[发明专利]光电转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括使用有机化合物及无机化合物形成的半导体层的光电转换装置。

背景技术

近年来，作为阻止全球变暖的措施，在发电时不排出二氧化碳的光电转换装置受到注目。作为其代表例，已知使用单晶半导体衬底等的块状太阳能电池(バルク型太陽電池bulk solar cell)，但是在制造成本方面有优势的薄膜型太阳能电池也受到注目。

在薄膜型太阳能电池中，使用CuInSe₂(下面称为CIS)、Cu(In，Ga)Se₂(下面称为CIGS)等化合物半导体的太阳能电池尤其被期待作为高功能且廉价的太阳能电池，因为该太阳能电池没有光致衰减并且具有比使用非晶硅的太阳能电池高的转换效率。

尤其是，因为如非专利文献1所示那样，CIGS能够通过改变Ga的浓度控制禁带宽度，所以期待形成转换效率高的太阳能电池。理论上，从与太阳光谱的匹配性(整合性consistency)来说，pn结太阳能电池的转换效率达到最大值的禁带宽度是1.4eV至1.5eV。CIGS的禁带宽度的控制范围包括这些数值。

[非专利文献1]S.B.Zhang，Su-Huai Wei，and Alex Zunger，“A phenomenological model for systematization and prediction of doping limits in II-VI and I-III-VI₂ compounds”，J.Appl.Phys.，Vol.83，No.6，15 March 1998

然而，在现状的CIGS类光电转换装置中，当将禁带宽度设定为1.2eV至1.3eV左右时的转换效率最高，并且当将禁带宽度宽带化(ワイドギヤツプ化)到1.4eV左右时，与理论相反，转换效率反而下降。

被认为这起因于如下现象：因CIGS宽带化，而在pn结界面，导电带能带(伝導带バンド)偏移(ΔEc)成为负，导电带能带不连续。具体而言，因为作为光吸收层的CIGS(p型)与缓冲层(n型)之间的导电带能带成为悬崖型，所以光载流子容易再结合并且开路电压下降。因此，即使将CIGS的禁带宽度宽带化到1.4eV左右，也不能期待得到开路电压的提高，而转换效率下降。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的是提供一种能够将宽带化了的半导体层用于光吸收层而不使开路电压下降的光电转换装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式涉及一种包括使用有机化合物及无机化合物形成的p型半导体层的光电转换装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式为一种光电转换装置，其特征在于，在一对电极之间包括具有p型导电型的第一半导体层、具有p型导电型且与第一半导体层接触的第二半导体层、具有n型导电型且与第二半导体层接触的第三半导体层以及与第三半导体层接触的透光导电膜，其中第二半导体层使用有机化合物及无机化合物形成。

另外，本说明书等中的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混同而附加上的，不是为了限定顺序或数量而附加上的。

上述第一半导体层是以Cu(In_1-xGa_x)Se₂(0≤x≤1，x为0以上1以下的数值)表示的化合物半导体，并且x优选为0.5以上0.8以下。

此外，作为上述无机化合物，可以使用属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体而言，有V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn以及Re中任一种元素的氧化物等。

此外，作为有机化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的杂环化合物中的任一种。

上述第三半导体层优选由含有选自Zn、Cd、Ga、In、Ag、Pb、Mg、Sn、Sb、Te以及Ge中的一种以上的元素的氧化物构成。

通过使用本发明的一个方式，能够使光吸收层宽带化而不使开路电压(open circuit voltage)下降，并且能够提供转换效率高的光电转换装置。

附图说明

图1A及1B为说明本发明的一个方式的光电转换装置的截面图；

图2为说明现有的光电转换装置的截面图；

图3A及3B为说明现有的光电转换装置的带图；

图4为说明本发明的一个方式的光电转换装置的带图。

具体实施方式