光电转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种吸光率高且能够提高发电效率的量子点层以及太阳能电池。光电转换层(1)具备具有多个量子点(3)以及包围该量子点(3)的阻挡部(4)的含量子点层(5)，在含量子点层(5)的厚度方向的剖面，提取在含量子点层(5)的表面(7)侧在平面方向上相邻排列的3个量子点(3、3a)，在描绘了连结位于两侧的2个量子点(3)的表面(7)侧的端部的直线(L)时，位于中央的量子点(3a)从直线向表面(7)侧突出了该位于中央的量子点(3a)的直径的1/2以上。由此能够得到光探测层(17)中的吸光率高且发电效率高的光电转换层(1)以及使用了该光电转换层的光电转换装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电转换层以及光电转换装置。
技术介绍
作为节能并且省资源、清洁的能源，太阳能电池的开发正在积极进行。太阳能电池是利用光伏效应，将光能直接转换为电力的电力设备。作为太阳能电池，正在对有机薄膜太阳能电池、色素增感太阳能电池、多接合结构太阳能电池等进行研究。其中，使用了量子点(纳米粒子)的太阳能电池(以下称作量子点型太阳能电池)作为理论上能够实现60％以上的转换效率的下一代的太阳能电池备受关注。以下，存在将太阳能电池称作光电转换装置的情况。图18是表示下述的专利文献1所公开的现有的量子点型太阳能电池的例子的剖面示意图。在图18中，101表示基板，103表示p侧电极，105表示p型半导体层，107表示具有量子点D的光电转换层，109表示n型半导体层，111表示n侧电极。图18所示的现有的量子点型太阳能电池在p型半导体层105的上表面侧，依次形成了使量子点D分散的光电转换层107和n型半导体层109。这些光电转换层107以及n型半导体层109就观察剖面的形状而言，都形成厚度大致均匀的板状的结构，此外，这些各层都构成为配置成与n型半导体层105的表面平行。在先技术文献专利文献专利文献1：JP特开2010-206004号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，如图18所示，在光电转换层107的厚度在平面方向上大致均匀、n型半导体层109以与该光电转换层107大致平行的状态进行了配置那样的结构的情况下，存在通过了入射光侧的n型半导体层109的光113在光电转换层107的表面附近容易发生反射，难以提高吸光率这样的问题。因此，由于在量子点D中被激发的载流子(在图18中使用h作为表示空穴(hole)的符号)难以增加，因而能够提取为电流的电荷量减少，难以提高发电效率。本专利技术鉴于上述课题而作，其目的在于提供一种吸光率较高、且能够提高发电效率的光电转换层以及具备该光电转换层的光电转换装置。用于解决课题的手段本专利技术的光电转换层具备含量子点层，所述含量子点层具有多个量子点以及包围该量子点的阻挡部，在所述含量子点层的厚度方向的剖面，多个所述量子点沿着所述含量子点层的表面而相邻排列，提取该相邻的3个量子点，并描绘了连结位于两侧的2个量子点的所述表面侧的端部的直线时，具有位于中央的量子点从所述直线向所述表面侧突出了该位于中央的量子点的直径的1/2以上的突出量子点。本专利技术的光电转换装置构成为具备具有上述光电转换层的光探测层。专利技术效果根据本专利技术，能够得到吸光率高且能够提高发电效率的光电转换层以及具备该光电转换层的光电转换装置。附图说明图1(a)是表示光电转换层的第1实施方式的剖面示意图，(b)是(a)中的表面侧的部分放大图。图2是部分地表示在第1实施方式的光电转换层中，从入射光侧俯视光电转换层的状态的平面示意图。图3是表示光电转换层的第2实施方式的图，是表示由核壳结构的复合粒子构成了光电转换层的情况的剖面示意图。图4是表示光电转换装置的第1实施方式的剖面示意图。图5是表示光电转换装置的第2实施方式的剖面示意图。图6(a)是表示光电转换层的第3实施方式的剖面示意图，(b)是表示了在量子点间范德华力起作用的状态的示意图。图7是表示光电转换层的第4实施方式的图，是表示配置于含量子点层的厚度方向的上层以及下层的复合粒子的平均粒径比中央层小的情况的剖面示意图。图8是表示光电转换层的第5实施方式的剖面示意图。图9是表示光电转换装置的第3实施方式的剖面示意图。图10是部分地表示光电转换层与集电层的界面附近的剖面示意图。图11是表示集电层的厚度方向的剖面为山切割状的剖面示意图。图12是表示从入射光侧俯视集电层的状态的示意图。图13是表示将集电层配置为夹持光电转换层的情况的剖面示意图。图14是表示光电转换装置的第4实施方式的图，是在2个集电层间配置了光电转换层的剖面示意图。图15是表示光电转换装置的第5实施方式的图，是表示配置于2个集电层间的光电转换层构成为在包含量子点的光电转换层的上下配置p型半导体层以及n型半导体层的情况的剖面示意图。图16是表示光电转换装置的第6实施方式的图，是表示光电转换层由具有凹凸的接合层和具有凹凸的n侧电极夹持的结构的剖面示意图。图17是表示量子点的其他实施方式的剖面示意图。图18是表示现有的量子点型太阳能电池的剖面示意图。具体实施方式图1(a)是表示光电转换层的第1实施方式的剖面示意图，(b)是(a)中的表面侧的部分放大图。第1实施方式的光电转换层1具备具有多个量子点3以及包围量子点3的阻挡部4(势垒层)的含量子点层5。在此，该含量子点层5在多个量子点3平坦地排列的表面上，具有配置为多个量子点3粘接或者单独形成凸部的量子点3。根据图1(b)，第1实施方式的光电转换层1在含量子点层5的厚度方向的剖面中，多个量子点3沿着该含量子点层5的表面7在平面方向上相邻排列，提取沿着表面7排列的3个量子点3，描绘了连结位于两侧的2个量子点3、3的表面7侧的端部的直线L时，具有位于中央的量子点3从直线L向表面7侧突出了该位于中央的量子点3的直径D的1/2以上的突出量子点3a。换言之，位于两侧的2个量子点3间的量子点3之中的从直线L突出了其直径D的1/2以上的量子点为突出量子点3a。以下，将处在位于两侧的2个量子点3、3间的中央、且突出了量子点3的直径D的1/2以上的量子点3作为突出量子点3a。此外，有时将从含量子点层5中除去突出量子点3a以外的部分称作基础部5a。通常，在太阳光等光朝向光电转换层入射过来的情况下，由于在光电转换层的表面发生反射，因此难以将所入射的光取入到光电转换层的内部。相对于此，在该光电转换层1中，太阳光等光9朝向光电转换层1的表面7入射，即使在作为母体的含量子点层5的表面7发生反射，该光9(反射光)也会由位于含量子点层5的表面7的突出量子点3a再次反射。因此，在含量子点层5的表面7处发生了一次反射的光9的一部分也能够取入到光电转换层1(含量子点层5)内，因而能够与由突出量子点3a反射并入射到光电转换层1内的光9的量相应地提高吸光率，结果，能够使发电效率得到提高。此外，在第1实施方式的光电转换层1中，突出量子点3a期望配置为在含量子点层5的表面7中在平面方向上间隔开。若将突出量子点3a...

【技术保护点】
一种光电转换层，其特征在于，具备含量子点层，所述含量子点层具有多个量子点以及包围该量子点的阻挡部，在所述含量子点层的厚度方向的剖面，多个所述量子点沿着所述含量子点层的表面相邻排列，提取该相邻的3个量子点，并描绘了连结位于两侧的2个量子点的所述表面侧的端部的直线时，具有位于中央的量子点从所述直线向所述表面侧突出了该位于中央的量子点的直径的1/2以上的突出量子点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.19 JP 2013-238993;2013.11.27 JP 2013-245071.一种光电转换层，其特征在于，
具备含量子点层，所述含量子点层具有多个量子点以及包围该量子点
的阻挡部，在所述含量子点层的厚度方向的剖面，多个所述量子点沿着所
述含量子点层的表面相邻排列，提取该相邻的3个量子点，并描绘了连结
位于两侧的2个量子点的所述表面侧的端部的直线时，具有位于中央的量
子点从所述直线向所述表面侧突出了该位于中央的量子点的直径的1/2
以上的突出量子点。
2.根据权利要求1所述的光电转换层，其特征在于，
在俯视所述含量子点层的表面时，所述突出量子点间隔配置。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换层，其特征在于，
所述含量子点层中的所述量子点和所述突出量子点具有相同的主要
成分。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光电转换层，其特征在于，
在俯视所述含量子点层的表面时，所述突出量子点呈曲线状排列。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光电转换层，其特征在于，
所述含量子点层中的所述量子点和所述突出量子点由所述阻挡部包
覆，由所述量子点和所述阻挡部、以及所述突出量子点和所述阻挡部分别
形成了核壳型的复合粒子。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光电转换层，其特征在于，
所述含量子点层中的所述量子点通过范德华力而结合。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光电转换层，其特征在于，
在所述含量子点层中的所述量子点间具有空隙。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光电转换层，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：金仓淳志，古久保有哉，仲山彻，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP