本發明專利技術的實施方式的目的是提供高效率的光電轉換元件以及太陽電池。實施方式的光電轉換元件具備：由I－III－VI2族化合物或I2－II－IV－VI4族化合物的p型化合物半導體層和n型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、透明電極、形成于光電轉換層和透明電極之間的n型層上的平均膜厚為1nm～10nm的中間層、以及形成于中間層和透明電極之間的窗層。
【技術實現步驟摘要】
光電轉換元件以及太陽電池
實施方式涉及光電轉換元件以及太陽電池。
技術介紹
有關迄今為止的使用了化合物薄膜系的光電轉換元件的太陽電池(也稱為太陽能電池)，制造時光電轉換層容易發生位點缺損，它會成為光載流子的復合中心，妨礙轉換效率的提高。另外，理論上同質接合型的太陽電池與異質接合型的太陽電池相比，可期待更高的效率，但實際上，由于開路電壓較低而有可能使效率下降。 現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2005 - 228975
技術實現思路
本專利技術要解決的問題實施方式的目的是提供高效率的光電轉換元件以及太陽電池。解決問題的手段實施方式的光電轉換元件具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的P型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、以及形成于光電轉換層的η型化合物半導體層上的透明電極，1-1II 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的VI族中含有Se，在η型化合物半導體層的透明電極側具有摻雜有S的區域。實施方式的光電轉換元件具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的Ρ型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、形成于η型化合物半導體層上的平均膜厚為lnm~10nm的中間層、以及形成于中間層上的透明電極，所述中間層含有滿足0 < α < 1、0 < β < 1、0 < < 1、0 < δ < 2、0 < ε< 4 和 β + < 1 的 ZnS、Zn (ΟαS! — α )、(ZneMgl — e ) (ΟαSi _ α ), (Zn0CdYMgl _ 0 _ Y)(0;! — a)、CdS、Cd (0;! — JjCc^Mgi — e) S、(Cd0Mgl_ 0) (0a S! — a ) In2S3、In2 (0^^a )、CaS、Ca (OA— α )、SrS、Sr (ΟΑ— α )、ZnSe、Znln2 — sSe4— ε、ZnTe、CdTe 和 Si 中的任一種化合物。另外，另一實施方式的光電轉換元件具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一IV - VI4族化合物的P型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、透明電極、形成于光電轉換層和透明電極之間的η型層上的平均膜厚為lnm~10nm的中間層、以及形成于中間層和透明電極之間的窗層。【附圖說明】圖1是實施方式的光電轉換元件的截面示意圖。圖2是實施方式的光電轉換元件的截面示意圖。圖3是實施方式的光電轉換元件的截面示意圖。圖4是表示實施方式的光電轉換元件的SMS分析的結果的坐標圖。圖5是表示實施方式的第1中間層與轉換效率的關系的坐標圖。圖6是實驗例的光電轉換元件的截面示意圖。【具體實施方式】(第1實施方式)實施方式的光電轉換元件具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的P型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、以及形成于光電轉換層的η型化合物半導體層上的透明電極，1-1II 一 VI2族化合物或12— II 一 IV — VI4族化合物的VI族中含有Se，在η型化合物半導體層的透明電極側具有摻雜有S的區域。以下，參照附圖對第1實施方式進行詳細說明。(光電轉換元件)圖1的示意圖所示的本實施方式的光電轉換元件100是薄膜型光電轉換元件100，其具備:基板1、形成于基板1上的下部電極2、形成于下部電極2上的由ρ型化合物半導體層3a和η型化合物半導體層3b進行同質接合而成的光電轉換層3、形成于光電轉換層3上的透明電極5、形成于透明電極5上的上部電極6、以及形成于上部電極6上的反射防止膜7。光電轉換層3的ρ型化合物半導體層3a位于光電轉換層3的下部電極2側，η型化合物半導體層3b位于光電轉換層3的透明電極5側。在光電轉換層3的透明電極5側具有S摻雜區域4。在光電轉換層3和透明電極5之間有時還具有窗層8。光電轉換兀件100具體地可以列舉出太陽電池。(基板)作為實施方式的基板1，優選使用青板玻璃，也可以使用不銹鋼、Ti或Cr等金屬板或聚酰亞胺等樹脂。(下部電極)實施方式的下部電極2是光電轉換元件的電極，并且是形成于基板1上的金屬膜。作為下部電極2，可以使用Mo或W等導電性的金屬膜。其中，下部電極2優選使用Mo膜。下部電極2可以通過在基板1上進行濺射等而成膜。下部電極2的膜厚例如為lOOnm?lOOOnm。(光電轉換層)實施方式的光電轉換層3是由ρ型化合物半導體層3a和η型化合物半導體層3b進行同質接合而成的半導體層。在η型化合物半導體層3b的透明電極5側具有摻雜有S(硫)的層狀的S摻雜區域4。ρ型化合物半導體層3a是光電轉換層3內的位于下部電極2側的區域的層。η型化合物半導體層3b是光電轉換層3內的位于透明電極4側的區域的層。η型化合物半導體層3b是ρ型的光電轉換層經過η型化等的區域的層。可以使用含有I族元素、III族元素和VI族元素的、例如CIGS或CIT等黃銅礦化合物作為光電轉換層3。除了黃銅礦化合物以外，還可以使用黃錫礦(日文原文為卜)化合物或鋅黃錫礦(日文原文為:> Z于于^卜)化合物作為光電轉換層3。如果用化學式表示光電轉換層3的化合物，可以列舉出 Cu (A^In^a! _w_x) (SySezTei — y — z) 2、Cu2ZnSn (SySei —y)4 等。w、x、y 和 z 分別滿足 0≤w< 1>0 ≤ x < 1>0 ≤y < l、0≤z< l、w + x< 1 和 y + z< 1。光電轉換層3的膜厚例如為lOOOnm~3000nm。其中，ρ型化合物半導體層3a的膜厚優選為lOOOnm~2500nm,n型化合物半導體層3b的膜厚優選為10nm~800nm。作為I族元素，優選Cu。作為III族元素，優選選自Al、In和Ga中的至少一種以上的元素，更優選含有In。作為VI族元素，優選選自0、S、Se和Te中的至少一種以上的元素，更優選含有Se。另外，III族元素中使用In時，通過與Ga的組合，容易使帶隙的大小達到目標值，所以是更優選的。另外，VI族元素中使用Te時，容易形成ρ型半導體，因而是更優選的。具體地，作為光電轉換層 3，可以使用 Cu (In，Ga) (S，Se)2、Cu (In，Ga) (Se，Te)2、*Cu (Al，Ga, In) Se2、Cu2ZnSnS4 等，更具體地，可以使用 Cu (In, Ga) Se2、CuInSe2、CuInTe2、CuGaSe2等化合物半導體。在下部電極2和光電轉換層3之間，優選存在由各自含有的元素構成的化合物。從透明電極5側的光電轉換層3(n型化合物半導體層3b)的界面即A面朝著下部電極2 (ρ型化合物半導體層3a)側存在實施方式的S摻雜區域4。S摻雜區域4與η型化合物半導體層3b的區域也有可能重復，并到達ρ型化合物半導體層3a。S摻雜區域4的深度例如距離A面為l本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光電轉換元件，其具備：由I－III－VI2族化合物或I2－II－IV－VI4族化合物的p型化合物半導體層和n型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、透明電極、形成于所述光電轉換層和所述透明電極之間的所述n型層上的平均膜厚為1nm～10nm的中間層、以及形成于所述中間層和所述透明電極之間的窗層。
【技術特征摘要】
2012.09.26 JP 2012-212255;2012.09.26 JP 2012-21221.一種光電轉換兀件，其具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的P型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、透明電極、形成于所述光電轉換層和所述透明電極之間的所述η型層上的平均膜厚為lnm~10nm的中間層、以及形成于所述中間層和所述透明電極之間的窗層。2.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其中，所述中間層是含有滿足0<α <1、0 < β < 1、0 < y < 1、0 < δ < 2、0 < ε < 4 和 β + y < 1 的 ZnS、Zn (0^^ α )、(ZneMgl —e) (OaS!_ α),(Ζη0Ο(1tΜδι_0 _ Y) (Oa S! — a )、CdS、Cd (Oa S! — a )、(Cc^Mg! — e )S、(CdeMgl— e) (OA— a) In2S3、In2 (OA— a)、CaS、Ca (OA— a)、SrS、Sr (OA— a)、ZnSe、ZnIn2 — sSe4— E、ZnTe、CdTe 和 Si 中的任一種化合物的膜。3.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其中，所述窗層的平均膜厚比所述中間層的平均膜厚更厚。4.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其中，所述窗層的導電型為i型，并且是含有滿足 0<a< l、0<b< l、0<c< 1 和 0<d< 1 的 ZnCKMgOjZnJVIgi — a)0、InGabZna0c、SnO、InSnd0。、Ti02和Zr02中的任一種化合物的層。5.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其中，所述I一 III 一 VI2族化合物或12 -11-1V-VI4族化合物的VI族中含有Se，在所述η型化合物半導體層的所述透明電極側具有摻雜有S的區域。6.一種光電轉換兀件，其特征在于，其具備:由I 一 III 一 VI2族化合物或12 — II 一 IV — VI4族化合物的P型化合物半導體層和η型化合物半導體層進行同質接合而成的光電轉換層、以及形成于所述光電轉換層的η型化合物半導體層上...
【專利技術屬性】
技術研發人員：芝崎聰一郎，平賀廣貴，中川直之，山崎六月，山本和重，櫻田新哉，稻葉道彥，
申請(專利權)人：株式會社東芝，
類型：發明
國別省市：
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