光電変換素子の製造方法
【課題】生産性を向上させることや製造コストを低減することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供する。
【解決手段】基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、第１剥離層の、基板とは反対側に第１光電変換素子層を形成する工程と、第１光電変換素子部の、第１剥離層とは反対側に、第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、第２剥離層の、第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、第１光電変換素子部を基板から剥離する剥離工程と、を有し、分離工程と剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法とする。
【解決手段】基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、第１剥離層の、基板とは反対側に第１光電変換素子層を形成する工程と、第１光電変換素子部の、第１剥離層とは反対側に、第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、第２剥離層の、第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、第１光電変換素子部を基板から剥離する剥離工程と、を有し、分離工程と剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の製造方法に関し、特に、化合物半導体を用いた光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、様々な種類の太陽電池に関する研究が、盛んに進められている。太陽電池は、材料にシリコンを用いる形態と、化合物半導体を用いる形態とに大別することができ、現在実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。
【０００３】
一方、化合物半導体は光吸収係数が大きいため、化合物半導体を用いた太陽電池は薄膜（例えば、１μｍ〜３μｍ程度）として用いられる。化合物半導体を用いた太陽電池は、化合物半導体の高品質膜を作製するために必要な基板（ＧａＡｓ基板又はＧｅ基板）が高価なため、現在広く普及しているシリコン系太陽電池よりも高価である。仮に１枚の基板から複数の太陽電池を作製することができれば、化合物半導体太陽電池を低コストで作製することが可能となる。そのためには、基板に何層もの太陽電池を作製し、作製後に各々に分離（剥離）する必要がある。従来は、薄膜である太陽電池の取り扱いが難しく、多層に作製した太陽電池の品質を保ったまま、各々に分離することは困難であった。薄膜である分離後の太陽電池は、壊れやすく変形もしやすい。薄膜が破壊されると太陽電池として動作しなくなり、また、変形により結晶性が低下すると、太陽電池の変換効率が著しく低下してしまう。
【０００４】
高価な半導体基板上に複数の太陽電池を作製する際に応用可能な技術として、例えば非特許文献１には、基板上に中間層と素子とを形成し、中間層を溶解させて素子を剥離させる技術が開示されている。このほか、隣接する太陽電池の間に剥離犠牲層を形成し、この剥離犠牲層にレーザー光を吸収させて剥離犠牲層を熱膨張させたり融解させたりすることによって太陽電池を分離することも考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「アプライド フィジクス レターズ（Applied Physics Letters）」、（米国）、２０００年、第７６巻、第１５号、ｐ．２１３１−２１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に開示されている技術を用いて複数の中間層を形成し、複数の中間層を溶解させて１枚の基板から複数の太陽電池を作製すると、複数の剥離犠牲層が同時に溶解するため、複数の太陽電池が同時に剥離してしまう。剥離後の複数の太陽電池へ同時に電極を形成することは困難であるため、非特許文献１に開示されている技術をそのまま用いると、太陽電池の生産性が低下しやすいという問題があった。また、単に複数の剥離犠牲層を設けてレーザー光を吸収させると、複数の剥離犠牲層が同時にレーザー光を吸収するため、複数の太陽電池が同時に剥離する。それゆえ、非特許文献１に開示されている技術を変形し、溶解させる代わりにレーザー光を用いたとしても、太陽電池の生産性を向上させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、生産性を向上させることや製造コストを低減することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、形成された第１剥離層の、基板とは反対側に、第１光電変換素子部を形成する工程と、形成された第１光電変換素子部の、第１剥離層とは反対側に、第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、形成された第２剥離層の、第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、第１光電変換素子部を基板から剥離する剥離工程と、を有し、分離工程と剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法である。
【０００９】
本発明をこのような形態とすることにより、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを基板から別々に分離することができる。そのため、製造コストを低減する等の目的で１つの基板の表面に複数の光電変換素子部を形成しても、１つの光電変換素子部を基板から分離して電極等を形成した後、次の光電変換素子部を基板から分離して電極等を形成することも可能になる。すなわち、かかる形態とすることにより、本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００１０】
また、上記本発明において、剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが異なっていても良い。本発明では、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段の形態と、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段の形態とが異なっていても、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能である。
【００１１】
ここに、「剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる」とは、例えば、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段、及び、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段がレーザー光である場合、前者のレーザー光の波長と後者のレーザー光の波長とが異なることをいう。
【００１２】
また、剥離工程で用いる剥離手段の形態と分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる上記本発明において、剥離工程で第１剥離層が加熱され、且つ、分離工程で第２剥離層が加熱され、第１剥離層及び第２剥離層が半導体であり、第１剥離層のバンドギャップと第２剥離層のバンドギャップとが異なることが好ましい。かかる形態とすることにより、例えば異なる波長のレーザー光を用いて第１剥離層や第２剥離層を別々に剥離することができるので、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【００１３】
また、剥離工程で第１剥離層が加熱され、且つ、分離工程で第２剥離層が加熱される上記本発明において、第１剥離層と第１光電変換素子層との間に、第１剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第１光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在し、第２剥離層と第１光電変換素子部との間に、第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第１光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在し、第２剥離層と第２光電変換素子部との間に、第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第２光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在していることが好ましい。かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、光電変換素子部の性能低下を抑制することが可能になる。
【００１４】
また、上記本発明において、剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが同じであっても良い。本発明では、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段の形態と、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段の形態とが同じであっても、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能である。
【００１５】
また、剥離工程で用いる剥離手段の形態と分離工程で用いる分離手段の形態とが同じである上記本発明において、第１剥離層及び第２剥離層が半導体であり、第１剥離層のバンドギャップと第２剥離層のバンドギャップとが異なっていても良い。例えば剥離手段及び分離手段として同一の溶剤を用いた場合であっても、第１剥離層が溶解するまでの所要時間と第２剥離層が溶解するまでの所要時間とを異なる時間にすることが可能になり、その結果、第１光電変換素子部と第２光電変換素子部とを別々に分離することが可能になる。したがって、かかる形態であっても、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【００１６】
また、上記本発明において、第１剥離層の厚さと第２剥離層の厚さとが異なっていても良い。かかる形態とすることにより、例えば同一の溶剤を用いた場合であっても、第１剥離層が溶解するまでの所要時間と第２剥離層が溶解するまでの所要時間とを異なる時間にすることが可能になり、その結果、第１光電変換素子部と第２光電変換素子部とを別々に分離することが容易になる。したがって、かかる形態とすることにより、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図２】積層体１０を説明する断面図である。
【図３】分離工程を説明する図である。
【図４】ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓの組成とバンドギャップとの関係を示す図である。
【図５】積層体１０’を説明する断面図である。
【図６】第２実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図７】積層体２０を説明する断面図である。
【図８】図７において点線で囲んだ部位の拡大図である。
【図９】積層体２０’を説明する断面図である。
【図１０】第３実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１１】積層体３０を説明する断面図である。
【図１２】分離工程を説明する図である。
【図１３】剥離工程を説明する図である。
【図１４】積層体３０’を説明する断面図である。
【図１５】第４実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１６】積層体４０を説明する断面図である。
【図１７】分離工程を説明する図である。
【図１８】剥離工程を説明する図である。
【図１９】積層体４０’を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる光電変換素子の製造方法によって、太陽電池を製造する場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。以下の説明において、特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００２０】
図１は、第１実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第１実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１に示した本発明の第１実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ１１）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１２）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ１３）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１４）と、第２剥離層形成工程（Ｓ１５）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１６）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ１７）と、分離工程（Ｓ１８）と、剥離工程（Ｓ１９）と、を有している。
【００２１】
図２は、第１剥離層形成工程（Ｓ１１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ１７）の各工程で形成した層を有する積層体１０を説明する断面図である。図２に示した積層体１０は、基板１と、該基板１の表面に配設された第１剥離層１１と、該第１剥離層１１の表面に配設された低熱伝導率材料層１２と、該低熱伝導率材料層１２の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された低熱伝導率材料層１４と、該低熱伝導率材料層１４の表面に配設された第２剥離層１５と、該第２剥離層１５の表面に配設された低熱伝導率材料層１６と、該低熱伝導率材料層１６の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２２】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ１１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成する工程である。Ｓ１１は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、基板１を任意の厚さのＧａＡｓとし、第１剥離層１１を厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層とする場合（ｘは０＜ｘ＜１の正数）、Ｓ１１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層（例えば、厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層。）を形成する工程、とすることができる。
【００２３】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１２」ということがある。）は、Ｓ１１で形成した第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２を形成する工程である。Ｓ１２は、第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２を形成可能であれば、その形態は特に限定されないが、後述する第１太陽電池部形成工程で形成される第１太陽電池部１３と結晶の格子定数の差が１％以内である低熱伝導率材料層１２を形成する工程であることが好ましい。例えば、低熱伝導率材料層１２が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１２は、例えば、分子線エピタキシ―法や有機金属気相成長法等の公知の方法によって、第１剥離層１１の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２４】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ１３」ということがある。）は、Ｓ１２で形成した低熱伝導率材料層１２の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ１３は、低熱伝導率材料層１２の上面に第１太陽電池部１３を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。第１太陽電池部１３は、例えば、蒸着法等の公知の方法によって作製可能な、後述する分離工程や剥離工程で照射されるレーザー光を吸収しない、公知の形態の太陽電池（例えば、化合物半導体を用いた太陽電池や、シリコンを用いた太陽電池等）とすることができる。第１太陽電池部１３は、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ（バンドギャップ＝１．９ｅＶ）にｎドープをして作製したｎ層と、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐにｐドープをして作製したｐ層とを有する太陽電池（以下において、「ＩｎＧａＰ層」ということがある。）とすることができる。
【００２５】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１４」ということがある。）は、Ｓ１３で形成した第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４を形成する工程である。Ｓ１４は、第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱伝導率材料層１４が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１４は、Ｓ１２と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２６】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ１５」ということがある。）は、Ｓ１４で形成した低熱伝導率材料層１４の上面に、第１剥離層１１とは異なる形態の第２剥離層１５を形成する工程である。Ｓ１５は、低熱伝導率材料層１４の上面に第２剥離層１５を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層１５を厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層とする場合（ｘは０＜ｘ＜１の正数）、Ｓ１５は、Ｓ１１と同様の方法によって、低熱伝導率材料層１４の上面に厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層（例えば、厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.４Ｇａ０．６Ａｓ層。第１剥離層１１よりもバンドギャップが小さい第２剥離層１５。）を形成する工程、とすることができる。
【００２７】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１６」ということがある。）は、Ｓ１５で形成した第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６を形成する工程である。Ｓ１６は、第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱伝導率材料層１６が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１６は、Ｓ１２と同様の方法によって、第２剥離層１５の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２８】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ１７」ということがある。）は、Ｓ１６で形成した低熱伝導率材料層１６の上面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ１７は、低熱伝導率材料層１６の上面に第２太陽電池部１７を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。第２太陽電池部１７は、例えば、蒸着法等の公知の方法によって作製可能な、後述する分離工程や剥離工程で照射されるレーザー光を吸収しない、公知の形態の太陽電池（例えば、化合物半導体を用いた太陽電池や、シリコンを用いた太陽電池等）とすることができる。第２太陽電池部１７は、第１太陽電池部１３と同じ形態であっても良く、第１太陽電池部１３と異なる形態であっても良い。第２太陽電池部１７は、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ（バンドギャップ＝１．９ｅＶ）にｎドープをして作製したｎ層と、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐにｐドープをして作製したｐ層とを有する太陽電池とすることができる。このように、Ｓ１１乃至Ｓ１７を経ることにより、図２に示した積層体１０を作製することができる。
【００２９】
分離工程（以下において、「Ｓ１８」ということがある。）は、Ｓ１１乃至Ｓ１７を経て作製した積層体１０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層１５を低熱伝導率材料層１４から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ１８は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００３０】
図３に、Ｓ１８の一形態を示す。図３に示したように、Ｓ１８は、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と透明な支持基板２とを接着した後、支持基板２の上側からレーザー光を照射して、第２剥離層１５にレーザー光を吸収させて加熱し、第２剥離層１５を熱膨張又は溶融させることにより、支持基板２に接着された第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程、とすることができる。
【００３１】
図４に、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓの組成とバンドギャップとの関係を示す。図４に示したように、Ｉｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ（ｘ＝０．３の場合）のバンドギャップは１．０ｅＶであり、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ａｓ（ｘ＝０．４の場合）のバンドギャップは０．８９ｅＶであり、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ（ｘ＝０．５の場合）のバンドギャップは０．７８ｅＶであり、Ｉｎ０．６Ｇａ０．４Ａｓ（ｘ＝０．６の場合）のバンドギャップは０．６８ｅＶであり、Ｉｎ０．７Ｇａ０．３Ａｓ（ｘ＝０．７の場合）のバンドギャップは０．５９ｅＶである。ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓのバンドギャップ値は、「１．４−１．０４ｘ−０．４ｘ（１−ｘ）」で表すことができる。ここで、バンドギャップが１．０ｅＶの半導体は波長が９００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．８９ｅＶの半導体は波長が１２００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．７８ｅＶの半導体は波長が１４００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．６８ｅＶの半導体は波長が１５５０ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．５９ｅＶの半導体は波長が１８００ｎｍ程度の光を吸収する。したがって、支持基板２の上側から波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射する形態のＳ１８とすることにより、このレーザー光は第２剥離層１５に吸収される一方、第２剥離層１５以外の層にはほとんど吸収されないので、第２剥離層１５のみを熱膨張又は溶融させることが可能になる。第２剥離層１５のみを熱膨張又は溶融させることにより、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離することができる。ここで、支持基板２、透明接着剤、及び、積層体１０は、すべて透明なので、支持基板２の上側から照射したレーザー光は第２剥離層１５へと到達することができる。なお、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６はＧｅ層であり、Ｇｅの光吸収係数は、ＧａＡｓ等に代表される化合物半導体の光吸収係数よりも１〜２桁程度小さい。そのため、第２剥離層１５に吸収させるレーザー光を照射しても、このレーザー光は低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６にほとんど吸収されない。
【００３２】
Ｓ１８において、透明接着剤としては、支持基板２と第２太陽電池部１７とを接合可能であり、且つ、支持基板２の上側から照射されるレーザー光を透過可能な公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、シリコーン粘着剤等に代表される公知の透明接着剤を例示することができる。また、Ｓ１８において、支持基板２としては、Ｓ１８の終了後に電極等が接続される第２太陽電池部１７の形状を保持可能な強度を有する公知の透明な基板を適宜用いることができる。そのような基板としては、透明な石英基板等を例示することができる。
【００３３】
剥離工程（以下において、「Ｓ１９」ということがある。）は、Ｓ１８の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層１１を基板１から剥離する工程である。Ｓ１９は、基板１から第１太陽電池部１３を剥離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ１９は、例えば、Ｓ１８で用いた透明接着剤と同様の透明接着剤を用いて、Ｓ１８を経た第１太陽電池部１３の上側（第２剥離層１５の一部が残存している場合には第２剥離層１５の上面、第２剥離層１５が残存していない場合には低熱伝導率材料層１４の上面）と、Ｓ１８で用いた支持基板２と同様の透明支持基板とを接着した後、透明支持基板の上側からレーザー光を照射して第１剥離層１１にレーザー光を吸収させる工程、とすることができる。第１剥離層１１が厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層である場合、上述のように、Ｉｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓは波長が９００ｎｍ程度の光を吸収する。それゆえ、透明支持基板の上側から波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射する形態のＳ１９とすることにより、このレーザー光は第１剥離層１１に吸収される一方、第１剥離層１１以外の層にはほとんど吸収されないので、第１剥離層１１のみを熱膨張又は溶融させることが可能になる。第１剥離層１１のみを熱膨張又は溶融させることにより、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することができる。
【００３４】
このように、Ｓ１１乃至Ｓ１９を有する本発明の第１実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ１１乃至Ｓ１９を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の第１実施形態では、Ｓ１４で、第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成し、Ｓ１６で、第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成している。ここで、Ｇｅは熱伝導率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ１８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第２剥離層１５を加熱しても、第２剥離層１５と第１太陽電池部１３との間に配設された低熱伝導率材料層１４によって、加熱された第２剥離層１５の熱が第１太陽電池部１３へと伝わることを抑制でき、第２剥離層１５と第２太陽電池部１７との間に配設された低熱伝導率材料層１６によって、加熱された第２剥離層１５の熱が第２太陽電池部１７へと伝わることを抑制できる。第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７へ熱が伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の結晶品質の低下や不純物元素の熱拡散を抑制できるので、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の発電性能の低下を抑制できる。また、上述したように、Ｇｅは化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ１８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射しても、低熱伝導率材料層１４及び低熱伝導率材料層１６は、このレーザー光をほとんど吸収しない。
【００３６】
さらに、本発明の第１実施形態では、Ｓ１２で、第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成している。ここで、Ｇｅは熱伝導率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。それゆえ、Ｓ１９で波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第１剥離層１１を加熱しても、低熱伝導率材料層１２はこのレーザー光をほとんど吸収せず、第１剥離層１１の熱は第１太陽電池部１３に伝わり難い。熱が第１太陽電池部１３に伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３の結晶品質の低下や、第１太陽電池部１３を構成する層にドープされている不純物元素の熱拡散を抑制できるので、第１太陽電池部１３の発電性能の低下を抑制できる。
【００３７】
また、ＧｅはＧａＡｓと格子定数がほぼ等しい。そのため、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６を用いても、これらの層を新たに用いたことに起因する、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７の結晶性の悪化はほとんどないと考えられる。
【００３８】
本発明の第１実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第１実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第１実施形態では、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることも可能である。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、それぞれの剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層を形成すれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれてバンドギャップが小さくなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体１０’の断面図を図５に示す。図５において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付す。図５に示した積層体１０’は、基板１と、第１剥離層１１と、低熱伝導率材料層１２と、第１太陽電池部１３と、低熱伝導率材料層１４と、第２剥離層１５と、低熱伝導率材料層１６と、第２太陽電池部１７と、を有し、さらに、第２太陽電池部１７側から順に、低熱伝導率材料層１８ａ、第３剥離層１９ａ、低熱伝導率材料層１８ｂ、第３太陽電池部１７ａ、低熱伝導率材料層１８ｃ、第４剥離層１９ｂ、低熱伝導率材料層１８ｄ、第４太陽電池部１７ｂ、低熱伝導率材料層１８ｅ、第５剥離層１９ｃ、低熱伝導率材料層１８ｆ、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体１０’において、第２剥離層１５のバンドギャップは第１剥離層１１のバンドギャップよりも小さく、第３剥離層１９ａのバンドギャップは第２剥離層１５のバンドギャップよりも小さく、第４剥離層１９ｂのバンドギャップは第３剥離層１９ａよりも小さく、第５剥離層１９ｃのバンドギャップは第４剥離層１９ｂのバンドギャップよりも小さい。そして、第３太陽電池部１７ａ、第４太陽電池部１７ｂ、及び、第５太陽電池部１７ｃは第２太陽電池部１７と同様に構成されており、第１太陽電池部１３、第２太陽電池部１７、第３太陽電池部１７ａ、第４太陽電池部１７ｂ、及び、第５太陽電池部１７ｃは、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。また、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、低熱伝導率材料層１６、低熱伝導率材料層１８ａ、低熱伝導率材料層１８ｂ、低熱伝導率材料層１８ｃ、低熱伝導率材料層１８ｄ、低熱伝導率材料層１８ｅ、低熱伝導率材料層１８ｆも、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。かかる形態とすることにより、５つの剥離層それぞれを加熱するためにレーザー光を照射しても、加熱される剥離層へとレーザー光を到達させつつ、加熱される剥離層以外の層にはレーザー光をほとんど吸収させないことが可能になり、且つ、基板から離れた太陽電池部から順に、分離することが容易になる。積層体１０’において、具体的には、第１剥離層１１はＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ、第２剥離層１５はＩｎ０．４Ｇａ０．６Ａｓ、第３剥離層１９ａはＩｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ、第４剥離層１９ｂはＩｎ０．６Ｇａ０．４Ａｓ、第５剥離層１９ｃはＩｎ０．７Ｇａ０．３Ａｓとすることができ、すべての低熱伝導率材料層（低熱伝導率材料層１２、１４、１６、及び、低熱伝導率材料層１８ａ〜１８ｆ）を厚さ３０ｎｍのＧｅ層とすることができる。かかる形態の第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃを用いる場合、第１剥離層１１を加熱する際には波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を、第２剥離層１５を加熱する際には波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を、第３剥離層１９ａを加熱する際には波長が１４００ｎｍ程度のレーザー光を、第４剥離層１９ｂを加熱する際には波長が１５５０ｎｍ程度のレーザー光を、第５剥離層１９ｃを加熱する際には波長が１８００ｎｍ程度のレーザー光を、それぞれ照射すれば良い。
【００３９】
本発明の第１実施形態に関する上記説明では、剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層を形成する形態を例示したが、本発明の光電変換素子の製造方法は当該形態に限定されない。そこで、本発明の他の形態について、以下に説明する。
【００４０】
図６は、第２実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第２実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図６に示した本発明の第２実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ２１）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２２）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ２３）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２４）と、第２剥離層形成工程（Ｓ２５）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２６）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ２７）と、分離工程（Ｓ２８）と、剥離工程（Ｓ２９）と、を有している。
【００４１】
図７は、第１剥離層形成工程（Ｓ２１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ２７）の各工程で形成した層を有する積層体２０を説明する断面図である。図７において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４２】
図７に示した積層体２０は、基板１と、該基板１の表面に配設された第１剥離層１１と、該第１剥離層１１の表面に配設された低熱膨張率材料層２１と、該低熱膨張率材料層２１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された低熱膨張率材料層２２と、該低熱膨張率材料層２２の表面に配設された第２剥離層１５と、該第２剥離層１５の表面に配設された低熱膨張率材料層２３と、該低熱膨張率材料層２３の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図１乃至図７を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４３】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ２１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成する工程である。Ｓ２１はＳ１１と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４４】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２２」ということがある。）は、Ｓ２１で形成した第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１を形成する工程である。Ｓ２２は、第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１を形成可能であれば、その形態は特に限定されないが、後述する第１太陽電池部形成工程で形成される第１太陽電池部１３と結晶の格子定数の差が１％以内である低熱膨張率材料層２１を形成する工程であることが好ましい。例えば、低熱膨張率材料層２１が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２２は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）等の公知の方法によって、第１剥離層１１の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４５】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ２３」ということがある。）は、Ｓ２２で形成した低熱膨張率材料層２１の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ２３はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４６】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２４」ということがある。）は、Ｓ２３で形成した第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２を形成する工程である。Ｓ２４は、第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱膨張率材料層２２が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２４は、Ｓ２２と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４７】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ２５」ということがある。）は、Ｓ２４で形成した低熱膨張率材料層２２の上面に、第１剥離層１１とは異なる形態の第２剥離層１５を形成する工程である。Ｓ２５はＳ１５と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４８】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２６」ということがある。）は、Ｓ２５で形成した第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３を形成する工程である。Ｓ２６は、第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱膨張率材料層２３が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２６は、Ｓ２２と同様の方法によって、第２剥離層１５の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４９】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ２７」ということがある。）は、Ｓ２６で形成した低熱膨張率材料層２３の上面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ２７はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第２実施形態では、Ｓ２１乃至Ｓ２７を経ることにより、図７に示した積層体２０を作製することができる。
【００５０】
分離工程（以下において、「Ｓ２８」ということがある。）は、Ｓ２１乃至Ｓ２７を経て作製した積層体２０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層１５を低熱膨張率材料層２２から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ２８は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ２８は、例えばＳ１８と同様の工程とすることができる。
【００５１】
剥離工程（以下において、「Ｓ２９」ということがある。）は、Ｓ２８の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層１１を基板１から剥離する工程である。Ｓ２９は、基板１から第１太陽電池部１３を剥離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ２９は、例えばＳ１９と同様の工程とすることができる。
【００５２】
このように、Ｓ２１乃至Ｓ２９を有する本発明の第２実施形態によっても、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ２１乃至Ｓ２９を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００５３】
また、本発明の第２実施形態では、Ｓ２４で、第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成し、Ｓ２６で、第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成している。ここで、Ｓｉは熱膨張率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ２８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第２剥離層１５を加熱しても、第２剥離層１５と第１太陽電池部１３との間に配設された低熱膨張率材料層２２によって、加熱されて膨張した第２剥離層１５の変形の影響が第１太陽電池部１３へと伝わることを抑制でき、第２剥離層１５と第２太陽電池部１７との間に配設された低熱膨張率材料層２３によって、加熱されて膨張した第２剥離層１５の変形の影響が第２太陽電池部１７へと伝わることを抑制できる。第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７へ変形の影響が伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の結晶品質の低下を抑制できるので、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の発電性能の低下を抑制できる。また、上述したように、Ｓｉは化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ２８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射しても、低熱膨張率材料層２２及び低熱膨張率材料層２３は、このレーザー光をほとんど吸収しない。
【００５４】
さらに、本発明の第２実施形態では、Ｓ２２で、第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成している。ここで、Ｓｉは熱膨張率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。それゆえ、Ｓ２９で波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第１剥離層１１を加熱しても、低熱膨張率材料層２１はこのレーザー光をほとんど吸収せず、加熱された膨張した第１剥離層１１の変形の影響は第１太陽電池部１３に伝わり難い。変形の影響が第１太陽電池部１３に伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３の結晶品質の低下を抑制できるので、第１太陽電池部１３の発電性能の低下を抑制できる。
【００５５】
本発明の第２実施形態に関する上記説明で例示した、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を構成するＳｉの格子定数は、Ｇｅや基板１の構成材料であるＧａＡｓの格子定数と４％程度の差がある。それゆえ、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７を構成するＩｎＧａＰ層の結晶性をより高めやすい形態にする等の観点からは、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を、積層体２０の厚さ方向（図７の紙面上下方向）にＧｅ含有量を段階的又は連続的に変化させたＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層（ｙは０≦ｙ≦１）とすることが好ましい。図７において点線で囲んだ部位の拡大図を、図８に示す。図８では、第１剥離層１１、第１太陽電池部１３、第２剥離層１５、及び、第２太陽電池部１７を簡略化して示している。図８に示すように、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を、ＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層とする場合、第１剥離層１１や第２剥離層１５と接触する部位はｙ＝１、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７と接触する部位はｙ＝０とし、ｙ＝１の部位とｙ＝０の部位との間の部位は、例えば、ｙを０．９、０．７、０．５、０．３、及び、０．１と段階的に変化させれば良い。かかる形態とすることにより、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７の結晶品質の低下を抑制することができるので、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７を分離する際の熱膨張による性能低下に加えて、結晶品質の低下に起因する性能低下も抑制することが可能になる。
【００５６】
本発明の第２実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第２実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第２実施形態も、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、それぞれの剥離層と太陽電池部との間に低熱膨張率材料層を形成すれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、第１剥離層乃至第５剥離層は、上記本発明の第１実施形態において第１剥離層乃至第５剥離層を用いる場合と同様の形態とすることができ、第１剥離層乃至第５剥離層を加熱する方法も、上記本発明の第１実施形態において第１剥離層乃至第５剥離層を用いる場合と同様の形態とすることができる。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体２０’の断面図を図９に示す。図９において、積層体１０’や積層体２０と同様の構成には、図５や図７で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図９に示した積層体２０’は、基板１と、第１剥離層１１と、低熱膨張率材料層２４ａと、第１太陽電池部１３と、低熱膨張率材料層２４ｂと、第２剥離層１５と、低熱膨張率材料層２４ｃと、第２太陽電池部１７と、を有し、さらに、第２太陽電池部１７側から順に、低熱膨張率材料層２４ｄ、第３剥離層１９ａ、低熱膨張率材料層２４ｅ、第３太陽電池部１７ａ、低熱膨張率材料層２４ｆ、第４剥離層１９ｂ、低熱膨張率材料層２４ｇ、第４太陽電池部１７ｂ、低熱膨張率材料層２４ｈ、第５剥離層１９ｃ、低熱膨張率材料層２４ｉ、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体２０’において、すべての低熱膨張率材料層（低熱膨張率材料層２４ａ〜低熱膨張率材料層２４ｉ）は、厚さが５０ｎｍのＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層（ｙは０≦ｙ≦１）であり、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。すべての低熱膨張率材料層（低熱膨張率材料層２４ａ〜低熱膨張率材料層２４ｉ）は、剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）と接触する部位はｙ＝１、太陽電池部（第１太陽電池部１３乃至第５太陽電池部１７ｃ）と接触する部位はｙ＝０とされており、ｙ＝１の部位とｙ＝０の部位との間の部位は、ｙを０．９、０．７、０．５、０．３、及び、０．１と段階的に変化させている。かかる形態とすることにより、５つの剥離層それぞれを加熱するためにレーザー光を照射しても、加熱される剥離層へとレーザー光を到達させつつ、加熱される剥離層以外の層にはレーザー光をほとんど吸収させないことが可能になり、且つ、基板から離れた太陽電池部から順に、分離することが容易になる。
【００５７】
本発明に関する上記説明では、すべての剥離層と太陽電池部との間に、低熱伝導率材料層又は低熱膨張率材料層を形成する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。剥離層と太陽電池部との間の一部にのみ、低熱伝導率材料層若しくは低熱膨張率材料層又は低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層を形成する形態であっても良く、剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層も低熱膨張率材料層も低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層も形成しない形態であっても良い。ただし、第１太陽電池部及び第２太陽電池部の性能低下を抑制しやすい形態にする等の観点からは、すべての剥離層と太陽電池部との間に、低熱伝導率材料層若しくは低熱膨張率材料層又は低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層を形成する形態とすることが好ましい。
【００５８】
また、本発明に関する上記説明では、分離工程で用いる分離手段、及び、剥離工程で用いる剥離手段が、何れもレーザー光であり、分離工程で用いるレーザー光の波長と剥離工程で用いるレーザー光の波長とが異なる形態（分離手段と剥離手段とが異なる形態）を例示したが、本発明の光電変換素子の製造方法は当該形態に限定されない。そこで、分離工程で用いる分離手段と、剥離工程で用いる剥離手段とが、同一形態である場合の本発明について、以下に説明する。
【００５９】
図１０は、第３実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第３実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１０に示した本発明の第３実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ３１）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ３２）と、第２剥離層形成工程（Ｓ３３）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ３４）と、分離工程（Ｓ３５）と、剥離工程（Ｓ３６）と、を有している。
【００６０】
図１１は、第１剥離層形成工程（Ｓ３１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ３４）の各工程で形成した層を有する積層体３０を説明する断面図である。図１１において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６１】
図１１に示した積層体３０は、基板１と、第１剥離層３１と、該第１剥離層３１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された第２剥離層３２と、該第２剥離層３２の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図２、図１０、及び、図１１を参照しつつ、本発明の第３実施形態について説明する。
【００６２】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ３１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層３１を形成する工程である。Ｓ３１は、基板１の上面に第１剥離層３１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、基板１を任意の厚さのＧａＡｓとし、第１剥離層３１を厚さ５０ｎｍ程度のＡｌＡｓ層とする場合、Ｓ３１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ５０ｎｍ程度のＡｌＡｓ層を形成する工程、とすることができる。
【００６３】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ３２」ということがある。）は、Ｓ３１で形成した第１剥離層３１の上面に、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に溶解しない第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ３２はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００６４】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ３３」ということがある。）は、Ｓ３２で形成した第１太陽電池部１３の上面に、第１剥離層１３とは異なる形態の第２剥離層３２を形成する工程である。Ｓ３３は、第１太陽電池部１３の上面に第２剥離層３２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層３２を厚さ５ｎｍ程度のＡｌＡｓ層とする場合、Ｓ３３は、Ｓ３１と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ５ｎｍ程度のＡｌＡｓ層を形成する工程、とすることができる。
【００６５】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ３４」ということがある。）は、Ｓ３３で形成した第２剥離層３２の上面に、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に溶解しない第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ３４はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第３実施形態では、Ｓ３１乃至Ｓ３４を経ることにより、図１０に示した積層体３０を作製することができる。
【００６６】
分離工程（以下において、「Ｓ３５」ということがある。）は、Ｓ３１乃至Ｓ３４を経て作製した積層体３０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層３２を第１太陽電池部１３から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ３５は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００６７】
図１２に、Ｓ３５の一形態を示す。図１２に示したように、Ｓ３５では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された積層体２０を、１０％フッ化水素溶液５（以下において、「１０％ＨＦ溶液５」という。）が入った容器４へと入れ、少なくとも第２剥離層３２を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。ＡｌＡｓ層である第１剥離層３１や第２剥離層３２はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、ＧａＡｓである基板１、並びに、ＩｎＧａＰ層である第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７は、フッ化水素溶液に溶解しない。ここで、第１剥離層３１は厚さが５０ｎｍであり、第２剥離層３２は厚さが５ｎｍである。それゆえ、Ｓ３５は、第２剥離層３２を完全に溶解させて第２太陽電池部１７を第１太陽電池部１３から分離し、支持基板３に接着された第２太陽電池部１７を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ３５において、透明接着剤としては、支持基板３と第２太陽電池部１７とを接合可能であり、且つ、Ｓ３５で透明接着剤もフッ化水素溶液に接触させる場合にはフッ化水素溶液に溶解しない、公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、シリコーン粘着剤等に代表される公知の透明接着剤を例示することができる。また、Ｓ３５において、支持基板３としては、Ｓ３５の終了後に電極等が接続される第２太陽電池部１７の形状を保持可能な強度を有し、且つ、Ｓ３５で支持基板３もフッ化水素溶液に接触させる場合にはフッ化水素溶液に溶解しない、公知の基板を適宜用いることができる。そのような基板としては、シリコン基板等を例示することができる。一方、第２太陽電池部１７から分離された第１太陽電池部１３を含む構造体（以下において、「構造体３０ｘ」という。）は、第１剥離層３１が完全に溶解する前に容器４から取り出される。その後、次の剥離工程が行われる。
【００６８】
剥離工程（以下において、「Ｓ３６」ということがある。）は、Ｓ３５の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層３１を基板１から剥離する工程である。図１３に、Ｓ３６の一形態を示す。図１３に示したように、Ｓ３６では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて構造体３０ｘの第１太陽電池部１３の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された構造体３０ｘを、Ｓ３５と同じ１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第１剥離層３１を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。Ｓ３５と同様に、第１剥離層３１はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、基板１及び第１太陽電池部１３はフッ化水素溶液に溶解しない。それゆえ、Ｓ３６は、第１剥離層３１を完全に溶解させて第１太陽電池部１３を基板１から剥離し、支持基板３に接着された第１太陽電池部１３を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ３６において、透明接着剤及び支持基板３は、Ｓ３５と同様のものを用いることができる。
【００６９】
このように、Ｓ３１乃至Ｓ３６を有する本発明の第３実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ３１乃至Ｓ３６を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００７０】
本発明の第３実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第３実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第３実施形態においても、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、基板に近い剥離層ほど厚さを厚くすれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれて厚さが薄くなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体３０’の断面図を図１４に示す。図１４において、積層体１０’や積層体３０と同様の構成には、図５や図１１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１４に示した積層体３０’は、基板１側から順に、基板１、第３剥離層３３、第１太陽電池部１３、第４剥離層３４、第２太陽電池部１７、第５剥離層３５、第３太陽電池部１７ａ、第１剥離層３１、第４太陽電池部１７ｂ、第２剥離層３２、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体３０’において、第３剥離層３３は厚さ３０００ｎｍのＡｌＡｓ層、第４剥離層３４は厚さ１０００ｎｍのＡｌＡｓ層、第５剥離層３５は厚さ３００ｎｍのＡｌＡｓ層であり、第１剥離層３１は厚さ５０ｎｍのＡｌＡｓ層、第２剥離層３２は厚さ５ｎｍのＡｌＡｓ層である。かかる形態とすることにより、基板から離れている第２太陽電池部１７から順に、各太陽電池部を別々に分離することができる。
【００７１】
分離工程で用いる分離手段と剥離工程で用いる剥離手段とが同一形態である、本発明の第３実施形態に関する上記説明では、剥離層の厚さを非同一にする形態を例示したが、分離工程で用いる分離手段と剥離工程で用いる剥離手段とが同一形態である本発明は、当該形態に限定されない。そこで、他の実施形態について、以下に説明する。
【００７２】
図１５は、第４実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第４実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１５に示した本発明の第４実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ４１）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ４２）と、第２剥離層形成工程（Ｓ４３）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ４４）と、分離工程（Ｓ４５）と、剥離工程（Ｓ４６）と、を有している。
【００７３】
図１６は、第１剥離層形成工程（Ｓ４１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ４４）の各工程で形成した層を有する積層体４０を説明する断面図である。図１６において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００７４】
図１６に示した積層体４０は、基板１と、第１剥離層４１と、該第１剥離層４１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された第２剥離層４２と、該第２剥離層４２の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図２、図１５、及び、図１６を参照しつつ、本発明の第４実施形態について説明する。
【００７５】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ４１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層４１を形成する工程である。Ｓ４１は、基板１の上面に第１剥離層４１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第１剥離層４１を厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層とする場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、Ｓ４１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層（例えば、厚さ１０ｎｍのＡｌ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層）を形成する工程、とすることができる。
【００７６】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ４２」ということがある。）は、Ｓ４１で形成した第１剥離層１１の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ４２はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００７７】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ４３」ということがある。）は、Ｓ４２で形成した第１太陽電池部１３の上面に、第１剥離層４１とは異なる形態の第２剥離層４２を形成する工程である。Ｓ４３は、第１太陽電池部１３の上面に第２剥離層４２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層４２を厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層とする場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、Ｓ４３は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層（例えば、厚さ１０ｎｍのＡｌ０.４Ｇａ０．６Ａｓ層。第１剥離層４１よりも、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に対する溶解速度が速い第２剥離層４２。）を形成する工程、とすることができる。
【００７８】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ４４」ということがある。）は、Ｓ４３で形成した第２剥離層４２の表面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ４４はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第４実施形態では、Ｓ４１乃至Ｓ４４を経ることにより、図１６に示した積層体４０を作製することができる。
【００７９】
分離工程（以下において、「Ｓ４５」ということがある。）は、Ｓ４１乃至Ｓ４４を経て作製した積層体４０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層４２を第１太陽電池部１３から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００８０】
図１７に、Ｓ４５の一形態を示す。図１７に示したように、Ｓ４５では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された積層体４０を、１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第２剥離層４２を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。ＡｌＧａＡｓ層である第１剥離層４１や第２剥離層４２はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、ＧａＡｓである基板１、並びに、ＩｎＧａＰ層である第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７は、フッ化水素溶液に溶解しない。ここで、第２剥離層４２は第１剥離層４１よりもフッ化水素溶液に溶解しやすい。それゆえ、Ｓ４５は、第２剥離層４２を完全に溶解させて第２太陽電池部１７を第１太陽電池部１３から分離し、支持基板３に接着された第２太陽電池部１７を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ４５において、透明接着剤及び支持基板３としては、Ｓ３５と同様のものを使用することができる。一方、第２太陽電池部１７から分離された第１太陽電池部１３を含む構造体（以下において、「構造体４０ｘ」という。）は、第１剥離層４１が完全に溶解する前に容器４から取り出される。その後、次の剥離工程が行われる。
【００８１】
剥離工程（以下において、「Ｓ４６」ということがある。）は、Ｓ４５の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層４１を基板１から剥離する工程である。図１８に、Ｓ４６の一形態を示す。図１８に示したように、Ｓ４６では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて構造体４０ｘの第１太陽電池部１３の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された構造体４０ｘを、Ｓ４５と同じ１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第１剥離層４１を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。Ｓ４５と同様に、第１剥離層４１はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、基板１及び第１太陽電池部１３はフッ化水素溶液に溶解しない。それゆえ、Ｓ４６は、第１剥離層４１を完全に溶解させて第１太陽電池部１３を基板１から剥離し、支持基板３に接着された第１太陽電池部１３を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ４６において、透明接着剤及び支持基板３は、Ｓ４５と同様のものを用いることができる。
【００８２】
このように、Ｓ４１乃至Ｓ４６を有する本発明の第４実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ４１乃至Ｓ４６を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００８３】
本発明の第４実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第４実施形態も、当該形態に限定されない。本発明の第４実施形態においても、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、基板に近い剥離層ほど、剥離層を溶解させる溶液に対する溶解速度を低くすれば良い。例えば、剥離層としてＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層を用いる場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、ｚの値が大きいほど、フッ化水素溶液に対する溶解速度が速い。そこで、例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれてフッ化水素溶液に対する溶解速度が速くなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体４０’の断面図を図１９に示す。図１９において、積層体１０’と同様の構成には、図５で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１９に示した積層体４０’は、基板１側から順に、基板１、第１剥離層４１、第１太陽電池部１３、第２剥離層４２、第２太陽電池部１７、第３剥離層４３、第３太陽電池部１７ａ、第４剥離層４４、第４太陽電池部１７ｂ、第５剥離層４５、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体４０’において、第１剥離層４１は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層、第２剥離層４２は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層、第３剥離層４３は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層、第４剥離層４４は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層、第５剥離層４５は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。かかる形態とすることにより、基板から離れている第５太陽電池部１７ｃから順に、各太陽電池部を別々に分離することができる。
【００８４】
本発明に関する上記説明では、基板１としてＧａＡｓが用いられる場合について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明では、例えばＧｅ等の他の基板の上側に剥離層や太陽電池部等を形成することも可能である。
【００８５】
また、本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態に関する上記説明では、それぞれの剥離層の厚さを同程度とする形態について言及したが、本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態は当該形態に限定されない。本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態においても、本発明の第３実施形態のように、それぞれの剥離層の厚さに差を設ける（基板から離れるほど厚さを薄くする）形態とすることも可能である。
【００８６】
また、本発明に関する上記説明では、光電変換素子が太陽電池である場合について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明は、太陽電池以外の光電変換素子（例えば、光検出素子等）を製造する方法として実施することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…基板
２、３…支持基板
４…容器
５…１０％ＨＦ溶液
１０、１０’…積層体
１１…第１剥離層
１２、１４、１６…低熱伝導率材料層
１３…第１太陽電池部（第１光電変換素子部）
１５…第２剥離層
１７…第２太陽電池部（第２光電変換素子部）
１７ａ…第３太陽電池部
１７ｂ…第４太陽電池部
１７ｃ…第５太陽電池部
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ…低熱伝導率材料層
１９ａ…第３剥離層
１９ｂ…第４剥離層
１９ｃ…第５剥離層
２０、２０’…積層体
２１、２２、２３…低熱膨張率材料層
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、２４ｉ…低熱膨張率材料層
３０、３０’…積層体
３０ｘ、４０ｘ…構造体
３１、４１…第１剥離層
３２、４２…第２剥離層
３３、４３…第３剥離層
３４、４４…第４剥離層
３５、４５…第５剥離層
４０、４０’…積層体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の製造方法に関し、特に、化合物半導体を用いた光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、様々な種類の太陽電池に関する研究が、盛んに進められている。太陽電池は、材料にシリコンを用いる形態と、化合物半導体を用いる形態とに大別することができ、現在実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。
【０００３】
一方、化合物半導体は光吸収係数が大きいため、化合物半導体を用いた太陽電池は薄膜（例えば、１μｍ〜３μｍ程度）として用いられる。化合物半導体を用いた太陽電池は、化合物半導体の高品質膜を作製するために必要な基板（ＧａＡｓ基板又はＧｅ基板）が高価なため、現在広く普及しているシリコン系太陽電池よりも高価である。仮に１枚の基板から複数の太陽電池を作製することができれば、化合物半導体太陽電池を低コストで作製することが可能となる。そのためには、基板に何層もの太陽電池を作製し、作製後に各々に分離（剥離）する必要がある。従来は、薄膜である太陽電池の取り扱いが難しく、多層に作製した太陽電池の品質を保ったまま、各々に分離することは困難であった。薄膜である分離後の太陽電池は、壊れやすく変形もしやすい。薄膜が破壊されると太陽電池として動作しなくなり、また、変形により結晶性が低下すると、太陽電池の変換効率が著しく低下してしまう。
【０００４】
高価な半導体基板上に複数の太陽電池を作製する際に応用可能な技術として、例えば非特許文献１には、基板上に中間層と素子とを形成し、中間層を溶解させて素子を剥離させる技術が開示されている。このほか、隣接する太陽電池の間に剥離犠牲層を形成し、この剥離犠牲層にレーザー光を吸収させて剥離犠牲層を熱膨張させたり融解させたりすることによって太陽電池を分離することも考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「アプライド フィジクス レターズ（Applied Physics Letters）」、（米国）、２０００年、第７６巻、第１５号、ｐ．２１３１−２１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に開示されている技術を用いて複数の中間層を形成し、複数の中間層を溶解させて１枚の基板から複数の太陽電池を作製すると、複数の剥離犠牲層が同時に溶解するため、複数の太陽電池が同時に剥離してしまう。剥離後の複数の太陽電池へ同時に電極を形成することは困難であるため、非特許文献１に開示されている技術をそのまま用いると、太陽電池の生産性が低下しやすいという問題があった。また、単に複数の剥離犠牲層を設けてレーザー光を吸収させると、複数の剥離犠牲層が同時にレーザー光を吸収するため、複数の太陽電池が同時に剥離する。それゆえ、非特許文献１に開示されている技術を変形し、溶解させる代わりにレーザー光を用いたとしても、太陽電池の生産性を向上させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、生産性を向上させることや製造コストを低減することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、形成された第１剥離層の、基板とは反対側に、第１光電変換素子部を形成する工程と、形成された第１光電変換素子部の、第１剥離層とは反対側に、第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、形成された第２剥離層の、第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、第１光電変換素子部を基板から剥離する剥離工程と、を有し、分離工程と剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法である。
【０００９】
本発明をこのような形態とすることにより、第２光電変換素子部と第１光電変換素子部とを基板から別々に分離することができる。そのため、製造コストを低減する等の目的で１つの基板の表面に複数の光電変換素子部を形成しても、１つの光電変換素子部を基板から分離して電極等を形成した後、次の光電変換素子部を基板から分離して電極等を形成することも可能になる。すなわち、かかる形態とすることにより、本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００１０】
また、上記本発明において、剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが異なっていても良い。本発明では、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段の形態と、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段の形態とが異なっていても、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能である。
【００１１】
ここに、「剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる」とは、例えば、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段、及び、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段がレーザー光である場合、前者のレーザー光の波長と後者のレーザー光の波長とが異なることをいう。
【００１２】
また、剥離工程で用いる剥離手段の形態と分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる上記本発明において、剥離工程で第１剥離層が加熱され、且つ、分離工程で第２剥離層が加熱され、第１剥離層及び第２剥離層が半導体であり、第１剥離層のバンドギャップと第２剥離層のバンドギャップとが異なることが好ましい。かかる形態とすることにより、例えば異なる波長のレーザー光を用いて第１剥離層や第２剥離層を別々に剥離することができるので、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【００１３】
また、剥離工程で第１剥離層が加熱され、且つ、分離工程で第２剥離層が加熱される上記本発明において、第１剥離層と第１光電変換素子層との間に、第１剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第１光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在し、第２剥離層と第１光電変換素子部との間に、第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第１光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在し、第２剥離層と第２光電変換素子部との間に、第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が第２光電変換素子部へと伝わることを抑制する層が介在していることが好ましい。かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、光電変換素子部の性能低下を抑制することが可能になる。
【００１４】
また、上記本発明において、剥離工程で用いる剥離手段の形態と、分離工程で用いる分離手段の形態とが同じであっても良い。本発明では、第１剥離層を介して基板に接続されていた第１光電変換素子部を基板から剥離する際に用いる剥離手段の形態と、第２剥離層を介して第１光電変換素子部に接続されていた第２光電変換素子部を第１光電変換素子部から分離する際に用いる分離手段の形態とが同じであっても、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能である。
【００１５】
また、剥離工程で用いる剥離手段の形態と分離工程で用いる分離手段の形態とが同じである上記本発明において、第１剥離層及び第２剥離層が半導体であり、第１剥離層のバンドギャップと第２剥離層のバンドギャップとが異なっていても良い。例えば剥離手段及び分離手段として同一の溶剤を用いた場合であっても、第１剥離層が溶解するまでの所要時間と第２剥離層が溶解するまでの所要時間とを異なる時間にすることが可能になり、その結果、第１光電変換素子部と第２光電変換素子部とを別々に分離することが可能になる。したがって、かかる形態であっても、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【００１６】
また、上記本発明において、第１剥離層の厚さと第２剥離層の厚さとが異なっていても良い。かかる形態とすることにより、例えば同一の溶剤を用いた場合であっても、第１剥離層が溶解するまでの所要時間と第２剥離層が溶解するまでの所要時間とを異なる時間にすることが可能になり、その結果、第１光電変換素子部と第２光電変換素子部とを別々に分離することが容易になる。したがって、かかる形態とすることにより、製造コストを低減することや生産性を向上させることが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図２】積層体１０を説明する断面図である。
【図３】分離工程を説明する図である。
【図４】ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓの組成とバンドギャップとの関係を示す図である。
【図５】積層体１０’を説明する断面図である。
【図６】第２実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図７】積層体２０を説明する断面図である。
【図８】図７において点線で囲んだ部位の拡大図である。
【図９】積層体２０’を説明する断面図である。
【図１０】第３実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１１】積層体３０を説明する断面図である。
【図１２】分離工程を説明する図である。
【図１３】剥離工程を説明する図である。
【図１４】積層体３０’を説明する断面図である。
【図１５】第４実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１６】積層体４０を説明する断面図である。
【図１７】分離工程を説明する図である。
【図１８】剥離工程を説明する図である。
【図１９】積層体４０’を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる光電変換素子の製造方法によって、太陽電池を製造する場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。以下の説明において、特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００２０】
図１は、第１実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第１実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１に示した本発明の第１実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ１１）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１２）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ１３）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１４）と、第２剥離層形成工程（Ｓ１５）と、低熱伝導率材料層形成工程（Ｓ１６）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ１７）と、分離工程（Ｓ１８）と、剥離工程（Ｓ１９）と、を有している。
【００２１】
図２は、第１剥離層形成工程（Ｓ１１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ１７）の各工程で形成した層を有する積層体１０を説明する断面図である。図２に示した積層体１０は、基板１と、該基板１の表面に配設された第１剥離層１１と、該第１剥離層１１の表面に配設された低熱伝導率材料層１２と、該低熱伝導率材料層１２の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された低熱伝導率材料層１４と、該低熱伝導率材料層１４の表面に配設された第２剥離層１５と、該第２剥離層１５の表面に配設された低熱伝導率材料層１６と、該低熱伝導率材料層１６の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２２】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ１１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成する工程である。Ｓ１１は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、基板１を任意の厚さのＧａＡｓとし、第１剥離層１１を厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層とする場合（ｘは０＜ｘ＜１の正数）、Ｓ１１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層（例えば、厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層。）を形成する工程、とすることができる。
【００２３】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１２」ということがある。）は、Ｓ１１で形成した第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２を形成する工程である。Ｓ１２は、第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２を形成可能であれば、その形態は特に限定されないが、後述する第１太陽電池部形成工程で形成される第１太陽電池部１３と結晶の格子定数の差が１％以内である低熱伝導率材料層１２を形成する工程であることが好ましい。例えば、低熱伝導率材料層１２が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１２は、例えば、分子線エピタキシ―法や有機金属気相成長法等の公知の方法によって、第１剥離層１１の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２４】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ１３」ということがある。）は、Ｓ１２で形成した低熱伝導率材料層１２の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ１３は、低熱伝導率材料層１２の上面に第１太陽電池部１３を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。第１太陽電池部１３は、例えば、蒸着法等の公知の方法によって作製可能な、後述する分離工程や剥離工程で照射されるレーザー光を吸収しない、公知の形態の太陽電池（例えば、化合物半導体を用いた太陽電池や、シリコンを用いた太陽電池等）とすることができる。第１太陽電池部１３は、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ（バンドギャップ＝１．９ｅＶ）にｎドープをして作製したｎ層と、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐにｐドープをして作製したｐ層とを有する太陽電池（以下において、「ＩｎＧａＰ層」ということがある。）とすることができる。
【００２５】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１４」ということがある。）は、Ｓ１３で形成した第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４を形成する工程である。Ｓ１４は、第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱伝導率材料層１４が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１４は、Ｓ１２と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２６】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ１５」ということがある。）は、Ｓ１４で形成した低熱伝導率材料層１４の上面に、第１剥離層１１とは異なる形態の第２剥離層１５を形成する工程である。Ｓ１５は、低熱伝導率材料層１４の上面に第２剥離層１５を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層１５を厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層とする場合（ｘは０＜ｘ＜１の正数）、Ｓ１５は、Ｓ１１と同様の方法によって、低熱伝導率材料層１４の上面に厚さ２００ｎｍ程度のＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ層（例えば、厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.４Ｇａ０．６Ａｓ層。第１剥離層１１よりもバンドギャップが小さい第２剥離層１５。）を形成する工程、とすることができる。
【００２７】
低熱伝導率材料層形成工程（以下において、「Ｓ１６」ということがある。）は、Ｓ１５で形成した第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６を形成する工程である。Ｓ１６は、第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱伝導率材料層１６が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＧｅ層である場合、Ｓ１６は、Ｓ１２と同様の方法によって、第２剥離層１５の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層を形成する工程、とすることができる。
【００２８】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ１７」ということがある。）は、Ｓ１６で形成した低熱伝導率材料層１６の上面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ１７は、低熱伝導率材料層１６の上面に第２太陽電池部１７を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。第２太陽電池部１７は、例えば、蒸着法等の公知の方法によって作製可能な、後述する分離工程や剥離工程で照射されるレーザー光を吸収しない、公知の形態の太陽電池（例えば、化合物半導体を用いた太陽電池や、シリコンを用いた太陽電池等）とすることができる。第２太陽電池部１７は、第１太陽電池部１３と同じ形態であっても良く、第１太陽電池部１３と異なる形態であっても良い。第２太陽電池部１７は、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ（バンドギャップ＝１．９ｅＶ）にｎドープをして作製したｎ層と、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐにｐドープをして作製したｐ層とを有する太陽電池とすることができる。このように、Ｓ１１乃至Ｓ１７を経ることにより、図２に示した積層体１０を作製することができる。
【００２９】
分離工程（以下において、「Ｓ１８」ということがある。）は、Ｓ１１乃至Ｓ１７を経て作製した積層体１０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層１５を低熱伝導率材料層１４から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ１８は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００３０】
図３に、Ｓ１８の一形態を示す。図３に示したように、Ｓ１８は、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と透明な支持基板２とを接着した後、支持基板２の上側からレーザー光を照射して、第２剥離層１５にレーザー光を吸収させて加熱し、第２剥離層１５を熱膨張又は溶融させることにより、支持基板２に接着された第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程、とすることができる。
【００３１】
図４に、ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓの組成とバンドギャップとの関係を示す。図４に示したように、Ｉｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ（ｘ＝０．３の場合）のバンドギャップは１．０ｅＶであり、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ａｓ（ｘ＝０．４の場合）のバンドギャップは０．８９ｅＶであり、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ（ｘ＝０．５の場合）のバンドギャップは０．７８ｅＶであり、Ｉｎ０．６Ｇａ０．４Ａｓ（ｘ＝０．６の場合）のバンドギャップは０．６８ｅＶであり、Ｉｎ０．７Ｇａ０．３Ａｓ（ｘ＝０．７の場合）のバンドギャップは０．５９ｅＶである。ＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ａｓのバンドギャップ値は、「１．４−１．０４ｘ−０．４ｘ（１−ｘ）」で表すことができる。ここで、バンドギャップが１．０ｅＶの半導体は波長が９００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．８９ｅＶの半導体は波長が１２００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．７８ｅＶの半導体は波長が１４００ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．６８ｅＶの半導体は波長が１５５０ｎｍ程度の光を吸収し、バンドギャップが０．５９ｅＶの半導体は波長が１８００ｎｍ程度の光を吸収する。したがって、支持基板２の上側から波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射する形態のＳ１８とすることにより、このレーザー光は第２剥離層１５に吸収される一方、第２剥離層１５以外の層にはほとんど吸収されないので、第２剥離層１５のみを熱膨張又は溶融させることが可能になる。第２剥離層１５のみを熱膨張又は溶融させることにより、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離することができる。ここで、支持基板２、透明接着剤、及び、積層体１０は、すべて透明なので、支持基板２の上側から照射したレーザー光は第２剥離層１５へと到達することができる。なお、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６はＧｅ層であり、Ｇｅの光吸収係数は、ＧａＡｓ等に代表される化合物半導体の光吸収係数よりも１〜２桁程度小さい。そのため、第２剥離層１５に吸収させるレーザー光を照射しても、このレーザー光は低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６にほとんど吸収されない。
【００３２】
Ｓ１８において、透明接着剤としては、支持基板２と第２太陽電池部１７とを接合可能であり、且つ、支持基板２の上側から照射されるレーザー光を透過可能な公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、シリコーン粘着剤等に代表される公知の透明接着剤を例示することができる。また、Ｓ１８において、支持基板２としては、Ｓ１８の終了後に電極等が接続される第２太陽電池部１７の形状を保持可能な強度を有する公知の透明な基板を適宜用いることができる。そのような基板としては、透明な石英基板等を例示することができる。
【００３３】
剥離工程（以下において、「Ｓ１９」ということがある。）は、Ｓ１８の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層１１を基板１から剥離する工程である。Ｓ１９は、基板１から第１太陽電池部１３を剥離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ１９は、例えば、Ｓ１８で用いた透明接着剤と同様の透明接着剤を用いて、Ｓ１８を経た第１太陽電池部１３の上側（第２剥離層１５の一部が残存している場合には第２剥離層１５の上面、第２剥離層１５が残存していない場合には低熱伝導率材料層１４の上面）と、Ｓ１８で用いた支持基板２と同様の透明支持基板とを接着した後、透明支持基板の上側からレーザー光を照射して第１剥離層１１にレーザー光を吸収させる工程、とすることができる。第１剥離層１１が厚さ２００ｎｍ程度のＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層である場合、上述のように、Ｉｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓは波長が９００ｎｍ程度の光を吸収する。それゆえ、透明支持基板の上側から波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射する形態のＳ１９とすることにより、このレーザー光は第１剥離層１１に吸収される一方、第１剥離層１１以外の層にはほとんど吸収されないので、第１剥離層１１のみを熱膨張又は溶融させることが可能になる。第１剥離層１１のみを熱膨張又は溶融させることにより、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することができる。
【００３４】
このように、Ｓ１１乃至Ｓ１９を有する本発明の第１実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ１１乃至Ｓ１９を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の第１実施形態では、Ｓ１４で、第１太陽電池部１３の上面に低熱伝導率材料層１４（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成し、Ｓ１６で、第２剥離層１５の上面に低熱伝導率材料層１６（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成している。ここで、Ｇｅは熱伝導率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ１８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第２剥離層１５を加熱しても、第２剥離層１５と第１太陽電池部１３との間に配設された低熱伝導率材料層１４によって、加熱された第２剥離層１５の熱が第１太陽電池部１３へと伝わることを抑制でき、第２剥離層１５と第２太陽電池部１７との間に配設された低熱伝導率材料層１６によって、加熱された第２剥離層１５の熱が第２太陽電池部１７へと伝わることを抑制できる。第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７へ熱が伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の結晶品質の低下や不純物元素の熱拡散を抑制できるので、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の発電性能の低下を抑制できる。また、上述したように、Ｇｅは化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ１８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射しても、低熱伝導率材料層１４及び低熱伝導率材料層１６は、このレーザー光をほとんど吸収しない。
【００３６】
さらに、本発明の第１実施形態では、Ｓ１２で、第１剥離層１１の上面に低熱伝導率材料層１２（厚さ３０ｎｍ程度のＧｅ層）を形成している。ここで、Ｇｅは熱伝導率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。それゆえ、Ｓ１９で波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第１剥離層１１を加熱しても、低熱伝導率材料層１２はこのレーザー光をほとんど吸収せず、第１剥離層１１の熱は第１太陽電池部１３に伝わり難い。熱が第１太陽電池部１３に伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３の結晶品質の低下や、第１太陽電池部１３を構成する層にドープされている不純物元素の熱拡散を抑制できるので、第１太陽電池部１３の発電性能の低下を抑制できる。
【００３７】
また、ＧｅはＧａＡｓと格子定数がほぼ等しい。そのため、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、及び、低熱伝導率材料層１６を用いても、これらの層を新たに用いたことに起因する、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７の結晶性の悪化はほとんどないと考えられる。
【００３８】
本発明の第１実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第１実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第１実施形態では、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることも可能である。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、それぞれの剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層を形成すれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれてバンドギャップが小さくなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体１０’の断面図を図５に示す。図５において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付す。図５に示した積層体１０’は、基板１と、第１剥離層１１と、低熱伝導率材料層１２と、第１太陽電池部１３と、低熱伝導率材料層１４と、第２剥離層１５と、低熱伝導率材料層１６と、第２太陽電池部１７と、を有し、さらに、第２太陽電池部１７側から順に、低熱伝導率材料層１８ａ、第３剥離層１９ａ、低熱伝導率材料層１８ｂ、第３太陽電池部１７ａ、低熱伝導率材料層１８ｃ、第４剥離層１９ｂ、低熱伝導率材料層１８ｄ、第４太陽電池部１７ｂ、低熱伝導率材料層１８ｅ、第５剥離層１９ｃ、低熱伝導率材料層１８ｆ、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体１０’において、第２剥離層１５のバンドギャップは第１剥離層１１のバンドギャップよりも小さく、第３剥離層１９ａのバンドギャップは第２剥離層１５のバンドギャップよりも小さく、第４剥離層１９ｂのバンドギャップは第３剥離層１９ａよりも小さく、第５剥離層１９ｃのバンドギャップは第４剥離層１９ｂのバンドギャップよりも小さい。そして、第３太陽電池部１７ａ、第４太陽電池部１７ｂ、及び、第５太陽電池部１７ｃは第２太陽電池部１７と同様に構成されており、第１太陽電池部１３、第２太陽電池部１７、第３太陽電池部１７ａ、第４太陽電池部１７ｂ、及び、第５太陽電池部１７ｃは、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。また、低熱伝導率材料層１２、低熱伝導率材料層１４、低熱伝導率材料層１６、低熱伝導率材料層１８ａ、低熱伝導率材料層１８ｂ、低熱伝導率材料層１８ｃ、低熱伝導率材料層１８ｄ、低熱伝導率材料層１８ｅ、低熱伝導率材料層１８ｆも、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。かかる形態とすることにより、５つの剥離層それぞれを加熱するためにレーザー光を照射しても、加熱される剥離層へとレーザー光を到達させつつ、加熱される剥離層以外の層にはレーザー光をほとんど吸収させないことが可能になり、且つ、基板から離れた太陽電池部から順に、分離することが容易になる。積層体１０’において、具体的には、第１剥離層１１はＩｎ０.３Ｇａ０．７Ａｓ、第２剥離層１５はＩｎ０．４Ｇａ０．６Ａｓ、第３剥離層１９ａはＩｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ、第４剥離層１９ｂはＩｎ０．６Ｇａ０．４Ａｓ、第５剥離層１９ｃはＩｎ０．７Ｇａ０．３Ａｓとすることができ、すべての低熱伝導率材料層（低熱伝導率材料層１２、１４、１６、及び、低熱伝導率材料層１８ａ〜１８ｆ）を厚さ３０ｎｍのＧｅ層とすることができる。かかる形態の第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃを用いる場合、第１剥離層１１を加熱する際には波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を、第２剥離層１５を加熱する際には波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を、第３剥離層１９ａを加熱する際には波長が１４００ｎｍ程度のレーザー光を、第４剥離層１９ｂを加熱する際には波長が１５５０ｎｍ程度のレーザー光を、第５剥離層１９ｃを加熱する際には波長が１８００ｎｍ程度のレーザー光を、それぞれ照射すれば良い。
【００３９】
本発明の第１実施形態に関する上記説明では、剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層を形成する形態を例示したが、本発明の光電変換素子の製造方法は当該形態に限定されない。そこで、本発明の他の形態について、以下に説明する。
【００４０】
図６は、第２実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第２実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図６に示した本発明の第２実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ２１）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２２）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ２３）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２４）と、第２剥離層形成工程（Ｓ２５）と、低熱膨張率材料層形成工程（Ｓ２６）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ２７）と、分離工程（Ｓ２８）と、剥離工程（Ｓ２９）と、を有している。
【００４１】
図７は、第１剥離層形成工程（Ｓ２１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ２７）の各工程で形成した層を有する積層体２０を説明する断面図である。図７において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４２】
図７に示した積層体２０は、基板１と、該基板１の表面に配設された第１剥離層１１と、該第１剥離層１１の表面に配設された低熱膨張率材料層２１と、該低熱膨張率材料層２１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された低熱膨張率材料層２２と、該低熱膨張率材料層２２の表面に配設された第２剥離層１５と、該第２剥離層１５の表面に配設された低熱膨張率材料層２３と、該低熱膨張率材料層２３の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図１乃至図７を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４３】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ２１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層１１を形成する工程である。Ｓ２１はＳ１１と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４４】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２２」ということがある。）は、Ｓ２１で形成した第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１を形成する工程である。Ｓ２２は、第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１を形成可能であれば、その形態は特に限定されないが、後述する第１太陽電池部形成工程で形成される第１太陽電池部１３と結晶の格子定数の差が１％以内である低熱膨張率材料層２１を形成する工程であることが好ましい。例えば、低熱膨張率材料層２１が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２２は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）等の公知の方法によって、第１剥離層１１の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４５】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ２３」ということがある。）は、Ｓ２２で形成した低熱膨張率材料層２１の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ２３はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４６】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２４」ということがある。）は、Ｓ２３で形成した第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２を形成する工程である。Ｓ２４は、第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱膨張率材料層２２が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２４は、Ｓ２２と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４７】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ２５」ということがある。）は、Ｓ２４で形成した低熱膨張率材料層２２の上面に、第１剥離層１１とは異なる形態の第２剥離層１５を形成する工程である。Ｓ２５はＳ１５と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００４８】
低熱膨張率材料層形成工程（以下において、「Ｓ２６」ということがある。）は、Ｓ２５で形成した第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３を形成する工程である。Ｓ２６は、第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、低熱膨張率材料層２３が厚さ３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度のＳｉ含有層である場合、Ｓ２６は、Ｓ２２と同様の方法によって、第２剥離層１５の上面に厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層を形成する工程、とすることができる。
【００４９】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ２７」ということがある。）は、Ｓ２６で形成した低熱膨張率材料層２３の上面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ２７はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第２実施形態では、Ｓ２１乃至Ｓ２７を経ることにより、図７に示した積層体２０を作製することができる。
【００５０】
分離工程（以下において、「Ｓ２８」ということがある。）は、Ｓ２１乃至Ｓ２７を経て作製した積層体２０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層１５を低熱膨張率材料層２２から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ２８は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ２８は、例えばＳ１８と同様の工程とすることができる。
【００５１】
剥離工程（以下において、「Ｓ２９」ということがある。）は、Ｓ２８の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層１１を基板１から剥離する工程である。Ｓ２９は、基板１から第１太陽電池部１３を剥離可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ２９は、例えばＳ１９と同様の工程とすることができる。
【００５２】
このように、Ｓ２１乃至Ｓ２９を有する本発明の第２実施形態によっても、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ２１乃至Ｓ２９を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００５３】
また、本発明の第２実施形態では、Ｓ２４で、第１太陽電池部１３の上面に低熱膨張率材料層２２（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成し、Ｓ２６で、第２剥離層１５の上面に低熱膨張率材料層２３（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成している。ここで、Ｓｉは熱膨張率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ２８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第２剥離層１５を加熱しても、第２剥離層１５と第１太陽電池部１３との間に配設された低熱膨張率材料層２２によって、加熱されて膨張した第２剥離層１５の変形の影響が第１太陽電池部１３へと伝わることを抑制でき、第２剥離層１５と第２太陽電池部１７との間に配設された低熱膨張率材料層２３によって、加熱されて膨張した第２剥離層１５の変形の影響が第２太陽電池部１７へと伝わることを抑制できる。第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７へ変形の影響が伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の結晶品質の低下を抑制できるので、第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７の発電性能の低下を抑制できる。また、上述したように、Ｓｉは化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。そのため、Ｓ２８で波長が１２００ｎｍ程度のレーザー光を照射しても、低熱膨張率材料層２２及び低熱膨張率材料層２３は、このレーザー光をほとんど吸収しない。
【００５４】
さらに、本発明の第２実施形態では、Ｓ２２で、第１剥離層１１の上面に低熱膨張率材料層２１（厚さ３０ｎｍ程度のＳｉ含有層）を形成している。ここで、Ｓｉは熱膨張率が低く高融点という特徴を有し、化合物半導体に比べて光吸収係数が１〜２桁程度小さい。それゆえ、Ｓ２９で波長が９００ｎｍ程度のレーザー光を照射して第１剥離層１１を加熱しても、低熱膨張率材料層２１はこのレーザー光をほとんど吸収せず、加熱された膨張した第１剥離層１１の変形の影響は第１太陽電池部１３に伝わり難い。変形の影響が第１太陽電池部１３に伝わり難い形態とすることにより、第１太陽電池部１３の結晶品質の低下を抑制できるので、第１太陽電池部１３の発電性能の低下を抑制できる。
【００５５】
本発明の第２実施形態に関する上記説明で例示した、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を構成するＳｉの格子定数は、Ｇｅや基板１の構成材料であるＧａＡｓの格子定数と４％程度の差がある。それゆえ、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７を構成するＩｎＧａＰ層の結晶性をより高めやすい形態にする等の観点からは、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を、積層体２０の厚さ方向（図７の紙面上下方向）にＧｅ含有量を段階的又は連続的に変化させたＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層（ｙは０≦ｙ≦１）とすることが好ましい。図７において点線で囲んだ部位の拡大図を、図８に示す。図８では、第１剥離層１１、第１太陽電池部１３、第２剥離層１５、及び、第２太陽電池部１７を簡略化して示している。図８に示すように、低熱膨張率材料層２１、低熱膨張率材料層２２、及び、低熱膨張率材料層２３を、ＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層とする場合、第１剥離層１１や第２剥離層１５と接触する部位はｙ＝１、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７と接触する部位はｙ＝０とし、ｙ＝１の部位とｙ＝０の部位との間の部位は、例えば、ｙを０．９、０．７、０．５、０．３、及び、０．１と段階的に変化させれば良い。かかる形態とすることにより、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７の結晶品質の低下を抑制することができるので、第１太陽電池部１３や第２太陽電池部１７を分離する際の熱膨張による性能低下に加えて、結晶品質の低下に起因する性能低下も抑制することが可能になる。
【００５６】
本発明の第２実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第２実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第２実施形態も、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、それぞれの剥離層と太陽電池部との間に低熱膨張率材料層を形成すれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、第１剥離層乃至第５剥離層は、上記本発明の第１実施形態において第１剥離層乃至第５剥離層を用いる場合と同様の形態とすることができ、第１剥離層乃至第５剥離層を加熱する方法も、上記本発明の第１実施形態において第１剥離層乃至第５剥離層を用いる場合と同様の形態とすることができる。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体２０’の断面図を図９に示す。図９において、積層体１０’や積層体２０と同様の構成には、図５や図７で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図９に示した積層体２０’は、基板１と、第１剥離層１１と、低熱膨張率材料層２４ａと、第１太陽電池部１３と、低熱膨張率材料層２４ｂと、第２剥離層１５と、低熱膨張率材料層２４ｃと、第２太陽電池部１７と、を有し、さらに、第２太陽電池部１７側から順に、低熱膨張率材料層２４ｄ、第３剥離層１９ａ、低熱膨張率材料層２４ｅ、第３太陽電池部１７ａ、低熱膨張率材料層２４ｆ、第４剥離層１９ｂ、低熱膨張率材料層２４ｇ、第４太陽電池部１７ｂ、低熱膨張率材料層２４ｈ、第５剥離層１９ｃ、低熱膨張率材料層２４ｉ、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体２０’において、すべての低熱膨張率材料層（低熱膨張率材料層２４ａ〜低熱膨張率材料層２４ｉ）は、厚さが５０ｎｍのＳｉｙＧｅ（１−ｙ）層（ｙは０≦ｙ≦１）であり、５つすべての剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）のバンドギャップと異なっている。すべての低熱膨張率材料層（低熱膨張率材料層２４ａ〜低熱膨張率材料層２４ｉ）は、剥離層（第１剥離層１１乃至第５剥離層１９ｃ）と接触する部位はｙ＝１、太陽電池部（第１太陽電池部１３乃至第５太陽電池部１７ｃ）と接触する部位はｙ＝０とされており、ｙ＝１の部位とｙ＝０の部位との間の部位は、ｙを０．９、０．７、０．５、０．３、及び、０．１と段階的に変化させている。かかる形態とすることにより、５つの剥離層それぞれを加熱するためにレーザー光を照射しても、加熱される剥離層へとレーザー光を到達させつつ、加熱される剥離層以外の層にはレーザー光をほとんど吸収させないことが可能になり、且つ、基板から離れた太陽電池部から順に、分離することが容易になる。
【００５７】
本発明に関する上記説明では、すべての剥離層と太陽電池部との間に、低熱伝導率材料層又は低熱膨張率材料層を形成する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。剥離層と太陽電池部との間の一部にのみ、低熱伝導率材料層若しくは低熱膨張率材料層又は低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層を形成する形態であっても良く、剥離層と太陽電池部との間に低熱伝導率材料層も低熱膨張率材料層も低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層も形成しない形態であっても良い。ただし、第１太陽電池部及び第２太陽電池部の性能低下を抑制しやすい形態にする等の観点からは、すべての剥離層と太陽電池部との間に、低熱伝導率材料層若しくは低熱膨張率材料層又は低熱伝導率且つ低熱膨張率の材料層を形成する形態とすることが好ましい。
【００５８】
また、本発明に関する上記説明では、分離工程で用いる分離手段、及び、剥離工程で用いる剥離手段が、何れもレーザー光であり、分離工程で用いるレーザー光の波長と剥離工程で用いるレーザー光の波長とが異なる形態（分離手段と剥離手段とが異なる形態）を例示したが、本発明の光電変換素子の製造方法は当該形態に限定されない。そこで、分離工程で用いる分離手段と、剥離工程で用いる剥離手段とが、同一形態である場合の本発明について、以下に説明する。
【００５９】
図１０は、第３実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第３実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１０に示した本発明の第３実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ３１）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ３２）と、第２剥離層形成工程（Ｓ３３）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ３４）と、分離工程（Ｓ３５）と、剥離工程（Ｓ３６）と、を有している。
【００６０】
図１１は、第１剥離層形成工程（Ｓ３１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ３４）の各工程で形成した層を有する積層体３０を説明する断面図である。図１１において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６１】
図１１に示した積層体３０は、基板１と、第１剥離層３１と、該第１剥離層３１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された第２剥離層３２と、該第２剥離層３２の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図２、図１０、及び、図１１を参照しつつ、本発明の第３実施形態について説明する。
【００６２】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ３１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層３１を形成する工程である。Ｓ３１は、基板１の上面に第１剥離層３１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、基板１を任意の厚さのＧａＡｓとし、第１剥離層３１を厚さ５０ｎｍ程度のＡｌＡｓ層とする場合、Ｓ３１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ５０ｎｍ程度のＡｌＡｓ層を形成する工程、とすることができる。
【００６３】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ３２」ということがある。）は、Ｓ３１で形成した第１剥離層３１の上面に、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に溶解しない第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ３２はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００６４】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ３３」ということがある。）は、Ｓ３２で形成した第１太陽電池部１３の上面に、第１剥離層１３とは異なる形態の第２剥離層３２を形成する工程である。Ｓ３３は、第１太陽電池部１３の上面に第２剥離層３２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層３２を厚さ５ｎｍ程度のＡｌＡｓ層とする場合、Ｓ３３は、Ｓ３１と同様の方法によって、第１太陽電池部１３の上面に厚さ５ｎｍ程度のＡｌＡｓ層を形成する工程、とすることができる。
【００６５】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ３４」ということがある。）は、Ｓ３３で形成した第２剥離層３２の上面に、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に溶解しない第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ３４はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第３実施形態では、Ｓ３１乃至Ｓ３４を経ることにより、図１０に示した積層体３０を作製することができる。
【００６６】
分離工程（以下において、「Ｓ３５」ということがある。）は、Ｓ３１乃至Ｓ３４を経て作製した積層体３０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層３２を第１太陽電池部１３から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。Ｓ３５は、第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００６７】
図１２に、Ｓ３５の一形態を示す。図１２に示したように、Ｓ３５では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された積層体２０を、１０％フッ化水素溶液５（以下において、「１０％ＨＦ溶液５」という。）が入った容器４へと入れ、少なくとも第２剥離層３２を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。ＡｌＡｓ層である第１剥離層３１や第２剥離層３２はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、ＧａＡｓである基板１、並びに、ＩｎＧａＰ層である第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７は、フッ化水素溶液に溶解しない。ここで、第１剥離層３１は厚さが５０ｎｍであり、第２剥離層３２は厚さが５ｎｍである。それゆえ、Ｓ３５は、第２剥離層３２を完全に溶解させて第２太陽電池部１７を第１太陽電池部１３から分離し、支持基板３に接着された第２太陽電池部１７を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ３５において、透明接着剤としては、支持基板３と第２太陽電池部１７とを接合可能であり、且つ、Ｓ３５で透明接着剤もフッ化水素溶液に接触させる場合にはフッ化水素溶液に溶解しない、公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、シリコーン粘着剤等に代表される公知の透明接着剤を例示することができる。また、Ｓ３５において、支持基板３としては、Ｓ３５の終了後に電極等が接続される第２太陽電池部１７の形状を保持可能な強度を有し、且つ、Ｓ３５で支持基板３もフッ化水素溶液に接触させる場合にはフッ化水素溶液に溶解しない、公知の基板を適宜用いることができる。そのような基板としては、シリコン基板等を例示することができる。一方、第２太陽電池部１７から分離された第１太陽電池部１３を含む構造体（以下において、「構造体３０ｘ」という。）は、第１剥離層３１が完全に溶解する前に容器４から取り出される。その後、次の剥離工程が行われる。
【００６８】
剥離工程（以下において、「Ｓ３６」ということがある。）は、Ｓ３５の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層３１を基板１から剥離する工程である。図１３に、Ｓ３６の一形態を示す。図１３に示したように、Ｓ３６では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて構造体３０ｘの第１太陽電池部１３の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された構造体３０ｘを、Ｓ３５と同じ１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第１剥離層３１を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。Ｓ３５と同様に、第１剥離層３１はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、基板１及び第１太陽電池部１３はフッ化水素溶液に溶解しない。それゆえ、Ｓ３６は、第１剥離層３１を完全に溶解させて第１太陽電池部１３を基板１から剥離し、支持基板３に接着された第１太陽電池部１３を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ３６において、透明接着剤及び支持基板３は、Ｓ３５と同様のものを用いることができる。
【００６９】
このように、Ｓ３１乃至Ｓ３６を有する本発明の第３実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ３１乃至Ｓ３６を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００７０】
本発明の第３実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第３実施形態は、当該形態に限定されない。本発明の第３実施形態においても、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、基板に近い剥離層ほど厚さを厚くすれば良い。例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれて厚さが薄くなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体３０’の断面図を図１４に示す。図１４において、積層体１０’や積層体３０と同様の構成には、図５や図１１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１４に示した積層体３０’は、基板１側から順に、基板１、第３剥離層３３、第１太陽電池部１３、第４剥離層３４、第２太陽電池部１７、第５剥離層３５、第３太陽電池部１７ａ、第１剥離層３１、第４太陽電池部１７ｂ、第２剥離層３２、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体３０’において、第３剥離層３３は厚さ３０００ｎｍのＡｌＡｓ層、第４剥離層３４は厚さ１０００ｎｍのＡｌＡｓ層、第５剥離層３５は厚さ３００ｎｍのＡｌＡｓ層であり、第１剥離層３１は厚さ５０ｎｍのＡｌＡｓ層、第２剥離層３２は厚さ５ｎｍのＡｌＡｓ層である。かかる形態とすることにより、基板から離れている第２太陽電池部１７から順に、各太陽電池部を別々に分離することができる。
【００７１】
分離工程で用いる分離手段と剥離工程で用いる剥離手段とが同一形態である、本発明の第３実施形態に関する上記説明では、剥離層の厚さを非同一にする形態を例示したが、分離工程で用いる分離手段と剥離工程で用いる剥離手段とが同一形態である本発明は、当該形態に限定されない。そこで、他の実施形態について、以下に説明する。
【００７２】
図１５は、第４実施形態にかかる本発明の光電変換素子の製造方法（以下において、「本発明の第４実施形態」ということがある。）を説明するフローチャートである。図１５に示した本発明の第４実施形態は、第１剥離層形成工程（Ｓ４１）と、第１太陽電池部形成工程（Ｓ４２）と、第２剥離層形成工程（Ｓ４３）と、第２太陽電池部形成工程（Ｓ４４）と、分離工程（Ｓ４５）と、剥離工程（Ｓ４６）と、を有している。
【００７３】
図１６は、第１剥離層形成工程（Ｓ４１）から第２太陽電池部形成工程（Ｓ４４）の各工程で形成した層を有する積層体４０を説明する断面図である。図１６において、積層体１０と同様の構成には、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００７４】
図１６に示した積層体４０は、基板１と、第１剥離層４１と、該第１剥離層４１の表面に配設された第１太陽電池部１３と、該第１太陽電池部１３の表面に配設された第２剥離層４２と、該第２剥離層４２の表面に配設された第２太陽電池部１７と、を有している。以下、図２、図１５、及び、図１６を参照しつつ、本発明の第４実施形態について説明する。
【００７５】
第１剥離層形成工程（以下において、「Ｓ４１」ということがある。）は、基板１の上面に第１剥離層４１を形成する工程である。Ｓ４１は、基板１の上面に第１剥離層４１を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第１剥離層４１を厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層とする場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、Ｓ４１は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層（例えば、厚さ１０ｎｍのＡｌ０.３Ｇａ０．７Ａｓ層）を形成する工程、とすることができる。
【００７６】
第１太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ４２」ということがある。）は、Ｓ４１で形成した第１剥離層１１の上面に第１太陽電池部１３を形成する工程である。Ｓ４２はＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００７７】
第２剥離層形成工程（以下において、「Ｓ４３」ということがある。）は、Ｓ４２で形成した第１太陽電池部１３の上面に、第１剥離層４１とは異なる形態の第２剥離層４２を形成する工程である。Ｓ４３は、第１太陽電池部１３の上面に第２剥離層４２を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。例えば、第２剥離層４２を厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層とする場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、Ｓ４３は、分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法等の一般的なエピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓの上面に厚さ１０ｎｍのＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層（例えば、厚さ１０ｎｍのＡｌ０.４Ｇａ０．６Ａｓ層。第１剥離層４１よりも、後述する分離工程や剥離工程で使用する溶液に対する溶解速度が速い第２剥離層４２。）を形成する工程、とすることができる。
【００７８】
第２太陽電池部形成工程（以下において、「Ｓ４４」ということがある。）は、Ｓ４３で形成した第２剥離層４２の表面に第２太陽電池部１７を形成する工程である。Ｓ４４はＳ１７と同様の工程であるため、説明を省略する。本発明の第４実施形態では、Ｓ４１乃至Ｓ４４を経ることにより、図１６に示した積層体４０を作製することができる。
【００７９】
分離工程（以下において、「Ｓ４５」ということがある。）は、Ｓ４１乃至Ｓ４４を経て作製した積層体４０から第２太陽電池部１７を分離するために、第２剥離層４２を第１太陽電池部１３から剥離して、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離する工程である。第１太陽電池部１３を基板１から剥離することなく、第２太陽電池部１７と第１太陽電池部１３とを分離可能であれば、その形態は特に限定されない。
【００８０】
図１７に、Ｓ４５の一形態を示す。図１７に示したように、Ｓ４５では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて第２太陽電池部１７の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された積層体４０を、１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第２剥離層４２を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。ＡｌＧａＡｓ層である第１剥離層４１や第２剥離層４２はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、ＧａＡｓである基板１、並びに、ＩｎＧａＰ層である第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７は、フッ化水素溶液に溶解しない。ここで、第２剥離層４２は第１剥離層４１よりもフッ化水素溶液に溶解しやすい。それゆえ、Ｓ４５は、第２剥離層４２を完全に溶解させて第２太陽電池部１７を第１太陽電池部１３から分離し、支持基板３に接着された第２太陽電池部１７を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ４５において、透明接着剤及び支持基板３としては、Ｓ３５と同様のものを使用することができる。一方、第２太陽電池部１７から分離された第１太陽電池部１３を含む構造体（以下において、「構造体４０ｘ」という。）は、第１剥離層４１が完全に溶解する前に容器４から取り出される。その後、次の剥離工程が行われる。
【００８１】
剥離工程（以下において、「Ｓ４６」ということがある。）は、Ｓ４５の後に、基板１から第１太陽電池部１３を剥離するために、第１剥離層４１を基板１から剥離する工程である。図１８に、Ｓ４６の一形態を示す。図１８に示したように、Ｓ４６では、例えば、不図示の透明接着剤を用いて構造体４０ｘの第１太陽電池部１３の上面と支持基板３とを接着した後、支持基板３に接着された構造体４０ｘを、Ｓ４５と同じ１０％ＨＦ溶液５が入った容器４へと入れ、少なくとも第１剥離層４１を１０％ＨＦ溶液５に接触させる。Ｓ４５と同様に、第１剥離層４１はフッ化水素溶液に容易に溶解するが、基板１及び第１太陽電池部１３はフッ化水素溶液に溶解しない。それゆえ、Ｓ４６は、第１剥離層４１を完全に溶解させて第１太陽電池部１３を基板１から剥離し、支持基板３に接着された第１太陽電池部１３を容器４から取り出す工程、とすることができる。Ｓ４６において、透明接着剤及び支持基板３は、Ｓ４５と同様のものを用いることができる。
【００８２】
このように、Ｓ４１乃至Ｓ４６を有する本発明の第４実施形態によれば、第１太陽電池部１３と第２太陽電池部１７とを別々に分離することができる。したがって、Ｓ４１乃至Ｓ４６を有する本発明によれば、製造コストを低減すること及び生産性を向上させることを両立することが可能な、光電変換素子の製造方法を提供することができる。
【００８３】
本発明の第４実施形態に関する上記説明では、１つの基板１の上側に、２つの太陽電池部（第１太陽電池部１３及び第２太陽電池部１７）を形成する形態について言及したが、本発明の第４実施形態も、当該形態に限定されない。本発明の第４実施形態においても、１つの基板の上側に、３以上の太陽電池部を形成する形態とすることができる。この場合、隣接する太陽電池部の間に剥離層を形成すれば良く、基板に近い剥離層ほど、剥離層を溶解させる溶液に対する溶解速度を低くすれば良い。例えば、剥離層としてＡｌｚＧａ（１−ｚ）Ａｓ層を用いる場合（ｚは０＜ｚ＜１の正数）、ｚの値が大きいほど、フッ化水素溶液に対する溶解速度が速い。そこで、例えば、１つの基板の上側に、５つの太陽電池部を形成する場合、５つの剥離層を基板に近い側から順に第１剥離層、第２剥離層、第３剥離層、第４剥離層、及び、第５剥離層とするとき、基板から遠ざかるにつれてフッ化水素溶液に対する溶解速度が速くなるような、第１剥離層乃至第５剥離層を用いれば良い。第１剥離層乃至第５剥離層を有する積層体４０’の断面図を図１９に示す。図１９において、積層体１０’と同様の構成には、図５で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１９に示した積層体４０’は、基板１側から順に、基板１、第１剥離層４１、第１太陽電池部１３、第２剥離層４２、第２太陽電池部１７、第３剥離層４３、第３太陽電池部１７ａ、第４剥離層４４、第４太陽電池部１７ｂ、第５剥離層４５、及び、第５太陽電池部１７ｃを有している。積層体４０’において、第１剥離層４１は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層、第２剥離層４２は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層、第３剥離層４３は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層、第４剥離層４４は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層、第５剥離層４５は厚さ１０ｎｍのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。かかる形態とすることにより、基板から離れている第５太陽電池部１７ｃから順に、各太陽電池部を別々に分離することができる。
【００８４】
本発明に関する上記説明では、基板１としてＧａＡｓが用いられる場合について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明では、例えばＧｅ等の他の基板の上側に剥離層や太陽電池部等を形成することも可能である。
【００８５】
また、本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態に関する上記説明では、それぞれの剥離層の厚さを同程度とする形態について言及したが、本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態は当該形態に限定されない。本発明の第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態においても、本発明の第３実施形態のように、それぞれの剥離層の厚さに差を設ける（基板から離れるほど厚さを薄くする）形態とすることも可能である。
【００８６】
また、本発明に関する上記説明では、光電変換素子が太陽電池である場合について言及したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明は、太陽電池以外の光電変換素子（例えば、光検出素子等）を製造する方法として実施することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…基板
２、３…支持基板
４…容器
５…１０％ＨＦ溶液
１０、１０’…積層体
１１…第１剥離層
１２、１４、１６…低熱伝導率材料層
１３…第１太陽電池部（第１光電変換素子部）
１５…第２剥離層
１７…第２太陽電池部（第２光電変換素子部）
１７ａ…第３太陽電池部
１７ｂ…第４太陽電池部
１７ｃ…第５太陽電池部
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ…低熱伝導率材料層
１９ａ…第３剥離層
１９ｂ…第４剥離層
１９ｃ…第５剥離層
２０、２０’…積層体
２１、２２、２３…低熱膨張率材料層
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、２４ｉ…低熱膨張率材料層
３０、３０’…積層体
３０ｘ、４０ｘ…構造体
３１、４１…第１剥離層
３２、４２…第２剥離層
３３、４３…第３剥離層
３４、４４…第４剥離層
３５、４５…第５剥離層
４０、４０’…積層体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、
形成された前記第１剥離層の、前記基板とは反対側に、第１光電変換素子部を形成する工程と、
形成された前記第１光電変換素子部の、前記第１剥離層とは反対側に、前記第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、
形成された前記第２剥離層の、前記第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、
前記第２光電変換素子部と前記第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、
前記第１光電変換素子部を前記基板から剥離する剥離工程と、を有し、
前記分離工程と前記剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記剥離工程で用いる剥離手段の形態と、前記分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記剥離工程で前記第１剥離層が加熱され、且つ、前記分離工程で前記第２剥離層が加熱され、
前記第１剥離層及び前記第２剥離層が半導体であり、
前記第１剥離層のバンドギャップと前記第２剥離層のバンドギャップとが異なる、請求項２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１剥離層と前記第１光電変換素子層との間に、前記第１剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第１光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在し、
前記第２剥離層と前記第１光電変換素子層との間に、前記第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第１光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在し、
前記第２剥離層と前記第２光電変換素子層との間に、前記第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第２光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在している、請求項３に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記剥離工程で用いる剥離手段の形態と、前記分離工程で用いる分離手段の形態とが同じである、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１剥離層及び前記第２剥離層が半導体であり、
前記第１剥離層のバンドギャップと前記第２剥離層のバンドギャップとが異なる、請求項５に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１剥離層の厚さと前記第２剥離層の厚さとが異なる、請求項３〜６のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１】
基板の表面に第１剥離層を形成する工程と、
形成された前記第１剥離層の、前記基板とは反対側に、第１光電変換素子部を形成する工程と、
形成された前記第１光電変換素子部の、前記第１剥離層とは反対側に、前記第１剥離層とは異なる形態の第２剥離層を形成する工程と、
形成された前記第２剥離層の、前記第１光電変換素子部とは反対側に、第２光電変換素子部を形成する工程と、
前記第２光電変換素子部と前記第１光電変換素子部とを分離する分離工程と、
前記第１光電変換素子部を前記基板から剥離する剥離工程と、を有し、
前記分離工程と前記剥離工程とが別々に行われる、光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記剥離工程で用いる剥離手段の形態と、前記分離工程で用いる分離手段の形態とが異なる、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記剥離工程で前記第１剥離層が加熱され、且つ、前記分離工程で前記第２剥離層が加熱され、
前記第１剥離層及び前記第２剥離層が半導体であり、
前記第１剥離層のバンドギャップと前記第２剥離層のバンドギャップとが異なる、請求項２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１剥離層と前記第１光電変換素子層との間に、前記第１剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第１光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在し、
前記第２剥離層と前記第１光電変換素子層との間に、前記第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第１光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在し、
前記第２剥離層と前記第２光電変換素子層との間に、前記第２剥離層の温度変化及び／又は形状変化が前記第２光電変換素子層へと伝わることを抑制する層が介在している、請求項３に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記剥離工程で用いる剥離手段の形態と、前記分離工程で用いる分離手段の形態とが同じである、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１剥離層及び前記第２剥離層が半導体であり、
前記第１剥離層のバンドギャップと前記第２剥離層のバンドギャップとが異なる、請求項５に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１剥離層の厚さと前記第２剥離層の厚さとが異なる、請求項３〜６のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【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】
【図１８】
【図１９】
【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】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１６４９０３（Ｐ２０１２−１６４９０３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６０２（Ｐ２０１１−２５６０２）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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