聚光型光电转换装置及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚光型光电转换装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 先前以来，作为光电转换装置，将太阳能转化为电能的太阳能发电装置得以实际 应用，为了实现低成本化，并进一步获得较多的发电量，一种聚光型光电转换装置已实用 化，其通过聚光镜将聚集的太阳光照射至比聚光镜的受光面积更小的太阳能电池元件，来 取得电能（例如，参照专利文献1)。
[0003] 但是，先前的聚光型光电转换装置存在以下问题：晴天时，与使用普通的硅太阳能 电池的平板太阳能电池组件（module)相比，可获得更多的发电量，但阴天时几乎无法获得 发电量。
[0004] 为了解决上述问题，提出一种聚光型光电转换装置，其构造为，在散射光用硅太阳 能电池上放置聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池，从而将散射光用硅太阳能电池与 聚光用化合物半导体多接合型太阳能电池电性连接（参照专利文献2)。
[0005] [现有技术文献]
[0006] (专利文献）
[0007] 专利文献1 :日本特开2006-339522号公报；
[0008] 专利文献2 :日本特开2009-147077号公报。
【发明内容】
[0009] 对在专利文献2中提出的聚光型光电转换装置，一边参照图7, 一边进行以下说 明。
[0010] 在图7中，聚光型光电转换装置3具有：娃太阳能电池100,即散射光用太阳能电 池；及，化合物半导体多接合型太阳能电池200,即形成于硅太阳能电池100上的聚光用太 阳能电池。
[0011] 另外，聚光型光电转换装置3的上部为受光面，上部具有聚光至聚光用太阳能电 池即化合物半导体多接合型太阳能电池200的聚光镜（未图示）。
[0012] 硅太阳能电池100包含：p型硅基板113 ;n型杂质掺杂区域114,其形成于p型硅 基板113的受光面侧；及，p型杂质掺杂区域112,其形成于p型硅基板113的受光面的相反 侦h其中，n型杂质掺杂区域114包含：第一发射极层114a;及，第二发射极层114b，其设置 于第一发射极层114a的周围。
[0013] 在第二发射极层114b的表面形成有n电极115,在p型杂质掺杂区域112的表面 形成有P电极111。
[0014] 并且，在第一发射极层114a上，隔着一部分绝缘膜117,形成有L字形状的接合电 极 116〇
[0015] 化合物半导体多接合型太阳能电池200具有：受光面侧的第一化合物半导体太 阳能电池523 ;第二化合物半导体太阳能电池524,其位于受光面的相反侧；及，隧道结层(tunneljunctionlayer) 518,其位于第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半 导体太阳能电池524之间。
[0016] 第一化合物半导体太阳能电池523与第二化合物半导体太阳能电池524,通过隧 道结层518接合。
[0017] 第一化合物半导体太阳能电池523,含有由带隙宽度为1.8eV以上且2eV以下的 半导体层所形成的第一pn结525,并且，具有受光面侧的第一n型化合物半导体层积层体 516、及受光面相反侧的第一p型化合物半导体层积层体517。
[0018] 第一n型化合物半导体层积层体516通过积层有多个n型化合物半导体层而形 成，第一P型化合物半导体层积层体517通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。
[0019] 第二化合物半导体太阳能电池524,含有由带隙宽度为1. 4eV以上且1. 6eV以下的 半导体层所形成的第二pn结526,并且，具有受光面侧的第二n型化合物半导体层积层体 519、及受光面相反侧的第二p型化合物半导体层积层体520。
[0020] 第二n型化合物半导体层积层体519通过积层有多个n型化合物半导体层而形 成，第二P型化合物半导体层积层体520通过积层有多个p型化合物半导体层而形成。
[0021] 在第一n型化合物半导体层积层体516的受光面侧的表面设置有n电极521，在第 二P型化合物半导体层积层体520的与受光面侧相反的表面设置有p电极522。
[0022] 而且，通过使化合物半导体多接合型太阳能电池200的p电极522设置并电性连 接于硅太阳能电池100的接合电极116上，形成聚光型光电转换装置3。
[0023] 但是，本发明人等研宄后的结果，发现上述中所说明的聚光型光电转换装置3存 在以下的问题点。
[0024] 第一个问题点是由于各子单元（S卩，聚光用太阳能电池及散射光用太阳能电池） 的带隙设计困难，因此难以高效率化。
[0025] 即，使用化合物半导体多接合型太阳能电池与硅太阳能电池这两种太阳能电池， 为了提高发电效率，需要调整利用各太阳能电池吸收的主要波长，但是利用哪个太阳能电 池吸收哪个波长的调整较为困难，结果，难以进行带隙设计。
[0026] 可预计上述影响在下述情况下会愈发明显：当化合物半导体多接合型太阳能电池 的面积相对于硅太阳能电池的面积的比例（一般小于1)变得较大，即，成为化合物半导体 多接合型太阳能电池的影子的硅太阳能电池的面积变大时。
[0027] 第二个问题点是对于非太阳能电池制造商来说，制造困难。
[0028]S卩，制造装置需要数以亿计的半导体制造装置，中小企业等小公司难以进行设备 投资从而制造困难。
[0029] 第三个问题点是散热设计困难。
[0030] 即，上述的聚光型光电转换装置3的聚光用太阳能电池即化合物半导体多接合型 太阳能电池200配置于硅太阳能电池100上，由于通过聚光而产生的热量是从多接合型太 阳能电池200向硅太阳能电池100扩散，因此产生的热量要经过硅太阳能电池100-次，这 样产生的热量就不能直接逸散至外部，因此散热设计困难。
[0031] 第四个问题点是由于硅太阳能电池的转换效率容易因温度上升而降低，因此无法 提高聚光倍率。
[0032]S卩，由于通过聚光在化合物半导体多接合型太阳能电池200中产生的主要热量会 扩散至硅太阳能电池100,因此，如果使聚光倍率提高，则会因硅太阳能电池100的温度上 升而导致转换效率的降低。
[0033] 并且，由于局部的高温化使得在硅太阳能电池中产生应力分布，因此，从长期可靠 性的观点来看也存在问题。
[0034] 本发明是鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种聚光型光电转换装置，无 需重新进行带隙设计，使用非太阳能电池制造商也能够获得的既有的太阳能电池，可以容 易地制造，散热设计容易，且即便提高聚光倍率也能够抑制转换效率下降。
[0035] 为了达到上述目的，本发明提供一种聚光型光电转换装置，其具备：聚光镜；及， 光电转换元件，该光电转换元件设置于与前述聚光镜相对向的位置，其特征在于，前述光电 转换元件包含：具有贯通孔的散射光用太阳能电池；及，聚光用太阳能电池，该聚光用太阳 能电池配置于前述散射光用太阳能电池的前述贯通孔内；并且，前述聚光镜由透明热固性 树脂所构成，前述光电转换元件载置于外部连接基板上。
[0036] 这样一来，成为这样一种构造，聚光用太阳能电池配置于散射光用太阳能电池的 贯通孔内，构成光电转换元件的散射光用太阳能电池和聚光用太阳能电池载置于外部连接 基板上，如果组合既有的聚光用太阳能电池与既有的散射光用太阳能电池并电性连接，便 会成为一种聚光型光电转换装置，从而成为一种无需重新进行带隙设计，非太阳能电池制 造商也可以容易制造的构造。
[0037] 并且，由于聚光用太阳能电池载置于外部连接基板上，因此能够使在聚光用太阳 能电池中产生的热量直接扩散至外部连接基板，从而成为一种能够防止热量向散射光用太 阳能电池扩散并容易地进行散热设计的构造。
[0038] 此时，前述散射光用太阳能电池与前述聚光用太阳能电池能够包含单晶硅型、多 晶娃型、薄膜娃型、异质结（hetero-junctionwithintrinsicthin-layer，HIT)型、铜铟 嫁硒（copperindiumgalliumselenide，CIGS)型、蹄化锦（cadmiumtelluride，CdTe) 型、色素增感型、有机半导体型、及III-V族多接合型中的至少1者以上。
[0039] 这样一来，作为散射光用太阳能电池及聚光用太阳能电池，能够适宜地使用上述 类型的太阳能电池。
[0040] 此时，前述透明热固性树脂优选为含有硅酮的材料。
[0041] 作为构成聚光镜的透明热固性树脂，能够适宜地使用含有硅酮的材料。
[0042] 此时，在散射光用太阳能电池和聚光用太阳能电池的聚光镜侧的表面上，优选为 具有树脂层或玻璃质层，所述树脂层或玻璃质层含有抗光散射材料、荧光体、及量子点中的 至少1种以上。
[0043] 通过这样的构造，能够使散射光用太阳能电池和聚光用太阳能电池的发电效率提 尚。
[0044] 此时，优选为在前述散射光用太阳能电池的前述外部连接基板侧的面上，具有反 射层，所述反射层使透过前述散射光用太阳能电池而来的光反射或者散射。
[0045] 通过这样的构造，可以使散