CN111201626A - 光电转换元件及其制造方法 - Google Patents
光电转换元件及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111201626A CN111201626A CN201880056121.4A CN201880056121A CN111201626A CN 111201626 A CN111201626 A CN 111201626A CN 201880056121 A CN201880056121 A CN 201880056121A CN 111201626 A CN111201626 A CN 111201626A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion layer
- ion
- transparent electrode
- conversion element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 197
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 15
- -1 formamidine ion Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 11
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O Methylammonium ion Chemical compound [NH3+]C BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N caesium(1+) Chemical compound [Cs+] NCMHKCKGHRPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001419 rubidium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001432 tin ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940006460 bromide ion Drugs 0.000 claims 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 claims 2
- RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N lead(2+) Chemical compound [Pb+2] RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 170
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C=12C=CC3=C(C=4C=CC=CC=4)C=C(C)N=C3C2=NC(C)=CC=1C1=CC=CC=C1 STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-N 4-ethenylbenzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- JGFBQFKZKSSODQ-UHFFFAOYSA-N Isothiocyanatocyclopropane Chemical compound S=C=NC1CC1 JGFBQFKZKSSODQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N butyric acid octyl ester Natural products CCCCCCCCOC(=O)CCC PWLNAUNEAKQYLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GFKJMQOPKRDGGL-UHFFFAOYSA-N dibromoboron Chemical compound Br[B]Br GFKJMQOPKRDGGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N n-butyric acid methyl ester Natural products CCCC(=O)OC UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- DMTNYYLGEBSTEJ-UHFFFAOYSA-N triphenylene-1,2-diamine Chemical compound C1=CC=C2C3=C(N)C(N)=CC=C3C3=CC=CC=C3C2=C1 DMTNYYLGEBSTEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical class O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/81—Electrodes
- H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
- H10K30/57—Photovoltaic [PV] devices comprising multiple junctions, e.g. tandem PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2022—Light-sensitive devices characterized by he counter electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/81—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/621—Providing a shape to conductive layers, e.g. patterning or selective deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/811—Controlling the atmosphere during processing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
- H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
- H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
- H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
- H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种提高了邻接的两个光电转换层的邻接部之间的电分离性的光电转换元件。实施方式的光电转换元件(1)具备：设置于透明基板(2)的具备第1透明电极(4A)、第1光电转换层(5A)以及第1对置电极(6A)的第1光电转换部(3A)；以及具备第2透明电极(4B)、第2光电转换层(5B)以及第2对置电极(6B)的第2光电转换部(3A)。第1对置电极(6A)和第2透明电极(4B)通过连接部(7)电连接。在第1光电转换层(5A)和第2光电转换层(5B)中，通过电阻比第1及第2光电转换层(5A)、(5B)高的非活性区域(10)，邻接的第1及第2光电转换层(5A)、(5B)的邻接部之间电分离。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及光电转换元件及其制造方法。
背景技术
期待将有机/无机混合半导体应用于太阳能电池、发光元件、光传感器等光电转换元件。作为有机/无机混合半导体，已知例如钙钛矿化合物。通过使用有机/无机混合半导体作为太阳能电池等的光电转换元件的活性层的形成材料等，能够在光电转换层(活性层)等的形成中应用廉价的涂布法，因此能够大幅降低活性层等的形成成本。从这一点出发，有机/无机混合太阳能电池有望作为低成本的下一代太阳能电池。
构成太阳能电池模块的单元具有由透明电极和对置电极夹持活性层的构造。作为透明电极，一般使用导电性不足的氧化铟锡(ITO)之类的导电性金属氧化物、导电性高分子材料、碳材料等，以及使金属纳米线之类的添加物与这些材料复合而成的复合材料等，因此，单元面积越是变大，将产生电荷取出到外部的效率越低。因此，排列形成多个长条形单元，并且将多个单元间串联连接。具有多个单元的太阳能电池模块例如通过以下所示的方法形成。
首先，在透明基板上形成各单元的透明电极。在多个透明电极上整面涂布而形成活性层。刻划活性层的一部分而形成使透明电极露出的槽。在具有刻划槽的活性层上，与各单元对应地形成对置电极。此时，通过将邻接的单元的对置电极填充到刻划槽内，使邻接的单元的对置电极与在刻划槽内露出的透明电极电连接。对置电极例如通过使用掩模蒸镀，在按每个单元电分离的状态下形成，或者在均匀形成对置电极之后，通过例如刻划来按每个单元电分离。
活性层的刻划是为了形成作为将邻接的两个单元的对置电极与透明电极电连接的连接部的形成区域的槽，并且与多个单元相应地将在多个透明电极上均匀形成的活性层切断而实施的。刻划例如通过使用刃具的机械刻划来实施。在对活性层或对置电极进行刻划时，在使用金属作为对置电极，并且使用导电性金属氧化物作为透明电极的情况下，由于对包含配置于它们之间的柔软且具有粘性的活性层的、硬度不同的材料的层叠体进行刻划，因此存在如下问题：若刻划时的压力弱，则活性层容易残留在槽内或导电性金属氧化物上。
当活性层残留在槽内或导电性金属氧化物上时，有可能在邻接的活性层的邻接部(接近部)之间发生电短路，并且光电转换效率等特性可能降低。另一方面，当为了使活性层不残留而增加刻划时的压力、输出等时，变得容易在导电性氧化物层产生龟裂等。另外，在使用具有与活性层同等柔软度的导电性高分子材料作为透明电极的情况下，难以在使导电性高分子材料残留的同时仅选择性地刻划并除去活性层。因此，要求能够提高邻接的单元的活性层彼此的邻接部(接近部)之间的电分离性的分离构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5715795号
专利文献2：日本专利第6030176号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明要解决的课题在于，提供一种光电转换元件及其制造方法，其通过提高邻接的两个光电转换层的邻接部(接近部)之间的电分离性，从而能够提高光电转换效率等特性。
用于解决课题的技术方案
实施方式的光电转换元件具备：透明基板；第1光电转换部，具备设置在所述透明基板上的第1透明电极、配置于所述第1透明电极上且包含钙钛矿化合物的第1光电转换层、以及配置于所述第1光电转换层上的第1对置电极；第2光电转换部，具备在所述透明基板上与所述第1透明电极邻接地设置且与所述第1透明电极分离的第2透明电极、在所述第2透明电极上以与所述第1光电转换层邻接的方式配置且包含钙钛矿化合物的第2光电转换层、以及配置于所述第2光电转换层上的第2对置电极；连接部，将所述第1对置电极与所述第2透明电极电连接；以及非活性区域，在所述第1光电转换层与所述第2光电转换层之间，以将邻接的所述第1光电转换层和第2光电转换层的邻接部之间电分离的方式设置，且电阻高于所述第1光电转换层和所述第2光电转换层。
附图说明
图1是示出实施方式的光电转换元件的概略结构的截面图。
图2是放大地示出图1所示的光电转换元件中的光电转换部的截面图。
图3是放大地示出图1所示的光电转换元件的一部分的一个例子的截面图。
图4是放大地示出图1所示的光电转换元件的一部分的其它例子的截面图。
图5A是示出实施方式的光电转换元件的制造工序的一例的截面图。
图5B是示出实施方式的光电转换元件的制造工序的一例的截面图。
图5C是示出实施方式的光电转换元件的制造工序的一例的截面图。
图5D是示出实施方式的光电转换元件的制造工序的一例的截面图。
附图标记
1…光电转换元件，2…透明基板，3、3A、3B、3C…光电转换部，4、4A、4B、4C…透明电极，5、5A、5B、5C…光电转换层，51、51X…活性层，52、52X…第1中间层，53、53X…第2中间层，6、6A、6B、6C…对置电极，7、7A、7B…连接部，10、10A、10B…非活性区域，11、11A…分离槽。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的光电转换元件及其制造方法进行说明。此外，在各实施方式中，有时对实质上相同的构成部位标注相同的附图标记，并部分省略其说明。附图是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各部分的厚度的比率等有时与现实不同。除非特别注明，说明中的表示上下等方向的术语表示将后述的透明基板的光电转换部的形成面设为上时的相对性方向，有时与以重力加速度方向为基准的现实方向不同。
图1示出实施方式的光电转换元件的概略结构。图1所示的光电转换元件1具备作为支撑基板发挥功能的透明基板2和设置于透明基板2上的多个光电转换部3(3A、3B、3C)。光电转换部3分别具备在透明基板2上依次形成的透明电极4(4A、4B、4C)、光电转换层5(5A、5B、5C)以及对置电极6(6A、6B、6C)。
透明基板2由具有透光性和绝缘性的材料构成。作为透明基板2的构成材料，使用无碱玻璃、石英玻璃、蓝宝石等无机材料、以及聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、液晶聚合物等有机材料。透明基板2例如可以是由无机材料或有机材料构成的刚性基板，或者可以是由有机材料或极薄的无机材料构成的柔性基板。
在实施方式的光电转换元件1为太阳能电池的情况下，经由透明基板2和透明电极4对光电转换层5照射光。在光电转换元件1为发光元件的情况下，在光电转换层5产生的光经由透明基板2及透明电极4射出。在对置电极6也由透明材料构成的情况下，还经由对置电极6进行光的照射或光的射出。以光电转换元件1为太阳能电池的情况为例，利用照射到光电转换层5的光产生电荷分离，生成电子和与其成对的空穴。在光电转换层5生成的电子和空穴中的例如电子由透明电极4捕集，空穴由对置电极6捕集。透明电极4和对置电极6的功能可以相反。以下，对这些各个部分进行说明。
透明电极4由具有透光性和导电性的材料构成。作为透明电极4的构成材料，使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺铝氧化锌(AZO)、铟-锌氧化物(IZO)、铟-镓-锌氧化物(IGZO)等导电性金属氧化物，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等导电性高分子，石墨烯等碳材料。透明电极4的构成材料也可以是在上述那样的材料中添加了银纳米线、金纳米线、碳纳米管等纳米导电材料而成的复合材料。透明电极4还可以是在能够维持透光性的范围内，由上述材料构成的层与由金、铂、银、铜、钴、镍、铟、铝等金属或包含这些金属的合金构成的金属层的层叠膜。透明电极4的形成方法没有特别限定，例如通过真空蒸镀法、喷溅法、离子镀法、CVD法、溶胶凝胶法、镀敷法、涂布法等形成。
透明电极4的厚度没有特别限制，优选为10nm以上1μm以下，进一步优选为30nm以上300nm以下。当透明电极4的膜厚过薄时，方阻变高。若透明电极层4的膜厚过厚，则透光率降低，并且挠性变低，由此变得容易因应力而产生裂纹等。关于透明电极4，优选以得到高透光率和低方阻这两者的方式来选择膜厚。透明电极层4的方阻没有特别限制，通常为1000Ω/□以下，优选为500Ω/□以下，更优选为200Ω/□以下。在太阳能电池或发光元件之类的电流驱动型元件的情况下，进一步优选为50Ω/□以下。
例如，如图2所示，光电转换层5具有活性层51、配置于透明电极4与活性层51之间的第1中间层(第1缓冲层)52、以及配置于活性层51与对置电极6之间的第2中间层(第2缓冲层)53。第2中间层53可以还具有第1对置电极侧中间层和第2对置电极侧中间层。第1以及第2中间层52、53根据需要而配置，可以根据情况省略它们的双方或一方。构成光电转换层5的各层51、52、53根据应用光电转换元件1的装置(太阳能电池、发光元件、光传感器等)而酌情选择。以下主要对将光电转换元件1用作太阳能电池的情况进行说明，但实施方式的光电转换元件1也能够应用于发光元件或光传感器等。
活性层51包含钙钛矿化合物。作为活性层51中使用的钙钛矿化合物，例如可列举出具有以ABX3表示的组分的化合物。A位为一价阳离子，B位为二价阳离子，X为一价卤素阴离子。作为A位的一价阳离子，例如可列举出选自甲基铵离子(CH3NH4 +)、甲脒离子(NH＝CHNH2 +)、钾离子(K+)、铷离子(Rb+)和铯离子(Cs+)中的至少一种。作为B位的二价阳离子，可列举出选自铅离子(Pb2+)、锗离子(Ge2+)和锡离子(Sn2+)中的至少一种。作为X位的一价卤素阴离子，可列举出选自碘离子(I-)、溴离子(Br-)和氯离子(Cl-)中的至少一种。作为活性层51的形成方法，可列举出对上述钙钛矿化合物或其前体进行真空蒸镀的方法、涂布将钙钛矿化合物或其前体溶解于溶剂而得到的溶液并进行加热、干燥的方法。作为钙钛矿化合物的前体，可列举出甲基卤化铵与卤化铅或卤化锡的混合物等。活性层51的厚度没有特别限定，优选为10nm以上1000nm以下。活性层51可以包含钙钛矿化合物以外的添加物、溶剂等。
在用透明电极4捕集在光电转换层5中产生的电子和空穴中的电子的情况下，第1中间层52优选由能够选择性且高效地输送电子的材料构成。作为以电子输送层发挥功能的第1中间层52的构成材料，可列举出氧化锌、氧化钛、氧化镓等无机材料、聚乙烯亚胺及其衍生物等有机材料、富勒烯衍生物等碳材料，并无特别限定。在用透明电极4捕集空穴的情况下，第1中间层52优选由能够选择性且高效地输送空穴的材料构成。作为以空穴输送层发挥功能的第1中间层52的构成材料，可以列举出氧化镍、氧化铜，氧化钒、氧化钽、氧化钼等无机材料、聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔、三亚苯基二胺聚吡咯、聚苯胺、或它们的衍生物等有机材料，并无特别限定。第1中间层52的厚度优选为0.05nm以上200nm以下，更优选为0.1nm以上50nm以下。
在利用对置电极6捕集在光电转换层5中产生的电子和空穴中的空穴的情况下，第2中间层53优选由能够选择性且高效地输送空穴的材料构成。在利用对置电极6捕集电子的情况下，第2中间层53优选由能够选择性且高效地输送电子的材料构成。作为空穴输送层发挥功能的第2中间层53和作为电子输送层发挥功能的第2中间层53的构成材料与第1中间层52所示的构成材料相同。第2中间层53的厚度优选为0.05nm以上200nm以下，更优选为0.1nm以上50nm以下。
对置电极6具有导电性，根据情况而由具有透光性的材料构成。作为对置电极6的构成材料，例如可以使用铂、金、银、铜、镍、钴、铁、锰、钨、钛、锆、锡、锌、铝、铟、铬、锂，钠、钾、铷、铯、钙、镁、钡、钐、铽等金属，包含这些金属的合金，铟-锌氧化物(IZO)之类的导电性金属氧化物，石墨烯、碳纳米管之类的碳材料等。对置电极6的构成材料也可以是在上述那样的材料中添加了银纳米线、金纳米线、碳纳米管等纳米导电材料而成的复合材料。
对置电极6的形成方法没有特别限定，例如通过真空蒸镀法、喷溅法、离子镀法、溶胶凝胶法、镀敷法、涂布法等形成。对置电极6的厚度没有特别限制，优选为1nm以上1μm以下。若对置电极6过薄，则电阻变得过大，有可能无法将所产生的电荷充分传递到外部电路。若对置电极6过厚，则该成膜需要长时间，材料温度上升，活性层51有可能受到损伤。对置电极6的方阻没有特别限制，优选为500Ω/□以下，更优选为200Ω/□以下。在太阳能电池或发光元件之类的电流驱动型元件的情况下，进一步优选为50Ω/□以下。
在实施方式的光电转换元件1中，邻接的第1光电转换部3A和第2光电转换部3B通过连接部7A电连接。连接部7A通过如下方式而形成，即，在均匀地设置于透明电极4A、4B上的光电转换层(5)形成第1槽8A，并且在第1槽8A内填充光电转换部3A的对置电极6A的构成材料的一部分而作为导电体9A。槽8A不需要是分割第1光电转换层5A和第2光电转换层5B那样的槽，是作为电性路径那样的通孔即可。光电转换部3A的对置电极6A和光电转换部3B的透明电极4B通过连接部7A而串联连接，所述连接部7A具有槽8A和填充于其中的导电体9A。同样地，邻接的第2光电转换部3B的对置电极6B和第3光电转换部3C的透明电极4C通过连接部7B电连接，所述连接部7B具有将对置电极6B的构成材料的一部分填充于第1槽8B而形成的导电体9B。在图1中示出了构成光电转换元件1的光电转换部3为3个的情况，但只要光电转换部3的数量为多个，就没有特别限定。在光电转换元件1具有4个以上的光电转换部3的情况下，邻接的光电转换部3之间也同样通过连接部7而电连接。
在实施方式的光电转换元件1中，例如，如图3、图4所示，在邻接的第1光电转换部3A与第2光电转换部3B之间，邻接的第1光电转换层5A与第2光电转换层5B的邻接面(接近面)之间被电阻高于第1及第2光电转换层5A、5B的非活性区域10A电分离。第1光电转换层5A和第2光电转换层5B之间的电分离仅表示在邻接的第1光电转换层5A和第2光电转换层5B之间的邻接面(接近面/端面)之间的分离，并且如上所述，第1光电转换部3A和第2光电转换部3B通过连接部7A电连接。换言之，第1光电转换层5A的接近第2光电转换层5B的端面与第2光电转换层5B的接近第1光电转换层5A的端面之间被非活性区域10A电分离。在邻接的第2光电转换部3B与第3光电转换部3C之间也是同样的，邻接的第2光电转换层5B与第3光电转换层5C的邻接面(接近面)之间被非活性区域10B电分离。
非活性区域10(10A、10B)例如包含构成活性层51中所含的钙钛矿化合物的金属元素的至少一部分与卤素的化合物。作为这样的金属元素的卤化物，例如可以列举出BI2、BBr2、BCl2那样的选自铅、锗和锡中的至少一种B位金属元素与卤素的化合物(BX2)。金属元素与卤素的化合物也可以是KX、RbX、CsX那样的AX化合物。这些金属元素的卤化物(BX2和AX)具有高于钙钛矿化合物的电阻，由于是高电阻体甚至是绝缘体，因此通过将包含这样的化合物的非活性区域10配置在邻接的两个光电转换层5的邻接面(相对面)之间，从而能够更可靠地将邻接的两个光电转换层5的邻接面(相对面)之间电分离。考虑到两个光电转换层5的邻接面(相对面)之间的电分离性，金属元素的卤化物优选包含PbI2这样的铅的卤化物。通过抑制邻接的两个光电转换层5之间的短路，能够提高光电转换元件1的光电转换效率等特性。
上述的非活性区域10(10A、10B)的形成区域、形成方式等根据对置电极6(6A、6B、6C)的图案化方法而不同。例如，如图3所示，当在制造过程中均匀形成的光电转换层(5)上同样均匀地形成对置电极(6)的情况下，对置电极(6)通过与光电转换层(5)一起被刻划而形成第2槽(分离槽)11(11A)从而被图案化。此时，通过对对置电极(6)与光电转换层(5)的层叠膜进行刻划、例如机械刻划而形成分离槽11。此时，光电转换层(5)的包含钙钛矿化合物的构成材料柔软且具有粘性，因此在刻划后容易残留在分离槽11内。
对于这一点，通过将分离槽11内的钙钛矿化合物等残留物暴露于大气气氛、加湿气氛、规定的溶剂气氛等，由此以ABX3表示的钙钛矿化合物变质为BX2、AX等。即，能够使钙钛矿化合物等残留物成为绝缘体或电阻高于钙钛矿化合物的高电阻体。因此，即使在分离槽11内残留有钙钛矿化合物等，也能够将BX2、AX等用作非活性区域10的构成材料，因此能够提高电分离性。此外，即使邻接的对置电极6间残留有部分地未被分离的部分，也能够利用由钙钛矿化合物的变质引起的体积变化等而机械地割断。这在使分离槽11的宽度变窄时有效。
另外，如图4所示，在通过例如掩模蒸镀对对置电极6A、6B、6C进行图案形成的情况下，在均匀的光电转换层5上形成对置电极6A、6B、6C，不会以如图3所示的分离槽11来分割光电转换层5。此时，特别是若缩短邻接的两个对置电极6间的距离，则有可能导致未被分割的光电转换层5短路。因此，优选利用存在于邻接的两个对置电极6之间的空间，使ABX3所表示的钙钛矿化合物变质为BX2、AX等。此时，通过将对置电极6A、6B、6C作为掩模而将钙钛矿化合物暴露于大气气氛、加湿气氛、规定的溶剂气氛等，从而位于两个对置电极6之间的钙钛矿化合物选择性变质。因此，能够在邻接的两个光电转换层5之间选择性形成包含BX2、AX等的非活性区域10。
在使钙钛矿化合物变质而形成包含BX2、AX等的非活性区域10时，BX2、AX等变质物是高电阻体或绝缘体，因此可以由钙钛矿化合物的变质物来构成非活性区域10的一部分。此时，为了提高邻接的两个光电转换层5之间的非活性区域10的电分离性，优选非活性区域10含有50％以上体积的钙钛矿化合物的变质物。进而，更优选非活性区域10实质上由钙钛矿化合物的变质物构成。包含钙钛矿化合物的变质物的非活性区域10的形成区域优选为从对置电极6的端部向着内侧1μm以内的区域。在此，所谓从对置电极6的端部向着内侧1μm以内的区域，是指从在对置电极6的正下方形成的光电转换层5从对置电极6的端部(端面)向着层叠方向的下侧的地点起到在面内方向上从对置电极6的端面进入内侧1μm的位置为止形成有非活性区域10。非活性区域10的形成区域更优选为从对置电极6的端部向着内侧300nm以内的区域，进一步优选为100nm以内的区域。由此，能够提高两个光电转换层5的邻接面(相对面)之间的电分离性。
如上所述，在实施方式的光电转换元件1中，利用电阻高于光电转换层5的非活性区域10将邻接的两个光电转换层5的邻接面(接近面)之间电分离。因此，邻接的两个光电转换层5之间的短路被抑制，因此能够提高光电转换元件1的光电转换效率等特性。另外，通过在非活性区域10的形成中利用钙钛矿化合物的变质、即钙钛矿化合物变质为作为高电阻体或绝缘体的BX2、AX等，在利用分离槽11机械地分离对置电极6、光电转换层5的情况下，能够更可靠地将邻接的两个光电转换层5之间电分离。即，即使在分离槽11内残留钙钛矿化合物，也能够使该钙钛矿化合物的残留物变质而成为高电阻体或绝缘体，因此能够更可靠地将邻接的两个光电转换层5之间电分离。另外，即使在对对置电极6进行图案形成的情况下，通过将图案化的对置电极6作为掩模，并且使光电转换层5选择性变质而形成非活性区域10，也能够更可靠地将邻接的两个光电转换层5之间电分离。由此，能够提高光电转换元件1的光电转换效率等特性。
接下来，参照图5A至图5D对实施方式的光电转换元件1的制造方法进行说明。此外，图5A至图5D示出了光电转换部3A和与其邻接的光电转换部3B之间的连接工序以及分离工序，而光电转换部3B和与其邻接的光电转换部3C的连接工序也同样地实施。另外，在光电转换元件1具有4个或4个以上的光电转换部3的情况下也是同样的，以同样的工序进行邻接的光电转换部3之间的连接、以及邻接的光电转换层5之间的电分离。在此，示出图3所示的光电转换元件1的制造工序。图3所示的光电转换元件1的制造工序包括对对置电极6进行图案形成而不是形成分离槽11的工序，关于除此以外的结构和工序，与图5A至图5D所示的工序同样地制造。
首先，如图5A所示，在具有透明电极4A和透明电极4B的透明基板2上依次形成第1中间层52X和活性层51X。第1中间层52X和活性层51X在透明基板2上均匀地(整面膜状地)形成。接下来，如图5B所示，沿着第2透明电极4B上的与第1透明电极4A邻接的区域对第1中间层52X与活性层51X的层叠膜进行刻划而形成槽8A，使第2透明电极4B的表面在槽8A内露出。通过对第1中间层52X与活性层51X的层叠膜进行机械刻划或激光刻划而形成槽8A。槽8A并不限于连续的槽形状，也可以是通孔那样的独立的形状。接下来，在活性层51X上依次形成第2中间层53X和对置电极6X。第2中间层53X和对置电极6X均匀地形成。由于第2中间层53X和对置电极6X的一部分填充于槽8A内，所以形成连接部7A。
接下来，如图5C所示，通过沿着第2透明电极4B上的与第1透明电极4A邻接的区域对活性层51X、第2中间层53X和对置电极6X的层叠膜进行刻划，从而形成第2槽11A。通过形成第2槽(分离槽)11A，从而将活性层51X、第2中间层53X和对置电极6X的层叠膜分割，形成与光电转换部3A、3B对应的活性层51A、51B、第1中间层52A、52B和对置电极6A、6B。通过对活性层51X、第2中间层53X及对置电极6X的层叠膜进行机械刻划或激光刻划而形成槽11A。也可以以刮除至第1中间层52X的方式来形成槽11A。但是仅凭槽11A，活性层51X的分离容易变得不充分，因此形成非活性区域10A。即，在分离槽11A内容易残留活性层51X的构成材料，容易产生由作为活性层51B的构成材料的钙钛矿化合物构成的残留物12。钙钛矿化合物的残留物12导致第1活性层51A与第2活性层51B之间产生电短路。
因此，如图5D所示，通过将形成有分离槽11A的元件构造体暴露于大气气氛、加湿气氛、规定的溶剂气氛等，使分离槽11A内的钙钛矿化合物的残留物12变质为BX2、AX等。即，使以ABX3表示的钙钛矿化合物的残留物12变质，形成包含BX2、AX等高电阻体或绝缘体的非活性区域10。由此，能够将邻接的第1活性层51A与第2活性层51B之间电分离。在使钙钛矿化合物的残留物12变质的工序中，为了促进钙钛矿化合物的残留物12的变质，可以对形成有分离槽11A的元件构造体进行加热，或使元件构造体被暴露的气氛为高温。由此，能够提高BX2、AX等高电阻体或绝缘体的形成性。此外，由于在图5D中图示了连接部7A，因此虽然图示为第2活性层51B被分离，但实际上非活性区域10形成于邻接的第1活性层51A与第2活性层51B的邻接面之间而将它们电分离。
实施例
接下来，对实施例及其评价结果进行说明。
(实施例1)
首先，在厚度为700μm的玻璃基板上形成有多个厚度为150nm的ITO膜作为透明电极。ITO膜根据多个段而被图案化。接下来，在具有多个ITO膜的玻璃基板上，形成有膜厚约20nm的氧化镍层作为第1中间层。接下来，将钙钛矿层作为活性层进行制膜。使用CH3NH3PbI3作为钙钛矿材料。使用二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)为1：1的混合溶剂作为钙钛矿材料油墨的溶剂。将钙钛矿材料油墨涂布在第1中间层上之后，将基板浸泡在装有氯苯的容器中。然后，取出基板并在80℃下加热60分钟，由此对钙钛矿层进行制膜。膜厚约为250nm。
接下来，作为第2中间层，制成了膜厚约为50nm的PC60BM([6，6]-苯基C61丁酸甲酯)膜和膜厚约20nm的BCP(2，9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)膜。在涂布PC60BM油墨的溶液后使之自然干燥，由此制成PC60BM膜。通过真空蒸镀制成BCP膜。接下来，对第1中间层、钙钛矿层和第2中间层的层叠膜进行刻划，形成连接部用通孔。在该状态下，通过在第2中间层上以约150nm的厚度真空蒸镀Ag作为对置电极来进行制膜。由于在通孔内填充有作为对置电极的Ag，因此邻接的对置电极和透明电极通过填充于通孔内的Ag而电连接。
接下来，以使邻接的光电转换部之间分离的方式对第1中间层、钙钛矿层、第2中间层和对置电极的层叠膜进行机械刻划，形成将邻接的光电转换部之间分离的分离槽。分离槽的形成条件设定为至少将钙钛矿层除去。当观察分离槽内时，结果确认到产生钙钛矿化合物的残留物，邻接的光电转换部之间未完全分离。然后，将形成有分离槽的元件构造体暴露于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的溶剂气氛，并且通过加热元件构造体，使残留在分离槽内的CH3NH3PbI3主要变质为PbI2，由此形成将邻接的光电转换层之间分离的非活性区域。当通过以截面TEM图像观察这样形成的光电转换元件来确认光电转换部之间的分离状态时，结果确认到任意邻接的光电转换部之间(光电转换层之间)都充分地电分离。
(实施例2)
与实施例1同样地制造具有分离槽的元件构造体。将该元件构造体在饱和水蒸气的气氛下以80℃加热处理1小时。通过该加热处理，使残留在分离槽内的CH3NH3PbI3主要变质为PbI2，由此形成将邻接的光电转换层之间分离的非活性区域。当与实施例1同样地测定这样形成的光电转换元件的状态时，结果确认到任意邻接的光电转换部之间(光电转换层之间)都充分地电分离。
(比较例1)
在形成分离槽后，不实施DMF溶剂气氛中的处理工序(暴露到溶剂气氛中的工序)而制作光电转换元件。当与实施例1同样地测定这样形成的光电转换元件的状态时，结果确认到任意邻接的光电转换部之间(光电转换层之间)都未充分电分离。
此外，虽然对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例而提出的，并不意在限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在专利权利要求书所记载的发明及其均等范围内。
Claims (13)
1.一种光电转换元件，具备：
透明基板；
第1光电转换部，具备设置于所述透明基板上的第1透明电极、配置于所述第1透明电极上且含有钙钛矿化合物的第1光电转换层和配置于所述第1光电转换层上的第1对置电极；
第2光电转换部，具备在所述透明基板上与所述第1透明电极邻接地设置且与所述第1透明电极分离的第2透明电极、在所述第2透明电极上与所述第1光电转换层邻接地配置且包含钙钛矿化合物的第2光电转换层和配置于所述第2光电转换层上的第2对置电极；
连接部，将所述第1对置电极和所述第2透明电极电连接；以及
非活性区域，在所述第1光电转换层与所述第2光电转换层之间，以将邻接的所述第1光电转换层和所述第2光电转换层的邻接部之间电分离的方式设置，且电阻高于所述第1光电转换层和所述第2光电转换层。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述钙钛矿化合物具有由下式表示的组分，
通式：ABX3，
在此，A位是选自甲基铵离子、甲脒离子、钾离子，铷离子和铯离子中的至少一种一价阳离子，B位是选自铅离子、锗离子和锡离子中的至少一种二价阳离子，X位是选自碘离子、溴离子和氯离子中的至少一种一价卤素阴离子。
3.根据权利要求2所述的光电转换元件，其中，
所述非活性区域包含选自构成所述A位的金属和构成所述B位的金属中的至少一种金属的卤化物。
4.根据权利要求3所述的光电转换元件，其中，
所述金属的卤化物包括卤化铅。
5.根据权利要求3或4所述的光电转换元件，其中，
所述非活性区域含有50％以上体积的所述金属的卤化物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述非活性区域形成于从所述第2对置电极的端部向内侧1μm以内的区域。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的光电转换元件，其中，
所述非活性区域包含在槽的至少壁面形成的所述金属的卤化物，所述槽以将邻接的所述第1光电转换层和所述第2光电转换层分离的方式设置。
8.一种光电转换元件的制造方法，具备：
在透明基板上形成第1透明电极和与所述第1透明电极邻接且与所述第1透明电极分离的第2透明电极的工序；
以覆盖所述第1透明电极和所述第2透明电极的方式在所述透明基板上形成含有钙钛矿化合物的光电转换层的工序；
在所述光电转换层上形成对置电极的工序；以及
将所述光电转换层的所述钙钛矿化合物的一部分变质为电阻比所述光电转换层高的物质而形成非活性区域，至少使所述光电转换层与所述第1透明电极和所述第2透明电极对应地分离为第1光电转换层和第2光电转换层的工序。
9.根据权利要求8所述的光电转换元件的制造方法，其中，
所述钙钛矿化合物具有由下式表示的组分，
通式：ABX3，
在此，A位是选自甲基铵离子、甲脒离子、钾离子，铷离子和铯离子中的至少一种一价阳离子，B位是选自铅离子、锗离子和锡离子中的至少一种二价阳离子，X位是选自碘离子、溴离子和氯离子中的至少一种卤素阴离子。
10.根据权利要求9所述的光电转换元件的制造方法，其中，
所述非活性区域包含选自构成所述A位的金属和构成所述B位的金属中的至少一种金属的卤化物。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的光电转换元件的制造方法，其中，
通过将所述光电转换层的一部分暴露于大气气氛、加湿气氛或溶剂气氛，使所述钙钛矿化合物的一部分变质而形成所述非活性区域。
12.根据权利要求10所述的光电转换元件的制造方法，其中，
所述分离工序具备将所述光电转换层和所述对置电极与所述第1透明电极和所述第2透明电极对应地刻划而形成分离槽，在所述分离槽的至少壁面形成所述金属的卤化物的工序。
13.根据权利要求12所述的光电转换元件的制造方法，其中，
通过将形成有所述分离槽的所述光电转换层和所述对置电极暴露于大气气氛、加湿气氛或溶剂气氛，使所述钙钛矿化合物的一部分变质为所述金属的卤化物而形成所述非活性区域。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/034481 WO2020059023A1 (ja) | 2018-09-18 | 2018-09-18 | 光電変換素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111201626A true CN111201626A (zh) | 2020-05-26 |
| CN111201626B CN111201626B (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=69886963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880056121.4A Active CN111201626B (zh) | 2018-09-18 | 2018-09-18 | 光电转换元件及其制造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11335871B2 (zh) |
| EP (2) | EP3855521A4 (zh) |
| JP (1) | JP6922068B2 (zh) |
| CN (1) | CN111201626B (zh) |
| WO (1) | WO2020059023A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL3783659T3 (pl) * | 2019-08-23 | 2023-10-09 | Saule Spółka Akcyjna | Urządzenie fotowoltaiczne i sposób jego wytwarzania |
| JP7293500B2 (ja) * | 2020-09-09 | 2023-06-19 | 株式会社東芝 | 透明電極、透明電極の製造方法、および電子デバイス |
| JP2022085070A (ja) | 2020-11-27 | 2022-06-08 | 株式会社リコー | 光電変換モジュール、電子機器、及び電源モジュール |
| JP2022085206A (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-08 | 株式会社リコー | 光電変換モジュール、電子機器、及び電源モジュール |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170194102A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Cpc Corporation, Taiwan | Solar cell module with perovskite layer |
| JP2017521870A (ja) * | 2014-07-23 | 2017-08-03 | エイト１９ リミテッドＥｉｇｈｔ１９ Ｌｉｍｉｔｅｄ | フレキシブル基板材料及び電子薄膜デバイスの製造方法 |
| CN107516682A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-26 | 中节能万润股份有限公司 | 一种钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5397003A (en) | 1977-02-04 | 1978-08-24 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | Thermal cracking treatment of petroleum heavy oil |
| JPS6030176B2 (ja) | 1977-09-20 | 1985-07-15 | 日立電線株式会社 | 架空送配電線路 |
| JPH07105511B2 (ja) * | 1986-04-14 | 1995-11-13 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
| JP2006222384A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 集積型薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| KR101430587B1 (ko) | 2006-09-20 | 2014-08-14 | 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈 | 전사가능한 반도체 구조들, 디바이스들 및 디바이스 컴포넌트들을 만들기 위한 릴리스 방안들 |
| JP4926150B2 (ja) * | 2008-10-21 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池の製造装置 |
| WO2011052584A1 (ja) | 2009-10-29 | 2011-05-05 | 住友化学株式会社 | 有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法 |
| GB201322572D0 (en) * | 2013-12-19 | 2014-02-05 | Oxford Photovoltaics Ltd | Connection of photoactive regions in an optoelectronic device |
| GB201408947D0 (en) * | 2014-05-20 | 2014-07-02 | Oxford Photovoltaics Ltd | Increased - transparency optoelectronic device |
| US9997707B2 (en) | 2015-02-26 | 2018-06-12 | Nanyang Technological University | Perovskite thin films having large crystalline grains |
| JP6030176B2 (ja) | 2015-03-19 | 2016-11-24 | 株式会社東芝 | 光電変換素子とその製造方法 |
| JPWO2016152857A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2017-12-28 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
| JP6689100B2 (ja) | 2015-09-30 | 2020-04-28 | 株式会社Ｋｙｕｌｕｘ | 混合物、機能層、光電変換素子およびペロブスカイト安定化剤 |
| JP6530360B2 (ja) | 2016-09-23 | 2019-06-12 | 株式会社東芝 | 光電変換素子 |
| JP6408042B2 (ja) | 2017-01-24 | 2018-10-17 | 株式会社東芝 | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JP2018120992A (ja) | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 株式会社東芝 | 集積回路および電子機器 |
| JP6600670B2 (ja) | 2017-09-15 | 2019-10-30 | 株式会社東芝 | 光電変換素子、その製造方法、およびその製造装置 |
-
2018
- 2018-09-18 EP EP18931279.6A patent/EP3855521A4/en active Pending
- 2018-09-18 JP JP2020503347A patent/JP6922068B2/ja active Active
- 2018-09-18 EP EP24158824.3A patent/EP4346350A2/en active Pending
- 2018-09-18 WO PCT/JP2018/034481 patent/WO2020059023A1/ja unknown
- 2018-09-18 CN CN201880056121.4A patent/CN111201626B/zh active Active
-
2020
- 2020-03-06 US US16/811,761 patent/US11335871B2/en active Active
-
2022
- 2022-04-13 US US17/659,092 patent/US11641751B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521870A (ja) * | 2014-07-23 | 2017-08-03 | エイト１９ リミテッドＥｉｇｈｔ１９ Ｌｉｍｉｔｅｄ | フレキシブル基板材料及び電子薄膜デバイスの製造方法 |
| US20170194102A1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | Cpc Corporation, Taiwan | Solar cell module with perovskite layer |
| CN107516682A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-12-26 | 中节能万润股份有限公司 | 一种钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11641751B2 (en) | 2023-05-02 |
| WO2020059023A1 (ja) | 2020-03-26 |
| JPWO2020059023A1 (ja) | 2020-12-17 |
| EP3855521A1 (en) | 2021-07-28 |
| EP3855521A4 (en) | 2022-05-04 |
| US20200212330A1 (en) | 2020-07-02 |
| EP4346350A2 (en) | 2024-04-03 |
| US11335871B2 (en) | 2022-05-17 |
| US20220246874A1 (en) | 2022-08-04 |
| JP6922068B2 (ja) | 2021-08-18 |
| CN111201626B (zh) | 2023-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111201626B (zh) | 光电转换元件及其制造方法 | |
| US10305055B2 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
| Seo et al. | Fully transparent quantum dot light-emitting diode integrated with graphene anode and cathode | |
| JP6200004B2 (ja) | 透明導電積層体、透明導電積層体を含む透明電極、および透明導電積層体の製造方法｛ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｌａｍｉｎａｔｅ、ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｏｍｐｒｉｎｓｉｎｇｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｌａｍｉｎａｔｅ、ａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｆｏｒｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｌａｍｉｎａｔｅ｝ | |
| Huang et al. | Self-limited nanosoldering of silver nanowires for high-performance flexible transparent heaters | |
| US20200343394A1 (en) | Photoelectric conversion device and method of manufacturing the same | |
| US20210265517A1 (en) | Photovoltaic device and method of manufacturing the same | |
| TWI753124B (zh) | 太陽電池及太陽電池之製造方法 | |
| KR102172210B1 (ko) | 버퍼 일체형 투명전극을 구비한 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| US11508531B2 (en) | Photovoltaic device and method of manufacturing the same | |
| US11489081B2 (en) | Photoelectric conversion device and method of manufacturing photoelectric conversion device | |
| US9935284B2 (en) | Photoelectric conversion element and method for manufacturing the same | |
| WO2021181542A1 (ja) | 光電変換デバイス | |
| US20200402725A1 (en) | Photoelectric conversion device and method of manufacturing photoelectric conversion device | |
| US20220352402A1 (en) | Photovoltaic device and method of manufacturing the same | |
| US20180076409A1 (en) | Light emitting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |