JP2010267831A

JP2010267831A - Semiconductor device

Info

Publication number: JP2010267831A
Application number: JP2009118229A
Authority: JP
Inventors: Onori Sato; 大典佐藤; Taizo Masuda; 泰造増田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which is made of a carbon material capable of suppressing annihilation of electrons while maintaining an internal electric field. SOLUTION: The semiconductor device has at least a p-layer 15 and an n-layer 13 connected to the p-layer 15, and the n-layer contains a carbon material composed of sp2 bonding and an n-type material. Specifically, a solar cell is disclosed which has an n-layer composed of n-type amorphous carbon and carbon nanotubes, an i-layer 14 composed of an i-type amorphous carbon, and a p-layer composed of p-type amorphous carbon. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、ドーパントを添加した材料をｎ層に用いた太陽電池に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a solar cell using a dopant-added material for an n layer.

太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、様々な種類の太陽電池に関する研究が盛んに進められている。 Solar cells have the advantage that the amount of carbon dioxide emission per unit of power generation is small and fuel for power generation is unnecessary. For this reason, research on various types of solar cells has been actively promoted.

現在実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。ところが、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた太陽電池には、製造コストが増大しやすい等の課題がある。そのため、シリコンに代わる太陽電池材料が検討されており、中でも、炭素材料等が注目されている。炭素材料は資源が豊富であるため、製造コストを低減することが可能であり、且つ、太陽電池の耐環境性及び機械的特性等を向上させることが可能になると考えられている。 Among solar cells currently in practical use, single junction solar cells having a pair of pn junctions using single crystal silicon or polycrystalline silicon are the mainstream. However, solar cells using single crystal silicon or polycrystalline silicon have problems such as an increase in manufacturing cost. Therefore, solar cell materials that replace silicon are being studied, and among these, carbon materials and the like are attracting attention. Since carbon materials are abundant in resources, it is considered that manufacturing costs can be reduced and the environmental resistance and mechanical characteristics of solar cells can be improved.

このような太陽電池（光起電力素子も含む）に関する技術として、例えば特許文献１には、ｐ型半導体物質とｎ型半導体物質とをｐｎ接合またはｐｉｎ接合させてなる太陽電池において、ｐ型半導体物質またはｎ型半導体物質が、複数のカーボンナノチューブが互いに電気的に接続された状態で配されてなる構造体膜からなることを特徴とする太陽電池が開示されている。また、特許文献２には、ｐ伝導型半導体と、そのｐ伝導型半導体上に成長させたｎ伝導型カーボンナノ構造体とを有する光起電力素子が開示されている。一方、ガラス等の絶縁基板上に設けられた薄膜トランジスタを有する半導体装置に関する技術として、例えば特許文献３には、基板上に設けられた結晶性を有する非単結晶珪素半導体膜を用いた半導体装置であって、半導体膜は基板表面に概略平行な方向に沿って結晶粒界を有し、結晶粒界に沿った方向と半導体装置におけるキャリアが移動する方向とを概略一致せしめたことを特徴とする半導体装置が開示されている。 As a technique relating to such a solar cell (including a photovoltaic element), for example, Patent Document 1 discloses a p-type semiconductor in a solar cell in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are pn-junctioned or pin-junctioned. A solar cell is disclosed in which a material or an n-type semiconductor material is composed of a structure film in which a plurality of carbon nanotubes are arranged in an electrically connected state. Patent Document 2 discloses a photovoltaic device having a p-conduction type semiconductor and an n-conduction type carbon nanostructure grown on the p-conduction type semiconductor. On the other hand, as a technique related to a semiconductor device having a thin film transistor provided on an insulating substrate such as glass, for example, Patent Document 3 discloses a semiconductor device using a non-single-crystal silicon semiconductor film having crystallinity provided on a substrate. The semiconductor film has a crystal grain boundary along a direction substantially parallel to the substrate surface, and the direction along the crystal grain boundary and the direction in which carriers in the semiconductor device move are substantially matched. A semiconductor device is disclosed.

特開２００６−２３７２０４号公報JP 2006-237204 A 特開２００７−９６１３６号公報JP 2007-96136 A 特開平７−９９３１４号公報JP 7-99314 A

例えば、炭素材料を用いた太陽電池（カーボン太陽電池）のｎ層に、ドーパントを添加した炭素材料を用いると、ｎ層には、ドーパントに起因する欠陥が形成される。そして、ｐｎ接合（又はｐｉｎ接合）によって形成される内部電界の強さを増大させること等を目的として、ドーパントの添加量を増やすと、ｎ層に、ドーパントに起因する欠陥が高密度に形成される。欠陥が高密度に形成されると、光照射によって生成された電子及び正孔が消滅しやすくなる結果、外部へと取り出せる電気エネルギーが低減する。そのため、ドーパントの添加量を増やすだけでは、カーボン太陽電池の効率を向上させ難いという問題がある。これに対し、ドーパントの添加量を減らすと、ｐｎ接合（又はｐｉｎ接合）によって形成される内部電界の強さが低減する。内部電界の強さが低減すると、光照射によって生成された電子及び正孔が移動し難くなる結果、外部へと取り出せる電気エネルギーが低減する。そのため、ドーパントの添加量を減らしても、カーボン太陽電池の効率を向上させ難いという問題がある。これらの問題は、特許文献１〜特許文献３に開示されている技術によって解決することは困難であった。 For example, when a carbon material added with a dopant is used for the n layer of a solar cell (carbon solar cell) using a carbon material, defects due to the dopant are formed in the n layer. When the amount of dopant added is increased for the purpose of increasing the strength of the internal electric field formed by the pn junction (or pin junction), defects due to the dopant are formed at a high density in the n layer. The When defects are formed at a high density, electrons and holes generated by light irradiation tend to disappear, resulting in a reduction in electrical energy that can be extracted to the outside. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the efficiency of the carbon solar cell only by increasing the additive amount of the dopant. On the other hand, when the additive amount of the dopant is reduced, the strength of the internal electric field formed by the pn junction (or pin junction) is reduced. When the strength of the internal electric field is reduced, electrons and holes generated by light irradiation are less likely to move, resulting in a reduction in electrical energy that can be extracted to the outside. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the efficiency of the carbon solar cell even if the amount of dopant added is reduced. These problems have been difficult to solve by the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3.

そこで本発明は、内部電界を維持しつつ電子の消滅を抑制することが可能な半導体装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the disappearance of electrons while maintaining an internal electric field.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、少なくとも、ｐ層と、該ｐ層に接続されるｎ層と、を備え、ｎ層に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が含有されていることを特徴とする、半導体装置である。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
The present invention includes at least a p-layer and an n-layer connected to the p-layer, and the n-layer contains a carbon material composed of sp2 bonds and an n-type material. A semiconductor device.

ここに、「ｐ層」とは、層全体として見た時にｐ型半導体として機能する層をいう。本発明における「ｐ層」は、公知のｐ型半導体によって構成することができる。また、「接続」とは、他の層を介することなく接続される形態のほか、他の層（例えば、ｉ層）を介して接続される形態をも含む概念である。また、「ｎ層」とは、層全体として見た時にｎ型半導体として機能する層をいう。また、「ｓｐ２結合により構成される炭素材料」としては、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、及び、グラフェン等を例示することができる。また、「ｎ型材料」とは、ｎ型半導体として機能し得る物質をいい、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は、本発明における「ｎ型材料」には含まれない。本発明における「ｎ型材料」には、公知のｎ型半導体（アモルファス半導体も含む）を用いることができる。また、「半導体装置」は、光検出素子や太陽電池等を含む概念である。 Here, the “p layer” refers to a layer that functions as a p-type semiconductor when viewed as a whole layer. The “p layer” in the present invention can be composed of a known p-type semiconductor. The term “connection” is a concept that includes not only a form of connection without passing through another layer but also a form of connection through another layer (for example, i layer). The “n layer” refers to a layer that functions as an n-type semiconductor when viewed as a whole layer. Examples of the “carbon material composed of sp2 bonds” include single-walled carbon nanotubes (SWCNT), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), and graphene. The “n-type material” refers to a substance that can function as an n-type semiconductor, and a carbon material constituted by sp2 bonds is not included in the “n-type material” in the present invention. As the “n-type material” in the present invention, a known n-type semiconductor (including an amorphous semiconductor) can be used. The “semiconductor device” is a concept including a light detection element, a solar cell, and the like.

また、上記本発明において、ｎ型材料が、ｎ型アモルファスカーボンであることが好ましい。 In the present invention, the n-type material is preferably n-type amorphous carbon.

ここに、「ｎ型アモルファスカーボン」とは、ｎ型半導体として機能するアモルファスカーボンをいう。 Here, “n-type amorphous carbon” refers to amorphous carbon that functions as an n-type semiconductor.

また、上記本発明において、ｎ層の厚さ方向で見た場合に、少なくともｎ層に接続される電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることが好ましい。 In the present invention, when viewed in the thickness direction of the n layer, it is preferable that a carbon material composed of sp2 bonds is contained at least in a region on the electrode side connected to the n layer.

ここに、「ｎ層の厚さ方向で見た場合に、少なくともｎ層に接続される電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されている」とは、例えば、電極、ｎ層、及び、ｐ層がこの順に積層される場合であれば、積層方向を法線方向とする面で、ｎ層を、電極側の領域とｐ層側の領域とに二等分すると、少なくとも、電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることをいう。 Here, "when viewed in the thickness direction of the n layer, a carbon material composed of sp2 bonds is contained in at least the electrode side region connected to the n layer" means, for example, an electrode, In the case where the n layer and the p layer are laminated in this order, when the n layer is divided into two parts, the electrode side region and the p layer side region, in the plane in which the lamination direction is the normal direction, It means that a carbon material composed of sp2 bonds is contained at least in a region on the electrode side.

また、上記本発明において、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は、ｎ層の厚さ方向と略平行に配置されていることが好ましい。 In the present invention, the carbon material constituted by sp2 bonds is preferably disposed substantially parallel to the thickness direction of the n layer.

本発明の半導体装置では、ｓｐ２結合により構成される炭素材料及びｎ型材料が、ｎ層に含有されている。そのため、例えば、従来の半導体装置で用いられているｎ型材料と同様のｎ型材料を用いることにより、内部電界を維持すること（内部電界の低減を抑制又は防止すること）が可能になる。また、ｓｐ２結合により構成される炭素材料は良好な電子伝導性を有している。そのため、ｓｐ２結合により構成される炭素材料をｎ層に用いることにより、励起された電子の消滅を抑制することができる。したがって、本発明によれば、内部電界を維持しつつ電子の消滅を抑制することが可能な、半導体装置を提供することができる。 In the semiconductor device of the present invention, a carbon material constituted by sp2 bonds and an n-type material are contained in the n layer. Therefore, for example, by using an n-type material similar to the n-type material used in the conventional semiconductor device, it is possible to maintain the internal electric field (suppress or prevent the reduction of the internal electric field). Moreover, the carbon material comprised by sp2 bond has favorable electronic conductivity. Therefore, the use of a carbon material composed of sp2 bonds for the n layer can suppress the disappearance of excited electrons. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of suppressing the disappearance of electrons while maintaining the internal electric field.

また、本発明において、ｎ型材料がｎ型アモルファスカーボンであることにより、ｓｐ２結合により構成される炭素材料とｎ型材料との界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。そのため、かかる形態とすることにより、電子の消滅を抑制することが容易になる。 In the present invention, since the n-type material is n-type amorphous carbon, defects formed at the interface between the carbon material constituted by sp2 bonds and the n-type material can be reduced. Therefore, it becomes easy to suppress annihilation of electrons by adopting such a form.

また、本発明において、少なくとも電極側の領域に、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が含有されていることにより、電気エネルギーを外部に取り出すことが容易になる。 In the present invention, since a carbon material composed of sp2 bonds is contained at least in a region on the electrode side, it is easy to take out electric energy to the outside.

また、本発明において、ｓｐ２結合により構成される炭素材料が、ｎ層の厚さ方向と略平行に配置されていることにより、電気エネルギーを外部に取り出すことが容易になる。 In the present invention, since the carbon material constituted by sp2 bonds is arranged substantially parallel to the thickness direction of the n layer, it is easy to extract electric energy to the outside.

太陽電池１０の形態例を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a solar cell 10. FIG. 太陽電池２０の形態例を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a solar cell 20. FIG.

以下、図面を参照しつつ、本発明を太陽電池に適用した場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the case where this invention is applied to a solar cell is demonstrated, referring drawings. In addition, the form shown below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form shown below.

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の太陽電池１０の形態例を示す断面図である。図１に示すように、太陽電池１０は、基板１１の表面に形成された電極１２と、ｎ層１３と、ｎ層１３の表面に形成されたｉ層１４と、ｉ層１４の表面に形成されたｐ層１５と、ｐ層１５の表面に形成された電極１６と、電極１６の表面に形成されたバスバー電極１７と、を有し、電極１２とｎ層１３との界面に、触媒層１８が配設され、バスバー電極１７はフィンガー電極（不図示）に接続されている。以下、太陽電池１０について、構成ごとに説明する。 1. First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell 10 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the solar cell 10 is formed on the surface of the substrate 11, the electrode 12 formed on the surface of the substrate 11, the n layer 13, the i layer 14 formed on the surface of the n layer 13, and the surface of the i layer 14. P layer 15, electrode 16 formed on the surface of p layer 15, and bus bar electrode 17 formed on the surface of electrode 16. At the interface between electrode 12 and n layer 13, a catalyst layer 18 is provided, and the bus bar electrode 17 is connected to a finger electrode (not shown). Hereinafter, the solar cell 10 will be described for each configuration.

＜基板１１＞
基板１１は、石英によって構成されている。本発明の太陽電池において、電極が形成される基板の材料は、石英に限定されるものではなく、太陽電池の電極を作製する際に使用可能な公知の材料によって構成することができる。 <Substrate 11>
The substrate 11 is made of quartz. In the solar cell of the present invention, the material of the substrate on which the electrode is formed is not limited to quartz, and can be made of a known material that can be used when manufacturing the electrode of the solar cell.

＜電極１２＞
電極１２は、ＺｎＯによって構成されている。本発明の太陽電池において、電極材料はＺｎＯに限定されるものではなく、ＺｎＯのほか、Ａｇ、若しくは、ＺｎＯ及びＡｇ、又は、Ｔｉ等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。ただし、太陽電池１０を両面受光型の太陽電池にする場合は、ＺｎＯ等の透明な材料によって構成することが好ましい。電極１２の厚さ（図１の紙面上下方向の厚さ。以下において同じ。）は、例えば、１μｍ〜３μｍとすることができる。 <Electrode 12>
The electrode 12 is made of ZnO. In the solar cell of the present invention, the electrode material is not limited to ZnO, and is composed of known materials that can be used as the electrode of the solar cell, such as Ag, ZnO and Ag, or Ti in addition to ZnO. be able to. However, when the solar cell 10 is a double-sided light-receiving solar cell, the solar cell 10 is preferably made of a transparent material such as ZnO. The thickness of the electrode 12 (the thickness in the vertical direction of the paper in FIG. 1; the same applies hereinafter) can be, for example, 1 μm to 3 μm.

＜ｎ層１３＞
ｎ層１３は、ｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴによって構成されている。ｎ層１３において、ＳＷＣＮＴは、電極１２の表面（電極１２とｎ層１３との界面）に配設された触媒層１８を起点として、電極１２の表面（電極１２のｎ層１３側の表面）に対して略垂直方向（図１の紙面上下方向。ｎ層１３の厚さ方向に平行な方向。）に成長している。ＳＷＣＮＴの周りにはｎ型アモルファスカーボンが配置されており、ＳＷＣＮＴはｎ型アモルファスカーボンに埋没している。かかる形態とすることにより、電子の移動方向（図１の紙面上下方向）と、電子の良導体であるＳＷＣＮＴの成長方向とを平行にすることが可能になるので、電子を電極１２へと導きやすい形態の太陽電池１０とすることが可能になる。さらに、ｎ層１３を構成するｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴは、ともに炭素材料であるため、ｎ型アモルファスカーボンとＳＷＣＮＴとの界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。加えて、ＳＷＣＮＴの欠陥密度は１０^１５ｃｍ^−３以下であるため、欠陥密度が１０^２０ｃｍ^−３程度であるアモルファスカーボンのみによってｎ層を構成した場合と比較して、ｎ層１３に形成される欠陥を低減することが可能になる。このように、太陽電池１０によれば、ｎ層１３の欠陥を低減することが可能になる。そのため、太陽光が照射されることによって発生した励起電子の消滅を抑制することが可能になる。 <N layer 13>
The n layer 13 is composed of n-type amorphous carbon and SWCNT. In the n layer 13, SWCNTs start from the catalyst layer 18 disposed on the surface of the electrode 12 (interface between the electrode 12 and the n layer 13), and the surface of the electrode 12 (surface on the n layer 13 side of the electrode 12). The film grows in a substantially vertical direction (vertical direction in FIG. 1; a direction parallel to the thickness direction of the n layer 13). N-type amorphous carbon is disposed around the SWCNT, and the SWCNT is buried in the n-type amorphous carbon. By adopting such a configuration, it becomes possible to make the electron movement direction (up and down direction in FIG. 1) parallel to the growth direction of SWCNT, which is a good conductor of electrons, so that the electrons can be easily guided to the electrode 12. It becomes possible to set it as the solar cell 10 of a form. Furthermore, since the n-type amorphous carbon and SWCNT constituting the n layer 13 are both carbon materials, defects formed at the interface between the n-type amorphous carbon and SWCNT can be reduced. In addition, since the SWCNT has a defect density of 10 ¹⁵ cm ⁻³ or less, it is formed in the n layer 13 as compared with the case where the n layer is composed only of amorphous carbon having a defect density of about 10 ²⁰ cm ^−3. Defects can be reduced. Thus, according to the solar cell 10, it is possible to reduce defects in the n layer 13. For this reason, it is possible to suppress the disappearance of excited electrons generated by irradiation with sunlight.

ｎ層１３に含有されているｎ型アモルファスカーボンは、従来の太陽電池のｎ層として用いられる場合と同様に、ドーパントが添加されている。加えて、ＳＷＣＮＴは自由に動ける電子を有している。そのため、ｎ型アモルファスカーボン及びＳＷＣＮＴを含有するｎ層１３と、ｐ層１５とが備えられる形態とすることにより、太陽電池１０によれば、従来と同等程度の内部電界を形成することが可能になる。 The n-type amorphous carbon contained in the n-layer 13 is doped with a dopant as in the case of being used as the n-layer of a conventional solar cell. In addition, SWCNTs have electrons that can move freely. Therefore, by adopting a configuration in which the n layer 13 containing n-type amorphous carbon and SWCNT and the p layer 15 are provided, the solar cell 10 can form an internal electric field equivalent to the conventional one. Become.

ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンに埋没しているＳＷＣＮＴは、ｉ層１４とは接触しておらず、ＳＷＣＮＴの末端とｉ層１４との距離は、空乏層化するｎ層の厚さと同程度とされている。かかる形態とすることにより、太陽電池１０では、ＳＷＣＮＴを介して電子が空乏層へと供給される事態を回避し、空乏層へ電子が供給されることに起因する内部電界の低下を防止している。 In the n layer 13, the SWCNT buried in the n-type amorphous carbon is not in contact with the i layer 14, and the distance between the SWCNT end and the i layer 14 is the same as the thickness of the n layer to be depleted. It is said to be about. By adopting such a configuration, the solar cell 10 avoids a situation where electrons are supplied to the depletion layer via the SWCNT, and prevents a decrease in internal electric field due to the supply of electrons to the depletion layer. Yes.

ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０^１７ｃｍ^−３程度とすることができ、ｎ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、窒素等の公知のドーパントを用いることができる。また、ＳＷＣＮＴの長さ（図１の紙面上下方向の長さ）は、例えば、６０ｎｍ程度とすることができ、ｎ層１３の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。 In the n layer 13, the carrier concentration of the n-type amorphous carbon can be, for example, about 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3, and a known dopant such as nitrogen can be used as the dopant of the n-type amorphous carbon. . Further, the length of SWCNT (the length in the vertical direction of FIG. 1) can be set to, for example, about 60 nm, and the thickness of the n layer 13 can be set to, for example, 100 nm.

＜ｉ層１４＞
ｉ層１４は、ｉ型のアモルファスカーボン（ｉ型アモルファスカーボン）によって構成されている。ｉ層１４を構成するｉ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、１×１０^１０ｃｍ^−３程度とすることができ、ｉ層１４の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。 
The i layer 14 is made of i-type amorphous carbon (i-type amorphous carbon). The carrier concentration of the i-type amorphous carbon constituting the i layer 14 can be, for example, about 1 × 10 ¹⁰ cm ^−3, and the thickness of the i layer 14 can be, for example, 1 μm.

＜ｐ層１５＞
ｐ層１５は、ｐ型のアモルファスカーボン（ｐ型アモルファスカーボン）によって構成されている。ｐ層１５を構成するｐ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０^１７ｃｍ^−３程度とすることができ、ｐ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、ホウ素等の公知のドーパントを用いることができる。ｐ層１５の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。 
The p layer 15 is made of p-type amorphous carbon (p-type amorphous carbon). The carrier concentration of the p-type amorphous carbon constituting the p-layer 15 can be, for example, about 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3, and a known dopant such as boron can be used as the dopant of the p-type amorphous carbon. it can. The thickness of the p layer 15 can be set to 100 nm, for example.

＜電極１６＞
電極１６は、ＩＴＯによって構成されている。本発明の太陽電池において、受光面となる表面電極（太陽電池１０では電極１６に相当）の構成材料は、ＩＴＯに限定されるものではなく、ＺｎＯ等、太陽電池の透明電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。電極１６の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。 <Electrode 16>
The electrode 16 is made of ITO. In the solar cell of the present invention, the constituent material of the surface electrode serving as the light receiving surface (corresponding to the electrode 16 in the solar cell 10) is not limited to ITO, but can be used as a transparent electrode of the solar cell such as ZnO. It can be comprised by the material of. The thickness of the electrode 16 can be set to 1 μm, for example.

＜バスバー電極１７＞
バスバー電極１７は、Ａｕによって構成され、Ａｕによって構成されるフィンガー電極に接続されている。本発明の太陽電池において、バスバー電極１７及びフィンガー電極の構成材料は、Ａｕに限定されるものではなく、Ａｇ等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料によって構成することができる。バスバー電極１７及びフィンガー電極の厚さは、例えば、１μｍとすることができる。 <Bus bar electrode 17>
The bus bar electrode 17 is made of Au and connected to a finger electrode made of Au. In the solar cell of the present invention, the constituent material of the bus bar electrode 17 and the finger electrode is not limited to Au, and can be made of a known material that can be used as an electrode of the solar cell, such as Ag. The thickness of the bus bar electrode 17 and the finger electrode can be set to 1 μm, for example.

＜触媒層１８＞
触媒層１８は、電極１２のｎ層１３側の面に対して略垂直方向（すなわち、ｎ層１３の厚さ方向に平行な方向。）にＳＷＣＮＴを成長させる際の種として機能する複数の触媒（粒状の触媒）を有している。太陽電池１０において、触媒層１８の構成材料は、ＳＷＣＮＴを電極１２の表面に対して略垂直方向に成長させる際に使用可能なものであれば、特に限定されるものではなく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、公知の材料を用いることができる。触媒層１８を構成する触媒の粒径は、例えば、直径１０ｎｍ未満とすることができ、触媒の密度は、ＳＷＣＮＴの間がｎ型アモルファスカーボンで埋まる程度（例えば、１０^８個／ｃｍ^２程度）とすることができる。 <Catalyst layer 18>
The catalyst layer 18 is a plurality of catalysts that function as seeds for growing SWCNT in a direction substantially perpendicular to the surface of the electrode 12 on the n-layer 13 side (that is, a direction parallel to the thickness direction of the n-layer 13). (Granular catalyst). In the solar cell 10, the constituent material of the catalyst layer 18 is not particularly limited as long as it can be used when growing SWCNTs in a direction substantially perpendicular to the surface of the electrode 12. Fe, Co, Known materials such as Ni can be used. The particle size of the catalyst constituting the catalyst layer 18 can be, for example, less than 10 nm in diameter, and the density of the catalyst is such that the space between the SWCNTs is filled with n-type amorphous carbon (for example, about 10 ⁸ pieces / cm ² ). It can be.

以下、太陽電池１０の作製方法の一例を説明する。
太陽電池１０を作製する際には、アルコール等の有機溶剤で洗浄（例えば、超音波洗浄）した基板１１の表面に、例えば電子線蒸着等により、厚さ１μｍ〜３μｍ程度の電極１２を形成する。このようにして電極１２を形成したら、例えば電子線蒸着等により、触媒元素（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）を数Åの厚さに製膜した後、例えば７００℃で１００秒間〜１５０秒間程度に亘るランプアニールを施して触媒を凝集させる過程を経て、密度が１０^８個／ｃｍ^２程度であり、直径が１０ｎｍ未満の粒状の触媒を有する触媒層１８を電極１２の表面に形成する。このようにして触媒層１８を形成したら、その後、プラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が６００℃〜８００℃、ＣＨ_４：Ｈ_２＝１：４の雰囲気下で、電極１２の表面に対して略垂直方向にＳＷＣＮＴを成長させる。この際、ＳＷＣＮＴの長さは、例えば６０ｎｍ程度とすることができる。このようにしてＳＷＣＮＴを形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ_４：Ｈ_２＝９：１の雰囲気下で、窒素又はホスフィンを添加し、ＳＷＣＮＴの間及び周囲へ、厚さ１００ｎｍ程度のｎ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、触媒層１８の表面にｎ層１３を形成する。こうしてｎ層１３を形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ_４：Ｈ_２＝９：１の雰囲気下で、厚さ１μｍ程度のｉ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、ｎ層１３の表面にｉ層１４を形成する。このようにしてｉ層１４を形成したら、引き続きプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板１１の温度が室温、及び、ＣＨ_４：Ｈ_２＝９：１の雰囲気下で、トリメチルボロンを添加し、厚さ１００ｎｍ程度のｐ型アモルファスカーボン膜を製膜することにより、ｉ層１４の表面にｐ層１５を形成する。このようにしてｐ層１５を形成したら、例えば電子線蒸着等により、厚さ１μｍ程度の電極層を形成し、その後、わずかに（例えば、３００℃で３分間〜５分間程度）ランプアニールを施すことによって、ｐ層１５の表面に電極１６を形成する。こうして電極１６を形成したら、引き続き、メタルマスクを用いて電子線蒸着等により厚さ１μｍ程度の電極を製膜する。その後、わずかに（例えば、３５０℃で３分間〜５分間程度）ランプアニールを施し、電極１６の表面にバスバー電極１７及びフィンガー電極を形成することにより、太陽電池１０を作製することができる。
なお、上記電子線蒸着では、金属薄膜を形成する際に使用可能なＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等を用いることができ、その場観察成長が可能な装置であることが好ましい。また、上記プラズマＣＶＤ装置には、炭素膜を堆積させる基板の温度を制御する温度制御装置、及び、原料の投入量を制御する制御装置が備えられている。そして、電子線蒸着を行う装置及びプラズマＣＶＤ装置が連結され、上記全工程がその場（in-situ）で実施されることが好ましい。かかる形態で太陽電池１０を作製することにより、原子レベルで不純物の混入を低減することが可能になり、ｎ層等に形成される欠陥を低減することが可能になる結果、電子及び正孔の消滅を低減し得る太陽電池１０を提供することができる。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing the solar cell 10 will be described.
When the solar cell 10 is manufactured, the electrode 12 having a thickness of about 1 μm to 3 μm is formed on the surface of the substrate 11 cleaned with an organic solvent such as alcohol (for example, ultrasonic cleaning) by, for example, electron beam evaporation. . After the electrode 12 is formed in this way, a catalyst element (for example, Fe, Co, Ni, etc.) is formed into a thickness of several tens of degrees by, for example, electron beam evaporation, and then, for example, at 700 ° C. for 100 seconds to 150 seconds. Through a process of agglomerating the catalyst by performing lamp annealing over a degree, a catalyst layer 18 having a granular catalyst having a density of about 10 ⁸ pieces / cm ² and a diameter of less than 10 nm is formed on the surface of the electrode 12. After the catalyst layer 18 is formed in this way, the surface of the electrode 12 is then applied using a plasma CVD apparatus in an atmosphere where the temperature of the substrate 11 is 600 ° C. to 800 ° C. and CH ₄ : H ₂ = 1: 4. On the other hand, SWCNTs are grown in a substantially vertical direction. At this time, the length of the SWCNT can be set to, for example, about 60 nm. After the SWCNTs are formed in this way, nitrogen or phosphine is added using a plasma CVD apparatus in an atmosphere where the temperature of the substrate 11 is room temperature and CH ₄ : H ₂ = 9: 1. Further, an n-type amorphous carbon film having a thickness of about 100 nm is formed on the periphery, thereby forming the n layer 13 on the surface of the catalyst layer 18. After the n layer 13 is formed in this way, an i-type amorphous carbon film having a thickness of about 1 μm is formed using a plasma CVD apparatus in an atmosphere where the temperature of the substrate 11 is room temperature and CH ₄ : H ₂ = 9: 1. By forming a film, the i layer 14 is formed on the surface of the n layer 13. After forming the i layer 14 in this way, trimethylboron is added using a plasma CVD apparatus in an atmosphere where the temperature of the substrate 11 is room temperature and CH ₄ : H ₂ = 9: 1, and the thickness is increased. A p layer 15 is formed on the surface of the i layer 14 by forming a p-type amorphous carbon film of about 100 nm. After the p layer 15 is formed in this way, an electrode layer having a thickness of about 1 μm is formed by, for example, electron beam evaporation, and then lamp annealing is performed slightly (for example, at 300 ° C. for about 3 minutes to 5 minutes). Thus, the electrode 16 is formed on the surface of the p layer 15. After forming the electrode 16 in this manner, an electrode having a thickness of about 1 μm is subsequently formed by electron beam evaporation using a metal mask. Thereafter, by slightly performing lamp annealing (for example, at 350 ° C. for about 3 minutes to 5 minutes) to form the bus bar electrode 17 and the finger electrode on the surface of the electrode 16, the solar cell 10 can be manufactured.
In the electron beam evaporation, a PVD (Physical Vapor Deposition) apparatus or a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that can be used when forming a metal thin film can be used, and it is an apparatus capable of in-situ observation growth. It is preferable. Further, the plasma CVD apparatus is provided with a temperature control device for controlling the temperature of the substrate on which the carbon film is deposited and a control device for controlling the input amount of the raw material. And it is preferable that the apparatus which performs electron beam vapor deposition and a plasma CVD apparatus are connected, and the said all processes are implemented in-situ. By producing the solar cell 10 in such a form, it becomes possible to reduce the contamination of impurities at the atomic level and to reduce defects formed in the n layer and the like. A solar cell 10 that can reduce extinction can be provided.

２．第２実施形態
図２は、第２実施形態にかかる本発明の太陽電池２０の形態例を示す断面図である。図２において、太陽電池１０と同様に構成されるものには、図１で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。 2. 2nd Embodiment FIG. 2: is sectional drawing which shows the example of the form of the solar cell 20 of this invention concerning 2nd Embodiment. In FIG. 2, components similar to those of the solar cell 10 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 1, and description thereof is omitted as appropriate.

図２に示すように、太陽電池２０は、基板１１の表面に形成された電極１２と、ｎ層２１と、ｎ層２１の表面に形成されたｉ層１４と、ｉ層１４の表面に形成されたｐ層１５と、ｐ層１５の表面に形成された電極１６と、電極１６の表面に形成されたバスバー電極１７と、を有し、電極１２とｎ層２１との界面に、触媒層２２が配設され、バスバー電極１７はフィンガー電極（不図示）に接続されている。すなわち、太陽電池２０は、太陽電池１０のｎ層１３に代えてｎ層２１を備え、且つ、太陽電池１０の触媒層１８に代えて触媒層２２を備えるほかは、太陽電池１０と同様に構成されている。以下、太陽電池２０に特有の構成であるｎ層２１及び触媒層２２について説明する。 As shown in FIG. 2, the solar cell 20 is formed on the electrode 12 formed on the surface of the substrate 11, the n layer 21, the i layer 14 formed on the surface of the n layer 21, and the surface of the i layer 14. P layer 15, electrode 16 formed on the surface of p layer 15, and bus bar electrode 17 formed on the surface of electrode 16, and a catalyst layer at the interface between electrode 12 and n layer 21 22 and the bus bar electrode 17 is connected to a finger electrode (not shown). That is, the solar cell 20 has the same configuration as that of the solar cell 10 except that it includes an n layer 21 instead of the n layer 13 of the solar cell 10 and a catalyst layer 22 instead of the catalyst layer 18 of the solar cell 10. Has been. Hereinafter, the n layer 21 and the catalyst layer 22 that are unique to the solar cell 20 will be described.

＜ｎ層２１＞
ｎ層２１は、ｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンによって構成されている。ｎ層２１において、グラフェンは、電極１２の表面（電極１２とｎ層２１との界面）に配設された触媒層２２を起点として、電極１２の表面（電極１２のｎ層２１側の表面）に対して略垂直方向（図２の紙面上下方向。ｎ層２１の厚さ方向に平行な方向。）に成長している。グラフェンの周りにはｎ型アモルファスカーボンが配置されており、グラフェンはｎ型アモルファスカーボンに埋没している。かかる形態とすることにより、電子の移動方向（図２の紙面上下方向）と、電子の良導体であるグラフェンの成長方向とを平行にすることが可能になるので、電子を電極１２へと導きやすい形態の太陽電池２０とすることが可能になる。さらに、ｎ層２１を構成するｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンは、ともに炭素材料であるため、ｎ型アモルファスカーボンとグラフェンとの界面に形成される欠陥を低減することが可能になる。加えて、グラフェンの欠陥密度は１０^１５ｃｍ^−３以下であるため、欠陥密度が１０^２０ｃｍ^−３程度であるアモルファスカーボンのみによってｎ層を構成した場合と比較して、ｎ層２１に形成される欠陥を低減することが可能になる。このように、太陽電池２０によれば、ｎ層２１の欠陥を低減することが可能になる。そのため、太陽光が照射されることによって発生した励起電子の消滅を抑制することが可能になる。 <N layer 21>
The n layer 21 is composed of n-type amorphous carbon and graphene. In the n layer 21, the graphene starts from the catalyst layer 22 disposed on the surface of the electrode 12 (interface between the electrode 12 and the n layer 21), and the surface of the electrode 12 (surface on the n layer 21 side of the electrode 12). The film grows in a substantially vertical direction (vertical direction in FIG. 2; a direction parallel to the thickness direction of the n layer 21). An n-type amorphous carbon is disposed around the graphene, and the graphene is buried in the n-type amorphous carbon. By adopting such a configuration, it becomes possible to make the electron movement direction (up and down direction in FIG. 2) parallel to the growth direction of graphene, which is a good conductor of electrons, so that the electrons can be easily guided to the electrode 12. It becomes possible to set it as the solar cell 20 of a form. Furthermore, since n-type amorphous carbon and graphene constituting the n layer 21 are both carbon materials, defects formed at the interface between the n-type amorphous carbon and graphene can be reduced. In addition, since the defect density of graphene is 10 ¹⁵ cm ⁻³ or less, it is formed in the n layer 21 as compared with the case where the n layer is composed only of amorphous carbon having a defect density of about 10 ²⁰ cm ^−3. Defects can be reduced. Thus, according to the solar cell 20, it becomes possible to reduce the defect of the n layer 21. For this reason, it is possible to suppress the disappearance of excited electrons generated by irradiation with sunlight.

ｎ層２１に含有されているｎ型アモルファスカーボンは、従来の太陽電池のｎ層として用いられる場合と同様に、ドーパントが添加されている。加えて、グラフェンは自由に動ける電子を有している。そのため、ｎ型アモルファスカーボン及びグラフェンを含有するｎ層２１と、ｐ層１５とが備えられる形態とすることにより、太陽電池２０によれば、従来と同等程度の内部電界を形成することが可能になる。 The n-type amorphous carbon contained in the n layer 21 is doped with a dopant, as in the case of being used as the n layer of a conventional solar cell. In addition, graphene has freely moving electrons. Therefore, by adopting a configuration in which the n layer 21 containing n-type amorphous carbon and graphene and the p layer 15 are provided, according to the solar cell 20, it is possible to form an internal electric field equivalent to the conventional one. Become.

ｎ層２１において、ｎ型アモルファスカーボンに埋没しているグラフェンは、ｉ層１４とは接触しておらず、グラフェンの末端とｉ層１４との距離は、空乏層化するｎ層の厚さと同程度とされている。かかる形態とすることにより、太陽電池２０では、グラフェンを介して電子が空乏層へと供給される事態を回避し、空乏層へ電子が供給されることに起因する内部電界の低下を防止している。 In the n layer 21, the graphene buried in the n-type amorphous carbon is not in contact with the i layer 14, and the distance between the end of the graphene and the i layer 14 is the same as the thickness of the depleted n layer. It is said to be about. By adopting such a configuration, the solar cell 20 avoids a situation in which electrons are supplied to the depletion layer through the graphene, and prevents a decrease in internal electric field due to the supply of electrons to the depletion layer. Yes.

ｎ層１３において、ｎ型アモルファスカーボンのキャリア濃度は、例えば、５×１０^１７ｃｍ^−３程度とすることができ、ｎ型アモルファスカーボンのドーパントとしては、窒素等の公知のドーパントを用いることができる。また、グラフェンの長さ（図１の紙面上下方向の長さ）は、例えば、６０ｎｍ程度とすることができ、ｎ層２１の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。 In the n layer 13, the carrier concentration of the n-type amorphous carbon can be, for example, about 5 × 10 ¹⁷ cm ^−3, and a known dopant such as nitrogen can be used as the dopant of the n-type amorphous carbon. . In addition, the length of graphene (the length in the vertical direction of FIG. 1) can be set to, for example, about 60 nm, and the thickness of the n layer 21 can be set to, for example, 100 nm.

＜触媒層２２＞
触媒層２２は、電極１２のｎ層２１側の面に対して略垂直方向（すなわち、ｎ層２１の厚さ方向に平行な方向。）にグラフェンを成長させる際の種として機能する複数の触媒（線状の触媒）を有している。太陽電池２０において、触媒層２２の構成材料は、グラフェンを電極１２の表面に対して略垂直方向に成長させる際に使用可能なものであれば、特に限定されるものではなく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等、公知の材料を用いることができる。触媒層２２を構成する線状の触媒の幅は、例えば、１０ｎｍ未満とすることができ、触媒の間隔は、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。 <Catalyst layer 22>
The catalyst layer 22 is a plurality of catalysts that function as seeds for growing graphene in a direction substantially perpendicular to the surface of the electrode 12 on the n-layer 21 side (that is, a direction parallel to the thickness direction of the n-layer 21). (Linear catalyst). In the solar cell 20, the constituent material of the catalyst layer 22 is not particularly limited as long as it can be used for growing graphene in a direction substantially perpendicular to the surface of the electrode 12. Fe, Co, Known materials such as Ni can be used. The width of the linear catalyst constituting the catalyst layer 22 can be, for example, less than 10 nm, and the distance between the catalysts can be, for example, about 100 nm.

本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２結合によって構成される炭素材料（以下において、「ｓｐ２材料」ということがある。）であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンがｎ層１３、２１に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層に、ｎ型材料とともに含有されるｓｐ２材料は、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）等、他のｓｐ２材料であっても良い。 In the above description of the semiconductor device of the present invention, SWCNT or graphene, which is a carbon material composed of sp2 bonds (hereinafter sometimes referred to as “sp2 material”), is included in the n layers 13 and 21. Although illustrated, the semiconductor device of the present invention is not limited to this mode. The sp2 material contained in the n layer of the semiconductor device of the present invention together with the n-type material may be another sp2 material such as multi-walled carbon nanotube (MWCNT).

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、１種類のｓｐ２材料及びｎ型材料がｎ層１３、２１に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層には、ｎ型材料と２種類以上のｓｐ２材料とが含有されていても良い。 Further, in the above description regarding the semiconductor device of the present invention, a mode in which one kind of sp2 material and n-type material is contained in the n layers 13 and 21 is illustrated, but the semiconductor device of the present invention is limited to this mode. It is not a thing. The n layer of the semiconductor device of the present invention may contain an n-type material and two or more types of sp2 materials.

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンが、電極１２に対して略垂直方向（ｎ層１３及びｎ層２１の厚さ方向に平行な方向）に成長した状態で存在している形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の半導体装置のｎ層に含有されるｓｐ２材料は、ｎ層に接続される電極の、ｎ層側の面に対して略垂直方向に配置されていなくても良い。ｎ層に含有されるｓｐ２材料が電極のｎ層側の面に対して略垂直方向に配置されない場合、本発明の半導体装置は、触媒層が備えられない形態とすることが可能である。ただし、電子を電極へ導きやすい形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層に含有されるｓｐ２材料が電極のｎ層側の面に対して略垂直方向に配置された形態とすることが好ましい。 In the above description of the semiconductor device according to the present invention, the SWCNT or graphene that is the sp2 material is grown in a direction substantially perpendicular to the electrode 12 (a direction parallel to the thickness direction of the n layer 13 and the n layer 21). However, the semiconductor device of the present invention is not limited to this form. The sp2 material contained in the n layer of the semiconductor device of the present invention may not be arranged in a direction substantially perpendicular to the surface on the n layer side of the electrode connected to the n layer. When the sp2 material contained in the n layer is not arranged in a direction substantially perpendicular to the surface on the n layer side of the electrode, the semiconductor device of the present invention can be configured not to include a catalyst layer. However, from the viewpoint of providing a semiconductor device in which electrons can be easily guided to the electrode, the sp2 material contained in the n layer is arranged in a direction substantially perpendicular to the surface on the n layer side of the electrode. It is preferable.

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料であるＳＷＣＮＴ又はグラフェンが、ｎ層１３、２１の厚さ方向で見た場合に、少なくとも電極１２側の領域に含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。ただし、電子を電極へ導きやすい形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層の厚さ方向で見た場合に、当該ｎ層に含有されるｓｐ２材料が、少なくとも当該ｎ層に接続される電極側の領域（ｎ層を厚さ方向で二等分した場合にｐ層から遠い側の領域）に含有されていることが好ましい。 In the above description regarding the semiconductor device of the present invention, SWCNT or graphene, which is the sp2 material, is illustrated as being included at least in the region on the electrode 12 side when viewed in the thickness direction of the n layers 13 and 21. However, the semiconductor device of the present invention is not limited to this mode. However, from the viewpoint of providing a semiconductor device in a form that easily guides electrons to the electrode, when viewed in the thickness direction of the n layer, the sp2 material contained in the n layer is connected to at least the n layer. It is preferable to be contained in a region on the electrode side (region on the side far from the p layer when the n layer is equally divided in the thickness direction).

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｓｐ２材料がｉ層１４に接触していない形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。ただし、内部電界の強さが低減し難い形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ層に含有されるｓｐ２材料の末端とｉ層１４との間に、空乏層化するｎ層の厚さと同程度の間隔を有するように、ｓｐ２材料が配置されることが好ましい。 In the above description of the semiconductor device according to the present invention, the sp2 material is not in contact with the i layer 14, but the semiconductor device according to the present invention is not limited to this mode. However, from the viewpoint of providing a semiconductor device having a form in which the strength of the internal electric field is difficult to reduce, the n layer that forms a depletion layer is formed between the end of the sp2 material contained in the n layer and the i layer 14. It is preferable that the sp2 material is disposed so as to have an interval similar to the thickness.

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｎ型材料としてｎ型アモルファスカーボンが含有されている形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではなく、他のｎ型材料（例えば、ｎ型アモルファスシリコン等）が含有される形態とすることも可能である。ただし、ｎ層の欠陥密度を低減して電子の消滅を抑制し得る形態の半導体装置を提供する等の観点からは、ｎ型の炭素材料（例えば、ｎ型アモルファスカーボン等）がｎ層に含有されることが好ましい。 Further, in the above description regarding the semiconductor device of the present invention, an example in which n-type amorphous carbon is contained as an n-type material has been illustrated, but the semiconductor device of the present invention is not limited to this mode, and other n It is also possible to adopt a form containing a mold material (for example, n-type amorphous silicon or the like). However, an n-type carbon material (for example, n-type amorphous carbon or the like) is contained in the n layer from the viewpoint of providing a semiconductor device that can suppress the disappearance of electrons by reducing the defect density of the n layer. It is preferred that

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、ｉ層１４が備えられる形態を例示したが、本発明の半導体装置は当該形態に限定されるものではない。例えば、ｐ層がｐ型アモルファスカーボン以外のｐ型半導体によって構成される場合には、ｉ層が備えられない形態の半導体装置とすることも可能である。 Further, in the above description regarding the semiconductor device of the present invention, the form in which the i layer 14 is provided is illustrated, but the semiconductor device of the present invention is not limited to this form. For example, when the p layer is formed of a p-type semiconductor other than the p-type amorphous carbon, a semiconductor device having a configuration in which the i layer is not provided may be provided.

また、本発明の半導体装置に関する上記説明では、本発明が太陽電池に適用された場合について説明したが、本発明は、太陽電池以外の他の半導体装置（例えば、光検出素子等）にも適用することが可能である。 In the above description of the semiconductor device of the present invention, the case where the present invention is applied to a solar cell has been described. However, the present invention is also applied to other semiconductor devices (for example, photodetection elements) other than the solar cell. Is possible.

本発明の半導体装置は、電気自動車の動力源や太陽光発電システム等に利用することができる。 The semiconductor device of the present invention can be used for a power source of an electric vehicle, a solar power generation system, and the like.

１０…太陽電池
１１…基板
１２…電極
１３…ｎ層
１４…ｉ層
１５…ｐ層
１６…電極
１７…バスバー電極
１８…触媒層
２０…太陽電池
２１…ｎ層
２２…触媒層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solar cell 11 ... Substrate 12 ... Electrode 13 ... N layer 14 ... i layer 15 ... P layer 16 ... Electrode 17 ... Busbar electrode 18 ... Catalyst layer 20 ... Solar cell 21 ... N layer 22 ... Catalyst layer

Claims

At least a p-layer and an n-layer connected to the p-layer,
The semiconductor device, wherein the n layer contains a carbon material composed of sp2 bonds and an n-type material.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the n-type material is n-type amorphous carbon.

The carbon material constituted by the sp2 bond is contained at least in a region on the electrode side connected to the n layer when viewed in the thickness direction of the n layer. Or the semiconductor device of 2.

4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the carbon material constituted by the sp 2 bond is disposed substantially parallel to a thickness direction of the n layer.