太阳能电池元件和太阳能电池元件的制造方法技术

太阳能电池元件具有第一电极、第二电极、光吸收层以及第一载流子传输部。光吸收层位于第一电极与第二电极之间。第一载流子传输部位于光吸收层与第一电极之间。第一载流子传输部具有处于在从光吸收层朝向第一电极的方向上层叠的状态的第一导电型的第一半导体层以及第一载流子导入层。第一载流子导入层与第一半导体层的第一电极侧的面接触。第一载流子导入层中的电离电势比第一半导体层中的电子亲和力小。力小。力小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池元件和太阳能电池元件的制造方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池元件和太阳能电池元件的制造方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池元件例如具有第一电极层、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和第二电极层按照该记载的顺序层叠的结构(例如，参照日本专利第5005467号公报的记载)。电子传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用。空穴传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了太阳能电池元件以及太阳能电池元件的制造方法。
[0004]太阳能电池元件的一种方案为，具有第一电极、第二电极、光吸收层以及第一载流子传输部。所述光吸收层位于所述第一电极与所述第二电极之间。所述第一载流子传输部位于所述光吸收层与所述第一电极之间。所述第一载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第一电极的方向上层叠的状态的第一导电型的第一半导体层以及第一载流子导入层。该第一载流子导入层与所述第一半导体层的所述第一电极侧的面接触。所述第一载流子导入层中的电离电势比所述第一半导体层中的电子亲和力小。
[0005]太阳能电池元件的另一种方案为，具有第一电极、第二电极、光吸收层以及第二载流子传输部。所述光吸收层位于所述第一电极与所述第二电极之间。所述第二载流子传输部位于所述光吸收层与所述第二电极之间。所述第二载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上层叠的状态的第二导电型的第二半导体层以及第二载流子导入层。该第二载流子导入层与所述第二半导体层的所述第二电极侧的面接触。所述第二载流子导入层中的电子亲和力比所述第二半导体层中的电离电势大。
[0006]太阳能电池元件的制造方法的一种方案为，具有步骤(A)以及步骤(B)。在所述步骤(A)中，通过在光吸收层上以第一载流子导入层与第一半导体层中的与所述光吸收层相反一侧的面接触的方式层叠第一半导体层以及具有比该第一半导体层中的电子亲和力小的电离电势的第一载流子导入层，形成第一载流子传输部。在所述步骤(B)中，在所述第一载流子传输部上形成第一电极。
[0007]太阳能电池元件的制造方法的另一种方案为，具有步骤(a)以及步骤(b)。在所述步骤(a)中，通过在光吸收层上以第二载流子导入层与第二半导体层的与所述光吸收层相反一侧的面接触的方式层叠第二半导体层以及具有比该第二半导体层中的电离电势大的电子亲和力的第二载流子导入层，形成第二载流子传输部。在所述步骤(b)中，在所述第二载流子传输部上形成第二电极。
附图说明
[0008]图1是示意性地表示第一实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
[0009]图2是表示第一载流子导入层、第一半导体层、光吸收层、第二载流子传输层以及第二载流子导入层之间的能级关系的一例的能带图。
[0010]图3是表示第一载流子导入层、第一半导体层、光吸收层、第二载流子传输层以及第二载流子导入层之间的电离电势与电子亲和力的关系的一例的图。
[0011]图4中，图4(a)是表示第二半导体层与第二载流子导入层不接触的情况下第二半导体层以及第二载流子导入层的各自的能带的一例的图；图4(b)是表示第二半导体层与第二载流子导入层的接合界面及其附近的能带的一例的图。
[0012]图5是表示第一实施方式的太阳能电池元件的制造方法的流程的一例的流程图。
[0013]图6中，图6(a)是表示在形成有光吸收层的状态下的光吸收层的剖面结构的一部分的一例的图；图6(b)是表示在光吸收层上形成有半导体层的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图；图6(c)是表示在半导体层上形成有载流子导入层的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图；图6(d)是表示在载流子导入层上形成有电极的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图。
[0014]图7是示意性地表示第二实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
[0015]图8是示意性地表示第三实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
[0016]图9是表示第三实施方式的太阳能电池元件的制造方法的流程的一例的流程图。
[0017]图10是示意性地表示第三实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
[0018]图11中，图11(a)是示意性地表示第四实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图；图11(b)是示意性地表示第四实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
[0019]图12中，图12(a)是示意性地表示第五实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图；图12(b)是示意性地表示第五实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
[0020]图13是示意性地表示第六实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
具体实施方式
[0021]太阳能电池元件例如具有第一电极层、电子传输层、光吸收层、空穴传输层以及第二电极层按照该记载的顺序层叠的结构。电子传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用和阻挡通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用。空穴传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用和阻挡通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用。
[0022]此处，例如，在分别形成电子传输层以及空穴传输层时，对作为母材的半导体材料进行添加杂质元素的掺杂。在进行该掺杂的工艺中，例如适用了在液相状态下将作为母材的半导体材料和杂质元素混合的工艺(也称为液相工艺)或者在气相状态下将作为母材的半导体材料和杂质元素混合的工艺(也称为气相工艺)。在液相工艺中，例如适用了将混合了半导体材料和杂质元素的液体涂布在基板上从而在基板上形成混合了杂质元素的半导体层的成膜法。在气相工艺中，例如适用了通过蒸镀或溅射等方法使作为母材的半导体材料和杂质元素同时飞散从而在基板上形成作为母材的半导体材料中混合了杂质元素的半导体层的成膜法。
[0023]此处，例如，对于p型有机半导体材料等，能够设想在有机半导体材料气化之前可能产生高分子的主链断裂的不良情况，有时难以适用使用了气相工艺的半导体层的成膜。另外，例如，对于p型有机半导体材料等，有时在液相工艺中难以使作为母材的半导体材料和杂质元素均匀混合。
[0024]此外，例如，对于无机半导体材料等，如果能够使用气相工艺形成半导体层，则能够在半导体层中比较均匀地混合作为母材的半导体材料和杂质元素。而且，此处，例如为了降低电极与半导体层的接触电阻和界面电阻，考虑以高浓度对半导体层整体进行杂质元素的掺杂。
[0025]然而，例如，如果在半导体层中存在高浓度的杂质元素，则迁移率的降低导致的电阻损耗以及高浓度的杂质元素成为载流子移动的陷阱从而引起的载流子的复合导致的损耗(也称为复合损耗)有可能增加。
[0026]因此，例如，对于提高太阳能电池元件的光电转换效率方面有改善的余地。
[0027]因此，本专利技术的专利技术者们针对太阳能电池元件创造出了能够提高光电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池元件，其中，所述太阳能电池元件具有第一电极、第二电极、位于所述第一电极与所述第二电极之间的光吸收层、以及位于该光吸收层与所述第一电极之间的第一载流子传输部，该第一载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第一电极的方向上层叠的状态的第一导电型的第一半导体层以及第一载流子导入层，该第一载流子导入层与所述第一半导体层的所述第一电极侧的面接触，所述第一载流子导入层中的电离电势比所述第一半导体层中的电子亲和力小。2.如权利要求1所述的太阳能电池元件，其中，所述太阳能电池元件还具有位于所述光吸收层与所述第二电极之间的第二载流子传输部，该第二载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上层叠的状态的第二导电型的第二半导体层以及第二载流子导入层，该第二载流子导入层与所述第二半导体层的所述第二电极侧的面接触，所述第二载流子导入层中的电子亲和力比所述第二半导体层中的电离电势大。3.如权利要求1或2所述的太阳能电池元件，其中，在从所述光吸收层朝向所述第一电极的方向上，所述第一载流子传输部的厚度比所述光吸收层的所述第一电极侧的表面上存在的凹凸的高度大。4.如权利要求2所述的太阳能电池元件，其中，在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上，所述第二载流子传输部的厚度比所述光吸收层的所述第二电极侧的表面上存在的凹凸的高度大。5.一种太阳能电池元件，其中，所述太阳能电池元件具有第一电极、第二电极、位于所述第一电极与所述第二电极之间的光吸收层、以及位于该光吸收层与所述第二电极之间的第二载流子传输部，该第二载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上层叠的状态的第二导电型的第二半导体层以及第二载流子导入层，该第二载流子导入层与所述第二半导体层的所述第二电极侧的面接触，所述第二载流子导入层中的电子亲和力比所述第二半导体层中的电离电势大。6.如权利要求5所述的太阳能电池元件，其中，在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上，所述第二载流子传输部的厚度比所述光吸收层的所述第二电极侧的表面上存在的凹凸的高度大。7.如权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池元件，其中，所述第一半导体层与所述光吸收层接触，所述第一电极与所述第一载流子导入层接触。8.如权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池元件，其中，所述第一载流子传输部处于在从所述光吸收层朝向所述第一电极的方向上所述第一半导体层和所述第一载流子导入层重复层叠的状态。9.如权利要求2、4、5中任一项所述的太阳能电池元件，其中，所述第二半导体层与所述光吸收层接触，所述第二电极与所述第二载流子导入层接触。
10.如权利要求2、4、5中任一项所述的太阳能电池元件，其中，所述第二载流子传输部处于在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上所述第二半导体层和所述第二载流子导入层重复层叠的状态。11.一种太阳能电池元件的制造方法，其中，其具有：步骤(A)：通过在光吸收层上以第一载流子导入层与第一半导体层中的与所述光吸收层相反一侧的面接触的方式层叠第一半导体层以及具有比该第一半导体层中的电子亲和力小的电离电势...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田浩平，佐野浩孝，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：