[发明专利]半导体电极、使用半导体电极的太阳能电池、及半导体电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将光能转变为电能的半导体电极、使用该半导体电极的太阳能电池、及半导体电极的制造方法。

背景技术

目前，在太阳能电池中，作为光电转换元件使用晶体硅(Si)、非晶硅等的基板(参照专利文献1)。另外，在现有的太阳能电池中，也有利用有机染料敏化的氧化物半导体代替硅作为光电转换元件使用的太阳能电池(参照专利文献2)。光电转换元件将光能转化为电能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-54275号公报

专利文献2：日本专利第2955646号公报

发明内容

但是，例如，在专利文献1公开的太阳能电池中，存在作为原料的硅的供给问题、形成块状或薄膜状的晶体硅、非晶硅等的基板的工序中的能量和发电容量的能量收支的问题等，应解决的课题较多。另外，在专利文献2公开的染料敏化型太阳能电池中，耐久性的提高、发电效率的提高等成为课题。

因此，在太阳能电池领域，期待的是，改良上述现有的太阳能电池的同时开发与现有的太阳能电池不同的新型太阳能电池。

因此，本发明的目的在于提供可作为用于太阳能电池的电极使用的新型半导体电极、使用半导体电极的太阳能电池、及半导体电极的制造方法。

为了解决上述的课题，本发明具有如下的特征。首先，本发明的特征的要点在于，具有配设于具有透光性的基板的表面的透明电极，在所述透明电极的配设于所述基板的表面的相反面配设金属氧化物层，所述金属氧化物层具有吸收透过所述基板的光的波长中特定波长的硅微粒和金属氧化物微粒，所述硅微粒配设在所述金属氧化物微粒之间。

本发明的其它特征的要点在于，通过用含有氢氟酸及氧化剂的蚀刻溶液蚀刻含有所述硅微粒的混合粉体，所述硅微粒形成为规定的粒径。

本发明的其它特征的要点在于，在所述蚀刻时附加于所述硅微粒的表面的H原子被不饱和烃基取代。

本发明的其它特征的要点在于，所述不饱和烃基具有亲水基。

本发明的其它特征的要点在于，混合多种粒径的所述硅微粒来使用。

本发明的其它特征的要点在于，一种太阳能电池，其具备：具有透光性且具有光入射的入射面的所述半导体电极、和与所述半导体电极对向配设的对向电极、和配设于所述半导体电极和所述对向电极之间的空间的电解质、和将配设于所述空间的所述电解质密封的密封材料，该太阳能电池将入射到所述半导体电极的光的光能转换为电能，所述半导体电极具备透明电极，该透明电极配设于具有透光性的基板的所述入射面侧的相反侧的表面，在所述透明电极的配设于所述基板的表面的相反面配设金属氧化物层，所述金属氧化物层具有吸收透过所述基板的光的波长中特定波长的硅微粒和金属氧化物微粒，所述硅微粒配设于所述金属氧化物微粒之间。

本发明的其它特征的要点在于，通过用含有氢氟酸及氧化剂的蚀刻溶液蚀刻含有所述硅微粒的混合粉体，所述硅微粒形成为规定的粒径。

本发明的其它特征的要点在于，所述太阳能电池具备至少一个以上中间电极，该中间电极含有具有透光性的透明基材和所述透明电极，在所述中间电极的表面配设有所述金属氧化物层，所述中间电极位于所述半导体电极和所述对向电极之间，所述半导体电极和所述中间电极之间以及所述中间电极和所述对向电极之间，在填充有所述电解质的状态下用所述密封材料密封。

本发明的其它特征的要点在于，所述中间电极具备：具有透光性的透明基材；和配设于所述透明基材的所述入射面且在所述入射面侧的表面配设有催化剂电极的第一透明电极；和配设于所述透明基材的所述入射面的相反面的第二透明电极。

本发明的其它特征的要点在于，配设于所述半导体电极的所述金属氧化物层及配设于所述中间电极的所述金属氧化物层中含有的所述硅微粒在各个所述金属氧化物层中粒径各不相同。

本发明的其它特征的要点在于，具有以下工序：在非活性气氛下将含有硅源和碳源的混合物焙烧的工序；和从所述非活性气氛抽出生成气体并骤冷而获得含有硅微粒的混合粉体的工序；和从所述混合粉体提取出所述硅微粒的工序；和在具有透光性的基板的表面配设透明电极且在所述透明电极的配设于所述基板的表面的相反面配设金属氧化物层的工序；和使所述硅微粒吸附于所述金属氧化物层的工序。

本发明的其它特征的要点在于，提取出所述硅微粒的工序具有将所述混合粉体浸渍于含有氢氟酸及氧化剂的蚀刻溶液中进行蚀刻的工序。

本发明的其它特征的要点在于，在所述蚀刻的工序中，通过调整蚀刻的时间来控制所述硅微粒的粒径。