JP2004055686A - Solar cell and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池およびその製造方法に関し、詳しくは、高効率で安価なシート型太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の太陽電池として、結晶シリコンやアモルファスシリコンを用いて光電変換を行う太陽電池が知られている。
これらのうち、結晶型では入射光の有効利用とコスト低減を図るため、結晶シリコンを薄く切り出した板状のものを利用している。
また、アモルファス型では、結晶型よりも薄くできるのでコストの削減を図れるが、危険な自燃性ガスを用いてCVD等の方法によって薄膜を形成する必要があり、さらに変換効率も結晶型に比べて10%程度低下する。
【0003】
一方、有機物よりなる半導体を膜状に塗布して太陽電池とする試みもあり、例えば、n型の有機半導体をバインダー樹脂中に分散した層(電子供与性有機顔料)と、p型有機半導体層(電子受容性有機顔料)を重ねて構成した太陽電池が知られている(例えば、特開平7−240530号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
結晶型の太陽電池では、薄く切り出す際に切りしろの部分が無駄になることを避けられず、コストの低減には限界がある。
また、アモルファス型は結晶型よりも変換効率が低いだけでなく、均一な特性の薄膜を大面積にわたって形成する際に大規模な真空装置が必要になり、コストの増加を招く。
無機半導体、なかでも特にシリコンを用いた太陽電池は性能が高いものの、材料コストや製造コストの低減を図るうえで、有効な方策が見つかっていない。
【0005】
一方、有機半導体を用いた太陽電池では、未だに変換効率が低く実用性に乏しいという事情がある。
これは有機半導体中における電荷移動度の低さに起因していることが多く、光によって励起された電荷が有機半導体中を走行して分離される前に失活してしまうという問題がある。
無機半導体で比較的多く用いられるpn接合による電荷分離を有機半導体でも実現できれば、製造コストが低く、かつ、変換効率の高い太陽電池を提供できると考えられる。
【0006】
有機半導体においてp型有機半導体は広く存在し、電荷移動度も実用レベルにある。
これに対してn型有機半導体は空気中で不安定であり、酸素と結合するとその性質が変化してp型に反転してしまうだけでなく、電荷移動度も低いという問題がある。
このため、有機半導体を用いて良好なpn接合を安定して作ることは難しいが、少なくとも実用レベルにあるp型有機半導体をうまく利用できれば、製造コストに優れ、かつ、変換効率の高い太陽電池をできる可能性がある。
【0007】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、製造コストが低く、かつ、変換効率の高い太陽電池およびその製造方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光電変換層と、光電変換層を挟む少なくとも一方が透明な一対の電極とを備え、光電変換層はp型有機半導体層と、p型有機半導体層の一方の表面上に分散されたn型無機半導体粉末からなる太陽電池を提供するものである。
【0009】
つまり、この発明による太陽電池は、光電変換層が、p型有機半導体層とその一方の表面上に分散されたn型無機半導体粉末から構成される。
このため、製造コストに優れた有機半導体と粉末状の無機半導体の組合せから電荷の分離を効率よく行える光電変換層を形成することができ、結果として製造コストが低く、かつ、変換効率に優れた太陽電池を提供できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
この発明による太陽電池は、光電変換層と、光電変換層を挟む少なくとも一方が透明な一対の電極とを備え、光電変換層はp型有機半導体層と、p型有機半導体層の一方の表面上に分散されたn型無機半導体粉末からなることを特徴とする。
【0011】
この発明による太陽電池において、光電変換層を挟む少なくとも一方が透明な一対の電極としては、例えば、ITO(インジウム・スズ酸化物)、SnO2(酸化スズ)、ZnOなどからなる透明電極と、アルミ、銀、銅などからなる金属電極との組合せを用いることができる。
【0012】
また、この発明による太陽電池において、p型有機半導体層は、ペンタセン、チオフェン、テトラセン、ポリフェニレンビニレンおよびフタロシアニンのいずれか1つからなっていてもよい。
上記のうち、電荷の移動度が高さではペンタセンが好ましく、塗布による形成のし易さではポリフェニレンビニレンが好ましい。
【0013】
また、この発明による太陽電池において、n型無機半導体粉末はシリコンの粉末または化合物半導体の粉末からなっていてもよい。
ここで、化合物半導体としては、例えば、ガリウム砒素やインジウム燐などを挙げることができる。
しかし、これらの化合物半導体において、バンドギャップが大きいと照射された光によって生成したホールが、p型有機半導体層への電荷移動に用いられず、p型有機半導体膜を酸化させることに用いられてしまう。
このため、n型無機半導体粉末としては、バンドギャップの小さい半導体が適しており、コスト等の点も併せて考慮するとn型シリコンの粉末が適している。
【0014】
また、この発明による太陽電池において、n型無機半導体粉末は平均粒径が数nm〜数十μm程度のものを用いることができる。
しかしながら、光電変換層の変換効率の観点からすると、平均粒径は約20nm〜20μmの範囲内であることが好ましく、さらには約20〜100nmの範囲内、あるいは約1〜20μmの範囲内であることが好ましい。
【0015】
また、この発明による太陽電池において、n型無機半導体粉末はその表面に有機化合物を有していてもよい。
このように構成すると、p型有機半導体層の界面に対するn型無機半導体粉末のなじみがよくなり、電荷の移動がさらにスムーズに行われる。
なお、ここで上記有機化合物としては炭化水素を用いることができ、シリコン粉末の表面へ修飾する場合には、例えば、ヘキサメチルジシランやその誘導体を用いることができる。
【0016】
これらの薬品はLSIなどの分野において、フォトレジストとシリコン基板、あるいは、シリコン酸化膜とシリコン基板との密着性強化剤として用いられており、薬液に浸すかあるいはベーパ雰囲気に曝すだけでシリコン粉末の表面と結合したメチル基が形成される。
【0017】
また、この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による太陽電池を製造する方法であって、p型有機半導体を溶剤に溶かした溶液を作成し、電極上にその溶液を塗布してp型有機半導体層を形成し、p型有機半導体層の表面上にn型無機半導体粉末を分散させて光電変換層を形成し、光電変換層上に電極を形成する工程を備える太陽電池の製造方法を提供するものでもある。
【0018】
この発明による上記製造方法において、p型有機半導体および溶剤としてポリフェニレンビニレンとクロロホルムをそれぞれ用い、溶液の塗布はスピンコート法によって行われてもよい。
なお、具体的な溶液としては、例えば、クロロホルムに対してポリフェニレンビニレンを1.0〜2.0重量%程度溶解したものを用いることができる。
【0019】
【実施例】
以下にこの発明の実施例による太陽電池について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の複数の実施例において、共通する部材には同じ符号を用いて説明する。
【0020】
実施例1
図1はこの発明の実施例1による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
図1に示されるように、実施例1による太陽電池110は、光電変換層108と、光電変換層108を挟む一対の透明電極107と金属電極101とを備え、光電変換層108はp型有機半導体層105と、p型有機半導体層105の一方の表面上に分散されたn型無機半導体粉末106から構成されている。
【0021】
詳しくは、基板100の一方表面上に引出し電極102が設けられ、引出し電極102は金属電極101に接続されている。
金属電極101はn型無機半導体粉末106とオーミック接触となるように、仕事関数の低い金属で構成される。
n型無機半導体粉末106は、p型有機半導体層105の中に一部埋没した状態であるが、n型無機半導体粉末106の一部は金属電極101とオーミックコンタクトを形成している。
【0022】
p型有機半導体層105は、インジウム・スズの酸化物からなる透明電極107に接触しており、透明電極107は透明基板104の一方表面上に設けられている。
また、光電変換層108の周囲は水分の侵入を防ぐ防護樹脂103で封止されている。
【0023】
実施例1による太陽電池は、例えば以下のようにして作製できる。
ガラスからなる透明基板104上にインジウム・スズの酸化物からなる透明電極107を形成し、透明電極107上にポリフェニレンビニレンのクロロホルム溶液を塗布してp型有機半導体層105を形成する。
詳しくは、透明電極107上に前記溶液を膜厚約0.1μmとなるようにスピンコート法で均一に塗布し、窒素雰囲気の下において約100℃で約10分間ベークする。
【0024】
その後、約2〜3μmの膜厚となるように前記溶液をさらに塗布し、乾燥する前にn型シリコン粉末からなるn型無機半導体粉末106を塗布層の表面に表面に分散させる。
つまり、乾燥前に分散させることによって、n型無機半導体粉末106をその重みによって塗布層(ポリフェニレンビニレン膜)中に沈降させるようにする。
【0025】
なお、実施例1において、n型無機半導体粉末106としては、後の項で説明する比較実験のために、平均粒径が約1μm、約2μm、約10μmおよび約20μmの4種類のn型シリコン粉末をそれぞれ用いた。
その後、n型無機半導体粉末とコンタクトをとれるように金属電極101を形成した。金属電極101の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、あるいは金属ペーストの塗布などの方法を用いることができる。
また金属電極101の厚さは、p型有機半導体層105から露出するn型無機半導体粉末106が隠れる程度でよい。
【0026】
その後、光電変換層108の周囲を防護樹脂103で封止すると共に、引出し電極102が形成された基板100を、金属電極101と引出し電極が接触するように載置して実施例1による太陽電池110を完成させる。
なお、防護樹脂103は太陽電池の信頼性に影響するので、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの水分侵入防止に優れたものを用いるのが好ましい。
【0027】
また、透明基板104としてはガラス基板を用いたが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、アクリル等の透明樹脂からなるものを用いてもよい。
また、基板100についても同様であり、樹脂またはガラスのいずれからなっていてもよい。
基板100および透明基板104を樹脂で構成すると、フレキシブルな太陽電池が得られる。
【0028】
このようにして作製された4種類の太陽電池110に太陽模擬光を照射して変換効率を求めたところ、図4のライン(a)に示されるようにn型無機半導体粉末106の粒径が小さくなるにつれて変換効率が高くなる傾向がみられ、平均粒径が約1μmのもので約8%の変換効率を示した。
【0029】
このように、p型有機半導体層105の表面上にn型無機半導体粉末106を分散させて構成した光電変換層108は、光によって発生した電荷の分離がスムーズに行え、太陽電池の変換効率向上に効果的であるとの見解が得られた。
また、製造コストの面で不利となる単結晶シリコン板やポリシリコン板を用いることなく、有機半導体と無機半導体粉末を用いて光電変換層108を形成できるので製造コストの低減に効果的であるとの見解が得られた。
【0030】
実施例2
図2はこの発明の実施例2による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
実施例2による太陽電池は、実施例1による太陽電池110(図1参照)のn型無機半導体粉末106を図2に示されるn型無機半導体粉末206に変更したものであり、その他の点については変更されていない。
【0031】
図2に示されるように、実施例2による太陽電池210のn型無機半導体粉末206は、n型シリコン粉末の表面に処理を施すことにより炭化水素206aの修飾を施したものである。
n型シリコン粉末206は、その表面が炭化水素206aで修飾されているので、p型有機半導体層205の界面に対するなじみがよくなり、電荷移動がさらにスムーズに行われる。
なお、実施例2でも、上述の実施例1と同様に、平均粒径が約1μm、約2μm、約10μmおよび約20μmの4種類のn型シリコン粉末をそれぞれ用い、4種類の太陽電池を作製した。
【0032】
これら4種類の太陽電池に太陽模擬光を照射して比較したところ、図4のライン(b)に示されるように、平均粒径が小さくなるにつれて変換効率が向上する傾向が実施例1と同様に見られた。
また、n型無機半導体粉末206の表面を炭化水素206aで修飾した効果により、いずれの粒径についても実施例1より変換効率が約2%程度向上し、平均粒径が約1μmのもので約10%の変換効率を示した。
【0033】
実施例3
図3はこの発明の実施例3による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
実施例3による太陽電池は、実施例1による太陽電池110(図1参照)のn型無機半導体粉末106を図3に示されるn型無機半導体粉末306に変更したものであり、その他の点については変更されていない。
【0034】
図3に示されるように、実施例3による太陽電池310のn型無機半導体粉末306は、n型シリコン粉末を約20〜100nm程度まで微粉末化し、その表面に実施例2と同様に炭化水素306aによる修飾を施したものである。
このため、p型有機半導体層305の界面に対するなじみがよくなり、電荷移動がスムーズに行われる。
【0035】
なお、n型シリコンを微粉末化する方法としては、例えば、以下のような方法がある。
1つめの方法としては、液体状のシリコン化合物を超音波などを用いて噴霧状態にし、シリコン粒を析出させる方法である。この方法においては、噴霧の条件を調整することによって粒子の大きさを揃えることが可能である。
【0036】
他の方法としては、シリコン粉末をエチルアルコールやメチルアルコールといったアルコール中に懸濁させ特定波長の光を照射する方法がある。
この方法では、特定波長の光が照射された部分にキャリアが発生し、発生したキャリアによってシリコンの表面が酸化してクラックが生じることにより微粉末化する。
このような光反応を長時間続けると、どの粒子も砕けて小さくなるが、小さくなった粒子は微粒子効果によってバンドギャップが大きくなり、元の波長光に反応しなくなるため、一定サイズの微粒子を形成することが可能となる。
【0037】
なお、この方法を用いる場合は、上記のようにアルコールを溶媒として用いる。というのは、水を用いると光照射によって生じるシリコン粒子の表面酸化が過剰となり、微粉末化されたシリコン粉末の光活性が損なわれるからである。
実施例3では、平均粒径が約20nm、約40nm、約60nm、約100nmおよび約120nmの5種類のn型シリコン粉末をそれぞれ用い、5種類の太陽電池を作製した。
【0038】
これら5種類の太陽電池310に太陽模擬光を照射して比較したところ、図4のライン(c)に示されるように、平均粒径が約100nmのものが最高の変換効率となる約12%を示し、n型シリコン粉末の微粉末化が変換効率のより一層の向上に寄与することが確認された。
【0039】
しかし、上述の実施例1および実施例2とは異なり、平均粒径が小さくなるにつれて変換効率が向上する傾向は見られず、平均粒径が約100nmのもので変換効率が最大となり、100nmから外れるにつれて変換効率が徐々に低下する現象が見られた。
これはn型シリコン粉末が過度に微粉末化されると光の有効利用の点で問題が生じたり、あるいはシリコン粉末の表面に形成される酸化物の厚みが粒径に対して無視できない程度の厚さとなってくるためと考えられる。
【0040】
【発明の効果】
この発明によれば、光電変換層が、p型有機半導体層とその一方の表面上に分散されたn型無機半導体粉末から構成されるので、製造コストに優れた有機半導体と粉末状の無機半導体の組合せから電荷の分離を効率よく行える光電変換層を形成することができ、結果として製造コストが低く、かつ、変換効率に優れた太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
【図2】この発明の実施例2による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
【図3】この発明の実施例3による太陽電池の構成を概略的に示す説明図である。
【図4】この発明の実施例1〜3による太陽電池においてn型無機半導体粉末の粒径と変換効率との相関関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
100・・・基板
101・・・金属電極
102・・・引出し電極
103・・・防護樹脂
104・・・透明基板
105・・・p型有機半導体層
106・・・n型無機半導体粉末
107・・・透明電極
108・・・光電変換層
110・・・太陽電池[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a highly efficient and inexpensive sheet-type solar cell.
[0002]
[Prior art]
As a conventional solar cell, a solar cell that performs photoelectric conversion using crystalline silicon or amorphous silicon is known.
Among them, the crystal type uses a plate-shaped thin slice of crystalline silicon for effective use of incident light and cost reduction.
The amorphous type can be thinner than the crystalline type, so that cost can be reduced. However, it is necessary to form a thin film by a method such as CVD using dangerous self-combustible gas, and the conversion efficiency is also higher than that of the crystalline type. It is reduced by about 10%.
[0003]
On the other hand, there has been an attempt to apply a semiconductor made of an organic substance to a film to form a solar cell. For example, a layer in which an n-type organic semiconductor is dispersed in a binder resin (an electron donating organic pigment) and a p-type organic semiconductor layer 2. Description of the Related Art A solar cell formed by stacking (electron-accepting organic pigments) is known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-240530).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a crystal-type solar cell, it is inevitable that a portion of the margin when cutting out thinly is wasted, and there is a limit in cost reduction.
In addition, the amorphous type not only has lower conversion efficiency than the crystalline type, but also requires a large-scale vacuum device when forming a thin film having uniform characteristics over a large area, which causes an increase in cost.
Solar cells using inorganic semiconductors, especially silicon, have high performance, but no effective measures have been found to reduce material and manufacturing costs.
[0005]
On the other hand, solar cells using organic semiconductors still have a low conversion efficiency and are not practical.
This is often due to the low charge mobility in the organic semiconductor, and there is a problem that the charge excited by light is deactivated before traveling through the organic semiconductor and being separated.
If charge separation by a pn junction, which is relatively frequently used in inorganic semiconductors, can also be realized in organic semiconductors, it is considered that a solar cell with low manufacturing cost and high conversion efficiency can be provided.
[0006]
Among organic semiconductors, p-type organic semiconductors widely exist, and the charge mobility is at a practical level.
On the other hand, the n-type organic semiconductor is unstable in the air, and when bonded to oxygen, its properties change and the p-type is inverted, and the charge mobility is low.
For this reason, it is difficult to stably form a good pn junction using an organic semiconductor, but if at least a p-type organic semiconductor at a practical level can be used well, a solar cell with excellent manufacturing cost and high conversion efficiency can be obtained. May be possible.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a solar cell with low manufacturing cost and high conversion efficiency, and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a photoelectric conversion layer and a pair of electrodes at least one of which sandwiches the photoelectric conversion layer, wherein the photoelectric conversion layer is dispersed on one surface of a p-type organic semiconductor layer and one surface of the p-type organic semiconductor layer. And a solar cell comprising the n-type inorganic semiconductor powder.
[0009]
That is, in the solar cell according to the present invention, the photoelectric conversion layer is composed of the p-type organic semiconductor layer and the n-type inorganic semiconductor powder dispersed on one surface thereof.
For this reason, it is possible to form a photoelectric conversion layer capable of efficiently separating charges from a combination of an organic semiconductor and a powdery inorganic semiconductor with excellent manufacturing cost, and as a result, the manufacturing cost is low and the conversion efficiency is excellent. We can provide solar cells.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The solar cell according to the present invention includes a photoelectric conversion layer, and a pair of electrodes at least one of which sandwiches the photoelectric conversion layer. The photoelectric conversion layer is formed on a p-type organic semiconductor layer and on one surface of the p-type organic semiconductor layer. Characterized by comprising an n-type inorganic semiconductor powder dispersed in
[0011]
In the solar cell according to the present invention, for example, a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide), SnO 2 (tin oxide), ZnO, etc. And a metal electrode made of silver, copper, or the like.
[0012]
In the solar cell according to the present invention, the p-type organic semiconductor layer may be made of any one of pentacene, thiophene, tetracene, polyphenylenevinylene, and phthalocyanine.
Of the above, pentacene is preferred for high charge mobility, and polyphenylenevinylene is preferred for ease of formation by coating.
[0013]
In the solar cell according to the present invention, the n-type inorganic semiconductor powder may be composed of silicon powder or compound semiconductor powder.
Here, examples of the compound semiconductor include gallium arsenide and indium phosphide.
However, in these compound semiconductors, if the band gap is large, holes generated by the irradiated light are not used for charge transfer to the p-type organic semiconductor layer, but are used for oxidizing the p-type organic semiconductor film. I will.
For this reason, a semiconductor having a small band gap is suitable as the n-type inorganic semiconductor powder, and an n-type silicon powder is suitable in consideration of cost and the like.
[0014]
In the solar cell according to the present invention, the n-type inorganic semiconductor powder having an average particle diameter of about several nm to several tens of μm can be used.
However, from the viewpoint of the conversion efficiency of the photoelectric conversion layer, the average particle size is preferably in the range of about 20 nm to 20 μm, more preferably in the range of about 20 to 100 nm, or in the range of about 1 to 20 μm. Is preferred.
[0015]
In the solar cell according to the present invention, the n-type inorganic semiconductor powder may have an organic compound on its surface.
With such a configuration, the n-type inorganic semiconductor powder is more familiar with the interface of the p-type organic semiconductor layer, and the movement of charges is performed more smoothly.
Here, a hydrocarbon can be used as the organic compound, and when modifying the surface of the silicon powder, for example, hexamethyldisilane or a derivative thereof can be used.
[0016]
These chemicals are used in the fields of LSIs and the like as an adhesion enhancer between a photoresist and a silicon substrate or between a silicon oxide film and a silicon substrate. The silicon powder is simply immersed in a chemical solution or exposed to a vapor atmosphere. A methyl group attached to the surface is formed.
[0017]
From another viewpoint, the present invention is a method for manufacturing a solar cell according to the above-described present invention, in which a solution in which a p-type organic semiconductor is dissolved in a solvent is prepared, and the solution is applied to an electrode. Production of a solar cell including a step of forming a p-type organic semiconductor layer, dispersing an n-type inorganic semiconductor powder on the surface of the p-type organic semiconductor layer to form a photoelectric conversion layer, and forming an electrode on the photoelectric conversion layer It also provides a way.
[0018]
In the above manufacturing method according to the present invention, the p-type organic semiconductor and polyphenylenevinylene and chloroform may be used as the solvent, and the solution may be applied by spin coating.
As a specific solution, for example, a solution obtained by dissolving about 1.0 to 2.0% by weight of polyphenylenevinylene in chloroform can be used.
[0019]
【Example】
Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, common members will be described using the same reference numerals.
[0020]
Example 1
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
[0021]
Specifically, an
The
Although the n-type
[0022]
The p-type
Further, the periphery of the
[0023]
The solar cell according to the first embodiment can be manufactured, for example, as follows.
A
Specifically, the solution is uniformly applied on the
[0024]
Thereafter, the solution is further applied to a thickness of about 2 to 3 μm, and before drying, the n-type
That is, the n-type
[0025]
In Example 1, as the n-type
Thereafter, the
The thickness of the
[0026]
Thereafter, the periphery of the
In addition, since the protective resin 103 affects the reliability of the solar cell, it is preferable to use an epoxy resin, an acrylic resin, or the like that is excellent in preventing moisture penetration.
[0027]
Although a glass substrate is used as the
The same applies to the
When the
[0028]
When the conversion efficiency was determined by irradiating the four types of
[0029]
As described above, the
Further, since the
[0030]
Example 2
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 2 of the present invention.
The solar cell according to the second embodiment is different from the
[0031]
As shown in FIG. 2, the n-type
Since the surface of the n-
In addition, in Example 2, similarly to Example 1 described above, four types of solar cells were manufactured using four types of n-type silicon powders each having an average particle size of about 1 μm, about 2 μm, about 10 μm, and about 20 μm. did.
[0032]
When these four types of solar cells were irradiated with solar simulation light and compared, as shown in line (b) of FIG. 4, the tendency that the conversion efficiency increased as the average particle size became smaller was the same as in Example 1. Was seen in
Further, due to the effect of modifying the surface of the n-type
[0033]
Example 3
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
The solar cell according to Example 3 is obtained by changing the n-type
[0034]
As shown in FIG. 3, the n-type
For this reason, conformity to the interface of the p-type
[0035]
As a method of pulverizing n-type silicon, for example, the following method is available.
A first method is a method in which a liquid silicon compound is sprayed using ultrasonic waves or the like to precipitate silicon particles. In this method, the size of the particles can be made uniform by adjusting the spraying conditions.
[0036]
As another method, there is a method in which a silicon powder is suspended in an alcohol such as ethyl alcohol or methyl alcohol and irradiated with light of a specific wavelength.
According to this method, carriers are generated in a portion irradiated with light of a specific wavelength, and the generated carriers oxidize the surface of silicon to cause cracks, whereby the powder is finely powdered.
If such a photoreaction is continued for a long time, any particles will break down and become smaller, but the smaller particles will have a larger band gap due to the particle effect and will not respond to the light of the original wavelength, forming fine particles of a certain size. It is possible to do.
[0037]
When this method is used, alcohol is used as a solvent as described above. This is because when water is used, the surface oxidation of silicon particles caused by light irradiation becomes excessive, and the photoactivity of the finely divided silicon powder is impaired.
In Example 3, five types of solar cells were manufactured using five types of n-type silicon powders each having an average particle size of about 20 nm, about 40 nm, about 60 nm, about 100 nm, and about 120 nm.
[0038]
When these five types of
[0039]
However, unlike Example 1 and Example 2 described above, the conversion efficiency does not tend to increase as the average particle size decreases, and the conversion efficiency is maximized when the average particle size is about 100 nm. A phenomenon was seen in which the conversion efficiency gradually decreased as the distance deviated.
This is because if the n-type silicon powder is excessively finely divided, a problem occurs in terms of effective use of light, or the thickness of the oxide formed on the surface of the silicon powder is not negligible with respect to the particle size. It is thought to be due to the thickness.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the photoelectric conversion layer is composed of the p-type organic semiconductor layer and the n-type inorganic semiconductor powder dispersed on one surface of the p-type organic semiconductor layer, the organic semiconductor and the powdery inorganic semiconductor which are excellent in production cost are provided. A photoelectric conversion layer capable of efficiently separating charges can be formed from the combination of the above, and as a result, a solar cell with low manufacturing cost and excellent conversion efficiency can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the correlation between the particle size of n-type inorganic semiconductor powder and the conversion efficiency in solar cells according to Examples 1 to 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 ...
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