在缓冲层上进一步层叠窗层等情况下，耐湿性、耐等离子体性变差，因此在形成了窗层时，缓冲层及光吸收层容易受到损伤，从可靠性的观点考虑，变得不能满足转换效率。本发明专利技术提供一种光电转换元件，具有：设置于下部电极层上的、含有IB族元素、IIIB族元素及VIB族元素的光吸收层；设置于该光吸收层上的、含有IIIB族元素及VIB族元素的第一半导体层；设置于该第一半导体层上的、含有IIB族元素的氧化物的第二半导体层，所述光吸收层在所述第一半导体层侧具有含有IIB族元素的掺杂层区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
作为使用于太阳光发电等的光电转换装置，存在用光吸收系数高的CIGS等黄铜矿系的I-III-VI族化合物半导体形成光吸收层的光电转换装置。CIGS适应于光电转换装置的薄膜化、大面积化及低成本化，使用了 CIGS的下一代太阳能电池的研究开发正在进行。这样的黄铜矿系的光电转换装置具有将光电转换元件平面性地排列设置多个的 结构。该光电转换元件在玻璃等基板上依次层叠金属电极等下部电极、作为含有光吸收层或缓冲层等的半导体层的光电转换层、透明电极或金属电极等上部电极而构成。并且，多个光电转换元件通过使用连接导体电连接相邻的ー个光电转换元件的上部电极和另ー个光电转换元件的下部电极而电串联。最近将Zn直接扩散于CIGS的光吸收层的方法被公开。例如如日本特开2004-15039号公报所示那样，公开了在用CBD法(化学水浴成长法)形成作为缓冲层的ZnS时，将n型半导体扩散于CIGS的光吸收层的方法。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在缓冲层上进ー步层叠窗层等情况下，ZnS的缓冲层的耐湿性、耐等离子体性低，因此在形成了窗层时，缓冲层及光吸收层容易受到损伤，不易提高光电转换元件的转换效率。本专利技术的一目的在于提高光电转换元件及光电转换装置的转换效率。用于解决课题的手段本专利技术的ー实施方式涉及的光电转换元件具有设置于下部电极层上的、含有IB族元素、IIIB族元素及VIB族元素的光吸收层；设置于该光吸收层上的、含有IIIB族元素及VIB族元素的第一半导体层；设置于该第一半导体层上的、含有IIB族元素的氧化物的第ニ半导体层，所述光吸收层在所述第一半导体层侧具有含有IIB族元素的掺杂层区域。进而，本专利技术的ー实施方式涉及的光电转换元件的制造方法包括层叠エ序和扩散エ序。层叠エ序是在下部电极层上依次形成含有IB族元素、IIIB族元素及VIB族元素的光吸收层、含有IIIB族元素及VIB族元素的第一半导体层和含有IIB族元素的氧化物的第ニ半导体层的エ序。另外，扩散エ序是在该层叠エ序之后，使IIB族元素从所述第二半导体层经由所述第一半导体层向所述光吸收层扩散的エ序。进而，本专利技术的ー实施方式涉及的光电转换元件的制造方法包括以下的エ序。第ー个エ序是在下部电极层上依次形成含有IB族元素、IIIB族元素及VIB族元素的光吸收层和含有IIIB族元素及VIB族元素的第一半导体层的エ序。下一个エ序是在该第一半导体层上，在经由第一半导体层向所述光吸收层注入IIB族元素的同时形成含有IIB族元素的氧化物的第二半导体层的エ序。并且，本专利技术的ー实施方式涉及的光电转换装置为使用上述光电转换元件的装置。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，能够提高光电转换元件及光电转换装置的转换效率。附图说明图I是表示本实施方式涉及的光电转换装置的结构的俯视图。 图2是本实施方式涉及的光电转换元件的截面示意图。图3是本实施方式涉及的光电转换元件的制造过程图。图4是本实施方式的光电转换元件的截面照片。具体实施例方式以下，參照附图对本专利技术的ー实施方式进行说明。<光电转换元件及光电转换装置的简要结构>如图I那样，光电转换装置20具有在基板上排列设置多个光电转换元件10的结构。如图2那样，各光电转换元件10在基板9上主要具有下部电极层5、光吸收层4、第一半导体层I、第二半导体层2、上部电极层7及包括集电部8a和连接部Sb的集电电极8。另外，在图I的光电转换装置20中，设置有上部电极7及集电电极8的一侧的主面成为受光面侧。< 基板 >基板9为用于支撑多个光电转换元件10的基板。作为使用于基板9的材料，能够举出玻璃、陶瓷、树脂及金属等。在此，作为基板9，使用厚度I 3_左右的青板玻璃(钠钙玻璃)。〈下部电极〉下部电极层5为在基板9的一主面上设置的由Mo、Al、Ti、Ta或Au等金属、或者这些金属的层叠构造体构成的导体。下部电极层5使用溅射法或蒸镀法等公知的薄膜形成方法形成0. 2 I ii m左右的厚度。<光吸收层>光吸收层4为在下部电极层5上设置的、主要含有黄铜矿系(以下也称为CIS系)的I-III-VI族化合物的p型半导体层。该光吸收层4具有I 3 ii m左右的厚度。在此，I-III-VI族化合物是指IB族元素与IIIB族元素和VIB族元素(换言之，也称11族元素、13族元素及16族元素)的化合物，作为本实施方式，能够举出Cu (In、Ga)Se2(以下也称为CIGS)等。对这样的光吸收层4，除了能够用溅射法、蒸镀法等所谓的真空处理形成以外，也能够用将含有光吸收层4的构成元素的溶液涂敷于下部电极层5上，之后进行干燥、热处理的所谓称为涂敷法或印刷法的处理形成。<第一半导体层>第一半导体层I为具有在光吸收层4上设置的n型导电型且含有IIIB族元素及VIB族元素的半导体层。在光吸收层4由I-III-VI族化合物半导体构成的情况下，第一半导体层I以与光吸收层4形成异质结的状态设置。由此，在第一半导体层I上形成第二半导体层2时，能够保护光吸收层4不受损伤。进而，第一半导体层I可以用CBD法(化学水浴成长法)例如形成I 30nm的厚度。由此，使IIB族元素从第二半导体层2向光吸收层4扩散，从而能够在光吸收层4的表面稳定形成掺杂层区域3。进而，作为第一半导体层I含有的IIIB族元素，存在In、Ga等。另外，作为第一半导体层I含有的VIB族元素，存在S等。进而，第一半导体层I含有IIB族元素，在第一半导体层I中，第二半导体层2侧的IIB族元素的浓度比光吸收层4侧的IIB族元素的浓度高。由此，第一半导体层I与第ニ半导体层2的电接合效率变好，另外，能够使第一半导体层I与光吸收层4的晶格常数匹配而减少晶格缺陷。进而，在第一半导体层I整体中，将IIB族元素的浓度设为1 40原子％。在此，第一半导体层I整体的IIB族元素的浓度是指用EDS分析等将第一半导体层1在厚度方向进行定量分析时的平均值。由此，能够减少在光电转换装置I的使用时IIB族元素从第二半导体层2进ー步向掺杂层区域3扩散。即，第一半导体层I发挥缓冲IIB族元素的扩散的作用，从而能够稳定地維持形成于光吸收层4内的pn结。另外，第一半导体层I也可以以氧化物及/或氢化物的状态含有氧(0)。在第一半导体层I含有0和S的情况下，第一半导体层I的光吸收层4侧的0浓度可以比第一半导体层I的第二半导体层2侧的0浓度低。由此，光吸收层4侧的第一半导体层I结果是代替于同族的0而S比例变高，能够使晶格常数接近光吸收层4的晶格常数，因此光吸收层4和第一半导体层I的电接合变得良好。具有这样的不同0浓度的部位的第一半导体层I例如在用CBD法制作第一半导体层I吋，能够用使PH或S浓度变化等方法制作。另外，在第一半导体层I的第二半导体层2侧0比例高的情况下，In2O3或In(OH)3的结构可以在第二半导体层2侧变多。这些结构与In2S3相比带隙宽，因此能够有助于提高转换效率。<第二半导体层>第二半导体层2为具有在第一半导体层I上设置的n型导电型且含有IIB族元素的氧化物的半导体层。作为第二半导体层2含有的IIB族元素的氧化物，例如有氧化鋅(ZnO)或氧化镉(CdO)等。第二半导体层2可以用溅射法、蒸镀法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大前智史，阿部真一，福留正人，大隈丈司，白泽胜彦，西村刚太，丰田大介，佐野浩孝，黑须敬太，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：
国别省市：
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