[发明专利]光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用包含有机材料的半导体的光电转换装置。

背景技术

作为将光能转换成电能的光电转换装置，已知单晶或多晶等结晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池以及使用CIGS(Cu(In,Ga)Se₂)等的化合物半导体太阳能电池。这些太阳能电池虽然已在广泛地普及，但是在成本方面等有多个问题，因此期待着能够以低成本制造的太阳能电池。作为该太阳能电池之一，已提出了使用有机半导体的太阳能电池。

作为有机半导体太阳能电池，除了染料敏化太阳能电池以外，还已知薄膜型太阳能电池。作为薄膜型太阳能电池，例如，有具有pin结结构的薄膜型太阳能电池，其使用呈现p型半导体特性的酞菁（简称：H₂Pc）、呈现n型半导体特性的二萘嵌苯颜料（Me-PTC）以及它们的共蒸镀层（参照非专利文献1）。因为薄膜型太阳能电池不需要用于染料敏化太阳能电池的电解质，所以具有容易控制产率或长期可靠性的优点。非专利文献1 M.Hiramoto, H.Fujiwara, M.Yokoyama. Three-layered organic solar cell with a photoactive interlayer of codeposited pigments. Appl.Phys.Lett.,58. 1062-1064. 1991。

但是，使用有机材料的薄膜型太阳能电池有其转换效率比硅类或其他化合物半导体类太阳能电池低的问题。

作为薄膜型太阳能电池的转换效率不得到提高的理由之一，有窗口层中的光吸收损失。在窗口层中也吸收光而出现激子，但是其在有机半导体中的扩散距离非常短，而在到达结（junction）之前容易失活。就是说，因为实质上不能利用在窗口层中吸收的光，所以优选利用高透光性材料形成窗口层。

另外，因为用于窗口层的现有的有机半导体的电阻高，所以不得不减薄膜厚度。因此，有因灰尘等而在表面电极与背面电极之间容易发生短路的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种窗口层中的光吸收损失少的光电转换装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种在上下电极之间不容易发生短路的光电转换装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式涉及一种具有通过有机化合物及无机化合物形成的p型透光半导体作为窗口层的光电转换装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式是一种光电转换装置，包括：第一电极；形成在第一电极上的第一半导体层；形成在第一半导体层上的第二半导体层；形成在第二半导体层上的第三半导体层；以及形成在第三半导体层上的第二电极，其中第一半导体层是包含有机化合物及无机化合物的透光半导体层，并且第二半导体层及第三半导体层是包含有机化合物的半导体层。

另外，本说明书等中的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混同而附加上的，不是为了限定顺序或数量而附加上的。

上述第一半导体层的导电型可以为p型，上述第二半导体层的导电型可以为i型，上述第三半导体层的导电型可以为n型。

本说明书所公开的本发明的另一个方式是一种光电转换装置，包括：第一电极；形成在第一电极上的第一半导体层；形成在第一半导体层上的第二半导体层；形成在第二半导体层上的第三半导体层；形成在第三半导体层上的第四半导体层；以及形成在第四半导体层上的第二电极，其中第一半导体层是包含有机化合物及无机化合物的透光半导体层，并且第二半导体层、第三半导体层以及第四半导体层是包含有机化合物的半导体层。

上述第一半导体层及上述第二半导体层的导电型可以为p型，上述第三半导体层的导电型可以为i型，上述第四半导体层的导电型可以为n型。

另外，作为上述第一半导体层所包含的有机化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的杂环化合物中的任一种。

另外，作为上述第一半导体层所包含的无机化合物，可以使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化铼和氧化钛中的任一种。

通过使用本发明的一个方式，可以减少窗口层中的光吸收损失，从而可以提供转换效率高的光电转换装置。另外，可以提供在上下电极之间不容易发生短路的光电转换装置。

附图说明

图1A和1B是说明本发明的一个方式的光电转换装置的截面图；

图2是说明本发明的一个方式的光电转换装置的截面图；