JP2004111876A

JP2004111876A - 光電変換素子

Info

Publication number: JP2004111876A
Application number: JP2002276104A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yagi; 八木　茂
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】表示素子に重ねて使用でき表示機能を使用中でも発電が出来、太陽電池の存在を意識させない本質的に透明な高効率の太陽電池を提供する。
【解決手段】水素を０．１原子％から５０原子％含む無色の金属酸化物半導体からなる。この前記金属酸化物半導体層１４は透明性基板１０とその上の透明電極１２，透光性電極１６に挟持された構造からなり、金属酸化物は酸化チタンを主とした化合物であり、酸化亜鉛を主とした化合物であることが望ましい。透明電極１２，透明導電性電極１６の間に金属酸化物半導体層１４と窒化物系化合物半導体１８とを挟持した構造も好ましい。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換素子に関し、詳しくは、表示素子に重ねて使用でき、表示機能を損なうことなく、発電できる太陽電池に有効な光電変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境へのＣＯ_２の影響に見られるようにクリーンなエネルギーが求められている。中でも太陽電池は無尽蔵とも言える太陽のエネルギーを利用できる最も期待されるエネルギー源である。これまでに結晶・非晶質シリコン系太陽電池やＧａＡｓやＩｎＰなどのＩＩＩＶ族化合物半導体による高効率太陽電池などが実用化されている。エネルギー全体のクリーン化に寄与するためには出来るだけ使用電力を太陽電池に置き換えることが必要である。今後の太陽電池の広範な実用化には素子自体の高効率化とともに、使用できる場所を広げることも重要である。このような観点から見ると太陽電池の適用領域として家庭用の電力等の比較的大電力の発電とともに注目されるのが、携帯電子機器や携帯用パーソナルコンピューターなどの戸外で使用する機器の駆動電力を太陽電池で供給することである。
【０００３】
しかしながらこれらの機器は構成としては現在表示部とインプット部分が大部分を占め，これらの機器に太陽電池を設置するスペースが無く、またデザイン的な点からも着色があるなどからこれらの機器には適用困難であった。またさらには自動車やビルの　大きな部分を占める窓を利用することであるが、現状の太陽電池では可視光を利用するため着色不透過であり採光と両立できない。さらに画面や窓以外の全ての部分を太陽電池に置き換えることもデザイン的な問題からも現在では困難である。
これらの問題は透明の太陽電池、つまり高効率の紫外光用の太陽電池が透明基板に形成できれぱ解決できる。
【０００４】
しかしながら従来、太陽電池の高感度化のために短波長域での効率向上を目指して研究が行われてきた。しかしながらたとえば非晶質Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘ膜ではＣ組成が増加すると光導電特性が急速に劣化することが知られている。（例えば、非特許文献１参照）
このように短波長域で感度のあるワイドバンドギャップの光起電力材料に良いものが無いため透明な高効率大面積太陽電池はなかった。
【０００５】
一方、太陽電池を通して向こうを見えるようにしたシースルー型の太陽電池が提案されている。（例えば、非特許文献２参照）
これは太陽電池に穴を開けたものが多く、簾を通して見るようになり、ディスプレーのように高精細でかつ低電力で十分な明るさを得る必要があるものや、自動車の窓のように採光と同時に安全性の要求もあるものには適さなかった。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｙ．Ｔａｗａｄａ，Ｈ．Ｏｋａｍｏｔｏ，ａｎｄＹ．Ｈａｍａｋａｗａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３９（１９８１）２３７．
【非特許文献２】
邑田健治、津田信哉、応用物理６７巻１９９８ｐ１１９２−１１９６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、表示素子に重ねて使用でき表示機能を使用中でも発電が出来、太陽電池の存在を意識させない本質的に透明な高効率の太陽電池を提供するものである。
本発明の第２の目的は有害で不要な紫外光を有効利用して発電を行う安全で環境にやさしい本質的に透明な高効率の太陽電池を提供するものである。
本発明の第３の目的は低コストで大面積に可能な本質的に透明な高効率の太陽電池を提供するものである。
本発明の第４の目的は、低コストの受光素子を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題と、下記の発明によって達成される。
（１）　水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体を含むことを特徴とする光電変換素子。
（２）　少なくとも前記金属酸化物半導体を含む層が一対の電極に挟持されていることを特徴とする（１）に記載の光電変換素子。
（３）　金属酸化物が酸化チタンを主とした化合物であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光電変換素子。
（４）　金属酸化物が酸化亜鉛を主とした化合物であることを特徴とする（１）又は（２）記載の光電変換素子。
（５）　少なくとも前記金属酸化物半導体を含む層と、水素を含みＡｌ、Ｇａ、ＩＮの少なくとも１つ以上の元素と窒素を含有する窒化物半導体を含む層が、一対の電極に挟持されていることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光電変換素子。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜金属酸化物半導体＞
金属酸化物半導体は、水素を０．１原子％から５０原子％含むことが重要であり、好ましくは水素原子を０．５原子％から４０原子％、より好ましくは１原子％から３０原子％含むことが望ましい。
金属酸化物半導体に含まれる水素が０．１原子％未満では、結晶粒界での結合欠陥あるいは、非晶質相内部で結合欠陥や未結合手を水素との結合によって無くし、バンド内に形成する欠陥準位を不活性化するのに不充分であり、欠陥量が増加し、暗抵抗が低下し光感度がなくなるため、実用的な光半導体として機能することができない。一方、金属酸化物半導体に含まれる水素が５０原子％を超えると、電気的特性制御のためドープするドーパントを水素が不活性化するようになり、良好な光電気特性が得られない。
【００１０】
水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体は、例えば、金属酸化物を形成した後に　水素プラズマ処理や水素雰囲気での熱アニール処理などを行うことによって形成することができ、これによって導電性を制御することができる。水素プラズマ処理の場合、大気圧下や１００Ｐａから１Ｐａ程度の減圧下、１Ｐａ以下の真空で直流や交流，高周波などによる水素グロー放電によるプラズマ雰囲気中に曝したり、水素アーク放電や水素原子銃などによる打ち込む等の方法で、非加熱状態や加熱状態等の条件が好ましく、水素雰囲気での熱アニール処理の場合、大気圧下や１００Ｐａから１Ｐａ程度の減圧下、１Ｐａ以下の真空での水素雰囲気で５０℃から１０００℃に加熱する等の条件が好ましい。、
【００１１】
前記した金属酸化物としては、酸化バリウム、酸化アルミニウム、酸化すず、酸化タンタル、酸化銅、酸化鉄、酸化ビスマス等の酸化物、及び酸化チタンを主とした化合物、あるいは酸化亜鉛を主とした化合物が使用できるが、なかでも酸化チタンを主とした化合物、あるいは酸化亜鉛を主とした化合物が透明性や入手性の面から好ましい。
酸化チタンは結晶でも微結晶でも、多結晶でも良い。ルチル型、アナターゼ型でも良い。酸化亜鉛は結晶でも微結晶でも、多結晶でも良い。これらの光半導体は、平滑面を持ち透明である。酸化チタン、酸化亜鉛は酸素濃度の化学量論比からのズレによる酸素結合欠陥によるｎ型半導体であり、透明導電性電極との間でショットキー障壁を形成する。酸素とチタン、酸素と亜鉛の原子数比はそれぞれ１：０．７〜１：５、好ましくは、１：０．９〜１：１．２である。
【００１２】
結晶の大きさは５ｎｍから５０μｍであり、Ｘ線回折や電子線回折および断面の電子顕微鏡写真を用いた形状測定などによって測定できることができる。
金属酸化物は蒸着や反応性蒸着、イオンプレーティング、スパッター、反応性スパッターや金属塩素化合物や有機化合物と酸素の反応によるＣＶＤ法や金属アルコキシド化合物や金属キレート化合物の加水分解や熱分解によって作製することができる。
蒸着や反応性蒸着、イオンプレーティング、スパッター、反応性スパッターでは原料として酸化チタンや酸化亜鉛を使用してもまた酸化チタンや酸化亜鉛を原料として酸素を含む雰囲気で成膜しても良い。またチタンと酸素を原料として直接反応させる方法でも良い。
また、塩化チタンやチタンアルコキシド、塩化亜鉛、亜鉛アルコキシドのガスを用い、酸素雰囲気や、酸素プラズマ中で加熱状態で分解反応させることによって酸化物膜を得る方法でもよい。
【００１３】
これらの製造条件での基板温度は１００℃〜６００℃である。基板温度が高い場合には微結晶の粒径が大きくなりやすい。
【００１４】
図１は、本発明における金属酸化物半導体を含む光電変換素子の好ましい実施の形態を示す断面図である。
図１（Ａ）は、透明基板１０上に透明導電性電極１２を形成し、この上に水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体層１４を形成し、さらに透明導電性電極１６を形成したものである。
水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体層１４は、特に、酸化チタン、酸化亜鉛などのワイドバンドギャップの光半導体が使用することが望ましい。また、水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体層１４は、層の厚み、金属酸化物の組成等を制御することによって該層を透明とすることができる。金属酸化物半導体層１４を透明とすると、図１に示す光電変換素子を各種の表示素子の表面に重ねても表示機能を損なうことなく、発電できる太陽電池として有効である。また、紫外線受光素子として使用することもできる。
【００１５】
＜基板＞
本発明で使用する透明基板１０としては導電性でも絶縁性でも良く、結晶あるいは非晶質でも良い。また、基板表面に導電化処理を施した絶縁性基板を使用することもできる。
本発明の素子が透明な場合には透光性支持体が用いられる。絶縁性基板としては、ガラス、石英、サファイア、ＭｇＯ，　ＳｉＣ，ＺｎＯ，ＬｉＦ，ＣａＦ_２等の透明な無機材料、また、弗素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等の透明な有機樹脂のフィルムまたは板状体、セラミックス等を挙げることができる。
【００１６】
上記支持体上に設ける導電性電極１２としては、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用い、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の方法により形成したものが使用できる。あるいはＡｌ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属を蒸着やスパッタリングにより形成することができる。また、半透明になる程度に薄く形成したものも用いられる。
【００１７】
次に光電変換素子は、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す態様であってもよい。図１（Ｂ）においては、透明基板１０上に光導電層１２が設けられ、光導電層１２と透光性電極１６との間に窒化物系化合物半導体層１８及び金属酸化物半導体層１４が順次積層された構造となっている。この光電変換素子の場合、窒化物系化合物半導体層１８と金属酸化物半導体層１４が順次積層されているため，特に結晶性の制御や伝導性の制御、光吸収波長の制御が容易であるという点で有効である。
【００１８】
図１（Ｃ）においては、透明基板１０上に導電性電極１２が設けられ、光導電層１２と透光性電極１６との間に金属酸化物半導体層１４及び窒化物系化合物半導体層１８が順次積層された構造となっている。この光電変換素子の場合、金属酸化物半導体層１４及び窒化物系化合物半導体層１８とが順次積層されているため，特に結晶性の制御や伝導性の制御、光吸収波長の制御が容易であるという点で有効である。
【００１９】
＜金属酸化物半導体と組み合わせて用いられる窒化物系化合物半導体＞
金属酸化物半導体と組み合わせて用いられる光半導体としては、ｐ，ｉ，ｎ型のいずれも使用できるが、ｉ型と／あるいはｐ型の水素を含みＡｌ，Ｇａ，ＩＮの少なくとも一つ以上の元素と窒素からなる光半導体（窒化物系化合物半導体）が好ましい。
図２の方法はプラズマを活性化手段として前記光半導体を製造する方法である。２１は真空に排気しうる容器、２２は排気口、２３は基板ホルダー、２４は基板加熱用のヒーター、２５，２６は容器２１に接続された石英管であり、それぞれガス導入管２９，３０に連通している。また、石英管２５にはガス導入管３１に接続され、石英管２６にはガス導入管３２が接続されている。
【００２０】
この装置においては、チッ素元素源として、例えば、Ｎ_２を用いガス導入管２９から石英管２５に導入する。マグネトロンを用いたマイクロ波発振器（図示せず）に接続されたマイクロ導波管２８に２．４５ＧＨｚのマイクロ波が供給され石英管２５内に放電を発生させる。別のガス導入口３０から、例えばＨ_２を石英管２６に導入する。高周波発振器（図示せず）から高周波コイル２７に１３．５６ＭＨｚの高周波を供給し、石英管２６内に放電を発生させる。放電空間の下流側よりトリメチルガリウムをガス導入管３２より導入することによって基板上にチッ化ガリウム光半導体を成膜することができる。
【００２１】
基板温度は１００℃〜６００℃である。基板温度が高い場合あるいは／およびＩＩＩ族原料ガスの流量が少ない場合には微結晶になりやすい。基板温度が３００℃より低い場合にはＩＩＩ族原料ガスの流量が少ない場合に微結晶となり、また基板温度が３００℃より高い場合には低温条件よりもＩＩＩ族原料ガスの流量が多い場合でも微結晶となりやすい。また例えばＨ_２放電を行った場合には行なわないよりも微結晶化を進めることができる。トリメチルガリウムの代わりにインジウム、アルミニウムを含む有機金属化合物を用いることもできるし、また混合することもできる。
また、これらの有機金属化合物は、ガス導入管３１から別々に導入しても良い。
【００２２】
また、Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎから選ばれた少なくとも一つ以上の元素を含むガス、あるいはＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｓｒから選ばれた少なくとも１つ以上の元素を含むガスを放電空間の下流側（ガス導入管３１又はガス導入管３２）から導入することによってｎ型、ｐ型等任意の伝導型の非晶質あるいは微結晶のチッ化物半導体を得ることができる。Ｃの場合には条件によっては有機金属化合物の炭素を使用してもよい。
【００２３】
上述のような装置において放電エネルギーにより形成される活性チッ素あるいは活性水素を独立に制御してもよいし、ＮＨ_３のようなチッ素と水素原子を同時に含むガスを用いてもよい。さらにＨ_２を加えてもよい。また、有機金属化合物から活性水素が遊離生成する条件を用いることもできる。このようにすることによって、基板上には活性化されたＩＩＩ族原子、チッ素原子が制御された状態で存在し、かつ水素原子がメチル基やエチル基をメタンやエタン等の不活性分子にするために低温にも拘わらず、炭素がほとんど入らないか低量の、膜欠陥が抑えられた非晶質あるいは微結晶膜が生成できる。水素化アモルファスシリコン膜はチッ素の代わりにクフを用いシラン、ジシラン、トリシラン等のガスを有機金属ガスの代わりに用いれば良い。またプラズマＣＶＤ装置を用いてもよい。
【００２４】
上述の装置において活性化手段として、高周波発振器、マイクロ波発振器、エレクトロサイクロトロン共鳴方式やヘリコンプラズマ方式であっても良いし、これらを一つを用いても良いし、二つ以上を用いてもよい。また、二つ共マイクロ波発振器であっても良いし、２つ共高周波発振器で有っても良い。また高周波放電の場合、誘導型でも容量型でも良い。また２つ共エレクトロンサイクロトロン共鳴方式を用いても良い。異なる活性化手段（励起手段）を用いる場合には、同じ圧力で同時に放電が生起できるようにする必要があり、放電内と成膜部（容器１内）に圧力差を設けても良い。また同一圧力で行う場合、異なる活性化手段（励起手段）、例えば、マイクロ波と高周波放電を用いると励起種の励起エネルギーを大きく変えることができ、膜質制御に有効である。
本発明の光半導体は反応性蒸着法やイオンプレーイング、リアクティブスパッターなど少なくとも水素が活性化された雰囲気で成膜を行うことも可能である。
【００２５】
本発明の光半導体を用いた透明太陽電池とするためには導電性あるいは導電処理した透明基板上に前述した方法によって金属酸化物半導体あるいは金属酸化物半導体と窒化物系ＩＩＩＶ族化合物半導体光半導体を形成する。この時、簡単には単層の光半導体層を形成することによってショットキー型の太陽電池とすることもできるし、ｐｎダイオード構成やｐｉｎ構成などを作製することによつてさらに高効率化することができる。
【００２６】
ｐ型やｉ型の光半導体層としては水素を含み少なくともＡｌ，Ｇａ，Ｉｎの一つ以上の元素と窒素からなる窒化物半導体を用いることが出来る。とくにＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等の元素をドープしたものが好ましい。
これらの太陽電池は透明ガラス基板を使用して形成することができる。
このような構成の太陽電池は透明導電性電極間から電流をとりだすことができる。本発明の光半導体を用いた太陽電池は、完全に透明であることが望ましく、バンドギャップが大きいため取り出せる電圧が従来の太陽電池に比較して２倍から３倍大きく結果として同じ面積でも利用できる電気量は大きい。また耐光性、耐熱性、耐酸化性にすぐれているため長寿命であるという利点を有する。この太陽電池は表示部の上に重ねられて設けることが出来る自己電力供給型表示素子として使用することが出来る。表示部としてはは液晶や陰極線管や放電を用いたプラズマディスプレーを用いることが出来る。
【００２７】
この太陽電池は透明なため表示素子と直接組み合わせることができる。表示素子の上に重ねて使用することが出来何ら表示素子の機能を損なうことが無いという利点を有する。表示素子を使用している時も使用していない時も画面が光に照らされている時は常に充電することができる。
表示素子としては液晶を用いたものや、陰極線管、フィールドエミッションを用いたもの、またプラズマを用いたものなどを使用することができる。太陽電池により全電力を供給することもできるし、一部をまかなうことによって、電池の連続使用時間を延長したり、電池の小型軽量化を達成することもできる。
また、建物の窓ガラスや自動車の窓ガラス等に有害な紫外線をカットするとともに電気を発生することができる。
【００２８】
【実施例】
実施例１
洗浄したコーニング７０５９ガラス基板の上にマグネトロンスパッター装置を用いＩＴＯを２０００オングストローム　形成した。この上に酸化チタンをマグネトロンスパッター法で１５００オングストローム作製した。
この時の条件は次のようであった。基板温度が３００℃、ｒｆ出力　３００Ｗ，　Ａｒガス流量　１００ｓｃｃｍ，　圧力　０．１ｓｃｃｍ　であった。
さらに容量結合型の平行平板電極を持つ１３．５６ＭＨｚの高周波プラズマ発生装置にこの酸化チタンを成膜した基板を設置した。１０−３Ｐａの真空にした後に、水素ガスを１００ｓｃｃｍ流し、圧力を１００Ｐａとして放電出力１００Ｗで１時間、水素プラズマに曝した。
Ｘ線回折スペクトルはルチル型の多結晶であることを示しており、透明であった。また、ハイドロジェンフォワードスキャタリング法で水素を分析した結果、水素を１０原子％含有していた。
この上にＳｎＯ_２膜をスパッター法で作製し直径３ｍｍの円形の透明電極を設けた。この素子は透明であり、二つの透明電極から端子を取り出して、ＨＰ−４１４０Ｂを用いて電圧電流特性を測定した。暗所で測定した電流は０Ｖで３×１０^−６Ａであった。
Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は４０ｍＡ／ｃｍ^２流れた。この太陽はＴＦＴ液晶表示素子に重ねたところまったく視認性には影響なかった。また着色した板に重ねることによって自由に着色した太陽電池とすることができた。また、紫外線受光素子として使用することができた。
【００２９】
実施例２
実施例１と同じ水素処理を行った酸化チタンの膜の上に１０ｎｍのＡｕを真空蒸着で径２ｍｍの電極とした。この素子は半透明であり、二つの透明電極から端子を取り出してＨＰ−４１４０Ｂを用いて電圧電流特性を測定した。暗所で測定した電流は０Ｖで３×１０^−１０Ａであった。
Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は４５ｍＡ／ｃｍ^２流れた。この太陽電池は、この素子は、受光素子としても使用することができた。
【００３０】
実施例３
洗浄したコーニング７０５９ガラス基板の上にマグネトロンスパッター装置を用いＩＴＯを２０００オングストローム　形成した。この上にテトライソプロポキシチタニウム１重量部をエチルアルコール５０重量部とイソプロピルアルコール５０重量部の混合溶剤に溶解し２時間攪拌した溶液をスピンコート法で塗布を行った。塗布は１０回繰り返して行い、風乾後４００℃で加熱結晶化を行った。
さらに容量結合型の平行平板電極を持つ１３．５６ＭＨｚの高周波プラズマ発生装置にこの酸化チタンを成膜した基板を設置し、３００℃に加熱した。１０−３Ｐａの真空にした後に、水素ガスを１００ｓｃｃｍ流し、圧力を１００Ｐａとして放電出力２００Ｗで１時間、水素プラズマに曝した。
Ｘ線回折スペクトルはルチル型の多結晶であることを示しており、透明であった。また、ハイドロジェンフォワードスキャタリング法で水素を分析した結果、水素を１５原子％含有していた。
この上にＳｎＯ_２膜をスパッター法で作製し直径３ｍｍの円形の透明電極を設けた。この素子は透明であり、二つの透明電極から端子を取り出して、ＨＰ−４１４０Ｂを用いて電圧電流特性を測定した。暗所で測定した電流は０Ｖで１×１０^−６Ａであった。
Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は２５ｍＡ／ｃｍ^２流れた。この太陽電池はＴＦＴ液晶表示素子に重ねたところまったく視認性には影響なかった。また着色した板に重ねることによって自由に着色した太陽電池とすることができた。また、紫外線受光素子として使用することができた。
【００３１】
実施例４
実施例１と同じ基板の上に同じ条件の透明電極と同条件で作製した水素化処理を行った酸化チタンを設けたものを、基板ホルダー２３に載せ、排気口２２を介して容器２１内を真空排気後、ヒーター２４により基板を３００℃に加熱した。Ｎ^２ガスをガス導入管２９より直径２５ｍｍの石英管２５内に１０００ｓｃｃｍ導入し、マイクロ波導波管２８を介して２．４５ＧＨｚのマイクロ波を出力２５０Ｗでセットし、チューナでマッチングを取り放電を行った。このときの反射波は０Ｗであった。
Ｈ^２ガスはガス導入管３０より直径３０ｍｍの石英管２６内に１０００ｓｃｃｍ導入した。１３．５６のＭＨｚの高周波電力の出力を１００Ｗでセットした。このときの反射波は０Ｗであった。
この状態でガス導入管３２より０℃で保持されたトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の蒸気を水素をキャリアガスとして用いバブリングしながらマスフローコントローラを通して１ｓｃｃｍ導入した。さらに水素をキャリアガスとしたシクロペンタジエニルマグネシウムを１ｓｃｃｍ導入した。このときバラトロン真空計で測定した反応圧力は０．５Ｔｏｒｒであった。成膜を６０分行い、０．２μｍのｉ型のＧａＮ：Ｈ膜作製した。
この上にＳｎＯ_２膜をスパッター法で作製し透明電極を設けた。
Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍの紫外光を照射したところ、０Ｖで光電流（Ｉｓｃ）は７ｍＡ／ｃｍ^２流れた。開放電圧（Ｖｏ）は１．４Ｖでぁつた。この太陽電池はＴＦＴ液晶表示素子とに重ねたところまったく視認性には影響なかった。また着色した板に重ねることによって自由に着色した太陽電池とすることができた。また、紫外線受光素子として使用することができた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の光電変換素子は、透明でかつ紫外線による光起電流を発生させることができ、受光素子または太陽電池として経時安定性に優れ、耐環境特性や耐高温度特性を備えている。低コスト・大面積化も容易であり、視界と発電を両立して安全性を損なうことなく車の窓などにも使用することができる。さらに表示素子上に積層することにより表示機能を損なうことなく使用時も非使用時も太陽光で蓄電することができ、自己電力供給型表示素子とすることができる。また自由な色に着色した太陽電池とすることができる。さらに安価な紫外線検出器としての適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電変換素子の好ましい実施の形態を示す概略的断面図である。
【図２】本発明の光電変換素子を製造するための装置の好ましい実施の形態を示す概略的構成図である。
【符号の説明】
１０　　　透明電極基板
１２　　　光導電層
１４　　　金属酸化物半導体
１６　　　透明電極
１８　　　窒化物系化合物半導体
２１　　　容器
２２　　　排気口
２３　　　基板ホルダー
２４　　　ヒーター
２５，２６　　石英管
２７　　　高周波コイル
２８　　　マイクロ波導波管
２９，３０，３１，３２　　ガス導入管

Claims

水素を０．１原子％から５０原子％含む金属酸化物半導体を含むことを特徴とする光電変換素子。
少なくとも前記金属酸化物半導体を含む層が一対の電極に挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
金属酸化物が酸化チタンを主とした化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電変換素子。
金属酸化物が酸化亜鉛を主とした化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電変換素子。
少なくとも前記金属酸化物半導体を含む層と、水素を含みＡｌ、Ｇａ、ＩＮの少なくとも１つ以上の元素と窒素を含有する窒化物半導体を含む層が、一対の電極に挟持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光電変換素子。