CN104428915B - 太阳能电池的发电层及其制造方法以及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供太阳能电池的发电层及其制造方法以及太阳能电池。太阳能电池(101)的发电层(104)由碳纳米管群(111G)构成，用于构成碳纳米管群(111G)的碳纳米管(111)使用垂直定向的碳纳米管，并且上述各碳纳米管(111)内含有富勒烯(112)，且在比富勒烯(112)更靠一端侧内含有n型掺杂剂(113)而在比富勒烯(112)更靠另一端侧内含有p型掺杂剂(114)。

Description

太阳能电池的发电层及其制造方法以及太阳能电池
技术领域
本发明涉及采用碳纳米管的太阳能电池的发电层及其制造方法，以及使用所述发电层的太阳能电池。
背景技术
目前已提出了使用碳纳米管的太阳能电池，其采用的碳纳米管本身为p型和n型。
以往在制造这种碳纳米管时，例如通过热化学气相沉积法(也称为热CVD法)使碳纳米管在基板的表面成长，并且掺杂元素周期表的第三族或第五族的元素。具体而言，向碳纳米管的表面附着元素(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-44511号
按照使用以往的碳纳米管的太阳能电池，为了使碳纳米管成为p型和n型，向基板上成长的碳纳米管的外表面附着p型掺杂剂和n型掺杂剂，因而存在掺杂剂氧化而降低耐久性的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能提高耐久性的太阳能电池的发电层及其制造方法以及使用所述发电层的太阳能电池。
为了解决上述问题，本发明的太阳能电池的发电层由碳纳米管群构成，用于构成所述碳纳米管群的碳纳米管使用垂直定向的碳纳米管，并且所述碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂且另一端侧内含有p型掺杂剂，碳纳米管在内含的n型掺杂剂与p型掺杂剂之间，内含有直径接近所述碳纳米管的内径的原子或分子。
此外，本发明的另一太阳能电池的发电层中，n型掺杂剂使用比碳纳米管负电性小的元素，p型掺杂剂使用比碳纳米管负电性大的元素。
而且，本发明的另一太阳能电池的发电层中，直径接近碳纳米管的内径的原子或分子采用富勒烯。
此外，本发明的太阳能电池的发电层的制造方法是上述各发电层的制造方法，由保持构件以层状保持集合有多个垂直定向的碳纳米管而构成的碳纳米管群，并且将所述层状保持的碳纳米管群配置在真空容器内，接着通过从设置于真空容器的第一掺杂剂供给部供给n型掺杂剂并且从设置于真空容器的第二掺杂剂供给部供给p型掺杂剂，使碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂并且另一端侧内含有p型掺杂剂。
此外，在上述制造方法中，在碳纳米管内含有n型掺杂剂和p型掺杂剂之前，使碳纳米管内含有直径接近所述碳纳米管的内径的原子或分子。
此外，本发明的太阳能电池将上述各发电层配置在一方的电极构件和另一方的电极构件之间，所述一方的电极构件设置在光的入射侧且具有透光性，所述另一方的电极构件设置在与光的入射侧相反侧。
而且，本发明的另一太阳能电池将上述各发电层配置在透光性构件和电极构件之间，所述透光性构件设置在光的入射侧，所述电极构件设置在与光的入射侧相反侧，由正的电极部和负的电极部构成所述电极构件，使构成所述发电层的碳纳米管群的位于电极构件侧的端部，接触与该电极构件侧的端部为同一极性的正的电极部或负的电极部，并且将绝缘材料配置在与所述碳纳米管群的位于透光性构件侧的端部为同一极性的负的电极部或正的电极部的表面，且由导电构件连接该透光性构件侧的端部以及同一极性的负的电极部或正的电极部。
按照上述的各发明的结构，因为由碳纳米管群构成发电层，并且使碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂且另一端侧内含有p型掺杂剂，所以不同于以往的使掺杂剂附着在外表面的结构，可以防止氧化从而可以提高耐久性。
此外，由于使发电层中的碳纳米管内含有原子或分子，并且碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂而另一端侧内含有p型掺杂剂，所以n型掺杂剂和p型掺杂剂以隔着原子或分子可靠地分开在两侧的状态配置，相比于两种掺杂剂混合存在的情况，可以提高发电效率。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的太阳能电池的简要结构的断面图。
图2是制造本发明实施例1的太阳能电池的发电层所使用的蒸发装置的简要断面图。
图3是表示本发明实施例2的太阳能电池的简要结构的断面图。
图4是制造本发明实施例2的太阳能电池的发电层所使用的蒸发装置的简要断面图。
图5说明本发明实施例2的太阳能电池的发电层的制造方法所使用的装置的简要断面图。
图6是表示本发明实施例3的太阳能电池的简要结构的断面图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明实施例的太阳能电池的发电层及其制造方法，以及使用所述发电层的太阳能电池。
(实施例1)
本发明实施例1的太阳能电池的主要结构为：在入射太阳光的具有透光性的一方的电极构件及其相反侧的另一方的电极构件之间，配置有由碳纳米管群构成的发电层，并且使构成所述发电层的碳纳米管内含有n型掺杂剂和p型掺杂剂。
如图1所示，所述太阳能电池1包括：透光性电极(一方的电极构件的一例)2，配置在太阳光的入射侧；金属电极(另一方的电极构件的一例)3，配置在与太阳光的入射侧相反侧；以及发电层4，配置在上述透光性电极2和金属电极3之间，并且由集合有多个垂直定向的碳纳米管的碳纳米管群构成。
上述透光性电极2是负的电极部，其包括：作为窗构件的透明基板(采用SiO2、玻璃等)2a；以及形成在所述透明基板2a的表面的ITO等透明导电膜2b。
上述金属电极3是正的电极部，其包括：例如由Ag、Al、Au、Cu、Pd等中的任意一种构成的金属板3a；以及形成在所述金属板3a的表面的金属碳纳米管3b。
而且如上所述，上述发电层4由碳纳米管群构成，以下具体说明。
作为构成所述发电层4中的碳纳米管群11G的碳纳米管11，采用具有垂直定向性且单层的碳纳米管(SWCNT：单壁碳纳米管)，而且，碳纳米管11内部的透光性电极2侧配置有n型掺杂剂13并且金属电极3侧配置有p型掺杂剂14。即，碳纳米管11内含有n型掺杂剂13和p型掺杂剂14。
上述n型掺杂剂13使用比碳纳米管11负电性小的金属，例如Ba、Ca、Cs、Fr、K、Li、Mg、Na、Rb和Sr中的任意一种金属。
此外，上述p型掺杂剂14使用比碳纳米管11负电性大的元素，例如Cl、F、N和O中的任意一种。
接着，根据图2说明上述发电层4的制造方法。
首先，简单说明发电层4的制造所使用的蒸发装置。
即，如图2所示，所述蒸发装置21包括：真空容器22，具备配置有碳纳米管群11G的真空室22a；真空泵24，借助吸引管23吸引所述真空容器22内的气体；第一掺杂剂供给部(也称为蒸发部)27，设置于真空容器22的底壁部(下部)22b，用于供给n型掺杂剂13；以及第二掺杂剂供给部28，设置于真空容器22的上壁部(上部)22c，用于向真空室22a供给p型掺杂剂14。
上述第一掺杂剂供给部27包括：容器部41，上方具有开口部41a并且设有能开关所述开口部41a的开闭盖(也称为闸门)42；以及作为加热装置的加热器45，配置在所述容器部41内的下部并且借助开关43连接于电源44。
因此，如果向容器部41内填充有n型掺杂剂13的原料，并由加热器45加热容器部41内，则可以使n型掺杂剂13蒸发并以分子能级在碳纳米管11内移动。
此外，上述第二掺杂剂供给部28由筒状的导入部51和开闭盖(也称为闸门)52构成，所述导入部51设置于真空容器22的上壁部22c，所述开闭盖52设置于所述导入部51的内端开口部，此外，所述导入部51的外端借助掺杂剂供给管53，与p型掺杂剂的气体供给源(例如储气瓶等)54连接。
因此，打开开闭盖52并借助导入部51和掺杂剂供给管53从气体供给源54供给p型掺杂剂14时，也可以使p型掺杂剂14以分子能级在碳纳米管11内移动。
即，可以使各掺杂剂13、14内含于各碳纳米管11。
此外，在上述真空容器22内的上下位置，即第一掺杂剂供给部27的正上方位置和第二掺杂剂供给部28的正下方位置，分别配置有加热器61、62。
上述各加热器61、62用于加热作为发电层4的碳纳米管群11G整体，特别是通过加热碳纳米管群11G的端部，可以将开口的碳纳米管11的端部封闭。
接着，说明注入掺杂剂并制造太阳能电池的方法，特别是发电层的制造方法。
如图1所示，首先朝向形成薄片状的垂直定向的碳纳米管群11G注入作为保持构件15的水玻璃等透明填充剂，并保持(维持)为规定厚度的层状。
而后，将碳纳米管群11G的保持构件15用溶剂(采用氢氟酸等)溶解，露出碳纳米管11的端部后，由强酸(采用硝酸等)使各碳纳米管11的顶端开口。
接着，将形成所述层状的碳纳米管群11G例如借助隔热件29保持在真空容器22内的中间高度位置上。具体而言，借助螺纹机构等将保持构件15保持于隔热件29。
接着，驱动真空泵24对真空室22a粗抽真空后，利用非活性气体(例如氩气)进行置换，并抽真空直到成为规定的真空度，例如约0.001Pa以下的真空度。
真空度达到足够的值时，使第一掺杂剂供给部27的容器部41所设置的加热器45动作，将容器部41内的n型掺杂剂13加热到升华温度以上。n型掺杂剂13开始升华后，打开容器部41的开闭盖42，并且也打开掺杂剂供给部28的导入部51的开闭盖52。
由此，如图2所示，n型掺杂剂13在真空室22a内上升并从碳纳米管11的下端开口部向内部移动(进入)而成为稳定状态，不会排出到外部。另一方面，p型掺杂剂14从上方导入真空室22a内，也从碳纳米管11的上端开口部向内部移动而成为稳定状态。
另外此时，碳纳米管群11G被其上下配置的加热器61、62加热到规定温度，例如300℃左右。
因此，成为p型掺杂剂14进入碳纳米管11的上方位置并且n型掺杂剂13进入下方位置的状态。
另外，为了使n型掺杂剂13和p型掺杂剂14均等地内含于碳纳米管11，对n型掺杂剂13的温度和p型掺杂剂14的供给压力进行控制，以使各自的蒸气压力相同。
而后，当经过了全部碳纳米管11都应当内含有掺杂剂13、14的时间(例如10小时左右)时，停止容器部41的加热器45并且关闭开闭盖42，此外也关闭导入部51的开闭盖52。
最后，可以通过利用碳纳米管群11G的上下配置的加热器61、62局部加热碳纳米管11的端部，来封闭碳纳米管11的开口端。另外，由于内含物在碳纳米管11的内部稳定，所以也可以不封闭碳纳米管11的开口端。
使用上述得到的发电层4制造太阳能电池1时，如图1所示，在由垂直定向的碳纳米管11形成的层状的碳纳米管群11G的内含有p型掺杂剂14一侧粘贴金属电极3，所述金属电极3通过在由Al、Ag、Au、Pd、Cu等中的任意一种构成的金属板3a上涂布金属碳纳米管(MWCNT：多壁碳纳米管)3b的浆料而构成。此外，在碳纳米管群11G的内含有n型掺杂剂13一侧粘贴透光性电极2，所述透光性电极2通过在透明基板2a的表面形成透明导电膜2b而构成。所述透光性电极2的表面设有辅助电极71。另外，透光性电极也可以使用梳状或网眼状的金属。
这样，由碳纳米管群构成发电层4，并且在碳纳米管11的一端侧内含有n型掺杂剂而在另一端侧内含有p型掺杂剂，因此不同于以往的在外表面附着掺杂剂的结构，可以防止氧化从而可以提高耐久性。
(实施例2)
本发明实施例2的太阳能电池的主要结构为：在入射太阳光的具有透光性的一方的电极构件及其相反侧的另一方的电极构件之间，配置有由碳纳米管群构成的发电层，并且在上述碳纳米管的中央部分内含有富勒烯，且在比所述富勒烯更靠一端侧内含有n型掺杂剂而在比富勒烯更靠另一端侧内含有p型掺杂剂。
如图3所示，所述太阳能电池101包括：透光性电极(一方的电极构件的一例)102，配置在太阳光的入射侧；金属电极(另一方的电极构件的一例)103，配置在与太阳光的入射侧相反侧；以及发电层104，配置在上述透光性电极102和金属电极103之间，并且由集合有多个垂直定向的碳纳米管的碳纳米管群构成。
上述透光性电极102是负的电极部，其包括：作为窗构件的透明基板(使用SiO2、玻璃等)102a；以及形成在所述透明基板102a的表面的ITO等透明导电膜102b。
上述金属电极103是正的电极部，其包括：例如由Ag、Al、Au、Cu、Pd等中的任意一种构成的金属板103a；以及形成在所述金属板103a的表面的金属碳纳米管103b。
而且如上所述，上述发电层104由碳纳米管群构成，以下具体说明。
作为构成所述发电层104中的碳纳米管群111G的碳纳米管111，采用具有垂直定向性且单层的碳纳米管(SWCNT：单壁碳纳米管)，而且在碳纳米管111内部的中央部分(优选中央附近)例如配置有富勒烯112作为外径略小于所述碳纳米管的内径的原子或分子，且在碳纳米管111内的比富勒烯112更靠透光性电极102侧配置有n型掺杂剂113，并在比富勒烯112更靠金属电极103侧配置有p型掺杂剂114。由此，通过在中央部分配置富勒烯112，该部分成为i型(本征半导体)。
即，碳纳米管111依次内含有n型掺杂剂113、富勒烯112和p型掺杂剂114，即，碳纳米管111本身形成pin结(p型部分、i型部分、n型部分)。
上述n型掺杂剂113采用比碳纳米管111负电性小的金属，例如Ba、Ca、Cs、Fr、K、Li、Mg、Na、Rb和Sr中的任意一种金属。
此外，上述p型掺杂剂114采用比碳纳米管111负电性大的元素，例如Cl、F、N和O中的任意一种。
另外，富勒烯112采用C20或C60。富勒烯的尺寸当然是能在碳纳米管11的内部移动的尺寸(具有略小于碳纳米管的内径的外径)，但是为了阻止掺杂剂113、114的移动，尽可能选择大的尺寸。例如，针对直径1nm以下的碳纳米管，选择富勒烯C20，针对直径大于1nm且在2nm以下的碳纳米管，选择富勒烯C60。另外，除了富勒烯112以外，例如在碳纳米管的外径为0.8～2nm时，可以采用Au、Pt等的纳米粒子(外径为0.5～1.8nm左右)，此外，在碳纳米管的外径为0.4～0.82nm时，可以采用外径为0.22nm的Xe原子。另外，作为除了富勒烯以外的原子或分子，当然选择用于内含所述原子或分子的碳纳米管部分成为i型的原子或分子。
接着，根据图4和图5说明上述发电层104的制造方法。
首先，简单说明发电层104的制造所使用的蒸发装置。
即，如图4所示，所述蒸发装置121包括：真空容器122，具备配置有碳纳米管群111G的真空室122a；真空泵124，借助吸引管123吸引所述真空容器122内的气体；用于供给富勒烯112的富勒烯供给部(也称为蒸发部)126和用于供给n型掺杂剂113的第一掺杂剂供给部127，配置(设置)于真空容器122的底壁部(下部)122b；以及用于向真空室122a供给p型掺杂剂114的第二掺杂剂供给部128，设置于真空容器122的上壁部(上部)122c。
上述富勒烯供给部126包括：容器部131，上方具有开口部131a并且设有能开关所述开口部131a的开闭盖(也称为闸门)132；以及作为加热装置的加热器135，配置在所述容器部131内的下部并且借助开关133连接于电源134。
因此，如果向容器部131内填充有富勒烯112，并由加热器135加热容器部131内，则可以使富勒烯112升华并以分子能级在碳纳米管111内移动。
此外，上述第一掺杂剂供给部127包括：容器部141，上方具有开口部141a并且设有能开关所述开口部141a的开闭盖(也称为闸门)142；以及作为加热装置的加热器145，配置在所述容器部141内的下部并且借助开关143连接于电源144。
因此，如图5所示，如果向容器部141内填充有n型掺杂剂113的原料，并由加热器145加热容器部141内，则可以使n型掺杂剂113蒸发并以分子能级在碳纳米管111内移动。
此外，上述第二掺杂剂供给部128由筒状的导入部151和开闭盖(也称为闸门)152构成，所述导入部151设置于真空容器122的上壁部122c，所述开闭盖152设置于所述导入部151的内端开口部，此外，所述导入部151的外端借助掺杂剂供给管153，与p型掺杂剂的气体供给源(例如储气瓶等)154连接。
因此，打开开闭盖152并借助导入部151和掺杂剂供给管153从气体供给源154供给p型掺杂剂114时，也可以使p型掺杂剂114以分子能级在碳纳米管111内移动。
即，可以使富勒烯112和各掺杂剂113、114内含于各碳纳米管111。
此外，在上述真空容器122内的上下位置，即富勒烯供给部126和第一掺杂剂供给部127的正上方位置以及第二掺杂剂供给部128的正下方位置，分别配置有加热器161、162。
上述各加热器161、162用于加热作为发电层104的碳纳米管群111G整体，特别是通过加热碳纳米管群111G的端部，可以将开口的碳纳米管111的端部封闭。
接着，说明注入掺杂剂并制造太阳能电池的方法，特别是发电层的制造方法。
如图3所示，首先朝向形成薄片状的垂直定向的碳纳米管群111G注入作为保持构件115的水玻璃等透明填充剂，并保持(维持)为规定厚度的层状。
而后，将碳纳米管群111G的保持构件115用溶剂(采用氢氟酸等)溶解，露出碳纳米管111的端部后，由强酸(采用硝酸等)使各碳纳米管111的顶端开口。
接着，将形成所述层状的碳纳米管群111G例如借助隔热件129保持在真空容器122内的中间高度位置上。具体而言，借助螺纹机构等将保持构件115保持于隔热件129。
接着，驱动真空泵124对真空室122a粗抽真空后，利用非活性气体(例如氩气)进行置换，并抽真空直到成为规定的真空度，例如约0.001Pa以下的真空度。
真空度达到足够的值时，使富勒烯供给部126的容器部131所设置的加热器135动作，将所述容器部131加热到500℃。加热到500℃时，由于富勒烯112升华，所以打开开闭盖132向真空室122a内供给富勒烯112。
另外，此时碳纳米管群111G被其上下配置的加热器161、162加热到规定温度，例如300℃左右。
直到经过了从容器部131排出的至少一个富勒烯112应该移动到真空容器122内保持的碳纳米管111内部的时间(例如5小时左右)为止，维持富勒烯112的供给状态。
而后，当经过了富勒烯112应该被内含于碳纳米管群111G的时间时，切断容器部131的加热器135并且关闭开闭盖132。
接着，再次确认真空室122a内的真空度在规定值以下之后(当然，不在规定值以下时，进行抽真空)，使第一掺杂剂供给部127的容器部141所设置的加热器145动作，将容器部141内的n型掺杂剂113加热到升华温度以上。当n型掺杂剂113开始升华时，打开容器部141的开闭盖142，并且也打开第二掺杂剂供给部128的导入部151的开闭盖152。
由此，如图5所示，n型掺杂剂113在真空室122a内上升并从碳纳米管111的下端开口部向内部移动(进入)而成为稳定状态，不会排出到外部。另一方面，p型掺杂剂114从上方导入真空室122a内，也从碳纳米管111的上端开口部向内部移动并成为稳定状态。
因此，成为p型掺杂剂114进入碳纳米管111的比富勒烯112更靠上方位置，n型掺杂剂113进入比中间位置的富勒烯112更靠下方位置的状态。
另外，为了使n型掺杂剂113和p型掺杂剂114均等地内含于碳纳米管111，分别对n型掺杂剂113的温度和p型掺杂剂114的供给压力进行控制，以使各自的蒸气压力相同。
而后，当经过了全部碳纳米管111都应该内含有掺杂剂113、114的时间(例如10小时左右)时，停止容器部141的加热器145并且关闭开闭盖142，此外也关闭导入部151的开闭盖152。
最后，可以通过利用碳纳米管群111G的上下配置的加热器161、162局部加热碳纳米管111的端部，来封闭碳纳米管111的开口端。另外，由于内含物在碳纳米管111的内部稳定，所以也可以不封闭碳纳米管111的开口端。
使用上述得到的发电层104制造太阳能电池101时，如图3所示，在由垂直定向的碳纳米管111形成的层状的碳纳米管群111G的内含有p型掺杂剂114一侧粘贴金属电极103，所述金属电极103通过在由Al、Ag、Au、Pd、Cu等中的任意一种构成的金属板103a上涂布金属碳纳米管(MWCNT：多壁碳纳米管)103b的浆料而构成。此外，在碳纳米管群111G的内含有n型掺杂剂113一侧粘贴透光性电极102，所述透光性电极102通过在透明基板102a的表面形成透明导电膜102b而构成。所述透光性电极102的表面设有辅助电极171。另外，透光性电极也可以使用梳状或网眼状的金属。
这样，由碳纳米管群111G构成发电层104，并在碳纳米管111的中间位置内含有富勒烯112，而且在比富勒烯112更靠一端侧内含有n型掺杂剂113，且在比富勒烯112更靠另一端侧内含有p型掺杂剂114，所以不同于以往的在外表面附着掺杂剂的结构，可以防止氧化从而可以提高耐久性。而且，n型掺杂剂和p型掺杂剂以隔着富勒烯可靠地分开在两侧的状态配置，所以相比于两种掺杂剂混合存在的情况，可以提高发电效率。
另外，由于在发电层中的各碳纳米管的金属电极侧形成p型部分并且在透光性电极侧形成n型部分，且在各自的中间部分内含有富勒烯而成为i型部分，所以相比于将碳纳米管形成pn结的情况，电位坡度更缓和而且范围变长(在pn结的情况下，由于电位坡度陡且只有较短的范围，因而只能利用在所述短范围吸收的光)，即能吸收太阳光的范围变长，因而可以提高太阳光所具有的能量的转换效率。
(实施例3)
说明本发明实施例3的发电层和使用发电层的太阳能电池。
在上述的实施例2中，在发电层的一方的表面配置透光性电极并且在另一方的表面配置金属电极，但是在本实施例3的太阳能电池中，在发电层的一方的表面配置具有透光性的透光性构件，并且在另一方的表面配置由正的电极部和负的电极部构成的电极构件。另外，对于本实施例3的发电层的碳纳米管群的结构，由于和实施例2中说明的结构相同，所以省略具体说明。
如图6所示，本实施例3的太阳能电池181的主要结构为：由多个碳纳米管191组成的碳纳米管群191G构成发电层184，将发电层184配置在作为窗构件的透光性构件(采用SiO2、玻璃等透明基板)182和电极构件183之间，所述透光性构件182配置在太阳光的入射侧，所述电极构件183配置在与太阳光的入射侧相反侧，并且由正的电极部186和负的电极部187构成上述电极构件183。
当然，各碳纳米管191的中央部分内含有富勒烯192，且在比所述富勒烯192更靠一端侧(与太阳光的入射侧相反侧)内含有n型掺杂剂193，并且在另一端侧(太阳光的入射侧)内含有p型掺杂剂194。
而且，构成上述发电层184的碳纳米管群191G的位于电极构件183侧的一端部亦即n型部分，接触与该电极构件183侧的一端部为同一极性的负的电极部187，并且正的电极部186与碳纳米管群191G的位于透光性构件182侧的另一端部亦即p型部分为同一极性，所述正的电极部186的表面配置有绝缘材料188，并且由导电构件189连接所述p型部分和正的电极部186。
具体而言，碳纳米管群191G的内含有n型掺杂剂193的部分与负的电极部187电导通，碳纳米管群191G的内含有p型掺杂剂194的部分借助导电构件189与正的电极部186电导通。
即，负的电极部187与碳纳米管群191G的一端部直接接触，并且正的电极部186和碳纳米管群191G的另一端部借助导电构件189电导通，所述导电构件189穿过碳纳米管群191G的一端部亦即n型部分，且表面进行了绝缘处理。
所述导电构件189包括：导电性的金属销(也称为电极销)189a，在正的电极部186的表面隔开规定间隔直立设置，用于将所述正的电极部186和碳纳米管群191G的p型部分电连接；以及绝缘膜189b，形成在与碳纳米管群191G的n型部分和内含有富勒烯192的i型部分对应的上述金属销189a的外周面上。当然，金属销189a比碳纳米管群191G的n型部分和i型部分的合计厚度长。此外，正的电极部186和碳纳米管群191G的n型部分利用绝缘材料188而不会导通。
虽然发电层184的制造方法基本上和上述实施例2中说明的制造方法相同，但是关于导电构件189，在由保持构件195保持碳纳米管群191G之前，将其穿入(刺入)薄片状的碳纳米管群191G中。
利用所述结构，即使两电极部186、187配置在单面的情况下，也会横跨电极构件183的整面形成碳纳米管群191G的pin结区域，不会降低发电效率。
按照上述太阳能电池181的结构，除了实施例2说明的效果以外，由于将正的电极部186和负的电极部187即电极构件183配置在发电层184的一方的表面(背面)，所以不需要以往所必需的透明电极或梳状电极等，可以降低制造成本。
另外，因为不需要透明电极，所以相应地减少了电力损失，并且没有梳状电极那样的电极本身遮蔽太阳光的问题，可以防止发电效率降低。
对于构成上述实施例3的发电层184的碳纳米管群191G，虽然将电极构件183侧设为n型并且将透光性构件182侧设为p型，但是也可以将电极构件183侧设为p型并且将透光性构件182侧设为n型。
所述实施例3的太阳能电池的结构简要说明如下。
即，所述太阳能电池将发电层配置在透光性构件和电极构件之间，所述透光性构件设置在光的入射侧，所述电极构件设置在与光的入射侧相反侧，
由正的电极部和负的电极部构成上述电极构件，
使构成上述发电层的碳纳米管群的位于电极构件侧的端部，接触与该电极构件侧的端部为同一极性的正的电极部或负的电极部，并且将绝缘材料配置在与上述碳纳米管群的位于透光性构件侧的端部为同一极性的负的电极部或正的电极部的表面，且由导电构件连接该透光性构件侧的端部以及同一极性的负的电极部或正的电极部。

Claims (7)

1.一种太阳能电池的发电层，由碳纳米管群构成，所述太阳能电池的发电层的特征在于，
用于构成所述碳纳米管群的碳纳米管使用垂直定向的碳纳米管，并且所述碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂且另一端侧内含有p型掺杂剂，
碳纳米管在内含的n型掺杂剂和p型掺杂剂之间，内含有直径接近所述碳纳米管的内径的原子或分子。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的发电层，其特征在于，n型掺杂剂使用比碳纳米管负电性小的元素，p型掺杂剂使用比碳纳米管负电性大的元素。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的发电层，其特征在于，直径接近碳纳米管的内径的原子或分子为富勒烯。
4.一种太阳能电池的发电层的制造方法，为权利要求1至3中任意一项所述的太阳能电池的发电层的制造方法，其特征在于，
由保持构件以层状保持集合有多个垂直定向的碳纳米管而构成的碳纳米管群，并且将所述层状保持的碳纳米管群配置在真空容器内，
接着通过从设置于真空容器的第一掺杂剂供给部供给n型掺杂剂并且从设置于真空容器的第二掺杂剂供给部供给p型掺杂剂，使碳纳米管的一端侧内含有n型掺杂剂并且另一端侧内含有p型掺杂剂。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池的发电层的制造方法，其特征在于，在碳纳米管内含有n型掺杂剂和p型掺杂剂之前，使碳纳米管内含有直径接近所述碳纳米管的内径的原子或分子。
6.一种太阳能电池，包括权利要求1至3中任意一项所述的发电层，其特征在于，
将所述发电层配置在一方的电极构件和另一方的电极构件之间，所述一方的电极构件设置在光的入射侧且具有透光性，所述另一方的电极构件设置在与光的入射侧相反侧。
7.一种太阳能电池，包括权利要求1至3中任意一项所述的发电层，其特征在于，
将发电层配置在透光性构件和电极构件之间，所述透光性构件设置在光的入射侧，所述电极构件设置在与光的入射侧相反侧，
由正的电极部和负的电极部构成所述电极构件，
使构成所述发电层的碳纳米管群的位于电极构件侧的端部，接触与该电极构件侧的端部为同一极性的正的电极部或负的电极部，并且将绝缘材料配置在与所述碳纳米管群的位于透光性构件侧的端部为同一极性的负的电极部或正的电极部的表面，且由导电构件连接该透光性构件侧的端部以及同一极性的负的电极部或正的电极部。
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