極４２の第１電極層４２０上に第１ペーストを塗布するとともに、第２電極が図６ａに示すようにパターニングされる場合には、第２電極４４の第１電極層４４０上に第２ペーストを塗布する。第１ペーストおよび第２ペーストは、それぞれ、複数の金属粒子ＭＰ、樹脂ＲＳ及び溶剤Ｓを含んでよい。樹脂ＲＳとしては、セルロース基やフェノール基などの接着剤、アミン基などの硬化剤などが含まれてよい。溶剤Ｓとしては、種々のものを用いることができるが、一例として、エーテル系溶剤を用いることができる。また、種々の添加剤、分散剤等を含んでもよい。
【0111】
このとき、第１ペーストと第２ペーストとは、互いに同じ物質、組成または厚さを有していてもよく、第１ペーストと第２ペーストとは、互いに異なる物質、組成または厚さを有していてもよい。
【0112】
第１ペースト又は第２ペーストは、印刷（一例として、スクリーン印刷、インクジェット印刷など）により形成することができるので、室温でプロセスを実行することができるため、低温プロセスに適する。また、第１ペーストまたは第２ペーストを薄くかつ高く形成することによって、アスペクト比を高くすることで微細線幅を実現することができる。
【0113】
次に、第１ペースト及び第２ペーストを焼成又は硬化により焼成又は硬化して、第１電極４２及び第２電極４４の第２導電層４２２ｂ、４４２を形成する。上述した焼成又は硬化プロセスは、熱を与える熱硬化又は紫外線を照射する紫外線硬化などによって実行することができる。本実施例では、プロセスを簡略化するために第１ペーストと第２ペーストを同時に焼成する例を示したが、本発明は、これに限定されない。
【0114】
このような焼成や硬化プロセスにおいて、溶剤Ｓなどを除去してペーストの体積を減少させるシュリンク（ｓｈｒｉｎｋ）現象が発生して、複数の金属粒子ＭＰが互いに繋がったり、樹脂ＲＳを介して繋がったりする。このとき、本実施例では、樹脂の硬化温度よりも低い温度で焼成または硬化プロセスを実行する。例えば、樹脂の硬化温度は、１５０℃を超えるが、本実施例では、焼成又は硬化温度は、１５０℃以下（例えば、１２０℃～１４５℃）とすることができる。焼成または硬化温度が１５０℃を超えると、ペロブスカイト化合物が劣化するため、第１光電変換部１１０による光電変換が困難になったり、第１光電変換部１１０に十分な特性を持たせることができなくなったりするおそれがある。焼成または硬化温度が１２０℃未満であると、ペーストがほとんど焼成されないため、電気特性を低下させるおそれがある。
【0115】
本実施例では、ペロブスカイト化合物を含む第１光電変換部１１０を備える太陽電池１００において、第１電極４２及び第２電極４４を低温（すなわち、１５０℃以下）で形成することができる具体的なプロセスを提案している。すなわち、堆積プロセスにより第１導電層を形成した後、その上に第２導電層として電極層を印刷により形成することで、充填率（充填率）と優れた効率と信頼性を確保することができる。
【0116】
また、上述したように、本実施例によるタンデム型太陽電池１０は、対向する端部差領域に重なり部分ＯＰを含み、かつ重なり部分ＯＰに電極部１４ｂをプレートとして形成することができる。
【0117】
具体的には、重なり部分ＯＰは、隣接するタンデム型太陽電池１０が重なるように後述するタンデム型太陽電池モジュール１００を形成するときに重なる区間に対応するタンデム型太陽電池１０の端部差領域となり、タンデム型太陽電池１０の各々は、隣接する上部タンデム型太陽電池１０と重なる第１重なり部分ＯＰ１と、隣接する下部タンデム型太陽電池１０と重なる第２重なり部分ＯＰ２とを含んでよい。
【0118】
例えば、複数のタンデム型太陽電池１０を配列方向に階段状に重ねて積層した構成であれば、特定の１つのタンデム型太陽電池１０が、隣接する上部タンデム型太陽電池１０と隣接する下部タンデム型太陽電池１０とに重なって第１重なり部分ＯＰ１と第２重なり部分ＯＰ２とを含み、第１重なり部分ＯＰ１と第２重なり部分ＯＰ２が、それぞれ、タンデム型太陽電池１０の両側の端部差領域において、配列方向に互いに対向するように配置される。
【0119】
本実施例による重なり部分ＯＰは、タンデム型太陽電池１０の形状に応じて、矩形や幾何学的な多角形などとすることができる。しかしながら、重なり部分ＯＰの形状は、上述の記載又は図面に限定されるものではなく、当業者が容易に変更可能な重なり部分の形状の範囲に含まれる。端部差領域の幅は、約１ｍｍを超えかつ約１５ｍｍ未満であってよく、より具体的には、約１ｍｍを超えかつ約５ｍｍ以下であってよい。
【0120】
本実施例では、端部差領域の幅を前記範囲とすることで、後にタンデム型太陽電池モジュール１００を形成する際に安定したモジュール化を可能としつつ、多くの受光面積を確保して、優れた太陽電池出力を生産することができる。重なり部分ＯＰの幅が１ｍｍ未満である場合に、モジュール化の過程で、隣接するタンデム型太陽電池１０の結合安定性が低下する恐れがある。重なり部分ＯＰの幅が１５ｍｍを超える場合に、タンデム型太陽電池１０の受光面積を下げすぎて、かえって太陽電池出力を小さくするおそれがある。
【0121】
端部差領域の第１重なり部分ＯＰ１及び第２重なり部分ＯＰ２の幅は、同じでも異なってもよく、幅が異なる場合であっても、約１ｍｍ～約１５ｍｍの範囲内では、第１重なり部分ＯＰ１と第２重なり部分ＯＰ２の幅が異なってよい。
【0122】
本実施例によるタンデム型太陽電池１０は、第１重なり部分ＯＰ１の電極部１４ｂを第１電極４２のみに接続するように制御することで、シャントなどを防止し、安定した太陽電池出力を実現することができる。
【0123】
本発明の一実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００は、前述したタンデム型太陽電池１０を用いて太陽電池モジュールを実現するものであり、以下、図１～図３を参照しながら、タンデム型太陽電池モジュール１００について詳細に説明する。
【0124】
本発明の一実施例による太陽電池モジュール１００は、前述した複数のタンデム型太陽電池１０を階段状に重ねて積層したものである。例えば、基準タンデム型太陽電池１０に対しては、隣接する上部タンデム型太陽電池モジュール１００及び隣接する下部タンデム型太陽電池モジュール１００が基準タンデム型太陽電池１０と部分的に重なり、上部タンデム型太陽電池１０が基準タンデム型太陽電池１０の上部において部分的に重なり、下部タンデム型太陽電池１０が基準タンデム型太陽電池１０の下部において部分的に重なるように積層される。具体的には、基準タンデム型太陽電池１０の第１重なり部分ＯＰ１と上タンデム型太陽電池１０の第２重なり部分ＯＰ２とが互いに重なり、基準タンデム型太陽電池１０の第２重なり部分ＯＰ２と下タンデム型太陽電池１０の第１重なり部分ＯＰ１とが互いに重なることによって、階段状に積層される。
【0125】
すなわち、図１を参照し、本発明では、複数のタンデム型太陽電池１０を互いに離間するように配列させることではなく、タンデム型太陽電池１０の一部を重ねて連続的に積層させることにより、電気的短絡やリーク（ｌｅａｋａｇｅ）などを防止するための面積がなく、所定面積のタンデム型太陽電池モジュール１００内で受光面積を極大化することができ、その結果、太陽電池モジュールの生産出力を向上させることができる。
【0126】
さらに、本発明による実施例では、プレートは、モジュール化過程のときに重なる第１重なり部分ＯＰ１に形成されるため、太陽電池の出力に寄与することができる。すなわち、第１重なり部分ＯＰ１は、モジュール化過程で上部タンデム型太陽電池１０に重ねられずに受光面として露出するため、太陽電池のプレート形成による出力が低下するとともに、かえって所定面積の太陽電池モジュール内で受光面積を極大化することができる。
【0127】
本明細書において、上述したように、上部タンデム型太陽電池１０と下部タンデム型太陽電池１０はそれぞれ、階段状に一部が重なって配列された複数のタンデム型太陽電池１０のうちいずれか１つのタンデム型太陽電池１０を基準として相対的に下部に配置されたタンデム型太陽電池１０と、相対的に上部に配置されたタンデム型太陽電池１０とを意味し、かつ基準となるタンデム型太陽電池１０に応じて、同一のタンデム型太陽電池１０が上部タンデム型太陽電池１０または下部タンデム型太陽電池１０となりうる。
【0128】
本発明の一実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００では、隣接する上部タンデム型太陽電池１０の第２重なり部分ＯＰ２と下部タンデム型太陽電池１０の第１重なり部分ＯＰ１との間に接続部材１４が配置されることにより、隣接するタンデム型太陽電池１０を電気的および物理的に結合することができる。
【0129】
具体的には、図２及び図３を参照し、接続部材１４は、導電性接着部１４ａと電極部１４ｂとを含み、導電性接着部１４ａは、隣接する２つのタンデム型太陽電池１０を基準として、上部タンデム型太陽電池１０の第２重なり部分ＯＰ２と下部タンデム型太陽電池１０の第１重なり部分ＯＰ１との間に全体的に配置されてもよい。本明細書において、全体的に配置されるとは、物理的に完全にその領域や空間に配置される場合だけでなく、不可避的に一部が排除される場合も含む。導電性接着部１４ａは、フッ素エポキシ、シリコン、ポリアミドなどのポリマーブレンドを含んで接着特性を有するため、隣接するタンデム型太陽電池１０を物理的に安定して結合するとともに導電特性を有して、隣接するタンデム型太陽電池１０を電気的に接続する機能を果たすことができる。導電性接着部１４ａとしては、複数の物質から構成されてよいが、一例として、導電性接着剤（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ，ＥＣＡ）などから構成されてよい。しかしながら、導電性接着部１４ａの種類は、記載された内容に限定されるものではなく、隣接するタンデム型太陽電池１０を物理的及び電気的に接続できるものであれば、当業者が容易に選択できる範囲に含まれる。
【0130】
このとき、電極部１４ｂは、第１電極４２に接続されるプレートとして、端部差領域である第１重なり部分ＯＰ１の一面に全体的に配置することができる。第１重なり部分ＯＰ１の一面に全体的に配置された電極部１４ｂは、第１電極４２を構成する第１導電層４２２ａから延在するように形成されてよい。
【0131】
上述したように、上部タンデム型太陽電池１０の第２重なり部分ＯＰ２に形成された第２電極４４と、下部タンデム型太陽電池１０の第１重なり部分ＯＰ１に形成された電極部１４ｂとが導電性接着部１４ａによって電気的に接続されることにより、隣接する２つの太陽電池１０の電気的接続が構成される。
【0132】
すなわち、上部タンデム型太陽電池１０の第２電極４４と電気的に接続される導電性接着部１４ａと、下部タンデム型太陽電池１０の第１電極４２と電気的に接続される電極部１４ｂとが接することによって、上部タンデム型太陽電池１０と下部タンデム型太陽電池１０とを電気的および物理的に接続することができる。
【0133】
そこで、上述したように、本発明の一実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００は、接続部材１４により複数のタンデム型太陽電池１０を階段状に重ねて積層するように形成することで、生産性を向上させるとともに不良率を低減することができる。
【0134】
【0135】
図８７は、本発明の他の実施例による太陽電池モジュールの平面図であり、図８９は、図８７のＩＶ－ＩＶ’線に沿って切断した断面図であり、図１０９は、図８７に示す太陽電池モジュールにおける１つの太陽電池の平面図であり、図１１０は、図１０９に示す太陽電池モジュールの接続を示す断面図である。
【0136】
【0137】
複数のタンデム型太陽電池１０は、配線２０によって行方向に接続されてストリングを構成し、複数のストリングは、互いに接続されて太陽電池モジュール１００を構成する。
【0138】
隣接するタンデム型太陽電池１０同士を接続する配線２０は、電極と配線との接合性、電荷の収集効率などを考慮すると、太陽電池の発電効率を最適化できるように１０本から２５本用いることができる。
【0139】
配線２０は、隣接する２つのタンデム型太陽電池のうち、第１太陽電池の表面に形成された第１電極４２に接するとともに、第１太陽電池に隣接する第２太陽電池の裏面に形成された第２電極４４に接している。同様に、他方の配線２０は、第２太陽電池の第１電極４２に接するとともに、第２太陽電池に隣接する第３太陽電池の第２電極４４に接している。これにより、１つのストリングに配列された太陽電池が配線２０によって直列に接続される。
【0140】
そして、シンブルロッド２１は、１行のストリングの一端に接続された配線２０と、２行のストリングの一端に接続された配線２０とを接続する。同様に、他方のシンブルロッド２１は、２行のストリングの他端に接続された配線を、３行のストリングの他端に接続された配線２０に接続する。これに対して、太陽電池モジュール１００を構成する全てのタンデム型太陽電池１０は、互いに直列に接続される。このように接続された太陽電池モジュール１００は、表面パッケージ３０及び裏面パッケージ４０によって封止（ｓｅａｌｉｎｇ）されて保護され、かつ表面基板５０と裏面基板６０との間に配置された状態でそれらに積層されて一体化される。
【0141】
表面基板５０は、太陽電池１０の表面（光が入射する受光面）に位置し、衝撃保護のために可撓性のない硬い材質からなる。この表面基板５０は、一例として、透過率が高く、破損防止機能に優れた強化ガラスなどで形成することができる。
【0142】
裏面基板６０は、太陽電池の裏面（光が入射しない非受光面）に位置し、表面基板５０とは異なり、可撓性を有する材質からなる。この裏面基板６０は、裏面からの水分の浸入を防止し、太陽電池を外部環境から保護する。裏面基板４０は、水分や酸素の透過を防止する層、化学的腐食を防止する層などの多層構造を有していてよく、フッ素系ポリマー（ＦＰ，ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリエステル（ＰＥ，ｐｏｌｙｅａｓｔｅｒ）、フッ素系ポリマー（ＦＰ，ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）などの絶縁性物質からなるシートとして構成されている。
【0143】
表面パッケージ３０は、硬い表面基板５０が配線２０によって物理的衝撃を受けないように、配線２０を完全に埋め込む厚さを有するように製造される。
【0144】
裏面パッケージ４０は、裏面基板６０と太陽電池１０の裏面との間に位置し、光を透過する透明な物質からなる。この裏面パッケージ４０にも、太陽電池への水分の浸入を防止し、太陽電池を衝撃から保護するために、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ，ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）などの衝撃を吸収可能な樹脂製品が用いられる。また、裏面パッケージ４０は、劣化を防止するために紫外線を吸収する物質を含んで構成され、逆に、表面パッケージ３０は、タンデム型太陽電池１０の発電効率が良好となるように、全ての光を透過させるために紫外線吸収剤を含まない。
【0145】
【0146】
【0147】
すなわち、本発明の他の適用例による量子ドット型太陽電池１０は、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１１２を含む第１光電変換部１１０と、第１光電変換部１１０とは異なる物質または構造を有する第２光電変換部１３０とをさらに含むタンデム型構造を有していてよい。本実施例による太陽電池１０も、大面積の太陽電池として、直径１０～２０ｃｍ、好ましくは直径１２～１７ｃｍの大面積ペロブスカイト型太陽電池１０を形成することができる。
【0148】
その詳細な層構造は、図４と同様であるため、省略される。
【0149】
特に、接合層１１０ａ上には、ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１１２を含む第１光電変換部１１０が位置してよい。第１光電変換部１１０は、光電変換層１１２と、光電変換層１１２の一方側において接合層１１０ａと光電変換層１１２との間に位置する第２輸送層（第２キャリア輸送層）１１６と、光電変換層１１２の他方側において光電変換層１１２と第１電極４２との間に位置する第１輸送層（第１キャリア輸送層）１１４とを含んでよい。
【0150】
光が太陽電池１０の表面を透過して入射すると、第１光電変換部１１０は、短波長を吸収して、光電変換により電子と正孔を発生させる。このとき、第１キャリア（一例として、電子）は、第１電極４２側に移動して収集され、第２キャリア（一例として、正孔）は、第１光電変換部１１０及び第２光電変換部１３０を通過して第２電極４４に移動して収集される。第１光電変換部１１０で使用されずにそれを通過した長波長が第２光電変換部１３０に到達すると、第２光電変換部１３０で吸収され、光電変換により電子と正孔が発生する。このとき、第１キャリア（一例として、電子）が第１光電変換部１１０を介して第１電極４２側に移動して収集され、第２キャリア（一例として、正孔）が第２電極４４側に移動して収集される。
【0151】
上述したように、本適用例では、複数の波長を有する光は、いずれも複数の光電変換部１１０、１２０に用いることができるため、太陽電池１０の効率を大幅に向上させることができる。特に、本実施例では、ペロブスカイト化合物による第１光電変換部１１０と、ヘテロ接合構造を有する第２光電変換部１３０とを含むことで、種々の特性を向上させることができる。上述した第１光電変換部１１０と第２光電変換部１３０は、それぞれ優れた開放電圧を有するため、タンデム型構造の太陽電池１０の効率を大幅に向上させることができる。第２光電変換部１３０として様々な構成を適用可能であり、第２光電変換部１２０を設けずに第１光電変換部１１０のみを設けてもよい。これ以外にも種々の変形が可能である。
【0152】
第１電極４２は、光電変換部１１０上に順に積層された第１電極層４２０及び第２電極層４２２を含んでよく、かつこの配置は、図１と同様に、堆積による第１導電層４２２ａと印刷による第２導電層４２２ｂとの２重層構造を有する。
【0153】
また、第２電極４４は、第２光電変換部１３０に開口部を形成し、第２導電領域２０に接触してよい。
【0154】
上述した第１電極４２及び第２電極４４は、様々な平面形状を有してよい。一例として、図９に示すような形状も可能であるが、これに限定されない。
【0155】
第１電極４２及び第２電極４４は、第２電極層４２２及び４４２がそれぞれ所定のピッチを有しながら互いに離間して配置された複数のバスバー電極４２ａ及び４４ａを含んでよい。図では、バスバー電極４２ａ、４４ａが互いに平行であり、かつ光電変換部１１０、１２０（一例として、半導体基板１２２）の縁に平行である例を示したが、本発明は、これに限定されない。そして、第２電極層４２２、４４２は、バスバー電極４２ａ、４４ａと交差する方向に形成されるとともに、バスバー電極４２ａ、４４ａを接続するフィンガー電極４２ｂ、４４ｂに含まれてもよい。
【0156】
配線２０は、複数のバスバー電極４２ａ、４４ａ上を通過し、バスバー電極４２ａ、４４ａと電気的に接触する。
【0157】
このとき、配線２０がバスバー電極４２ａ、４４ａに接触するように導電性接着フィルム１５を配置してもよい。
【0158】
導電性接着フィルム１５は、フッ素エポキシ、シリコン、ポリアミドなどのポリマーブレンドを含んで接着特性を有するため、隣接するタンデム型太陽電池１０を物理的に安定して結合するとともに導電特性を有し、隣接するタンデム型太陽電池１０を電気的に接続する機能を果たすことができる。導電性接着フィルム１５としては、複数の物質から構成されていてもよく、一例として、導電性接着剤（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ，ＥＣＡ）などから構成されてよい。しかしながら、導電性接着フィルム１５の種類は、記載された内容に限定されるものではなく、隣接するタンデム型太陽電池１０を物理的及び電気的に接続できるものであれば、当業者が容易に選択できる範囲に含まれる。
【0159】
バスバー電極４２ａ、４４ａは、フィンガー電極４２ｂ、４４ｂのピッチよりも大きいピッチを有しつつ複数設けられてもよい。このとき、バスバー電極４２ａ、４４ａの幅は、フィンガー電極４２ｂ、４４ｂの幅よりも大きくてもよいが、本発明は、これに限定されない。
【0160】
第１電極４２及び第２電極４４の第２電極層４２２、４４２は、互いに同一の平面形状を有してもよいし、互いに異なる平面形状を有してもよい。
【0161】
上記した本発明の他の実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００は、複数のタンデム型太陽電池１０を配線２０によって簡単に取り付けることができるので、製造工程が簡単であり、生産性を向上させることができ、さらに、モジュールに必要な構成を削減することができるため、製造コストを低減することができる。
【0162】
上述した特徴、構成、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるものであり、必ずしも一実施例に限定されるものではない。また、各実施例で示された特徴、構成、効果などは、実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者により、その他の実施例に対して組み合わせや変形を加えて実施することもできる。したがって、このような組み合わせ及び変形に関する内容は、本発明の範囲内に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0163】
１００：太陽電池モジュール
１０：太陽電池
２０：配線
１１０：第１光電変換部
１２０：第２光電変換部
１１０ａ：接合層
４２：第１電極
４４：第２電極
１０：太陽電池
２０：配線
１１０：第１光電変換部
１２０：第２光電変換部
１１０ａ：接合層
４２：第１電極
４４：第２電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図7d】
【図7e】
【図7f】
【図7g】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0027】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0103】
次に、図７ｆ～図７ｇに示すように、第２電極層４２２を形成するステップでは、第１電極４２及び第２電極４４の第２電極層４２２、４４２を形成する。以下、第１電極４２の第２電極層４２２は、第１導電層４２２ａと第２導電層４２２ｂとが設けられ、かつ第２電極４４の第２電極層４４２は、第１導電層４２２ａ又は第２導電層４２２ｂが設けられた単一層として形成される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0134】
以下、図８～図１１を参照しながら、本発明の他の実施例によるタンデム型太陽電池モジュール１００について説明する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0135】
図８は、本発明の他の実施例による太陽電池モジュールの平面図であり、図９は、図８のＩＶ－ＩＶ’線に沿って切断した断面図であり、図１０は、図８に示す太陽電池モジュールにおける１つの太陽電池の平面図であり、図１１は、図１０に示す太陽電池モジュールの接続を示す断面図である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0136】
図８～図９を参照し、本発明の他の実施例による太陽電池モジュール１００では、複数のタンデム型太陽電池１０が配線２０によってマトリクス配列をなして構成され、互いに電気的に接続されている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0145】
上述したように形成されたタンデム型太陽電池モジュールの複数のタンデム型太陽電池は、図９及び図１１と同様の構成とすることができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0146】
【国際調査報告】