[发明专利]光电转换元件以及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及光电转换元件以及太阳能电池。

背景技术

将半导体薄膜作用光吸收层的化合物光电转换元件的开发正在进行，其中将具有黄铜矿（chalcopyrite）构造的p型半导体层作为光吸收层的薄膜光电转换元件表现出较高的转换效率，在应用上值得期待。具体而言，在以包含Cu-In-Ga-Se的Cu（In,Ga）Se₂为光吸收层的薄膜光电转换元件中，得到了较高的转换效率。

一般说来，以包含Cu-In-Ga-Se的p型半导体层为光吸收层的薄膜光电转换元件，具有在成为基板的玻璃绿板上层叠有钼下部电极、p型半导体层、n型半导体层、绝缘层、透明电极、上部电极和反射防止膜的构造。转换效率η用开路电压Voc、短路电流密度Jsc、输出因子FF、入射功率密度P表示为

η＝Voc·Jsc·FF/P·100。

据此可知，如果开路电压、短路电流、输出因子分别变大则转换效率会增大。从理论上说，光吸收层与n型半导体层的带隙（band gap）越大、开路电压越大而短路电流密度越小，若作为带隙的函数来看效率的变化，则极大变化出现在1.4～1.5eV。已知Cu（In,Ga）Se₂的带隙和Ga浓度一并增大，若控制Ga/（In＋Ga）使其在约0.4～0.8之间则得到转换效率良好的光电转换元件。

在n层上制作透明电极时，使用蒸镀或溅射、MOCVD（Metal OrGanic Chemical Vapor Deposition：金属有机化学气相沉积法），由此对n层造成损伤而形成复合中心，这会成为使转换效率降低的原因。在此期待不对n层造成损伤即可形成n层的代替材料、制作方法。

现有技术文献

非专利文献：Japanese Journal of Applied Physics50，108001 （2011）

发明内容

实施方式的目的在于提供高效率的光电转换元件以及太阳能电池。

实施方式的光电转换元件，其特征在于，具备：具有黄铜矿构造的p型光吸收层；在p型光吸收层上形成的n型半导体层；在n型半导体层上形成的氧化物层，该氧化物层含有含锌的氧化物微粒；和在氧化物层上形成的透明电极。

附图说明

图1是实施方式涉及的薄膜光电转换元件的截面概念图。

图2是实施方式的截面透射型电子显微镜像。

图3是图2中的通过旋转涂敷（spin coat）法形成的氧化物层的放大图。

图4是实施方式的截面透射型电子显微镜像。

图5是图4中的通过旋转涂敷法形成的氧化物层的放大图。

图6是图2中的通过旋转涂敷法形成的氧化物层5A的＊1位置的电子衍射像。

图7是图4中的通过旋转涂敷法形成的氧化物微粒层5B的＊2位置的电子衍射像。

图8是图4中的通过溅射法形成的透明电极层6的＊1位置的电子衍射像。

附图标记说明

1…基板、2…下部电极、3…p型光吸收层、4…n型半导体层、

5…半绝缘层、6…透明电极、7…上部电极、8…反射防止膜、

100…光电转换元件

具体实施方式

下面，一边参照附图一边关于本发明的优选的一个实施方式详细进行说明。

（光电转换元件）

图1的概念图所示的本实施方式涉及的光电转换元件100是具备如下部件的薄膜型光电转换元件100：基板1；在基板1上形成的下部电极2；在下部电极2上形成的p型光吸收层3；在p型光吸收层3上形成的n层4；在n层4上形成的氧化物层5；在氧化物层5上形成的透明电极6；和在透明电极6上形成的上部电极7和反射防止膜8。在光电转换元件100的实用的具体方式中可举出利用光电转换元件构成的太阳能电池。在图2以及图4中示出实施方式的光电转换元件的截面透射型电子显微镜（Transmission Electron Microscope：TEM）图像。此外图2、4中的＊为拍摄时用到的粘着材料（糊材料）。图2的TEM图像的氧化物层5A为包含使用氧化物分散液而形成的微粒状氧化物的氧化物微粒层。另一方面，图4的TEM图像的氧化物层5B为包含使用有机金属试剂而形成的氧化物微粒的氧化物层。

（基板）

作为实施方式的基板1，期望使用玻璃绿板，也可使用不锈钢、Ti（钛）或Cr（铬）等金属板或聚酰亚胺等树脂。

（下部电极）