太阳能电池及其制造方法、半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供太阳能电池及其制造方法、半导体元件及其制造方法，其能够利用非真空体系工艺进行制造、能够表现出更优异的光电转换效率。一种太阳能电池，其至少具有第一半导体层(140)和第二半导体层(130)，第一半导体层(140)是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上的化合物的层。例如，第一半导体层(140)中的化合物是相对介电常数为2以上1000以下的有机化合物，第一半导体层(140)中的有机化合物的含量为10质量％以上90质量％以下。

Solar cell and method for manufacturing the same, semiconductor device and method of manufacturing the same

The invention provides a solar cell and a manufacturing method thereof, a semiconductor element and a method for manufacturing the same, which can be manufactured using a non vacuum system process and capable of exhibiting better photoelectric conversion efficiency. A solar cell having at least a first semiconductor layer (140) and a second semiconductor layer (130), a first semiconductor layer (140) comprises an average particle size of metal oxide particles above 1nm below 500nm and the relative dielectric constant for more than 2 compounds of layer. For example, the first semiconductor layer (140) of the compound is relative dielectric constant is 2 more than 1000 of the organic compounds, the first semiconductor layer (140) content of organic compounds in the more than 10 mass% 90 mass%.

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制造方法、半导体元件及其制造方法本申请是分案申请，其原申请的国际申请号是PCT/JP2014/004787，国际申请日是2014年9月17日，中国国家申请号为201480051204.6，进入中国的日期为2016年3月17日，专利技术名称为“太阳能电池及其制造方法、半导体元件及其制造方法”。
本专利技术涉及太阳能电池及其制造方法、半导体元件及其制造方法。
技术介绍
近年来，伴随着有机电致发光(有机EL)元件等薄型轻量显示元件的开发，作为半导体元件，要求开发出载流子的迁移率(下文中记为迁移率)高的材料。目前，正在开发迁移率高的金属氧化物、即铟·镓·锌氧化物等金属氧化物(专利文献1)。另外，目前的半导体元件以硅为中心，工艺需要昂贵的真空装置和高温工艺。并且，目前的半导体元件在其制造中使用了照相平版印刷术，需要经过多个工序，因而存在制造成本高的问题。因此，作为形成由迁移率高的无机半导体颗粒构成的层的方法，也在积极进行涂布法这样的非真空体系工艺的研究。进而，以通用树脂基板可以使用的工艺温度为目标，还在积极地研究工艺的低温化。另外，在太阳能电池领域中，作为现有技术已知一种在硅基板上具备由金属氧化物构成的层的异质结太阳能电池。作为太阳能电池的制造方法，正在使用等离子体CVD法、溅射法、喷溅法等真空体系的工艺。例如，在专利文献2中公开了一种太阳能电池，其利用喷溅法形成包含铟的金属氧化物的膜，并具有该膜作为半导体层。与此相对，非真空体系的工艺的研究也在积极地进行。关于通过作为非真空体系工艺的涂布法在硅基板上形成由金属氧化物颗粒构成的层的方法，由于作业性优异及容易降低成本，因而正在进行积极的开发。另外，在太阳能电池领域中也以通用树脂基板可以使用的工艺温度为目标，也在积极地研究工艺的低温化。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2005/088726号专利文献2：日本特开2011-86770号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在无机半导体的情况下，作为薄膜的成膜温度，需要约300度以上的高温。因此，在无机半导体的成膜中，必须使用玻璃基板或硅晶片作为基板，极其难以应用于要求耐冲击性和柔性的树脂基板等中。另外，在专利文献2所示的太阳能电池中，由于使用了作为真空工艺的喷溅法，因而成本高，这成为问题。另一方面，涂布法之类的非真空体系工艺虽然是成本比较低的方法，但在适用于太阳能电池的情况下，目前光电转换效率尚不充分。因此，本专利技术的目的之一在于提供一种能够利用非真空体系工艺进行制造、能够表现出更优异的光电转换效率的太阳能电池及其制造方法。另外，本专利技术的目的之一在于提供一种能够利用非真空体系工艺进行制造、能够表现出更高的迁移率的半导体元件及其制造方法。用于解决课题的方案本专利技术人为了解决上述课题进行了反复深入的研究，结果完成了本专利技术。本专利技术的一个方式的太阳能电池的特征在于，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，上述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上的化合物的层。另外，本专利技术的另一方式的太阳能电池的特征在于，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，上述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上1000以下的有机化合物的层，上述第一半导体层中的上述有机化合物的含量为10质量％以上90质量％以下。另外，本专利技术的另一方式的太阳能电池的特征在于，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，上述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为10以上200以下的有机化合物的层，上述第一半导体层中的上述有机化合物的含量为20质量％以上70质量％以下。另外，本专利技术的另一方式的太阳能电池的特征在于，其具备：包含锐钛矿型或金红石型的氧化钛颗粒的第一半导体层；包含硅的第二半导体层；和位于上述第一半导体层与上述第二半导体层之间的结合界面层，上述结合界面层是包含相对介电常数为2以上的化合物的层，由上述氧化钛颗粒为锐钛矿型的情况下衍射角2θ为24°以上26°以下时出现的衍射峰、上述氧化钛颗粒为金红石型的情况下衍射角2θ为26°以上28°以下时出现的衍射峰得到的半峰宽为0.2°以上5.0°以下。本专利技术的一个方式的半导体元件的特征在于，其具有至少1层半导体层，该半导体层包含无机颗粒和相对介电常数为3以上150以下的有机化合物，上述无机颗粒为金属氧化物颗粒或硅颗粒，上述半导体层中的上述无机颗粒的含量为10质量％以上90质量％以下，上述半导体层的载流子迁移率为0.0001cm2/Vs以上。本专利技术的一个方式的太阳能电池的制造方法的特征在于，该制造方法包括下述工序：准备涂布液，将所准备的上述涂布液涂布至半导体层或具有电极的基板上的工序；和使所涂布的上述涂布液干燥，从该涂布液中除去下述分散剂中的至少一部分的工序，使上述涂布液干燥的温度为20℃以上150℃以下，上述涂布液是包含无机颗粒、相对介电常数为2以上的化合物、和1种以上的分散剂的涂布液，并且，上述无机颗粒为金属氧化物颗粒或硅颗粒，上述涂布液中的上述无机颗粒的含量为0.1质量％以上49.9质量％以下，上述涂布液中的上述相对介电常数为2以上的化合物的含量为0.1质量％以上49.9质量％以下，上述涂布液中的上述分散剂的含量为0.2质量％以上99.8质量％以下。本专利技术的一个方式的半导体元件的制造方法的特征在于，该制造方法包括下述工序：准备涂布液，将所准备的上述涂布液涂布至半导体层或具有电极的基板上的工序；和使所涂布的上述涂布液干燥，从该涂布液中除去下述分散剂中的至少一部分的工序，使上述涂布液干燥的温度为20℃以上150℃以下，上述涂布液是包含无机颗粒、相对介电常数为2以上的化合物、和1种以上的分散剂的涂布液，并且，上述无机颗粒为金属氧化物颗粒或硅颗粒，上述涂布液中的上述无机颗粒的含量为0.1质量％以上49.9质量％以下，上述涂布液中的上述相对介电常数为2以上的化合物的含量为0.1质量％以上49.9质量％以下，上述涂布液中的上述分散剂的含量为0.2质量％以上99.8质量％以下。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种能够利用非真空体系工艺进行制造、能够表现出更优异的光电转换效率的太阳能电池及其制造方法。另外，根据本专利技术，可以提供一种能够利用非真空体系工艺进行制造、能够表现出更高的迁移率的半导体元件及其制造方法。附图说明图1是示意性地示出由金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上的化合物构成的半导体层的图。图2是示意性地示出仅由金属氧化物颗粒构成的半导体层的图。图3是示意性地示出第1实施方式的太阳能电池100的构成例的截面图。图4是示意性地示出第1实施方式的太阳能电池200的构成例的截面图。图5是示意性地示出比较例的太阳能电池300的构成例的截面图。图6是示意性地示出第2实施方式的半导体元件400的构成例的截面图。图7是示出实施例中的太阳能电池评价用试样的具体准备方法的图。图8是TOF装置的示意图。图9是示出实施例中的分光灵敏度的测定结果的图。图10是实施例28中的太阳能电池的发电的评价结果和照片图。图11是示出实施例中的短路电流密度的经时变化的测定结果的图。图12是对实施例中的电介质的介电常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上的化合物的层，所述第二半导体层在与所述第一半导体层对置的面的相反面侧具有厚度为1nm以上的硅氧化膜。

【技术特征摘要】
2013.10.04 JP 2013-209183;2014.01.22 JP 2014-009301.一种太阳能电池，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上的化合物的层，所述第二半导体层在与所述第一半导体层对置的面的相反面侧具有厚度为1nm以上的硅氧化膜。2.一种太阳能电池，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为2以上1000以下的有机化合物的层，所述第一半导体层中的所述有机化合物的含量为10质量％以上90质量％以下，所述第二半导体层在与所述第一半导体层对置的面的相反面侧具有厚度为1nm以上的硅氧化膜。3.一种太阳能电池，其至少具有第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层是包含平均粒径为1nm以上500nm以下的金属氧化物颗粒和相对介电常数为10以上200以下的有机化合物的层，所述第一半导体层中的所述有机化合物的含量为20质量％以上70质量％以下，所述第二半导体层在与所述第一半导体层对置的面的相反面侧具有厚度为1nm以上的硅氧化膜。4.如权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，所述金属氧化物的粒径为1nm以上100nm以下。5.如权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，所述第二半导体层是包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤本彻，平野稔幸，泽村享广，渡边明，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP