JP2011187646A - Optical converter and electronic apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectrically converting device which widens a selection range of materials of a layer including a quantum dot, for example. <P>SOLUTION: The photoelectrically converting device is configured to include a p-type monocrystal silicon layer 100, an n-type semiconductor layer 120, a porous silicon layer 110 which is formed between the p-type monocrystal silicon layer 100 and the n-type semiconductor layer 120, and contains a plurality of quantum dots 112 in a hole 111. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学変換装置等に関し、特に、量子ドットを用いた光電変換装置に関する。   The present invention relates to an optical conversion device and the like, and more particularly to a photoelectric conversion device using quantum dots.

省エネルギーかつ省資源でクリーンなエネルギー源として太陽電池(光電変換装置)の開発が盛んに行われている。太陽電池は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である。その構成には、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、多接合構造太陽電池など多種の構造体が検討されている。その中でも、理論的には60%以上の変換効率を可能にする次世代の太陽電池として量子ドット(ナノ粒子)を用いた太陽電池が注目を浴びている。   BACKGROUND ART Solar cells (photoelectric conversion devices) are actively developed as energy sources that are energy-saving and resource-saving and clean. A solar cell is a power device that uses the photovoltaic effect to directly convert light energy into electric power. Various structures such as organic thin-film solar cells, dye-sensitized solar cells, and multi-junction structure solar cells have been studied for the configuration. Among them, a solar cell using quantum dots (nanoparticles) is drawing attention as a next-generation solar cell that theoretically enables a conversion efficiency of 60% or more.

例えば、下記特許文献1には、誘電体材料薄層を配して隔てられた複数の結晶質半導体材料量子ドットを有する太陽電池が開示されている。また、量子ドットを利用した太陽電池については、下記非特許文献1にも開示されている。   For example, Patent Document 1 below discloses a solar cell having a plurality of crystalline semiconductor material quantum dots separated by a thin dielectric material layer. Further, a solar cell using quantum dots is also disclosed in Non-Patent Document 1 below.

特表2007−535806号公報Special Table 2007-535806

Multiple Exciton Generation in Colloidal Silicon Nanocrystals, Nano Letters. vol. 7(8), 2007 pp. 2506-2512.Multiple Exciton Generation in Colloidal Silicon Nanocrystals, Nano Letters.vol. 7 (8), 2007 pp. 2506-2512.

太陽電池の変換効率が、量子ドットを利用することで向上する理由ついては、多くの理論的説明がなされている。例えば上記非特許文献1では、一個の高エネルギー(バンドギャップの二倍以上のエネルギーを持つ)光子を吸収したときに、二個以上のエキシトンを生成するMEG(複数エキシトン生成)効果が、シリコンのナノ粒子(量子ドット)でも発生することが報告されている。このようなMEG効果を主に利用して太陽電池の効率を向上させることを考えた場合、量子ドットを含む層の材料としては、吸収係数が小さく、キャリア移動度が大きい材料を用いることが好ましい。そのような材料としては例えばアモルファスシリコンや、結晶性シリコン(単結晶、多結晶、微結晶のいずれか)が挙げられるが、比較すると、結晶性シリコンの方が優れている。しかしながら、これまでは結晶性シリコンの中に任意の量子ドットを分散させた構造を形成することは困難であった。   There are many theoretical explanations about the reason why the conversion efficiency of solar cells is improved by using quantum dots. For example, in Non-Patent Document 1 described above, the MEG (multiple exciton generation) effect of generating two or more excitons when absorbing a single high energy (having energy more than twice the band gap) is the effect of silicon. It has been reported that it occurs even in nanoparticles (quantum dots). In consideration of improving the efficiency of the solar cell mainly using such MEG effect, it is preferable to use a material having a small absorption coefficient and a large carrier mobility as the material of the layer including the quantum dots. . Examples of such a material include amorphous silicon and crystalline silicon (single crystal, polycrystal, or microcrystal), but crystalline silicon is superior in comparison. However, until now, it has been difficult to form a structure in which arbitrary quantum dots are dispersed in crystalline silicon.

そこで、本発明に係る具体的態様は、量子ドットを含む層の材料として単結晶シリコンなどを適用可能な光電変換装置を提供することを目的のひとつとする。また、単結晶シリコンに限らず、量子ドットを含む層の材料の選択の幅を広げることを目的のひとつとする。また、量子ドット材料と、量子ドットを含む材料の組み合わせの選択肢を広げることも目的とする。   Therefore, a specific aspect of the present invention is to provide a photoelectric conversion device to which single crystal silicon or the like can be applied as a material of a layer including quantum dots. Another object is to widen the selection of materials for layers including quantum dots, not limited to single crystal silicon. Another object of the present invention is to broaden the choices of combinations of quantum dot materials and materials containing quantum dots.

上記課題を解決し、例えば量子ドットを含む結晶性シリコン(単結晶、多結晶、微結晶のいずれか)からなる層を形成する手段について本願発明者は詳細検討を行い、多孔質シリコン層を適用する方法に想到した。さらに、多孔質体からなる層を用いれば、結晶性シリコンに限らず様々な材料を適用可能であることを見いだした。   The inventor of the present application has studied the means for forming a layer made of crystalline silicon (single crystal, polycrystal, or microcrystal) containing quantum dots, for example, and applied a porous silicon layer. I came up with a way to do it. Furthermore, it has been found that if a layer made of a porous material is used, various materials can be applied in addition to crystalline silicon.

本発明の一態様の光電変換装置は、p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層と、p型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層と、前記第1の層と前記第2の層との間に形成された、孔に複数のナノ粒子を含有する多孔質体からなる第3の層と、を備えている。   The photoelectric conversion device of one embodiment of the present invention includes a first layer formed of one of p-type and n-type semiconductors, a second layer formed of either the p-type or n-type semiconductor, And a third layer formed between the first layer and the second layer and made of a porous material containing a plurality of nanoparticles in the pores.

かかる構成によれば、第3の層を多孔質体からなる層とし、この層に形成された孔に複数のナノ粒子(量子ドット)を含有させる構成となっているので、多孔質化することが可能な材料を第3の層の材料として適用することができる。これによって、第3の層の材料の選択の幅が広くなり、目的に応じた材料を用いた構成の光電変換装置を提供することが可能となる。   According to this configuration, the third layer is a layer made of a porous material, and a plurality of nanoparticles (quantum dots) are contained in the pores formed in this layer. Can be applied as the material of the third layer. Accordingly, the selection range of the material for the third layer is widened, and a photoelectric conversion device having a structure using a material according to the purpose can be provided.

または、本発明の他の一態様の光電変換装置は、p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層と、p型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層と、前記第1の層と前記第2の層との間に形成された、孔に複数のナノ粒子を含有する多孔質体からなる第3の層と、を備えており、前記ナノ粒子は、粒状材料及び前記粒状材料を被覆する被覆材料を有している。   Alternatively, the photoelectric conversion device according to another embodiment of the present invention includes a first layer including any one of p-type and n-type semiconductors and a second layer including either the p-type and n-type semiconductors. A layer, and a third layer formed between the first layer and the second layer and made of a porous body containing a plurality of nanoparticles in the pores, and the nanoparticles Has a granular material and a coating material covering the granular material.

かかる構成によれば、上記と同様に第3の層を多孔質体からなる層とし、この層に形成された孔に複数のナノ粒子(量子ドット)を含有させる構成となっているので、多孔質化することが可能な材料を第3の層の材料として適用することができる。これによって、第3の層の材料の選択の幅が広くなるとともに、ナノ粒子(量子ドット)の材料選択の幅も広くなり、目的に応じた材料を組み合わせて用いることが可能となる。さらに、粒状材料及び前記粒状材料を被覆する被覆材料を有するナノ粒子を用いることにより、量子効果を発生しやすくすることができる。ひいては、光電変換効率を高めることができる。   According to such a configuration, the third layer is made of a porous material as described above, and a plurality of nanoparticles (quantum dots) are contained in the pores formed in this layer. A material that can be tempered can be applied as the material of the third layer. As a result, the range of selection of the material for the third layer is widened, and the range of selection of the material for the nanoparticles (quantum dots) is also widened, making it possible to use a combination of materials according to the purpose. Furthermore, the quantum effect can be easily generated by using the nanoparticles having the granular material and the coating material covering the granular material. As a result, the photoelectric conversion efficiency can be increased.

また、前記被覆材料のバンドギャップは、前記粒状材料のバンドギャップ及び前記多孔質体のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the band gap of the said coating material is larger than the band gap of the said granular material and the band gap of the said porous body.

これによれば、粒状材料を被覆する被覆材料のバンドギャップが粒状材料及び多孔質体のバンドギャップより大きいことにより、量子井戸が形成されるとともに、この被覆材料をトンネルさせることにより量子井戸内の電荷を容易に取り出すことができる。よって、光電変換効率の高い光電変換装置を構成することができる。   According to this, since the band gap of the coating material covering the granular material is larger than the band gap of the granular material and the porous body, a quantum well is formed, and by tunneling this coating material, Electric charges can be easily taken out. Therefore, a photoelectric conversion device with high photoelectric conversion efficiency can be configured.

また、上記光電変換装置において、前記第1の層が結晶性シリコン(単結晶、多結晶、微結晶のいずれか)で形成され、前記多孔質体が多孔質シリコンで形成された構成とすることができる。   In the photoelectric conversion device, the first layer is formed of crystalline silicon (single crystal, polycrystal, or microcrystal), and the porous body is formed of porous silicon. Can do.

かかる構成によれば、第3の層を形成する多孔質体を、結晶性シリコンを多孔質化した多孔質シリコンとしている。これにより、この第3の層を形成する材料を、吸収係数が量子ドットを形成する材料の吸収係数より十分に小さく、キャリア移動度が大きな結晶性シリコンとすることができる。ひいては、光電変換装置の光電変換効率をさらに高くすることができる。   According to this configuration, the porous body forming the third layer is porous silicon obtained by making crystalline silicon porous. Thereby, the material forming the third layer can be crystalline silicon having an absorption coefficient sufficiently smaller than that of the material forming the quantum dots and a high carrier mobility. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be further increased.

また、上記光電変換装置において、前記多孔質体に形成された孔の表面が酸化シリコンで形成された構成とすることができる。   Moreover, the said photoelectric conversion apparatus can be set as the structure by which the surface of the hole formed in the said porous body was formed with the silicon oxide.

かかる構成によれば、多孔質体の孔に配置されたナノ粒子の周囲を被覆する被覆材料がない場合でも、前記多孔質体の孔の表面に形成された酸化シリコン膜が被覆材料と同様の働きをしてナノ粒子に含まれる電子が酸化シリコンによって閉じ込められる構成になっており、量子効果を生じやすくすることができる。ひいては、光電変換装置の光電変換効率をさらに高くすることができる。また、ナノ粒子の材料選択の幅を広くすることができる。   According to this configuration, even when there is no coating material covering the periphery of the nanoparticles arranged in the pores of the porous body, the silicon oxide film formed on the surface of the pores of the porous body is the same as the coating material. The structure is such that the electrons contained in the nanoparticles are confined by silicon oxide, and the quantum effect can be easily generated. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be further increased. In addition, the range of nanoparticle material selection can be widened.

また、上記光電変換装置において、前記第1の層がアモルファスシリコンで形成され、前記多孔質体が多孔質性のアモルファスシリコンで形成された構成とすることができる。   In the photoelectric conversion device, the first layer may be formed of amorphous silicon, and the porous body may be formed of porous amorphous silicon.

本発明の一形態は、上記いずれかの光電変換装置を備えた電子機器を含む。   One embodiment of the present invention includes an electronic device including any one of the above photoelectric conversion devices.

一方で、本発明の一態様の光電変換装置の製造方法は、p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、前記第1の層の一部を多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有するものである。   On the other hand, in the method for manufacturing a photoelectric conversion device of one embodiment of the present invention, a step of forming a first layer made of one of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor and a part of the first layer are made porous. To form a porous layer, to form a third layer by containing a plurality of nanoparticles in the pores of the porous layer, and to form a p-type layer on the third layer forming a second layer made of one of the n-type semiconductors.

かかる方法によれば、第3の層を多孔質体からなる層とし、この層に形成された孔に複数のナノ粒子(量子ドット)を含有させる方法を採用しているので、多孔質化することが可能な材料を第3の層の材料として適用することができる。これによって、第3の層の材料の選択の幅が広くなるとともに、ナノ粒子(量子ドット)の材料選択の幅も広くなり、目的に応じた材料を組み合わせて用いて光電変換装置を製造することができる。   According to this method, since the third layer is a layer made of a porous material and a method in which a plurality of nanoparticles (quantum dots) are contained in pores formed in this layer, the method is made porous. Possible materials can be applied as the material of the third layer. As a result, the width of selection of the material for the third layer is widened and the width of selection of the material for the nanoparticles (quantum dots) is also widened, and a photoelectric conversion device is manufactured using a combination of materials according to the purpose Can do.

また、本発明の他の一態様の光電変換装置の製造方法は、p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、前記第1の層の一部多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有し、前記ナノ粒子は、粒状材料及び前記粒状材料を被覆する被覆材料を有している。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photoelectric conversion device, the step of forming a first layer made of any one of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and a partial porosity of the first layer. To form a porous layer, to form a third layer by containing a plurality of nanoparticles in the pores of the porous layer, and to form a p-type layer on the third layer forming a second layer made of one of the n-type semiconductors, and the nanoparticles have a granular material and a coating material covering the granular material.

また、本発明の他の一態様の光電変換装置の製造方法は、p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、前記第1の層の上にi型の半導体からなるi型半導体層を形成するステップと、前記i型半導体層の少なくとも一部を多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有している。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photoelectric conversion device, the step of forming a first layer made of one of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and i on the first layer. A step of forming an i-type semiconductor layer made of a semiconductor of a type, a step of forming a porous body layer by making at least a part of the i-type semiconductor layer porous, and a plurality of nano-pores in pores of the porous body layer Forming a third layer containing particles, and forming a second layer made of either the p-type or n-type semiconductor on the third layer. Yes.

また、本発明の光電変換装置の製造方法は、前記多孔質体層を形成するステップと前記第3の層を形成するステップとの間に、前記多孔質体層の少なくとも一部を酸化させるステップを有してもよい。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention includes a step of oxidizing at least a part of the porous body layer between the step of forming the porous body layer and the step of forming the third layer. You may have.

かかる方法によれば、多孔質体の孔に配置されたナノ粒子の周囲の材料が酸化シリコンとなる。これにより、ナノ粒子に含まれる電子が酸化シリコンによって閉じ込められる構成にし、量子効果を生じやすい光電変換装置を製造することができる。すなわち、光電変換効率がさらに高い光電変換装置を製造することができる。   According to this method, the material around the nanoparticles arranged in the pores of the porous body is silicon oxide. Thus, a configuration in which electrons contained in the nanoparticles are confined by silicon oxide, and a photoelectric conversion device that easily causes a quantum effect can be manufactured. That is, a photoelectric conversion device with higher photoelectric conversion efficiency can be manufactured.

実施形態1における光電変換装置の構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a photoelectric conversion device according to Embodiment 1. 量子ドットの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a quantum dot. 実施形態1における光電変換装置の製造工程における第1の断面図。1 is a first cross-sectional view in a manufacturing process of a photoelectric conversion device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1における光電変換装置の製造工程における第2の断面図。FIG. 3 is a second cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to Embodiment 1. 実施形態1における光電変換装置の製造工程における第3の断面図。FIG. 3 is a third cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to the first embodiment. 上部電極及び下部電極が形成された光電変換装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in which the upper electrode and the lower electrode were formed. 比較例における光電変換装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in a comparative example. 比較例における光電変換装置の製造工程における第1の断面図。The 1st sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device in a comparative example. 比較例における光電変換装置の製造工程における第2の断面図。2nd sectional drawing in the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus in a comparative example. 実施形態2における光電変換装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施形態2における光電変換装置の製造工程における第1の断面図。FIG. 6 is a first cross-sectional view in the process of manufacturing a photoelectric conversion device according to Embodiment 2. 実施形態2における光電変換装置の製造工程における第2の断面図。FIG. 6 is a second cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 実施形態2における光電変換装置の製造工程における第3の断面図。FIG. 9 is a third cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to Embodiment 2. 実施形態3における光電変換装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in Embodiment 3. FIG. 実施形態3における光電変換装置の製造工程における第1の断面図。FIG. 10 is a first cross-sectional view in the process of manufacturing a photoelectric conversion device according to Embodiment 3. 実施形態2における光電変換装置の製造工程における第2の断面図。FIG. 6 is a second cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 実施形態2における光電変換装置の製造工程における第3の断面図。FIG. 9 is a third cross-sectional view in the manufacturing process of the photoelectric conversion device according to the second embodiment. 本発明の光電変換装置を適用した電卓を示す平面図。The top view which shows the calculator to which the photoelectric conversion apparatus of this invention is applied. 本発明の光電変換装置を適用した携帯電話機を示す平面図。The top view which shows the mobile telephone to which the photoelectric conversion apparatus of this invention is applied. 本発明の光電変換装置を適用した腕時計を示す平面図。The top view which shows the wristwatch to which the photoelectric conversion apparatus of this invention is applied.

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、各図面において、同一の部品には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
1.定義
2.実施形態1
(1)光電変換装置の構成例
(2)光電変換装置の製造方法
(3)比較例
(4)実施形態1の特徴
3.実施形態2
(1)光電変換装置の構成例
(2)光電変換装置の製造方法
(3)実施形態2の特徴
(4)変形例
4.実施形態3
(1)光電変換装置の構成例
(2)光電変換装置の製造方法
(3)実施形態3の特徴
5.応用例
6.本発明の適用可能性
An embodiment according to the present invention will be specifically described according to the following configuration with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the description may be abbreviate | omitted.
1. Definition 2. Embodiment 1
(1) Configuration example of photoelectric conversion device (2) Manufacturing method of photoelectric conversion device (3) Comparative example (4) Features of Embodiment 1 Embodiment 2
(1) Configuration example of photoelectric conversion device (2) Manufacturing method of photoelectric conversion device (3) Features of Embodiment 2 (4) Modifications Embodiment 3
(1) Configuration example of photoelectric conversion device (2) Manufacturing method of photoelectric conversion device (3) Features of Embodiment 3 Application example 6. Applicability of the present invention

<1.定義>
まず、本明細書における用語を以下の通り定義する。
「多孔質体」:多孔質シリコン(多孔質化された単結晶シリコンや多結晶シリコンなどを指す。ポーラスシリコンとも呼ばれる。)、多孔質性の酸化シリコン、または多孔質性のアモルファスシリコンなど、多孔質性の材料からなる物質を指す。
「多孔質性」:ある物質に複数の孔が形成された状態を指す。
「多孔質化」:ある物質に複数の孔を形成して多孔質体にする工程を指す。
<1. Definition>
First, terms used in this specification are defined as follows.
“Porous body”: porous material such as porous silicon (referred to as porous single crystal silicon or polycrystalline silicon, also referred to as porous silicon), porous silicon oxide, or porous amorphous silicon A substance made of qualitative material.
“Porosity”: refers to a state in which a plurality of pores are formed in a certain substance.
“Porosification”: A process of forming a porous body by forming a plurality of pores in a certain substance.

<2.実施形態1>
まず、本発明の光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法に関する実施形態1について、図面を参照しながら説明する。
<2. Embodiment 1>
First, Embodiment 1 regarding the photoelectric conversion apparatus of this invention and the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus is demonstrated, referring drawings.

<(1)光電変換装置の構成例>
図1は、本実施形態1における光電変換装置の構成を示す断面図である。図1に示すように、光電変換装置は、p型(第1導電型)の半導体層であるp型単結晶シリコン層100、n型(第2導電型)半導体層120、及びこれらのp型単結晶シリコン層100及びn型半導体層120との間に形成された、孔111に複数の量子ドット112(ナノ粒子とも呼ばれる。)を含有する多孔質シリコン層110を備える。
<(1) Configuration Example of Photoelectric Conversion Device>
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device includes a p-type single crystal silicon layer 100 that is a p-type (first conductivity type) semiconductor layer, an n-type (second conductivity type) semiconductor layer 120, and their p-type. A porous silicon layer 110 containing a plurality of quantum dots 112 (also referred to as nanoparticles) is provided in a hole 111 formed between the single crystal silicon layer 100 and the n-type semiconductor layer 120.

p型単結晶シリコン層100は単結晶シリコンからなり、ホウ素などのp型不純物を含んでいる。n型半導体層120はアモルファスシリコンからなり、リンなどのn型不純物を含んでいる。   The p-type single crystal silicon layer 100 is made of single crystal silicon and contains p-type impurities such as boron. The n-type semiconductor layer 120 is made of amorphous silicon and contains an n-type impurity such as phosphorus.

量子ドット112は、図3に示したいわゆるコア−シェル構造のものを用いることができる。図3に示すように、量子ドット112は、粒状材料であるコアc、及び粒状材料を被覆する被覆材料であるシェルsを有する。コアcは、例えば半導体(化合物半導体を含む)で作られた微小な粒子であり、数百から数百万個の原子が集まったものである。コアcは1nm以上20nm以下の粒径を有する。また、コアcの結晶状態としては、単結晶、多結晶またはアモルファス状態のいずれでもよい。コアcを被覆するシェルsの材料は、以下に説明するバンドギャップの関係を満たす材料であればよく、例えば、絶縁体などを用いることができる。また、シェルsの膜厚は、例えば、0.5nm〜10nmであり、量子井戸内の電荷(電子又はホール)がトンネル可能な膜厚である。   As the quantum dots 112, the so-called core-shell structure shown in FIG. 3 can be used. As shown in FIG. 3, the quantum dot 112 has a core c that is a granular material and a shell s that is a coating material that covers the granular material. The core c is a fine particle made of, for example, a semiconductor (including a compound semiconductor), and is a collection of hundreds to millions of atoms. The core c has a particle size of 1 nm or more and 20 nm or less. Further, the crystalline state of the core c may be any of a single crystal, a polycrystal, or an amorphous state. The material of the shell s covering the core c may be any material that satisfies the band gap relationship described below, and for example, an insulator or the like can be used. The film thickness of the shell s is, for example, 0.5 nm to 10 nm, and is a film thickness that allows tunneling of charges (electrons or holes) in the quantum well.

コアcとしては、例えばゲルマニウム(Ge)を、シェルsとしては例えばSiO2などを用いることができる。このような量子ドットは、例えば、分子線エピタキシーや化学蒸着、また、ガス中蒸着法、ホットソープ法、コロイド湿式化学法などを用いてコア部およびその外周のシェル部の製造が可能であり、例えば、カンタムドット社(Quantum Dot)やエビデントテクノロジー社(Evident Technologies)によってコア−シェル構造の量子ドット分散液が製造・販売されている。 For example, germanium (Ge) can be used as the core c, and SiO 2 can be used as the shell s. Such quantum dots can be produced, for example, by using molecular beam epitaxy or chemical vapor deposition, or in-gas vapor deposition, hot soap, colloid wet chemical methods, etc. For example, quantum dot dispersions having a core-shell structure are manufactured and sold by Quantum Dot and Evident Technologies.

また、量子ドット112に含まれるシェルs及びコアcと、量子ドット112の周囲をとり囲むマトリクス層(本実施形態1においては多孔質シリコン層110)とのバンドギャップの関係は、次のとおりである。シェルsのバンドギャップE3は、マトリクス層のバンドギャップE1より大きく、また、コアcのバンドギャップE2より大きい(E3>E1、E3>E2)。   The relationship between the band gap between the shell s and the core c included in the quantum dot 112 and the matrix layer (the porous silicon layer 110 in the first embodiment) surrounding the quantum dot 112 is as follows. is there. The band gap E3 of the shell s is larger than the band gap E1 of the matrix layer and larger than the band gap E2 of the core c (E3> E1, E3> E2).

<(2)光電変換装置の製造方法>
<単結晶シリコン層を多孔質化する工程>
図3は、多孔質化される前のp型単結晶シリコン層100の断面図である。図4は、p型単結晶シリコン層100の一部が多孔質化されて、多孔質シリコン層110が形成された状態を示す断面図である。図3及び図4に示すように、本工程ではp型単結晶シリコン層100のうちの一部に孔111を形成して多孔質化し、多孔質シリコンを形成する。この多孔質シリコンが形成された層を多孔質シリコン層110と呼ぶ。多孔質シリコン層110の厚みは、50nm乃至1μm程度である。
<(2) Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
<Step of making the single crystal silicon layer porous>
FIG. 3 is a cross-sectional view of the p-type single crystal silicon layer 100 before being made porous. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the p-type single crystal silicon layer 100 is made porous to form a porous silicon layer 110. As shown in FIGS. 3 and 4, in this step, a hole 111 is formed in a part of the p-type single crystal silicon layer 100 to make it porous, thereby forming porous silicon. The layer in which the porous silicon is formed is referred to as a porous silicon layer 110. The thickness of the porous silicon layer 110 is about 50 nm to 1 μm.

多孔質シリコンを形成する具体的な方法の一例としては、陽極化成法が挙げられる。陽極化成法では、シリコン基板を陽極とし、白金(Pt)電極を陰極として、HF、H2O、及びH5OHからなる電解質溶液で通電することにより、多孔質シリコンを形成する方法である。より具体的には、例えば、10〜70℃の温度の5〜50%のHF水溶液に陽極電極となるシリコン基板を浸漬し、数十〜数百mA/cm2の範囲の陽極電流を印加することにより、多孔質シリコンを形成できる。 An example of a specific method for forming porous silicon is an anodizing method. In the anodizing method, porous silicon is formed by energizing an electrolyte solution composed of HF, H 2 O, and H 5 OH using a silicon substrate as an anode and a platinum (Pt) electrode as a cathode. More specifically, for example, a silicon substrate serving as an anode electrode is immersed in a 5 to 50% HF aqueous solution at a temperature of 10 to 70 ° C., and an anode current in the range of several tens to several hundred mA / cm 2 is applied. Thus, porous silicon can be formed.

<多孔質シリコン層の孔に量子ドットを含有させる工程>
次に、多孔質シリコン層110の孔111に、量子ドット112を含有させる。この工程は、例えば量子ドットが分散された液体を準備し、図4に示すようなp型単結晶シリコン層100及び多孔質シリコン層110を有するウェハをこの液体に10分程度浸漬することで行われる。この液体としては、例えば上記のコア−シェル構造の量子ドットを、トルエンまたはシクロヘキサン中に1wt%(質量%)濃度で分散した有機溶剤分散液などを用いることができる。このようにして、図5に示すように、多孔質シリコン層110の孔111に量子ドット112を含有させることができる。
<Step of including quantum dots in pores of porous silicon layer>
Next, the quantum dots 112 are contained in the holes 111 of the porous silicon layer 110. This step is performed, for example, by preparing a liquid in which quantum dots are dispersed and immersing a wafer having a p-type single crystal silicon layer 100 and a porous silicon layer 110 as shown in FIG. 4 in this liquid for about 10 minutes. Is called. As this liquid, for example, an organic solvent dispersion in which the above-mentioned quantum dots having a core-shell structure are dispersed in toluene or cyclohexane at a concentration of 1 wt% (mass%) can be used. In this manner, as shown in FIG. 5, the quantum dots 112 can be contained in the holes 111 of the porous silicon layer 110.

<n型半導体層を形成する工程>
次に、量子ドット112を含有させた多孔質シリコン層110の上層に、n型半導体層120を形成する。n型半導体層120を形成する材料としては、例えばn型のアモルファスシリコンが用いられる。n型半導体層120は、例えば特開平5−283723などで説明されている従来技術による成膜方法を用いることができる。すなわち、一例としては、基板温度を室温〜250℃、SiH4ガス流量を40SCCM、H2ガス流量を100SCCM、H2ガスで1000ppmに希釈されたPH3ガスの流量を10〜100SCCMとして、RFパワー密度を10〜200mW/cm2とすることで成膜することなどが可能である。
<Step of forming an n-type semiconductor layer>
Next, the n-type semiconductor layer 120 is formed on the porous silicon layer 110 containing the quantum dots 112. As a material for forming the n-type semiconductor layer 120, for example, n-type amorphous silicon is used. The n-type semiconductor layer 120 can be formed by a conventional film formation method described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-283723. That is, as an example, the substrate temperature is room temperature to 250 ° C., the SiH 4 gas flow rate is 40 SCCM, the H 2 gas flow rate is 100 SCCM, and the flow rate of PH 3 gas diluted to 1000 ppm with H 2 gas is 10 to 100 SCCM. A film can be formed by setting the density to 10 to 200 mW / cm 2 .

以上の工程により、図1に示すような光電変換装置を製造することができる。   Through the above steps, a photoelectric conversion device as shown in FIG. 1 can be manufactured.

<電極を形成する工程>
また、上記工程により形成された光電変換装置を太陽電池などとして用いるためには、上面及び下面にそれぞれ上部電極130及び下部電極140を形成する必要がある。図6は上部電極130及び下部電極140が形成された光電変換装置の構成の一例である。
<Step of forming electrode>
Further, in order to use the photoelectric conversion device formed by the above process as a solar cell or the like, it is necessary to form the upper electrode 130 and the lower electrode 140 on the upper surface and the lower surface, respectively. FIG. 6 illustrates an example of a configuration of a photoelectric conversion device in which the upper electrode 130 and the lower electrode 140 are formed.

図6に示すように、上部電極130はn型半導体層120の上層に透明電極として形成される。透明電極である上部電極130を形成する材料の例としては、インジウムを添加した酸化錫(ITO)、フッ素ドープした酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、または酸化錫(SnO2)などが用いられる。 As shown in FIG. 6, the upper electrode 130 is formed as a transparent electrode on the n-type semiconductor layer 120. Examples of the material forming the upper electrode 130 which is a transparent electrode include indium-added tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (IO), or tin oxide (SnO 2 ). Used.

また、図6に示すように、下部電極140は単結晶シリコン層100の下層に形成される。下部電極140を形成する材料のとしては、例えばAl(アルミニウム)を用いることができる。この他、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、またはタンタル(Ta)などの金属材料を用いることもできる。   Further, as shown in FIG. 6, the lower electrode 140 is formed below the single crystal silicon layer 100. As a material for forming the lower electrode 140, for example, Al (aluminum) can be used. In addition, nickel (Ni), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), etc. Metal materials can also be used.

<(3)比較例>
ここで、本発明の比較例として、いわゆるpin構造で、量子ドットを含むi型のアモルファスシリコン層を有する光電変換装置について説明する。本比較例の光電変換装置では、コア−シェル構造の量子ドットを利用した例を示している。なお、当該比較例で説明する光電変換装置については本発明の発明者による特願2009−050922(本件出願時において未公開)にて詳しく説明している。
<(3) Comparative example>
Here, as a comparative example of the present invention, a photoelectric conversion device having a so-called pin structure and an i-type amorphous silicon layer including quantum dots will be described. In the photoelectric conversion device of this comparative example, an example using quantum dots having a core-shell structure is shown. Note that the photoelectric conversion device described in the comparative example is described in detail in Japanese Patent Application No. 2009-050922 (not disclosed at the time of the present application) by the inventors of the present invention.

図7は、本比較例における光電変換装置の構成を示す断面図である。図2は、図7における量子ドットdの構成を示す断面図である。この図7に示す光電変換装置は、いわゆるpin構造の装置であり、p層、i層およびn層が順次積層された構成を有する。具体的には、図示するように、基板1上に、透明電極3、p型(第1導電型)のアモルファスシリコン層5、i層7、n型(第2導電型)のアモルファスシリコン層9および上部電極11が順次積層された構成となっている。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion device in this comparative example. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the quantum dot d in FIG. The photoelectric conversion device illustrated in FIG. 7 is a device having a so-called pin structure, and has a configuration in which a p layer, an i layer, and an n layer are sequentially stacked. Specifically, as shown in the figure, a transparent electrode 3, a p-type (first conductivity type) amorphous silicon layer 5, an i layer 7, and an n-type (second conductivity type) amorphous silicon layer 9 are formed on the substrate 1. The upper electrode 11 is sequentially stacked.

第1、第2導電型は、p型又はn型であり、p型の場合は、ホウ素などのp型不純物を、n型の場合は、リンなどのn型不純物を有する。i型(真性、intrinsic)とは、不純物が注入されておらず、p型またはn型の層と比較し、不純物濃度が低い層を意味する。   The first and second conductivity types are p-type or n-type. In the case of p-type, p-type impurities such as boron and in the case of n-type have n-type impurities such as phosphorus. i-type (intrinsic) means a layer in which no impurity is implanted and has a lower impurity concentration than a p-type or n-type layer.

基板1としては、例えば、光透過性の石英ガラス基板を用いる。この他、ソーダガラス基板などの他のガラス基板、ポリカーボネート(Polycarbonate)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate)などの樹脂を用いた樹脂基板やセラミックス基板などを用いてもよい。   As the substrate 1, for example, a light transmissive quartz glass substrate is used. In addition, another glass substrate such as a soda glass substrate, a resin substrate using a resin such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, or a ceramic substrate may be used.

透明電極3としては、例えば、インジウムを添加した酸化錫(ITO:Indium Tin Oxide)を用いる。この他、フッ素ドープした酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化錫(SnO2)などの他の導電性の金属酸化物を用いてもよい。このような透明電極を用いることにより、基板1の裏面側(図中下側)からの光の透過性を向上させることができる。 As the transparent electrode 3, for example, indium tin oxide (ITO) added with indium is used. In addition, other conductive metal oxides such as fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO 2 ) may be used. By using such a transparent electrode, the light transmittance from the back surface side (lower side in the figure) of the substrate 1 can be improved.

p型(第1導電型)のアモルファスシリコン層5は、p型の不純物を有するアモルファスシリコンからなる。   The p-type (first conductivity type) amorphous silicon layer 5 is made of amorphous silicon having p-type impurities.

i層(光電変換層)7は、i型のアモルファスシリコン層7aと、その中に分散状態で含有された量子ドット(ナノ粒子)dよりなる。この量子ドットdは、図7に示すように、コア−シェル構造であり、粒状材料からなるコアcと、コアの外周を被覆する被覆材料からなるシェルsとを有する。   The i layer (photoelectric conversion layer) 7 includes an i-type amorphous silicon layer 7a and quantum dots (nanoparticles) d contained therein in a dispersed state. As shown in FIG. 7, the quantum dot d has a core-shell structure, and includes a core c made of a granular material and a shell s made of a coating material covering the outer periphery of the core.

n型(第2導電型)のアモルファスシリコン層9は、n型の不純物を有するアモルファスシリコンからなる。   The n-type (second conductivity type) amorphous silicon layer 9 is made of amorphous silicon having n-type impurities.

上部電極11の材料としては、例えば、Al(アルミニウム)を用いる。この他、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)などの金属材料を用いることができる。また、これらの合金を用いてもよい。また、前述の導電性の金属酸化物を用いてもよい。   As a material of the upper electrode 11, for example, Al (aluminum) is used. Other metals such as nickel (Ni), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), molybdenum (Mo), titanium (Ti), and tantalum (Ta) Materials can be used. Moreover, you may use these alloys. Alternatively, the above conductive metal oxide may be used.

このように、本比較例においては、i型のアモルファスシリコン層(マトリクス層ともいう)7a中に量子ドットdを含有させている。   Thus, in this comparative example, quantum dots d are contained in the i-type amorphous silicon layer (also referred to as matrix layer) 7a.

ここで、本比較例においては以下のような方法で量子ドットdを含有するi型のアモルファスシリコン層7aを形成する。   Here, in this comparative example, the i-type amorphous silicon layer 7a containing the quantum dots d is formed by the following method.

すなわち、図8に示すように、基板1、透明電極3、及びp型アモルファスシリコン層5を形成した後、量子ドットdを分散させたシリコンの前駆体液L7を調整してp型のアモルファスシリコン層5上に、例えばスピンコート法により塗布する。次いで、熱処理を施し、シリコンの前駆体液L7をアモルファス化する。なお、スピンコート法の他、スプレー法、インクジェット法等の他の吐出方法を用いてもよい。これにより、図9に示すように、コア−シェル構造の量子ドットdが分散状態で含有されたi型のアモルファスシリコン層7aが形成される。   That is, as shown in FIG. 8, after forming the substrate 1, the transparent electrode 3, and the p-type amorphous silicon layer 5, the silicon precursor liquid L7 in which the quantum dots d are dispersed is adjusted to adjust the p-type amorphous silicon layer. 5 is applied by spin coating, for example. Next, heat treatment is performed to make the silicon precursor liquid L7 amorphous. In addition to the spin coating method, other discharge methods such as a spray method and an ink jet method may be used. As a result, as shown in FIG. 9, an i-type amorphous silicon layer 7a containing the quantum dots d having a core-shell structure in a dispersed state is formed.

<(4)実施形態1の特徴>
本実施形態1と比較例とを比較すると、本実施形態1の特徴の一つは、量子ドットdを含有する層が多孔質シリコン層110となっている点である。比較例では、製造工程において量子ドットdを分散させたシリコンの前駆体液L7を用いる方法を採用していたため、量子ドットdを含有する層の材料が限定され、例えば単結晶シリコンを採用することができなかった。
<(4) Features of Embodiment 1>
When comparing the first embodiment and the comparative example, one of the features of the first embodiment is that the layer containing the quantum dots d is the porous silicon layer 110. In the comparative example, since the method using the silicon precursor liquid L7 in which the quantum dots d are dispersed in the manufacturing process is adopted, the material of the layer containing the quantum dots d is limited. For example, single crystal silicon can be adopted. could not.

一方で本実施形態1の光電変換装置では、多孔質シリコン層110を備え、孔111に量子ドット112を含有させる構成となっている。この構成によれば、量子ドット112が含有される層を形成する材料の選択の幅が広くなり、目的に応じた材料を用いた構成の光電変換装置を提供することが可能となる。   On the other hand, the photoelectric conversion device according to the first embodiment has a configuration in which the porous silicon layer 110 is provided and the quantum dots 112 are contained in the holes 111. According to this configuration, the range of selection of the material for forming the layer containing the quantum dots 112 is widened, and it is possible to provide a photoelectric conversion device having a configuration using a material according to the purpose.

また、上記のようにコア−シェル構造の量子ドット112を用いた光電変換装置によれば、粒状材料(コアc)を被覆する被覆材料(シェルs)のバンドギャップにより量子井戸が形成されるとともに、この被覆材料をトンネルさせることにより、量子井戸内の電荷を容易に取り出すことができる。よって、光電変換効率の高い光電変換装置を構成することができる。   Further, according to the photoelectric conversion device using the core-shell structured quantum dots 112 as described above, the quantum well is formed by the band gap of the coating material (shell s) covering the granular material (core c). By tunneling this coating material, the charge in the quantum well can be easily taken out. Therefore, a photoelectric conversion device with high photoelectric conversion efficiency can be configured.

ここで、アモルファスシリコンと単結晶シリコンとを比較すると、加工が容易であるという点ではアモルファスシリコンが好ましい場合もあるが、単結晶シリコンは、アモルファスシリコンよりも吸収係数が100倍以上小さいため、量子ドットを含有する層として単結晶シリコンを用いた方が、量子ドットで光が吸収される割合が大きくなる。また、単結晶シリコンは、アモルファスシリコンよりキャリア移動度が100倍以上大きいため、量子ドットで生じた電荷をより効率的に電極まで運ぶことが可能になる。その結果、量子ドットdを含有させる層の材料としては単結晶シリコンを用いた方がアモルファスシリコンを用いた場合と比較して光電変換効率に優れる。しかし、上述のように、比較例では量子ドットdを含有する層の材料として単結晶シリコンを採用することはできなかった。   Here, when comparing amorphous silicon and single crystal silicon, amorphous silicon may be preferable in terms of ease of processing, but single crystal silicon has an absorption coefficient that is 100 times smaller than that of amorphous silicon. When single crystal silicon is used as the layer containing dots, the proportion of light absorbed by the quantum dots increases. In addition, since single crystal silicon has a carrier mobility of 100 times or more higher than that of amorphous silicon, it is possible to carry charges generated in the quantum dots to the electrode more efficiently. As a result, as the material of the layer containing the quantum dots d, the use of single crystal silicon is superior in photoelectric conversion efficiency compared to the case where amorphous silicon is used. However, as described above, in the comparative example, single crystal silicon could not be adopted as the material of the layer containing the quantum dots d.

すなわち、本実施形態1の構成によれば、量子ドット112を含有する層を形成する多孔質体の材料を、単結晶シリコンを多孔質化した多孔質シリコンとしている。これにより、量子ドット112を含有する層を形成する材料を、吸収係数が量子ドットを形成する材料の吸収係数より十分に小さく、キャリア移動度が大きな単結晶シリコンとすることができる。ひいては、光電変換装置の光電変換効率をさらに高くすることができる。   That is, according to the configuration of the first embodiment, the porous material forming the layer containing the quantum dots 112 is porous silicon obtained by making single crystal silicon porous. Thereby, the material for forming the layer containing the quantum dots 112 can be single crystal silicon whose absorption coefficient is sufficiently smaller than that of the material forming the quantum dots and whose carrier mobility is large. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device can be further increased.

<3.実施形態2>
次に、本発明の光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法に関する実施形態2について、図面を参照しながら説明する。
<3. Second Embodiment>
Next, Embodiment 2 regarding the photoelectric conversion apparatus of this invention and the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus is demonstrated, referring drawings.

<(1)光電変換装置の構成例>
図10は、本実施形態2における光電変換装置の構成を示す断面図である。図10に示すように、光電変換装置は、p型(第1導電型)の半導体層である単結晶シリコン層100、n型(第2導電型)半導体層120、及びこれらのp型単結晶シリコン層100及び
n型半導体層120との間に形成された、孔111に複数の量子ドット112を含有する多孔質性の酸化シリコン層150を備える。
<(1) Configuration Example of Photoelectric Conversion Device>
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion apparatus according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 10, the photoelectric conversion device includes a single crystal silicon layer 100 that is a p-type (first conductivity type) semiconductor layer, an n-type (second conductivity type) semiconductor layer 120, and p-type single crystals thereof. A porous silicon oxide layer 150 containing a plurality of quantum dots 112 is provided in the hole 111 formed between the silicon layer 100 and the n-type semiconductor layer 120.

本実施形態2を実施形態1と比較すると、量子ドット112が含有される層が異なっている。すなわち、実施形態1では量子ドット112は多孔質シリコン層110に形成された孔111に含有されていたのに対して、本実施形態2では量子ドット112は多孔質性の酸化シリコン層150に形成された孔111に含有されている。多孔質性の酸化シリコン層150では、孔111と単結晶シリコンとの界面(孔111の表面)が酸化され、酸化シリコン膜113が形成されている。また、本実施形態2では、量子ドット112として実施形態1で説明したコア/シェル構造ではなくて、単一の粒子材料を用いている点も異なっている。   When Embodiment 2 is compared with Embodiment 1, the layers containing the quantum dots 112 are different. That is, in the first embodiment, the quantum dots 112 are contained in the holes 111 formed in the porous silicon layer 110, whereas in the second embodiment, the quantum dots 112 are formed in the porous silicon oxide layer 150. Contained in the formed holes 111. In the porous silicon oxide layer 150, the interface between the hole 111 and single crystal silicon (the surface of the hole 111) is oxidized to form a silicon oxide film 113. The second embodiment is also different from the core / shell structure described in the first embodiment as the quantum dots 112 in that a single particle material is used.

<(2)光電変換装置の製造方法>
<単結晶シリコン層を多孔質化する工程>
図11は、p型単結晶シリコン層100の一部が多孔質化されて、多孔質シリコン層110が形成された状態を示す断面図である。この工程は、実施形態1と同様の方法により行うことができる。
<(2) Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
<Step of making the single crystal silicon layer porous>
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the p-type single crystal silicon layer 100 is made porous to form a porous silicon layer 110. This step can be performed by the same method as in the first embodiment.

<多孔質シリコン層を酸化させる工程>
次に、多孔質シリコン層110の孔の表面に酸化膜を形成する。具体的には、例えば上記の多孔質化工程で陽極化成法により陽極酸化を行い洗浄した後、電解液を1Mの硫酸と交換した上で陽極化成法と同様に電極間に電圧を印加する。これによって、多孔質シリコン層110の孔111の表面に酸化シリコン膜113が形成される。
<Step of oxidizing the porous silicon layer>
Next, an oxide film is formed on the surface of the hole of the porous silicon layer 110. Specifically, for example, after anodizing by the anodizing method in the above-described porosification step and washing, an electrolyte is exchanged with 1 M sulfuric acid, and a voltage is applied between the electrodes in the same manner as in the anodizing method. As a result, a silicon oxide film 113 is formed on the surface of the hole 111 of the porous silicon layer 110.

<多孔質性の酸化シリコン層の孔に量子ドットを含有させる工程>
次に、多孔質性の酸化シリコン層150に量子ドット112を含有させる。この工程は、実施形態1と同様の方法によって行われ、図13に示すように、多孔質性の酸化シリコン層150の孔111に量子ドット112を含有させることができる。
<Step of including quantum dots in pores of porous silicon oxide layer>
Next, the quantum dots 112 are contained in the porous silicon oxide layer 150. This step is performed by the same method as in the first embodiment, and as shown in FIG. 13, the quantum dots 112 can be contained in the holes 111 of the porous silicon oxide layer 150.

本実施形態2で用いられる量子ドット112は、半導体材料(化合物半導体を含む)で作られた微少な粒子であり、数百から数百万個の原子が集まってできている。また、量子ドット112は、1nm以上20nm以下の粒径を有し、単一の粒子材料からなる。   The quantum dots 112 used in the second embodiment are minute particles made of a semiconductor material (including a compound semiconductor), and are formed by collecting hundreds to millions of atoms. Further, the quantum dots 112 have a particle size of 1 nm or more and 20 nm or less and are made of a single particle material.

光電変換装置で量子効果を生じさせるため、量子ドット112を構成する粒子材料のバンドギャップは、多孔質シリコン層110を構成する単結晶シリコンのバンドギャップよりも小さくなっている。量子ドット112を構成する粒子材料としては、例えば硫化鉛(PbS)、ゲルマニウム(Ge)、またはセレン化鉛(PbSe)などが用いられる。   In order to produce a quantum effect in the photoelectric conversion device, the band gap of the particle material constituting the quantum dot 112 is smaller than the band gap of the single crystal silicon constituting the porous silicon layer 110. As the particle material constituting the quantum dots 112, for example, lead sulfide (PbS), germanium (Ge), lead selenide (PbSe), or the like is used.

<n型半導体層を形成する工程>
次に、量子ドット112を含有させた多孔質性の酸化シリコン層150の上層に、n型半導体層120を形成する。この工程も、実施形態1と同様の方法によって行われる。このようにして、図10に示したような光電変換装置を製造することができる。
<Step of forming an n-type semiconductor layer>
Next, the n-type semiconductor layer 120 is formed on the porous silicon oxide layer 150 containing the quantum dots 112. This step is also performed by the same method as in the first embodiment. In this way, the photoelectric conversion device as shown in FIG. 10 can be manufactured.

<電極を形成する工程>
また、実施形態1と同様に、上記工程により形成された光電変換装置を太陽電池などとして用いるためには、上面及び下面にそれぞれ上部電極130及び下部電極140を形成する必要がある。当該工程も、実施形態1と同様の方法によって行うことができる。
<Step of forming electrode>
Similarly to Embodiment 1, in order to use the photoelectric conversion device formed by the above process as a solar cell or the like, it is necessary to form the upper electrode 130 and the lower electrode 140 on the upper surface and the lower surface, respectively. This step can also be performed by the same method as in the first embodiment.

<(3)実施形態2の特徴>
実施形態2の光電変換装置では、孔111の表面を酸化している。これによって、孔111と単結晶シリコンとの界面に酸化シリコン膜113が形成されている。このように構成された光電変換装置によれば、酸化シリコン膜113が、コア/シェル構造の量子ドットのシェルと同様の働きをして量子ドット112に含まれる電子が酸化シリコン膜113によって閉じ込められる構成になっており、量子ドットのシェルを省略することができるため、量子ドットの材料の選択の幅が広くなる。
<(3) Features of Embodiment 2>
In the photoelectric conversion device of Embodiment 2, the surface of the hole 111 is oxidized. As a result, a silicon oxide film 113 is formed at the interface between the hole 111 and the single crystal silicon. According to the photoelectric conversion device thus configured, the silicon oxide film 113 functions in the same manner as the shell of a quantum dot having a core / shell structure, and the electrons contained in the quantum dot 112 are confined by the silicon oxide film 113. Since the configuration is such that the quantum dot shell can be omitted, the range of choice of material for the quantum dots is widened.

<(4)変形例>
実施形態2において、量子ドットとして実施形態1で説明したようなコア−シェル構造のものを用いてもよい。その場合は、酸化シリコン膜と量子ドットのシェルの両方が障壁となって電子を閉じ込めることになり、必要な障壁の高さをより精密に制御することができる。
<(4) Modification>
In the second embodiment, the core-shell structure as described in the first embodiment may be used as the quantum dots. In that case, both the silicon oxide film and the quantum dot shell serve as a barrier to confine electrons, and the required barrier height can be controlled more precisely.

<4.実施形態3>
次に、本発明の光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法に関する実施形態3について、図面を参照しながら説明する。
<4. Embodiment 3>
Next, Embodiment 3 regarding the photoelectric conversion apparatus of this invention and the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus is demonstrated, referring drawings.

<(1)光電変換装置の構成例>
本実施形態3の光電変換装置は、いわゆるpin構造になっており、p層、i層、及びn層が順次積層された構成を有する。図14は、本実施形態3における光電変換装置の構成を示す断面図である。図14に示すように、光電変換装置は、p型(第1導電型)の半導体層であるp型アモルファスシリコン層160、n型(第2導電型)半導体層180、及びこれらのp型アモルファスシリコン層160及びn型半導体層180との間に形成されたi型半導体層であるi型アモルファスシリコン層170を備える。i型半導体層のうちのn型半導体層180側の一部には孔111が形成された多孔質性のアモルファスシリコン層190が形成されている。また、多孔質性のアモルファスシリコン層190に形成された孔111には複数の量子ドット112が含有されている。本実施形態3において、量子ドット112は、実施形態1と同様のコア−シェル構造のものを用いており、量子ドットについての詳細な説明は省略する。
<(1) Configuration Example of Photoelectric Conversion Device>
The photoelectric conversion device of Embodiment 3 has a so-called pin structure, and has a configuration in which a p layer, an i layer, and an n layer are sequentially stacked. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion device according to the third embodiment. As shown in FIG. 14, the photoelectric conversion device includes a p-type amorphous silicon layer 160, which is a p-type (first conductivity type) semiconductor layer, an n-type (second conductivity type) semiconductor layer 180, and p-type amorphous layers thereof. An i-type amorphous silicon layer 170 that is an i-type semiconductor layer formed between the silicon layer 160 and the n-type semiconductor layer 180 is provided. A porous amorphous silicon layer 190 in which holes 111 are formed is formed on a part of the i-type semiconductor layer on the n-type semiconductor layer 180 side. A plurality of quantum dots 112 are contained in the holes 111 formed in the porous amorphous silicon layer 190. In the third embodiment, the quantum dots 112 having the same core-shell structure as in the first embodiment are used, and detailed description of the quantum dots is omitted.

本実施形態3における光電変換装置で特徴的なのは、pin構造であること、及びi型アモルファスシリコン層170に形成された孔111に量子ドット112が含有されている点である。また、同じpin構造である比較例で説明した基板及び電極については本実施形態3では図示していないが、本実施形態3でも比較例と同様の基板及び電極を備えてよい。   The photoelectric conversion device according to the third embodiment is characterized in that it has a pin structure and that the quantum dots 112 are contained in the holes 111 formed in the i-type amorphous silicon layer 170. Further, although the substrate and the electrode described in the comparative example having the same pin structure are not illustrated in the third embodiment, the same substrate and electrode as in the comparative example may be provided in the third embodiment.

ここで、本実施形態の光電変換装置が基板を備える場合、基板の材料としては光透過性の石英ガラス基板などを用いる。この他、ソーダガラス基板などの他のガラス基板、ポリカーボネート(Polycarbonate)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate)などの樹脂を用いた樹脂基板やセラミックス基板などを用いてもよい。   Here, when the photoelectric conversion device of the present embodiment includes a substrate, a light-transmitting quartz glass substrate or the like is used as the material of the substrate. In addition, another glass substrate such as a soda glass substrate, a resin substrate using a resin such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, or a ceramic substrate may be used.

また、基板とp型アモルファスシリコン層160との間に形成される透明電極としては、例えば、インジウムを添加した酸化錫(ITO:Indium Tin Oxide)を用いる。この他、フッ素ドープした酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化錫(SnO2)などの他の導電性の金属酸化物を用いてもよい。このような透明電極を用いれば、基板の裏面側(図中下側)からの光の透過性を向上させることができる。 As the transparent electrode formed between the substrate and the p-type amorphous silicon layer 160, for example, indium tin oxide (ITO) to which indium is added is used. In addition, other conductive metal oxides such as fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO 2 ) may be used. If such a transparent electrode is used, the light transmittance from the back side (lower side in the figure) of the substrate can be improved.

<(2)光電変換装置の製造方法>
<p型アモルファスシリコン層及びi型アモルファスシリコン層を形成する工程>
まず、図15に示すように、p型アモルファスシリコン層(p型半導体層)160及びi型アモルファスシリコン層(i型半導体層)170を形成する。
<(2) Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
<Step of forming p-type amorphous silicon layer and i-type amorphous silicon layer>
First, as shown in FIG. 15, a p-type amorphous silicon layer (p-type semiconductor layer) 160 and an i-type amorphous silicon layer (i-type semiconductor layer) 170 are formed.

p型アモルファスシリコン層160は、例えば、シリコンの前駆体液(液体シリコン材料)に、例えばホウ素などのp型不純物を加えた不純物添加前駆体液を用いて形成する。「前駆体液」とは、特定物質を得るための前段階の物質を指し、ここでは、シリコン層を得るための液体シリコン材料をいうものとする。シリコンの前駆体液としては、例えば、シクロペンタシラン(Si510)に紫外線を照射するなどして、重合させてポリシランとしたものを有機溶媒で希釈した溶解液体を用いる。この不純物添加前駆体液を、透明電極3上にスピンコート法で塗布する。次いで、熱処理を施し、アモルファス化(固化、焼成)する。なお、スピンコート法の他、スプレー法、インクジェット法等の他の吐出方法を用いてもよい。 The p-type amorphous silicon layer 160 is formed using, for example, an impurity-added precursor liquid obtained by adding a p-type impurity such as boron to a silicon precursor liquid (liquid silicon material). The “precursor liquid” refers to a substance in a previous stage for obtaining a specific substance, and here, it refers to a liquid silicon material for obtaining a silicon layer. As the silicon precursor solution, for example, a solution obtained by diluting a cyclosilane silane (Si 5 H 10 ) with an organic solvent by polymerizing polysilane by irradiating it with ultraviolet rays is used. This impurity-added precursor liquid is applied onto the transparent electrode 3 by spin coating. Next, heat treatment is performed to make it amorphous (solidify and fire). In addition to the spin coating method, other discharge methods such as a spray method and an ink jet method may be used.

i型アモルファスシリコン層170もp型アモルファスシリコン層160と同様の方法で形成可能であるが、不純物を加えていない前駆体液を用いる。すなわち、不純物を含まないシリコン前駆体液を、p型アモルファスシリコン層160上にスピンコート法などで塗布した後に熱処理を施し、アモルファス化する。   The i-type amorphous silicon layer 170 can also be formed by the same method as the p-type amorphous silicon layer 160, but a precursor liquid to which no impurity is added is used. That is, a silicon precursor solution that does not contain impurities is applied on the p-type amorphous silicon layer 160 by spin coating or the like, and then heat-treated to make it amorphous.

<i型アモルファスシリコン層を多孔質化する工程>
次に、図16に示すように、実施形態1と同様の方法によりi型アモルファスシリコン層170のうちの一部に孔111を形成して多孔質化し、多孔質性のアモルファスシリコン層190を形成する。i型アモルファスシリコン層170は300nm程度の厚みとし、多孔質性のアモルファスシリコン層190はi型アモルファスシリコン層170の1/4〜1/2程度となる75nm〜150nm程度の厚みとする。
<Step of making i-type amorphous silicon layer porous>
Next, as shown in FIG. 16, a hole 111 is formed in a part of the i-type amorphous silicon layer 170 by the same method as in the first embodiment to make it porous, and a porous amorphous silicon layer 190 is formed. To do. The i-type amorphous silicon layer 170 has a thickness of about 300 nm, and the porous amorphous silicon layer 190 has a thickness of about 75 nm to 150 nm, which is about 1/4 to 1/2 of the i-type amorphous silicon layer 170.

<多孔質シリコン層の孔に量子ドットを含有させる工程>
次に、図17に示すように、多孔質性のアモルファスシリコン層190に形成された孔111に、量子ドット112を含有させる。孔111に量子ドット112を含有させる方法としては、実施形態1と同様の方法を用いる。
<Step of including quantum dots in pores of porous silicon layer>
Next, as shown in FIG. 17, quantum dots 112 are contained in the holes 111 formed in the porous amorphous silicon layer 190. As a method for causing the holes 111 to contain the quantum dots 112, the same method as in the first embodiment is used.

<n型半導体層を形成する工程>
次に、多孔質性のアモルファスシリコン層190の上層に、n型半導体層180を形成する。n型半導体層180を形成する材料としては、例えばn型のアモルファスシリコンが用いられる。n型半導体層180は、実施形態1と同様の方法によって形成することができる。
<Step of forming an n-type semiconductor layer>
Next, an n-type semiconductor layer 180 is formed on the porous amorphous silicon layer 190. As a material for forming the n-type semiconductor layer 180, for example, n-type amorphous silicon is used. The n-type semiconductor layer 180 can be formed by the same method as in the first embodiment.

<電極を形成する工程>
また、実施形態1と同様に、上記工程により形成された光電変換装置を太陽電池などとして用いるためには、上面及び下面にそれぞれ上部電極及び下部電極を形成する必要がある。当該工程は、実施形態1と同様の方法により形成することができる。
<Step of forming electrode>
Similarly to Embodiment 1, in order to use the photoelectric conversion device formed by the above steps as a solar cell or the like, it is necessary to form an upper electrode and a lower electrode on the upper surface and the lower surface, respectively. This step can be formed by the same method as in the first embodiment.

<(3)実施形態3の特徴>
実施形態3の光電変換装置では、pin構造におけるi型半導体層(i型アモルファスシリコン層170)の一部を多孔質化して多孔質体層(多孔質性のアモルファスシリコン層190)を形成し、形成された孔111に量子ドット112を含有させる構成とした。実施形態1と比較すると、本実施形態3ではpin構造になっているためp型半導体層及び多孔質体層が異なる構成となっているが、多孔質体層の孔111に量子ドット112を含有させる構成が共通している。このように、量子ドット112が含有される層を形成する材料は、実施形態1の単結晶シリコンや本実施形態3のi型アモルファスシリコンなどを選択的に用いることができる。すなわち、光電変換装置における量子ドット112を含有させる層の材料として、低コスト化や発電効率の向上など、目的に応じた材料を用いることが可能となる。
<(3) Features of Embodiment 3>
In the photoelectric conversion device of Embodiment 3, a part of the i-type semiconductor layer (i-type amorphous silicon layer 170) in the pin structure is made porous to form a porous body layer (porous amorphous silicon layer 190), It was set as the structure which contains the quantum dot 112 in the formed hole 111. FIG. Compared to the first embodiment, the p-type semiconductor layer and the porous body layer have different configurations in the third embodiment because of the pin structure, but the quantum dots 112 are contained in the holes 111 of the porous body layer. The configuration to be shared is common. As described above, the material for forming the layer containing the quantum dots 112 can selectively use the single crystal silicon of the first embodiment, the i-type amorphous silicon of the third embodiment, or the like. That is, as a material for the layer containing the quantum dots 112 in the photoelectric conversion device, it is possible to use a material according to the purpose, such as cost reduction and improvement in power generation efficiency.

<5.応用例>
上記光電変換装置は、各種電子機器に組み込むことができる。適用できる電子機器に制限はないがその一例について説明する。
<5. Application example>
The photoelectric conversion device can be incorporated into various electronic devices. There is no limitation on applicable electronic devices, but an example thereof will be described.

図18は、本発明の太陽電池(光電変換装置)を適用した電卓を示す平面図、図19は、本発明の太陽電池(光電変換装置)を適用した携帯電話機(PHSも含む)を示す斜視図である。   18 is a plan view showing a calculator to which the solar cell (photoelectric conversion device) of the present invention is applied, and FIG. 19 is a perspective view showing a mobile phone (including PHS) to which the solar cell (photoelectric conversion device) of the present invention is applied. FIG.

図18に示す電卓200は、本体部201と、本体部201の上面(前面)に設けられた表示部202、複数の操作ボタン203および光電変換素子設置部204とを備えている。   A calculator 200 illustrated in FIG. 18 includes a main body 201, a display unit 202 provided on the upper surface (front surface) of the main body 201, a plurality of operation buttons 203, and a photoelectric conversion element installation unit 204.

図18に示す構成では、光電変換素子設置部204には、光電変換素子20が5つ直列に接続されて配置されている。この光電変換素子20として上記光電変換装置を組み込むことができる。   In the configuration shown in FIG. 18, five photoelectric conversion elements 20 are connected in series and arranged in the photoelectric conversion element installation unit 204. The photoelectric conversion device can be incorporated as the photoelectric conversion element 20.

図19に示す携帯電話機300は、本体部301と、本体部301の前面に設けられた表示部302、複数の操作ボタン303、受話口304、送話口305および光電変換素子設置部306とを備えている。   A cellular phone 300 illustrated in FIG. 19 includes a main body portion 301, a display portion 302 provided on the front surface of the main body portion 301, a plurality of operation buttons 303, an earpiece 304, a mouthpiece 305, and a photoelectric conversion element installation portion 306. I have.

図19に示す構成では、光電変換素子設置部306が、表示部302の周囲を囲むようにして設けられ、光電変換素子20が複数、直列に接続されて配置されている。この光電変換素子20として上記光電変換装置を組み込むことができる。   In the configuration illustrated in FIG. 19, the photoelectric conversion element installation unit 306 is provided so as to surround the display unit 302, and a plurality of photoelectric conversion elements 20 are connected in series. The photoelectric conversion device can be incorporated as the photoelectric conversion element 20.

図20は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計400は、表示部401を備え、例えば、この表示部401の外周に、上記光電変換装置を組み込むことができる。   FIG. 20 is a perspective view illustrating a wrist watch that is an example of an electronic apparatus. The wristwatch 400 includes a display unit 401. For example, the photoelectric conversion device can be incorporated in the outer periphery of the display unit 401.

なお、本発明の電子機器としては、図18に示す電卓、図19に示す携帯電話機、及び図20に示す腕時計の他、例えば、光センサー、光スイッチ、電子手帳、電子辞書、クロック等に適用することもできる。   Note that the electronic device of the present invention is applicable to, for example, an optical sensor, an optical switch, an electronic notebook, an electronic dictionary, a clock, etc. in addition to the calculator shown in FIG. 18, the mobile phone shown in FIG. 19, and the wristwatch shown in FIG. You can also

<6.本発明の適用可能性>
上記実施形態は本発明の一形態に過ぎず、本発明はこれらの実施形態に基づいて当業者が想到し得る範囲の発明を包含する。
<6. Applicability of the present invention>
The above embodiment is merely one embodiment of the present invention, and the present invention includes inventions in a range that can be conceived by those skilled in the art based on these embodiments.

例えば、実施形態1乃至3は、当業者が想到し得る範囲において互いに矛盾しない範囲で組み合わせることができる。例えば、これらに限定する趣旨ではないが、実施形態2の構成において、いわゆるコア−シェル構造の量子ドット112を用いてもよいし、実施形態3の構成において孔111の表面に酸化膜を形成してもよい。   For example, Embodiments 1 to 3 can be combined in a range that does not contradict each other as long as those skilled in the art can conceive. For example, although not limited to these, the so-called core-shell structure quantum dots 112 may be used in the configuration of the second embodiment, or an oxide film is formed on the surface of the hole 111 in the configuration of the third embodiment. May be.

また、実施形態においてはn型半導体層120(または180)はn型アモルファスシリコンによって形成される例を挙げたが、他のn型半導体材料によって形成してもよい。   In the embodiment, the n-type semiconductor layer 120 (or 180) is formed of n-type amorphous silicon, but may be formed of other n-type semiconductor materials.

また、実施形態においては、シリコンの前駆体液としてシクロペンタシラン(Si510)を用いたが、他のケイ素化合物を重合させて用いてもよい。 In the embodiment, cyclopentasilane (Si 5 H 10 ) is used as the silicon precursor liquid, but other silicon compounds may be polymerized.

また、実施形態においては下層側にp型半導体層を備え、上層側にn型半導体層を備える構成となっているが、これらは逆であってもよい。すなわち、下層側にn型半導体層を、上昇側にp型半導体層を備える構成であってもよい。   In the embodiment, the p-type semiconductor layer is provided on the lower layer side and the n-type semiconductor layer is provided on the upper layer side. However, these may be reversed. That is, an n-type semiconductor layer may be provided on the lower layer side and a p-type semiconductor layer may be provided on the rising side.

また、実施形態では製造方法における各工程で具体的な数値条件等を示しているが、これらの数値条件等はあくまで一例に過ぎず、これらの条件に限るものではない。すなわち、本発明においてはこれらの記載に基づいて当業者が想到し得る範囲のものをも含む。   Further, in the embodiment, specific numerical conditions and the like are shown in each step in the manufacturing method, but these numerical conditions and the like are merely examples, and are not limited to these conditions. That is, the present invention includes those that can be conceived by those skilled in the art based on these descriptions.

c……コア、d……量子ドット、L7……前駆体液、s……シェル、1……基板、3……透明電極、5……アモルファスシリコン層、7……i層、7a……i型のアモルファスシリコン層、9……n型のアモルファスシリコン層、11……上部電極(金属電極)、20……光電変換素子、100……p型単結晶シリコン層、110……多孔質シリコン層、111……孔、112……量子ドット、113……酸化シリコン膜、120……n型半導体層、130……上部電極、140……下部電極、150……酸化シリコン層、160……p型アモルファスシリコン層、170……n型アモルファスシリコン層、180……n型半導体層、190……多孔質性のアモルファスシリコン層、200……電卓、201……本体部、202……表示部、203……操作ボタン、204……光電変換素子設置部、300……携帯電話機、301……本体部、302……表示部、303……操作ボタン、304……受話口、305……送話口、306……光電変換素子設置部、400……腕時計、401……表示部 c ... core, d ... quantum dot, L7 ... precursor liquid, s ... shell, 1 ... substrate, 3 ... transparent electrode, 5 ... amorphous silicon layer, 7 ... i layer, 7a ... i Type amorphous silicon layer, 9 ... n-type amorphous silicon layer, 11 ... upper electrode (metal electrode), 20 ... photoelectric conversion element, 100 ... p-type single crystal silicon layer, 110 ... porous silicon layer , 111... Hole, 112... Quantum dot, 113... Silicon oxide film, 120... N-type semiconductor layer, 130... Upper electrode, 140. -Type amorphous silicon layer, 170 ... n-type amorphous silicon layer, 180 ... n-type semiconductor layer, 190 ... porous amorphous silicon layer, 200 ... calculator, 201 ... body part, 202 ... display part, 03 …… Operating buttons, 204 …… Photoelectric conversion element installation section, 300 …… Mobile phone, 301 …… Main body section, 302 …… Display section, 303 …… Operation buttons, 304 …… Entrance, 305 …… Transmission Mouth, 306... Photoelectric conversion element installation section, 400... Wristwatch, 401.

Claims (11)

p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層と、
p型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層と、
前記第1の層と前記第2の層との間に形成された、孔に複数のナノ粒子を含有する多孔質体からなる第3の層と、を備えた、
光電変換装置。
a first layer made of either p-type or n-type semiconductor;
a second layer made of either the p-type or n-type semiconductor;
A third layer formed between the first layer and the second layer and made of a porous body containing a plurality of nanoparticles in the pores,
Photoelectric conversion device.
p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層と、
p型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層と、
前記第1の層と前記第2の層との間に形成された、孔に複数のナノ粒子を含有する多孔質体からなる第3の層と、を備えており、
前記ナノ粒子は、粒状材料及び前記粒状材料を被覆する被覆材料を有する、
光電変換装置。
a first layer made of either p-type or n-type semiconductor;
a second layer made of either the p-type or n-type semiconductor;
A third layer formed between the first layer and the second layer and made of a porous body containing a plurality of nanoparticles in the pores, and
The nanoparticles have a particulate material and a coating material that coats the particulate material,
Photoelectric conversion device.
前記被覆材料のバンドギャップは、前記粒状材料のバンドギャップ及び前記多孔質体のバンドギャップよりも大きい、
請求項2に記載の光電変換装置。
The band gap of the coating material is larger than the band gap of the granular material and the band gap of the porous body,
The photoelectric conversion device according to claim 2.
前記第1の層は単結晶シリコンまたは多結晶シリコンで形成されており、
前記多孔質体は多孔質シリコンで形成されている、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The first layer is formed of single crystal silicon or polycrystalline silicon;
The porous body is made of porous silicon;
The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記多孔質体に形成された孔の表面に酸化シリコン膜を有する、
請求項4に記載の光電変換装置。
Having a silicon oxide film on the surface of the hole formed in the porous body,
The photoelectric conversion device according to claim 4.
前記第1の層はアモルファスシリコンで形成されており、
前記多孔質体は多孔質性のアモルファスシリコンで形成されている、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
The first layer is formed of amorphous silicon;
The porous body is formed of porous amorphous silicon,
The photoelectric conversion device according to claim 1.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置を有する電子機器。   The electronic device which has a photoelectric conversion apparatus of any one of Claims 1 thru | or 6. p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、
前記第1の層の一部を多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、
前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、
前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有する、
光電変換装置の製造方法。
forming a first layer made of either p-type or n-type semiconductor;
Making a part of the first layer porous to form a porous body layer;
Including a plurality of nanoparticles in the pores of the porous body layer to form a third layer;
Forming a second layer made of either the p-type or n-type semiconductor on the third layer.
A method for manufacturing a photoelectric conversion device.
p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、
前記第1の層の一部多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、
前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、
前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有し、
前記ナノ粒子は、粒状材料及び前記粒状材料を被覆する被覆材料を有する、
光電変換装置の製造方法。
forming a first layer made of either p-type or n-type semiconductor;
Forming a porous body layer by partially making the first layer porous;
Including a plurality of nanoparticles in the pores of the porous body layer to form a third layer;
Forming a second layer made of one of the p-type and n-type semiconductors on the third layer, and
The nanoparticles have a particulate material and a coating material that coats the particulate material,
A method for manufacturing a photoelectric conversion device.
p型及びn型のいずれか一方の半導体からなる第1の層を形成するステップと、
前記第1の層の上にi型の半導体からなるi型半導体層を形成するステップと、
前記i型半導体層の少なくとも一部を多孔質化して多孔質体層を形成するステップと、
前記多孔質体層の孔に複数のナノ粒子を含有させて第3の層を形成するステップと、
前記第3の層の上にp型及びn型のいずれか他方の半導体からなる第2の層を形成するステップと、を有する、
光電変換装置の製造方法。
forming a first layer made of either p-type or n-type semiconductor;
Forming an i-type semiconductor layer made of an i-type semiconductor on the first layer;
Forming a porous body layer by making at least a part of the i-type semiconductor layer porous;
Including a plurality of nanoparticles in the pores of the porous body layer to form a third layer;
Forming a second layer made of either the p-type or n-type semiconductor on the third layer.
A method for manufacturing a photoelectric conversion device.
前記多孔質体層を形成するステップと前記第3の層を形成するステップとの間に、前記多孔質体層の少なくとも一部を酸化させるステップを有する、
請求項8または9に記載の光電変換装置の製造方法。
Oxidizing at least part of the porous body layer between the step of forming the porous body layer and the step of forming the third layer;
The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of Claim 8 or 9.
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