[发明专利]光电转换元件以及光电转换元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于使用有机化合物的太阳能电池的光电转换元件以及该光电转换元件的制造方法。

背景技术

近年来，用作实现能源节约和降低成本的发电装置(power-generating apparatus)的太阳能电池已经实际用于各个方面。硅薄膜主要用于太阳能电池。然而，近年来，作为硅薄膜的替代材料，CdTe基或CIGS基无机化合物或诸如高分子量聚合物或低分子量聚合物的有机化合物已经引起了越来越多的关注。此外，已经开发了染料敏化(dye-sensitized)太阳能电池。具体地，由于太阳能电池易于制造或者允许降低成本，所以为了实际使用，已经开发和研究了使用诸如聚合物的有机化合物的太阳能电池(有机太阳能电池)(例如，日本未审查专利申请公开第2009-278145号)。

通常，上述太阳能电池具有这样的结构，即，其中，在诸如玻璃的透明基板上依次形成透明电极、光电转换层和反射电极。在这样的结构中，穿过透明基板并入射在光电转换层上的光可以通过透明电极和反射电极作为光电电流输出。以这种方式，太阳能电池将接收的太阳光等的光能转换成用于发电的电能。

发明内容

就生产率而言，太阳能电池(诸如使用有机化合物的有机太阳能电池)是极好的。然而，由于用于吸收波长区的材料是有限的且元件电阻很大，所以生成的电流不能被有效地输出。期望这样的有机太阳能电池应用在电动汽车中，从而必须提高发电效率以用于大规模生产。

期望提供一种能够提高发电效率的光电转换元件和该光电转换元件的制造方法。

根据本发明实施方式，提供了一种光电转换元件，包括：基板，具有在一个主表面上的包括多个第一凸起部(convex portion)的第一凹凸结构和形成在第一凹凸结构的表面上并包括多个第二凸起部的第二凹凸结构；以及光接收元件，形成在基板的一个主表面上并从基板侧依次包括第一电极、光电转换层和第二电极。至少光接收元件的第一电极在与基板相对的表面上具有从第一凹凸结构和第二凹凸结构的一个或两个复制的第三凹凸结构。

根据本发明另一个实施方式，提供了一种光电转换元件的制造方法。该方法包括：在基板的一个主表面上形成包括多个第一凸起部的第一凹凸结构以及在第一凹凸结构的表面上形成包括多个第二凸起部的第二凹凸结构；以及形成有第一凹凸结构和第二凹凸结构的表面上形成依次包括第一电极、光电转换层和第二电极的光接收元件。在光接收元件的形成过程中，在至少与基板相对的第一电极的表面上形成从第一凹凸结构和第二凹凸结构的一个或两个复制的第三凹凸结构。

根据本发明实施方式的光电转换元件具有包括在基板的一个主表面上的多个第一凸起部的第一凹凸结构和包括在第一凹凸结构的表面上的多个第二凸起部的第二凹凸结构。至少光接收元件的第一电极在与基板相对的表面上具有从第一凹凸结构和第二凹凸结构的一个或两个复制的第三凹凸结构。因此，改善了光接收元件的光学吸收率，且通过集中电场而增加了电流密度。

在根据本发明实施方式的光电转换元件的制造方法中，包括多个第一凸起部的第一凹凸结构和包括多个第二凸起部的第二凹凸结构形成在基板的一个主表面上，然后光接收元件形成在基板的该一个主表面上。当形成光接收元件时，从第一凹凸结构和第二凹凸结构的一个或两个复制的第三凹凸结构形成在至少与基板相对的第一电极的表面上。

在根据实施方式的光电转换元件和光电转换元件的制造方法中，包括多个第一凸起部的第一凹凸结构和包括多个凸起部的第二凹凸结构形成在基板的一个主表面上。至少光接收元件的第一电极在与基板相对的表面上具有从第一凹凸结构和第二凹凸结构的一个或两个复制的第三凹凸结构。因此，改善了光学吸收率，且可以有效地输出产生的电流。从而，可以提高发电效率。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施方式的太阳能电池的截面图；

图2是示出了图1中所示的基板上的立体(stereoscopic)结构的截面图；

图3A是示出了图2中所示的微结构(microstructure)的X-Y平面图，而图3B是示出了凸起部的透视图；

图4A是示出了图2中所示的纳米结构(nanostructure)的X-Y平面图，而图4B是示出了纳米结构的突条部(protrusion portion)的透视图；

图5A至图5D是示出了图1中所示的基板的制造过程的截面图；

图6是示出了以辊对辊(roll to roll，卷绕)方式制造基板的装置的实例的示图；