光电转换装置和光电转换模块制造方法及图纸

光电转换装置(100)从光入射侧具备第一光电转换单元(1)和第二光电转换单元(2)。第一光电转换单元(1)的光吸收层含有通式R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换装置和光电转换模块
本专利技术涉及将带隙不同的多个光电转换单元组合而成的光电转换装置，以及具备该光电转换装置的光电转换模块。
技术介绍
利用有机金属的钙钛矿晶体的太阳能电池(钙钛矿型太阳能电池)能够实现高转换效率。近年来，进行了许多有关光吸收层中使用钙钛矿晶体材料的太阳能电池的转换效率提高的报告(例如非专利文献1和专利文献1)。作为有机金属，可使用通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3(式中，R1为烷基，M1为2价的金属离子，X为卤素)表示的化合物，已知根据卤素的种类、比率，光谱灵敏度特性变化(例如非专利文献2)。CH3NH3PbX3(X：卤素)等钙钛矿晶体因为能够利用旋涂法等溶液涂布以低成本形成薄膜，所以使用这些钙钛矿晶体的钙钛矿型太阳能电池作为低成本且高效率的下一代太阳能电池而受到关注。进而，也开发了使用锡代替铅的以CH3NH3SnX3为光吸收材料的钙钛矿型太阳能电池(例如非专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2014－72327号公报非专利文献非专利文献1:G.Hodes,Science,342,317-318(2013)非专利文献2:A.Kojimaetal.,J.Am.Chem.Soc.,131,6050-6051(2009)非专利文献3:F.Haoetal.,Nat.Photonics,8,489-494(2014)
技术实现思路
如非专利文献2中记载的那样，钙钛矿晶体材料在与波长800nm相比的短波长侧具有光谱灵敏度特性，几乎不吸收与800nm相比的长波长侧的红外光。因此，钙钛矿型太阳能电池的实用化中，重要的是有效利用长波长光。例如，如果将钙钛矿型太阳能电池和带隙比钙钛矿型太阳能电池窄的太阳能电池组合，则能够通过带隙窄的太阳能电池来利用长波长光，因此认为可得到更高效率的太阳能电池。作为将多个光电转换单元组合而成的光电转换装置，已知层叠有带隙不同的光电转换单元(太阳能电池)的串联型的光电转换装置。串联型的光电转换装置中，在光入射侧配置带隙相对宽的光电转换单元(前方单元)，在其后方配置带隙相对窄的光电转换单元(后方单元)。迄今为止，几乎没有关于将钙钛矿型太阳能电池(以下，也称为钙钛矿型光电转换单元)和其它光电转换单元组合而成的串联型的光电转换装置的报告。即，现状是尚不存在对于将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元层叠而有效利用长波长光的方法的有用见解。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元组合而成的转换效率高的串联型光电转换装置。另外，本专利技术的目的在于提供具备上述光电转换装置的光电转换模块。作为光吸收层的带隙比钙钛矿型太阳能电池的光吸收层的带隙窄的太阳能电池，例如，可举出光吸收层为晶体硅的太阳能电池。其中，在p型或者n型单晶硅基板的两面设有硅系薄膜的异质结太阳能电池因为转换效率高而为人所知。因此，考虑通过制作在光入射侧配置钙钛矿型光电转换单元、在其后方配置异质结太阳能电池(以下，也称为异质结光电转换单元)的串联型的光电转换装置，可得到高的转换效率。在单独使用异质结太阳能电池的情况下，通过调整透明导电层的膜厚等，将在空气－透明导电层界面的反射光的相位和在透明导电层－硅系薄膜界面的反射光的相位相互抵消，能够增大被异质结太阳能电池获取的光的量。另一方面，在异质结光电转换单元的前方配置钙钛矿型光电转换单元的情况下，在钙钛矿型光电转换单元－透明导电层界面的反射小，因此与异质结太阳能电池单独的情况相比，在透明导电层－硅系薄膜界面的反射变得显著。其结果，认为向钙钛矿型光电转换单元反射光，被异质结光电转换单元获取的光的量变少。根据以上，在钙钛矿型光电转换单元的后方配置异质结光电转换单元等的光电转换装置中，与单独使用光电转换单元时不同，需要对减少光向钙钛矿型光电转换单元的反射而增多被后方的光电转换单元获取的光的量的情况进行研究。本专利技术涉及从光入射侧依次具备第一光电转换单元和第二光电转换单元的串联型的光电转换装置。第一光电转换单元为钙钛矿型光电转换单元，在光吸收层含有通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿型晶体结构的感光性材料。第二光电转换单元的光吸收层的带隙比第一光电转换单元的光吸收层的带隙窄。即，第二光电转换单元为与钙钛矿型光电转换单元相比能够利用长波长的光的太阳能电池。作为第二光电转换单元的光吸收层，可举出晶体硅(单晶、多晶以及微晶)、CuInSe2(CIS)等黄铜矿系化合物等。本专利技术的光电转换装置中，第一光电转换单元与第二光电转换单元之间，从光入射侧依次设有反射防止层以及透明导电层。反射防止层与透明导电层相接，反射防止层的折射率比透明导电层的折射率低。反射防止层的折射率优选1.2～1.7。反射防止层的膜厚优选1～250nm。一个实施方式中，第二光电转换单元在光吸收层中使用晶体硅基板，晶体硅基板在表面具有凹凸。凹凸的高度优选0.5～3μm。一个实施方式中，第一光电转换单元的面积W1和第二光电转换单元的面积W2满足W1＜W2。这时，优选透明导电层的面积Wt满足W1＜Wt≤W2。另外，优选反射防止层的面积Wa满足W1＜Wa≤Wt。上述的实施方式中，优选第一光电转换单元形成于第二光电转换单元的光入射侧表面的周边以外的区域。本专利技术还涉及具备上述光电转换装置的光电转换模块。本专利技术中，通过将钙钛矿型光电转换单元和其它光电转换单元层叠，能够制成长波长光的利用效率优异、可将宽波长区域的光进行光电转换的串联型的光电转换装置。此外，在钙钛矿型光电转换单元与透明导电层之间设置特定的反射防止层，能够减少光向钙钛矿型光电转换单元的反射，增大被后方的光电转换单元获取的光的量。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的光电转换装置的示意性剖视图。图2是实施方式1的光电转换装置的示意性剖视图。图3是实施方式2的光电转换装置的示意性剖视图。图4是示意性地表示图3所示的光电转换装置的分解俯视图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。应予说明，本专利技术的光电转换装置不限定于以下的实施方式。各图中，厚度、长度等尺寸关系，为了使附图清楚和简化而适当地进行变更，不表示实际的尺寸关系。另外，各图中，相同的参考符号意味着相同的技术事项。图1是本专利技术的一个实施方式的光电转换装置的示意性剖视图。图1所示的光电转换装置100是从光入射侧依次层叠有第一光电转换单元1和第二光电转换单元2的串联型的光电转换装置。第一光电转换单元1是钙钛矿型光电转换单元，在光吸收层含有钙钛矿型晶体结构的感光性材料(钙钛矿晶体材料)。构成钙钛矿晶体材料的化合物由通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示。式中，R1为烷基，优选碳原子数1～5的烷基，特别优选甲基。M1为2价的金属离子，优选Pb、Sn。X为卤素，可举出F、Cl、Br、I。应予说明，3个X可以是全部相同的卤素元素，也可以是多种卤素混合存在。通过改变卤素的种类、比率，能够改变光谱灵敏度特性。从取得光电转换单元间的电流匹配的观点出发，第一光电转换单元1的光吸收层11的带隙优选1.55～1.75eV，更优选1.6～1.65eV。例如，上述钙钛矿晶体材料由式CH3NH3PbI3－xBrx表示时，为了使带隙为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换装置，是从光入射侧依次具备第一光电转换单元和第二光电转换单元的串联型的光电转换装置，所述第一光电转换单元的光吸收层含有通式R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 JP 2015-0712121.一种光电转换装置，是从光入射侧依次具备第一光电转换单元和第二光电转换单元的串联型的光电转换装置，所述第一光电转换单元的光吸收层含有通式R1NH3M1X3或HC(NH2)2M1X3表示的钙钛矿型晶体结构的感光性材料，所述通式中，R1为烷基，M1为2价的金属离子，X为卤素，所述第二光电转换单元的光吸收层的带隙比所述第一光电转换单元的光吸收层的带隙窄，所述第一光电转换单元与所述第二光电转换单元之间，从光入射侧依次设有反射防止层和透明导电层，所述反射防止层与所述透明导电层相接，所述反射防止层的折射率比所述透明导电层的折射率低。2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，所述反射防止层的折射率为1.2～1.7。3.根据权利要求1或2所述的光电转换装置，其中，所述反射防止层的膜厚为1～250nm。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：三岛良太，日野将志，宇津恒，目黑智巳，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：日本,JP