JP6039695B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｉ−III−VI族化合物を含む光電変換装置に関する。
太陽光発電などに使用される光電変換装置として、ＣＩＧＳなどのＩ−III−VI族化合物を光吸収層として用いたものがある（例えば、特開平８−３３０６１４号公報を参照）。Ｉ−III−VI族化合物は光吸収係数が高く、光電変換装置の薄膜化や大面積化や低コスト化に適していることから、これを用いた次世代太陽電池の研究開発が進められている。
かかるＩ−III−VI族化合物を含む光電変換装置は、ガラスなどの基板の上に、金属電極などの下部電極層と、光吸収層と、バッファ層と、透明導電膜とをこの順に積層した光電変換セルを、平面的に複数並設した構成を有することによって構成される。複数の光電変換セルは、隣り合う一方の光電変換セルの透明導電膜と他方の下部電極層とを接続導体で接続することで、電気的に直列接続されている。
Ｉ−III−VI族化合物を含む光電変換装置には、光電変換効率の向上が常に要求される。この光電変換効率は、光電変換装置において太陽光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示し、例えば、光電変換装置から出力される電気エネルギーの値を光電変換装置に入射する太陽光のエネルギーの値で除して、１００を乗じることで導出される。
本発明の１つの目的は、光電変換装置の光電変換効率を向上させることにある。
本発明の一態様に係る光電変換装置は、電極層と、該電極層上に配置された、Ｉ−III
−VI族化合物を含む結晶粒が複数個結合してなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に配置された、該第１の半導体層とｐｎ接合を形成する第２の半導体層とを備えている。
そして、前記結晶粒の中心部の１３族元素に対する１１族元素の組成比をＣ１とし、粒界近傍部の１３族元素に対する１１族元素の組成比をＣ２としたときに、前記表面部における前記結晶粒のＣ２／Ｃ１は前記中央部における前記結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも小さい。また、前記第１の半導体層の前記第２の半導体層側の表面部における前記結晶粒のＣ ２ ／Ｃ １ は１より小さく、前記第１の半導体層の厚みの中央部における前記結晶粒のＣ ２ ／Ｃ １ は１以上である。
−VI族化合物を含む結晶粒が複数個結合してなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に配置された、該第１の半導体層とｐｎ接合を形成する第２の半導体層とを備えている。
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以下に本発明の一実施形態に係る光電変換装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜光電変換装置の構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置を示す斜視図であり、図２はそのＸＺ断面図である。なお、図１および図２には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。光電変換装置１１は、基板１上に複数の光電変換セル１０が並べられて互いに電気的に接続されている。なお、図１においては図示の都合上、２つの光電変換セル１０のみを示しているが、実際の光電変換装置１１においては、図面左右方向（Ｘ軸方向）、あるいはさらにこれに垂直な方向（Ｙ軸方向）に、多数の光電変換セル１０が平面的に（２次元的に）配設されていてもよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置を示す斜視図であり、図２はそのＸＺ断面図である。なお、図１および図２には、光電変換セル１０の配列方向（図１の図面視左右方向）をＸ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標系が付されている。光電変換装置１１は、基板１上に複数の光電変換セル１０が並べられて互いに電気的に接続されている。なお、図１においては図示の都合上、２つの光電変換セル１０のみを示しているが、実際の光電変換装置１１においては、図面左右方向（Ｘ軸方向）、あるいはさらにこれに垂直な方向（Ｙ軸方向）に、多数の光電変換セル１０が平面的に（２次元的に）配設されていてもよい。
図１、図２において、基板１上に複数の下部電極層２が平面配置されている。図１、図２において、複数の下部電極層２は、一方向（Ｘ軸方向）に間隔をあけて並べられた下部電極層２ａ〜２ｃを具備している。この下部電極層２ａ上から基板１上を経て下部電極層２ｂ上にかけて、第１の半導体層３が設けられている。また、第１の半導体層３上には、第１の半導体層３とは異なる導電型の第２の半導体層４が設けられている。さらに、下部電極層２ｂ上において、接続導体７が、第１の半導体層３の表面（側面）に沿って、または第１の半導体層３を貫通（分断）して設けられている。この接続導体７は、第２の半導体層４と下部電極層２ｂとを電気的に接続している。これら下部電極層２、第１の半導体層３、第２の半導体層４および上部電極層５によって、１つの光電変換セル１０が構成され、隣接する光電変換セル１０同士が接続導体７を介して直列接続されることによって、高出力の光電変換装置１１となる。なお、本実施形態における光電変換装置１１は、第２の半導体層４側から光が入射されるものを想定しているが、これに限定されず、基板１側から光が入射されるものであってもよい。
基板１は、光電変換セル１０を支持するためのものである。基板１に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属等が挙げられる。基板１としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）を用いることができる。
下部電極層２（下部電極層２ａ、２ｂ、２ｃ）は、基板１上に設けられた、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）または金（Ａｕ）等の導電体である。下部電極層２は、スパッタリング法または蒸着法などの公知の薄膜形成手法を用いて、０．２μｍ〜１μｍ程度の厚みに形成される。
第１の半導体層３は、例えば１μｍ〜３μｍ程度の厚みを有するｐ型の半導体層であり、カルコパイライト系のＩ−III−VI族化合物を主として含む結晶粒が複数個結合してなる。Ｉ−III−VI族化合物とは、１１族元素（Ｉ−Ｂ族元素ともいう）と１３族元素（III−Ｂ族元素ともいう）とカルコゲン元素との化合物である。なお、カルコゲン元素とは、１６族元素（VI−Ｂ族元素ともいう）のうち、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）をいう。また、Ｉ−III−VI族化合物を主として含むとは、Ｉ−III−VI族化合物を７０ｍｏｌ％以上含んでいることをいう。
第１の半導体層３に用いられるＩ−III−VI族化合物としては、例えば、１１族元素として銅（Ｃｕ）、１３族元素としてインジウム（Ｉｎ）、カルコゲン元素としてＳｅを含む二セレン化銅インジウム（ＣＩＳともいう）や、１１族元素としてＣｕ、１３族元素としてＩｎおよびガリウム（Ｇａ）、カルコゲン元素としてＳｅを含む二セレン化銅インジウム・ガリウム（ＣＩＧＳともいう）、１１族元素としてＣｕ、１３族元素としてＩｎおよびＧａ、カルコゲン元素としてＳｅおよびＳを含む二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（ＣＩＧＳＳともいう）等が挙げられる。あるいは、第１の半導体層３は、薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜にて構成されていてもよい。
また、第１の半導体層３を構成する結晶粒において、結晶粒の中心部の１３族元素に対する１１族元素の組成比（モル比）をＣ１とし、その結晶粒の粒界近傍部（隣接する結晶粒との粒界近傍部）の１３族元素に対する１１族元素の組成比（モル比）をＣ２としたときに、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が、第１の半導体層３の厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも小さくなっている。なお、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部における結晶粒とは、第２の半導体層４と直接接合している複数の結晶粒からなる層のことをいう。
このような構成によって、光電変換装置１１の光電変換効率が向上する。これは以下の理由による。ｐｎ接合による空乏層が形成されている第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部の結晶粒においては、結晶粒の粒界近傍部でＣ２を小さくすることで、再結合が生じやすい結晶粒の粒界近傍部において価電子帯が下がってｎ型傾向が強まり、局所的にホール濃度を小さくすることができるため、キャリアの再結合を抑制することができる。一方、この結晶粒の中心部においても粒界近傍部と同様にＣ１を小さくすれば、結晶粒全体がｎ型化してホール濃度が低くなりすぎるため、結晶粒の中心部ではＣ１を表面部よりは高めておく方がよい。つまり、第１の半導体層３の表面部においては、Ｃ２／Ｃ１を１より小さくしておくとよい。また、第１の半導体層３の厚みの中央部における結晶粒においては、Ｃ２／Ｃ１を、第１の半導体層３の表面部における結晶粒よりも大きくしておくことで粒界近傍部における価電子帯が上がって粒界抵抗が小さくなりキャリア移動度を高めることができる。以上より、空乏層での再結合の抑制を行ないながら第１の半導体層３のキャリア移動度を高めることができ、光電変換効率が高くなる。
第１の半導体層３の結晶粒の組成の具体例としては、例えば、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１は０．８〜０．９５であり、第１の半導体層３の厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１は、上記表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１の１．１〜２．４倍である。
特に、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が１より小さいことに加え、第１の半導体層３の厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が１以上である場合には、第１の半導体層３の厚みの中央部におけるキャリア移動度をより高めてＦＦ値を向上させることができる。
なお、第１の半導体層３における結晶粒の組成は、以下のようにして測定することができる。まず、図３に示すように、第１の半導体層３を層に垂直な方向に切断した断面を走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等で観察する。そして、第１の半導体層３の表面部の結晶粒３ａの中心部Ａ１、粒界近傍部Ａ２、第１の半導体層３の厚みの中央部の結晶粒３ｂの中心部Ｂ１、粒界近傍部Ｂ２の各点において、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）で元素分析を行なうことによって各元素の組成比を求めることができる。
また、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部における結晶粒の平均粒径は、第１の半導体層３の厚みの中央部における平均結晶粒の粒径よりも大きくてもよい。この場合、第１の半導体層３の表面部における粒界面積が小さくなり、キャリアの再結合がより抑制される。また、第１の半導体層３の厚みの中央部においては、結晶粒数が多くなることによって、第１の半導体層３に生じる応力を緩和することができる。このように結晶粒数が多くなった場合でも、第１の半導体層３の厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも大きいため、粒界抵抗を小さくしてキャリア移動度を良好に維持できる。
なお、第１の半導体層３における結晶粒の平均粒径は、第１の半導体層３を層に垂直な方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察したときに観察される、複数の結晶粒の平均粒径である。
第２の半導体層４は、第１の半導体層３とは異なるｎ型の導電型を有する半導体層である。第１の半導体層３および第２の半導体層４が電気的に接合することによって、電荷を良好に取り出すことが可能な光電変換層が形成される。なお、第２の半導体層４は、複数層から成るものであってもよく、複数層のうち少なくとも１層が高抵抗層であってもよい。
第２の半導体層４としては、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。第２の半導体層４は、例えばケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等で１０〜２００ｎｍの厚みで形成される。なお、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）とは、Ｉｎが水酸化物および硫化物として含まれる混晶化合物をいう。（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）は、ＺｎおよびＩｎがセレン化物および水酸化物として含まれる混晶化合物をいう。（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏは、ＺｎおよびＭｇが酸化物として含まれる化合物をいう。
図１、図２のように、第２の半導体層４上にさらに上部電極層５が設けられていてもよい。上部電極層５は、第２の半導体層４よりも電気抵抗率の低い層であり、第１の半導体層３および第２の半導体層４で生じた電荷を良好に取り出すことが可能となる。光電変換効率をより高めるという観点からは、上部電極層５の抵抗率が１Ω・ｃｍ未満でシート抵抗が５０Ω／□以下であってもよい。
上部電極層５は、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ等の厚みが０．０５〜３μｍの透明導電膜である。透光性および導電性を高めるため、上部電極層５は第２の半導体層４と同じ導電型の半導体で構成されてもよい。上部電極層５は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等で形成され得る。
また、図１、図２に示すように、上部電極層５上にさらに集電電極８が形成されていてもよい。集電電極８は、上部電極層５よりも電気抵抗率が低く、第１の半導体層３および第２の半導体層４で生じた電荷をさらに良好に取り出すためのものである。集電電極８は、例えば、図１に示すように、光電変換セル１０の一端から接続導体７にかけて線状に形成されている。これによって第１の半導体層３および第４の半導体層４で生じた電流が上部電極層５を介して集電電極８に集電され、接続導体７を介して隣接する光電変換セル１０に良好に通電される。
集電電極８は、第１の半導体層３への光透過率を高めるとともに良好な導電性を有するという観点から、５０〜４００μｍの幅を有していてもよい。また、集電電極８は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。
集電電極８は、例えば、Ａｇ等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストがパターン状に印刷され、これが硬化されることによって形成される。
図１、図２において、接続導体７は、第１の半導体層３、第２の半導体層４および第２の電極層５を貫通（分断）する溝内に設けられた導体である。接続導体７は、金属や導電ペースト等が用いられ得る。図１、図２においては、集電電極８を延伸して接続導体７が形成されているが、これに限定されない。例えば、上部電極層５が延伸したものであってもよい。
＜光電変換装置の製造方法＞
次に、上記構成を有する光電変換装置１１の製造方法について説明する。ここでは第１の半導体層３がＣＩＧＳの場合について説明する。まず、ガラス等から成る基板１の主面に、スパッタリング法等を用いてＭｏ等から成る下部電極層２を所望のパターンに形成する。
次に、上記構成を有する光電変換装置１１の製造方法について説明する。ここでは第１の半導体層３がＣＩＧＳの場合について説明する。まず、ガラス等から成る基板１の主面に、スパッタリング法等を用いてＭｏ等から成る下部電極層２を所望のパターンに形成する。
そして、この下部電極層２の上に、Ｉ−III−VI族化合物（ＣＩＧＳ）を含む第１の半導体層３を形成する。第１の半導体層３は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、第１原料液を用意する。第１原料液は、１１族元素としてのＣｕ、１３族元素としてのＩｎおよびＧａ、１６族元素としてのＳｅを含んでいる。第１原料液は、ＣｕとＩｎとＳｅが１つの有機錯体化合物中に含まれる単一源錯体あるいはＣｕとＧａとＳｅが１つの有機錯体化合物中に含まれる単一源錯体（米国特許第６９９２２０２号明細書参照）をピリジンやアニリン等の溶媒に溶解したものであってもよい。あるいは、Ｃｕとセレノール系化合物との錯体、Ｉｎとセレノール系化合物との錯体、Ｇａとセレノール系化合物との錯体を溶媒に溶解したものであってもよい。あるいは、平均粒径が５００ｎｍ以下のナノ粒子として、ＣＩＧＳ粒子やセレン化銅粒子、セレン化インジウム粒子、セレン化ガリウム粒子等を溶媒に分散したものであってもよい。この第１原料溶液を下部電極層２の上に塗布し、乾燥して第１皮膜を形成する。この塗布および乾燥工程を繰り返して複数層の第１皮膜を形成してもよい。
次に、第２原料液を用意する。第２原料液は、平均粒径が５００ｎｍ以下のＣＩＧＳ粒子が分散した溶媒中に、さらにガリウム錯体やインジウム錯体を添加したものを用いることができる。上記ガリウム錯体としては、Ｇａとセレノール系化合物との錯体やガリウムアセチルアセトナート錯体、酢酸ガリウム等を用いることができる。また、インジウム錯体としては、Ｉｎとセレノールやインジウムアセチルアセトナート錯体、酢酸インジウム等を用いることができる。この第２原料溶液を上記第１皮膜上に塗布し、乾燥して第２皮膜を形成する。
次に、上記第１皮膜および第２皮膜の積層体を、水素ガス中にＳｅを、例えばセレン蒸気またはセレン化水素として含む雰囲気中で加熱することによって、第１皮膜および第２皮膜を、ＣＩＧＳを含む多結晶体にする。なお、上記加熱工程において、雰囲気中のセレン蒸気またはセレン化水素の含有量は、雰囲気の全圧に対する分圧比で１０〜５０００ｐｐｍｖ程度であり、第１皮膜および第２皮膜の加熱温度は４００〜６００℃程度であればよい。
このような工程によって第１皮膜は、表面部および中心部の組成が近似した結晶粒を有する多結晶体になる傾向がある。一方、第２皮膜は、ＣＩＧＳ粒子を核としながらその周りに添加されたガリウム錯体やインジウム錯体を原料として結晶化が進行するため、中心部に比べて表面部において１３族元素に対するＣｕの比率が小さい結晶粒を有する多結晶体になる傾向がある。以上によって表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が、厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも小さくなっている第１の半導体層３を形成することができる。
なお、上記第１原料液として、ＣＩＧＳ粒子が分散した溶媒中にさらにＣｕ錯体を添加したものを用いたり、あるいは、セレン化インジウム粒子やセレン化ガリウム粒子が分散した溶媒中にさらに銅錯体、ガリウム錯体およびインジウム錯体を添加したものを用いたりすることによって、第１の半導体層３の中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１を１以上とすることもできる。
また、第１皮膜および第２皮膜の積層体を加熱する際に第２皮膜側から赤外線ランプ等で積極的に加熱を行なうことによって、第１の半導体層３の第２の半導体層４側の表面部の結晶粒の粒径を中央部の結晶粒の粒径よりも大きくすることもできる。
第１の半導体層３を形成した後、第１の半導体層３の上に、第２の半導体層４および上部電極層５を、ＣＢＤ法やスパッタリング法等で順次形成する。そして、第１の半導体層３、第２の半導体層４および上部電極層５をメカニカルスクライブ加工等によって加工し、接続導体７用の溝を形成する。
その後、上部電極層５上および溝内に、例えば、Ａｇなどの金属粉を樹脂バインダーなどに分散させた導電ペーストを所望のパターンに印刷し、これを加熱硬化させることで集電電極８および接続導体７を形成する。
最後に、接続導体７からずれた位置で、第１の半導体層３〜集電電極８をメカニカルスクライブ加工によって除去して複数の光電変換セル１０に分割することによって、図１および図２で示された光電変換装置１１を得ることができる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
次に、本発明の一実施形態に係る光電変換装置１１について、具体例を示して説明する。
（評価用の光電変換装置の作製）
まず、第１原料液を作製した。第１原料液としては、米国特許第６９９２２０２号明細書の記載に基づいて作製した単一源錯体をピリジンに溶解したものを用いた。なお、この単一源錯体としては、ＣｕとＩｎとフェニルセレノールとが１つの錯体分子を作製したものと、ＣｕとＧａとフェニルセレノールとが１つの錯体分子を作製したものとの混合体を用いた。
まず、第１原料液を作製した。第１原料液としては、米国特許第６９９２２０２号明細書の記載に基づいて作製した単一源錯体をピリジンに溶解したものを用いた。なお、この単一源錯体としては、ＣｕとＩｎとフェニルセレノールとが１つの錯体分子を作製したものと、ＣｕとＧａとフェニルセレノールとが１つの錯体分子を作製したものとの混合体を用いた。
次に、ガラスによって構成される基板１の表面に、Ｍｏからなる下部電極層２を所望のパターンに作製したものを用意し、この下部電極層２の上に第１原料液をブレード法によって塗布して乾燥する工程を５回繰り返して、５層から成る第１皮膜を作製した。
次に、第２原料液を以下のようにして作製した。まず、上記第１原料液を２００℃で６時間加熱することによってナノ粒子から成るＣＩＧＳ粒子を作製した。次に、このＣＩＧＳ粒子を取り出し、ピリジンに分散させることによってＣＩＧＳ粒子が分散した分散液を作製した。さらに、この分散液に、Ｇａとフェニルセレノールとの錯体、およびＩｎとフェニルセレノールとの錯体を添加して溶解させることによって第２原料液を作製した。なお、Ｇａとフェニルセレノールとの錯体、およびＩｎとフェニルセレノールは、分散液に分散されているＣＩＧＳ粒子のＣｕの全モル数に対して、それぞれ０．２倍のモル数となるように添加した。
次に、上記第１皮膜の上に第２原料液をブレード法によって塗布して乾燥することによって第２皮膜を作製した。
そして、この第１皮膜および第２皮膜の積層体を、水素ガス中にセレン蒸気が分圧比で２０ｐｐｍｖ含まれる雰囲気において、５５０℃で１時間加熱して主としてＣＩＧＳを含み、厚さが２μｍの第１の半導体層３を作製した。
次に、第１の半導体層３までが作製された基板を、塩化インジウムとチオアセトアミドが溶解された水溶液に浸漬することで、第１の半導体層３の上に厚さが５０ｎｍの硫化インジウムを含む第２の半導体層４を作製した。
そして、第２の半導体層４上に、スパッタリング法によってＡＺＯからなる上部電極層５を作製して、評価用としての光電変換装置１１とした。
（比較用の光電変換装置の作製）
次に、比較用の光電変換装置を作製した。比較用の光電変換装置の作製においては、第１の半導体層を、表層部も含めてすべて第１原料液を用いて作製したこと以外は上記評価用の光電変換装置１の作製と同様にして作製した。
次に、比較用の光電変換装置を作製した。比較用の光電変換装置の作製においては、第１の半導体層を、表層部も含めてすべて第１原料液を用いて作製したこと以外は上記評価用の光電変換装置１の作製と同様にして作製した。
（光電変換装置の評価）
以上のようにして作製した評価用および比較用の光電変換装置を、基板に垂直な方向に切断し、その断面をＳＴＥＭで観察した。そして、第１の半導体層の表面部の結晶粒３ａおよび厚みの中央部の結晶粒３ｂについて、ＥＤＸで元素分析を行なうことによって各元素の組成比を求めた。その結果を表１に示す。
以上のようにして作製した評価用および比較用の光電変換装置を、基板に垂直な方向に切断し、その断面をＳＴＥＭで観察した。そして、第１の半導体層の表面部の結晶粒３ａおよび厚みの中央部の結晶粒３ｂについて、ＥＤＸで元素分析を行なうことによって各元素の組成比を求めた。その結果を表１に示す。
表１に示す結果より分かるように、評価用の光電変換装置１では、第１の半導体層３の表面部における結晶粒のＣ２／Ｃ１が、厚みの中央部における結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも小さくなっていた。一方、比較用の光電変換装置では、第１の半導体層の表面部および厚みの中央部で、結晶粒のＣ２／Ｃ１に違いは無かった。
これらの評価用および比較用の光電変換装置の光電変換効率の測定を以下のように実施した。いわゆる定常光ソーラシミュレーターを用いて、光電変換装置の受光面に対する光の照射強度が１００ｍＷ／ｃｍ2であり、且つＡＭ（エアマス）が１．５である条件下での光電変換効率を測定した。その結果、比較用の光電変換装置の光電変換効率は７．５％であったのに対し、評価用の光電変換装置の光電変換効率は１２．２％であり、評価用の光電変換装置の光電変換効率が向上していることが分かった。
１：基板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：下部電極層
３：第１の半導体層
３ａ、３ｂ：結晶粒
４：第２の半導体層
７：接続導体
１０：光電変換セル
１１：光電変換装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：下部電極層
３：第１の半導体層
３ａ、３ｂ：結晶粒
４：第２の半導体層
７：接続導体
１０：光電変換セル
１１：光電変換装置
Claims (4)
- 電極層と、
該電極層上に配置された、Ｉ−III−VI族化合物を含む結晶粒が複数個結合してなる第１
の半導体層と、
該第１の半導体層上に配置された、該第１の半導体層とｐｎ接合を形成する第２の半導体層とを備えており、
前記結晶粒の中心部の１３族元素に対する１１族元素の組成比をＣ１とし、粒界近傍部の１３族元素に対する１１族元素の組成比をＣ２としたときに、前記表面部における前記結晶粒のＣ２／Ｃ１は前記中央部における前記結晶粒のＣ２／Ｃ１よりも小さく、
前記第１の半導体層の前記第２の半導体層側の表面部における前記結晶粒のＣ ２ ／Ｃ １ は１より小さく、前記第１の半導体層の厚みの中央部における前記結晶粒のＣ ２ ／Ｃ １ は１以上である光電変換装置。 - 前記第１の半導体層の前記第２の半導体層側の表面部における前記結晶粒の平均粒径は、前記第１の半導体層の厚みの中央部における前記結晶粒の平均粒径よりも大きい、請求項１に記載の光電変換装置。
- 前記表面部の前記結晶粒は、さらに１２族元素を含んでいるとともに中心部の１２族元素の含有率よりも粒界近傍部の１２族元素の含有率の方が高い、請求項１または２に記載の光電変換装置。
- 前記Ｉ−III−VI族化合物は、１１族元素として銅を含み、１３族元素としてガリウム
およびインジウムの少なくとも一方を含み、１６族元素として硫黄およびセレンの少なくとも一方を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の光電変換装置。
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