本发明专利技术的目的在于提高光电转换装置的光电转换效率。本发明专利技术的光电转换装置(11)将结合多个半导体粒子(3a)而得的多晶半导体层用作光吸收层(3)，其中，所述半导体粒子(3a)含有I-III-VI族化合物，并且I-B族元素相对于III-B族元素的组成比PI在表面部比在中心部更高。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置。
技术介绍
作为用于太阳光发电等的光电转换装置而言，有利用被称为CIS、CIGS等的黄铜矿(Chalcopyrite)系的1-1I1-VI族化合物半导体而形成光吸收层的光电转换装置。这样的光电转换装置例如在日本特开平8-330614号公报(以下称为专利文献I)中被公开。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、大面积化以及抑制制造成本，因而推进了使用1-1I1-VI族化合物半导体的下一代太阳能电池的研究开发。 这样的含有1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置具有平面地并列设置多个光电转换元件的构成。各光电转换元件通过在玻璃等基板上依次层叠金属电极等下部电极、含有光吸收层或缓冲层等的半导体层、和透明电极或金属电极等上部电极而构成。另夕卜，通过使相邻的一方光电转换元件的上部电极与另一方光电转换元件的下部电极利用连接导体来电连接，从而使多个光电转换元件实现串联的电连接。
技术实现思路
含有1-1I1-VI族化合物半导体的光电转换装置常常需要提高光电转换效率。因此，本专利技术的目的在于提高光电转换装置的光电转换效率。本专利技术的一种实施方式所述的光电转换装置使用结合了多个半导体粒子的多晶半导体层作为光吸收层，其中，所述半导体粒子含有1-1I1-VI族化合物，并且1-B族元素相对于II1-B族元素的组成比P1在表面部比在中心部更高。根据本专利技术的上述实施方式，可提供光电转换效率高的光电转换装置。附图说明图1是表示从斜上方观察的本专利技术的一种实施方式所述的光电转换装置的形态的示意图。图2是表示图1的光电转换装置的剖面的示意图。图3是表示光吸收层中的半导体粒子的存在的示意图。图4是图3的光吸收层的放大图。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是表示光吸收层的半导体粒子的元素组成比的分布的曲线图。图11是表示半导体粒子的元素组成比和光电转换效率的曲线图。图12是表示半导体粒子的元素组成比和光电转换效率的曲线图。图13是表示本专利技术的其他的实施方式所述的光电转换装置的剖面的示意图。具体实施例方式以下，对于本专利技术的一种实施方式所述的光电转换装置在参照附图的同时进行说明。应予说明，在附图中，对于具有相同的构成和功能的部分附加相同的符号，在下述说明中省略重复说明。另外，附图是示意性地表示的图，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出。〈(I)光电转换装置的构成〉图1是表示光电转换装置11的构成的立体图。图2是图1的光电转换装置11的XZ剖面图。应予说明，图1 图3中附加了将光电转换元件10的排列方向(图1的从图面观察的左右方向)作为X轴方向的右手系的XYZ坐标系。光电转换装置11具有在基板I上并列设置有多个光电转换元件10的构成。就图1而言，在图示的情况下仅示出了 2个光电转换元件10，但是在实际的光电转换装置11中，沿着附图的X轴方向或者还沿着附图的Y轴方向可平面地(二维地)排列有多个光电转换元件10。各光电转换元件10主要具备下部电极层2、光吸收层(以下也称为第一半导体层)3、第二半导体层4、上部电极层5和集电极7。在光电转换装置11中，设置有上部电极层5和集电极7的一侧的主面为 受光面。另外，在光电转换装置11中，设置有第I 3沟部P1、P2、P3这3种沟部。基板I是支承多个光电转换元件10的基板，例如由玻璃、陶瓷、树脂或金属等材料构成。在此，基板I由具有I 3mm左右的厚度的青板玻璃板(碱石灰玻璃，Soda Limeglass)构成。下部电极层2是设置于基板I的一主面上的导电层，例如由钥(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构成。另外，下部电极层2具有0.2 I μ m左右的厚度，例如可利用溅射法或蒸镀法等公知的薄膜形成方法来形成。作为光吸收层的第一半导体层3是设置于下部电极层2的+Z侧的主面(也被称为一主面)上的、具有第一导电型(在此，为P型的导电型)的半导体层，具有I 3μπ 左右的厚度。第一半导体层3是多个半导体粒子结合而得的多晶半导体层，其中，所述半导体粒子主要通过由黄铜矿系的1-1I1-VI族化合物形成的半导体(也称为1-1I1-VI族化合物半导体)而构成。从提高光电转换效率这样的观点出发，构成第一半导体层3的半导体粒子的平均粒径可以为200nm以上。另外，从提高与下部电极层2的密合性这样的观点出发，构成第一半导体层3的半导体粒子的平均粒径可以为IOOOnm以下。半导体粒子的平均粒径如下所述地加以测定。首先，对于第一半导体层3的剖面中的无侧重的任意10个位置，通过利用扫描型电子显微镜(SEM)的拍摄而得到图像(也称为剖面图像)。接下来，在该剖面图像上重叠透明膜，在透明膜上用笔描画出晶界。此时，将表示在剖面图像的各个角落的附近所示出的规定距离(例如Ιμπι)的直线(也称为尺寸棒)也用笔描画出。然后，利用扫描仪读取用笔标注出晶界和尺寸棒的透明膜，从而获得图像数据。然后，使用规定的图像处理软件，由上述图像数据算出半导体粒子的面积，由该面积算出将半导体粒子视为球状时的粒径。然后，由在10张剖面图像中所挑出的多个半导体粒子的粒径的平均值算出平均粒径。在此，1-1I1-VI族化合物是1-B族元素(在本说明书中，族的名称是依照旧的IUPAC方式来记载的。需说明的是，1-B族元素在新的IUPAC方式中也叫作11族元素)、II1-B族元素(也叫作13族元素)和V1-B族元素(也叫作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。需说明的是，第一半导体层3可以由具有薄膜状的二硒.硫化铜铟.镓层来作为表面层的二硒化铜铟 镓等多元化合物半导体的薄膜而构成。需说明的是，在此，光吸收层3由CIGS构成。图3是表示着眼于下部电极层2、第一半导体层3和第二半导体层4的构成的示意图。第一半导体层3是多个半导体粒子3a结合而得的多晶结构。图4是进一步将该第一半导体层3放大而得的图。构成第一半导体层3的各半导体粒子3a各自含有1-1I1-VI族化合物。而且，在各半导体粒子3a中，1-B族元素相对于II1-B族元素的组成比P1在半导体粒子3a的表面部比在其中央部更高。通过这种构成，从而可使半导体粒子3a的表面部的电阻值降低，可抑制晶界附近的载流子的再结合。其结果，提高光电转换装置11的光电转换效率。另外，在各半导体粒子3a中，V1-B族元素相对于II1-B族元素的组成比Pvi可以成为在半导体粒子3a的表面部比在其中央部更高。通过这种构成，从而可使半导体粒子3a的表面部中的V1-B族元素缺陷变少，可抑制晶界附近的载流子的再结合。另外本文档来自技高网...
【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：久保新太郎，菊池通真，浅尾英章，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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