半导体膜和半导体元件制造技术

本发明专利技术涉及半导体膜和半导体元件。本发明专利技术的半导体膜通过以包含无机半导体颗粒和介电常数为2以上的化合物或对于无机半导体颗粒具有还原力的化合物的涂布液进行涂布来制造。太阳能电池(400)在基板(410)上具备阳极层(420)、由本发明专利技术的p型半导体膜构成的层(430)、包含介电常数为2以上的化合物的结合界面层(440)、由本实施方式的n型半导体膜构成的层(450)以及阴极层(460)。本发明专利技术能够提供一种发电效率优异且低成本的具备结合界面层的太阳能电池。

Semiconductor films and components

The invention relates to a semiconductor film and a semiconductor element. The semiconductor film of the invention is manufactured by coating a coating liquid containing an inorganic semiconductor particle and a compound with a dielectric constant of more than 2 or a compound having a reducing force for the inorganic semiconductor particle. The solar cell (400) has an anode layer (420), a layer (430) composed of the p-type semiconductor film of the invention, a binding interface layer (440) containing a compound with a dielectric constant of more than 2, a layer (450) composed of the n-type semiconductor film of the embodiment and a cathode layer (460) on the substrate (410). The invention can provide a solar cell with a bonding interface layer with excellent power generation efficiency and low cost.

【技术实现步骤摘要】
半导体膜和半导体元件本申请是申请日为2013年07月18日的PCT国际申请PCT/JP2013/069527的分案申请，原申请为专利技术专利申请，进入国家阶段的申请号为201380037609.X，名称为“半导体膜和半导体元件”。
本专利技术涉及半导体膜形成用涂布液、半导体膜及其制造方法、以及半导体元件及其制造方法。
技术介绍
目前，出于轻量化、提高加工性、降低成本的目的，使用了以树脂、金属箔等为材料的基板的太阳能电池的开发活跃。作为具有柔软性、且可耐受某种程度的变形的太阳能电池，非晶硅太阳能电池和CIGS太阳能电池正在成为目前的主流。需要说明的是，在太阳能电池的制造中使用了等离子体CVD法、溅射法、蒸镀法等真空体系的工艺。与此相对，非真空体系的工艺的研究也在积极地进行。例如，在专利文献1中记载了使用了硅聚合物的多晶硅膜的制作方法。另外，还在研究利用印刷法制作CIGS太阳能电池的方法。该方法中，印刷铜和铟的前体而形成薄膜后，经过还原工序、进而硒化工序，从而制作太阳能电池。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4016419号公报专利文献2：日本特开平9-36399号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在真空体系的工艺中，面积受到真空装置的限制，因此难以得到大面积的太阳能电池。此外，真空体系工艺中的材料的利用效率差。另外，真空体系工艺中使用的装置的耗电量大，具有产品成本升高的倾向，对于地球环境的负荷也大。另外，由于需要高温工艺，因此能够使用的基材受限。另一方面，利用专利文献1的方法虽能够制作硅膜，但该膜是否能够用作太阳能电池并不明确，性能也不明。此外，在由硅聚合物制作硅膜的过程中需要高温工艺。由此，能够使用的基材受限。另外，印刷法需要还原工序和硒化工序，因此从成本和对环境的负荷的方面考虑，存在与真空体系工艺同样的问题。此外，在印刷法中，硒化工序中还需要高温，因此能够使用的基材受限。另一方面，在专利文献2中记载了一种太阳能电池，其在p型半导体层与n型半导体层之间设置了由带隙大的材料构成的第3层。通过上述第3层，光不入射时的饱和电流量减少，转换效率提高。但是，该文献中还记载了以下内容：上述第3层的厚度优选设定成引起隧道效应的不超过20nm的程度，层厚大于20nm的情况下，会抑制通过光吸收而产生的电子与空穴向p型层和n型层扩散。本专利技术的目的在于提供一种半导体膜形成用涂布液，其可适宜地在能够利用低温工艺制作大面积的半导体膜、且能够低成本化的涂布法中应用。另外，本专利技术提供一种使用了该半导体膜形成用涂布液的半导体膜及其制造方法。此外，本专利技术的目的在于提供一种通过具备由上述膜构成的层从而使发电效率优异的半导体元件。此外，本专利技术的目的在于提供一种发电效率优异且低成本的具备结合界面层的半导体元件及其制造方法。用于解决课题的方案为了解决上述课题，本专利技术人进行了反复深入的研究，结果完成了本专利技术。本专利技术提供一种半导体膜形成用涂布液，其包含无机半导体颗粒和介电常数为2以上的化合物。另外，本专利技术提供一种半导体膜形成用涂布液，其包含无机半导体颗粒和对于该无机半导体颗粒具有还原力的化合物。另外，本专利技术提供一种半导体膜，其包含无机半导体颗粒和介电常数为2以上的化合物。另外，本专利技术提供一种半导体膜，其包含无机半导体颗粒和对于该无机半导体颗粒具有还原力的化合物。关于半导体膜的详细情况，如后所述。上述介电常数为2以上的化合物优选为选自由甘油、硫代甘油、含氰基的有机化合物和聚偏二氟乙烯(PVDF)组成的组中的至少一种。另外，上述对于无机半导体颗粒具有还原力的化合物优选为选自由甘油和硫代甘油组成的组中的至少一种。需要说明的是，含氰基的有机化合物是指包含1个以上氰基的化合物。含氰基的有机化合物的详细说明如后所述。本专利技术的半导体膜形成用涂布液中，介电常数为2以上的化合物或对于无机半导体颗粒具有还原力的化合物的含量优选为0.5质量％～90质量％。另外，本专利技术的半导体膜形成用涂布液中，无机半导体颗粒的含量优选为0.5质量％～70质量％。本专利技术的半导体膜中，介电常数为2以上的化合物或对于无机半导体颗粒具有还原力的化合物的含量优选为0.5质量％～80质量％。本专利技术的半导体膜中，无机半导体颗粒的含量优选为20质量％～99.5质量％。上述无机半导体颗粒优选为硅颗粒、化合物半导体颗粒或二氧化钛颗粒。上述硅颗粒的平均粒径优选为0.1μm～400μm。另外，上述化合物半导体颗粒的平均粒径优选为0.05μm～50μm。另外，上述二氧化钛颗粒的平均粒径优选为0.005μm～50μm。另外，本专利技术提供一种半导体膜的制造方法，其包括将上述半导体膜形成用涂布液涂布到形成有电极的基板上的工序。另外，本专利技术提供一种半导体元件，其具备由上述半导体膜构成的层。本专利技术的半导体元件是指具备半导体层、或者由半导体膜构成的层、或者由半导体层和半导体膜构成的层的元件。关于半导体元件的详细情况，如后所述。此外，本专利技术提供一种半导体元件，其具备由上述半导体膜构成的层、和具有与该半导体膜相反的电荷的其它半导体膜或具有与该半导体膜相反的电荷的其它半导体层。需要说明的是，本实施方式中，“半导体层”与“半导体膜(由半导体膜构成的层)”是不同的。如上所述，半导体膜是包含无机半导体颗粒和介电常数为2以上的化合物的半导体膜。另一方面，半导体层由硅晶片、无机半导体的层、或有机半导体的层等半导体形成。关于半导体层和“半导体膜(由半导体膜构成的层)”的详细情况，如后所述。此外，本专利技术提供一种半导体元件，其具备由上述半导体膜构成的层、由具有与该半导体膜相反的电荷的其它半导体膜构成的层、和在上述由半导体膜构成的层与上述由其它半导体膜构成的层之间包含介电常数为2以上的化合物的结合界面层。需要说明的是，结合界面层是指设置于半导体层的结合界面、包含介电常数为2以上的化合物的层。关于详细情况，如后所述。作为这种半导体元件，例如可以举出下述元件：由半导体膜构成的层为由p型半导体膜构成的层，由其它半导体膜构成的层为由n型半导体膜构成的层。另外，本专利技术提供一种半导体元件，其具备由上述半导体膜构成的层、半导体层、和在上述两个层之间包含介电常数为2以上的化合物的结合界面层。作为这种半导体元件，例如可以举出下述元件：由半导体膜构成的层为由p型半导体膜构成的层，半导体层为n型半导体层；或者，由半导体膜构成的层为由n型半导体膜构成的层，半导体层为p型半导体层。此时，半导体层优选为二氧化钛层、硅晶片或化合物半导体层。此外，本专利技术提供一种半导体元件，其具备第一半导体层、第二半导体层、在第一半导体层和第二半导体层之间包含介电常数为2以上的化合物的结合界面层。作为这种半导体元件，可以举出下述元件：第一半导体层为p型半导体层，第二半导体层为n型半导体层。此时，半导体层中的至少一个半导体层优选为二氧化钛层、硅晶片或化合物半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体膜形成用涂布液，所述半导体膜用作能够传输载体的半导体元件的构成元件，所述涂布液包含无机半导体颗粒、介电常数为10以上的化合物以及分散剂，/n所述无机半导体颗粒的含量为0.5质量％～40质量％，介电常数为10以上的所述化合物的含量为2质量％～50质量％，/n所述分散剂的含量为1质量％～98.5质量％，/n介电常数为10以上的所述化合物是含氰乙基的有机化合物，并且/n由所述涂布液形成的半导体膜中的无机半导体颗粒的含量为90质量％～99.5质量％。/n

【技术特征摘要】
20120720 JP JP2012-161771;20130328 JP JP2013-069881.一种半导体膜形成用涂布液，所述半导体膜用作能够传输载体的半导体元件的构成元件，所述涂布液包含无机半导体颗粒、介电常数为10以上的化合物以及分散剂，
所述无机半导体颗粒的含量为0.5质量％～40质量％，介电常数为10以上的所述化合物的含量为2质量％～50质量％，
所述分散剂的含量为1质量％～98.5质量％，
介电常数为10以上的所述化合物是含氰乙基的有机化合物，并且
由所述涂布液形成的半导体膜中的无机半导体颗粒的含量为90质量％～99.5质量％。


2.如权利要求1所述的半导体膜形成用涂布液，其中，所述无机半导体颗粒为硅颗粒。


3.如权利要求1所述的半导体膜形成用涂布液，其中，所述无机半导体颗粒为化合物半导体颗粒。


4.如权利要求2所述的半导体膜形成用涂布液，其中，所述硅颗粒的平均粒径为0.1μm～400μm。


5.如权利要求3所述的半导体膜形成用涂布液，其中，所述化合物半导体颗粒的平均粒径为0.05μm～50μm。


6.一种半导体膜形成用涂布液，所述半导体膜用作能够传输载体的半导体元件的构成元件，所述涂布液包含无机半导体颗粒和介电常数为10以上的化合物，
所述无机半导体颗粒的含量为0.5质量％～70质量％，介电常数为10以上的所述化合物的含量为0.5质量％～90质量％，
所述无机半导体颗粒是n型半导体颗粒，其选自金属氧化物颗粒，
金属氧化物颗粒是选自氧化铜(I)、氧化铜(II)、氧化铁、氧化锌、氧化银、二氧化钛中的一种以上，所述二氧化钛为金红石或锐钛矿，
介电常数为10以上的所述化合物是选自氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基蔗糖、氰乙基缩水甘油支链淀粉、氰乙基山梨糖醇中的一种以上的含氰基的有机化合物，并且
由所述涂布液形成的半导体膜中的n型半导体颗粒的含量为20质量％～99.5质量％。


7.一种用作能够传输载体的半导体元件的构成元件的半导体膜，其由权利要求1所述的半导体膜形成用涂布液形成。


8.一种用作能够传输载体的半导体元件的构成元件的半导体膜，其包含无机半导体颗粒和介电常数为10以上的化合物，
所述无机半导体颗粒的含量为20质量％～99.5质量％，介电常数为10以上的所述化合物的含量为0.5质量％～80质量％，
所述无机半导体颗粒是n型半导体颗粒，其选自金属氧化物颗粒，
介电常数为10以上的所述化合物为含氰乙基的有机化合物。


9.一种用作能够传输载体的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边明，汤本彻，
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