JP2016100576A

JP2016100576A - 光電変換装置

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Publication number: JP2016100576A
Application number: JP2014238927A
Authority: JP
Inventors: 徹仲山; Toru Nakayama
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】キャリアの収集能力が高く、光電変換効率を高めることができる光電変換装置を提供する。【解決手段】光電変換装置は、ｐ／ｎ接合された２つの半導体層５、７を光電変換層１として備えており、２つの半導体層５、７のうち少なくとも一方の半導体層７は、球状のナノ粒子９ａを含む球状粒子層７Ａと多面体状のナノ粒子９ｂを含む多面体状粒子層７Ｂとを有する。半導体層７は、ｐ／ｎ接合面８に近い方に球状粒子層９Ａを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

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の開発が盛んに行われている。太陽電池などの光電変換装置は、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。近年、理論的に６０％以上の変換効率を可能にするという期待から、次世代の光電変換装置として、半導体性のナノ粒子（量子ドット）を集積させた集積膜を光電変換層として用いる光電変換装置が検討されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。

ところで、これまで開示された光電変換装置は、上記した特許文献１〜４の例からも分かるように、光電変換層が同じ形状の量子ドットによって占められる構成となっている。

図８（ａ）は、従来の光電変換装置の断面模式図であり、（ｂ）は（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。図８（ａ）（ｂ）は、光電変換層１０１に球形状のナノ粒子１０３を適用した例である。図８（ａ）（ｂ）では、例として、半導体層１０５をｐ型、半導体層１０７をｎ型としている。また、図８（ｂ）において、符号Ｅ_Ｆはフェルミ準位、Ｂ_Ｃは伝導帯のエネルギー準位、Ｂ_Ｖは価電子帯のエネルギー準位をそれぞれ表している。価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖおよび伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃは、図８（ｂ）に示すように、ナノ粒子１０３を含んでいる半導体層１０７側が半導体層１０５側がよりも高くなるように変化している。

特開２０１３−２２９３７８号公報特開２０１１−２４９５７９号公報特開２０１１−１２１８６２号公報国際公開第２０１０／０８９８９２号

しかしながら、光電変換層１０１が同じ形状のナノ粒子１０３よって占められる場合には、ナノ粒子１０３の周囲に結合した配位子成分（リガンド）１０４の厚みがほぼ均一になる。このため光電変換層１０１内に形成されるエネルギー準位の光電変換層１０１の厚み方向への傾きがほとんど無く、キャリアの駆動力が低くなっている。その結果、キャリアの収集効率が低く、光電変換効率を高められないという問題がある。

従って本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、キャリアの収集能力が高く、光電変換効率を高めることのできる光電変換装置を提供することを目的とする。

本発明は、光電変換層を構成する半導体層に含まれるナノ粒子の外形状を制御し、光電変換層内のエネルギー準位に変化をつけて、生成するキャリア（電子ｅ、ホールｈ）の移動度を向上できることを知見したものである。その構成は、ｐ／ｎ接合された２つの半導体層を光電変換層として備えており、前記２つの半導体層のうち少なくとも一方の前記半導体層は、球状のナノ粒子を含む球状粒子層と多面体状のナノ粒子を含む多面体状粒子層
とを有する。

本発明の光電変換装置によれば、キャリアの収集能力が高く、光電変換効率を高めることができる。

（ａ）は、本発明の光電変換装置の第１の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｐ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分（リガンド）がドナー型を例とした光電変換装置の断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。ナノ粒子の形状を判別する方法を示した模式図である。形状の異なるナノ粒子の表面に配位子成分を結合させたときのエネルギー準位の変化を示すものであり、（ａ）は、球状のナノ粒子および多面体状のナノ粒子のいずれもが配位子成分を有しないときのエネルギー準位、（ｂ）は球状のナノ粒子の表面に配位子成分が結合したときのエネルギー準位、（ｃ）は、多面体状のナノ粒子の表面に配位子成分が結合したときのエネルギー準位である。（ａ）は、本発明の光電変換装置の第２の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｐ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がアクセプター型を例とした光電変換装置の断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。（ａ）は、本発明の光電変換装置の第３の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｎ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がドナー型を例とした光電変換装置の断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。（ａ）は、本発明の光電変換装置の第４の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｎ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がアクセプター型を例とした光電変換装置の断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。第１の実施形態の光電変換装置の製造方法を示す工程図である。（ａ）は、従来の光電変換装置の断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。

図１（ａ）は、本発明の光電変換装置の第１の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｐ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分（リガンド）がドナー型を例とした光電変換装置の断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。図１（ａ）（ｂ）において、半導体層５はｎ型であり、半導体層７はｐ型である。また、符号Ｅ_Ｆはフェルミ準位、Ｂ_Ｃは伝導帯のエネルギー準位およびＢ_Ｖは価電子帯のエネルギー準位である。価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖおよび伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃは、図１（ｂ）に示すように、ナノ粒子９を含んでいる半導体層７側が半導体層５側がよりも高くなるように変化している。

図１（ａ）（ｂ）に示す光電変換装置（例えば、太陽電池）は、光電変換層１がその両面に電極層３Ａ、３Ｂを備えている。光電変換層１は、ｐ／ｎ接合された２つの半導体層５、７により構成されている。この場合、符号８の界面がｐ／ｎ接合面である。

光電変換層１は、これを構成する半導体層５、７のうち、例えば、図１（ａ）に示した半導体層７が形状の異なるナノ粒子９を集積させた集積膜１１によって構成されている。この場合、集積膜１１は、球状のナノ粒子９ａを含む球状粒子層７Ａと多面体状のナノ粒
子９ｂを含む多面体状粒子層７Ｂとの積層体となっている。

図２は、ナノ粒子の形状を判別する方法を示した模式図である。ここで、ナノ粒子９が球状であるか多面体状であるかは、ナノ粒子９（配位子成分１３を除いた領域）を断面視して観察される輪郭ＯＬに沿って引いた接線ＣＬとその輪郭ＯＬとが一致している長さの割合によって判別する。ナノ粒子９が球状であるとは、ナノ粒子９の輪郭ＯＬに接した接線ＣＬの長さＬ_１がそのナノ粒子９の直径Ｄの１／４以下であるものとする。一方、ナノ粒子９が多面体状であるとは、ナノ粒子９の輪郭ＯＬに接した状態にある接線ＣＬの長さＬ_１がそのナノ粒子９の直径（接線ＣＬに平行な方向の最大径）Ｄの１／２以上であり、このような箇所がナノ粒子９の輪郭ＯＬ上に２箇所以上存在するものとする。

第１の実施形態の光電変換装置の場合、光電変換層１内に配置した、球状のナノ粒子９ａと多面体状のナノ粒子９ｂとの間の表面エネルギーに起因して変化する配位子成分１３の量（厚みｔ）の違いにより、図１（ｂ）に示すように、光電変換層１内に一次元的に変化するエネルギー準位の差（図１（ｂ）における符号：ΔＥ_１）を有している。

これにより第１の実施形態の光電変換装置の場合には、半導体層７において、球状粒子層７Ａ側から多面体状粒子層７Ｂ側へエネルギー準位が高くなる傾きＳが生じるため、光電変換層１内に生成した極性の異なるキャリア（電子ｅ、ホールｈ）が、図１（ａ）に示しているように、電極３Ａ、３Ｂのそれぞれの方向へ移動しやくなり、これにより電極３Ａ、３Ｂへのキャリアの収集効率が向上し、光電変換効率を高めることができる。

これは、ナノ粒子９の表面の結晶化度が低下すると、この表面に結合する配位子成分１３の量が変化することにより、ナノ粒子９のエネルギー準位が変化するためである。

例えば、ナノ粒子９の外形が球状もしくは球状に近い形状であると、ナノ粒子９の表面はその全面がほぼ曲面になる。このことからナノ粒子９の表面に露出している結晶はブラべー格子が三次元的に配列して形成される平坦な結晶面を維持できない状態となっている。このため結晶面が破壊されたナノ粒子９の表面では、結合の切れた多くのダングリングボンドが存在するため、ナノ粒子９の周囲に存在する他の成分が結合しやすい。

これに対し、ナノ粒子９の外形状が多面体状であると、ナノ粒子９の表面は平坦な結晶面が多くなるため、その分、結晶面が破壊されたときにできるダングリングボンドの数が少なくなる。このため球状のナノ粒子９ａは、多面体状のナノ粒子９ｂに比較して、配位子成分１３が結合しやすいものとなる。

以下、ナノ粒子９の形状の違いにより、半導体層７のエネルギー準位に変化が生じる理由について説明する。

図３は、形状の異なるｐ型のナノ粒子の表面にｐ型の配位子成分を結合させたときのエネルギー準位の変化を示すものであり、（ａ）は、球状のナノ粒子および多面体状のナノ粒子のいずれもが配位子成分を有しないときのエネルギー準位、（ｂ）は球状のナノ粒子の表面にドナー型の配位子成分が結合したときのエネルギー準位、（ｃ）は、多面体状のナノ粒子の表面にドナー型の配位子成分が結合したときのエネルギー準位である。

図１（ａ）（ｂ）に示しているように、ｐ型のナノ粒子９にドナー型の配位子成分１３を結合させると、フェルミ準位Ｅ_Ｆが上がり、配位子成分１３の量が増えると、価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖとフェルミ準位Ｅ_Ｆとの間のエネルギー準位の差ΔＥ_２が大きくなる。

ナノ粒子９の表面に配位子成分１３が結合していないエネルギー準位（図２（ａ））を基準にすると、球状のナノ粒子９ａは多面体状のナノ粒子９ｂに比べてダングリングボンドが多く存在するため、球状のナノ粒子９ａは多面体状のナノ粒子９ｂに比べて、ナノ粒子９の表面に多くの配位子成分１３が結合し、配位子成分１３の量が多いことから、球状のナノ粒子９ａは多面体状のナノ粒子９ｂよりも伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃおよび価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖの低下が大きくなる。

その結果、球状のナノ粒子９ａの層（球状粒子層７Ａ）と多面体状のナノ粒子９ｂの層（多面体状粒子層７Ｂ）とが厚み方向に重なるように配置された場合には、ナノ粒子９の形状に起因して変化した伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃおよび価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖの違いから、図１（ｂ）に示すように、半導体層７の厚み方向にエネルギー準位の傾きＳが生じることになる。

図４（ａ）は、本発明の光電変換装置の第２の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、半導体層５がｎ型、ナノ粒子を有する半導体層がｐ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がアクセプター型を例とした断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。図４（ａ）（ｂ）においても、半導体層５をｎ型、半導体層７をｐ型としており、この場合も図１と同様に符号８の界面がｐ／ｎ接合面である。また、符号Ｅ_Ｆ、Ｂ_ＣおよびＢ_Ｖについても、図１に記したものと同じである。

第２の実施形態の光電変換装置と図１（ａ）（ｂ）に示した第１の実施形態の光電変換装置との違いは、光電変換層７を構成する球状粒子層７Ａおよび多面体状粒子層７Ｂの配置が逆になっていることである。

つまり、この第２の実施形態の光電変換装置では、半導体層５側（ｐ／ｎ接合面８側）に多面体状粒子層７Ｂを配置させ、球状粒子層７Ａは多面体状粒子層７Ｂを挟んだｐ／ｎ接合面８の反対側に配置されている。

図４（ａ）（ｂ）に示した光電変換層１の場合には、半導体層７において、ｐ型の半導体材料にアクセプター型の配位子成分１３を結合させているため、フェルミ準位Ｅ_Ｆが下がり、配位子成分１３の量が増えると、価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖとフェルミ準位Ｅ_Ｆとの間のエネルギー差が次第に小さくなっている。

球状のナノ粒子９ａは多面体状のナノ粒子９ｂに比べて結合する配位子成分１３の量が多いことから、球状のナノ粒子９ａは多面体状のナノ粒子９ｂの場合よりも伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃおよび価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖの低下が小さくなる。

その結果、図４（ｂ）に示すように、ｐ／ｎ接合面８側に多面体状粒子層７Ｂを配置させた場合には、図１（ａ）（ｂ）とは反対にはたらくアクセプター型の配位子成分１３の性質により、結果として、図１（ｂ）と同様に、光電変換層１内に一次元的に変化するエネルギー準位の差（図４（ｂ）における符号：ΔＥ）が生じ、これによりエネルギー準位の傾きＳが形成される。

こうして、図４（ａ）（ｂ）に示す第２の実施形態の光電変換装置の場合にも、半導体層７において、多面体状粒子層７Ｂ側から球状粒子層７Ａ側へエネルギー準位が高くなる傾きＳが生じるため、光電変換層１内に生成した極性の異なるキャリア（電子ｅ、ホールｈ）が、図４（ａ）に示しているように、電極３Ａ、３Ｂのそれぞれの方向へ移動しやくなり、これにより電極３Ａ、３Ｂへのキャリアの収集効率が向上し、光電変換効率を高めることができる。

図５（ａ）は、本発明の光電変換装置の第３の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｎ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がドナー型を例とした断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。

図５（ａ）（ｂ）に示す第３の実施形態の光電変換装置では、半導体層５をｐ型、半導体層７をｎ型としている。この場合も図１、図３と同様に符号８の界面がｐ／ｎ接合面である。また、符号Ｅ_Ｆ、Ｂ_ＣおよびＢ_Ｖについても、図１、図４に記したものと同じである。

図５（ａ）（ｂ）に示す第３の実施形態の光電変換装置は、図１（ａ）（ｂ）に示した第１の実施形態の光電変換装置に対して、半導体層５および半導体層７の極性を逆にしたものであり、半導体層５がｐ型、ナノ粒子９を含んでいる半導体層７がｎ型である。この場合、価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖおよび伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃは、図１（ｂ）の場合とは逆に、半導体層５側がナノ粒子９を含んでいる半導体層７側よりも高くなるように変化している。

第３の実施形態の光電変換装置の場合、上述したように、球状粒子層７Ａの方が多面体状粒子層７Ｂ側よりもドナー型の配位子成分１３の結合によるフェルミ準位Ｅ_Ｆの上昇が大きいことから、半導体層７はｐ／ｎ接合面８側に多面体状粒子層７Ｂを配置し、多面体状粒子層７Ｂのｐ／ｎ接合面８とは反対側に球状粒子層７Ａを配置した構成にすると、半導体層７において、一次元的に変化するエネルギー準位の差（図５（ｂ）における符号：ΔＥ）が生じ、これにより多面体状粒子層７Ｂ側から球状粒子層７Ａ側へエネルギー準位が低くなる傾きＳが生じる。このため、光電変換層１内に生成した極性の異なるキャリア（電子ｅ、ホールｈ）が、図５（ａ）に示しているように、電極３Ａ、３Ｂのそれぞれの方向へ移動しやくなり、これにより電極３Ａ、３Ｂへのキャリアの収集効率が向上し、光電変換効率を高めることができる。

図６（ａ）は、本発明の光電変換装置の第４の実施形態を部分的に示す断面模式図であり、ナノ粒子を有する半導体層がｎ型であり、ナノ粒子に結合する配位子成分がアクセプター型を例とした断面模式図である。（ｂ）は、（ａ）のエネルギー準位を示す模式図である。

図６（ａ）（ｂ）に示す第４の実施形態の光電変換装置も、半導体層５をｐ型、半導体層７をｎ型としている。この場合も、ｐ／ｎ接合面、フェルミ準位、伝導帯のエネルギー準位および価電子帯のエネルギー準位については、図１、図４および図５と同様の符号を付している。

図６（ａ）（ｂ）に示す第４の実施形態の光電変換装置は、図５（ａ）（ｂ）に示した第３の実施形態の光電変換装置に対して、半導体層７を構成するナノ粒子９にドープする配位子成分がアクセプター型であることである。この場合も、価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖおよび伝導帯のエネルギー準位Ｂ_Ｃは、図５（ｂ）の場合と同様に、半導体層５側がナノ粒子９を含んでいる半導体層７側よりも高くなるように変化している。

第４の実施形態の光電変換装置の場合、第２の実施形態の光電変換装置について説明したように、ｎ型の半導体材料にアクセプター型の配位子成分１３を結合させると、フェルミ準位Ｅ_Ｆが下がり、配位子成分１３の量が増えると、価電子帯のエネルギー準位Ｂ_Ｖとフェルミ準位Ｅ_Ｆとの間のエネルギー差が次第に小さくなってくる。

その結果、図６（ｂ）に示すように、ｐ／ｎ接合面８側に球状粒子層７Ａを配置させた場合には、図５（ａ）（ｂ）とは反対にはたらくアクセプター型の配位子成分１３の性質
により、結果として、この場合も一次元的に変化するエネルギー準位の差（図６（ｂ）における符号：ΔＥ）が生じ、これにより図５（ｂ）と同様の傾きＳを持つようになる。

こうして、図６（ａ）（ｂ）に示す第４の実施形態の光電変換装置の場合には、半導体層７において、球状粒子層７Ａ側から多面体状粒子層７Ｂ側へエネルギー準位が低くなる傾きＳが生じるため、光電変換層１内に生成した極性の異なるキャリア（電子ｅ、ホールｈ）が、図６（ａ）に示しているように、電極３Ａ、３Ｂのそれぞれの方向へ移動しやくなり、これにより電極３Ａ、３Ｂへのキャリアの収集効率が向上し、光電変換効率を高めることができる。

上記した光電変換層１を構成する半導体層５および半導体層７の材料としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）、テルル（Ｔｅ）およびセレン（Ｓｅ）から選ばれるいずれか１種またはこれらの化合物半導体が適用されるが、そのエネルギーギャップ（Ｅｇ）としては、０．１５〜４．５０ｅｖを有するものが好適である。具体的な半導体材料としては、ナノ粒子９にはシリコン（Ｓｉ）が望ましい。

また、配位子成分１３としては、ナノ粒子９に対してドナーまたはアクセプターとなる元素であれば良く、例えば、上記した半導体材料（元素）を用いることもできる。この場合、ナノ粒子９の価電子数に対して±１の数の範囲の価電子を有する半導体材料（元素）を選択することが望ましい。例えば、ナノ粒子９にシリコン（Ｓｉ）を適用した場合には、ドナー型の配位子成分としてリン（Ｐ）を、アクセプター型の配位子成分１３としてホウ素（Ｂ）を用いることが望ましい。

なお、配位子成分１３はナノ粒子１３の周囲に結合したときに、障壁層にも成り得るため、他の無機成分や有機成分との複合化されていても良い。

次に、本実施形態の光電変換装置の製造方法について図６を基に説明する。ここでは、第１の実施形態の光電変換装置を例として説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、支持体となるガラス基板２１の一方主面に、電極３ＡとしてＩＴＯなどの導体材料を用いて透明導電膜２３を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、透明導電膜２３の表面に半導体層５となる酸化亜鉛膜２５を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、酸化亜鉛膜２５の表面に、球状のナノ粒子９ａの層と多面体状のナノ粒子９ｂの層とが重なるように成膜して、半導体層７となる集積膜１１を形成する。ここで、集積膜１１を加熱あるいは加圧、もしくは加熱と加圧を同時に行うことにより集積膜１１の緻密化を図ることができる。集積膜１１の形成にはスピンコート法などが好適である。

最後に、図７（ｄ）に示すように、集積膜１１の上面側に金などの導体材料を蒸着して電極３Ｂとなる導体膜２７を形成し、次いで、必要に応じて、この導体膜の表面に保護層を形成した後、ガラス膜などで被覆する。このような工程を経ることにより第１の実施形態の光電変換装置を得ることができる。

なお、ナノ粒子９としてＰｂＳ（硫黄化鉛）を用いる場合には、選択した元素（Ｐｂ）のオレイン酸溶液と硫黄を含む溶液（ここでは、Bis(trimethylsilyl)Sulfide溶液）とを
約１２５℃に加温した後、冷却する方法を用いて作製する。

球状のナノ粒子９ａは、上記の混合溶液を１２０℃以上に加熱した後、約１００℃／分の条件にて急速冷却を行うことによって作製する。

多面体状のナノ粒子９ｂを作製する場合には、上記の混合溶液を１１０℃以下の温度で加熱し、約１０℃／分の条件にて冷却を行うことによって作製する。

以上、第１の実施形態の光電変換装置を例に説明したが、半導体層５、７、球状粒子層７Ａおよび多面体状粒子層７Ｂを形成する順序を変更することにより、第２〜第４の実施形態の光電変換装置も同様に作製することができる。

１・・・・・・・・・・・光電変換層
３Ａ、３Ｂ・・・・・・・電極
５、７・・・・・・・・・半導体層
７Ａ・・・・・・・・・・球状粒子層
７Ｂ・・・・・・・・・・多面体状粒子層
９・・・・・・・・・・・ナノ粒子
９ａ・・・・・・・・・・球状のナノ粒子
９ｂ・・・・・・・・・・多面体状のナノ粒子
１１・・・・・・・・・・集積膜
１３・・・・・・・・・・配位子成分
Ｂ_Ｃ・・・・・・・・・・伝導帯のエネルギー準位
Ｂ_Ｖ・・・・・・・・・・価電子帯のエネルギー準位
Ｅ_Ｆ・・・・・・・・・・フェルミ準位
ｈ・・・・・・・・・・・ホール
ｅ・・・・・・・・・・・電子
Ｓ・・・・・・・・・・・エネルギー準位の傾き
ΔＥ、ΔＥ_１、ΔＥ_２・・・エネルギー準位の差
２１・・・・・・・・・・ガラス基板
２３・・・・・・・・・・透明導電膜
２５・・・・・・・・・・酸化亜鉛膜
２７・・・・・・・・・・導体膜

Claims

ｐ／ｎ接合された２つの半導体層を光電変換層として備えており、前記２つの半導体層のうち少なくとも一方の前記半導体層は、球状のナノ粒子を含む球状粒子層と多面体状のナノ粒子を含む多面体状粒子層とを有することを特徴とする光電変換装置。
前記半導体層は、ｐ／ｎ接合面に近い方に前記球状粒子層を有していることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記半導体層は、ｐ／ｎ接合面に近い方に前記多面体状粒子層を有していることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
前記光電変換層を構成する一方の前記半導体層がｐ型であり、他方の前記半導体層がｎ型であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の光電変換装置。
前記球状粒子層および前記多面体状粒子層を構成するナノ粒子がｐ型であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の光電変換装置。
前記球状粒子層および前記多面体状粒子層を構成するナノ粒子がｎ型であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の光電変換装置。
前記ナノ粒子がシリコンであり、該ナノ粒子は該ナノ粒子の表面に付着した配位子成分を介して連結されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の光電変換装置。
ｐ型のナノ粒子に付着している前記配位子成分がリンであり、ｎ型のナノ粒子に付着している前記配位子成分がホウ素であることを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。