本公开提供了含有半导体和分散于其中的多个含金属微小结构的光电转换层。所述微小结构是包含金属材料(α)的微小结构(A)或否则包含金属材料(α)和材料(β)的微小结构(B)，所述材料(β)选自由不同于所述金属材料(α)和所述半导体中的任一个的物质的氧化物、氮化物和氧氮化物组成的组。在所述微小结构(B)中，所述材料(β)在所述金属材料(α)的表面上。所述微小结构中的每一个都具有基于当从特定方向观察时的投影面积的1nm到10nm且包括端值的等圆直径。在该方向上，所述微小结构具有最小总投影面积。相邻两个所述微小结构之间的最近距离是3nm到50nm且包括端值的。本公开还提供了所述光电转换层于太阳能电池、光电二极管和图象传感器的应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开提供了含有半导体和分散于其中的多个含金属微小结构的光电转换层。所述微小结构是包含金属材料(α)的微小结构(A)或否则包含金属材料(α)和材料(β)的微小结构(B)，所述材料(β)选自由不同于所述金属材料(α)和所述半导体中的任一个的物质的氧化物、氮化物和氧氮化物组成的组。在所述微小结构(B)中，所述材料(β)在所述金属材料(α)的表面上。所述微小结构中的每一个都具有基于当从特定方向观察时的投影面积的1nm到10nm且包括端值的等圆直径。在该方向上，所述微小结构具有最小总投影面积。相邻两个所述微小结构之间的最近距离是3nm到50nm且包括端值的。本公开还提供了所述光电转换层于太阳能电池、光电二极管和图象传感器的应用。【专利说明】光电转换层和其于太阳能电池、光电二极管和图象传感器 的应用 巧关申请的帘叉引巧 本申请基于并要求于2013年9月12日提交的在先日本专利申请号2013-196121 的优先权的权益，所述申请的全部内容W引用方式并入本文中。
本公开的实施方案涉及光电转换层和其于太阳能电池、光电二极管和图象传感器 的应用。
技术介绍
采用半导体的普通光电转换元件具有取决于半导体的带隙的吸收波长带。此外， 元件可吸收的光量还取决于半导体的吸收率和其厚度。 [000引例如，单晶Si太阳能电池吸收300皿到1100皿波长范围内的光，但需要具有数百 微米厚度W便吸收100 %的入射光。 同时，作为改进光电转换元件的效率的手段，提出了 W下方法，其中通过使用金属 纳米结构引起等离子体振子共振来生成增强电场并且由此传播载流子激发。在光电转换部 件上形成金属纳米结构W增加转换部件中被吸收光的量。然而，虽然金属纳米结构增加了 被吸收光的量，但仍然存在W下问题：光在有限波长范围内被吸收并且金属反射许多光且 因此吸收的光量并没有增加很多。作为金属纳米结构，可采用呈纳米棒形状的由金属制成 的结构，目的在于吸收长波长范围内的光。然而，由于使用所述棒的长轴来吸收长波长的 光，因此还存在W下问题：金属反射许多光，从而降低了吸收效率。 【专利附图】【附图说明】 图1是图解说明根据所述实施方案的光电转换层的优选实施例的示意性剖视图。 图2示意性地图解说明了常规光电转换元件和其光吸收率。 图3示意性地图解说明了改良的常规光电转换元件和其光吸收率。 图4示意性地图解说明了所述实施方案的实施例和其光吸收率。 图5示意性地图解说明了含金属微小结构对光反射的降低和对光吸收的增强的 作用。 图6示意性地图解说明了由根据所述实施方案的优选光电转换层引起的光电转 换效率的改进。 图7示意性地图解说明了半导体和其光吸收率。 图8示意性地图解说明了由根据所述实施方案的光电转换层引起的光吸收率的 改进。 图9示意性地图解说明了由根据所述实施方案的光电转换层引起的光吸收率的 改进。 图10示意性地图解说明了半导体和其转换效率。 图11示意性地图解说明了由根据所述实施方案的光电转换层中的微小结构引起 的转换效率的改进。 [001引图12示意性地图解说明了由根据所述实施方案的光电转换层中的微小结构引起 的转换效率的改进。 图13显示了图解说明产生根据所述实施方案的光电转换元件的方法的示意性剖 视图。 图14显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例1的光电转换元件的方法 的示意性剖视图。 图15显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例2的光电转换元件的方法 的示意性剖视图。 图16显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例25的光电二极管的方法的 示意性剖视图。 图17显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例26的光电二极管的方法的 示意性剖视图。 图18显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例29的光电二极管的方法的 示意性剖视图。 图19显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例30的光电二极管的方法的 示意性剖视图。 图20显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例17的光电转换元件的方法 的示意性剖视图。 图21显示了图解说明产生根据所述实施方案的实施例18的光电转换元件的方法 的示意性剖视图。 连施方式 现在将参照附图来解释实施方案。 根据所述实施方案的光电转换层含有半导体和分散于所述半导体中多个含金属 微小结构，其中 所述含金属微小结构选自（A)或炬）； (A)包含金属材料的含金属微小结构； 所述含金属微小结构中的每一个都具有基于从W下方向观察时的投影面积Inm 到lOnm且包括端值的等圆直径；其中所述含金属微小结构具有最小总投影面积，并且所述 含金属微小结构中相邻两个间的最近距离是3nm到50nm且包括端值的。 此处，含金属微小结构的投影面积是通过使用从所述层的顶表面侧观察的TEM图 像测定的。 [003引（光电转换层） 图1显示了根据所述实施方案的光电转换层的实施例。图1中所示的实施方案的 光电转换层是考虑到具体形状和其实际应用的特别优选实施例。 图1中的光电转换层1含有半导体2和分散于所述半导体2中的多个含金属微小 结构3。 含金属微小结构3是 包含金属材料（a )的含金属微小结构（A)或否则 包含金属材料（a)和材料（目）的含金属微小结构炬），所述材料（目）选自由不 同于所述金属材料（a)和所述半导体中的任一个的物质的氧化物、氮化物和氧氮化物组 成的组，条件是所述材料（目）在所述金属材料（a)的表面上。 所述含金属微小结构3中的每一个都具有基于从W下方向观察时的投影面积的 Inm到lOnm且包括端值的等圆直径；其中所述含金属微小结构具有最小总投影面积，并且 所述含金属微小结构中相邻两个间的最近距离是3nm到50nm且包括端值的。 具体地说，图1中所示的实施方案的光电转换层是含有半导体2和分散于所述半 导体2中的多个棒状含金属微小结构3的板状光电转换层1，并且多个棒状含金属微小结构 3沿着平行光线4的入射方向个别地取向。 所述含金属微小结构3中的每一个都具有Inm到lOnm且包括端值的等圆直径。多 个含金属微小结构3可具有相同或不同的等圆直径。优选所有多个棒状含金属微小结构3 基本上在特定方向上取向，但所述实施方案并不限于此。 从上文显而易见，图1仅显示了根据所述实施方案的光电转换层的优选实施例。 因此，勿庸置疑，图1中所示的实施例决不会限制所述实施方案。 因此，光电转换层并不限于如图1中所示具有平坦表面的所述板状层1，并且可在 所述表面上具有凹面或凸面。此外，所述实施方案还包括呈其它形状（例如，球形、圆柱形、 具有除图1中所示的剖面W外的多面体剖面的形状等）的光电转换层。 含金属微小结构并不限于呈如图1中所示的棒状。所述实施方案仍然还包括含有 点状含金属微小结构或含有点状结构与棒状结构的混合物的光电转换层。 在所述实施方案中，每个含金属微小结构的"等圆直径"是在W下条件下界定的： "从含金属微小结构3具有最小总投影面积的方向观察"每个结构。该意味着每个微小结构 的"等圆直径"是通过从根据光电转换层的实际形状本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电转换层，其含有半导体和分散于所述半导体中的多个含金属微小结构，其中所述含金属微小结构选自(A)或(B)；(A)包含金属材料的含金属微小结构；(B)包含金属材料(α)和材料(β)的含金属微小结构，所述材料(β)选自由不同于所述金属材料(α)和所述半导体中的任一个的物质的氧化物、氮化物和氧氮化物组成的组，条件是所述材料(β)在所述金属材料(α)的表面上；并且所述含金属微小结构中的每一个都具有基于从以下方向观察时的投影面积的1nm到10nm且包括端值的等圆直径：其中所述含金属微小结构具有最小总投影面积，并且所述含金属微小结构中相邻两个间的最近距离是3nm到50nm且包括端值的。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤本明，岩崎刚之，木村香里，泷泽和孝，中村健二，真竹茂，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。