光電轉換裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的目的在于提高光電轉換裝置的光電轉換效率。本發明專利技術的光電轉換裝置(11)將結合多個半導體粒子(3a)而得的多晶半導體層用作光吸收層(3)，其中，所述半導體粒子(3a)含有I-III-VI族化合物，并且I-B族元素相對于III-B族元素的組成比PI在表面部比在中心部更高。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及含有1-1I1-VI族化合物半導體的光電轉換裝置。
技術介紹
作為用于太陽光發電等的光電轉換裝置而言，有利用被稱為CIS、CIGS等的黃銅礦(Chalcopyrite)系的1-1I1-VI族化合物半導體而形成光吸收層的光電轉換裝置。這樣的光電轉換裝置例如在日本特開平8-330614號公報(以下稱為專利文獻I)中被公開。1-1I1-VI族化合物半導體的光吸收系數高，適于光電轉換裝置的薄型化、大面積化以及抑制制造成本，因而推進了使用1-1I1-VI族化合物半導體的下一代太陽能電池的研究開發。 這樣的含有1-1I1-VI族化合物半導體的光電轉換裝置具有平面地并列設置多個光電轉換元件的構成。各光電轉換元件通過在玻璃等基板上依次層疊金屬電極等下部電極、含有光吸收層或緩沖層等的半導體層、和透明電極或金屬電極等上部電極而構成。另夕卜，通過使相鄰的一方光電轉換元件的上部電極與另一方光電轉換元件的下部電極利用連接導體來電連接，從而使多個光電轉換元件實現串聯的電連接。
技術實現思路
含有1-1I1-VI族化合物半導體的光電轉換裝置常常需要提高光電轉換效率。因此，本專利技術的目的在于提高光電轉換裝置的光電轉換效率。本專利技術的一種實施方式所述的光電轉換裝置使用結合了多個半導體粒子的多晶半導體層作為光吸收層，其中，所述半導體粒子含有1-1I1-VI族化合物，并且1-B族元素相對于II1-B族元素的組成比P1在表面部比在中心部更高。根據本專利技術的上述實施方式，可提供光電轉換效率高的光電轉換裝置。附圖說明圖1是表示從斜上方觀察的本專利技術的一種實施方式所述的光電轉換裝置的形態的示意圖。圖2是表示圖1的光電轉換裝置的剖面的示意圖。圖3是表示光吸收層中的半導體粒子的存在的示意圖。圖4是圖3的光吸收層的放大圖。圖5是示意性地表示光電轉換裝置的制造過程中的形態的剖面圖。圖6是示意性地表示光電轉換裝置的制造過程中的形態的剖面圖。圖7是示意性地表示光電轉換裝置的制造過程中的形態的剖面圖。圖8是示意性地表示光電轉換裝置的制造過程中的形態的剖面圖。圖9是示意性地表示光電轉換裝置的制造過程中的形態的剖面圖。圖10是表示光吸收層的半導體粒子的元素組成比的分布的曲線圖。圖11是表示半導體粒子的元素組成比和光電轉換效率的曲線圖。圖12是表示半導體粒子的元素組成比和光電轉換效率的曲線圖。圖13是表示本專利技術的其他的實施方式所述的光電轉換裝置的剖面的示意圖。具體實施例方式以下，對于本專利技術的一種實施方式所述的光電轉換裝置在參照附圖的同時進行說明。應予說明，在附圖中，對于具有相同的構成和功能的部分附加相同的符號，在下述說明中省略重復說明。另外，附圖是示意性地表示的圖，各圖中的各種結構的尺寸和位置關系等并未被正確地圖示出。〈(I)光電轉換裝置的構成〉圖1是表示光電轉換裝置11的構成的立體圖。圖2是圖1的光電轉換裝置11的XZ剖面圖。應予說明，圖1 圖3中附加了將光電轉換元件10的排列方向(圖1的從圖面觀察的左右方向)作為X軸方向的右手系的XYZ坐標系。光電轉換裝置11具有在基板I上并列設置有多個光電轉換元件10的構成。就圖1而言，在圖示的情況下僅示出了 2個光電轉換元件10，但是在實際的光電轉換裝置11中，沿著附圖的X軸方向或者還沿著附圖的Y軸方向可平面地(二維地)排列有多個光電轉換元件10。各光電轉換元件10主要具備下部電極層2、光吸收層(以下也稱為第一半導體層)3、第二半導體層4、上部電極層5和集電極7。在光電轉換裝置11中，設置有上部電極層5和集電極7的一側的主面為 受光面。另外，在光電轉換裝置11中，設置有第I 3溝部P1、P2、P3這3種溝部。基板I是支承多個光電轉換元件10的基板，例如由玻璃、陶瓷、樹脂或金屬等材料構成。在此，基板I由具有I 3mm左右的厚度的青板玻璃板(堿石灰玻璃，Soda Limeglass)構成。下部電極層2是設置于基板I的一主面上的導電層，例如由鑰(Mo)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或金(Au)等金屬，或者這些金屬的層疊結構體構成。另外，下部電極層2具有0.2 I μ m左右的厚度，例如可利用濺射法或蒸鍍法等公知的薄膜形成方法來形成。作為光吸收層的第一半導體層3是設置于下部電極層2的+Z側的主面(也被稱為一主面)上的、具有第一導電型(在此，為P型的導電型)的半導體層，具有I 3μπ 左右的厚度。第一半導體層3是多個半導體粒子結合而得的多晶半導體層，其中，所述半導體粒子主要通過由黃銅礦系的1-1I1-VI族化合物形成的半導體(也稱為1-1I1-VI族化合物半導體)而構成。從提高光電轉換效率這樣的觀點出發，構成第一半導體層3的半導體粒子的平均粒徑可以為200nm以上。另外，從提高與下部電極層2的密合性這樣的觀點出發，構成第一半導體層3的半導體粒子的平均粒徑可以為IOOOnm以下。半導體粒子的平均粒徑如下所述地加以測定。首先，對于第一半導體層3的剖面中的無側重的任意10個位置，通過利用掃描型電子顯微鏡(SEM)的拍攝而得到圖像(也稱為剖面圖像)。接下來，在該剖面圖像上重疊透明膜，在透明膜上用筆描畫出晶界。此時，將表示在剖面圖像的各個角落的附近所示出的規定距離(例如Ιμπι)的直線(也稱為尺寸棒)也用筆描畫出。然后，利用掃描儀讀取用筆標注出晶界和尺寸棒的透明膜，從而獲得圖像數據。然后，使用規定的圖像處理軟件，由上述圖像數據算出半導體粒子的面積，由該面積算出將半導體粒子視為球狀時的粒徑。然后，由在10張剖面圖像中所挑出的多個半導體粒子的粒徑的平均值算出平均粒徑。在此，1-1I1-VI族化合物是1-B族元素(在本說明書中，族的名稱是依照舊的IUPAC方式來記載的。需說明的是，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，作為1-1I1-VI族化合物，例如可舉出CuInSe2 (二硒化銅銦、也稱為CIS)、Cu (In，Ga) Se2 ( 二硒化銅銦.鎵、也稱為CIGS)、Cu(In，Ga) (Se，S)2 (二硒.硫化銅銦.鎵、也稱為CIGSS)等。需說明的是，第一半導體層3可以由具有薄膜狀的二硒.硫化銅銦.鎵層來作為表面層的二硒化銅銦 鎵等多元化合物半導體的薄膜而構成。需說明的是，在此，光吸收層3由CIGS構成。圖3是表示著眼于下部電極層2、第一半導體層3和第二半導體層4的構成的示意圖。第一半導體層3是多個半導體粒子3a結合而得的多晶結構。圖4是進一步將該第一半導體層3放大而得的圖。構成第一半導體層3的各半導體粒子3a各自含有1-1I1-VI族化合物。而且，在各半導體粒子3a中，1-B族元素相對于II1-B族元素的組成比P1在半導體粒子3a的表面部比在其中央部更高。通過這種構成，從而可使半導體粒子3a的表面部的電阻值降低，可抑制晶界附近的載流子的再結合。其結果，提高光電轉換裝置11的光電轉換效率。另外，在各半導體粒子3a中，V1-B族元素相對于II1-B族元素的組成比Pvi可以成為在半導體粒子3a的表面部比在其中央部更高。通過這種構成，從而可使半導體粒子3a的表面部中的V1-B族元素缺陷變少，可抑制晶界附近的載流子的再結合。另外本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：久保新太郎，菊池通真，淺尾英章，牛尾紳之介，
申請(專利權)人：京瓷株式會社，
類型：
國別省市：