[发明专利]光电转换元件及太阳能电池

说明书

技术区域

本发明涉及光电转换元件及太阳能电池。

背景技术

提出了一种在光吸收层中使用了包含Cu、In、Ga、S和Se的化合物半导体的CIGS系光电转换元件。

此外，有使用了该CIGS系光电转换元件的太阳能电池。对于CIGS系光电转换元件，期望提高转换效率。

发明内容

根据实施方式，提供一种包含第1电极、第2电极和光吸收层的光电转换元件。所述第1电极包含第1化合物且具有透光性，所述第1化合物包含(Zn_1-xMg_x)_1-yM_yO和Zn_1-βM_βO_1-αS_α(M是选自B、Al、Ga以及In组成的组中的至少一种元素，0.03≤x≤0.4，0.005≤y≤0.2，0.4≤α≤0.9，0.005≤β≤0.2)中的至少任一种。所述光吸收层设置在所述第1电极和所述第2电极之间。所述光吸收层含有具有黄铜矿型结构或黄锡矿型结构的化合物半导体。所述光吸收层包含p型部和设置在所述p型部与所述第1电极之间、与所述p型部同质接合的n型部。

此外，另一实施方式的太阳能电池具备：本实施方式的光电转换元件、与所述光电转换元件层叠的基板、与所述第1电极电连接的第1端子以及与所述第2电极电连接的第2端子。

附图说明

图1是表示第1实施方式的光电转换元件的结构的示意性剖视图；

图2(a)和图2(b)是例示第1实施方式的光电转换元件的结构的示意性能带图。

图3(a)～(f)是例示第1和第2参考例的光电转换元件的结构的示意图。

图4是表示第2实施方式的光电转换元件的结构的示意性剖视图。

图5是表示第2实施方式的光电转换元件的特性的能带图。

图6是表示第3实施方式的太阳能电池的结构的示意性剖视图。

图7(a)～(d)是例示第3实施方式的太阳能电池的制造方法的示意性剖视图。

图8是表示第1～第8电极用试样的特性的曲线图。

图9是表示第1～第8电极用试样的特性的曲线图。

图10是表示第9～第18电极用试样的特性的曲线图。

图11是表示第9～第18电极用试样的特性的曲线图。

图12是表示第19～第24电极用试样的特性的曲线图。

图13是表示第19～第24电极用试样的特性的曲线图。

图14是表示第4实施方式的太阳能电池的制造方法的步骤概况的流程图。

图15是表示第6～第8吸收层用试样的电压-电流特性的曲线图。

图16是表示第6吸收层用试样和第8吸收层用试样的量子收率的特性的曲线图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下参照附图对各个实施方式进行说明。

另外，附图是示意性的图或概念性的图，各部分的厚度和宽度的关系，以及各部分之间大小的比率等不一定限于与实际的相同。此外，即使是表示同一部分时，也有用附图相互的尺寸、比例不同而表示的情况。此外，在本申请的说明书和各附图中，对于与已出现的图中的前述要素相同的要素，标记相同的符号，并适当省略详细说明。

图1是表示第1实施方式的光电转换元件的结构的示意性剖视图。

如图1所表示的那样，本实施方式的光电转换元件100具备第1电极10、第2电极20和光吸收层30。第1电极10使用具有透光性和导电性的金属化合物。第2电极20使用具有导电性的金属材料。光吸收层30设置在第1电极10和第2电极20之间。光吸收层30的一个表面与第1电极10接触。光吸收层30的另一表面与第2电极20接触。

光吸收层30吸收入射到光吸收层30的光。光吸收层30产生与所吸收的光的量相应的电动势。光吸收层30具有将光转换成电信号的光电转换功能。光吸收层30使用具有黄铜矿型结构的化合物半导体。

如图1所表示的那样，将从第1电极10朝向第2电极20的厚度方向规定为Z方向。将与Z方向垂直的一个方向规定为W方向。

光从第1电极10的与光吸收层30接触的面相反侧的面入射到第1电极10。第1电极10使入射的光透过，入射到光吸收层30。