[发明专利]光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及通过光电转换将光能转换成电能的光电转换元件。

背景技术

太阳能电池等的光电转换元件，为了实现节省能源、低成本化，期待光电转换层进一步的薄膜化。然而，单纯地只是将光电转换层薄膜化，在光电转换层中的光吸收量会减少，光电转换效率下降。因此，开发出使光电转换层中的吸收量增加的技术是不可或缺的。

作为这样的技术，有如下方法，即，在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造，在光电转换层的表面、背面，分别使入射光、反射光散射，增加在光电转换层中的光路长度。另外，已知对光电转换元件进行周期性的微细构造加工的技术。在这种情况下，要透过光电转换层的光因周期性的微细图案而发生衍射，通过设定反射的光在光电转换层中发生全反射的条件，来将光关闭在光电转换层内，实现光电转换效率的提高。

〔现有技术文献〕

〔专利文献〕

专利文献1:日本特开昭61-288473号公报

专利文献2:日本特开平4-133360号公报

专利文献3:日本特开2000-294818号公报

专利文献4:日本特表2009-533875号公报

发明内容

然而，在如现有技术那样地在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造的构成中，较多的光朝着光电转换层不反射地泄漏到光电转换元件的外部。作为减少该向外部泄漏的光的方法，可以考虑周期性地排列纹理构造，然而周期排列的纹理构造的制作成本高，难以实现光电转换元件的低成本化。另外，对光电转换元件进行周期性的微细构造加工的情况也同样成本较高，难以实现光电转换元件的低成本化。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够既抑制制造成本，又提高光电转换元件的光吸收率，提高光电转换效率的技术。

本发明的一个方式是光电转换元件。该光电转换元件具备光电转换层、在光电转换层的一个主表面侧设置的包含金属膜的光反射层，在金属膜的多个位置设置了从该膜一个主表面贯通到另一个主表面的贯通部。

按照上述方式的光电转换元件，未被光电转换层吸收的入射光因光反射层而漫反射，因而可以增加在光电转换层内的入射光的光路长度，可以有效地吸收入射光。

在上述方式的光电转换元件中，任意贯通部的光电转换层侧的开口的重心与相邻于该任意的贯通部的其他贯通部的光电转换层侧的开口的重心之间距离可以是200～400nm。在贯通部的光电转换层侧的开口，贯通部内壁的两点间的最大距离可以是10～250nm。在光电转换层侧的金属膜的主表面，相邻的贯通部间的最短距离可以是200～400nm。关于光反射层，从400nm到光电转换层能够用于发电的最大波长范围的平均反射率可以是40%以上。

另外，光反射层可以位于光电转换层的光受光面的相反侧。金属膜可以由Au、Ag、Al、Cu或含有这些金属的合金制成。光反射层可以含有金属膜形成用途的掩模。光反射层也可以兼具有用于集电的背面电极。

本发明的另一个方式是光电转换元件。该光电转换元件，其特征在于，具备光电转换层、在光电转换层的一个主表面侧设置的防反射层、在光电转换层的另一个主表面侧设置的包含金属膜的光反射层，在金属膜的光电转换层侧的主表面设置了多个凹部。

按照上述方式的光电转换元件，未被光电转换层吸收的入射光经光反射层漫反射，因此可以增大在光电转换层内的入射光的光路长度、有效地吸收入射光。

任意凹部的开口的重心与、和任意凹部相邻的其他凹部的开口的重心之间的距离可以是250～400nm。

另外，金属膜可以由Au、Ag、Al、Cu或含有这些金属的合金制成。光电转换层可以含有具有pn结的单晶或多晶硅。光反射层可以含有用于形成金属膜的掩模。光反射层可以兼具有用于集电的背面电极。

需要说明的是，适当组合了上述各要素而得到的技术内容也包含在本件专利申请要求保护的发明范围内。

按照本发明的光电转换元件，可以在控制制造成本的同时，提高光吸收率，使光电转换效率提高。

附图说明

图1是表示实施方式1的光电转换元件结构的剖面示意图。

图2是表示从受光面侧俯视实施方式1的光电转换元件时的金属膜形态的俯视图。

图3（A）～（D）是表示实施方式1的光电转换元件的制作工序的工序剖面图。

图4（A）～（C）是表示实施方式1的光电转换元件的制作工序的工序剖面图。

图5是表示实施方式2的光电转换元件的构成的剖面示意图。