JP4066994B2 - Photoelectric conversion element - Google Patents
Photoelectric conversion element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4066994B2 JP4066994B2 JP2004334641A JP2004334641A JP4066994B2 JP 4066994 B2 JP4066994 B2 JP 4066994B2 JP 2004334641 A JP2004334641 A JP 2004334641A JP 2004334641 A JP2004334641 A JP 2004334641A JP 4066994 B2 JP4066994 B2 JP 4066994B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- photoelectric conversion
- band gap
- conversion element
- energy band
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
本発明は、光電変換素子に係り、特には量子井戸部を用いた光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element, and more particularly to a photoelectric conversion element using a quantum well portion.
例えば可視光などの光から起電力を発生させる、太陽電池などの光電変換素子は、次世代のエネルギーを生成することが可能な素子として着目されている。 For example, a photoelectric conversion element such as a solar cell that generates an electromotive force from light such as visible light has attracted attention as an element capable of generating next-generation energy.
このような光電変換素子を形成する材料としては、例えば、Si、Ge、GaAsなどが多く用いられてきた。光電変換素子では、例えば太陽光などから起電力を発生する場合の光電変換の効率の向上が重要な技術的課題となっており、このような半導体材料を用いて光電変換の効率を向上させる様々な試みが行われてきた。(例えば特許文献1〜特許文献3参照)。
As a material for forming such a photoelectric conversion element, for example, Si, Ge, GaAs and the like have been often used. In photoelectric conversion elements, for example, improvement in photoelectric conversion efficiency when generating electromotive force from sunlight or the like has become an important technical issue, and there are various types of improvement in photoelectric conversion efficiency using such semiconductor materials. Attempts have been made. (For example, see
一方、例えば、カーボンを主成分とする光電変換素子を形成することで、光電変換素子の製造コストを低減することが提案されている。(例えば特許文献4参照)。
しかし、カーボンを主成分とする光電変換素子は、従来のSi,Ge,GaAsなどを用いた光電変換素子に比べて、光電変換効率が劣るという問題が生じていた。 However, the photoelectric conversion element mainly composed of carbon has a problem that the photoelectric conversion efficiency is inferior to the conventional photoelectric conversion element using Si, Ge, GaAs or the like.
一方、従来広く用いられてきた材料であるSi,Ge,GaAsなどは高価な材料であり、光電変換素子の製造コストを抑制することが困難であった。例えば、これらの半導体材料からなる層を形成する場合には、原料となるガスが高価であるために製造コストの低減が困難となる場合があった。
そのため、光電変換素子の製造コストを低減することと、光電変換効率を向上させることを両立させることが困難となっていた。
On the other hand, Si, Ge, GaAs, etc., which have been widely used in the past, are expensive materials, and it has been difficult to suppress the manufacturing cost of the photoelectric conversion element. For example, in the case of forming a layer made of these semiconductor materials, it may be difficult to reduce the manufacturing cost because the raw material gas is expensive.
For this reason, it has been difficult to achieve both reduction in the manufacturing cost of the photoelectric conversion element and improvement in photoelectric conversion efficiency.
そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な光電変換素子を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a new and useful photoelectric conversion element that solves the above-described problems.
本発明の具体的な課題は、低コストで製造が可能であり、かつ光電変換効率が高い光電変換素子を提供することである。 A specific problem of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that can be manufactured at low cost and has high photoelectric conversion efficiency.
本発明は、上記の課題を、第1の極性を有する第1の半導体層と、当該第1の半導体層と極性の異なる第2の極性を有する第2の半導体層と、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層の間に形成された量子井戸部と、を少なくとも有する光電変換素子であって、前記量子井戸部は、エネルギーバンドギャップが異なるように形成された井戸部と壁層からなり、前記壁層のエネルギーバンドギャップは前記井戸部のエネルギーバンドギャップより大きく、前記井戸部、前記壁層、前記第1の半導体層および第2の半導体層は、sp2結合とsp3結合を有するカーボンを主成分としており、前記sp3結合に対する前記sp2結合の比は、前記壁層において前記井戸部よりも小さく、前記第1の半導体層において前記第2の半導体層よりも小さく、前記井戸部、前記壁層、前記第1の半導体層および第2の半導体層には水素またはハロゲンを含む添加物が添加されており、前記添加物の含有量は、前記壁層では前記井戸部より多く、前記第1の半導体層では前記第2の半導体層より多い、ことを特徴とする光電変換素子により、解決する。 The present invention solves the above problem by providing a first semiconductor layer having a first polarity, a second semiconductor layer having a second polarity different from that of the first semiconductor layer, and the first semiconductor. A photoelectric conversion element having at least a quantum well portion formed between the layer and the second semiconductor layer, wherein the quantum well portion has a well portion and a wall layer formed so as to have different energy band gaps The energy band gap of the wall layer is larger than the energy band gap of the well portion, and the well portion, the wall layer, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer have sp2 bonds and sp3 bonds. The main component is carbon, and the ratio of the sp2 bond to the sp3 bond is smaller in the wall layer than in the well portion and smaller in the first semiconductor layer than in the second semiconductor layer. In addition, an additive containing hydrogen or halogen is added to the well portion, the wall layer, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer, and the content of the additive in the wall layer is The problem is solved by a photoelectric conversion element characterized in that the number of the first semiconductor layer is larger than that of the well portion and the number of the first semiconductor layer is larger than that of the second semiconductor layer .
本発明によれば、低コストで製造が可能であり、光電変換効率が高い光電変換素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element that can be manufactured at low cost and has high photoelectric conversion efficiency.
また、前記壁層のエネルギーバンドギャップは、前記第2の半導体層のエネルギーバンドギャップより大きく、前記第1の半導体層のエネルギーバンドギャップより小さいと、光電変換により生成されたキャリアの再結合による損失を低減することが可能となる。 Further, if the energy band gap of the wall layer is larger than the energy band gap of the second semiconductor layer and smaller than the energy band gap of the first semiconductor layer, loss due to recombination of carriers generated by photoelectric conversion Can be reduced.
また、前記井戸部は、異なるバンドギャップを有する複数の量子ドットを含むと、光電変換が可能な波長領域が広がり、光電変換効率が良好となる。 Further, when the well portion includes a plurality of quantum dots having different band gaps, a wavelength region in which photoelectric conversion can be performed is widened, and photoelectric conversion efficiency is improved.
また、前記複数の量子ドットは、第1量子ドットと、当該第1量子ドットよりエネルギーバンドギャップが小さい第2量子ドットよりなると、長波長領域の光電変換が可能となり、光電変換素子が良好となる。 In addition, when the plurality of quantum dots includes the first quantum dot and the second quantum dot having an energy band gap smaller than that of the first quantum dot, photoelectric conversion in a long wavelength region is possible, and the photoelectric conversion element is improved. .
また、前記第1量子ドットおよび第2量子ドットを構成するカーボンはsp2結合とsp3結合を有しており、当該sp3結合に対する当該sp2結合の比は、前記第1量子ドットにおいて、前記第2量子ドットよりも小さいと、前記第2量子ドットのバンドギャップを前記第1量子ドットのバンドギャップよりも小さくすることが可能となる。 Further, the carbon constituting the first quantum dot and the second quantum dot has sp2 bond and sp3 bond, and the ratio of the sp2 bond to the sp3 bond is the second quantum dot in the first quantum dot. If it is smaller than the dot, the band gap of the second quantum dot can be made smaller than the band gap of the first quantum dot.
また、前記第1量子ドットおよび前記第2量子ドットには水素またはハロゲンを含む添加物が添加され、当該第1量子ドットでは、当該第2量子ドットより、当該添加物の含有量が多いと、前記第2量子ドットのバンドギャップを前記第1量子ドットのバンドギャップよりも小さくすることが可能となる。 Further, an additive containing hydrogen or halogen is added to the first quantum dot and the second quantum dot, and in the first quantum dot, when the content of the additive is larger than the second quantum dot, The band gap of the second quantum dot can be made smaller than the band gap of the first quantum dot.
また、前記井戸部と前記壁層の価電子帯のエネルギーレベルの差は0.1eV以下であると、前記量子井戸部での正孔の損失が抑制される。 Moreover, the loss of the hole in the said quantum well part is suppressed as the difference of the energy level of the valence band of the said well part and the said wall layer is 0.1 eV or less.
また、前記壁層の価電子帯のエネルギーレベルは、前記第2量子ドットの価電子帯のエネルギーレベルより高く、当該第2量子ドットの価電子帯のエネルギーレベルは、当該第1量子ドットのエネルギーレベルより高いと、前記量子井戸部での正孔の損失が抑制される。 The energy level of the valence band of the wall layer is higher than the energy level of the valence band of the second quantum dot, and the energy level of the valence band of the second quantum dot is the energy level of the first quantum dot. If it is higher than the level, the loss of holes in the quantum well portion is suppressed.
また、前記第2量子ドットが、前記第1量子ドットより大きいと、前記第2量子ドットのバンドギャップを前記第1量子ドットのバンドギャップよりも小さくすることが可能となる。 Further, if the second quantum dot is larger than the first quantum dot, the band gap of the second quantum dot can be made smaller than the band gap of the first quantum dot.
また、前記壁層の内部に形成された前記第1量子ドットの内部に、前記第2量子ドットが形成されると、キャリアの損失が抑制されて、光電変換効率が良好となる。 In addition, when the second quantum dots are formed inside the first quantum dots formed inside the wall layer, carrier loss is suppressed and the photoelectric conversion efficiency is improved.
また、前記壁層と前記第1量子ドットの間、および前記壁層と前記第2量子ドットの間に、キャリアブロック層を設けると、光電変換効率が良好となる。 Further, when a carrier block layer is provided between the wall layer and the first quantum dot and between the wall layer and the second quantum dot, the photoelectric conversion efficiency is improved.
また、前記第1の半導体層のエネルギーバンドギャップは、前記第2の半導体層のエネルギーバンドギャップより大きいと、光電変換により生成されたキャリアの再結合による損失を低減することが可能となる。 Further, when the energy band gap of the first semiconductor layer is larger than the energy band gap of the second semiconductor layer, loss due to recombination of carriers generated by photoelectric conversion can be reduced.
また、前記第1の半導体層のエネルギーバンドギャップは、前記第2の半導体層のエネルギーバンドギャップの1.05倍以上であると、光電変換により生成されたキャリアの再結合による損失を低減する効果が大きくなる。 Further, when the energy band gap of the first semiconductor layer is 1.05 times or more of the energy band gap of the second semiconductor layer, an effect of reducing loss due to recombination of carriers generated by photoelectric conversion Becomes larger.
また、前記第1の半導体層に電気的に接続される第1の電極と、前記第2の半導体層に電気的に接続される第2の電極とを設けると、当該第1の電極および第2の電極によって効率よくキャリアを収集することが可能となる。 When a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer and a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer are provided, the first electrode and the first electrode Carriers can be efficiently collected by the two electrodes.
また、前記第1の半導体層は、前記量子井戸部側に形成された低濃度不純物半導体層と、前記第1の電極側に形成された高濃度不純物半導体層とを有すると、当該第1の半導体層と当該第1の電極の接触抵抗を低減することが可能となる。 The first semiconductor layer includes a low concentration impurity semiconductor layer formed on the quantum well portion side and a high concentration impurity semiconductor layer formed on the first electrode side. It is possible to reduce the contact resistance between the semiconductor layer and the first electrode.
また、前記第2の半導体層は、前記量子井戸部側に形成された低濃度不純物半導体層と、前記第2の電極側に形成された高濃度不純物半導体層とを有すると、当該第2の半導体層と当該第2の電極の接触抵抗を低減することが可能となる。 The second semiconductor layer includes a low-concentration impurity semiconductor layer formed on the quantum well portion side and a high-concentration impurity semiconductor layer formed on the second electrode side. It is possible to reduce the contact resistance between the semiconductor layer and the second electrode.
また、前記第1の極性および前記第2の極性は、それぞれ正の極性および負の極性であり、前記第1の半導体層および前記第2の半導体層は、それぞれn型半導体層およびp型半導体層からなると、光電変換素子の効率を良好とできる。 The first polarity and the second polarity are a positive polarity and a negative polarity, respectively, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor, respectively. When it consists of layers, the efficiency of the photoelectric conversion element can be improved.
また、前記第1の半導体層のエネルギーバンドギャップは、前記第1の電極側より前記第2の電極の側に向かって小さくなるよう形成されていると、キャリアの補足などによる損失が抑制され、光電変換素子の効率を良好とできる。 Further, when the energy band gap of the first semiconductor layer is formed so as to be smaller from the first electrode side toward the second electrode side, loss due to carrier supplementation is suppressed, The efficiency of the photoelectric conversion element can be improved.
本発明によれば、製造コストが低く、光電変換効率の高い、光電変換素子を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide a photoelectric conversion element with low manufacturing cost and high photoelectric conversion efficiency.
次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、以下に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(A)は、本発明の実施例1による光電変換素子100を模式的に示した概略断面図であり、(B)は、そのA−A断面のエネルギーバンドの状態を模式的に示した図である。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view schematically showing a
図1(A)および図1(B)を参照するに、光電変換素子100は、第1の極性、例えば正の極性であるp型の半導体層からなる第1の半導体層20と、当該第1の半導体層と極性の異なる負の極性であるn型の半導体層からなる第2の半導体層30と、前記第1の半導体層20と前記第2の半導体層30の間に形成された量子井戸部10とを有している。
Referring to FIGS. 1A and 1B, the
本実施例による光電変換素子100では、例えば太陽光線などが入射すると、前記半導体層20または前記半導体層30において光電変換が生じて、キャリア(電子―正孔対)が発生し、起電力が発生する。この場合、電子は前記半導体層20から前記半導体層30の方向に、正孔は前記半導体層30から前記半導体層20の方向に移動する。
In the
本実施例の光電変換素子では、光電変換を行う前記量井戸部10をさらに設けているため、光電変換の効率が良好となっている。
In the photoelectric conversion element of this example, since the quantity well
前記量子井戸部10は、井戸部11と、当該井戸部11に隣接して当該井戸部11を挟むように形成された壁層12からなり、当該壁層12のエネルギーバンドギャップは、当該井戸部11のエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されており、このため、前記量子井戸部10では効率よく光電変換を行う事が可能となっている。特に、当該量子井戸部10では、長波長域の光線を効率よく光電変換することが可能であるため、おもに可視光域の光線を効率よく光電変換する前記半導体層20または半導体層30と合わせて用いると、広範囲の波長域で光電変換を行う事が可能となり、光電変換の効率が良好となる効果を奏する。
The
従来、このような光電変換素子は、例えばGaAsなどの高価な半導体材料を用いて形成されていたが、本実施例の場合には前記量子井戸部10を、カーボンを主成分とする材料により形成することで、材料費を抑制し、製造コストを低減することが可能となった。
Conventionally, such a photoelectric conversion element has been formed using an expensive semiconductor material such as GaAs, but in the case of this embodiment, the
また、この場合、前記第1の半導体層20と、前記第2の半導体層30がカーボンを主成分とする材料により形成されていると、光電変換素子の製造コストをさらに低減することが可能となり、好適である。
In this case, if the
本実施例において量子井戸部や半導体層に用いる、カーボンを主成分とする材料は、GaAsなどの材料に比べて材料費などのコストが抑制されるだけではなく、環境汚染に与える影響が少なく、扱いやすい材料である特徴を有する。このようなカーボンを主成分とする半導体層は、例えばプラズマCVD法(化学気相成長法)により、炭化水素系のガスなどの分解によって容易に形成することが可能である。このようにカーボンを主成分として半導体層、量子井戸部などを形成する場合には、例えばGaAsなどを用いて形成した場合に比べて、用いるガスの危険性が少ないためにガス系の取り扱いが簡単であり、またガスが安価であるために、安価で、また容易に形成することが可能となる効果を奏する。また、用いるガスの危険性が少ないため、製造設備のコストも低減できる。 In the present embodiment, the material containing carbon as a main component used for the quantum well portion and the semiconductor layer not only suppresses the cost of material compared to a material such as GaAs, but also has less influence on environmental pollution. It has the characteristics that it is an easy-to-handle material. Such a semiconductor layer containing carbon as a main component can be easily formed by decomposition of a hydrocarbon-based gas or the like, for example, by plasma CVD (chemical vapor deposition). In this way, when forming a semiconductor layer, a quantum well portion, etc. with carbon as the main component, handling of the gas system is simple because there is less risk of the gas used than when using GaAs, for example. In addition, since the gas is inexpensive, there is an effect that it can be formed inexpensively and easily. Moreover, since there is little danger of the gas to be used, the cost of manufacturing equipment can also be reduced.
また、前記量子井戸部、半導体層に用いるカーボンを主成分とする材料は、sp2結合およびsp3結合を有している。この場合、sp2結合の、sp3結合に対する比(以下文中、sp2/sp3結合比と表記する)が小さくなると、前記量子井戸部、半導体層のエネルギーバンドギャップが大きくなる。 Further, the carbon-based material used for the quantum well portion and the semiconductor layer has sp2 bonds and sp3 bonds. In this case, when the ratio of sp2 bond to sp3 bond (hereinafter referred to as sp2 / sp3 bond ratio) decreases, the energy band gap of the quantum well portion and the semiconductor layer increases.
また、量子井戸部と半導体層には、水素またはハロゲンを含む添加物が添加されているが、当該添加物の含有量が多いと、前記量子井戸部と半導体層のエネルギーバンドギャップを大きくすることができる。 In addition, an additive containing hydrogen or halogen is added to the quantum well portion and the semiconductor layer. If the content of the additive is large, the energy band gap between the quantum well portion and the semiconductor layer is increased. Can do.
このように、前記量子井戸部10、第1の半導体層20、第2の半導体層30では、sp2/sp3結合比と、前記添加物の含有量を適切な値とすることによって、エネルギーバンドギャップが所望の値になるように形成されている。この詳細に関しては、図6の説明で後述する。
As described above, in the
また、本実施例では、前記第1の半導体層20および前記第2の半導体層30に、それぞれ電気的に接続される電極101および電極102が設けられていると、光電変換により生成されたキャリアを効率的に収集することが可能となって効率よく電力を取り出すことが可能であり、好適である。
Further, in this embodiment, when the
この場合、前記電極101は、例えばAl,Ag,Ti,Cu,Ni,Crなどの金属材料からなると、抵抗値が小さく、好適である。
In this case, it is preferable that the
また、前記電極102は、光電変換に用いる光線を透過する材料からなるようにする、すなわち透明電極とすると、前記電極102の側を受光面とすることが可能となり、好適である。この場合、前記電極102は、例えばITO,SnO2などの導電性金属酸化物を用いると、抵抗値が小さくかつ透明にすることが可能であり、好適である。
Further, it is preferable that the
また、従来は、量子井戸部を用いた光電変換素子において、キャリア、すなわち電子と正孔の再結合が生じる場合があり、このために光電変換素子の光電変換効率が低下する場合があった。本実施例では以下のように光電変換素子を形成することにより、量子井戸部での電子と正孔の再結合を抑制し、光電変換素子の変換効率を良好としている。 Conventionally, in a photoelectric conversion element using a quantum well portion, recombination of carriers, that is, electrons and holes, may occur, and thus the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element may be lowered. In this embodiment, the photoelectric conversion element is formed as follows, so that recombination of electrons and holes in the quantum well portion is suppressed, and the conversion efficiency of the photoelectric conversion element is improved.
まず、第1の構成としては、前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップが、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されている。そのため、前記量子井戸部10の両端における電位差が大きくなり、前記量子井戸部10で再結合するキャリア(電子と正孔)の数が減少して再結合による損失が小さくなり、光電変換効率が向上する。この場合、例えば前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップは、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップの1.05倍以上であると、光電変換効率が向上し、好適である。
First, as a first configuration, the energy band gap of the
また、前記量子井戸部10の前記壁層12のエネルギーバンドギャップは、前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップより小さく、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップより大きいことが好ましい。
The energy band gap of the
さらに上記第1の場合に加えて、第2の構成としては、前記井戸部11と前記壁層12の、価電子帯のエネルギーレベルの差を小さくし、例えば当該エネルギーレベルの差を0.1eV以下とすると、当該量子井戸部10で、正孔が井戸部で補足されたり、再結合するなどによる損失が低減され、正孔の移動が効率的に行われるようになり、光電変換素子の効率が向上して好適である。
Further, in addition to the first case, as a second configuration, the difference in energy level between the valence band between the
この場合、一方で、価電子帯とエネルギーバンドギャップを挟んで対向する伝導帯では、前記井戸部11と前記壁層12にエネルギーレベルの差があるが、前記量子井戸部10での電子の移動は、上記のように、前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップが、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されているため、量子井戸部の両端の側で伝導帯の電位差が大きくなるため、電子の移動は効率よく行われる。
In this case, on the other hand, there is a difference in energy level between the
すなわち、前記第1の構成と前記第2の構成の双方があると、光電変換素子の損失が低下して、光電変換素子の効率が特に良好となる効果が得られ、この場合前記第1の半導体層20がp型の半導体層であり、前記半導体層30がn型の半導体層であると、電子と正孔が効率よく移動することが可能となり、好適である。
That is, when both the first configuration and the second configuration are present, the loss of the photoelectric conversion element is reduced, and the efficiency of the photoelectric conversion element is particularly improved. It is preferable that the
また、前記第1の半導体層20または前記第2の半導体層30は、単層の半導体層からなるものに限定されるものではなく、多層からなるようにしてもよい。
The
例えば、本実施例の場合、前記第1の半導体層20は、前記量子井戸部10の側に形成されたp型半導体層21と、前記電極101の側に形成されたp+型半導体層22が積層された構造を有している。前記p+型半導体層22では、前記p型半導体層21より不純物濃度が高く、そのため前記p+型半導体層22ではキャリア濃度が高くなるように形成されている。
For example, in this embodiment, the
このため、前記p+型半導体層22を設けることで前記電極101との接触抵抗を小さくすることが可能であり、また電子が前記電極101方向へ移動することを防止するキャリアブロッキング層としても機能するため、光電変換素子の効率が良好となる。
For this reason, it is possible to reduce the contact resistance with the
また、前記p型半導体層21では、前記p+型半導体層22より不純物濃度が低く、キャリア濃度が低いため、膜中に欠陥が少なく、効率よく光電変換を行ってキャリア(電子、正孔)を発生させる事が可能となっている。このため、当該光電変換素子100においては、当該p型半導体層21のように、不純物濃度(キャリア濃度)が低い半導体層が主に光電変換層として機能する。
The p-
また、前記第2の半導体層30は、不純物濃度とキャリア濃度が高い、n+型半導体層31から構成されており、そのために前記電極102との接触抵抗を小さくすることが可能であり、また正孔が前記電極102方向へ移動することを防止するキャリアブロッキング層としても機能するため、光電変換素子の効率が良好となる。
The
また、n型の半導体層である前記第2の半導体層30においても、前記第1の半導体層20のように不純物濃度とキャリア濃度が異なる半導体層の多層構造とすることが可能であり、その場合には前記第1の半導体層20の場合と同様の効果を奏する。このような構造は、図7で後述する。
In addition, the
また、前記電極102は、例えば、基板103上に形成されている。前記基板は、光電変換素子の起電力の発生源となる光線、例えば太陽光線を透過させる、ガラス、プラスチックなどの材料からなる。さらに、当該基板103で前記電極102が形成された側と対向する側に、当該基板103を覆うように、光制御層104が形成されている。当該光制御層104は、光反射損失を減少させるための反射防止膜や、半導体層が電荷を発生させるために有用な光を透過し、不要な光を反射させるための光学フィルターが設けられている。
The
次に、本実施例による光学素子100の構成のさらに詳細な例について、以下に示す。
Next, a more detailed example of the configuration of the
まず、前記第1の半導体層20と第2の半導体層30については、例えば上記のようにカーボンを主成分とする材料により形成し、水素またはハロゲンを0.01%〜30%添加することが好ましいが、水素またはハロゲンを添加せずに形成することも可能である。また、抵抗値を制御するために必要に応じてSiまたはGeを添加してもよい。
First, the
また、前記第1の半導体層20のうち、前記p型半導体層21については、厚さ1〜30μm、キャリア濃度は1×1014〜1×1018cm−3であることが好ましい。この場合のキャリア濃度はp型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.7eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.4〜2.4eVとすることが好ましい。
Of the
前記第1の半導体層20のうち、前記p+型半導体層22については、厚さ0.02〜1μm、キャリア濃度は1×1017〜1×1020cm−3であることが好ましい。この場合のキャリア濃度はp型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.7eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.4〜2.4eVとすることが好ましい。
Among the first semiconductor layers 20, the p +
また、前記第2の半導体層30の、前記n+型半導体層31については、厚さ0.02〜1μm、キャリア濃度は1×1017〜1×1020cm−3であることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。
The n + -
次に、前記電極101は、例えばAl,Ag,Ti,Cu,NiおよびCrのいずれかの材料を用いて、厚さが0.2〜5μmとなるように形成することが好ましい。
Next, the
前記電極102は、例えばITO、SnO2などの透明材料を用いて、厚さが0.01〜2μmとなるように形成することが好ましい。
The
前記基板103は、例えば石英、ガラス、プラスチックなどの材料からなり、厚さが0.2〜5mmのものを用いることが好ましい。また、当該基板103の大きさは光電変換素子の大きさに応じて任意に変更して用いることが可能であり、例えば1cm角〜100cm角の大きさのものまで様々な大きさのものを用いることが可能である。
The
前記光制御層104には、例えばMgF2,ZnS,SiO2,TiO2などの材料を用いることが可能である。
For the
また、前記量子井戸部10の詳細に関しては、次に図2〜図5(A),(B)を用いて説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 The details of the quantum well 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 5A and 5B. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図2は、前記光電変換素子100に用いる量子井戸部10の構造を模式的に示した斜視図である。前記量子井戸部10では、層状に形成された前記井戸部11と、当該井戸部11を挟むように前記壁層12が形成されており、前記井戸部11と前記壁層12の積層構造が、例えば20〜30サイクル積層されて構成されている。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the structure of the
また、前記量子井戸部10は、次に、図3に示す量子井戸部10A,または図4に示す量子井戸部10Bに示すように変形して用いることも可能であり、いずれの場合も前記量子井戸部10を用いた場合と同様の効果を奏する。
Further, the
まず、図3に示す量子井戸部10Aは、細線状の井戸部11Aと、当該井戸部11Aを包含するように形成された壁層12Aより構成されている。
First, the
図4に示す量子井戸部10Bは、ドット状(球状)の井戸部11Bと、当該井戸部11Bを包含するように形成された壁層12Bより構成されている。
The quantum well portion 10B shown in FIG. 4 includes a dot-like (spherical)
前記量子井戸部10Aの前記井戸部11A、および前記量子井戸部10Bの前記井戸部11Bは、前記量子井戸部10の前記井戸部11に該当する。また、前記量子井戸部10Aの前記壁層12A、および前記量子井戸部10Bの前記壁層12Bは、前記量子井戸部10の前記壁層12にそれぞれ該当し、同様の機能を有している。この場合、前記量子井戸部10A,10Bは前記量子井戸部10と同様の機能を有し、光電変換素子において同様の効果を奏する。
The
ここで、前記量子井戸部10Bを例にとり、その詳細を説明する。図5(A)は前記量子井戸部10Bを模式的に示した断面図であり、図5(B)は、図5(A)のB−B断面のエネルギー状態を模式的に示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 Here, the quantum well part 10B is taken as an example and the details thereof are described. FIG. 5A is a cross-sectional view schematically showing the quantum well portion 10B, and FIG. 5B schematically shows the energy state of the BB cross section of FIG. 5A. is there. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図5(A),(B)を参照するに、前記量子井戸部10Bでは、例えば略球状である前記井戸部11Bが、前記壁層12Bに包含されるようにして形成されている。また、前記壁層12Bのエネルギーバンドギャップは、前記井戸部11Bのエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されている。またこの場合、前記井戸部11Bと前記壁層12Bの、価電子帯のエネルギーレベルの差を小さくし、例えば当該エネルギーレベルの差を0.1eV以下とすると、当該量子井戸部10Bで、正孔が井戸部で補足されたり、再結合するなどの損失が低減され、正孔の移動が効率的に行われるようになり、光電変換素子の効率が向上して好適である。
Referring to FIGS. 5A and 5B, in the quantum well portion 10B, for example, the
この場合、一方で、価電子帯とエネルギーバンドギャップを挟んで対向する伝導帯では、前記井戸部11Bと前記壁層12Bにエネルギーレベルの差があるが、前記量子井戸部10Bでの電子の移動は、上記のように、前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップが、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されているため、量子井戸部の両端の側で伝導帯の電位差が大きくなるため、電子の移動は効率よく行われる。
In this case, on the other hand, there is a difference in energy level between the
このような量子井戸部の構成の詳細な例を以下に示す。 A detailed example of the configuration of such a quantum well portion is shown below.
まず、前記壁層12B(前記壁層12,12Aも同様)は、キャリア濃度が1×1012〜1×1014cm−3であるn−型半導体層で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.1〜2.0、水素またはハロゲンの含有量は、0.5〜30%であることが好ましい。
First, the
次に、前記井戸部11B(前記井戸部11,11Aも同様)は、キャリア濃度が1×1014〜1×1015cm−3であるn−型半導体層で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.0eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.1〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0、水素またはハロゲンの含有量は、0.01〜15%であることが好ましい。
Next, the
この場合、井戸部のキャリア濃度は、壁層のキャリア濃度の3〜300倍であることが好ましく、また、井戸部のエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの40〜90%であることが好ましい。 In this case, the carrier concentration in the well portion is preferably 3 to 300 times the carrier concentration in the wall layer, and the energy band gap in the well portion is 40 to 90% of the energy band gap in the wall layer. Is preferred.
また、量子井戸部の井戸部と壁層においてエネルギーバンドギャップを変更する場合、例えばsp2/sp3結合比を変更する方法と、添加物である水素またはハロゲンの量を変更する方法がある。カーボンを主成分とする量子井戸部の、sp2/sp3結合比が小さくなると、エネルギーバンドギャップは大きくなり、また、水素またはハロゲンの含有量が多くなるとエネルギーバンドギャップは大きくなるため、これらの性質を用いてカーボンを主成分とする材料のエネルギーバンドギャップを調整することが可能である。 Further, when changing the energy band gap in the well portion and the wall layer of the quantum well portion, there are, for example, a method of changing the sp2 / sp3 bond ratio and a method of changing the amount of hydrogen or halogen as an additive. When the sp2 / sp3 bond ratio of the quantum well portion containing carbon as a main component decreases, the energy band gap increases, and when the hydrogen or halogen content increases, the energy band gap increases. It is possible to adjust the energy band gap of a material containing carbon as a main component.
また、同様にして、前記第1の半導体層20と前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップの大きさを調整することが可能である。
Similarly, the size of the energy band gap between the
次に、前記光電変換素子10を構成する層の詳細な構造の例について、図6(A)と、図6(B)に示し、それぞれについて説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Next, examples of detailed structures of layers constituting the
図6(A),(B)は、前記光電変換素子100の、エネルギーバンドギャップと、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を、前記第2の半導体層30の前記n+型半導体層31、前記量子井戸部10、前記第1の半導体層20の前記p型半導体層21およびp+型半導体層22についてそれぞれ示した例である。
6A and 6B show the energy band gap, sp2 / sp3 bond ratio, and hydrogen or halogen content of the
まず、図6(A)を参照するに、本図に示す場合では、前記第1の半導体層や第2の半導体層および量子井戸部のsp2/sp3結合比を変更することで、エネルギーバンドギャップの大きさを制御している。 First, referring to FIG. 6A, in the case shown in this figure, the energy band gap is changed by changing the sp2 / sp3 coupling ratio of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the quantum well portion. The size of the is controlled.
例えば、前記p型半導体層21およびp+型半導体層22は、前記n+型半導体層31に対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されており、このため、前記p型半導体層21およびp+型半導体層22のエネルギーバンドギャップが、前記n+型半導体層31のエネルギーバンドギャップと比べて大きくなっている。
For example, the p-
同様にして、前記量子井戸部10では、前記壁層は、前記井戸部に対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されており、このため、壁層のエネルギーバンドギャップが、前記井戸部のエネルギーバンドギャップと比べて大きくなっている。
Similarly, in the
例えば、図6(A)に示す場合の詳細な構成例を以下に示す。 For example, a detailed configuration example in the case illustrated in FIG.
まず、p型半導体層21、p+型半導体層22に関しては、以下のように形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップは1.7eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.4〜2.4eVであることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は、0.7とするが、当該sp2/sp3結合比は、0.1〜2.0であることが好ましい。
First, the p-
また、n+型半導体層31では以下のように形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップは1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVであることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は、1.2とするが、当該sp2/sp3結合比は、0.2〜5.0であることが好ましい。
The n +
また、量子井戸部の壁層と井戸部に関しては、エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eV、sp2/sp3結合比は、0.2〜5.0であることが好ましく、上記範囲において所望の値に調整されることが好ましい。 In addition, regarding the wall layer and the well portion of the quantum well portion, the energy band gap is preferably 0.2 to 2.0 eV, and the sp2 / sp3 coupling ratio is preferably 0.2 to 5.0. It is preferable to adjust to the value of.
また、この場合、水素またはハロゲンの含有量(または添加量)は、一定であるが、水素またはハロゲンの含有量を変化させることで、エネルギーバンドギャップの大きさを制御することが可能であり、上記のsp2/sp3結合比を変化させてエネルギーバンドギャップの大きさを制御する方法と組み合わせて用いるとさらに好適である。 Further, in this case, the content (or addition amount) of hydrogen or halogen is constant, but the size of the energy band gap can be controlled by changing the content of hydrogen or halogen. It is more preferable to use in combination with the method of controlling the magnitude of the energy band gap by changing the sp2 / sp3 bond ratio.
図6(B)に示す場合、図6(A)の場合と同様に、前記p型半導体層21およびp+型半導体層22は、前記n+型半導体層31に対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されており、また、前記壁層は、前記井戸部に対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されている。
In the case shown in FIG. 6B, as in the case of FIG. 6A, the p-
本図に示す場合では、さらに、前記p型半導体層21およびp+型半導体層22は、前記n+型半導体層31に対して、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるように形成されており、また、前記壁層は、前記井戸部に対して、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるように形成されている。
In the case shown in the figure, the p-
この場合、カーボンを主成分とする膜中では、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるとエネルギーバンドギャップが大きくなるため、sp2/sp3結合比を変化させてエネルギーバンドギャップを形成する方法と組み合わせて用いた場合、以下の効果が得られる。 In this case, in the film containing carbon as a main component, the energy band gap increases as the content (addition amount) of hydrogen or halogen increases. Therefore, the method of forming the energy band gap by changing the sp2 / sp3 bond ratio When used in combination, the following effects are obtained.
例えば、積層される層において、sp2/sp3結合比を変化させる割合が大きいと、格子不整合による界面の歪が増加して、キャリアの再結合による損失が増大する懸念があるが、本図に示す場合には、積層されれる層において、sp2/sp3結合比を変化させる割合を小さくし、かつ所望のエネルギーバンドギャップの大きさの差を形成することが可能であるため、格子不整合が抑制されて光電変換素子の損失が低減して変換効率が良好となる効果を奏する。 For example, if the ratio of changing the sp2 / sp3 coupling ratio is large in the stacked layers, there is a concern that the distortion at the interface due to lattice mismatch increases and the loss due to carrier recombination increases. In the case shown, it is possible to reduce the ratio of changing the sp2 / sp3 coupling ratio in the stacked layers and to form a desired energy band gap size difference, thereby suppressing lattice mismatch. Thus, the loss of the photoelectric conversion element is reduced and the conversion efficiency is improved.
例えば、図6(B)に示す場合の詳細な構成例を以下に示す。 For example, a detailed configuration example in the case illustrated in FIG.
まず、p型半導体層21、p+型半導体層22に関しては、以下のように形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップは1.7eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.4〜2.4eVであることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は、0.9とするが、当該sp2/sp3結合比は、0.15〜3.0であることが好ましい。また、水素またはハロゲンの含有量は、14%とするが、当該含有量は、1〜30%であることが好ましい。
First, the p-
また、n+型半導体層31では以下のように形成することが好ましい。エネルギーバンドギャップは1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVであることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は、1.2とするが、当該sp2/sp3結合比は、0.2〜5.0であることが好ましい。また、水素またはハロゲンの含有量は、8%とするが、当該含有量は、0.5〜20%であることが好ましい。
The n +
また、量子井戸部の壁層と井戸部に関しては、エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eV、sp2/sp3結合比は、0.2〜5.0、水素またはハロゲンの含有量は、0.5〜20%であることが好ましく、上記範囲において所望の値に調整されることが好ましい。 Further, regarding the wall layer and the well portion of the quantum well portion, the energy band gap is 0.2 to 2.0 eV, the sp2 / sp3 bond ratio is 0.2 to 5.0, and the hydrogen or halogen content is 0. It is preferably 5 to 20%, and is preferably adjusted to a desired value within the above range.
また、本発明による光電変換素子は、本実施例に限定されるものではなく、以下に実施例2〜実施例4に示すように変形して実施することが可能であり、いずれの場合も本実施例に記載した場合と同様の効果を奏するが、以下の実施例2〜実施例4の場合には本実施例と以下に説明する点で異なり、本実施例の記載した場合に加えて以下の効果を奏する。 In addition, the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to this example, and can be modified as shown in Examples 2 to 4 below. The same effects as those described in the examples are obtained, but the following examples 2 to 4 differ from the present examples in the points described below, and in addition to the cases described in the present examples, The effect of.
図7は、本発明の実施例2による光電変換素子100Aの断面のエネルギーバンドの状態を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the state of the energy band of the cross section of the
図7を参照するに、本実施例では、p+型半導体層22Aからなる第1の半導体層20Aと、n型半導体層32Aとn+型半導体層31Aからなる第2の半導体層30Aに挟まれるように、前記量子井戸部10が形成されている。また、前記p+型半導体層22Aおよび前記n+型半導体層31Aにそれぞれ接するように、電極102Aおよび電極101Aが形成されている。
Referring to FIG. 7, in this embodiment, the semiconductor device is sandwiched between a
本実施例による半導体層や電極は、実施例1に記載した場合と同様の材料を用いて、本図に示すようなエネルギーバンドを構成するように形成できる。 The semiconductor layer and the electrode according to this example can be formed using the same material as that described in Example 1 so as to form an energy band as shown in this figure.
本実施例では、電極102Aが透明電極からなり、透明電極側、すなわち光線が入射する側にp+型半導体層22Aが形成されており、裏面電極となる前記電極101A側にn+型半導体層31Aが形成されている。本実施例では、実施例1の場合と比較して、電極に対して、設置される半導体層の極性が異なっており、また、本実施例ではn型の極性を有する第2の半導体層30Aが、不純物濃度(キャリア濃度)が異なる2層の半導体層から形成される構造になっている。
In this embodiment, the
本実施例に示すように、透明電極と裏面電極に対する半導体層の極性は入れ替えて形成することが可能であり、またn型とp型のいずれの半導体層においても不純物濃度が異なる多層構造とすることが可能であり、これらは任意に変形・変更して用いることが可能であり、これらの場合にも実施例1に記載した場合と同様の効果を奏する。 As shown in this embodiment, the polarity of the semiconductor layer with respect to the transparent electrode and the back electrode can be changed, and the n-type and p-type semiconductor layers have different impurity concentrations. These can be arbitrarily modified and changed, and the same effects as those described in the first embodiment can be obtained in these cases.
また、図8は、実施例1記載の光電変換素子100の別の変形例である光電変換素子100Bの断面のエネルギーバンドの状態を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a state of an energy band of a cross section of a
図8を参照するに、本実施例による光電変換素子100Bの場合には、実施例1の前記第1の半導体層20に該当する第1の半導体層20Bにおいて、p型半導体層21Bのエネルギーバンドギャップが、前記電極101の側から前記電極102の側に向かって小さくなるように形成されている。
Referring to FIG. 8, in the case of the
すなわち当該p型半導体層21Bのエネルギーバンドギャップは、前記p+型半導体層22に接する側で大きく、前記量子井戸部10に接する側で小さくなるように形成されている。
That is, the energy band gap of the p-type semiconductor layer 21B is formed to be large on the side in contact with the p + -
このため、エネルギーバンドギャップが異なる半導体層を接合した場合に形成されるギャップやノッチの形成が抑制され、そのためにギャップやノッチでキャリアが補足されることで生じる損失が低減され、光電変換素子の効率が良好となる効果を奏する。 For this reason, the formation of gaps and notches formed when semiconductor layers having different energy band gaps are joined is suppressed, so that losses caused by carriers supplemented by the gaps and notches are reduced. There is an effect that the efficiency is improved.
この場合、例えば、前記p型半導体層21Bについては、厚さ1〜30μm、キャリア濃度は1×1014〜1×1018cm−3であることが好ましい。この場合のキャリア濃度はp型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、前記電極102の側で、例えば、1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。また、前記電極101の側でのエネルギーバンドギャップは、例えば、1.7eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.4〜2.4eVとすることが好ましい。
In this case, for example, the p-type semiconductor layer 21B preferably has a thickness of 1 to 30 μm and a carrier concentration of 1 × 10 14 to 1 × 10 18 cm −3 . In this case, the carrier concentration can be adjusted by adding the p-type impurity. The energy band gap is 1.4 eV, for example, on the
また、図9は、実施例1記載の光電変換素子100のさらに別の変形例である光電変換素子100Cの断面のエネルギーバンドの状態を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a state of an energy band in a cross section of a photoelectric conversion element 100C which is still another modified example of the
図9を参照するに、本実施例による光電変換素子100Cの場合には、実施例1の前記第1の半導体層20に該当する第1の半導体層20Cにおいて、p+型半導体層22Cのエネルギーバンドギャップが、前記p型半導体層21のエネルギーバンドギャップより大きくなっている。
Referring to FIG. 9, in the case of the photoelectric conversion element 100 </ b > C according to the present embodiment, the energy of the p + type semiconductor layer 22 </ b > C in the first semiconductor layer 20 </ b > C corresponding to the
そのため、キャリアがp+型半導体層22Cから前記p型半導体層21に移動する場合に、ギャップやノッチにキャリアが補足されることで生じる損失が低減され、光電変換素子の効率が良好となる効果を奏する。
Therefore, when carriers move from the p + -
また、さらに本実施例では、実施例1の前記第1の量子井戸部10に該当する量子井戸部10Cにおいて、壁層12Cのエネルギーバンドギャップが前記壁層12のエネルギーバンドギャップより大きくなっている。
Further, in the present embodiment, the energy band gap of the
これは、前記壁層を含めて、接合される半導体層の構成にエネルギーバンドギャップの差を設けるためであり、本実施例では、例えばエネルギーバンドギャップの大きさは、それぞれの半導体層で、以下のように構成されている。また、括弧内は好ましいエネルギーバンドギャップの範囲を示している。 This is to provide a difference in energy band gap in the configuration of the semiconductor layers to be joined including the wall layer. In this embodiment, for example, the size of the energy band gap is as follows in each semiconductor layer: It is configured as follows. The parentheses indicate a preferable energy band gap range.
例えば、前記n+型半導体層31は、1.4eV(0.2〜2.0eV)、前記壁層12Cは1.5eV(0.3〜2.2eV)、前記p型半導体層21は1.7eV(0.4〜2.4eV)、前記p+型半導体層22Cは、1.8eV(0.5〜2.5eV)とする。
For example, the n +
このようにエネルギーバンドギャップを構成することで、前記電極102から前記電極101の側に向かって、前記井戸部11を除いて、それぞれの層でエネルギーバンドギャップが順に大きくなるように形成されている。そのため、電荷の移動が効率よく行われ、例えばエネルギーバンドギャップが異なる半導体層を接合した場合に形成されるギャップやノッチの形成が抑制され、そのためにギャップやノッチでキャリアが補足されることで生じる損失が低減され、光電変換素子の効率が良好となる効果を奏する。
By forming the energy band gap in this way, the energy band gap is formed so as to sequentially increase in each layer except for the
また、実施例1に記載した光電変換素子の量子井戸部10は、次に示すように変更することも可能である。
Moreover, the quantum well
図10は、図1(A)〜図1(B)に示した光電変換素子100において、量子井戸部10を変形した場合の変形例である、光電変換素子100Dの断面のエネルギーバンドの状態を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 10 shows the state of the energy band in the cross section of the
図10を参照するに、本実施例による光電変換素子100Dの場合には、実施例1の前記量子井戸部10に相当する量子井戸部10Dにおいて、前記壁層12に相当する壁層12aが形成され、さらに前記井戸部11に相当する井戸部11Dは、第1量子ドット11aと、第2量子ドット11bを含む構成となっている。
Referring to FIG. 10, in the case of the
このように、井戸部は、異なるバンドギャップを有する複数の量子ドットを含む構成とすると、光電変換が可能な光の波長領域が広がり、光電変換素子の光電変換効率が良好となり、好適である。 As described above, when the well portion includes a plurality of quantum dots having different band gaps, the wavelength region of light capable of photoelectric conversion is widened, and the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element is favorable.
例えばこの場合、第1量子ドット11aと第2量子ドット11bは、互いにエネルギーバンドギャップが異なるように形成され、例えば本図に示す量子井戸部10Dの場合、第2量子ドット11bは、第2量子ドット11aよりも、エネルギーバンドギャップが小さくなるように構成されている。
For example, in this case, the first
このため、よりバンドギャップが小さい第2量子ドット11bにより、さらに長波長の領域まで光電変換が可能となり、量子井戸部で光電変換することが可能な光線の波長領域が広がるために、光電変換素子の光電変換効率が良好となる効果を奏する。
For this reason, the second
また、前記量子井戸部10Dの詳細に関しては、次に図11(A),(B)を用いて説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Details of the
図11(A)は前記量子井戸部10Dを模式的に示した断面図であり、図11(B)は、図11(A)のC−C断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。
11A is a cross-sectional view schematically showing the
図11(A),(B)を参照するに、前記量子井戸部10Dでは、例えば、略球状(ドット状)である前記第1量子ドット11aと、略球状である前記第2量子ドット11bよりなる井戸部11Dが、前記壁層12aに包含されるようにして形成されている。また、前記壁層12aのエネルギーバンドギャップは、前記井戸部11Dのエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されている。
11A and 11B, in the
またこの場合、前記第1量子ドット11aまたは前記第2量子ドット11bと、前記壁層12aの、価電子帯のエネルギーレベルの差を小さくし、例えば当該エネルギーレベルの差を0.1eV以下とすると、当該量子井戸部10Dで、正孔が井戸部で補足されたり、再結合するなどの損失が低減され、正孔の移動が効率的に行われるようになり、光電変換素子の効率が向上して好適である。
In this case, if the difference in energy level of the valence band between the first
この場合、一方で、価電子帯とエネルギーバンドギャップを挟んで対向する伝導帯では、前記井戸部11Dと前記壁層12aにエネルギーレベルの差があるが、前記量子井戸部10Dでの電子の移動は、上記のように、前記第1の半導体層20のエネルギーバンドギャップが、前記第2の半導体層30のエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されているため、量子井戸部の両端の側で伝導帯の電位差が大きくなるため、電子の移動は効率よく行われる。また、前記第1量子ドット11aと前記第2量子ドット11bの間でも同様である。
In this case, on the other hand, there is a difference in energy level between the
このような量子井戸部10Dの構成の詳細な例を以下に示す。
A detailed example of the configuration of the
まず、前記壁層12aは、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体層で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.1〜2.0であることが好ましい。
First, the
次に、前記第1量子ドット11aは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.1eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0であることが好ましい。
Next, the
この場合、前記第1量子ドット11aのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。
In this case, the energy band gap of the
次に、前記第2量子ドット11bは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.8eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.3〜5.0であることが好ましい。
Next, the second
この場合、前記第2量子ドット11bのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましい。
In this case, the energy band gap of the second
また、本実施例において、特に記載の無い構成の詳細は、実施例1の場合と同様とする。 Further, in the present embodiment, details of the configuration that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.
また、前記壁層12a、前記第1量子ドット11a、および前記第2量子ドット11bのエネルギーバンドギャップを変更する場合、例えばsp2/sp3結合比を変更する方法と、添加物である水素またはハロゲンの量を変更する方法がある。カーボンを主成分とする、前記壁層12a、前記第1量子ドット11a、および前記第2量子ドット11bのsp2/sp3結合比が大きくなると、エネルギーバンドギャップは小さくなり、また、水素またはハロゲンの含有量が少なくなるとエネルギーバンドギャップは小さくなるため、これらの性質を用いてカーボンを主成分とする材料のエネルギーバンドギャップを調整することが可能である。
Further, when changing the energy band gap of the
例えば、図12は、図11(A)に示した前記量子井戸部10Dの、水素またはハロゲンの含有量を変更した場合の、C−C断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。
For example, FIG. 12 shows the energy state of the CC cross section, sp2 / sp3 bond ratio, and hydrogen when the content of hydrogen or halogen in the
図12を参照するに、本図に示す場合にも、図11(B)に示した場合と同様に、壁層は、第1量子ドットに対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されており、また、第1量子ドットは、第2量子ドットに対して、sp2/sp3結合比が小さくなるように形成されている。 Referring to FIG. 12, also in the case shown in this figure, the wall layer has a smaller sp2 / sp3 coupling ratio with respect to the first quantum dots, as in the case shown in FIG. 11B. In addition, the first quantum dots are formed so that the sp2 / sp3 coupling ratio is smaller than that of the second quantum dots.
本図に示す場合では、さらに、壁層は、第1量子ドットに対して、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるように形成されており、また、第1量子ドットは、第2量子ドットに対して、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるように形成されている。 In the case shown in the figure, the wall layer is further formed so that the content (addition amount) of hydrogen or halogen is larger than that of the first quantum dots. The two quantum dots are formed so that the content (addition amount) of hydrogen or halogen increases.
この場合、カーボンを主成分とする膜中では、水素またはハロゲンの含有量(添加量)が多くなるとエネルギーバンドギャップが大きくなるため、sp2/sp3結合比を変化させてエネルギーバンドギャップを形成する方法と組み合わせて用いた場合、sp2/sp3結合比を変化させる割合を小さくし、かつ所望のエネルギーバンドギャップの大きさの差を形成することが可能である。このため、量子井戸部の界面での格子不整合が抑制されて光電変換素子の損失が低減して変換効率が良好となる効果を奏する。 In this case, in the film containing carbon as a main component, the energy band gap increases as the content (addition amount) of hydrogen or halogen increases. Therefore, the method of forming the energy band gap by changing the sp2 / sp3 bond ratio When used in combination, it is possible to reduce the ratio of changing the sp2 / sp3 bond ratio and to form a desired energy band gap size difference. For this reason, the lattice mismatch at the interface of the quantum well portion is suppressed, the loss of the photoelectric conversion element is reduced, and the conversion efficiency is improved.
例えば、図12に示す場合の光電変換素子の構成の詳細な例を以下に示す。なお、本実施例において、特に記載の無い構成の詳細は、実施例5の場合と同様とする。 For example, a detailed example of the configuration of the photoelectric conversion element in the case shown in FIG. 12 is shown below. In the present embodiment, details of the configuration that are not particularly described are the same as those in the fifth embodiment.
まず、前記壁層12aのエネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.1〜2.0、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、12原子%とし、当該含有量は、1.0〜30原子%であることが好ましい。
First, although the energy band gap of the said
次に、前記第1量子ドット11aのエネルギーバンドギャップは、例えば1.1eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、9.0原子%とし、当該含有量は、0.7〜25原子%であることが好ましい。
Next, the energy band gap of the
この場合、前記第1量子ドット11aのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。
In this case, the energy band gap of the
次に、前記第2量子ドット11bのエネルギーバンドギャップは、例えば0.8eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、5.0原子%とし、当該含有量は、0.5〜20原子%であることが好ましい。
Next, the energy band gap of the second
この場合、前記第2量子ドット11bのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましい。
In this case, the energy band gap of the second
また、実施例5に記載した光電変換素子の量子井戸部は、次に示すように変更することも可能である。 Moreover, the quantum well part of the photoelectric conversion element described in Example 5 can be changed as follows.
図13は、図11(A)に示した前記量子井戸部10Dを変更した場合の、C−C断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。
FIG. 13 schematically shows the energy state of the CC cross section, the sp2 / sp3 bond ratio, and the hydrogen or halogen content when the
図13を参照するに、本実施例による場合には、壁層の価電子帯のエネルギーレベルは、第2量子ドットの価電子帯のエネルギーレベルより高く、第2量子ドットの価電子帯のエネルギーレベルは、第1量子ドットのエネルギーレベルより高くなるように形成されている。 Referring to FIG. 13, in the case of the present embodiment, the energy level of the valence band of the wall layer is higher than the energy level of the valence band of the second quantum dot, and the energy of the valence band of the second quantum dot. The level is formed to be higher than the energy level of the first quantum dot.
このため、第1量子ドットまたは第2量子ドットで生成したキャリアのうち、特に正孔が壁層側に移動することが容易となり、第1量子ドットまたは第2量子ドットでの正孔濃度が減少し、再結合損失が抑制される効果を奏する。このため、光電変換効率が良好と成る。 For this reason, among the carriers generated in the first quantum dot or the second quantum dot, it becomes easy for holes to move to the wall layer side in particular, and the hole concentration in the first quantum dot or the second quantum dot is reduced. As a result, the recombination loss is suppressed. For this reason, photoelectric conversion efficiency becomes favorable.
また、この場合、価電子帯のエネルギーレベルは、キャリア濃度を変更することにより、伝導帯のエネルギーレベルを保持しつつ、制御することが可能である。 In this case, the energy level of the valence band can be controlled while maintaining the energy level of the conduction band by changing the carrier concentration.
このような量子井戸部の構成の詳細な例を以下に示す。 A detailed example of the configuration of such a quantum well portion is shown below.
まず、壁層は、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体層で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.1〜2.0であることが好ましい。 First, the wall layer is preferably formed of an n − type semiconductor layer having a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −3 . The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. Moreover, although an energy band gap shall be 1.4 eV, for example, it is preferable that the said energy band gap shall be 0.2-2.0 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.1 to 2.0.
次に、第1量子ドットは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が3×1012〜1×1016cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.15eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0であることが好ましく、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、9.0原子%とし、当該含有量は、0.7〜25原子%であることが好ましい。 Next, the first quantum dots are formed of, for example, an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of about 10 nm and a carrier concentration of 3 × 10 12 to 1 × 10 16 cm −3. Is preferred. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. Moreover, although an energy band gap shall be 1.15 eV, for example, it is preferable that the said energy band gap shall be 0.15-1.8 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.15 to 3.0, and the hydrogen or halogen content is, for example, 9.0 atomic%, and the content is 0.7 to 25 atoms. % Is preferred.
この場合、第1量子ドットのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the first quantum dots is preferably 50 to 95% of the energy band gap of the wall layer.
また、価電子帯における壁層と第1量子ドットとのエネルギーレベルの差は、この場合、例えば、0.05eVとなる。 In this case, for example, the difference in energy level between the wall layer and the first quantum dots in the valence band is 0.05 eV.
次に、第2量子ドットは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1013〜1×1017cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.9eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0であることが好ましい。 Next, the second quantum dot is formed of an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of about 10 nm, for example, and a carrier concentration of 1 × 10 13 to 1 × 10 17 cm −3. Is preferred. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. The energy band gap is, for example, 0.9 eV, but the energy band gap is preferably 0.10 to 1.6 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.2 to 4.0.
この場合、第2量子ドットのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the second quantum dots is preferably 30 to 80% of the energy band gap of the wall layer.
また、価電子帯における壁層と第2量子ドットとのエネルギーレベルの差は、この場合、例えば、0.10eVとなる。 In this case, for example, the difference in energy level between the wall layer and the second quantum dots in the valence band is 0.10 eV.
また、価電子帯におけるエネルギーレベルの差は、例えば壁層と第1量子ドット、壁層と第2量子ドットにおいては、0.02eV以上、0.20eV以下とすることが好ましい。同様に、価電子帯におけるエネルギーレベルの差は、例えば第1量子ドットと第2量子ドットにおいては、0.02eV以上、0.20eV以下とすることが好ましい Further, the difference in energy level in the valence band is preferably 0.02 eV or more and 0.20 eV or less in the wall layer and the first quantum dot, and in the wall layer and the second quantum dot, for example. Similarly, the difference in energy level in the valence band is preferably 0.02 eV or more and 0.20 eV or less in the first quantum dot and the second quantum dot, for example.
また、実施例5に記載した光電変換素子の量子井戸部は、次に示すように変更することも可能である。 Moreover, the quantum well part of the photoelectric conversion element described in Example 5 can be changed as follows.
図14(A)は、図11(A)に示した量子井戸部の変形例であり、量子井戸部の断面を模式的に示した図であり、図14(B)は、図14(A)のD−D断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 14A is a modification of the quantum well portion shown in FIG. 11A, and is a diagram schematically showing a cross section of the quantum well portion. FIG. 14B is a diagram of FIG. ) Schematically shows the energy state of the DD cross section, the sp2 / sp3 bond ratio, and the hydrogen or halogen content. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図14(A),(B)を参照するに、本実施例の場合には、実施例5に示した場合と同様の構造を有しており、例えば、略球状(ドット状)である前記第1量子ドット11dと、略球状である前記第2量子ドット11eよりなる井戸部11Eが、前記壁層12aに包含されるようにして形成されている。また、前記壁層12aのエネルギーバンドギャップは、前記井戸部11Eのエネルギーバンドギャップより大きくなるように形成されている。
Referring to FIGS. 14A and 14B, in the case of the present embodiment, it has the same structure as the case shown in Embodiment 5 and is, for example, substantially spherical (dot shape). A
しかし、本実施例の場合には、当該第2量子ドット11eが、当該第1量子ドット11dより大きくなるように形成されている。この場合、量子ドットのサイズを大きくするとエネルギーバンドギャップが小さくなる(または、量子ドットのサイズを小さくすると、エネルギーバンドギャップが大きくなる)性質を、第1量子ドットと第2量子ドットのエネルギーバンドギャップの制御に利用している。
However, in the case of the present embodiment, the second quantum dot 11e is formed to be larger than the
このため、sp2/sp3結合比を変化させてエネルギーバンドギャップを変更する方法と、量子ドットの大きさを変更してエネルギーバンドギャップを変更する方法を組み合わせて用いた場合、sp2/sp3結合比を変化させる割合を小さくし、かつ所望のエネルギーバンドギャップの大きさの差を形成することが可能である。このため、量子井戸部の界面での格子不整合が抑制されて光電変換素子の損失が低減して変換効率が良好となる効果を奏する。 For this reason, when the method of changing the energy band gap by changing the sp2 / sp3 binding ratio and the method of changing the energy band gap by changing the size of the quantum dots are used in combination, the sp2 / sp3 binding ratio is It is possible to reduce the rate of change and to form a desired energy band gap size difference. For this reason, the lattice mismatch at the interface of the quantum well portion is suppressed, the loss of the photoelectric conversion element is reduced, and the conversion efficiency is improved.
このような量子井戸部の構成の詳細な例を以下に示す。 A detailed example of the configuration of such a quantum well portion is shown below.
前記第1量子ドット11dは、大きさが、例えば、直径8nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.1eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0であることが好ましい。
The
この場合、前記第1量子ドット11dのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。
In this case, the energy band gap of the
次に、前記第2量子ドット11eは、大きさが、例えば、直径12nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.8eVとするが、当該エネルギーバンドギャッ0プは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0であることが好ましい。 Next, the second quantum dot 11e is formed of an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of, for example, about 12 nm and a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −3. It is preferable. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. The energy band gap is set to 0.8 eV, for example, but the energy band gap is preferably set to 0.10 to 1.6 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.2 to 4.0.
この場合、前記第2量子ドット11eのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the second quantum dots 11e is preferably 30 to 80% of the energy band gap of the wall layer.
また、本実施例において、特に記載の無い構成の詳細は、実施例5の場合と同様とする。 Further, in the present embodiment, details of the configuration that are not particularly described are the same as in the case of the fifth embodiment.
また、実施例5に記載した光電変換素子の量子井戸部は、次に示すように変更することも可能である。 Moreover, the quantum well part of the photoelectric conversion element described in Example 5 can be changed as follows.
図15(A)は、図11(A)に示した量子井戸部の変形例であり、量子井戸部の断面を模式的に示した図であり、図15(B)は、図15(A)のE−E断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 15A is a modified example of the quantum well portion shown in FIG. 11A, and is a diagram schematically showing a cross section of the quantum well portion. FIG. ) Schematically shows the energy state of the EE cross section, the sp2 / sp3 bond ratio, and the hydrogen or halogen content. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図15(A),(B)を参照するに、本実施例の場合には、壁層の内部に形成された第1量子ドット11fの内部に、第2量子ドット11gが形成される構造となっている。すなわち、当該第1量子ドット11fは、当該第2量子ドット11gの周囲を覆うように形成されている。このため、第2量子ドットは壁層と接合されることがなく、壁層と接合されるのは第1量子ドットとなる。このため、例えば、本実施例と実施例5による量子井戸部の構造を比較した場合、本実施例による量子井戸部では、エネルギーバンドギャップの差が大きい壁層と第2量子ドットが接合されないため、界面での結晶歪が小さくなり、再結合損失が小さくなる効果を奏する。このため、光電変換効率が良好と成る。
Referring to FIGS. 15A and 15B, in this embodiment, the
このような量子井戸部の構成の詳細な例を以下に示す。 A detailed example of the configuration of such a quantum well portion is shown below.
前記第1量子ドット11fは、大きさが、例えば、直径12nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.1eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0であることが好ましい。 The first quantum dots 11f are, for example, formed of an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of about 12 nm and a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −3. preferable. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. The energy band gap is, for example, 1.1 eV, but the energy band gap is preferably 0.15 to 1.8 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.15 to 3.0.
この場合、前記第1量子ドット11fのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the first quantum dots 11f is preferably 50 to 95% of the energy band gap of the wall layer.
次に、前記第2量子ドット11gは、大きさが、例えば、直径7nm程度の球状であって、当該第1量子ドット11fに周囲を覆われるように形成され、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.8eVとするが、当該エネルギーバンドギャッ0プは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0であることが好ましい。
Next, the
この場合、前記第2量子ドット11eのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the second quantum dots 11e is preferably 30 to 80% of the energy band gap of the wall layer.
また、本実施例において、特に記載の無い構成の詳細は、実施例5の場合と同様とする。 Further, in the present embodiment, details of the configuration that are not particularly described are the same as in the case of the fifth embodiment.
また、実施例5に記載した光電変換素子の量子井戸部は、次に示すように変更することも可能である。 Moreover, the quantum well part of the photoelectric conversion element described in Example 5 can be changed as follows.
図16(A)は、図11(A)に示した量子井戸部の変形例であり、量子井戸部の断面を模式的に示した図であり、図16(B)は、図16(A)のF−F断面のエネルギー状態と、sp2/sp3結合比、および水素またはハロゲンの含有量を模式的に示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 16A is a modification of the quantum well portion shown in FIG. 11A, and is a diagram schematically showing a cross section of the quantum well portion. FIG. ) Schematically shows the energy state of the FF cross section, the sp2 / sp3 bond ratio, and the hydrogen or halogen content. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図16(A),(B)を参照するに、本実施例の場合には、前記壁層と前記第1量子ドットの間、および前記壁層と前記第2量子ドットの間に、キャリアブロック層11hを設けている。
Referring to FIGS. 16A and 16B, in the case of the present embodiment, a carrier block is provided between the wall layer and the first quantum dot and between the wall layer and the second quantum dot. A
当該キャリアブロック層11hは、前記第1量子ドット11aと前記第2量子ドット11bの周囲を囲むように形成されており、エネルギーバンドギャップが壁層より大きく、伝導帯のエネルギーレベルが壁層より大きくなるように形成されている。この場合、当該キャリアブロック層11hは、壁層を形成する場合に、水素またはハロゲンの添加量を増大することにより、形成することができる。
The
前記キャリアブロック層11hを形成することにより、量子ドットと壁層の間の界面に生じる欠陥量を減少させることが可能となり、再結合損失を減少させる効果を奏する。また、キャリアブロック層11hを形成することで量子ドット周囲にエネルギー障壁が形成され、壁層を移動するキャリアが量子ドット側に移動して再結合して消滅することを防止している。このため、光電変換素子の光電変換効率が良好となる効果を奏する。
By forming the
このような量子井戸部の構成の詳細な例を以下に示す。 A detailed example of the configuration of such a quantum well portion is shown below.
まず、壁層は、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体層で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.4eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.2〜2.0eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.1〜2.0であることが好ましい。また、水素またはハロゲンの含有量は、0.5原子%〜30原子%であることが好ましい。 First, the wall layer is preferably formed of an n − type semiconductor layer having a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −3 . The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. Moreover, although an energy band gap shall be 1.4 eV, for example, it is preferable that the said energy band gap shall be 0.2-2.0 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.1 to 2.0. Moreover, it is preferable that content of hydrogen or a halogen is 0.5 atomic%-30 atomic%.
次に、第1量子ドットは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1016cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば1.1eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.15〜1.8eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.2〜4.0であることが好ましく、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、0.5〜30原子%であることが好ましい。 Next, the first quantum dot is formed of an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of about 10 nm, for example, and a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 16 cm −3. Is preferred. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. The energy band gap is, for example, 1.1 eV, but the energy band gap is preferably 0.15 to 1.8 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.2 to 4.0, and the hydrogen or halogen content is preferably 0.5 to 30 atomic%, for example.
この場合、前記第1量子ドットのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの50〜95%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the first quantum dot is preferably 50 to 95% of the energy band gap of the wall layer.
次に、前記第2量子ドットは、大きさが、例えば、直径10nm程度の球状であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.8eVとするが、当該エネルギーバンドギャップは0.10〜1.6eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.3〜5.0であることが好ましい。 Next, the second quantum dots are formed of, for example, an n − type semiconductor having a spherical shape with a diameter of about 10 nm and a carrier concentration of 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −3. It is preferable. The carrier concentration in this case can be adjusted by the amount of n-type impurity added. Moreover, although an energy band gap shall be 0.8 eV, for example, it is preferable that the said energy band gap shall be 0.10-1.6 eV. In this case, the sp2 / sp3 bond ratio is preferably 0.3 to 5.0.
この場合、前記第2量子ドットのエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの30〜80%であることが好ましく、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、0.5〜30原子%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the second quantum dots is preferably 30 to 80% of the energy band gap of the wall layer, and the hydrogen or halogen content is, for example, 0.5 to 30 atomic%. It is preferable.
次に、前記キャリアブロック層11hは、厚さが、例えば、1〜20nm程度であって、キャリア濃度が1×1012〜1×1015cm−3であるn−型半導体で形成されることが好ましい。この場合のキャリア濃度はn型不純物の添加量により調整できる。また、エネルギーバンドギャップは、例えば0.25〜2.4eVとすることが好ましい。この場合、sp2/sp3結合比は0.15〜3.0であることが好ましい。
Next, the
この場合、前記キャリアブロック層のエネルギーバンドギャップは、壁層のエネルギーバンドギャップの102〜120%であることが好ましく、水素またはハロゲンの含有量は、例えば、1.0〜40原子%であることが好ましい。 In this case, the energy band gap of the carrier block layer is preferably 102 to 120% of the energy band gap of the wall layer, and the hydrogen or halogen content is, for example, 1.0 to 40 atomic%. Is preferred.
また、以上説明したように、量子井戸部、半導体層などは様々に変形、変更することが可能であり、これらの実施例に限定されることなく、任意に変形・変更して実施することが可能である。 Further, as described above, the quantum well portion, the semiconductor layer, and the like can be variously modified and changed, and the present invention is not limited to these examples, and can be arbitrarily modified and changed. Is possible.
また、これまで示した光電変換素子は、一般的に知られている、例えばCVD装置などの装置を用いて形成することが可能であるが、次にこれらの光電変換素子を製造する装置と、その製造方法について説明する。 In addition, the photoelectric conversion elements shown so far can be formed using a generally known apparatus such as a CVD apparatus. Next, an apparatus for manufacturing these photoelectric conversion elements, The manufacturing method will be described.
図17は、本発明による光電変換素子を製造することが可能な、成膜装置の一例を、模式的に示した図である。 FIG. 17 is a diagram schematically showing an example of a film forming apparatus capable of manufacturing the photoelectric conversion element according to the present invention.
図17を参照するに、本図に示した成膜装置200は、いわゆる平行平板プラズマCVD装置である。前記成膜装置200は、例えば真空ポンプよりなる減圧手段206によって内部を減圧状態とすることが可能な減圧容器201を有し、当該減圧容器201の内部には、基板Wを保持する保持台203が設置され、さらに当該保持台203に対向するように、当該減圧容器201の内部に処理ガスを供給する、例えばシャワーヘッドなどの構造を有する、ガス供給部202が設置されている。
Referring to FIG. 17, the
また、前記ガス供給部202、および前記保持台203には、それぞれ高周波電源204および高周波電源205が接続され、減圧容器内にプラズマを励起することが可能に構成され、またその場合に基板に印加されるバイアス電位を制御することが可能に形成されている。この場合、前記保持台203には、例えばヒータよりなる加熱手段203Aが埋設されて、基板Wを加熱して所望の温度にすることが可能になっている。
Further, a high-
また、前記ガス供給部202には、当該ガス供給部202に処理ガスを供給するガスライン207が接続されている。当該ガスライン207には、例えば、バルブ208a、流量調整器208b、および圧力調整器208cを介してNH3供給源が、また、バルブ209a、流量調整器209b、および圧力調整器209cを介してPH3供給源が、また、バルブ210a、流量調整器210b、および圧力調整器210cを介してB2H6供給源が、また、バルブ211a、流量調整器211b、および圧力調整器211cを介してC2H4供給源が、また、バルブ212a、流量調整器212b、および圧力調整器212cを介してCH4供給源が、また、バルブ213a、流量調整器213b、および圧力調整器213cを介してH2供給源が、それぞれ接続されている。また、これらは、減圧容器内に供給される処理ガスの一例であり、他にも様々なガスを接続して処理ガスとして用いることが可能である。
Further, a
この場合、例えば、実施例5に示した光電変換素子の量子井戸部を形成する場合には、以下のようにして形成することができる。 In this case, for example, when the quantum well portion of the photoelectric conversion element shown in Example 5 is formed, it can be formed as follows.
まず、光透過性基板上に形成された、例えばn型半導体層上に、壁層となるカーボン薄膜を堆積する。この場合、例えば減圧容器内にCH4ガスとH2ガスを、流量比が、4:1となるように供給し、さらにCH4ガスに対して、キャリアを調整するために、PH3ガスを0.01〜1ppm程度加える。ここで、例えば前記ガス供給部202に印加される高周波電力によって減圧容器201内にプラズマを励起することで上記のガスが活性化、または分解され、n型半導体層上に壁層が堆積される。
First, a carbon thin film to be a wall layer is deposited on, for example, an n-type semiconductor layer formed on a light transmissive substrate. In this case, for example, CH 4 gas and H 2 gas are supplied into the decompression vessel so that the flow ratio is 4: 1, and PH 3 gas is used to adjust the carrier with respect to CH 4 gas. Add about 0.01 to 1 ppm. Here, for example, the above gas is activated or decomposed by exciting the plasma in the
次に、当該壁層上に量子ドットを形成する。この場合、当該壁層を形成する場合と同様にして減圧容器内に処理ガスを供給し、プラズマを励起する。この場合、当該壁層を形成する場合と比較して、基板温度を50〜150℃程度高くする。基板温度を高くすることにより、CH4ガスの分解が促進されて、堆積されるカーボン薄膜中のsp2/sp3結合比を増加させることができる。続いて、さらに基板温度を50〜150℃程度高くすることにより、さらにCH4ガスの分解が促進されて、堆積されるカーボン薄膜中のsp2/sp3結合比をさらに増加させることができる。 Next, quantum dots are formed on the wall layer. In this case, the processing gas is supplied into the decompression vessel as in the case of forming the wall layer, and the plasma is excited. In this case, the substrate temperature is increased by about 50 to 150 ° C. compared to the case where the wall layer is formed. By increasing the substrate temperature, decomposition of CH 4 gas is promoted, and the sp2 / sp3 bond ratio in the deposited carbon thin film can be increased. Subsequently, by further increasing the substrate temperature by about 50 to 150 ° C., the decomposition of CH 4 gas is further promoted, and the sp2 / sp3 bond ratio in the deposited carbon thin film can be further increased.
次に、温度を低下させることで、壁層表面に堆積したカーボンを自己的に凝集させ、例えば直径3〜30nm程度の、エネルギーバンドギャップの異なる、第1量子ドットと第2量子ドットを形成することができる。 Next, by lowering the temperature, the carbon deposited on the surface of the wall layer is self-aggregated to form first quantum dots and second quantum dots having different energy band gaps, for example, having a diameter of about 3 to 30 nm. be able to.
この場合、2段階の温度上昇の温度と、温度上昇にかかる時間を適宜制御することにより、例えば実施例8〜実施例9に示す量子ドットの形状を形成することが可能であり、この場合に適宜水素やハロゲンを添加することで、実施例10に示す形状を形成することができる。 In this case, it is possible to form, for example, the quantum dot shapes shown in Examples 8 to 9 by appropriately controlling the temperature of the two-stage temperature increase and the time required for the temperature increase. The shape shown in Example 10 can be formed by adding hydrogen or halogen as appropriate.
また、カーボン薄膜中のsp2/sp3結合比を制御、例えば増加させる方法は上記の方法に限定されず、他にも様々な方法を用いることが可能であり、例えば、プラズマ励起のための高周波電力を20〜70%程度大きくする、また、水素ガスの流量比を減少させる、または、量子ドット形成時に、CH4ガスに換えてC2H4ガスを用いる、などの方法を用いることが可能である。 Further, the method of controlling, for example, increasing the sp2 / sp3 bond ratio in the carbon thin film is not limited to the above method, and various other methods can be used. For example, high-frequency power for plasma excitation Can be increased by about 20 to 70%, the flow rate ratio of hydrogen gas can be decreased, or C 2 H 4 gas can be used instead of CH 4 gas when forming quantum dots. is there.
このように、壁層と井戸部(量子ドット)を形成する工程を、例えば5〜50回繰り返すことで、量子井戸部を形成することが可能となる。 Thus, it becomes possible to form a quantum well part by repeating the process of forming a wall layer and a well part (quantum dot) 5 to 50 times, for example.
また、この場合、量子井戸部を挟持する、n型半導体層とp型半導体層も、本実施例による成膜装置により形成されるカーボン薄膜により、形成することが可能である。 In this case, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer sandwiching the quantum well portion can also be formed by the carbon thin film formed by the film forming apparatus according to this embodiment.
また、本発明による光電変換素子は、上記成膜装置200に限定されず、様々な装置で形成することが可能であり、例えば次に示す図18は、本発明による光電変換素子を形成することが可能な、別の成膜装置の一例を、模式的に示した図である。
Further, the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to the
図18を参照するに、本図に示した成膜装置300は、いわゆるECRプラズマCVD装置である。前記成膜装置300は、例えば真空ポンプよりなる減圧手段307によって内部を減圧状態とすることが可能な減圧容器301を有し、当該減圧容器301の内部には、基板Wを保持する、加熱手段302Aが付された保持台203が設置されている。また、前記減圧容器301の内部は、前記保持台302が設置された側に形成された、処理空間301Aと、当該処理空間301Aに隣接し、当該処理空間301Aに連通する、当該処理空間301Aより容量が小さい処理空間301Bに大別される。前記処理空間301Bの外側には、電磁石303が設置され、さらに前記処理空間301Bには、マイクロ波電源304からマイクロ波が供給されて、例えばH2ガスが供給されることで、ECRプラズマが励起される構造になっている。
Referring to FIG. 18, the
また、前記処理空間301Aには、前記処理空間301Aに、処理ガスを供給する、ガスライン305が接続されている。当該ガスライン305には、例えば、バルブ308a、流量調整器308b、および圧力調整器308cを介してNH3供給源が、また、バルブ309a、流量調整器309b、および圧力調整器309cを介してPH3供給源が、また、バルブ310a、流量調整器310b、および圧力調整器310cを介してB2H6供給源が、また、バルブ311a、流量調整器311b、および圧力調整器311cを介してC2H4供給源が、また、バルブ312a、流量調整器312b、および圧力調整器312cを介してCH4供給源が、また、バルブ314a、流量調整器314b、および圧力調整器313cを介してH2供給源が、それぞれ接続されている。また、H2供給源は、バルブ313a、流量調整器313bおよび圧力調整器313cを介して、前記処理空間301Bに接続されるガスライン306にも接続されている。また、これらは、減圧容器内に供給される処理ガスの一例であり、他にも様々なガスを接続して処理ガスとして用いることが可能である。
In addition, a
上記成膜装置300を用いて、実施例11に記載した場合と同様にして、本発明による光電変換素子を形成することが可能である。また、本実施例による成膜装置を用いた場合には、プラズマ密度が高い領域、すなわち前記処理空間301Bより解離した領域で基板が保持され、成膜が行われるため、形成されるカーボン薄膜の欠陥量発生が抑制される効果を奏する。
The photoelectric conversion element according to the present invention can be formed using the
また、本発明による光電変換素子は、上記の成膜装置に限定されず、他の成膜装置においても同様に形成することが可能である。 Further, the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to the above-described film forming apparatus, and can be similarly formed in other film forming apparatuses.
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
本発明によれば、低コストで製造が可能であり、光電変換効率の高い、光電変換素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element that can be manufactured at low cost and has high photoelectric conversion efficiency.
100,100A,100B,100C 光電変換素子
101,102,101A,102A 電極
103 基板
104 光制御層
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G 量子井戸部
11,11A,11B 井戸部
11a,11b,11d,11e,11f,11g 量子ドット
11h キャリアブロック層
12,12A,12B,12C,12a 壁層
20,20B,20C 第1の半導体層
21,21B p型半導体層
22,22A,22C p+型半導体層
30 第2の半導体層
31,31A n+型半導体層
32A n型半導体層
200,300 成膜装置
201,301 減圧容器
301A,301B 処理空間
202 ガス供給部
203,302 保持台
203A,302A 加熱手段
204,205 高周波電源
206,207 排気手段
303 電磁石
304 マイクロ波電源
207,306,305 ガスライン
208a,209a,209a,210a,211a,212a,213a,308a,309a,310a,311a,312a,313a,314a バルブ
208b,209b,209b,210b,211b,212b,213b,308b,309b,310b,311b,312b,313b,314b 流量調整器
208c,209c,209c,210c,211c,212c,213c,308c,309c,310c,311c,312c,313c 圧力調整器
100, 100A, 100B, 100C
Claims (18)
当該第1の半導体層と極性の異なる第2の極性を有する第2の半導体層と、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層の間に形成された量子井戸部と、を少なくとも有する光電変換素子であって、
前記量子井戸部は、エネルギーバンドギャップが異なるように形成された井戸部と壁層からなり、前記壁層のエネルギーバンドギャップは前記井戸部のエネルギーバンドギャップより大きく、
前記井戸部、前記壁層、前記第1の半導体層および第2の半導体層は、sp2結合とsp3結合を有するカーボンを主成分としており、前記sp3結合に対する前記sp2結合の比は、前記壁層において前記井戸部よりも小さく、前記第1の半導体層において前記第2の半導体層よりも小さく、
前記井戸部、前記壁層、前記第1の半導体層および第2の半導体層には水素またはハロゲンを含む添加物が添加されており、前記添加物の含有量は、前記壁層では前記井戸部より多く、前記第1の半導体層では前記第2の半導体層より多い、ことを特徴とする光電変換素子。 A first semiconductor layer having a first polarity;
A second semiconductor layer having a second polarity different from that of the first semiconductor layer;
A photoelectric conversion element having at least a quantum well formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer,
The quantum well portion includes a well portion and a wall layer formed so that energy band gaps are different, and the energy band gap of the wall layer is larger than the energy band gap of the well portion,
The well portion, the wall layer, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer are mainly composed of carbon having an sp2 bond and an sp3 bond, and the ratio of the sp2 bond to the sp3 bond is the wall layer. Smaller than the well portion and smaller than the second semiconductor layer in the first semiconductor layer,
An additive containing hydrogen or halogen is added to the well portion, the wall layer, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer, and the content of the additive is the well portion in the wall layer. The photoelectric conversion element , wherein the number of the first semiconductor layers is larger than that of the second semiconductor layers .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004334641A JP4066994B2 (en) | 2004-04-05 | 2004-11-18 | Photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004111334 | 2004-04-05 | ||
JP2004334641A JP4066994B2 (en) | 2004-04-05 | 2004-11-18 | Photoelectric conversion element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005322877A JP2005322877A (en) | 2005-11-17 |
JP4066994B2 true JP4066994B2 (en) | 2008-03-26 |
Family
ID=35469895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004334641A Expired - Fee Related JP4066994B2 (en) | 2004-04-05 | 2004-11-18 | Photoelectric conversion element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4066994B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8895840B2 (en) | 2009-07-23 | 2014-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009231810A (en) * | 2008-02-26 | 2009-10-08 | Denso Corp | Semiconductor carbon film, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor carbon film |
JP2011100915A (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Toyota Motor Corp | Photoelectric conversion element |
JP5582638B2 (en) * | 2010-02-25 | 2014-09-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Solar cell |
KR101781552B1 (en) * | 2010-06-21 | 2017-09-27 | 삼성전자주식회사 | graphene substituted with boron and nitrogen and method of fabricationg the same and transistor having the same |
WO2013027717A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-28 | 株式会社 村田製作所 | Solar cell and method for manufacturing same |
-
2004
- 2004-11-18 JP JP2004334641A patent/JP4066994B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8895840B2 (en) | 2009-07-23 | 2014-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005322877A (en) | 2005-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rühle | The detailed balance limit of perovskite/silicon and perovskite/CdTe tandem solar cells | |
US11211510B2 (en) | Multijunction solar cell with bonded transparent conductive interlayer | |
JP5161521B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing solar cell | |
US4705912A (en) | Photovoltaic device | |
EP1020931A1 (en) | Amorphous silicon solar cell | |
JP5538530B2 (en) | Hot carrier energy conversion structure and manufacturing method thereof | |
US4843022A (en) | Method of making fibrous silicon semiconductor by plasma CVD | |
TW200910621A (en) | Solar cell, method of fabricating the same and apparatus for fabricating the same | |
US4584428A (en) | Solar energy converter employing a fluorescent wavelength shifter | |
TWI255564B (en) | Light emitting device and its manufacturing method | |
JP4066994B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
US20150034968A1 (en) | Photoelectric conversion element, photoelectric conversion system, and method for production of photoelectric conversion element | |
JPS58155774A (en) | Semiconductor device | |
JPH065774B2 (en) | Solar cell | |
US20130146134A1 (en) | Solar cell with nanolaminated transparent electrode and method of manufacturing the same | |
JP5548878B2 (en) | Multi-junction optical element | |
JPS58155773A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP5239003B2 (en) | PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND MANUFACTURING APPARATUS | |
JP5295059B2 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
JP2005332945A (en) | Solar cell | |
JP4345712B2 (en) | Solar cell | |
JPH10214986A (en) | Photovoltaic device and its manufacture | |
JPS62179164A (en) | Photoelectric conversion device | |
CN109950353B (en) | Diamond-like thin film solar cell and method for manufacturing same | |
JPH06283737A (en) | Semiconductor element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060714 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070710 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070907 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071231 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |