本发明专利技术提供一种光电转换装置，在该光电转换装置中，光吸收层和电极层之间的密接性高且光电转换效率高。为了实现上述目的，光电转换装置具有第一层和设置于该第一层之上的第二层。在该光电转换装置中，第一层包含电极层，第二层包含具有Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物半导体的光吸收层。该光吸收层包含第一区域和相比第一区域远离第一层的第二区域。第二区域中的晶粒的平均粒径比第一区域中的晶粒的平均粒径大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有I-III-VI族化合物半导体的光电转换装置。
技术介绍
作为太阳能电池，存在如下的太阳能电池，其使用具备由I-III-VI族化合物半导体构成的光吸收层的光电转换装置。I-III-VI族化合物半导体是被称为CIGS等的黄铜矿系化合物半导体。在该光电转换装置中，例如在由碱石灰玻璃构成的基板上形成有例如由 Mo构成的作为第一电极层的背面电极，在该第一电极层上形成有由I-III-VI族化合物半导体构成的光吸收层。并且，在该光吸收层上依次层叠有由aiS、CdS等构成的缓冲层和由 ZnO等构成的透明的第二电极层。为了提高如上所述的光电转换装置中的光电转换效率，增大构成光吸收层的半导体的晶粒尺寸是很重要的。顺便说一下，作为光吸收层的制造方法，公开有如下技术对作为光吸收层的形成所使用的多个元素分别不同的层而形成的前体(也称为层叠前体)进行烧成，从而形成晶粒大的光吸收层(专利文献1)。另外，公开有如下技术在形成包含 III族元素和VI族元素的第一薄膜后，将铜和VI族元素供给到第一薄膜上来形成光吸收层 (专利文献2)。专利文献1 日本特开平10-135495号公报专利文献2 日本特开2000-156517号公报但是，当光吸收层中的晶粒尺寸大时，光吸收层相对于电极层的密接性降低，光吸收层容易自电极层剥离。于是，期待一种光吸收层和电极层之间的密接性高且光电转换效率高的光电转换直ο
技术实现思路
本专利技术一实施方式的光电转换装置具有第一层和设置于该第一层之上的第二层。 在该光电转换装置中，所述第一层包含电极层，所述第二层包含具有I-III-VI族化合物半导体的光吸收层。所述光吸收层包含第一区域和相比该第一区域远离所述第一层的第二区域。并且，在该光电转换装置中，所述第二区域中的晶粒的平均粒径比所述第一区域中的晶粒的平均粒径大。根据上述光电转换装置，能够提供光吸收层和电极层之间的密接性高且光电转换效率高的光电转换装置。附图说明图1是例示第一实施方式的光电转换组件的剖面图。图2是例示第二实施方式的光电转换组件的剖面图。图3是图2所示的光电转换组件的立体图。图4是例示比较例1的光吸收层的剥离状态的图。图5是例示实施例的光吸收层的晶粒的图。图6是例示实施例的光吸收层的空隙状况的图。具体实施例方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式的光电转换装置。〈⑴第一实施方式的光电转换装置><(1-1)光电转换装置的结构〉图1是示意性表示第一实施方式的光电转换组件11的剖面的图。光电转换组件 11具有多个光电转换装置10，该多个光电转换装置10沿平面排列并且电串联连接。如图 1所示，光电转换装置10包括基板1、第一电极层2、光吸收层3、缓冲层4、第二电极层5、 第三电极层6和连接导体7。具体而言，在基板1上设置有第一电极层2及第三电极层6， 在第一电极层2及第三电极层6上设置有作为半导体层的光吸收层3，在光吸收层3上设置有缓冲层4，进而在缓冲层4上设置有第二电极层5。第一电极层2和第三电极层6呈平面状地配置在光吸收层3和基板1之间，并且相互分离。连接导体7设置成将光吸收层3和缓冲层4切断，并且电连接第二电极层5和第三电极层6。第三电极层6是与相邻的光电转换装置10的第一电极层2 —体构成且自该第一电极层2延伸的部分。根据该结构，相邻的光电转换装置10彼此电串联连接。另外， 在光电转换装置10中，利用被第一电极层2和第二电极层5夹着的光吸收层3和缓冲层4 进行光电转换。基板1是用于支承多个光电转换装置10的部件。作为基板1所使用的材料，例举有玻璃、陶瓷、树脂及金属等。作为第一电极层2及第三电极层6所使用的材料，例举有钼、 铝、钛或金等导体。第一电极层2及第三电极层6通过溅射法或蒸镀法等形成于基板1上。光吸收层3包含I-III-VI族化合物半导体，其具有位于第一电极层2侧的第一区域3a、相比该第一区域3a远离第一电极层2且位于与第一电极层2相反的一侧的第二区域北。第二区域北中的晶粒的平均粒径比第一区域3a中的晶粒的平均粒径大。在此，第一区域3a构成自光吸收层3厚度方向的中央至第一电极层2的部分，第二区域北构成自光吸收层3厚度方向的中央至缓冲层4的部分。根据如上所述的结构，在第一区域3a中大量存在粒径较小的晶粒，这些晶粒能够与第一电极层2及第三电极层6良好地密接。因此，光吸收层3整体相对于第一电极层2 及第三电极层6的密接力得以提高。其结果是，即便因热膨胀或外力等而在光吸收层3与第一电极层2及第三电极层6之间产生了应力，光吸收层3也难以自第一电极层2及第三电极层6剥离。另外，在第二区域北中，晶粒的粒径较大，结晶性好，因此，光电转换装置10 的光电转换效率提高。I-III-VI族化合物半导体是包含I-B族元素(也称为11族元素)、III-B族元素 (也称为13族元素)和VI-B族元素(也称为16族元素)的化合物的半导体，其具有黄铜矿构造，被称为黄铜矿系化合物半导体(也称为CIS系化合物半导体)。作为I-III-VI族化合物半导体，例举有Cu (In，Ga) Se2 (也称为CIGS)、Cu (In，Ga) (Se，S) 2 (也称为CIGSS)及 CuInS2 (也称为 CIS)。Cu (In, Ga) Se2 是主要由 Cu、In、Ga 和 k 构成的化合物。Cu (In, Ga)(Se，3)2是主要由Cu、Irufeide和S构成的化合物。在光吸收层3中，第二区域北中的晶粒的平均粒径比第一区域3a中的晶粒的平均粒径大。这种光吸收层3并不限于具有不同平均粒径的两个光吸收层层叠的结构。艮口， 在光吸收层3中，只要缓冲层4侧的第二区域北中的晶粒的平均粒径比第一电极层2侧的第一区域3a中的晶粒的平均粒径大即可。因此，既可以是3层以上的具有不同平均粒径的光吸收层以平均粒径阶梯式变化的方式进行层叠的结构，也可以是在一层光吸收层内晶粒的平均粒径逐渐变化的结构。这样，在光吸收层3中，在示出粒径自第一电极层2侧至缓冲层4侧逐渐或阶梯式增大的趋势的情况下，在光吸收层3内难以产生应力集中。需要说明的是，在光吸收层3中示出粒径自第一电极层2侧至缓冲层4侧逐渐或阶梯式增大的趋势指的是，在自第一电极层2侧朝向缓冲层4侧的方向上的粒径变化虽然或多或少有所增减， 但只要作为平均存在增加的趋势即可。从提高光电转换装置10的光电转换效率的观点来看，光吸收层3可以具有1. 5 μ m 以上且2. 0 μ m以下的厚度。而且，可以将光吸收层3的第一区域3a中的晶粒的平均粒径设为第二区域北中的晶粒的平均粒径的0. 05倍以上且0. 5倍以下。由此，提高了光吸收层3与第一电极层2及第三电极层6的密接力，同时提高了光电转换装置10的光电转换效率。另外，可以将第一区域3a中的晶粒的平均粒径设为0. 1 μ m以上且0. 5 μ m以下，且可以将第二区域北中的晶粒的平均粒径设为1 μ m以上且2 μ m以下。第一区域3a中的自其与第一电极层2的界面至相距该界面0. 2 μ m的范围(以下称为第一电极层侧附近区域)内的晶粒的平均粒径，可以比第二区域北中的自其与缓冲层 4的界面至相距该界面0.5μπι的范围(以下称为缓冲层侧附近区域)内的晶粒的平均粒径小。在该情况下本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光电转换装置，其特征在于，具有第一层和设置于该第一层之上的第二层，所述第一层包含电极层，所述第二层包含具有Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物半导体的光吸收层，所述光吸收层包含第一区域和相比该第一区域远离所述第一层的第二区域，所述第二区域中的晶粒的平均粒径比所述第一区域中的晶粒的平均粒径大。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：镰田垒，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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