CN110323290A - 多结型光能转换元件、具备该元件的器件及SrZn2N2的制造方法 - Google Patents

多结型光能转换元件、具备该元件的器件及SrZn2N2的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多结型光能转换元件、具备该元件的器件及SrZn2N2的制造方法.提供一种多结型光能转换元件，该光能转换元件含有具有适于在光的入射方向上位于上游侧的光能转换层的带隙的材料.本公开的光能转换元件具备：含有SrZn2N2的第一光能转换层和含有光能转换材料的第二光能转换层.上述光能转换材料具有比SrZn2N2的带隙窄的带隙。

Description

多结型光能转换元件、具备该元件的器件及SrZn2N2的制造 方法
技术领域
本公开涉及多结型光能转换元件以及具备该元件的器件。另外，本公开涉及SrZn2N2的制造方法。
背景技术
通过向半导体照射具有该半导体的带隙以上的能量的光，会使该半导体产生电子-空穴对。半导体用于(i)使上述对分离来输出电能的太阳能电池或者光检测元件、以及(ii)通过将上述对用于水分解的化学反应来分解水从而制造氢的氢制造装置。
非专利文献1公开一种适合于利用太阳光能量的水分解(以下有时称作“太阳光水分解”)的半导体的带隙。根据非专利文献1，在具有使有相互不同的带隙的两种半导体层叠而成的串叠型(tandem)构造的器件中，位于光入射侧的顶部单元的半导体的带隙优选约为1.8eV，底部单元的半导体的带隙优选约为1.2eV。
非专利文献2公开了一种适合于太阳能电池的半导体的带隙。非专利文献2公开了一种层叠有具有相互不同的带隙的多种半导体作为光能转换层的多结型太阳能电池。根据非专利文献2，关于使具有相互不同的带隙的两种半导体层叠而成的串叠型太阳能电池，位于最外侧的第一光能转换层的半导体的带隙优选约为1.7eV，位于第一光能转换层的里侧的第二光能转换层的半导体的带隙优选约为1.1eV。并且，根据非专利文献2，关于使具有相互不同的带隙的三种半导体层叠而成的串叠型太阳能电池，位于最外侧的第一光能转换层的半导体的带隙优选约为1.9eV，位于第一光能转换层的里侧的第二光能转换层的半导体的带隙优选约为1.4eV，位于第二光能转换层的里侧的第三光能转换层的半导体的带隙优选约为1.0eV。
非专利文献3公开了一种具有使有相互不同的带隙的两种半导体层叠而成的串叠型构造的太阳光水分解器件。关于该太阳光水分解器件，在非专利文献3中公开了实际上利用模拟太阳光照射来进行水的分解反应。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Linsey C.Seitz et al.，″Modeling Practical PerformanceLimits ofPhotoelectrochemical Water Splitting Based on theCurrent State ofMaterials Research″，ChemSusChem，Vol.7，1372-1385(2014)
非专利文献2：Lin Z.et al.，″Conversion efficiency limits and bandgapdesigns for multi-junction solar cells with internal radiative efficienciesbelow unity″，Optics Express，Vol.24，A740-A751(2016)
非专利文献3：Chen，Y.S.et al.，″All Solution-Processed Lead HalidePerovskite-BiVO4 TandemAssembly for Photolytic Solar Fuels Production″，Journal American Chemical Society，Vol.137，974-981 (2015)
发明内容
发明要解决的课题
本公开的目的在于提供一种多结型光能转换元件，该多结型光能转换元件包含具有适合在光的入射方向上位于上游侧的光能转换层的带隙的材料。
用于解决课题的技术方案
本公开的光能转换元件具备：
含有SrZn2N2的第一光能转换层；和
含有光能转换材料的第二光能转换层，
在此，上述光能转换材料具有比SrZn2N2的带隙窄的带隙。
本公开提供一种多结型光能转换元件，该多结型光能转换元件包含具有适合于在光的入射方向上位于上游侧的光能转换层的带隙的材料。
附图说明
图1示出本公开的第一实施方式的多结型光能转换元件的剖视图。
图2示出SrZn2N2的晶体结构。
图3示出Sr-Zn-N系的化学势(chemical potential)空间的三维状态图。
图4示出本公开的第二实施方式的器件的剖视图。
图5示出本公开的第三实施方式的器件的剖视图。
图6示出本公开的第三实施方式的器件的变形例的剖视图。
图7示出所获得的生成物的粉末X射线衍射的图案以及SrZn2N2的标准的X射线衍射的图案。
图8A是示出将在实施例1中获得的生成物的光吸收光谱转换成直接跃迁(directtransition)型后的光吸收光谱的曲线图。
图8B是示出将在实施例1中获得的生成物的光吸收光谱转换成间接跃迁(indirect transition)型后的光吸收光谱的曲线图。
图9示出在比较例1中获得的生成物的粉末X射线衍射的图案。
图10示出(i)在实施例1中作为原料使用的SrZn2粉末的粉末X射线衍射的图案、以及(ii)在实施例1中通过在氨气氛中以400℃对SrZn2粉末进行烧成而获得的生成物的粉末X射线衍射的图案。
标号说明
100多结型光能转换元件，110第一光能转换层，120第二光能转换层，130第一电极，200器件，210第二电极，300、400器件，310电极， 320导线，330溶液，340容器，500光。
具体实施方式
<实施方式>
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。
[第一实施方式]
图1示出本公开的第一实施方式的多结型光能转换元件的剖视图。图 1所示的多结型光能转换元件(以下有时简单地称作“元件”)100是使光 500从预定方向入射的元件。元件100具备第一光能转换层110和第二光能转换层120。在针对元件100的光的入射方向上，第二光能转换层120 配置于比第一光能转换层靠下游侧。换言之，光500到达第一光能转换层 110，而且穿过第一光能转换层110。光500的成分的一部分被第一光能转换层110吸收。穿过第一光能转换层110后的剩余的光的成分到达第二光能转换层120。光500也被第二光能转换层120吸收。此外，图1中，标号130示出电极(第一电极130)。
图1所示的元件100具有层叠相互不同的两个光能转换层而成的双层构造。含有两个光能转换层的多结型光能转换元件有时也被称作串叠型光能转换元件。
求出了在光的入射方向上位于上游侧的第一光能转换层110所含有的第一光能转换材料、以及位于下游侧的第二光能转换层120所含有的第二光能转换材料分别具有适合的带隙。第一光能转换材料例如具有1.5eV以上且2.2eV以下的带隙。第二光能转换材料例如具有0.8eV以上且1.5eV 以下的带隙。
第一光能转换层110含有SrZn2N2作为第一光能转换材料。SrZn2N2作为上述的第一光能转换材料具有适合的带隙。
第二光能转换层120含有与第一光能转换材料相比具有较窄的带隙的第二光能转换材料。第二光能转换材料的带隙也可以以0.2eV以上且1.0eV 以下的范围比第一光能转换材料的带隙窄。作为第二光能转换材料，例如可以举出Si。
图1中，第一电极130在光的入射方向上配置于比第二光能转换层120 靠下游侧。此外，第一电极的位置不限定于图1所示的位置。第一电极既可以在光的入射方向上配置于比第一光能转换层110靠上游侧，也可以配置于靠下游侧。第一电极也可以是对光具有透明性的导电体。光的例子是可见光。在第一电极在光的入射方向上比第二光能转换层120靠上游侧的情况下，第一电极需要是对光具有透明性的导电体。
此外，对于图1所示的元件100而言，所含有的光能转换层是两层(即第一光能转换层110以及第二光能转换层120)。但是，本公开的多结型光能转换元件也可以含有三层以上的光能转换层。在多结型光能转换元件含有三层以上的光能转换层的情况下，对于第一光能转换层以及第二光能转换层而言，在针对多结型光能转换元件的光的入射方向上，第一光能转换层可以位于上游侧，并且第二光能转换层可以位于下游侧。因此，在光的入射方向上，也可以在比第一光能转换层靠上游侧还设置有其它光能转换层，也可以在第一光能转换层与第二光能转换层之间还设置有其它光能转换层，也可以在比第二光能转换层靠下游侧还设置有其它光能转换层。此外，图1中，第一光能转换层与第二光能转换层相互接触，但也可以在第一光能转换层与第二光能转换层之间设置有接合层。
以下，对作为第一光能转换材料使用的SrZn2N2进行说明。
图2示出SrZn2N2(三方晶系)的晶体结构。使用图2所示的晶体结构，进行了基于第一原理计算的SrZn2N2的晶体结构最优化。第一原理计算基于密度泛函理论，并使用PAW(Projector Augmented Wave，投影扩充波)法来进行。在晶体结构最优化中，在表现作为电子间的相互作用的交换关联项(Exchange-correlation term)的电子密度的描述中使用了GGA-PBE。使用最优化后的晶体结构，通过第一原理计算而计算出 SrZn2N2的带隙、电子的有效质量、空穴的有效质量以及光吸收系数光谱。在带隙、电子的有效质量、空穴的有效质量以及光吸收系数光谱的计算中，使用了HSE(Heyd-Scuseria-Ernzerhof)06。公知若使用HSE06，则能够以较高的精度预测半导体的物理参数。
假定能量色散(Energy dispersive)中的导带的底呈抛物线状，并通过状态密度计算出电子的有效质量。同样，假定能量色散中的价带顶部呈抛物线状，并通过状态密度计算出空穴的有效质量。通过根据第一原理计算而计算出的介电函数计算出光吸收系数光谱。表1示出如上述那样计算出的SrZn2N2的带隙、电子的有效质量、以及空穴的有效质量。表1还示出比带隙大0.2eV的能量下的光吸收系数。如在该技术领域内所熟知那样，本说明书中使用的术语“比带隙大0.2eV的能量下的光吸收系数”从如上述那样计算出的光吸收系数光谱的曲线图(未图示)求出。该曲线图的横轴以及纵轴分别表示能量以及光吸收度。在能量等于带隙的情况下，光吸收度为0。“比带隙大0.2eV的能量下的光吸收系数”是与比带隙大0.2eV的能量对应的光吸收度。表1中，关于电子的有效质量以及空穴的有效质量，示出电子的有效质量(me*)与电子的静止质量(m0)之比(表1中记载为“me*/m0”)、以及空穴的有效质量(mh*)与电子的静止质量(m0) 之比(表1中记载为“mh*/m0”)。
从表1可知，SrZn2N2具有适于太阳能电池器件以及太阳光水分解器件之类的多结型光能转换元件中的在光的入射方向上位于上游侧的光能转换层的材料的带隙。并且，在光能转换元件中，由光激发出的电子和空穴需要不失活地到达电极、或者到达引起化学反应的界面。因此，在光能转换材料中，优选电子的有效质量以及空穴的有效质量较小，例如优选电子的有效质量与电子的静止质量之比(以下有时称作“电子的有效质量比”) 以及空穴的有效质量与电子的静止质量之比(以下有时称作“空穴的有效质量比”)低于1.5。在SrZn2N2中，电子的有效质量比以及空穴的有效质量比低于1.因此，可以说SrZn2N2作为半导体材料而具有非常小的有效质量。另外，SrZn2N2在对带隙加上0.2eV后的能量下具有超过1×104cm-1的较大的光吸收系数。
除此之外，Zn的3d轨道在与N的2p轨道相同程度的能量上具有轨道。在该情况下，因两者的混合而形成的反键轨道(Antibonding Orbital) 会形成价带。具有这样的电子构造的材料，期待在被导入了缺陷的情况下，不形成深的缺陷能级(defect level)而形成浅的缺陷能级。深的缺陷能级作为载流子的复合部位起作用，对载流子输送特性产生不良的影响。因此，不易形成深的缺陷能级是作为光能转换元件的材料优选的特性。
综上所述，SrZn2N2作为光能转换元件的材料是非常有前途的。即，在SrZn2N2用于多结型光能转换元件的第一光能转换层的情况下，该多结型光能转换元件能够高效地吸收恰当波长的太阳光，表现出良好的载流子移动特性，从而可能实现较高的能量转换效率。
表1
接下来，对SrZn2N2的制造方法进行说明。
SrZn2N2的制造方法的一个例子例如具备以下的工序：
(a)在含有氮原子的气体中对含有Sr和Zn的原料进行烧成来获得 SrZn2N2的工序。
在上述的制造方法中，能够合成还未报告过合成例的SrZn2N2。另外，在上述的制造方法中，由于不包括复杂的工序，所以不需要特别的装置，并且能够进行SrZn2N2的大量生产。因此，根据该制造方法，能够低成本地制造SrZn2N2。
作为原料使用的材料，没有特别限定，例如能够使用单体金属(Sr、 Zn)、合金(SrZn2、SrZn13等)、氧化物(ZnO、SrO)、复合氧化物(SrZnO2)、氮化物(Zn3N2、Sr3N2)、金属盐(碳酸盐、氯化物等)以及它们的复合材料。原料也可以是单体金属、合金以及它们的复合物等金属原料。另外，原料的形状没有特别限定，可以是块状或者粉末状，也可以是形成在基板上的膜状。
在氮化物合成时，氮分子通常难以发生反应，因此例如优选提高氮的化学势(以下称作氮势)和/或原料的反应性。从图3可知，SrZn2N2需要在较高的氮势下进行合成。因此，与氮化源的反应性较高的单体金属以及合金等适宜作为原料。上述金属材料一般氧化还原电位非常大，能够提高反应性。尤其作为碱土类金属的Sr反应性极其高，从而含有Sr的合金能够提高原料整体的反应性。这样，含有反应性较高的金属的合金作为 SrZn2N2的合成原料是有用的。
另外，如上所述，原料也可以呈膜状地形成在基板上。通过使形成在基板上的原料氮化，能够在基板上直接形成SrZn2N2，能够简便地形成多结型光能转换元件中的第一光能转换层。
用于使原料氮化的含有氮原子的气体没有特别限定。例如，能够使用氮分子(N2)、氨(NH3)以及肼(N2H4)等。尤其氮化力较高且廉价的氨能够优选地使用。使用了含有氮原子的气体的氮化处理能够在大气压下实施。大气压下的氮化处理的实施与真空下或者高压下的氮化处理的实施相比，不需要复杂的工序以及设备。因此，能够实现低成本的SrZn2N2的制造。
为了获得较高的氮势，例如优选提高烧成温度。但是，有时单体的Zn 金属的蒸气压力较高，在高温的烧成中会蒸发。因此，为了容易获得具有 SrZn2N2组成的化合物，烧成温度例如可以是300～700℃左右，也可以是 500～600℃。此外，在500～600℃时，Zn基本不蒸发，能够有助于反应。此外，在这样的温度区域内，作为含有氮原子的气体，可以使用氮化力较高的氨气。
[第二实施方式]
图4示出本公开的第二实施方式的器件的剖视图。图4所示的器件200 具备第一实施方式的多结型光能转换元件100。器件200还具备第一电极 130和第二电极210。第一电极130如在第一实施方式中所说明的那样。但是，在第二实施方式的器件中，第一电极的配置位置是在光的入射方向上比第一光能转换层靠上游侧或者是在光的入射方向上比第二光能转换层靠下游侧。在光的入射方向上，第二电极210与第一电极130夹着第一光能转换层110和第二光能转换层120。也可以在第一光能转换层110与第二光能转换层120之间设置有接合层。
在器件200中，通过向元件100照射光来将光转换成电。在图4所示的器件200中，在光的入射方向上，第二电极210配置于比多结型光能转换元件100靠上游侧。因此，在该结构的情况下，第二电极210是对光(例如可见光)具有透明性的导电体。此外，在多结型光能转换元件的第一电极在光的入射方向上配置于比第一光能转换层靠上游侧的情况下，第二电极配置于比第二光能转换层靠下游侧。因此，在该情况下，也可以构成为，第一电极相对于光(例如可见光)具有透明性，第二电极相对于光(例如可见光)不具有透明性。
若向器件200照射光，则透过第二电极210后的光中，在第一光能转换层110由作为第一光能转换材料的SrZn2N2吸收与SrZn2N2的带隙对应的短波长侧的光。在第一光能转换层110未被吸收的长波长侧的光在第二光能转换层120被第二光能转换材料吸收。在第一光能转换层110和第二光能转换层120被吸收了的光能转换成电能，并经由第一电极130和第二电极210被取出。
[第三实施方式]
图5示出本公开的第三实施方式的器件的剖视图。图5所示的器件300 具备第一实施方式的多结型光能转换元件100。器件300还具备第一电极 130、电极310、液体330以及容器340。在器件300中，通过向元件100 照射光来分解水。此外，第一电极130如在第一实施方式中所说明的那样。
电极310经由导线320与元件100的第一电极130电连接。
液体330是水或者电解质溶液。电解质溶液呈酸性或者碱性。具体地，电解质溶液的例子是硫酸水溶液、硫酸钠水溶液、碳酸钠水溶液、磷酸缓冲液、或者硼酸缓冲液。
容器340容纳元件100、电极310以及液体330。容器340例如是透明的。具体地，也可以是容器340的至少一部分是透明的，以使得光从容器 340的外部向容器340的内部传递。
若向元件100照射光，则在元件100的表面上产生氧或者氢，并在电极310的表面上产生氢或者氧。太阳光之类的光穿过容器340而到达元件 100。在吸收到光的第一光能转换层110和第二光能转换层120的光能转换材料的导带以及价带分别产生电子以及空穴。通过上述电子以及空穴产生水分解反应。在作为元件100的光能转换材料而被包含的半导体是n型半导体的情况下，在元件100的表面上，如下述反应式(1)所示地分解水，而产生氧。在该情况下，在电极310的表面上，如下述反应式(2)所示地产生氢。在作为元件100的光能转换材料而被包含的半导体是p型半导体的情况下，在电极310的表面上，如下述反应式(1)所示地分解水，而产生氧。在该情况下，在元件100的表面上，如下述反应式(2)所示地产生氢。
(化学式1)
4h++2H2O→O2↑+4H+ (1)
(h+表示空穴)
(化学式2)
4e-+4H+→2H2↑ (2)
在图5所示的器件300的情况下，光既可以从元件100侧入射至器件 300，也可以从电极310侧入射至器件300。但是，在光从电极310入射的情况下，电极310使用相对于光(例如可见光)具有透明性的导电体。
本公开的器件不限定于图5所示的结构、即液体330在针对元件100 的光的入射方向上位于元件100与电极310之间的结构。也可以如图6所示的器件400那样，液体330在针对元件100的光的入射方向上位于元件 100的第一光能转换层110与元件100的第二光能转换层120之间。在该结构的情况下，为了进一步提高光的吸收效率，第一光能转换层的表面积与第二光能转换层的表面积也可以不同。具体地，第二光能转换层的表面积也可以比第一光能转换层的表面积大。
(实施例)
以下，参照实施例，更详细地说明本公开的多结型光能转换元件。
(实施例1)
在乳钵中粉碎高纯度化学研究所制的SrZn2合金，用100μm筛孔除去粗大颗粒，从而获得了SrZn2粉末。称量1.0g的SrZn2粉末，并将其填充在氧化铝舟皿(Al2O3：99.6％)的壳体(case)内。将填充有SrZn2粉末的氧化铝舟皿的壳体导入至氧化铝制的塔曼管式炉(Tammann tube furnace)。在使炉内真空排气后，向炉内导入N2直至成为大气压。之后，通过向炉内以1000mL/分导入1h的NH3，来将炉内置换成NH3气氛，并开始升温。SrZn2粉末的烧成在大气压下、1000mL/分的NH3气流中、升降温100℃/小时、保特温度600℃、保特时间10小时的条件下进行了实施。在冷却至室温后，用N2将炉内完全置换，并取出了生成物。
图7是示出所获得的生成物的粉末X射线衍射的图案以及SrZn2N2的标准的X射线衍射的图案的曲线图。将测定波长设为0.15405纳米(Cu Kα)，并使用全自动水平型多目的X射线衍射装置SmartLab(Rigaku) 实施了粉末X射线衍射测定。
如下模拟了SrZn2N2的标准的X射线衍射的图案。基于根据第一原理计算而计算出的SrZn2N2的结构，使用软件(Visualization for Electronic and STructual Analysis，以下为“VESTA”)计算出SrZn2N2的峰。这样计算出的SrZn2N2的峰是绝对零度下的峰。通过使用最小二乘法，从所计算出的绝对零度下的SrZn2N2的结构的峰计算出SrZn2N2的晶格常数。所计算出的晶格常数是a＝b＝0.6122纳米且c＝0.6224纳米。基于像这样计算出的晶格常数，模拟出室温下的SrZn2N2的结构的峰。
从图7可理解，在34°～38°确认到被认为是来自副产物的多个峰，但是其它峰归属于模拟出的室温下的SrZn2N2的结构的峰。SrZn2N2的合成至今还未报告过，但粉末X射线衍射的图案证明了合成出SrZn2N2。
图8A和图8B示出在实施例1中获得的生成物的光吸收光谱。图8A 示出将测定到的光吸收光谱转换成直接跃迁型后的光吸收光谱。图8B示出将测定到的光吸收光谱转换成间接跃迁型的光吸收光谱。在石英窗的池 (cell)填充生成物，利用漫反射法，在250～1200nm的波长范围内测定到光吸收光谱。在间接跃迁和直接跃迁的情况下，带隙均约为1.65eV。示出光吸收的陡峭的上升。归属于副产物的光吸收示出1.2eV。根据该结果，示出SrZn2N2具有适于多结型光能转换元件中的第一光能转换层的带隙。
(比较例1)
在N2气氛的手套箱(glove box)内，称量Alfa Aesar公司制的Zn3N2粉末和高纯度化学研究所制的Sr3N2粉末，以使摩尔比成为2：1，并在乳钵中进行了混合。将所获得的混合粉末投入至一侧封闭的石英管(外径 13mmΦ，内径10mmΦ)内。石英管的开口部被气囊封闭，确保了石英管内部的气密性。使该石英管移动至大气中，用燃气燃烧器封闭石英管的开口部附近，由此制成了封入有混合粉末以及N2的安瓿。将所制成的安瓿导入至电炉，并在大气压下以600℃烧成三天。以10℃/分实施升温，并且以自然冷却实施了降温。
图9示出在比较例1中获得的生成物的粉末X射线衍射的图案。将测定波长设为0.15405纳米(Cu Kα)，并使用全自动水平型多目的X射线衍射装置SmartLab(Rigaku)实施了该粉末X射线衍射测定。生成物的粉末X射线衍射的图案中显现归属于Sr2ZnN2的峰和归属于SrZn13的峰，未观测到SrZn2N2的峰。此外，作为Sr2ZnN2以及SrZn13的标准的峰，参照了ICSD(无机晶体结构数据库)所记载的峰图案。从图3所示的化学势图能够判断出，比较例1中的氮势处于生成Sr2ZnN2以及SrZn13但未生成 SrZn2N2的范围。在600℃以上，原料分解，并且引起Zn的蒸发，从而在比较例1中不可能实现更高的氮势。另一方面，认为在实施例1中通过利用NH3所具有的较高的氮势和原料的较高的反应性，能够实现需要更高的氮势的SrZn2N2的合成。因此，可以说实施例1的合成方法是在氮化物合成中用于实现较高的氮势的有用的方法。
此外，在实施例1中，作为原料使用了SrZn2，但在使用SrZn13作为原料的情况下，也能够获得SrZn2N2。图10示出在实施例1中作为原料而使用的SrZn2粉末的粉末X射线衍射的图案和通过以400℃且在NH3气氛下对该SrZn2粉末进行氮化处理而获得的生成物的粉末X射线衍射的图案。将测定波长设为0.15405纳米(Cu Kα)，并使用全自动水平型多目的 X射线衍射装置SmartLab(Rigaku)实施了该粉末X射线衍射测定。此处，SrZn2粉末的400℃下的氮化处理，除将SrZn2粉末的烧成的保持温度从600℃变更至400℃这一点以外，以与实施例1相同的方法进行了实施。从图10所示的粉末X射线衍射的图案明确了：通过400℃的氮化处理， SrZn2大致全部被分解，生成了SrZn13。即，在实施例1中，认为从SrZn2经由SrZn13而合成了SrZn2N2。因此，在实施例1中，即使在使用了SrZn13作为原料来代替SrZn2的情况下，也能够合成SrZn2N2。
工业上的可利用性
本公开的多结型光能转换元件应用了具有适于在光的入射方向上位于上游侧的光能转换层的带隙的材料。因此，本公开的多结型光能转换元件能够优选地用于太阳能电池或者太阳光水分解之类的器件。

Claims (7)

1.一种光能转换元件，具备：
含有SrZn2N2的第一光能转换层；和
含有光能转换材料的第二光能转换层，
在此，所述光能转换材料具有比SrZn2N2的带隙窄的带隙。
2.一种器件，具备：
权利要求1所述的光能转换元件；
第一电极；以及
第二电极，
在此，所述光能转换元件的所述第一光能转换层位于所述光能转换元件的所述第二光能转换层与所述第二电极之间，并且，
所述光能转换元件的所述第二光能转换层位于所述光能转换元件的所述第一光能转换层与所述第一电极之间。
3.一种器件，具备：
权利要求1所述的光能转换元件；
与所述光能转换元件电连接的电极；
溶液；以及
容纳所述光能转换元件、所述电极及所述溶液的容器。
4.一种SrZn2N2的制造方法，
包括工序a，在该工序a中，在含有氮原子的气体中对含有Sr及Zn的原料进行烧成来获得SrZn2N2。
5.根据权利要求4所述的SrZn2N2的制造方法，包括：
工序pa1，粉碎所述原料；
工序pa2，将在工序pa1中粉碎了的原料放入壳体；
工序pa3，将所述壳体导入烧成炉；
工序pa4，向所述烧成炉供给N2；以及
工序pa5，用所述含有氮原子的气体置换在工序pa4中供给的N2，在此，
工序pa1～工序pa5全部在工序a前进行，并且，
所述含有氮原子的气体是氮气以外的气体。
6.根据权利要求4所述的SrZn2N2的制造方法，
所述工序a中的所述含有氮原子的气体是NH3。
7.根据权利要求4所述的SrZn2N2的制造方法，
所述原料是从由SrZn2及SrZn13构成的群中选择的至少一种。
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