本发明专利技术课题在于谋求光电转换装置中的转换效率的提高。通过以下技术方案可解决上述技术问题。光电转换装置(21)具有电极(2)、在电极(2)上设置的包含I-III-VI族化合物半导体的第一半导体层(31)、以及在第一半导体层(31)上设置的导电型与第一半导体层(31)不同的第二半导体层(32)，且在第一半导体层(31)中，在第二半导体层(32)侧的表面部(31a)中的VI-B族元素的含有率CVI相对于I-B族元素的含有率CI的比值CVI/CI，比电极(2)侧的余部(31b)中的比值CVI/CI大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置。
技术介绍
作为太阳光发电等中使用的光电转换装置，有利用称为CIS、CIGS等的黄铜矿(chalcopyrite)系的1-1I1-VI族化合物半导体形成光吸收层的光电转换装置。作为这样的光电转换装置，例如记载于日本特开平6-37342号公报中。1-1I1-VI族化合物半导体的光吸收系数高，适于光电转换装置的薄型化、大面积化和制造成本的抑制，使用了 1-1I1-VI族化合物半导体的新一代太阳能电池的研究开发不断向前推进。这样的包含1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置具有平面性地并列设置多个光电转换单元的构成。各光电转换单元通过在玻璃等的基板上依次层叠金属电极等下部电极、包含含有光吸收层或·缓冲层等的半导体层的光电转换层、以及透明电极或金属电极等上部电极而构成。另外，通过使相邻的一个光电转换单元的上部电极与另一个光电转换单元的下部电极经由连接导体电连接，由此电性串联连接多个光电转换单元。而且，作为上述光吸收层，使用1-B族元素、II1-B族元素和V1-B族元素之间的摩尔比为1:1: 2的光吸收层。
技术实现思路
对于包含1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置，经常要求提高转换效率。该转换效率表示在光电转换装置中太阳光的能量转换为电能的比例，例如，从光电转换装置输出的电能的值除以入射到光电转换装置的太阳光的能量的值，再乘以100，由此导出该转换比例。本专利技术鉴于上述课题而完成，其目的在于谋求光电转换装置中的转换效率的提闻。本专利技术的一个实施方式的光电转换装置具有:电极、在该电极上设置的包含1-1I1-VI族化合物半导体的第一半导体层、以及在该第一半导体层上设置的导电型与该第一半导体层不同的第二半导体层。而且，上述第一半导体层中，在上述第二半导体层侧的表面部中的V1-B族元素的含有率Cvi相对于1-B族元素的含有率C1的比值Q/Cp比余部中的比值CVC1大。根据上述一个实施方式的光电转换装置，能够提供光电转换效率高的光电转换装置。附图说明图1是表示从上方观察本专利技术的一个实施方式的光电转换装置的形态的示意图。图2是表示图1的切剖面线I1-1I中的光电转换装置的剖面的示意图。图3是表不第一半导体层中的表面部和余部的不意图。图4是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图5是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图6是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图7是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图8是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图9是示意性地表示光电转换装置的制造过程中的形态的剖面图。图10是表示实施例的光电转换装置中的光电转换效率的图表。具体实施例方式以下，基于附图说明本专利技术的一个实施方式。此外，附图中，对于具有同样的构成和功能的部分标注同一符号，下述说明中省略重复说明。另外，附图是示意性表示的图，各图中的各种结构的尺寸和位置关系等并未被正确地图示。〈(1)光电转换装置的构成〉图1是表示光电转换装置21的构成的俯视图。图2是图1的切剖面线I1-1I中的光电转换装置21的剖面图、即在如图1点划线所示位置处的光电转换装置21的XZ剖面图。此外，对由图1至图9标注将光电转换单元10的排列方向(从图1的附图的左右方向)设为X轴方向的右手系的XYZ坐标系。光电转换装置21具有在基板I上并列设置有多个光电转换单元10的构成。图1中，出于方便图示的原因，仅示出了 2个光电转换单元10，但是在实际的光电转换装置21中在附图的左右方向或进一步在与其垂直的附图的上下方向上平面性地(二维地)排列有多个光电转换单元10。各光电转换单元10主要具有下部电极层2、光电转换层3、上部电极层4和集电电极5。光电转换装置21中，设有上部电极层4和集电电极5的一侧的主面作为受光面。另夕卜，光电转换装置21中，设有称为第I 3沟部P1、P2、P3的3种沟部。基板I为支撑多个光电转换单元10的物质，例如可采用玻璃、陶瓷、树脂或金属等材料。在此，基板I使用具有I 3mm左右的厚度的青板玻璃(钠I丐玻璃，soda limeglass)。下部电极层2是在基板I的一个主面之上设置的导电层，例如，可采用钥(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)、钽(Ta)或金(Au)等金属，或者这些金属的层叠结构体。另外，下部电极层2具有0.2 I μ m左右的厚度，例如通过溅射法或蒸镀法等公知的薄膜形成方法来形成。光电转换层3具有作为光吸收层的第一半导体层31和作为缓冲层的第二半导体层32层叠而成的构成。第一半导体层31是在下部电极层2的+Z侧的主面(也称为一个主面)上设置的、具有第一导电型(在此为P型导电型)的半导体层，其具有I 3μπι左右的厚度。从利用薄层化而以较少的材料廉价地提高转换效率的观点出发，第一半导体层31主要含有作为黄铜矿系(也称为CIS系)的化合物半导体的1-1I1-VI族化合物半导体。此外，主要含有1-1I1-VI族化合物半导体，是指含有70mol%以上的1-1I1-VI族化合物半导体。在此，第一半导体层31为主要含有具有P型的导电型的黄铜矿系的1-1I1-VI族化合物半导体的半导体层。在此，1-1I1-VI族化合物，是1-B族元素(在本说明书中，族的名称按照旧IUPAC方式进行记载。此外，按照新IUPAC方式，1-B族元素也称为11族元素)、II1-B族元素(也称为13族元素)和V1-B族元素(也称为16族元素)的化合物。而且,作为1-1I1-VI族化合物，例如可举出CuInSe2 (二硒化铜铟，也称为CIS)、Cu (In，Ga) Se2 ( 二硒化铜铟镓，也称为CIGS)、Cu (In，Ga) (Se，S) 2 (二硒硫化铜铟镓，也称为CIGSS)等。此外，第一半导体层31也可以通过具有薄膜的二硒硫化铜铟镓层作为表面层的二硒化铜铟镓等多元化合物半导体的薄膜构成。此外，在此，光吸收层31为主要含有CIGS的光吸收层。图3是着眼于下部电极层2、第一半导体层31以及第二半导体层32的构成的示意图。第一半导体层31具有表面部31a和余部31b。表面部31a构成第一半导体层31中的第二半导体层32侧的表面部分。另外，余部31b构成比第一半导体层31中的表面部31a更靠近下部电极层2侧的部分。而且，表面部31a中的V1-B族元素的含有率Cvi相对于1-B族元素的含有率C1的比值Cv^C1,比余部31b中的比值CviZiC1大。利用这样的构成，既可降低第一半导体层31与第二半导体层32的接合部中的电流损失，又能够使第一半导体层31和下部电极层2的电连接变得良好，能够提高光电转换效率。此外，表面部31a是指从第一半导体层31的第二半导体层32侧的表面开始直至IOOnm的深度(相当于图3中的表面部31a的厚度T31a)的薄层区域。通过使该区域中的比值CviZiC1的平均值比余部的平均值大，从而能够很好地降低电流的损失。第一半导体层31中的1-B族元素、V1-B元素的含有率可以通过对第一半导体层31的剖面使用XPS、XRD、SEM-EDS和TEM-EDS中的任一种分析方法来进行测定。此外，从通过提高第一半导体层31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】2010.11.22 JP 2010-2599071.一种光电转换装置，其特征在于，其具有 电极、 在该电极上设置的包含1-1I1-VI族化合物半导体的第一半导体层、以及 在该第一半导体层上设置的、导电型与该第一半导体层不同的第二半导体层， 所述第一半导体层中，在所述第二半导体层侧的表面部中的V1-B族元素的含有率Cvi相对于1-B族元素的含有率C1的比值CviA^比余部中的比值CviZiC1大。2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中， 所述表面部和所述余部中的1-B族元素的含有率C1相对于II1-B族元素的含有率Cm的比值CVCm分别为...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛尾绅之介，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：
国别省市：
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