WO2020175501A1 - 太陽電池素子、および太陽電池素子の製造方法 - Google Patents

太陽電池素子、および太陽電池素子の製造方法 Download PDF

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WO2020175501A1
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carrier
electrode
semiconductor layer
solar cell
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浩平 藤田
浩孝 佐野
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a solar cell element and a method for manufacturing a solar cell element.
  • Some solar cell elements have, for example, a structure in which a first electrode layer, an electron transport layer, a light absorption layer, a hole transport layer, and a second electrode layer are laminated in this order (for example, (See the description in Japanese Patent No. 500 0 5 4 6 7).
  • the electron transport layer has a role of transporting electrons generated by photoelectric conversion in the light absorption layer, for example.
  • the hole transport layer has a role of transporting holes generated by photoelectric conversion in the light absorption layer, for example.
  • a solar cell element and a method for manufacturing a solar cell element are disclosed.
  • One aspect of the solar cell element includes a first electrode, a second electrode, a light absorbing layer, and a first carrier transporting portion.
  • the light absorption layer is located between the first electrode and the second electrode.
  • the first carrier transport unit is located between the light absorption layer and the first electrode.
  • the first carrier transport section includes a first semiconductor layer of a first conductivity type and a first carrier introduction layer, which are stacked in a direction from the light absorption layer toward the first electrode. ..
  • the first carrier introduction layer is in contact with the surface of the first semiconductor layer on the first electrode side.
  • the ionization potential of the first carrier introduction layer is smaller than the electron affinity of the first semiconductor layer.
  • Another aspect of the solar cell element is a first electrode, a second electrode, a light absorption layer,
  • the carrier transport section is provided.
  • the light absorption layer is located between the first electrode and the second electrode.
  • the second carrier transport section is located between the light absorption layer and the second electrode.
  • the second carrier transport portion is of a second conductivity type in a state of being stacked in a direction from the light absorption layer toward the second electrode.
  • the second carrier introduction layer is in contact with the surface of the second semiconductor layer on the second electrode side.
  • the electron affinity in the second carrier introduction layer is larger than the ionization potential in the second semiconductor layer.
  • One aspect of a method for manufacturing a solar cell element includes step (8) and step ).
  • step (8) on the light absorption layer, a first semiconductor layer, and a first carrier introduction layer having an ionization potential smaller than the electron affinity in the first semiconductor layer, among the first semiconductor layer
  • the first carrier transport layer is formed by stacking the first carrier introduction layer on the surface opposite to the light absorption layer so as to be in contact therewith.
  • step ) a first electrode is formed on the first carrier transport unit.
  • step (3) Another aspect of the method for manufacturing a solar cell element includes step (3) and step (1)).
  • step (3) a second semiconductor layer and a second carrier introduction layer having an electron affinity larger than an ionization potential in the second semiconductor layer are provided on the light absorption layer,
  • the second carrier transporting part is formed by stacking the second carrier introducing layer on the surface opposite to the light absorption layer so that the second carrier introducing layer is in contact therewith.
  • step ) a second electrode is formed on the second carrier transport portion.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of the solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a first carrier doped layer, the first semiconductor layer, the light absorbing layer, an energy band diagram showing an example of the relationship between the energy _ level between the second carrier transporting layer and the second carrier doped layer Is.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the ionization potential and the electron affinity between the first carrier introduction layer, the first semiconductor layer, the light absorption layer, the second carrier transport layer, and the second carrier introduction layer. Is.
  • Fig. 4 shows that the second semiconductor layer is not in contact with the second carrier introduction layer. ⁇ 0 2020/175 501 3 (:171? 2020/007566
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of energy bands of a second semiconductor layer and a second carrier introduction layer in each case.
  • FIG. 4 ( ⁇ ) is a diagram showing an example of energy bands at and near the junction interface between the second semiconductor layer and the second carrier introduction layer.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a flow of a method for manufacturing the solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 ( 3 ) is a diagram showing an example of a part of the cross-sectional structure of the light absorption layer in a state where the light absorption layer is formed.
  • FIG. 6 ( ⁇ ) is a diagram showing an example of a part of the cross-sectional structure of the laminated structure in the state where the semiconductor layer is formed on the light absorption layer.
  • FIG. 6 ( ⁇ ) is a diagram showing an example of a part of the cross-sectional structure of the laminated structure in the state where the carrier introduction layer is formed on the semiconductor layer.
  • FIG. 6 (XX is a diagram showing an example of a part of the cross-sectional structure of the laminated structure in the state where the electrode is formed on the carrier introduction layer.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of the solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of the solar cell element according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of a flow of a method for manufacturing a solar cell element according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing another example of the cross-sectional structure of the solar cell element according to the third embodiment.
  • FIG. 11 ( 3 ) is a diagram schematically illustrating an example of a cross-sectional configuration of the solar cell element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 ( ⁇ ) is a diagram schematically showing another example of the cross-sectional structure of the solar cell element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 ( 3 ) is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of the solar cell element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 ( ⁇ ) is a diagram schematically showing another example of the cross-sectional structure of the solar cell element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an example of the cross-sectional structure of the solar cell element according to the sixth embodiment. ⁇ 0 2020/175 501 4 (:171? 2020 /007566
  • FIG. 1 A first figure.
  • Some solar cell elements have, for example, a structure in which a first electrode layer, an electron transporting layer, a light absorbing layer, a hole transporting layer, and a second electrode layer are laminated in this order.
  • the electron transport layer has, for example, a role of transporting electrons generated by photoelectric conversion in the light absorption layer and a role of blocking holes generated by photoelectric conversion in the light absorption layer.
  • the hole transport layer has, for example, a role of transporting holes generated by photoelectric conversion in the light absorption layer and a role of blocking electrons generated by photoelectric conversion in the light absorption layer.
  • doping is performed by adding an impurity element to the semiconductor material as the base material.
  • This doping process includes, for example, a process of mixing a semiconductor material as a base material in a liquid phase with an impurity element (also called a liquid phase process) or a semiconductor material as a base material in a vapor phase state.
  • a process of mixing with impurity elements (also called vapor phase process) is applied.
  • a film forming method is applied in which a liquid in which a semiconductor material and an impurity element are mixed is applied to a substrate to form a semiconductor layer in which the impurity element is mixed on the substrate.
  • a semiconductor material as a base material and an impurity element are simultaneously skipped by a method such as vapor deposition or sputtering, and a semiconductor layer in which the impurity element is mixed with the semiconductor material as a base material is formed on a substrate.
  • a film forming method for forming is applied.
  • a semiconductor layer can be formed by using a vapor phase process
  • a semi-finished material as a base material in the semiconductor layer is used.
  • the conductive material and the impurity element relatively uniformly (: 171? 2020 /007566), and here, for example, the contact resistance between the electrode and the semiconductor layer.
  • the entire semiconductor layer is doped with an impurity element at a high concentration.
  • the impurity element is present in a high concentration in the semiconductor layer, the resistance loss due to the decrease in mobility and the carrier generated due to the high concentration of the impurity element becoming a trap for the carrier movement.
  • the loss due to recombination also called recombination loss
  • the inventors of the present disclosure have created a technique capable of improving the photoelectric conversion efficiency of a solar cell element.
  • Figure 1 Figure 6 (a) to Figure 8 and Figure 10 to Figure 13 have a right-handed X-axis coordinate system.
  • the normal direction of the 1st surface 10th of the solar cell device 10 is the + direction
  • one direction along the 1st surface 10ch is the 10X direction
  • the 1st surface is the 1st surface.
  • the direction along 10°, which is orthogonal to both the + and + directions, is the + direction.
  • the solar cell device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 (distance).
  • the solar cell device 10 has a light receiving surface (also referred to as a first surface) 10 on which light is mainly incident, and a position opposite to the first surface 10 on the opposite side.
  • the second surface 10 has the following.
  • the first surface 10 faces the + direction as the first direction.
  • the second surface 1 0 13 faces in one direction as the second direction.
  • the + direction is set, for example, toward the south-central sun. ⁇ 0 2020/175 501 6 (: 17 2020/007566
  • the solar cell device 10 includes, for example, a base material 1 and a solar cell element 20.
  • the solar cell element 20 is located on the base material 1.
  • the solar cell element 20 includes, for example, a first electrode 21, a first carrier transport section 22, a light absorption layer 23, a second carrier transport section 24, and a second electrode 25. I have it.
  • the first electrode 21, the first carrier transporting portion 22, the light absorption layer 23, the second carrier transporting portion 24, and the second electrode 25 are provided on the base material 1.
  • the first electrode 21, the first carrier transporting part 22, the light absorption layer 23, the second carrier transporting portion 24, and the second electrode 25 are provided on the base material 1.
  • the first electrode 21, the first carrier transporting part 22, the light absorption layer 23, the second carrier transporting portion 24, and the second electrode 25 are provided. .
  • the first electrode 21, the first carrier transporting part 22, the light absorption layer 23, the second carrier transporting part 24, and the second electrode 25 are stacked in the order of this description.
  • the base material 1 is, for example, a translucent insulating substrate.
  • the base material 1 has, for example, translucency for light in a specific wavelength range.
  • the specific wavelength range includes, for example, a wavelength range of light that can be absorbed by the light absorption layer 23 to cause photoelectric conversion. Thereby, for example, the light with which the first surface 10 is irradiated can be transmitted through the base material 1 toward the light absorption layer 23.
  • the material of the base material for example, glass, acrylic, or polycarbonate is applied.
  • As the shape of the base material for example, a flat plate shape, a sheet shape or a film shape is adopted.
  • the thickness of the base material 1 is, for example, about 0.01 mm (01 111) to 501 111.
  • the first electrode 21 is located on the base material 1.
  • the first electrode 21 can collect, for example, carriers generated by photoelectric conversion in the light absorption layer 23 in response to light irradiation.
  • the first electrode 21 is, for example, as a carrier. ⁇ 0 2020/175 501 7 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the first electrode 21 has, for example, translucency. As with the base material 1, if the first electrode 21 has a light-transmitting property with respect to the light in the specific wavelength range, the light in the specific wavelength range will pass through the base material 1 and the first electrode 21. Can enter the first carrier transport unit 22.
  • the material of the first electrode 21 is, for example, a transparent conductive oxide (Cho) that has a property of transmitting light in a specific wavelength range.
  • Ding hundred for example, oxidation indium Wuxi ( ⁇ Ding ⁇ ), fluorine-doped tin oxide (Ding ⁇ ), titanium (Ding I ⁇ 2) dioxide, tin oxide (IV) (s n ⁇ 2) or zinc oxide (z n ⁇ ) etc. are included.
  • the first electrode 21 for example, a thin film-shaped or layered electrode (also referred to as a first electrode layer) having a small thickness is applied.
  • the thickness of the first electrode 21 is, for example, about 10 (nanometer) 1 ⁇ ! 01 to 100 0 01.
  • the second electrode 25 described later has a light-transmitting property
  • the first electrode 21 does not need to have a light-transmitting property.
  • the first electrode 2 1 a material having no translucency, if example embodiment, silver (eight 9), gold (Hachiri), copper ( ⁇ Li), titanium (Ding ⁇ ), indium (I n) Alternatively, a highly conductive metal such as tin (Sn) may be applied.
  • the first carrier transport section 22 is located between the first electrode 21 and the light absorption layer 23.
  • the first carrier transporting section 22 can collect, for example, electrons as carriers generated by photoelectric conversion in the light absorption layer 23 according to the irradiation of light and output the collected electrons to the first electrode 21.
  • the first carrier transport section 22 is a section for transporting carriers (electrons) (also referred to as an electron transport section).
  • the first carrier transporting section 22 also has a function of blocking entry of holes from the side of the light absorption layer 23, for example.
  • the first carrier transport portion 22 is, for example, a first semiconductor layer 2 having a first conductivity type.
  • the first conductivity type is n-type.
  • the first semiconductor layer 22 I and the first carrier introduction layer 22 2 are laminated in this order. It is in. In other words, for example, ⁇ 0 2020/175 501 8 (:171? 2020 /007566
  • the first semiconductor layer 22 and the first carrier-introducing layer 22 are laminated in this order.
  • the first semiconductor layer 22 I is located, for example, between the first electrode 21 and the light absorption layer 23.
  • the first semiconductor layer 2 21 is in contact with the light absorption layer 23.
  • the first semiconductor layer 22 is in contact with the surface of the light absorption layer 23 on the side of the first electrode 21.
  • a semiconductor layer made of a transparent inorganic material is applied.
  • the inorganic material may, for example, Ding ⁇ 2, S N_ ⁇ 2, including N_ ⁇ or indium oxide ( ⁇ n 2 0 3).
  • the first semiconductor layer 22 is, for example, in a state where carriers (electrons) have been introduced by the first carrier introduction layer 22.
  • the first semiconductor layer 2 21 may include, for example, an element (also referred to as a dopant) for introducing carriers (electrons) into a semiconductor of an inorganic material as a main component.
  • an element also referred to as a dopant
  • examples of dopants for Group II metal oxides include aluminum (8) and gallium.
  • one or more Group III elements such as indium (n) can be applied.
  • the dopant for the oxide of the Group III metals (such ⁇ 2 ⁇ 3), for example, titanium (Ding ⁇ ) and tin (S n) 1 or more group IV elements of such may be applied.
  • the dopant for the oxide of Group IV metals (such as Ding ⁇ 2, S N_ ⁇ 2), for example, niobium And more than one group V element, such as antimony (3 swaths), may be applied.
  • the main component means a component having the largest (highest) ratio of contained components (also referred to as content ratio).
  • the first carrier introduction layer 2 2 1 is in contact with the first semiconductor layer 2 2 1, for example.
  • the first carrier introduction layer 22 is in contact with the surface of the first semiconductor layer 22 I on the first electrode 21 side.
  • the first carrier introduction layer 22 is in contact with the first electrode 21.
  • the first electrode 21, the first carrier introduction layer 22, and the first semiconductor layer 2 21 are laminated on the base material 1 in this order.
  • the first electrode 21, the first carrier introduction layer 22 and the first semiconductor The layers 2 2 t are in the state of being laminated in the order of this description.
  • the first carrier-introduced layer 22i has, for example, an ionization potential smaller than the electron affinity in the first semiconductor layer 22t. Accordingly, the first carrier-introducing layer 22 i can serve as a layer (also referred to as an electron-introducing layer) that introduces electrons as carriers into the first semiconductor layer 22 t. Therefore, for example, even if the concentration of the impurity element in the first semiconductor layer 2 2 t is not increased, the first carrier introduction layer 2 2 i in contact with the first semiconductor layer 2 2 t does not increase the concentration of the impurity element.
  • the introduction of electrons into t can increase the density of electrons (also referred to as carrier density) in the first semiconductor layer 22t.
  • the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the first carrier-introduced layer 22 i is a semiconductor layer
  • the result of introducing electrons into the first semiconductor layer 22 2 t is that the positive carrier Pore density increases and resistance loss is less likely to occur.
  • electrical resistance is unlikely to occur at the interface between the first carrier transport section 22 and the first electrode 21.
  • the material of the first carrier doped layer 2 2 i for example, cesium carbonate (C s 2 C_ ⁇ 3), lithium fluoride (L i F) or calcium (C a) may be applied.
  • the material of the first carrier introduction layer 22 i is a material having a forbidden band B 2 2 i such as a semiconductor.
  • the energy level E 2 i V at the boundary between the forbidden band B 2 2 i and the valence band in the first carrier-introduced layer 2 2 i is in the first semiconductor layer 2 2 t. If the energy level at the boundary between the forbidden band B 2 2 t and the conduction band is higher than E 2 tc, electrons are introduced from the first carrier introduction layer 2 2 i to the first semiconductor layer 2 2 t.
  • the energy level E 2 i V is the upper limit of the energy level (VBM (Valence Band Max i mum) or HOMO (H i ghest) of the valence band in the first carrier introduction layer 2 2 i. Occupied Molecular Orbital) level).
  • the energy level E 2 tc corresponds to the lower end of the energy level of the conduction band in the first semiconductor layer 22 t (C Bm (C onduct ion band minimum) or L UMO (Lowest Unoccupied Molecular 0 rbital) level). To do.
  • the difference between the vacuum level and the upper end of the energy level of the valence band (V BM or H OMO level) in the first carrier introduction layer 2 2 i is the ionization potential of the first carrier introduction layer 22 i. Equivalent to.
  • the difference between the vacuum level and the lower end of the energy level of the conduction band (C Bm or L UMO level) in the first semiconductor layer 22 t corresponds to the electron affinity of the first semiconductor layer 22 t.
  • the C Bm or L UM ⁇ level of the first semiconductor layer 22 t is set from about 3.7 eV to about 4.2 eV
  • the VBM of the first carrier introduction layer 22 i is Alternatively, cesium carbonate (C s 2 C 0 3 ) whose HOM level is about 1. 3. O e V is applied.
  • the Fermi level E 2 if of the first carrier introduction layer 22 i is lower than the energy level E 2 tc of the boundary between the forbidden band B 22 t and the conduction band in the first semiconductor layer 22 t. If it is high, electrons can be introduced from the first carrier-introducing layer 22 i to the first semiconductor layer 22 t.
  • holes may be generated in the first carrier introduction layer 22 i.
  • the difference between the vacuum level and the Fermi level E 2 if of the first carrier introduction layer 22 i corresponds to the ionization potential and electron affinity of the first carrier introduction layer 22 i.
  • the first carrier introduction layer 22 i is a thin film having a thickness of about 1 nm to 5 nm, the movement of electrons from the light absorption layer 23 to the first electrode 2 1 is prevented. Electric resistance is hard to increase.
  • the first semiconductor layer 22 t has a thickness equal to or less than the Debye length D of the semiconductor material forming the first semiconductor layer 22 t
  • the first carrier introduction layer 22 i is used as the first carrier introduction layer 22 i.
  • Carriers can be introduced into the entire region of the semiconductor layer 22 t in the thickness direction. This device length D ⁇ 0 2020/175 501 1 1 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the Debye length 0 is, for example, the relative permittivity is £ and the Boltzmann constant is When the temperature is exactly 1, the carrier density is 1 ⁇ !, and the elementary charge is ⁇ , it is expressed by the following equation (1).
  • the Debye length 0 is calculated to be about 1 to 100 n.
  • the thickness of the first semiconductor layer 2 21 is, for example, about 1 nm to 100 n.
  • the carrier density n is the density of carriers (electrons) resulting from the element deficiency of the first semiconductor layer 22 I and the impurity element and the carrier density n introduced into the first semiconductor layer 22 I by the first carrier introduction layer 222.
  • the carrier density is determined by the carrier (electrons) introduced into the first semiconductor layer 2 21 by the first carrier introduction layer 2 2 1. Is the density of.
  • the Coulomb potential due to the charge distribution is generated along with the movement of carriers (electrons) from the first carrier introduction layer 22 2 to the first semiconductor layer 2 21. This Coulomb potential hinders further transfer of carriers (electrons) from the first carrier introduction layer 22 to the first semiconductor layer 22.
  • the actual carrier density n in the first semiconductor layer 2 21 is, for example, the difference between the electron affinity of the first semiconductor layer 2 21 and the ionization potential of the first carrier introduction layer 2 2 1 and the above It can be determined according to the balance between Coulomb potential and.
  • the first carrier transporting section 22 has, for example, the first carrier introducing layer 2 2 and the first semiconductor layer 2 2 in one direction as the second direction. It has a simple structure in which I and I are stacked once. Therefore, for example, the solar cell element 20 can be easily manufactured. Further, for example, the contact resistance between the first carrier introduction layer 2 2 1 and the first semiconductor layer 2 2 1 is unlikely to increase. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be easily improved. ⁇ 0 2020/175 501 12 (:171? 2020 /007566
  • the light absorption layer 23 is located between the first electrode 21 and the second electrode 25. In the first embodiment, the light absorption layer 23 is located on the first carrier transport section 22. In other words, the light absorption layer 23 is located on the first electrode 21 via the first carrier transporting portion 22 including the first semiconductor layer 22 1.
  • the light absorption layer 23 can absorb, for example, light transmitted through the base material 1, the first electrode 21 and the first carrier transporting portion 22.
  • an intrinsic semiconductor also referred to as a "semiconductor type semiconductor”
  • a semiconductor having a perovskite structure also referred to as a perovskite semiconductor
  • the perovskite semiconductor for example, a halogenated perovskite semiconductor having a composition of 8 Hami 3 in which 8 ions, Mimi ions and X ions are bonded is applied.
  • the eight ions include, for example, one or more of methylammonium ion (1 ⁇ /1/8+), formamidinium ion (8+), and guanidinium ion (08+).
  • one or more inorganic ions such as cesium ion ( ⁇ 3 + ), rubidium ion ([3 ⁇ 4 ⁇ + ) and potassium ion ( ⁇ +).
  • the octaion may include, for example, only one or more kinds of organic cations, may include only one or more kinds of inorganic ions, or may include one or more kinds of organic cations. It may contain one or more kinds of inorganic ions in a mixed state.
  • an organic cation having an amine group may be applied. If a semiconductor having a perovskite structure having an amine group is adopted, the photoelectric conversion efficiency in the light absorption layer 23 can be increased. Thereby, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • a metal ion of at least one element of the group 14 (IV—group 8) such as lead ion (13 2 +) and tin ion (3 1 ⁇ 2 +) is applied to the cation ion.
  • halide ions such as an iodine ion ( ⁇ _), a bromine ion (Min “_”) and a chlorine ion ( ⁇ _ _) are applied.
  • the energy level at the boundary between the valence band and V is IV! or 1 to 10 IV! ⁇ Above the level.
  • the energy level at the boundary between the forbidden band 2 23 and the conduction band of the light absorption layer 2 3 is the ⁇ or !_ II IV! ⁇ level of the 1st semiconductor layer 2 2 I. ⁇ 1 or 1_ 11 1 ⁇ /1 ⁇ or higher.
  • the thickness of the light absorption layer 23 is, for example, It is said that. In other words, the thickness of the light absorption layer 23 is larger than the thickness of the first semiconductor layer 2 21 and larger than the thickness of the second semiconductor layer 2 4, for example. Thereby, the light absorption layer 23 can sufficiently absorb the light transmitted through the base material 1, the first electrode 21 and the first carrier transporting portion 22, for example.
  • the second carrier transport section 24 is located between the light absorption layer 23 and the second electrode 25.
  • the second carrier transporting section 24 collects, for example, holes as carriers generated by photoelectric conversion in response to the light irradiation of the light absorption layer 23 to the second electrode 25. Can be output.
  • the second carrier transport section 24 is a portion (also referred to as a hole transport section) for transporting carriers (holes).
  • the second carrier transporting section 24 also has a function of blocking the entry of electrons from the light absorption layer 23 side, for example.
  • the second carrier transport section 24 is, for example, a second semiconductor layer 2 having a second conductivity type.
  • the second conductivity type is a mold.
  • the second semiconductor layer 24 and the second carrier introduction layer 24 are laminated in this order. Is in a state. In other words, for example, in one direction as the second direction from the light absorption layer 23 to the second electrode 25, the second semiconductor layer 2 4 and the second carrier introduction layer 24 4 are described as It is in the state of being laminated in order.
  • the second carrier introduction layer 24 is in contact with, for example, the surface of the second semiconductor layer 24 I on the second electrode 25 side.
  • the second semiconductor layer 24 is formed, for example, between the light absorption layer 23 and the second electrode 25. ⁇ 0 2020/175 501 14 (:171? 2020/007566
  • the second semiconductor layer 2 4 1 is in contact with the surface of the light absorption layer 2 3 on the second electrode 25 side.
  • a semiconductor layer of an organic material is applied for the second semiconductor layer 24 for the second semiconductor layer 24, for example, a semiconductor layer of an organic material is applied.
  • This organic material for example, ⁇ Includes ⁇ — ⁇ 1 ⁇ /160, 0, poly 3-hexylthiophene (? 3 1 to 1), polytriallylamine (8, 8), or ⁇ ⁇ sou ⁇ etc.
  • the layer 2 4 1 is in a state in which carriers (holes) are introduced by, for example, the second carrier introduction layer 2 4.
  • the second semiconductor layer 2 4 1 is, for example, on the light absorption layer 2 3. After the coating liquid is applied, it may be produced by drying and annealing the applied raw material liquid.
  • the second carrier introduction layer 24 is in contact with the second semiconductor layer 24 I, for example.
  • the second carrier introduction layer 24 is in contact with the second electrode 25.
  • the second carrier introduction layer 2 4 I and the second semiconductor layer 2 4 1 are laminated in this order on the second electrode 25.
  • the second carrier introduction layer 2 4 and the second semiconductor layer 2 4 1 are laminated in this order.
  • the second carrier introduction layer 24 has, for example, an electron affinity larger than the ionization potential of the second semiconductor layer 24I.
  • the second carrier introduction layer 24 can serve as a layer (also referred to as a hole introduction layer) for introducing holes as carriers into the second semiconductor layer 24 I, for example. Therefore, for example, even if the concentration of the impurity element in the second semiconductor layer 2 4 1 is not increased, the second semiconductor layer 2 4 I in contact with the second semiconductor layer 2 4 I Holes are introduced into 2 4 I, so that the density of holes (also referred to as carrier density) in the second semiconductor layer 2 4 1 can be increased. As a result, for example, resistance loss and recombination loss in the second semiconductor layer 2 4 1 are unlikely to increase.
  • the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be improved.
  • the second carrier introduction layer 24 is a semiconductor layer
  • the material of the second carrier doped layer 2 4 ⁇ for example, molybdenum oxide (1 ⁇ / 1_Rei_rei 3), a metal oxide such as tungsten oxide (3) or vanadium oxide (2 ⁇ 5), or Other materials such as ruthenium oxide ([3 ⁇ 4 iO 2 ) or iron chloride ( 60 I 3 ) apply.
  • the material of the second carrier introduction layer 24 is a material having a forbidden band 2 4 such as a semiconductor.
  • the energy level at the boundary between the forbidden band 2 4 1 and the conduction band in the second carrier-introduced layer 2 4 1 is the forbidden band in the second semiconductor layer 2 4 1. If the energy level at the boundary between 2 4 1 and the valence band is lower than 4 1 V, electrons move from the second semiconductor layer 2 4 I to the second carrier introduction layer 2 4 ⁇ . Thereby, for example, holes are introduced into the second semiconductor layer 24 I by the second carrier introduction layer 24.
  • the energy level 4 1 V corresponds to the upper end of the energy level of the valence band in the second semiconductor layer 2 4 1: (1 1//1 or 1 to 10 1 ⁇ /1 0 level). To do.
  • the energy level 4 ⁇ corresponds to the lower limit of the energy level of the conduction band in the second carrier introduction layer 2 4 ⁇ (0 _ or 1_ II IV! ⁇ level).
  • the difference between the vacuum level and the energy of the conduction band in the second carrier-introduced layer 2 4 ⁇ -the lower end of the level ( ⁇ or 1_ II IV! ⁇ level) is the second carrier-introduced layer 2 4 Equivalent to electron affinity.
  • the difference between the vacuum level and the upper end of the energy level of the valence band in the second semiconductor layer 24 I (1 1//1 or 1 to 1 0 1 ⁇ /1 0 level) is , Corresponding to the ionization potential of the second semiconductor layer 2 4 1.
  • the V level 1 ⁇ /1 or 1 to 10 1 ⁇ /1 0 level of the second semiconductor layer 2 4 1 is set to about 1 5.0 6 to 1 5.5 6 V
  • the material of I is an electrically conductive material that does not have a forbidden band 24 4 such as metal.
  • the second carrier introduction layer 2 4 1 ⁇ 0 2020/175 501 16 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the Fermi level of 4 is the energy level of the boundary between the forbidden band 2 4 1: of the second semiconductor layer 2 4 1: and the valence band (V 1 1//1 or 1 ⁇ 10 1 ) . ⁇ /1 ⁇ level) If it is lower than 4:1, electrons move from the second semiconductor layer 24 I to the second carrier introduction layer 24 I. Here, if electrons move from the second semiconductor layer 24 I to the second carrier introduction layer 24 I, holes can be generated in the second semiconductor layer 24 I.
  • the difference between the vacuum level and the Fermi level of the second carrier-introducing layer 2 4 I 4 I corresponds to the ionization potential and electron affinity of the second carrier-introducing layer 2 4 I.
  • the second carrier introduction layer 2 4 is a first carrier introduction layer 2 4
  • a thin film having a thickness is unlikely to increase the electric resistance with respect to the movement of holes from the light absorption layer 23 to the second electrode 25.
  • the second semiconductor layer 2 4 1 has a thickness equal to or less than the Debye length 0 in the material of the semiconductor forming the second semiconductor layer 2 4 1, the second carrier introduction layer 2 4 1 Accordingly, carriers (holes) can be introduced into the entire area of the second semiconductor layer 2 41 in the thickness direction.
  • This Debye length 0 is expressed by the above-mentioned equation (1).
  • the relative permittivity £ is 1 to 100
  • the carrier density is about 1 X 1 0 1 6 X 0 1 _ 3 to 1 X 1 0 1 8 X 0 1 _ 3
  • the temperature is 300 Kelvin ( ⁇ ) which is the normal temperature
  • the Debye length 0 is calculated to be about 1 to 100 n.
  • the thickness of the second semiconductor layer 2 41 is, for example, about 1 nm to 100 n.
  • the carrier density is introduced into the second semiconductor layer 2 4 1 by the second carrier introduction layer 2 4 1. It is the density of carriers (holes).
  • the carrier density n is the density of carriers (holes) due to the element deficiency and the impurity element of the second semiconductor layer 2 4 1 2
  • Carrier introduction layer 2 4 The density of carriers (holes) introduced into the second semiconductor layer 2 4 1 is included.
  • the Coulomb potential due to the charge distribution is generated along with the introduction of carriers (holes) into the second semiconductor layer 2 4 1 by the second carrier introduction layer 2 4. This Coulomb potential is applied to the second semiconductor layer 24 I by the first carrier introduction layer 22 22. ⁇ 0 2020/175 501 17 ⁇ (: 171? 2020/007566
  • the actual carrier density of the second semiconductor layer 2 4 1 is, for example, the difference between the ionization potential of the second semiconductor layer 2 4 I and the electron affinity of the second carrier introduction layer 2 4 1 — It can be decided according to the balance between Ron potential and.
  • the second carrier transporting section 24 is configured such that the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introducing layer are arranged in one direction, for example, the second direction. It has a simple structure in which 2 4 layers are stacked once. Therefore, for example, the solar cell element 20 can be easily manufactured. Further, for example, the contact resistance between the second semiconductor layer 2 4 1 and the second carrier introduction layer 2 4 is hard to increase. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second electrode 25 is located above the second carrier transport section 24.
  • the second electrode 25 is in contact with the second carrier introduction layer 24 of the second carrier transporting section 24.
  • the second electrode 25 serves as an electrode (also referred to as a positive electrode) capable of collecting holes as carriers generated by photoelectric conversion in the light absorption layer 23 in response to light irradiation.
  • a metal having excellent conductivity such as gold (gold) or Ding is applied.
  • Ding includes, for example, Ding, Ding, or Ding.
  • a thin film-like or layer-like electrode also referred to as a second electrode layer having a small thickness is applied.
  • the thickness of the second electrode 25 is, for example, about 10 ⁇ 0 1 to 100 0 n.
  • the second electrode 25 has translucency for light in a specific wavelength range.
  • the light radiated on the second surface 10 can pass through the second electrode 25 toward the light absorption layer 23.
  • the solar cell element 20 not only the first surface 10 but also both surfaces including the second surface 10 can be the light receiving surface.
  • Each of the first electrode 21 and the second electrode 25 has, for example, a lead wire or the like. ⁇ 0 2020/175 501 18 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • Wiring 19 is electrically connected. Specifically, for example, the first wiring 1 93 is electrically connected to the first electrode 21 and the second wiring 19 9 is connected to the second electrode 25. Each wiring 19 can be joined to each of the first electrode 21 and the second electrode 25 by, for example, soldering. In the solar cell element 20, for example, the output obtained by photoelectric conversion can be taken out by the first wiring 193 and the second wiring 119.
  • the movement of carriers in the first carrier transport unit 22 and the second carrier transport unit 24 will be described by taking the second carrier transport unit 24 as an example.
  • the second semiconductor layer 2 4 1 and the second carrier introduction layer 2 4 1 are not in contact with each other.
  • the second semiconductor layer 2 4 1 has an energy level 4 1 at the boundary 2 4 IV between the forbidden band 2 4 1 and the valence band. : V, the forbidden band 2 4 I and the boundary between the conduction band 2 4 1: ⁇ , the energy level 4 1 ⁇ , and the Fermi level 4 1 ⁇ .
  • the second carrier introduction layer 24 is a boundary between the forbidden band 2 4 ⁇ and the valence band 2 4 ⁇ V, the energy level of the band 4 4 V, and the forbidden band 2 4 ⁇ and the conduction band. It has an energy level of 4 4 ° and a Fermi level of 4 4 °.
  • the second semiconductor layer 24 and the second carrier introduction layer 24 are in a state of being bonded to each other, as in the first embodiment.
  • holes in the second semiconductor layer 24 I and electrons in the second carrier introduction layer 24 4 are exchanged.
  • the interface bonding between the second semiconductor layer 2 4 I and the second carrier introduction layer 2 4 I
  • M. ⁇ 2 4 a state where the hole 1 11 as a carrier in the valence band are introduced more. Therefore, in the second semiconductor layer 24 I, the energy band is bent in the positive direction as it approaches the junction interface ⁇ 24.
  • the second carrier-introduced layer 24 more electrons 1 are introduced into the conduction band as they approach the junction interface ⁇ 24. ⁇ 0 2020/175 501 19 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • FIG. 4(b) shows the Fermi level 2 4 of the second carrier transport part 2 4 near the junction interface 0 2 4.
  • the holes 11 to 1 are transported from the second semiconductor layer 24 I to the second carrier introduction layer 24.
  • the holes 11 to 1 move toward the second electrode 25 so as to be sequentially exchanged with the adjacent electron.
  • the holes 11 to 1 combine with free electrons flowing from the first electrode 21 side through the external wiring. Due to the operation of the holes 1!! In this way, the second carrier transporting section 24 can transport the holes 1 1 to 1 as carriers from the light absorption layer 23 to the second electrode 25. ..
  • the first carrier transport unit 22 transports carriers (electrons) in the same manner as the second carrier transport unit 24, although the positive and negative polarities of carriers are exchanged with respect to the second carrier transport unit 24. can do.
  • the solar cell element 20 according to the first embodiment can be manufactured by performing the processing from step 31 to step 35 in the order of this description.
  • the first electrode 21 is formed on the base material 1.
  • the first electrode 2 1 can be formed on the base material 1 by depositing the material of the first electrode 21 on the base material 1 by a vacuum process such as sputtering.
  • the first electrode 2 1 material for example, ⁇ Ding ⁇ , Ding ⁇ , Ding ⁇ 2, S N_ ⁇ 2 or N_ ⁇ Ding hundred such or silver (eight 9), gold (Hachiri) Copper ( ⁇ ri)
  • Metals such as titanium (tin), indium (I n) or tin (S n) are applicable.
  • step 32 the first carrier transporting portion 22 is formed on the first electrode 21.
  • the process of step 3 2 3 and step 3 2 is performed in the order of this description. ⁇ 0 2020/175 501 20 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the first carrier transport portion 22 can be formed on the first electrode 21.
  • step 3 2 to form a first carrier doped layer 2 2 ⁇ the first electrode 2 1 above.
  • the first carrier introduction layer 2 2 is formed on the first electrode 21.
  • the material of the first carrier doped layer 2 2 ⁇ for example, ⁇ 3 2 hundred 3,! _ ⁇ or ⁇ 3 is applied.
  • the first semiconductor layer 2 21 is formed on the first carrier introduction layer 22.
  • the first carrier introduction layer 2 2 is overlaid on the first carrier introduction layer 2 2 so that the first semiconductor layer 2 21 is in contact with the surface of the first carrier introduction layer 2 2 opposite to the first electrode 2 1.
  • the first carrier transporting portion 22 can be formed by stacking 22 2 and the first semiconductor layer 2 21 in this order.
  • the material of the first semiconductor layer 2 2 1 is adopted so that the first semiconductor layer 2 21 has a larger electron affinity than the ionization potential of the first carrier introduction layer 22 2.
  • the first carrier introduction layer 2 2 1 which is in contact with the first semiconductor layer 2 2 I causes the first semiconductor layer 2 2 1 An electron is introduced into. Therefore, for example, the electron density (also referred to as carrier density) in the first semiconductor layer 2 21 can be increased. As a result, for example, resistance loss and recombination loss in the first semiconductor layer 2 21: are hard to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the first semiconductor layer 22 I can be formed on the first carrier introduction layer 22 on the material 1.
  • the material of the first semiconductor layer 2 2 I for example, Ding I ⁇ 2, S N_ ⁇ 2, metal oxides such as N_ ⁇ or ⁇ n 2 ⁇ 3 is applied.
  • a raw material solution prepared by dissolving a raw material such as metal chloride or metal isopropoxide in a polar solution is applied onto the first carrier introduction layer 22.
  • the first semiconductor layer 22 t may be formed on the first carrier-introducing layer 22 i by coating and hydrolyzing the raw material to generate a metal oxide.
  • Metal chlorides include, for example, titanium chloride, tin chloride, zinc chloride or indium chloride.
  • the metal isopropoxide includes, for example, titanium isopropoxide, tin isopropoxide, zinc isopropoxide or indium isopropoxide.
  • a titanium tetrachloride aqueous solution is applied onto the first carrier introduction layer 22 i by spin coating or the like and dried. After that, for example, the titanium tetrachloride is hydrolyzed by heating at about 150° C. in a hot plate to form the first semiconductor layer 22 t of T i 0 2 on the first carrier introduction layer 22 i. be able to.
  • an organic material may be applied to the material of the first semiconductor layer 22t.
  • a fullerene derivative such as PCBM ([6,6]-Phenyl C61 butyl carboxylic acid methyl ester) may be applied to this organic material.
  • a chlorobenzene solvent so that 1 milliliter (1 ml) of the raw material liquid contains about 5 milligram (mg) to 2 Omg of the fullerene derivative.
  • the first semiconductor layer 22 t of PC BM may be formed on the first carrier introduction layer 22 i.
  • the organic material applied to the material of the first semiconductor layer 22 t for example, the functional group may be changed to change the solubility and physical properties in an organic solvent.
  • the light absorption layer 23 is formed on the first carrier transport section 22.
  • the light absorption layer 23 can be formed, for example, by applying the raw material liquid on the first carrier transporting portion 22 and annealing the applied raw material liquid.
  • the raw material liquid can be generated, for example, by dissolving a halogenated alkylamine, which is a raw material of the light absorption layer 23, and a lead halogenide or a tin halide in a solvent. This ⁇ 02020/175501 22 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the light absorption layer 23 can be composed of a thin film of crystalline halogenated perovskite semiconductor.
  • step 34 the second carrier transporting portion 24 is formed on the light absorbing layer 23.
  • the second carrier transporting section 24 can be formed on the light absorption layer 23 by performing the processing of Step 343 and Step 34 in the order described.
  • step 34 3 a second semiconductor layer 241 on the light-absorbing layer 23.
  • the second semiconductor layer 24 1 is formed so as to be in contact with the light absorption layer 23.
  • the second semiconductor layer 24 I can be formed on the light absorbing layer 23 by applying the raw material liquid on the light absorbing layer 23, and drying and annealing the raw material liquid.
  • an organic semiconductor material such as 3 1 1 ⁇ 0 — ⁇ 1 ⁇ /16 chome 0, 31 ⁇ 1 chome, chome 818 or ⁇ I saw chome ⁇ is applied. obtain.
  • 3 I " ⁇ _01 ⁇ / so that 1 1!
  • a raw material liquid can be prepared by dissolving 16 880 in chlorobenzene.
  • the solvent is chlorobenzene, and the concentration of 3
  • 11 I is used. 5 in the raw liquid of ⁇ 9 or
  • the raw material liquid may be prepared by dissolving 31 to 1 unit in dichlorobenzene so as to contain about 31 to 1 unit.
  • a raw material liquid in which the solvent is dichlorobenzene and the concentration of 31 to 1 is about 51119/111 to 20019/
  • the raw material liquid may be prepared by dissolving daihachihachi in toluene so that one raw material liquid contains about 58 to 209.
  • a raw material liquid in which the solvent is toluene and the concentration of 9 TAA is 51119/111 to 20 19/01 1 may be used.
  • the raw material liquid may be prepared by dissolving 0 I saw blade in chlorobenzene so that 0 1 saw blade is included. In other words, for example ⁇ 0 2020/175 501 23 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the second carrier introduction layer 2 4 1 is formed on the second semiconductor layer 2 4 1:.
  • the second carrier introduction layer 24 is formed so as to be in contact with the surface of the second semiconductor layer 2 41 opposite to the light absorption layer 23.
  • the second semiconductor layer 2 3 is formed on the light absorption layer 2 3 so that the second carrier introduction layer 24 is in contact with the surface of the second semiconductor layer 2 4 1 opposite to the light absorption layer 2 3.
  • the second carrier transporting portion 24 can be formed by stacking 2 4 and the second carrier introducing layer 2 4 in this order.
  • the material of the second carrier introduction layer 24 is used so that the second carrier introduction layer 24 has a larger electron affinity than the ionization potential in the second semiconductor layer 24 I. ..
  • the second carrier introduction layer 2 4 1 which is in contact with the second semiconductor layer 2 4 1 Holes are introduced into. Therefore, for example, the density of holes (also referred to as carrier density) in the second semiconductor layer 24 I can be increased.
  • the resistance loss and recombination loss in the second semiconductor layer 2 41: are unlikely to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the second semiconductor layer 2 4 I A second carrier introduction layer 24 can be formed on the top surface.
  • the material of the second carrier doped layer 2 4 ⁇ for example, 1 ⁇ / 1_Rei_rei 3, ⁇ ⁇ / ⁇ 3 or ⁇ / 2 ⁇ 5 metal oxides such as, or re ⁇ 2 or 6_Rei Other materials such as ⁇ 3 are applied.
  • the second carrier-introducing layer 24 may be formed on the second semiconductor layer 24 in a process of applying and heating the raw material liquid.
  • a raw material solution prepared by dissolving a raw material such as metal chloride or metal isopropoxide in a polar solution is applied on the second semiconductor layer 2 4 1, ⁇ 0 2020/175 501 24 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the metal chloride includes, for example, molybdenum chloride, tungsten chloride or vanadium chloride.
  • Metal isopropoxides include, for example, molybdenum isopropoxide, tungsten isopropoxide or vanadium isopropoxide.
  • the application of the raw material liquid onto the first semiconductor layer 2 4 1 can be realized by, for example, spin coating.
  • the hydrolysis of the raw material can be realized, for example, by heating with a hot plate at about 150°.
  • the second electrode 25 is formed on the second carrier transport portion 24.
  • the second electrode 25 is formed so as to come into contact with the surface of the second carrier introduction layer 24 opposite to the light absorption layer 23.
  • the second electrode 25 is formed on the second carrier transporting section 24.
  • a material for the second electrode 25 for example, a metal having a high conductivity such as eight or a metal such as ⁇ , ⁇ or n ⁇ is applied.
  • the first carrier introduction layer 22 2 and the first semiconductor layer 22 I are stacking once in one direction as the second direction.
  • a simple first carrier transport section 22 is formed.
  • the solar cell element 20 can be easily manufactured.
  • the contact resistance between the first carrier introduction layer 22 and the first semiconductor layer 2 21 increases. Hateful. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introduction layer 24 are laminated once in one direction as the second direction, thereby forming the simple second carrier transporting unit 24.
  • the solar cell element 20 can be easily manufactured.
  • the contact resistance between the second semiconductor layer 2 4 1 and the second carrier introduction layer 2 4 ⁇ increases. Hateful. Therefore ⁇ 0 2020/175 501 25 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the first carrier transport layer 2 2 I and the first semiconductor layer 2 2 I are sequentially formed by different film forming processes, so that the first carrier transport portion 2 2 2 can be formed.
  • the second carrier transporting portion 24 can be formed by sequentially forming the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introducing layer 24 by different film forming processes. For this reason, for example, when forming the first carrier transporting portion 22, the first carrier introducing layer 2 2 1 and the first semiconductor layer 2 2 1 having different mutually suitable film forming processes are formed. It can be laminated in the order described.
  • the combination of mutually different film forming processes includes, for example, a combination of sputtering and vapor deposition, or a combination of a process for applying and heating a raw material liquid and sputtering or vapor deposition.
  • a combination of sputtering and vapor deposition or a combination of a process for applying and heating a raw material liquid and sputtering or vapor deposition.
  • I 1 ⁇ ⁇ - ⁇ 1 ⁇ /1 660-8,? 3 1 ⁇ 1, Ding 888 and ⁇ I Saw Dies are used for film formation of organic materials, rather than vacuum processes such as vapor deposition where the main chain of organic materials may be broken, rather than vacuum processes such as evaporation. It is envisaged that the process of doing may be more appropriate.
  • a large number of concave portions 0 and a large number of convex portions 0 may be formed on the surface of the light absorbing layer 23.
  • unevenness 23 including is formed.
  • the second semiconductor layer 24 is formed by applying and heating the raw material liquid, and in step 34, 2 It is possible to form the carrier introduction layer 24 by a vacuum process. If such a configuration is adopted, for example, as shown in Fig. 6 ( ⁇ ), ⁇ 0 2020/175 501 26 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the unevenness 23 of the light absorption layer 23 can be filled with the second semiconductor layer 24 1. Then, for example, as shown in FIG. 6 ( ⁇ ), a second carrier introduction layer 24 4 is formed on the second semiconductor layer 2 41, and then the second carrier introduction layer 24 4 is formed as shown in FIG. 6 ().
  • the second electrode 25 can be formed on the carrier introduction layer 24.
  • the second carrier introduction layer 24 may be formed by applying the raw material liquid and heating.
  • the unevenness 23 may be filled only with the second semiconductor layer 2 4 1: or the second semiconductor layer 2 4 1 and the second carrier introduction layer 2 4 formed on the second semiconductor layer 2 4 1.
  • the thickness of the second semiconductor layer 24 is made larger than the height of the unevenness 23.
  • the total thickness of the thickness of the second semiconductor layer 24 I and the thickness of the second carrier introduction layer 24 4 may be larger than the height of the unevenness 23.
  • the second carrier of the light absorption layer 23 is formed in one direction as the thickness direction of the light absorption layer 23 (also referred to as the thickness direction).
  • the second carrier transporting The part 24 may be formed.
  • the surface to be formed for example, a surface oriented in one direction as the second direction of the light absorption layer 23 is adopted.
  • the thickness of the second carrier transporting part 24 is equal to the thickness of the light absorption layer 2
  • the height is larger than the height of the unevenness 23 existing on the surface of the third electrode 2 5 side.
  • the height of the unevenness 23 in one direction as the thickness direction of the light absorption layer 23 is, for example, the closest to the first electrode 21 among the many recesses 0.
  • the second carrier transport portion 24 can be formed on a wider surface of the light absorption layer 23.
  • both the formation of the second semiconductor layer 2 4 1 in step 3 4 3 and the formation of the second carrier introduction layer 2 4 I in step 3 4 are performed by a vacuum process. May be run with. Specifically, for example, both the formation of the second semiconductor layer 2 4 I in step 3 4 3 and the formation of the second carrier introduction layer 2 4 in step 3 4 3 are performed by vapor deposition or sputtering. The same type of vacuum process may be used. If such a configuration is adopted, for example, the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introduction layer 24 4 can be continuously formed by the same film forming apparatus. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second electrode 25 may be formed by the same kind of vacuum process such as vapor deposition.
  • the second semiconductor layer 2 41, the second carrier introduction layer 2 4 and the second electrode 25 can be successively formed by the same film forming apparatus. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the first semiconductor layer 2 2 1 may be in contact with the first semiconductor layer 2 2 1 without increasing the concentration of the impurity element in the first semiconductor layer 2 2 1.
  • Ionization potential smaller than the electron affinity of 2 I ⁇ 0 2020/175 501 28 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the first carrier-introducing layer 2 2 having the above is present. Thereby, for example, carriers (electrons) can be introduced into the first semiconductor layer 2 21 to increase the electron carrier density in the first semiconductor layer 2 21. As a result, for example, resistance loss and recombination loss in the first semiconductor layer 2 21 are unlikely to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the concentration of the impurity element in the second semiconductor layer 2 4 1 is not increased, an electron larger than the ionization potential of the second semiconductor layer 2 4 is contacted with the second semiconductor layer 2 4 I so as to be in contact with the second semiconductor layer 2 4 I.
  • the second carrier introduction layer 24 having an affinity is present. Thereby, for example, carriers (regular holes) can be introduced into the second semiconductor layer 24 I to increase the hole carrier density in the second semiconductor layer 2 4 1.
  • resistance loss and recombination loss in the second semiconductor layer 2 41 are unlikely to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the first carrier transporting portion 22 is, for example, as shown in FIG. 7, the first carrier transporting portion 22 in the + direction as the first direction from the light absorption layer 23 to the first electrode 21.
  • the semiconductor layer 22 I and the first carrier introduction layer 22 2 may be in a state of being repeatedly laminated.
  • the first carrier transporting section 22 having such a structure can be obtained by, for example, forming the first carrier introducing layer 22 2 in Step 3 23 on the first electrode 21 in Step 32 above, and It can be formed by repeating the formation of the first semiconductor layer 2 2 I in the 3 2 well.
  • the second carrier transporting section 24 is, for example, as shown in FIG. 7, in the second semiconductor layer 2 4 1 in one direction as the second direction from the light absorbing layer 23 to the second electrode 25. And the second carrier introduction layer 2 4 ⁇ are repeatedly laminated. ⁇ 0 2020/175 501 29 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the second carrier transporting section 24 having such a structure is formed by, for example, in Step 34 above, the second semiconductor layer 24 I formed in Step 3 43 on the light absorption layer 23 and Step 3 It can be formed by repeatedly laminating the second carrier introduction layer 24 formed with 4 cavities.
  • the second semiconductor layer 2 4 1 capable of introducing carriers (holes) by the second carrier introduction layer 2 4 has a small thickness.
  • the second carrier transporting section 24 in which the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introducing layer 24 4 are laminated multiple times in one direction as the second direction is adopted. If so, the thickness of the second carrier transport portion 24 can be increased. Thereby, for example, even if the surface of the light absorption layer 23 has irregularities 23, these irregularities can be filled with the second carrier transporting portion 24. As a result, for example, a leak current between the light absorption layer 23 and the second electrode 25 can be suppressed.
  • the number of times the second semiconductor layer 24 and the second carrier introducing layer 24 are repeatedly laminated in one direction as the second direction is Any number of times of 2 or more is applied according to the required thickness in the second carrier transport section 24.
  • the surface of the target (the target to be covered) where the second carrier transporting part 24 of the light absorbing layer 23 is formed is formed.
  • the second carrier transporting portion 24 may be formed such that the thickness of the second carrier transporting portion 24 is larger than the height of the unevenness 23 existing on the formation surface).
  • the formation surface for example, a surface facing the _ direction as the second direction of the light absorption layer 23 is adopted.
  • the thickness of the second carrier transporting part 24 is smaller than that of the light absorption layer 2
  • the height is larger than the height of the unevenness 23 existing on the surface of the third electrode 2 5 side.
  • the structure of the solar cell element 20 on the base material 1 may be upside down.
  • the first direction is unidirectional ⁇ 0 2020/175 501 30 (:171? 2020/007566
  • the second electrode 25, the second carrier transporting section 24, the light absorption layer 23, and the first carrier transporting section are provided on the base material 1. 2 2 and the first electrode 21 may be laminated in this order.
  • the second electrode 25 is located on the base material 1. Further, the second carrier transport section 24 is located on the second electrode 25.
  • the second carrier transport portion 24 is located between the second electrode 25 and the light absorption layer 23, and has a second carrier introduction layer 24 and a second semiconductor layer 2 of the second conductivity type. 4 I, and.
  • the second carrier introduction layer 2 4 and the second semiconductor layer 2 4 1 are laminated in this order. In other words, in the + direction as the second direction from the light absorption layer 23 to the second electrode 25, the second semiconductor layer 2 4 1 and the second carrier introduction layer 2 4 It is in a laminated state.
  • the second electrode 25 is in contact with the second carrier introduction layer 24 of the second carrier transport section 24, and the second carrier introduction layer 24 is the second semiconductor layer 2 It is in contact with the surface of 4 I on the side of the second electrode 25.
  • the electron affinity in the second carrier introduction layer 24 is larger than the ionization potential in the second semiconductor layer 241:.
  • the light absorption layer 23 is located between the second electrode 25 and the first electrode 21.
  • the light absorption layer 23 is located on the second carrier transport unit 24.
  • the surface of the light absorption layer 23 on the second electrode 25 side is in contact with the second semiconductor layer 24 I.
  • the first carrier transport section 22 is located between the light absorption layer 23 and the first electrode 21 and has a first conductivity type (door type) first semiconductor layer 2 2 I and a first conductivity type.
  • the carrier introduction layer is 22.
  • the first semiconductor layer 22 and the first carrier introduction layer 22 are laminated in this order.
  • the first semiconductor layer 2 2 I and the second carrier introduction layer 22 2 are described as follows. It is in the state of being laminated in order.
  • the light absorption layer 23 is in contact with the first semiconductor layer 22 I of the first carrier transport unit 22 and the first carrier ⁇ 0 2020/175 501 31 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the introduction layer 22 is in contact with the surface of the first semiconductor layer 2 21 on the side of the first electrode 21 opposite to the light absorption layer 23.
  • the ionization potential in the first carrier-introduced layer 22 2 is smaller than the electron affinity in the first semiconductor layer 22 I.
  • the first electrode 21 is located on the first carrier transport section 22.
  • the solar cell element 20 according to the third embodiment having the above-mentioned configuration is,
  • a second electrode 25, a second carrier transporting portion 24, a light absorbing layer 23, a first carrier transporting portion 22 and a first electrode 21 are formed on the first electrode in this order. It can be realized by Specifically, for example, as shown in FIG. 9, by performing the processing from step 3 to 1 to step 3 to 5 in this order, the solar cell element 20 according to the third embodiment is manufactured. can do.
  • the second electrode 25 is formed on the base material 1.
  • the second electrode 25 can be formed on the base material 1 by depositing the material of the second electrode 25 on the base material 1 by a vacuum process such as sputtering.
  • a metal having excellent conductivity such as Hachiri, or Ding 00 such as Ding O, Ding O or n D 0 is applied.
  • Step 3-2 the second carrier transport portion 24 is formed on the second electrode 25.
  • the second carrier transporting portion 24 can be formed on the second electrode 25 by performing the processing of step 33 and step 2 and step 3 and 2 in this order.
  • the second carrier introduction layer 24 is formed on the second electrode 25.
  • the second carrier introduction layer 24 is formed on the second electrode 25.
  • the material of the second carrier doped layer 2 4 ⁇ for example, 1 ⁇ / 1_Rei_rei 3, ⁇ ⁇ / ⁇ 3 or ⁇ / 2 ⁇ 5 metal oxides such as, or a re ⁇ 2 or 6_Rei ⁇ 3 Other materials are applied.
  • the second carrier-introducing layer 24 may be formed on the second electrode 25 in the process of coating and heating the raw material liquid.
  • Step 3-2 the second semiconductor layer 24 is formed on the second carrier introduction layer 24. ⁇ 0 2020/175 501 32 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the second semiconductor layer 2 4 1 is formed on the second carrier introduction layer 24 4.
  • the material of the second semiconductor layer 2 4 1 is, for example, 3 1
  • the second carrier introduction layer 24 and the second semiconductor layer 2 which is in contact with the surface of the second carrier introduction layer 2 41 opposite to the second electrode 25 are formed on the second electrode 25. It is possible to form a second carrier transporting section 24 in which 41 and are stacked in one direction as the first direction.
  • the material of the second semiconductor layer 2 4 1 is adopted so that the second semiconductor layer 2 4 has an ionization potential smaller than the electron affinity in the second carrier introduction layer 2 4 1. Accordingly, for example, even if the concentration of the impurity element in the second semiconductor layer 2 4 I is not increased, the second carrier introduction layer 2 4 1 which is in contact with the second semiconductor layer 2 4 1 causes the second semiconductor layer 2 4 1 Holes are introduced into. Therefore, for example, the density of holes (also referred to as carrier density) in the second semiconductor layer 241: can be increased. As a result, for example, resistance loss and recombination loss in the second semiconductor layer 2 4 1 are unlikely to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be improved.
  • the light absorption layer 23 is formed on the second carrier transport portion 24.
  • the light absorption layer 23 can be formed, for example, by applying the raw material liquid on the second carrier transporting portion 24 and then annealing the applied raw material liquid.
  • the raw material liquid can be prepared, for example, by dissolving a halogenated alkylamine, which is a raw material of the light absorption layer 23, and a lead halide or a tin halide in a solvent.
  • Step 3-4 the first carrier transporting portion 22 is formed on the light absorbing layer 23.
  • the first carrier transporting portion 22 can be formed on the light absorption layer 23 by performing the processing of step 3-4 3 and step 3-4 in the order of this description. ⁇ 0 2020/175 501 33 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • step 3 chome 4 3, to form the first semiconductor layer 2 2 1 on the light absorbing layer 2 3
  • the first semiconductor layer 2 21 is formed so as to be in contact with the light absorption layer 23.
  • the first semiconductor layer 2 2 1 is formed on the light absorption layer 23.
  • a metal oxide such as Tada O 2 , S n O 2 , Z n O, or T n 2 O 3 can be applied.
  • a raw material solution prepared by dissolving a raw material such as metal chloride or metal isopropoxide in a polar solution is applied on the light absorption layer 23, and the raw material is hydrolyzed to generate a metal oxide.
  • the first semiconductor layer 22 may be formed on the light absorption layer 23.
  • an organic material may be applied to the material of the first semiconductor layer 2 21.
  • a fullerene derivative such as Omi 1 ⁇ /1 may be applied.
  • a raw material solution prepared by dissolving Omi 1 ⁇ /1 as a fullerene derivative in an organic solvent is used.
  • the raw material liquid applied on the light absorption layer 23 may be dried and annealed to form the first semiconductor layer 22 I of 0 1 1//1 on the light absorption layer 23.
  • the functional group may be changed to change the solubility and physical properties in an organic solvent.
  • the first carrier introduction layer 2 2 is formed on the first semiconductor layer 2 2 I.
  • the first carrier-introducing layer 22 is formed so as to be in contact with the surface of the first semiconductor layer 2 21 opposite to the light absorption layer 23.
  • the first carrier introduction layer 2 2 I is deposited on the first semiconductor layer 2 2 1.
  • the introduction layer 2 2 can be formed.
  • the first carrier transporting portion 22 can be formed by stacking the first semiconductor layer 2 21 and the first carrier introducing layer 22 2 on the light absorbing layer 23. ..
  • the first carrier introduction layer 2 2 1 ⁇ 0 2020/175 501 34 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the material of the first semiconductor layer 2 21 is adopted so that the first carrier introduction layer 22 I has an ionization potential smaller than the electron solvation power of the first semiconductor layer 22 I.
  • the first semiconductor layer 2 2 1 is in contact with the first semiconductor layer 2 2 1 by the first carrier introduction layer 2 2 1
  • An electron is introduced into 2 2 1. Therefore, for example, the electron density (also called carrier density) in the first semiconductor layer 2 21 can be increased.
  • resistance loss and recombination loss in the first semiconductor layer 2 21 are unlikely to increase. Therefore, for example, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be improved.
  • the first electrode 21 is formed on the first carrier transport portion 22.
  • the first electrode 21 is formed so as to be in contact with the surface of the first carrier introduction layer 22 opposite to the light absorption layer 23.
  • the first electrode 21 is deposited on the first carrier transport section 22. Can be formed.
  • the material of the first electrode 21 is, for example, ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ 2 , 3 ⁇ ⁇ 2 or n ⁇ , etc., or silver (89), gold (8), copper ( ⁇ Li), titanium (Ding I), indium (I n) or tin (S n) metal such may be applied.
  • the first carrier transport section 22 may be configured such that the first semiconductor layer 2 2 I and the first carrier introduction layer 2 2 I are moved once in one direction as the first direction. If it has a simple laminated structure, the solar cell element 20 can be easily manufactured. In addition, for example, the contact resistance between the first semiconductor layer 2 21 and the first carrier introduction layer 2 2 is unlikely to increase. As a result, for example, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second carrier transporting portion 24 is configured such that the second carrier introducing layer 2 4 and the second semiconductor layer 2 4 1 are aligned in one direction as the first direction. If the solar cell element 20 has a simple structure in which ⁇ 0 2020/175 501 35 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the contact resistance between the second carrier introduction layer 2 4 and the second semiconductor layer 2 4 1 is unlikely to increase.
  • the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second carrier introduction layer 2 4 and the second semiconductor layer 2 4 I are sequentially formed by different film forming processes.
  • the second carrier transport portion 24 can be formed.
  • the first carrier transporting portion 22 can be formed by sequentially forming the first semiconductor layer 22 I and the first carrier introducing layer 22 2 in different film forming processes. Therefore, for example, when forming the second carrier transporting part 24, the second carrier introducing layer 2 4 I and the second semiconductor layer 2 4 I, which are different in mutually suitable film forming processes, are described in this description. It can be laminated in order.
  • the first semiconductor layer 2 2 I and the first carrier introducing layer 22 2 which are different in mutually suitable film forming processes are arranged in this order. It can be laminated.
  • the combination of mutually different film forming processes includes, for example, a combination of sputtering and vapor deposition, or a combination of a process of applying and heating a raw material liquid and sputtering or vapor deposition.
  • an organic material such as 3 1 “ ⁇ - ⁇ 1 ⁇ /1 6 chome 0,? 3 1 ⁇ 1 chome, 97 AA and 0 iso _ chome 0, the main chain of the organic material is It is assumed that the process of applying the raw material liquid and heating is more suitable than the vacuum process such as vapor deposition that may break.
  • a large number of concave portions 0 and a large number of convex portions 0 are formed on the surface of the light absorbing layer 23 depending on the formation conditions of the light absorbing layer 23. It is assumed that the unevenness 2 including 3 is formed.
  • the first semiconductor layer 2 21 is formed by applying and heating the raw material liquid, and in step 3-4, 1 It is possible to form the carrier introduction layer 22 by vacuum process. If such a configuration is adopted, for example, as shown in FIG. 6 (well), the unevenness 23 of the light absorption layer 23 can be filled with the first semiconductor layer 2 21. afterwards ⁇ 0 2020/175 501 36 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • a first carrier introduction layer 22 2 is formed on the first semiconductor layer 22 I, and as shown in FIG.
  • the first electrode 21 can be formed on the introduction layer 22.
  • the first carrier introduction layer 22 may be formed by applying the raw material liquid and heating.
  • the unevenness 23 may be filled only with the first semiconductor layer 2 21: or the first semiconductor layer 2 It may be filled with 2 1 and the first carrier introduction layer 2 2 formed on the first semiconductor layer 2 2 1.
  • the thickness of the first semiconductor layer 22 I is made larger than the height of the unevenness 23.
  • the total thickness of the first semiconductor layer 22 I and the first carrier introduction layer 22 22 may be larger than the height of the unevenness 23.
  • the first carrier transporting part 22 of the light absorbing layer 23 is formed.
  • the first carrier transporting part 22 may be formed such that the thickness of the first carrier transporting part 22 is larger than the height of the unevenness 23 existing on the surface (formation surface).
  • the formation surface for example, a surface oriented in one direction as the first direction of the light absorption layer 23 is adopted.
  • the thickness of the first carrier transport portion 22 is The height is larger than the height of the unevenness 23 existing on the surface of the first electrode 21 side of 23.
  • the height of the unevenness 23 in one direction as the thickness direction of the light absorption layer 23 is, for example, the closest to the second electrode 25 of the many recesses ⁇ .
  • the bottom of the light absorption layer 23 and the top of the many protrusions 0 located farthest from the second electrode 25 are the distances in one direction as the thickness direction of the light absorption layer 23. Be done. ⁇ 0 2020/175 501 37 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • the first carrier 2 1 can be formed on a wider surface of the light absorption layer 23, because the first electrode 2 1 and the first electrode 2 1 do not come into direct contact with each other.
  • both the formation of the first semiconductor layer 2 2 I in Step 3-4 3 and the formation of the first carrier-introduced layer 2 2 I in Step 3--4 are both vacuum-processed. May be run with. Specifically, for example, both the formation of the first semiconductor layer 2 2 I in step 3 4 3 and the formation of the first carrier introduction layer 2 2 in step 3 4 3 are performed by the same method such as vapor deposition or sputtering. It may be realized by any kind of vacuum process. If such a configuration is adopted, for example, the first semiconductor layer 2 2 I and the first carrier introduction layer 22 2 can be continuously formed by the same film forming apparatus. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the first electrode 21 may be formed by the same type of vacuum process such as vapor deposition. If such a configuration is adopted, for example, the first semiconductor layer 22 I, the first carrier introduction layer 22 2 and the first electrode 21 can be continuously formed by the same film forming apparatus. .. Thereby, for example, the photoelectric conversion efficiency in the solar cell element 20 can be easily improved.
  • the second carrier transporting portion 24 is provided with the second carrier introduction layer 2 4 I and the second semiconductor in one direction as the first direction, as shown in Fig. 10, for example.
  • the layers 2 4 I and may be repeatedly laminated.
  • the second semiconductor layer 24 I and the second carrier introduction layer 24 ⁇ 0 2020/175 501 38 ⁇ (: 171? 2020 /007566
  • Such a second carrier transporting section 24 is, for example, in the above Step 3-2, on the second electrode 25, the first carrier-introducing layer 22-2 formed in Step 3-23 and the step 3-3. It can be formed by repeatedly stacking the first semiconductor layer 22 formed in a swath.
  • the thickness of the second carrier transport section 24 is increased. Can be increased.
  • the first carrier transporting portion 22 is, for example, as shown in Fig. 10, the negative direction as the first direction from the light absorption layer 23 to the first electrode 21.
  • the first semiconductor layer 22 I and the first carrier introduction layer 22 2 may be repeatedly laminated.
  • Such a first carrier transporting portion 22 is formed, for example, in the above step 3-4, on the light absorption layer 23, the first semiconductor layer 2 2 I formed in the step 3-4 3 and step 3-4. It can be formed by repeatedly laminating the first carrier introduction layer 22 formed of 4 slabs.
  • the first carrier layer 2 2 1 has a second direction in the _ direction as the first direction. 1 If the semiconductor carrier 2 2 I and the 1st carrier introduction layer 2 2 are stacked multiple times to adopt the 1st carrier transport section 22, the thickness of the 1st carrier transport section 22 is increased. be able to. Thereby, for example, even if unevenness 23 exists on the surface of the light absorption layer 23, this unevenness can be filled with the first carrier transport portion 22. As a result, for example, a leak current between the light absorption layer 23 and the first electrode 21 can be made difficult to occur.
  • the number of times that the first semiconductor layer 2 21 and the first carrier introduction layer 22 2 are repeatedly laminated in one direction as the first direction is The number of times of designation of 2 or more is applied according to the required thickness in the first carrier transport section 22.
  • the first carrier transporting portion 22 may be formed so that the thickness of the first carrier transporting portion 22 is larger than the height.
  • the surface to be formed for example, a surface oriented in one direction as the first direction of the light absorption layer 23 is adopted.
  • the thickness of the first carrier transport portion 22 is It becomes larger than the height of the unevenness 23 existing on the surface of the first electrode 21 side of 23.
  • the first carrier transporting portion 22 may be a semiconductor layer of the first conductivity type (door type). In this case, for example, as shown in FIG. 11 (3), a mode in which the first carrier transporting portion 22 is composed of one semiconductor layer can be considered.
  • the second carrier transporting section 24 may be a semiconductor layer of the second conductivity type.
  • the second carrier transporting part 24 may be composed of one semiconductor layer.
  • the second carrier transporting portion 24 may be deleted and the light absorbing layer 23 may be changed to the light absorbing layer 27 having the second conductivity type. ..
  • the second carrier transporting portion 24 may be deleted and the light absorbing layer 23 may be changed to the light absorbing layer 27 having the second conductivity type. ..
  • Figure 12 ⁇ 02020/175 501 40 (:171? 2020/007566
  • one semiconductor substrate, one thin film semiconductor layer, or the like is used.
  • the semiconductor substrate for example, a silicon substrate having the second conductivity type (type) can be applied.
  • a compound semiconductor having a chalcopyrite structure such as a ⁇ 3 semiconductor having a second conductivity type (type) or a ⁇ 03 semiconductor is applied.
  • ⁇ I 3 semiconductor is a compound semiconductor containing copper ( ⁇ ), indium (I n) and selenium (36).
  • 0 I Semiconductors are copper ( ⁇ 310, indium (In), gallium And selenium It is a compound semiconductor containing.
  • the first carrier introduction layer 22 has a plurality of dispersed island-shaped portions on one surface of the first semiconductor layer 221. Aspects may be adopted. Further, in each of the above-described embodiments, for example, as shown in FIG. 13, the second carrier-introducing layer 24 is provided on one surface of the second semiconductor layer 241, and the plurality of island-shaped portions are dispersed. May be adopted.

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Abstract

太陽電池素子は、第１電極と、第２電極と、光吸収層と、第１キャリア輸送部と、を備えている。光吸収層は、第１電極と第２電極との間に位置している。第１キャリア輸送部は、光吸収層と第１電極との間に位置している。第１キャリア輸送部は、光吸収層から第１電極に向かう方向に積層している状態にある、第１導電型の第１半導体層と、第１キャリア導入層と、を有する。第１キャリア導入層は、第１半導体層の第１電極側の面に接している。第１キャリア導入層におけるイオン化ポテンシャルは、第１半導体層における電子親和力よりも小さい。

Description

\¥0 2020/175501 1 卩（：17 2020 /007566 明 細 書
発明の名称 ： 太陽電池素子、 および太陽電池素子の製造方法 技術分野
[0001 ] 本開示は、 太陽電池素子、 および太陽電池素子の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 太陽電池素子には、 例えば、 第 1電極層、 電子輸送層、 光吸収層、 ホール 輸送層および第 2電極層が、 この記載の順に積層された構造を有するものが ある （例えば、 特許第 5 0 0 5 4 6 7号公報の記載を参照） 。 電子輸送層は 、 例えば、 光吸収層における光電変換で生じた電子を輸送する役割を有する 。 ホール輸送層は、 例えば、 光吸収層における光電変換で生じた正孔を輸送 する役割を有する。
発明の概要
[0003] 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法が開示される。
[0004] 太陽電池素子の一態様は、 第 1電極と、 第 2電極と、 光吸収層と、 第 1キ ャリア輸送部と、 を備える。 前記光吸収層は、 前記第 1電極と前記第 2電極 との間に位置している。 前記第 1キャリア輸送部は、 前記光吸収層と前記第 1電極との間に位置している。 前記第 1キャリア輸送部は、 前記光吸収層か ら前記第 1電極に向かう方向に積層している状態にある、 第 1導電型の第 1 半導体層と、 第 1キャリア導入層と、 を有する。 該第 1キャリア導入層は、 前記第 1半導体層の前記第 1電極側の面に接している。 前記第 1キャリア導 入層におけるイオン化ポテンシャルは、 前記第 1半導体層における電子親和 力よりも小さい。
[0005] 太陽電池素子の他の一態様は、 第 1電極と、 第 2電極と、 光吸収層と、 第
2キャリア輸送部と、 を備える。 前記光吸収層は、 前記第 1電極と前記第 2 電極との間に位置している。 前記第 2キャリア輸送部は、 前記光吸収層と前 記第 2電極との間に位置している。 前記第 2キャリア輸送部は、 前記光吸収 層から前記第 2電極に向かう方向に積層している状態にある、 第 2導電型の \¥0 2020/175501 2 卩（：171? 2020 /007566
第 2半導体層と、 第 2キャリア導入層と、 を有する。 該第 2キャリア導入層 は、 前記第 2半導体層の前記第 2電極側の面に接している。 前記第 2キャリ ア導入層における電子親和力は、 前記第 2半導体層におけるイオン化ポテン シャルよりも大きい。
［0006］ 太陽電池素子の製造方法の一態様は、 ステップ (八)と、 ステップ )と、 を 有する。 前記ステップ (八)において、 光吸収層上に、 第 1半導体層と、 該第 1 半導体層における電子親和力よりも小さなイオン化ポテンシャルを有する第 1キャリア導入層とを、 前記第 1半導体層のうちの前記光吸収層とは逆側の 面に前記第 1キャリア導入層が接するように積層することで、 第 1キャリア 輸送部を形成する。 前記ステップ )において、 前記第 1キャリア輸送部上に 第 1電極を形成する。
［0007］ 太陽電池素子の製造方法の他の一態様は、 ステップ (3)と、 ステップ (1))と 、 を有する。 前記ステップ (3)において、 光吸収層上に、 第 2半導体層と、 該 第 2半導体層におけるイオン化ポテンシャルよりも大きな電子親和力を有す る第 2キャリア導入層とを、 前記第 2半導体層のうちの前記光吸収層とは逆 側の面に前記第 2キャリア導入層が接するように積層することで、 第 2キャ リア輸送部を形成する。 前記ステップ )において、 前記第 2キャリア輸送部 上に第 2電極を形成する。
図面の簡単な説明
［0008］ ［図 1］図 1は、 第 1実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例を模式的に 示す図である。
［図 2］図 2は、 第 1キャリア導入層、 第 1半導体層、 光吸収層、 第 2キャリア 輸送層および第 2キャリア導入層の間におけるエネルギ_準位の関係の一例 を示すエネルギーバンド図である。
［図 3］図 3は、 第 1キャリア導入層、 第 1半導体層、 光吸収層、 第 2キャリア 輸送層および第 2キャリア導入層の間におけるイオン化ポテンシャルと電子 親和力との関係の一例を示す図である。
［図 4］図 4 ( 3 ) は、 第 2半導体層と第 2キャリア導入層とが接触していない \¥0 2020/175501 3 卩（：171? 2020 /007566
場合における第 2半導体層および第 2キャリア導入層のそれぞれについての エネルギーバンドの一例を示す図である。 図 4 （匕） は、 第 2半導体層と第 2キャリア導入層との接合界面およびその近傍におけるエネルギーバンドの _例を示す図である。
［図 5］図 5は、 第 1実施形態に係る太陽電池素子の製造方法についてのフロー の一例を示す流れ図である。
［図 6］図 6 （3） は、 光吸収層が形成された状態における光吸収層の断面構成 の一部の一例を示す図である。 図 6 （匕） は、 光吸収層上に半導体層が形成 された状態における積層構造の断面構成の一部の一例を示す図である。 図 6 （〇） は、 半導体層上にキャリア導入層が形成された状態における積層構造 の断面構成の一部の一例を示す図である。 図 6 （〇〇 は、 キャリア導入層上 に電極が形成された状態における積層構造の断面構成の一部の一例を示す図 である。
［図 7］図 7は、 第 2実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例を模式的に 示す図である。
［図 8］図 8は、 第 3実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例を模式的に 示す図である。
［図 9］図 9は、 第 3実施形態に係る太陽電池素子の製造方法についてのフロー の一例を示す流れ図である。
［図 10］図 1 0は、 第 3実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の他の一例を 模式的に示す図である。
［図 1 1］図 1 1 （3） は、 第 4実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例 を模式的に示す図である。 図 1 1 （匕） は、 第 4実施形態に係る太陽電池素 子の断面構成の他の一例を模式的に示す図である。
［図 12］図 1 2 （3） は、 第 5実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例 を模式的に示す図である。 図 1 2 （匕） は、 第 5実施形態に係る太陽電池素 子の断面構成の他の一例を模式的に示す図である。
［図 13］図 1 3は、 第 6実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の一例を模式 \¥0 2020/175501 4 卩（：171? 2020 /007566
的に示す図である。
発明を実施するための形態
[0009] 太陽電池素子には、 例えば、 第 1電極層、 電子輸送層、 光吸収層、 ホール 輸送層および第 2電極層が、 この記載の順に積層された構造を有するものが ある。 電子輸送層は、 例えば、 光吸収層における光電変換で生じた電子を輸 送する役割と、 光吸収層における光電変換で生じた正孔をブロックする役割 と、 を有する。 ホール輸送層は、 例えば、 光吸収層における光電変換で生じ た正孔を輸送する役割と、 光吸収層における光電変換で生じた電子をブロッ クする役割と、 を有する。
[0010] ここで、 例えば、 電子輸送層およびホール輸送層のそれぞれを形成する際 には、 母材としての半導体材料に対して不純物元素を添加するドーピングを 行う。 このドーピングを行うプロセスには、 例えば、 液相の状態で母材とし ての半導体材料と不純物元素とを混合するプロセス （液相プロセスともいう ） または気相の状態で母材としての半導体材料と不純物元素とを混合するプ ロセス （気相プロセスともいう） が適用される。 液相プロセスには、 例えば 、 半導体材料と不純物元素とが混合された液体を基板上に塗布して、 基板上 に不純物元素が混合された半導体層を形成する成膜法が適用される。 気相プ ロセスには、 例えば、 蒸着またはスパッタリングなどの手法で母材としての 半導体材料と不純物元素とを同時に飛ばして、 基板上に母材としての半導体 材料に不純物元素が混合された半導体層を形成する成膜法が適用される。
[001 1 ] ところで、 例えば、 型の有機の半導体材料などについては、 有機の半導 体材料が気化される前に高分子の主鎖が切れてしまう不具合が生じ得ること が想定され、 気相プロセスを用いた半導体層の成膜が適用しにくい場合があ る。 また、 例えば、 型の有機の半導体材料などについては、 液相プロセス において、 母材としての半導体材料と不純物元素とを均一に混合させること が難しい場合がある。
[0012] また、 例えば、 無機の半導体材料などについては、 気相プロセスを用いて 半導体層を形成することが可能であれば、 半導体層において母材としての半 \¥0 2020/175501 5 卩（：171? 2020 /007566 導体材料と不純物元素とを比較的均一に混合させることが可能である。 そし て、 ここで、 例えば、 電極と半導体層との接触抵抗および界面抵抗を低下さ せるためには、 半導体層の全体に対して高濃度で不純物元素のドーピングを 行うことが考えられる。
[0013] しかしながら、 例えば、 半導体層において不純物元素が高濃度で存在して いれば、 移動度の低下による抵抗損失、 および高濃度の不純物元素がキヤリ アの移動に対するトラップとなることで生じるキヤリアの再結合による損失 （再結合損失ともいう） が増加し得る。
[0014] このため、 例えば、 太陽電池素子については、 光電変換効率を向上させる 点で改善の余地がある。
[0015] そこで、 本開示の発明者らは、 太陽電池素子について、 光電変換効率を向 上させることができる技術を創出した。
[0016] これについて、 以下、 各種実施形態について、 図面を参照しつつ説明する 。 図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されて おり、 下記説明では重複説明が省略される。 図面は模式的に示されたもので ある。 図 1、 図 6 （a） から図 8および図 1 0から図 1 3には、 右手系の X 丫 座標系が付されている。 この乂丫 座標系では、 太陽電池装置 1 0の第 1面 1 0チの法線方向が + 方向とされ、 第 1面 1 0チに沿った一方向が十 X方向とされ、 第 1面 1 0干に沿った方向であって、 +乂方向と + 方向と の両方に直交する方向が +丫方向とされている。
[0017] < 1 . 第 1実施形態 >
第 1実施形態に係る太陽電池装置 1 〇について、 図 1から図 4 （匕） を参 照しつつ説明する。
[0018] 図 1で示されるように、 太陽電池装置 1 0は、 主に光が入射する受光面 （ 第 1面ともいう） 1 0干と、 この第 1面 1 0干の逆側に位置している第 2面 1 0匕と、 を有する。 第 1実施形態では、 第 1面 1 0干が、 第 1方向として の + 方向を向いている。 第 2面 1 0 13が、 第 2方向としての一 方向を向 いている。 + 方向は、 例えば、 南中している太陽に向かう方向に設定され \¥0 2020/175501 6 卩（：17 2020 /007566
る。
[0019] 図 1で示されるように、 太陽電池装置 1 0は、 例えば、 基材 1 と、 太陽電 池素子 2 0と、 を有する。
[0020] < 1 - 1 . 太陽電池素子 >
太陽電池素子 2 0は、 基材 1上に位置している。 太陽電池素子 2 0は、 例 えば、 第 1電極 2 1 と、 第 1キャリア輸送部 2 2と、 光吸収層 2 3と、 第 2 キャリア輸送部 2 4と、 第 2電極 2 5と、 を備えている。 第 1実施形態では 、 基材 1上に、 第 1電極 2 1 と、 第 1キャリア輸送部 2 2と、 光吸収層 2 3 と、 第 2キャリア輸送部 2 4と、 第 2電極 2 5と、 がこの記載の順に積層さ れている状態にある。 換言すれば、 第 2方向としての一 方向において、 第 1電極 2 1 と、 第 1キャリア輸送部 2 2と、 光吸収層 2 3と、 第 2キャリア 輸送部 2 4と、 第 2電極 2 5と、 がこの記載の順に積層されている状態にあ る。
[0021 ] < 1 - 1 - 1 . 基材>
基材 1は、 例えば、 透光性を有する絶縁性の基板である。 この基材 1は、 例えば、 特定波長域の光に対する透光性を有する。 特定波長域は、 例えば、 光吸収層 2 3が吸収して光電変換を生じ得る光の波長域を含む。 これにより 、 例えば、 第 1面 1 0チに照射される光が、 光吸収層 2 3に向けて基材 1 を 透過し得る。 ここで、 例えば、 特定波長域に、 太陽光を構成する照射強度の 高い光の波長が含まれていれば、 太陽電池素子 2 0における発電量が増加し 得る。 基材 1の材料には、 例えば、 ガラス、 アクリルまたはポリカーボネー 卜などが適用される。 基材 1の形状としては、 例えば、 平板状、 シート状ま たはフィルム状などが採用される。 基材 1の厚さは、 例えば、 〇. 0 1 ミリ メートル （01 111） から 5 01 111程度とされる。
[0022] < 1 _ 1 _ 2 . 第 1電極 >
第 1電極 2 1は、 基材 1上に位置している。 第 1電極 2 1は、 例えば、 光 吸収層 2 3における光の照射に応じた光電変換で生じたキャリアを集めるこ とができる。 第 1実施形態では、 第 1電極 2 1は、 例えば、 キャリアとして \¥0 2020/175501 7 卩（：171? 2020 /007566
の電子を集める電極 （負電極ともいう） としての役割を果たすことができる 。 第 1電極 2 1は、 例えば、 透光性を有する。 第 1電極 2 1が、 基材 1 と同 様に、 特定波長域の光に対する透光性を有していれば、 特定波長域の光が基 材 1 と第 1電極 2 1 とを透過して第 1キャリア輸送部 2 2に入射し得る。 第 1電極 2 1の材料には、 例えば、 特定波長域の光に対して透光性を有する透 明導電性酸化物 （丁〇〇） が適用される。 丁〇〇は、 例えば、 酸化インジウ ムスズ （丨 丁〇） 、 フッ素ドープ酸化スズ （ 丁〇） 、 二酸化チタン （丁 I 〇 2） 、 酸化スズ （IV） （s n〇2） または酸化亜鉛 （z n〇） などを含む。 第 1電極 2 1 には、 例えば、 厚さが小さな薄膜状または層状の電極 （第 1電 極層ともいう） などが適用される。 第 1電極 2 1の厚さは、 例えば、 1 0 （ ナノメートル） 1·! 01から 1 0 0 0 01程度とされる。 ここで、 例えば、 後述 する第 2電極 2 5が透光性を有する場合には、 第 1電極 2 1が透光性を有し ていなくてもよい。 透光性を有していない第 1電極 2 1の材料としては、 例 えば、 銀 （八 9） 、 金 （八リ） 、 銅 （〇リ） 、 チタン （丁 丨） 、 インジウム （ I n） またはスズ （S n） などの導電性に優れた金属が適用され得る。
[0023] < 1 - 1 - 3 . 第 1キャリア輸送部 >
第 1キャリア輸送部 2 2は、 第 1電極 2 1 と光吸収層 2 3との間に位置し ている。 第 1キャリア輸送部 2 2は、 例えば、 光吸収層 2 3における光の照 射に応じた光電変換で生じたキャリアとしての電子を収集して第 1電極 2 1 に出力することができる。 換言すれば、 第 1キャリア輸送部 2 2は、 キャリ ア （電子） を輸送するための部分 （電子輸送部ともいう） である。 第 1キャ リア輸送部 2 2は、 例えば、 光吸収層 2 3側からのホール （正孔） の侵入を ブロックする機能も有する。
[0024] 第 1キャリア輸送部 2 2は、 例えば、 第 1導電型を有する第 1半導体層 2
2 1と、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と、 を有する。 第 1実施形態では、 第 1 導電型は、 n型である。 また、 例えば、 光吸収層 2 3の第 1電極 2 1側の面 上において、 第 1半導体層 2 2 Iと、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と、 がこの 記載の順に積層している状態にある。 換言すれば、 例えば、 光吸収層 2 3か \¥0 2020/175501 8 卩（：171? 2020 /007566
ら第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての + 方向において、 第 1半導体層 2 2 と、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と、 がこの記載の順に積層している状 態にある。
[0025] 第 1半導体層 2 2 Iは、 例えば、 第 1電極 2 1 と光吸収層 2 3との間に位 置している。 第 1実施形態では、 第 1半導体層 2 2 1は、 光吸収層 2 3に接 している。 具体的には、 例えば、 第 1半導体層 2 2 は、 光吸収層 2 3のう ちの第 1電極 2 1側の面に接している。 第 1半導体層 2 2 Iには、 例えば、 透明な無機材料の半導体の層が適用される。 この無機材料は、 例えば、 丁 丨 〇 2、 S n〇2、 n〇または酸化インジウム （丨 n 2 0 3） などを含む。 第 1 半導体層 2 2 は、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 によってキャリア （ 電子） が導入された状態にある。 この第 1半導体層 2 2 1は、 例えば、 主成 分としての無機材料の半導体に、 キャリア （電子） を導入するための元素 （ ドーパントともいう） を含んでいてもよい。 ここで、 II族金属の酸化物 （ 门〇など） に対するドーパントには、 例えば、 アルミニウム （八 丨） 、 ガリ ウム
Figure imgf000010_0001
およびインジウム （丨 n） などのうちの 1種以上の III族元素が 適用され得る。 III族金属の酸化物 （丨 门2〇3など） に対するドーパントには 、 例えば、 チタン （丁 丨） およびスズ （S n） などのうちの 1種以上の IV族 元素が適用され得る。 IV族金属の酸化物 （丁 丨 〇2、 S n〇2など） に対する ドーパントには、 例えば、 ニオブ
Figure imgf000010_0002
およびアンチモン （3匕） などの うちの 1種以上の V族元素が適用され得る。 主成分は、 含有成分のうち含有 される比率 （含有率ともいう） が最も大きい （高い） 成分を意味する。
[0026] 第 1キャリア導入層 2 2 丨 は、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1に接している 。 第 1実施形態では、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 は、 第 1半導体層 2 2 Iの第 1電極 2 1側の面に接している。 また、 例えば、 第 1キャリア導 入層 2 2 丨 は、 第 1電極 2 1 に接している。 換言すれば、 基材 1上に、 第 1 電極 2 1、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 および第 1半導体層 2 2 1、 がこの記 載の順に積層された状態にある。 さらに換言すれば、 第 2方向としての一 方向において、 第 1電極 2 1、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 および第 1半導体 層 2 2 tがこの記載の順に積層している状態にある。
[0027] この第 1キャリア導入層 2 2 i は、 例えば、 第 1半導体層 2 2 tにおける 電子親和力よりも小さなイオン化ポテンシャルを有する。 これにより、 第 1 キャリア導入層 2 2 i は、 第 1半導体層 2 2 tにキャリアとしての電子を導 入する層 （電子導入層ともいう） としての役割を果たすことができる。 この ため、 例えば、 第 1半導体層 2 2 tにおける不純物元素の濃度を高めなくて も、 第 1半導体層 2 2 tに接している第 1キャリア導入層 2 2 i によって、 第 1半導体層 2 2 tに電子が導入されて、 第 1半導体層 2 2 tにおける電子 の密度 （キャリア密度ともいう） が高まり得る。 その結果、 例えば、 第 1半 導体層 2 2 tにおける抵抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがっ て、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させることがで きる。 また、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 iが半導体層である場合には 、 第 1キャリア導入層 2 2 iでは、 第 1半導体層 2 2 tに電子を導入した結 果、 キャリアとしての正孔の密度が増加し、 抵抗損失が生じにくくなる。 こ れにより、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2と第 1電極 2 1 との界面におけ る電気抵抗が生じにくい。
[0028] 第 1キャリア導入層 2 2 iの材料には、 例えば、 炭酸セシウム （C s 2 C〇 3） 、 フッ化リチウム （L i F） またはカルシウム （C a） が適用され得る。
[0029] ここで、 例えば、 図 2で示されるように、 第 1キャリア導入層 2 2 iの材 料が、 半導体などの禁制帯 B 2 2 i を有する材料である場合を想定する。 こ の場合には、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 i における禁制帯 B 2 2 i と 価電子帯との境界のエネルギー準位 E 2 i Vが、 第 1半導体層 2 2 tにおけ る禁制帯 B 2 2 tと伝導帯との境界のエネルギー準位 E 2 t cよりも高けれ ば、 第 1キャリア導入層 2 2 iから第 1半導体層 2 2 tに電子が導入される 。 ここでは、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 iから第 1半導体層 2 2 tに 電子が導入されれば、 第 1キャリア導入層 2 2 i には正孔が生じる。 エネル ギー準位 E 2 i Vは、 第 1キャリア導入層 2 2 i における価電子帯のエネル ギー準位の上端 （V B M （Va lence Band Max i mum） または H O M O （H i ghest Occupied Molecular Orbital） 準位） に相当する。 エネルギー準位 E 2 t c は、 第 1半導体層 22 tにおける伝導帯のエネルギー準位の下端 （C Bm （C onduct i on Band mini mum） または L UMO （Lowest Unoccupied Molecular 0 rbital） 準位） に相当する。 ここでは、 真空準位と、 第 1キャリア導入層 2 2 i における価電子帯のエネルギー準位の上端 （V BMまたは H OMO準位 ） との差が、 第 1キャリア導入層 22 iのイオン化ポテンシャルに相当する 。 真空準位と、 第 1半導体層 22 tにおける伝導帯のエネルギー準位の下端 （C Bmまたは L UMO準位） との差が、 第 1半導体層 22 tの電子親和力 に相当する。 ここでは、 例えば、 第 1半導体層 22 tの C Bmまたは L UM 〇準位が一 3. 7 e Vから一 4. 2 e V程度に設定され、 第 1キャリア導入 層 22 i には、 VBMまたは HOM〇準位が約一 3. O e Vである炭酸セシ ウム （C s2C〇3） が適用される。
[0030] また、 ここで、 例えば、 図 3で示されるように、 第 1キャリア導入層 22 iの材料が、 金属などの禁制帯 B 22 i を有していない導電性を有する材料 である場合を想定する。 この場合には、 例えば、 第 1キャリア導入層 22 i のフェルミ準位 E 2 i f が、 第 1半導体層 22 tにおける禁制帯 B 22 tと 伝導帯との境界のエネルギー準位 E 2 t cよりも高ければ、 第 1キャリア導 入層 22 iから第 1半導体層 22 tに電子が導入され得る。 ここでは、 第 1 キャリア導入層 22 iから第 1半導体層 22 tに電子が導入されれば、 第 1 キャリア導入層 22 i には正孔が生じ得る。 真空準位と第 1キャリア導入層 22 iのフェルミ準位 E 2 i f との差は、 第 1キャリア導入層 22 iのイオ ン化ポテンシャルおよび電子親和力に相当する。
[0031] ここで、 例えば、 第 1キャリア導入層 22 iが、 1 n mから5 n m程度の 厚さを有する薄膜であれば、 光吸収層 23から第 1電極 2 1 に向けた電子の 移動に対する電気抵抗が増加しにくい。 また、 例えば、 第 1半導体層 22 t が、 第 1半導体層 22 tを構成する半導体の材料におけるデバイ長ス D以下の 厚さを有していれば、 第 1キャリア導入層 22 i によって第 1半導体層 22 tの厚さ方向の全域にキャリア （電子） が導入され得る。 このデバイ長ス Dは \¥0 2020/175501 1 1 卩（：171? 2020 /007566
、 半導体の材料において電場が広がる範囲を示すものである。 このデバイ長 ス0は、 例えば、 比誘電率を £、 ボルツマン定数を
Figure imgf000013_0001
温度を丁、 キャリア 密度を 1·!、 電気素量を㊀とした場合に、 次の式 （1） で示される。
[0032] ス〇={ （£ ^丁/ |^ 6 2） - （1） 。
[0033] ここで、 例えば、 仮に、 比誘電率 £を 1から 1 0 0とし、 キャリア密度 を 1 X 1 0 1 6〇 01 - 3から 1 X 1 0 1 8 0 01 - 3程度とし、 温度丁を常温である 3 0 0ケルビン （＜） とすれば、 デバイ長ス0は、 1 门 から 1 0 0 n 程度と 算出される。 この場合には、 第 1半導体層 2 2 1:の厚さは、 例えば、 1 n m から 1 0 0 n 程度とされる。 ここでは、 キャリア密度 nは、 第 1半導体層 2 2 Iの元素欠損および不純物元素に起因するキャリア （電子） の密度と、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 によって第 1半導体層 2 2 Iに導入されたキャリ ア （電子） の密度と、 を含む。 例えば、 第 1半導体層 2 2 1の材料が有機材 料であれば、 キャリア密度门は、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 によって第 1半 導体層 2 2 1:に導入されたキャリア （電子） の密度である。 また、 ここでは 、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨から第 1半導体層 2 2 1へのキャリア （電子） の移動に伴い、 電荷分布に起因するクーロンポテンシャルが生じる 。 このクーロンポテンシャルは、 第 1キャリア導入層 2 2 丨から第 1半導体 層 2 2 へのさらなるキャリア （電子） の移動を妨げる。 このため、 第 1半 導体層 2 2 1における実際のキャリア密度 nは、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1の電子親和力と第 1キャリア導入層 2 2 丨のイオン化ポテンシャルとの差 と、 上記のクーロンポテンシャルと、 のバランスに応じて決定され得る。
[0034] また、 第 1実施形態では、 上述したように、 第 1キャリア輸送部 2 2は、 例えば、 第 2方向としての一 方向において第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 Iとが 1回積層されたシンプルな構造を有する。 このため、 例えば、 太陽電池素子 2 0を容易に製造することができる。 また、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 1との接触抵抗が増加しにく い。 その結果、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向 上させることができる。 \¥0 2020/175501 12 卩（：171? 2020 /007566
[0035] < 1 — 1 — 4 . 光吸収層 >
光吸収層 2 3は、 第 1電極 2 1 と第 2電極 2 5との間に位置している。 第 1実施形態では、 光吸収層 2 3は、 第 1キャリア輸送部 2 2上に位置してい る。 換言すれば、 光吸収層 2 3は、 第 1電極 2 1上に、 第 1半導体層 2 2 1 を含む第 1キャリア輸送部 2 2を介して位置している。
［0036］ 光吸収層 2 3は、 例えば、 基材 1、 第 1電極 2 1および第 1キャリア輸送 部 2 2を透過した光を吸収することができる。 第 1実施形態では、 光吸収層 2 3には、 例えば、 真性半導体 （丨型半導体ともいう） が適用される。 丨型 半導体には、 例えば、 ベロブスカイ ト構造を有する半導体 （ぺロブスカイ ト 半導体ともいう） が適用される。 ぺロブスカイ ト半導体として、 例えば、 八 イオンと巳イオンと Xイオンとが結合した八巳乂3の組成を有するハロゲン化 ぺロブスカイ ト半導体が適用される。 ここで、 八イオンには、 例えば、 メチ ルアンモニウムイオン （1\/1八+） 、 ホルムアミジニウムイオン （ 八+） およ びグアジニウムイオン （〇八+） などのうちの 1種以上の有機イオン、 あるい はセシウムイオン （〇 3 +） 、 ルビジウムイオン （［¾匕+） およびカリウムイ オン （＜+） などのうちの 1種以上の無機イオンが適用される。 また、 八イオ ンは、 例えば、 1種以上の有機カチオンのみを含んでいてもよいし、 1種以 上の無機イオンのみを含んでいてもよいし、 あるいは 1種以上の有機カチオ ンと 1種以上の無機イオンとをこれらが混合された状態で含んでいてもよい 。 また、 有機カチオンには、 例えば、 アミン基を有する有機カチオンが適用 されてもよい。 アミン基を有するぺロブスカイ ト構造を有する半導体が採用 されれば、 光吸収層 2 3における光電変換効率が上昇し得る。 これにより、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率が向上し得る。 巳イオンには、 例え ば、 鉛イオン （ 13 2 +） および錫イオン （3 1^ 2 +） などのうちの 1種以上の 1 4族 （IV—八族） の元素の金属イオンが適用される。 Xイオンには、 例え ば、 ヨウ素イオン （丨 _） 、 臭素イオン （巳 「_） および塩素イオン （〇 丨 _） などのうちの 1種以上のハロゲン化物イオンが適用される。
［0037］ 図 2および図 3で示されるように、 例えば、 光吸収層 2 3の禁制帯巳 2 3 \¥0 2020/175501 13 卩（：171? 2020 /007566
と価電子帯との境界のエネルギー準位である V巳 IV!または 1~1〇 IV!〇準位は、
Figure imgf000015_0001
〇準位以上である。 また、 例えば 、 光吸収層 2 3の禁制帯巳 2 3と伝導帯との境界のエネルギー準位である〇 巳 または !_ II IV!〇準位は、 第 1半導体層 2 2 Iの〇巳〇1または1_ 11 1\/1〇準 位以上である。
[0038] 光吸収層 2 3の厚さは、 例えば、
Figure imgf000015_0002
とされ る。 換言すれば、 光吸収層 2 3の厚さは、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1の厚 さよりも大きく、 第 2半導体層 2 4 の厚さよりも大きい。 これにより、 光 吸収層 2 3は、 例えば、 基材 1、 第 1電極 2 1および第 1キャリア輸送部 2 2を透過した光を十分に吸収することができる。
[0039] < 1 - 1 - 5 . 第 2キャリア輸送部 >
第 2キャリア輸送部 2 4は、 光吸収層 2 3と第 2電極 2 5との間に位置し ている。 第 1実施形態では、 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 光吸収層 2 3に対する光の照射に応じた光電変換で生じたキャリアとしての正孔を収 集して第 2電極 2 5に出力することができる。 換言すれば、 第 2キャリア輸 送部 2 4は、 キャリア （正孔） を輸送するための部分 （正孔輸送部ともいう ） である。 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 光吸収層 2 3側からの電子 の侵入をブロックする機能も有する。
[0040] 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 第 2導電型を有する第 2半導体層 2
4 1と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 を有する。 第 1実施形態では、 第 2 導電型は、 型である。 また、 例えば、 光吸収層 2 3のうちの第 2電極 2 5 側の面上において、 第 2半導体層 2 4 と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 がこの記載の順に積層している状態にある。 換言すれば、 例えば、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての一 方向において、 第 2半 導体層 2 4 と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 がこの記載の順に積層して いる状態にある。 さらに換言すれば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 は、 例えば 、 第 2半導体層 2 4 Iのうちの第 2電極 2 5側の面に接している。
[0041 ] 第 2半導体層 2 4 は、 例えば、 光吸収層 2 3と第 2電極 2 5との間に位 \¥0 2020/175501 14 卩（：171? 2020 /007566
置している。 第 1実施形態では、 第 2半導体層 2 4 1は、 光吸収層 2 3のう ちの第 2電極 2 5側の面に接している。 第 2半導体層 2 4 には、 例えば、 有機材料の半導体の層が適用される。 この有機材料は、 例えば、
Figure imgf000016_0001
丨 「〇 —〇 1\/1 6丁八0、 ポリ 3—ヘキシルチオフエン （？ 3 1~1丁） 、 ポリ トリアリ ルアミン （ 丁八八） または 〇 丨 ソー丁 〇などを含む。 第 2半導体層 2 4 1は、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によってキャリア （正孔） が導 入された状態にある。 第 2半導体層 2 4 1は、 例えば、 光吸収層 2 3上に原 料液が塗布された後に、 塗布後の原料液に乾燥およびアニールが施されるこ とで生成され得る。
[0042] 第 2キャリア導入層 2 4 丨 は、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iに接している 。 第 1実施形態では、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 は、 第 2電極 2 5 に接している。 換言すれば、 第 2電極 2 5上に、 第 2キャリア導入層 2 4 I および第 2半導体層 2 4 1、 がこの記載の順に積層された状態にある。 換言 すれば、 第 1方向としての + 方向において、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と 、 第 2半導体層 2 4 1と、 がこの記載の順に積層している状態にある。
[0043] この第 2キャリア導入層 2 4 丨 は、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iにおける イオン化ポテンシャルよりも大きな電子親和力を有する。 これにより、 第 2 キャリア導入層 2 4 丨 は、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iにキャリアとしての 正孔を導入する層 （正孔導入層ともいう） としての役割を果たすことができ る。 このため、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1における不純物元素の濃度を高 めなくても、 第 2半導体層 2 4 Iに接している第 2キャリア導入層 2 4 丨 に よって、 第 2半導体層 2 4 Iに正孔が導入されて、 第 2半導体層 2 4 1にお ける正孔の密度 （キャリア密度ともいう） が高まり得る。 その結果、 例えば 、 第 2半導体層 2 4 1における抵抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させる ことができる。 また、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨が半導体層である 場合には、 第 2キャリア導入層 2 4 丨では、 第 2半導体層 2 4 Iから電子が 移動してくるため、 キャリア （電子） の密度が増加し、 抵抗損失が生じにく \¥0 2020/175501 15 卩（：171? 2020 /007566
くなる。 これにより、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4と第 2電極 2 5との 界面における電気抵抗も生じにくい。
［0044］ 第 2キャリア導入層 2 4 丨の材料には、 例えば、 酸化モリブデン （1\/1〇〇3 ） 、 酸化タングステン （ 3） または酸化バナジウム （ 2〇5） などの金属 酸化物、 あるいは酸化ルテニウム （［¾リ〇 2） または塩化鉄 （ 6〇 I 3） な どのその他の材料が適用される。
［0045］ ここで、 例えば、 図 2で示されるように、 第 2キャリア導入層 2 4 丨の材 料が、 半導体などの禁制帯巳 2 4 丨 を有する材料である場合を想定する。 こ の場合には、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 における禁制帯巳 2 4 1 と 伝導帯との境界のエネルギー準位巳 4 丨 〇が、 第 2半導体層 2 4 1における 禁制帯巳 2 4 1と価電子帯との境界のエネルギー準位巳 4 1 Vよりも低けれ ば、 第 2半導体層 2 4 Iから第 2キャリア導入層 2 4 丨 に電子が移動する。 これにより、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によって第 2半導体層 2 4 Iに正孔が導入される。 エネルギー準位巳 4 1 Vは、 第 2半導体層 2 4 1:に おける価電子帯のエネルギー準位の上端 （ 巳1\/1または1~1〇1\/1〇準位） に相 当する。 エネルギー準位巳 4 丨 〇は、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 における伝 導帯のエネルギー準位の下端 （〇巳 または 1_ II IV!〇準位） に相当する。 こ こでは、 真空準位と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 における伝導帯のエネルギ —準位の下端 （〇巳 または 1_ II IV!〇準位） との差が、 第 2キャリア導入層 2 4 丨の電子親和力に相当する。 また、 ここでは、 真空準位と、 第 2半導体 層 2 4 Iにおける価電子帯のエネルギー準位の上端 （ 巳1\/1または1~1〇1\/1〇 準位） との差が、 第 2半導体層 2 4 1のイオン化ポテンシャルに相当する。 ここでは、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1:の V巳1\/1または 1~1〇1\/1〇準位が一 5 . 〇 6 から一 5 . 5 6 V程度に設定され、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 に、
〇巳 または 1_ II IV!〇準位が約一 6 . 7 6 Vである IV!〇〇3が適用される。
［0046］ また、 ここで、 例えば、 図 3で示されるように、 第 2キャリア導入層 2 4
Iの材料が、 金属などの禁制帯巳 2 4 丨 を有していない導電性を有する材料 である場合を想定する。 この場合には、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 1 \¥0 2020/175501 16 卩（：171? 2020 /007566
のフェルミ準位巳 4 丨 チが、 第 2半導体層 2 4 1:の禁制帯巳 2 4 1:と価電子 帯との境界のエネルギー準位 （V巳1\/1または 1~1〇1\/1〇準位） 巳4 1: よりも 低ければ、 第 2半導体層 2 4 Iから第 2キャリア導入層 2 4 丨 に電子が移動 する。 ここでは、 第 2半導体層 2 4 Iから第 2キャリア導入層 2 4 丨 に電子 が移動すれば、 第 2半導体層 2 4 Iには正孔が生じ得る。 真空準位と第 2キ ャリア導入層 2 4 丨のフェルミ準位巳 4 丨 干との差は、 第 2キャリア導入層 2 4 Iのイオン化ポテンシャルおよび電子親和力に相当する。
[0047] ここで、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨が、 1
Figure imgf000018_0001
厚さを有する薄膜であれば、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向けた正孔の 移動に対する電気抵抗が増加しにくい。 また、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1 が、 第 2半導体層 2 4 1を構成する半導体の材料におけるデバイ長ス0以下の 厚さを有していれば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によって第 2半導体層 2 4 1：の厚さ方向の全域にキャリア （正孔） が導入され得る。 このデバイ長ス0は 、 上述した式 （ 1） で示される。
[0048] ここで、 例えば、 仮に、 比誘電率 £を 1から 1 0 0とし、 キャリア密度 を 1 X 1 0 1 6〇〇1 _ 3から 1 X 1 0 1 8〇〇1 _ 3程度とし、 温度丁を常温である 3 0 0ケルビン （＜） とすれば、 デバイ長ス0は、 1 门 から 1 0 0 n 程度と 算出される。 この場合には、 第 2半導体層 2 4 1:の厚さは、 例えば、 1 n m から 1 0 0 n 程度とされる。 ここでは、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1:の材 料が有機材料であれば、 キャリア密度门は、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によ って第 2半導体層 2 4 1に導入されたキャリア （正孔） の密度である。 例え ば、 第 2半導体層 2 4 1の材料が無機材料であれば、 キャリア密度 nは、 第 2半導体層 2 4 1の元素欠損および不純物元素に起因するキャリア （正孔） の密度と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によって第 2半導体層 2 4 1に導入さ れたキャリア （正孔） の密度と、 を含む。 また、 ここでは、 例えば、 第 2キ ャリア導入層 2 4 丨 による第 2半導体層 2 4 1へのキャリア （正孔） の導入 に伴い、 電荷分布に起因するクーロンポテンシャルが生じる。 このクーロン ポテンシャルは、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 による第 2半導体層 2 4 Iへの \¥0 2020/175501 17 卩（：171? 2020 /007566
さらなるキャリア （正孔） の導入を妨げる。 このため、 第 2半導体層 2 4 1 における実際のキャリア密度门は、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iのイオン化 ポテンシャルと第 2キャリア導入層 2 4 丨の電子親和力との差と、 上記のク —ロンポテンシャルと、 のバランスに応じて決定され得る。
[0049] また、 第 1実施形態では、 上述したように、 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 第 2方向としての一 方向において、 第 2半導体層 2 4 Iと第 2キ ャリア導入層 2 4 丨 とが 1回積層されたシンプルな構造を有する。 このため 、 例えば、 太陽電池素子 2 0を容易に製造することができる。 また、 例えば 、 第 2半導体層 2 4 1と第 2キャリア導入層 2 4 丨 との接触抵抗が増加しに くい。 その結果、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に 向上させることができる。
[0050] < 1 - 1 - 6 . 第 2電極 >
第 2電極 2 5は、 第 2キャリア輸送部 2 4の上に位置している。 第 1実施 形態では、 例えば、 第 2電極 2 5は、 第 2キャリア輸送部 2 4のうちの第 2 キャリア導入層 2 4 丨 に接している。 この第 2電極 2 5は、 光吸収層 2 3に おける光の照射に応じた光電変換で生じたキャリアとしての正孔を集めるこ とができる電極 （正電極ともいう） としての役割を果たすことができる。 こ こで、 第 2電極 2 5の材料には、 例えば、 金 （八リ） などの導電性に優れた 金属または丁〇〇が適用される。 丁〇〇は、 例えば、 丨 丁〇、 丁〇または n〇などを含む。 第 2電極 2 5には、 例えば、 厚さが小さな薄膜状または 層状の電極 （第 2電極層ともいう） などが適用される。 第 2電極 2 5の厚さ は、 例えば、 1 0^〇1から 1 0 0 0 n 程度とされる。 ここで、 例えば、 第 2電極 2 5の材料に丁〇〇が適用される場合には、 第 2電極 2 5は、 特定波 長域の光に対する透光性を有する。 このとき、 例えば、 第 2面 1 〇匕に照射 される光が、 第 2電極 2 5を光吸収層 2 3に向けて透過し得る。 これにより 、 太陽電池素子 2 0は、 第 1面 1 0チだけでなく第 2面 1 0匕も含めた両面 が受光面となり得る。
[0051 ] 第 1電極 2 1および第 2電極 2 5のそれぞれには、 例えば、 リード線など \¥0 2020/175501 18 卩（：171? 2020 /007566
の配線 1 9が電気的に接続される。 具体的には、 例えば、 第 1電極 2 1 に第 1配線 1 9 3が電気的に接続され、 第 2電極 2 5に第 2配線 1 9匕が接続さ れる。 各配線 1 9は、 例えば、 半田付けなどによって、 第 1電極 2 1および 第 2電極 2 5のそれぞれに接合され得る。 太陽電池素子 2 0では、 例えば、 第 1配線 1 9 3および第 2配線 1 9匕によって、 光電変換で得られる出力が 取り出され得る。
[0052] < 1 - 1 - 7 . キャリア輸送部におけるキャリアの移動 >
第 1キャリア輸送部 2 2および第 2キャリア輸送部 2 4におけるキャリア の移動について、 第 2キャリア輸送部 2 4を例に挙げて説明する。
[0053] まず、 仮に、 第 2半導体層 2 4 1と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 が接 合していない状態にある場合を想定する。 この場合には、 例えば、 図 4 （3 ） で示されるように、 第 2半導体層 2 4 1は、 禁制帯巳 2 4 1と価電子帯と の境界 2 4 I Vのエネルギー準位巳 4 1: Vと、 禁制帯巳 2 4 Iと伝導帯との 境界 2 4 1: 〇のエネルギー準位巳 4 1: 〇と、 フェルミ準位巳4 1 干と、 を有 する。 また、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 は、 禁制帯巳 2 4 丨 と価電子帯との 境界 2 4 丨 Vのエネルギー準位巳 4 丨 Vと、 禁制帯巳 2 4 丨 と伝導帯との境 界 2 4 丨 〇のエネルギー準位巳 4 丨 〇と、 フェルミ準位巳 4 丨 干と、 を有す る。
[0054] ここで、 第 1実施形態のように、 第 2半導体層 2 4 と、 第 2キャリア導 入層 2 4 丨 と、 が接合している状態にある場合を想定する。 この場合には、 第 2半導体層 2 4 Iの正孔と第 2キャリア導入層 2 4 丨の電子とが交換され る。 これにより、 例えば、 図 4 （匕） で示されるように、 第 2半導体層 2 4 1では、 第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア導入層 2 4 丨 とが接合している 界面 （接合界面ともいう） 巳〇 2 4に近づく程、 価電子帯にキャリアとして の正孔 1 1~1がより多く導入されている状態となる。 このため、 第 2半導体層 2 4 Iでは、 接合界面巳〇 2 4に近づく程、 エネルギーバンドが正の方向に 曲がっている状態となる。 これに対して、 第 2キャリア導入層 2 4 丨では、 接合界面巳〇 2 4に近づく程、 伝導帯に電子 1 巳がより多く導入されている \¥0 2020/175501 19 卩（：171? 2020 /007566
状態となる。 このため、 第 2キャリア導入層 2 4 丨では、 接合界面巳〇 2 4 に近づく程、 エネルギーバンドが負の方向に曲がっている状態となる。 図 4 （b） には、 接合界面巳〇 2 4の近傍における第 2キャリア輸送部 2 4のフ エルミ準位巳 2 4干が示されている。 この状態で、 例えば、 光吸収層 2 3に おける光の照射に応じた光電変換によって光吸収層 2 3から第 2半導体層 2 4 Iにキャリアとしての正孔 1 1~1が輸送されると、 第 2半導体層 2 4 Iから 第 2キャリア導入層 2 4 丨 に正孔 1 1~1が輸送される。 このとき、 第 2キャリ ア導入層 2 4 丨では、 正孔 1 1~1が第 2電極 2 5に向けて隣の電子と順に入れ 替わるように移動する。 この正孔 1 1~1は、 第 2電極 2 5において、 第 1電極 2 1側から外部の配線を介して流れてきた自由電子と結合する。 このような 正孔 1 ! !の動作により、 第 2キャリア輸送部 2 4は、 光吸収層 2 3から第 2 電極 2 5に向けてキャリアとしての正孔 1 1~1を輸送することができる。
[0055] 第 1キャリア輸送部 2 2は、 第 2キャリア輸送部 2 4に対してキャリアの 極性の正負が入れ替わるものの、 第 2キャリア輸送部 2 4と同様にして、 キ ャリア （電子） を輸送することができる。
[0056] < 1 - 2 . 太陽電池素子の製造方法 >
例えば、 図 5で示されるように、 ステップ 3 1からステップ 3 5の処理を 、 この記載の順に行うことで、 第 1実施形態に係る太陽電池素子 2 0を製造 することができる。
[0057] ステップ 3 1では、 基材 1上に第 1電極 2 1 を形成する。 ここでは、 例え ば、 スパッタリングなどの真空プロセスによって、 基材 1上に第 1電極 2 1 の材料を堆積させることで、 基材 1上に第 1電極 2 1 を形成することができ る。 第 1電極 2 1の材料には、 例えば、 丨 丁〇、 丁〇、 丁 丨 〇2、 S n〇2 または n〇などの丁〇〇、 あるいは銀 （八 9） 、 金 （八リ） 、 銅 （〇リ）
、 チタン （丁 丨） 、 インジウム （ I n） またはスズ （S n） などの金属が適 用される。
[0058] ステップ 3 2では、 第 1電極 2 1上に第 1キャリア輸送部 2 2を形成する 。 ここでは、 ステップ 3 2 3およびステップ 3 2 の処理を、 この記載の順 \¥0 2020/175501 20 卩（：171? 2020 /007566
に行うことで、 第 1電極 2 1上に第 1キャリア輸送部 2 2を形成することが できる。
[0059] ステップ 3 2 3では、 第 1電極 2 1上に第 1キャリア導入層 2 2 丨 を形成 する。 ここでは、 例えば、 蒸着などの真空プロセスによって、 第 1キャリア 導入層 2 2 丨の材料を第 1電極 2 1上に堆積させることで、 第 1電極 2 1上 に第 1キャリア導入層 2 2 丨 を形成することができる。 第 1キャリア導入層 2 2 丨の材料には、 例えば、 〇 3 2〇〇3、 ！_ 丨 または〇 3が適用される。
[0060] ステップ 3 2匕では、 第 1キャリア導入層 2 2 丨上に第 1半導体層 2 2 1 を形成する。 これにより、 第 1キャリア導入層 2 2 丨の第 1電極 2 1 とは逆 側の面に第 1半導体層 2 2 1が接するように、 第 1電極 2 1上に、 第 1キャ リア導入層 2 2 丨 と、 第 1半導体層 2 2 1と、 をこの記載の順に積層させる ことで、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成することができる。 ここでは、 例え ば、 第 1半導体層 2 2 1が、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 におけるイオン化ポ テンシャルよりも大きな電子親和力を有するように、 第 1半導体層 2 2 1の 材料を採用する。 これにより、 例えば、 第 1半導体層 2 2 Iにおける不純物 元素の濃度を高めなくても、 第 1半導体層 2 2 Iに接している第 1キャリア 導入層 2 2 丨 によって第 1半導体層 2 2 1に電子が導入される。 このため、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1における電子の密度 （キャリア密度ともいう） を高めることができる。 その結果、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1:における抵 抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素 子 2 0における光電変換効率を向上させることができる。
[0061 ] ところで、 ここでは、 例えば、 スパッタリングなどの真空プロセスによっ て、 基材 1上の第 1キャリア導入層 2 2 丨上に第 1半導体層 2 2 1の材料を 堆積させることで、 基材 1上の第 1キャリア導入層 2 2 丨上に第 1半導体層 2 2 Iを形成することができる。 第 1半導体層 2 2 Iの材料には、 例えば、 丁 I 〇2、 S n〇2、 n〇または丨 n 2〇3などの金属酸化物が適用される。 ここで、 例えば、 金属塩化物または金属イソプロポキシドなどの原料を極性 溶液に溶解させることで調製した原料液を第 1キャリア導入層 2 2 丨上に塗 布し、 原料を加水分解させて金属酸化物を生成することで、 第 1キャリア導 入層 22 i上に第 1半導体層 22 tを形成してもよい。 金属塩化物は、 例え ば、 塩化チタン、 塩化スズ、 塩化亜鉛または塩化インジウムなどを含む。 金 属イソプロポキシドは、 例えば、 チタンイソプロポキシド、 スズイソプロボ キシド、 亜鉛イソプロポキシドまたはインジウムイソプロポキシドなどを含 む。 具体的には、 例えば、 4塩化チタン水溶液をスピンコートなどで第 1キ ャリア導入層 22 i上に塗布して乾燥させる。 その後、 例えば、 ホッ トプレ —卜における約 1 50°Cの加熱によって 4塩化チタンを加水分解させること で、 第 1キャリア導入層 22 i上に T i 〇2の第 1半導体層 22 tを形成する ことができる。
[0062] また、 ここでは、 例えば、 第 1半導体層 22 tの材料に、 有機材料が適用 されてもよい。 この有機材料には、 例えば、 PCBM ([6,6]-Phenyl C61 bu tyr ic acid methyl ester) などのフラーレン誘導体を適用してもよい。 この 場合には、 例えば、 1 ミリリッ トル (1 m l ) の原料液の中に 5ミリグラム (m g) から 2 Om g程度のフラーレン誘導体が含まれるように、 フラーレ ン誘導体をクロロベンゼン溶媒に溶解させることで調製した原料液を用いる 。 換言すれば、 例えば、 溶媒がクロロベンゼンであり、 フラーレン誘導体の 濃度が 5 m g /m 丨から 20 m g /m 丨程度である原料液を用いる。 そして 、 第 1キャリア導入層 22 i上に塗布した原料液に乾燥およびアニールを施 すことで、 第 1キャリア導入層 22 i上に PC BMの第 1半導体層 22 tを 形成してもよい。 また、 第 1半導体層 22 tの材料に適用される有機材料に ついては、 例えば、 官能基を変更して、 有機溶媒に対する溶解性および物性 を変えてもよい。
[0063] ステップ S 3では、 第 1キャリア輸送部 22上に光吸収層 23を形成する 。 ここでは、 光吸収層 23は、 例えば、 第 1キャリア輸送部 22上に原料液 を塗布し、 塗布後の原料液にアニールを施すことで、 形成され得る。 原料液 は、 例えば、 光吸収層 23の原料であるハロゲン化アルキルアミンとハロゲ ン化鉛もしくはハロゲン化錫とが溶媒に溶かされることで生成され得る。 こ \¥02020/175501 22 卩（：171? 2020 /007566
の場合、 光吸収層 23は、 結晶性を有するハロゲン化べロブスカイ ト半導体 の薄膜によって構成され得る。
[0064] ステップ 34では、 光吸収層 23上に第 2キャリア輸送部 24を形成する 。 ここでは、 ステップ 343およびステップ 34 の処理を、 この記載の順 に行うことで、 光吸収層 23上に第 2キャリア輸送部 24を形成することが できる。
[0065] ステップ 343では、 光吸収層 23上に第 2半導体層 241を形成する。
第 1実施形態では、 例えば、 光吸収層 23に接するように第 2半導体層 24 1を形成する。 ここでは、 例えば、 光吸収層 23上に原料液を塗布し、 この 原料液に乾燥およびアニールを施すことで、 光吸収層 23上に第 2半導体層 24 Iを形成することができる。 第 2半導体層 24 の材料には、 例えば、 3 1 1^ 0—〇1\/16丁八0、 31~1丁、 丁八八または 〇 I ソー丁 〇な どの有機の半導体材料が適用され得る。 ここで、 例えば、 1 Iの原料液の 中に 1 〇〇! から 85〇19程度の 3 1 「〇—〇1\/16丁八0が含まれるよう に、 3 丨 「〇_01\/16丁八〇をクロロベンゼンに溶解させることで原料液 を調製することができる。 換言すれば、 例えば、 溶媒がクロロベンゼンであ り、 3 1 「〇—〇1\/16丁八0の濃度が 1 01119/111 Iから 85〇19/|11 I 程度である原料液を用いる。 また、 例えば、 1
Figure imgf000024_0001
丨の原料液の中に 5
Figure imgf000024_0002
9か
Figure imgf000024_0003
程度の 31~1丁が含まれるように、 31~1丁をジクロロベンゼン に溶解させることで原料液を調製してもよい。 換言すれば、 例えば、 溶媒が ジクロロベンゼンであり、 31~1丁の濃度が 51119/111 丨から 20〇19/|11 I程度である原料液を用いてもよい。 また、 例えば、 1 丨の原料液の中に 5 9から 20 9程度の 丁八八が含まれるように、 丁八八をトルエン に溶解させることで原料液を調製してもよい。 換言すれば、 例えば、 溶媒が トルエンであり、 9 T A Aの濃度が 51119/111 丨から 20〇19/〇1 丨である 原料液を用いてもよい。 また、 例えば、 1 Iの原料液の中に 5 9から 2 0 9程度の？〇 1 ソー丁 0が含まれるように、 〇 I ソー丁 〇をクロ ロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。 換言すれば、 例え \¥0 2020/175501 23 卩（：171? 2020 /007566
ば、 溶媒がクロロベンゼンであり、 〇 丨
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0002
丨である原料液を用いてもよい。
[0066] ステップ 3 4 13では、 第 2半導体層 2 4 1:上に第 2キャリア導入層 2 4 1 を形成する。 第 1実施形態では、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1のうちの光吸 収層 2 3とは逆側の面に接するように第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成する 。 これにより、 第 2半導体層 2 4 1のうちの光吸収層 2 3とは逆側の面に第 2キャリア導入層 2 4 丨が接するように、 光吸収層 2 3上に、 第 2半導体層 2 4 と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 をこの記載の順に積層することで 、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成することができる。 ここでは、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨が、 第 2半導体層 2 4 Iにおけるイオン化ポテンシ ャルよりも大きな電子親和力を有するように、 第 2キャリア導入層 2 4 丨の 材料を採用する。 これにより、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1における不純物 元素の濃度を高めなくても、 第 2半導体層 2 4 Iに接している第 2キャリア 導入層 2 4 丨 によって第 2半導体層 2 4 1に正孔が導入される。 このため、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iにおける正孔の密度 （キャリア密度ともいう） を高めることができる。 その結果、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1:における抵 抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素 子 2 0における光電変換効率を向上させることができる。
[0067] ところで、 ここでは、 例えば、 蒸着などの真空プロセスによって、 第 2半 導体層 2 4 1上に第 2キャリア導入層 2 4 丨の材料を堆積させることで、 第 2半導体層 2 4 I上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成することができる。 ここでは、 第 2キャリア導入層 2 4 丨の材料には、 例えば、 1\/1〇〇3、 \^/〇3 または \/ 2〇5などの金属酸化物、 あるいは リ〇2または 6〇 丨 3などのそ の他の材料が適用される。
[0068] ここでは、 例えば、 原料液の塗布および加熱を行うプロセスで、 第 2半導 体層 2 4 上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成してもよい。 このプロセス には、 例えば、 金属塩化物または金属イソプロポキシドなどの原料を極性溶 液に溶解させることで調製した原料液を、 第 2半導体層 2 4 1上に塗布し、 \¥0 2020/175501 24 卩（：171? 2020 /007566
原料を加水分解させて金属酸化物を生成するプロセスが適用される。 ここで 、 金属塩化物は、 例えば、 塩化モリブデン、 塩化タングステンまたは塩化バ ナジウムなどを含む。 金属イソプロポキシドは、 例えば、 モリブデンイソプ ロポキシド、 タングステンイソプロポキシドまたはバナジウムイソプロポキ シドなどを含む。 第 1半導体層 2 4 1上に対する原料液の塗布は、 例えば、 スピンコートなどで実現され得る。 原料の加水分解は、 例えば、 ホッ トプレ —卜による約 1 5 0 °〇の加熱などで実現され得る。
[0069] ステップ 3 5では、 第 2キャリア輸送部 2 4上に第 2電極 2 5を形成する 。 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨のうちの光吸収層 2 3とは逆側の面に 接するように第 2電極 2 5を形成する。 ここでは、 例えば、 スパッタリング などの真空プロセスによって、 第 2キャリア導入層 2 4 丨上に第 2電極 2 5 の材料を堆積させることで、 第 2キャリア輸送部 2 4上に第 2電極 2 5を形 成することができる。 第 2電極 2 5の材料には、 例えば、 八リなどの導電性 に優れた金属あるいは丨 丁〇、 丁〇または n〇などの丁〇〇が適用され る。
[0070] 上述したように、 第 1実施形態では、 例えば、 第 2方向としての一 方向 において第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 Iとを 1回積層させ ることで、 シンプルな第 1キャリア輸送部 2 2を形成する。 これにより、 例 えば、 太陽電池素子 2 0を容易に製造することができる。 また、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 1との界面が少ないため、 第 1 キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 1との接触抵抗が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上 させることができる。 また、 例えば、 第 2方向としての一 方向において第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア導入層 2 4 丨 とを 1回積層させることで、 シンプルな第 2キャリア輸送部 2 4を形成する。 これにより、 例えば、 太陽 電池素子 2 0を容易に製造することができる。 また、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1と第 2キャリア導入層 2 4 丨 との界面が少ないため、 第 2半導体層 2 4 1と第 2キャリア導入層 2 4 丨 との接触抵抗が増加しにくい。 したがって \¥0 2020/175501 25 卩（：171? 2020 /007566
、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上させること ができる。
[0071 ] ところで、 第 1実施形態では、 例えば、 相互に異なる成膜プロセスで第 1 キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 Iとを順に形成することで、 第 1 キャリア輸送部 2 2を形成することができる。 また、 例えば、 相互に異なる 成膜プロセスで第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア導入層 2 4 丨 とを順に形 成することで、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成することができる。 このため 、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成する際に、 相互に適した成膜プロ セスが相互に異なる第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1半導体層 2 2 1とをこ の記載の順に積層させることができる。 また、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成する際に、 相互に適した成膜プロセスが異なる第 2半導体層 2 4 1と第 2キャリア導入層 2 4 丨 とをこの記載の順に積層させることもできる 。 ここで、 相互に異なる成膜プロセスの組み合わせは、 例えば、 スパッタリ ングと蒸着との組み合わせ、 あるいは原料液の塗布および加熱を行うプロセ スとスパッタリングまたは蒸着との組み合わせ、 などを含む。 例えば、 I 1^ 〇 -〇1\/1 6丁八 0、 ？ 3 1~1丁、 丁八八および 〇 I ソー丁 〇などの 有機材料の成膜には、 有機材料の主鎖が切れる可能性のある蒸着などの真空 プロセスよりも、 原料液の塗布および加熱を行うプロセスの方がより適して いる場合が想定される。
[0072] ここで、 例えば、 図 6 ( 3 ) で示されるように、 光吸収層 2 3の形成条件 によっては、 光吸収層 2 3の表面上に多数の凹部 0と多数の凸部 0とを 含む凹凸 2 3チが形成される場合がある。 換言すれば、 例えば、 光吸収層 2 3のうちの第 2キャリア輸送部 2 4が形成される対象の第 2方向としての一 方向を向いた表面に凹凸 2 3干が存在している場合がある。 このような場 合には、 例えば、 ステップ 3 4のうち、 ステップ 3 4 3において、 第 2半導 体層 2 4 を原料液の塗布および加熱によって形成し、 ステップ 3 4匕にお いて、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 を真空プロセスで形成することが考えられ る。 このような構成が採用されれば、 例えば、 図 6 (匕) で示されるように \¥0 2020/175501 26 卩（：171? 2020 /007566
、 光吸収層 2 3の凹凸 2 3干を第 2半導体層 2 4 1で埋めることができる。 その後、 例えば、 図 6 （〇） で示されるように、 第 2半導体層 2 4 1上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成して、 図 6 （ ） で示されるように、 第 2キ ャリア導入層 2 4 丨上に第 2電極 2 5を形成することができる。 ここで、 例 えば、 ステップ 3 4匕において、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 を原料液の塗布 および加熱によって形成してもよい。 ここでは、 例えば、 図 6 （13） および 図 6 （〇） で示されるように、 凹凸 2 3干は第 2半導体層 2 4 1:のみで埋め られていてもよいし、 第 2半導体層 2 4 1と第 2半導体層 2 4 1上に形成さ れた第 2キャリア導入層 2 4 丨 とで埋められてもよい。 換言すれば、 例えば 、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての一 方向におい て、 凹凸 2 3干の高さよりも、 第 2半導体層 2 4 の厚さを大きく してもよ いし、 凹凸 2 3干の高さよりも、 第 2半導体層 2 4 Iの厚さと第 2キャリア 導入層 2 4 丨の厚さとを合計した厚さを大きく してもよい。 さらに、 換言す れば、 ステップ 3 4においては、 例えば、 光吸収層 2 3の厚さの方向 （厚さ 方向ともいう） としての一 方向において、 光吸収層 2 3のうちの第 2キャ リア輸送部 2 4が形成される対象の表面 （被形成表面ともいう） に存在する 凹凸 2 3干の高さよりも、 第 2キャリア輸送部 2 4の厚さが大きくなるよう に、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成してもよい。 被形成表面としては、 例え ば、 光吸収層 2 3の第 2方向としての一 方向を向いた表面が採用される。 これにより、 例えば、 太陽電池素子 2 0では、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての一 方向において、 第 2キャリア輸送部 2 4の 厚さが、 光吸収層 2 3の第 2電極 2 5側の表面に存在する凹凸 2 3チの高さ よりも大きい状態となる。 ここで、 例えば、 光吸収層 2 3のうちの第 2キャ リア輸送部 2 4側の面に多数の凹部 0と多数の凸部 0とが存在している 場合を想定する。 この場合には、 光吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向 における凹凸 2 3干の高さには、 例えば、 多数の凹部 0のうちの最も第 1 電極 2 1の近くに位置している底部と、 多数の凸部 0のうちの最も第 1電 極 2 1から遠くに離れて位置している頂部と、 の光吸収層 2 3の厚さ方向と \¥0 2020/175501 27 卩（：171? 2020 /007566
しての一 方向における距離が適用される。
[0073] ここでは、 例えば、 光吸収層 2 3の表面に凹凸 2 3干が存在していても、 この凹凸 2 3干を第 2半導体層 2 4 1で埋めることで、 光吸収層 2 3と第 2 電極 2 5とが直接接触しにくく、 光吸収層 2 3のより広い面上に第 2キャリ ア輸送部 2 4を形成することができる。 その結果、 例えば、 光吸収層 2 3と 第 2電極 2 5との間におけるリーク電流の発生を低減することが可能であり 、 光吸収層 2 3における光電変換で得られたキャリア （正孔） を第 2電極 2 5まで効率良く輸送することができる。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させることができる。
[0074] また、 例えば、 ステップ 3 4において、 ステップ 3 4 3における第 2半導 体層 2 4 1:の形成およびステップ 3 4 匕における第 2キャリア導入層 2 4 I の形成の双方を真空プロセスで実行してもよい。 具体的には、 例えば、 ステ ップ 3 4 3における第 2半導体層 2 4 Iの形成およびステップ 3 4 匕におけ る第 2キャリア導入層 2 4 丨の形成の双方を、 蒸着またはスパッタリングな どの同一種類の真空プロセスで行ってもよい。 このような構成が採用されれ ば、 例えば、 同一の成膜装置で連続的に第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア 導入層 2 4 丨 とを形成することができる。 これにより、 例えば、 太陽電池素 子 2 0における光電変換効率を容易に向上させることができる。 さらに、 例 えば、 第 2半導体層 2 4 Iおよび第 2キャリア導入層 2 4 丨 に加えて第 2電 極 2 5まで蒸着などの同一種類の真空プロセスで形成してもよい。 この場合 には、 例えば、 同一の成膜装置で連続的に第 2半導体層 2 4 1と第 2キャリ ア導入層 2 4 丨 と第 2電極 2 5とを形成することができる。 これにより、 例 えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上させることがで きる。
[0075] < 1 - 3 . 第 1実施形態のまとめ >
第 1実施形態に係る太陽電池素子 2 0では、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1 における不純物元素の濃度を高めなくても、 第 1半導体層 2 2 1に接するよ うに、 第 1半導体層 2 2 Iの電子親和力よりも小さなイオン化ポテンシャル \¥0 2020/175501 28 卩（：171? 2020 /007566
を有する第 1キャリア導入層 2 2 丨 を存在させている。 これにより、 例えば 、 第 1半導体層 2 2 1にキャリア （電子） を導入して、 第 1半導体層 2 2 1 における電子のキャリア密度を高めることができる。 その結果、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1における抵抗損失および再結合損失が増加しにくい。 した がって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させること ができる。
[0076] また、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1における不純物元素の濃度を高めなく ても、 第 2半導体層 2 4 Iに接するように、 第 2半導体層 2 4 のイオン化 ポテンシャルよりも大きな電子親和力を有する第 2キャリア導入層 2 4 丨 を 存在させている。 これにより、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iにキャリア （正 孔） を導入して、 第 2半導体層 2 4 1における正孔のキャリア密度を高める ことができる。 その結果、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1における抵抗損失お よび再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0に おける光電変換効率を向上させることができる。
[0077] < 2 . 他の実施形態 >
本開示は上述の第 1実施形態に限定されるものではなく、 本開示の要旨を 逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
[0078] < 2 _ 1 . 第 2実施形態 >
上記第 1実施形態において、 第 1キャリア輸送部 2 2は、 例えば、 図 7で 示されるように、 光吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての + 方向において、 第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 丨 とが繰 り返し積層された状態にあってもよい。 このような構成を有する第 1キャリ ア輸送部 2 2は、 例えば、 上記ステップ 3 2で、 第 1電極 2 1上において、 ステップ 3 2 3における第 1キャリア導入層 2 2 丨の形成と、 ステップ 3 2 匕における第 1半導体層 2 2 Iの形成と、 を繰り返すことで形成され得る。 また、 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 図 7で示されるように、 光吸収 層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての一 方向において、 第 2 半導体層 2 4 1と第 2キャリア導入層 2 4 丨 とが繰り返し積層された状態に \¥0 2020/175501 29 卩（：171? 2020 /007566
あってもよい。 このような構成を有する第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば 、 上記ステップ 3 4で、 光吸収層 2 3上に、 ステップ 3 4 3で形成される第 2半導体層 2 4 Iと、 ステップ 3 4匕で形成される第 2キャリア導入層 2 4 彳 と、 を繰り返し積層することで形成され得る。
[0079] ここで、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によってキャリア （正孔） を 導入することが可能な第 2半導体層 2 4 1の厚さが小さい場合を想定する。 この場合にも、 例えば、 第 2方向としての一 方向において第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア導入層 2 4 丨 とが複数回積層されている第 2キャリア輸 送部 2 4が採用されれば、 第 2キャリア輸送部 2 4の厚さを増加させること ができる。 これにより、 例えば、 光吸収層 2 3の表面に凹凸 2 3チが存在し ていても、 この凹凸を第 2キャリア輸送部 2 4で埋めることができる。 その 結果、 例えば、 光吸収層 2 3と第 2電極 2 5との間におけるリーク電流を生 じにくくすることができる。 ここで、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4にお いて、 第 2方向としての一 方向において第 2半導体層 2 4 と第 2キャリ ア導入層 2 4 丨 とが繰り返し積層される回数には、 第 2キャリア輸送部 2 4 における必要な厚さに応じた 2回以上の任意の回数が適用される。 ここでも 、 例えば、 ステップ 3 4においては、 光吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向において、 光吸収層 2 3のうちの第 2キャリア輸送部 2 4が形成される 対象の表面 （被形成表面） に存在する凹凸 2 3チの高さよりも、 第 2キャリ ア輸送部 2 4の厚さが大きくなるように、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成し てもよい。 被形成表面としては、 例えば、 光吸収層 2 3の第 2方向としての _ 方向を向いた表面が採用される。 これにより、 例えば、 太陽電池素子 2 0では、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての一 方向 において、 第 2キャリア輸送部 2 4の厚さが、 光吸収層 2 3の第 2電極 2 5 側の表面に存在する凹凸 2 3干の高さよりも大きい状態となる。
[0080] < 2 - 2 . 第 3実施形態 >
上記各実施形態において、 例えば、 基材 1上における太陽電池素子 2 0の 構造が上下逆であってもよい。 この場合には、 例えば、 第 1方向が一 方向 \¥0 2020/175501 30 卩（：171? 2020 /007566
であり、 第 2方向が + 方向である。
[0081 ] ここでは、 例えば、 図 8で示されるように、 基材 1上に、 第 2電極 2 5と 、 第 2キャリア輸送部 2 4と、 光吸収層 2 3と、 第 1キャリア輸送部 2 2と 、 第 1電極 2 1 と、 がこの記載の順に積層されている状態にあってもよい。
[0082] 図 8の例では、 第 2電極 2 5は、 基材 1上に位置している。 また、 第 2キ ャリア輸送部 2 4は、 第 2電極 2 5上に位置している。 第 2キャリア輸送部 2 4は、 第 2電極 2 5と光吸収層 2 3との間に位置し、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 第 2導電型 （ 型） の第 2半導体層 2 4 Iと、 を有する。 ここで は、 第 2電極 2 5上において、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 第 2半導体層 2 4 1と、 がこの記載の順に積層している状態にある。 換言すれば、 光吸収 層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向としての + 方向において、 第 2 半導体層 2 4 1と、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 がこの記載の順に積層し ている状態にある。 さらに換言すれば、 第 2電極 2 5は、 第 2キャリア輸送 部 2 4のうちの第 2キャリア導入層 2 4 丨 に接しており、 第 2キャリア導入 層 2 4 丨 は、 第 2半導体層 2 4 Iのうちの第 2電極 2 5側の面に接している 。 ここで、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 における電子親和力は、 第 2半導体層 2 4 1:におけるイオン化ポテンシャルよりも大きい。 また、 光吸収層 2 3は 、 第 2電極 2 5と第 1電極 2 1 との間に位置している。 ここでは、 光吸収層 2 3は、 第 2キャリア輸送部 2 4上に位置している。 光吸収層 2 3のうちの 第 2電極 2 5側の面は、 第 2半導体層 2 4 Iに接している。 また、 第 1キャ リア輸送部 2 2は、 光吸収層 2 3と第 1電極 2 1 との間に位置し、 第 1導電 型 （门型） の第 1半導体層 2 2 Iと、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 と、 を有す る。 ここでは、 光吸収層 2 3上において、 第 1半導体層 2 2 と、 第 1キャ リア導入層 2 2 丨 と、 がこの記載の順に積層している状態にある。 換言すれ ば、 光吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての一 方向にお いて、 第 1半導体層 2 2 Iと、 第 2キャリア導入層 2 2 丨 と、 がこの記載の 順に積層している状態にある。 さらに換言すれば、 光吸収層 2 3は、 第 1キ ャリア輸送部 2 2のうちの第 1半導体層 2 2 Iに接しており、 第 1キャリア \¥0 2020/175501 31 卩（：171? 2020 /007566
導入層 2 2 丨 は、 第 1半導体層 2 2 1のうちの光吸収層 2 3とは逆の第 1電 極 2 1側の面に接している。 ここで、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 におけるイ オン化ポテンシャルは、 第 1半導体層 2 2 Iにおける電子親和力よりも小さ い。 また、 第 1電極 2 1は、 第 1キャリア輸送部 2 2上に位置している。
[0083] 上記構成を有する第 3実施形態に係る太陽電池素子 2 0は、 例えば、 基材
1上に、 第 2電極 2 5と、 第 2キャリア輸送部 2 4と、 光吸収層 2 3と、 第 1キャリア輸送部 2 2と、 第 1電極 2 1 と、 をこの記載の順に形成すること で実現され得る。 具体的には、 例えば、 図 9で示されるように、 ステップ 3 丁 1からステップ 3丁 5の処理を、 この記載の順に行うことで、 第 3実施形 態に係る太陽電池素子 2 0を製造することができる。
[0084] ステップ 3丁 1では、 基材 1上に第 2電極 2 5を形成する。 ここでは、 例 えば、 スパッタリングなどの真空プロセスによって、 基材 1上に第 2電極 2 5の材料を堆積させることで、 基材 1上に第 2電極 2 5を形成することがで きる。 第 2電極 2 5の材料には、 例えば、 八リなどの導電性に優れた金属あ るいは丨 丁〇、 丁〇または n〇などの丁〇〇が適用される。
[0085] ステップ 3丁 2では、 第 2電極 2 5上に第 2キャリア輸送部 2 4を形成す る。 ここでは、 ステップ 3丁 2 3およびステップ 3丁 2 の処理を、 この記 載の順に行うことで、 第 2電極 2 5上に第 2キャリア輸送部 2 4を形成する ことができる。
[0086] ステップ 3丁 2 3では、 第 2電極 2 5上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形 成する。 ここでは、 例えば、 蒸着などの真空プロセスによって、 第 2キャリ ア導入層 2 4 丨の材料を第 2電極 2 5上に堆積させることで、 第 2電極 2 5 上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成することができる。 第 2キャリア導入 層 2 4 丨の材料には、 例えば、 1\/1〇〇3、 \^/〇3または \/ 2〇5などの金属酸化 物、 あるいは リ〇2または 6〇 丨 3などのその他の材料が適用される。 こ こでは、 例えば、 原料液の塗布および加熱を行うプロセスで、 第 2電極 2 5 上に第 2キャリア導入層 2 4 丨 を形成してもよい。
[0087] ステップ 3丁 2匕では、 第 2キャリア導入層 2 4 丨上に第 2半導体層 2 4 \¥0 2020/175501 32 卩（：171? 2020 /007566
1を形成する。 ここでは、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨上に原料液を 塗布し、 この原料液に乾燥およびアニールを施すことで、 第 2キャリア導入 層 2 4 丨上に第 2半導体層 2 4 1を形成することができる。 第 2半導体層 2 4 1:の材料には、 例えば、 3 1 |^〇-〇1\/1 6丁八0、 ？ 3 1~1丁、 9 7 A A または 〇 丨 ソー丁 0などの有機材料が適用される。 これにより、 第 2電 極 2 5上に、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と、 この第 2キャリア導入層 2 4 1 の第 2電極 2 5とは逆側の面に接する第 2半導体層 2 4 1と、 が第 1方向と しての一 方向に積層している第 2キャリア輸送部 2 4を形成することがで きる。 そして、 例えば、 第 2半導体層 2 4 が、 第 2キャリア導入層 2 4 1 における電子親和力よりも小さなイオン化ポテンシャルを有するように、 第 2半導体層 2 4 1の材料を採用する。 これにより、 例えば、 第 2半導体層 2 4 Iにおける不純物元素の濃度を高めなくても、 第 2半導体層 2 4 1に接し ている第 2キャリア導入層 2 4 丨 によって第 2半導体層 2 4 1に正孔が導入 される。 このため、 例えば、 第 2半導体層 2 4 1:における正孔の密度 （キャ リア密度ともいう） を高めることができる。 その結果、 例えば、 第 2半導体 層 2 4 1における抵抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させることができる
[0088] ステップ 3丁3では、 第 2キャリア輸送部 2 4上に光吸収層 2 3を形成す る。 ここでは、 例えば、 光吸収層 2 3は、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4 上に原料液を塗布した後に、 塗布後の原料液にアニールを施すことで、 形成 され得る。 原料液は、 例えば、 光吸収層 2 3の原料であるハロゲン化アルキ ルアミンとハロゲン化鉛もしくはハロゲン化錫とが溶媒に溶かされることで 調製され得る。
[0089] ステップ 3丁 4では、 光吸収層 2 3上に第 1キャリア輸送部 2 2を形成す る。 ここでは、 ステップ 3丁 4 3およびステップ 3丁 4 の処理を、 この記 載の順に行うことで、 光吸収層 2 3上に第 1キャリア輸送部 2 2を形成する ことができる。 \¥0 2020/175501 33 卩（：171? 2020 /007566
[0090] ステップ 3丁 4 3では、 光吸収層 2 3上に第 1半導体層 2 2 1を形成する
。 第 3実施形態では、 例えば、 光吸収層 2 3に接するように第 1半導体層 2 2 1:を形成する。 ここでは、 例えば、 スパッタリングなどの真空プロセスに よって、 光吸収層 2 3上に第 1半導体層 2 2 1の材料を堆積させることで、 光吸収層 2 3上に第 1半導体層 2 2 1を形成することができる。 第 1半導体 層 2 2 1:の材料には、 例えば、 丁 丨 〇2、 S n〇2、 Z n〇または丨 n 2〇3な どの金属酸化物が適用され得る。 ここでは、 例えば、 金属塩化物または金属 イソプロポキシドなどの原料を極性溶液に溶解させることで調製した原料液 を光吸収層 2 3上に塗布し、 原料を加水分解させて金属酸化物を生成するこ とで、 光吸収層 2 3上に第 1半導体層 2 2 を形成してもよい。 また、 ここ では、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1の材料に、 有機材料が適用されてもよい 。 この有機材料には、 例えば、 〇巳1\/1などのフラーレン誘導体を適用して もよい。 この場合には、 例えば、 フラーレン誘導体としての 〇巳1\/1を有機 溶媒に溶解させることで調製した原料液を用いる。 そして、 光吸収層 2 3上 に塗布した原料液に乾燥およびアニールを施すことで、 光吸収層 2 3上に 〇巳1\/1の第 1半導体層 2 2 Iを形成してもよい。 また、 第 1半導体層 2 2 1 の材料に適用される有機材料については、 例えば、 官能基を変更して、 有機 溶媒に対する溶解性および物性を変えてもよい。
[0091 ] ステップ 3丁 4匕では、 第 1半導体層 2 2 I上に第 1キャリア導入層 2 2
I を形成する。 第 3実施形態では、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1の光吸収層 2 3とは逆側の面に接するように第 1キャリア導入層 2 2 丨 を形成する。 こ こでは、 例えば、 蒸着などの真空プロセスによって、 第 1キャリア導入層 2 2 Iの材料を第 1半導体層 2 2 1上に堆積させることで、 第 1半導体層 2 2 1上に第 1キャリア導入層 2 2 丨 を形成することができる。 第 1キャリア導 入層 2 2 丨の材料には、 例えば、 〇 3 2〇〇3、 し 丨 または〇 3が適用され る。 これにより、 光吸収層 2 3上に、 第 1半導体層 2 2 1と、 第 1キャリア 導入層 2 2 丨 と、 を積層することで、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成するこ とができる。 ここでは、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 を、 第 1半導体層 2 2 1 \¥0 2020/175501 34 卩（：171? 2020 /007566
のうちの光吸収層 2 3とは逆側の面に接するように形成する。 そして、 ここ では、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 Iが、 第 1半導体層 2 2 Iの電子親 和力よりも小さなイオン化ポテンシャルを有するように、 第 1半導体層 2 2 1の材料を採用する。 これにより、 例えば、 第 1半導体層 2 2 Iにおける不 純物元素の濃度を高めなくても、 第 1半導体層 2 2 1に接している第 1キャ リア導入層 2 2 丨 によって第 1半導体層 2 2 1に電子が導入される。 このた め、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1における電子の密度 （キャリア密度ともい う） を高めることができる。 その結果、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1におけ る抵抗損失および再結合損失が増加しにくい。 したがって、 例えば、 太陽電 池素子 2 0における光電変換効率を向上させることができる。
[0092] ステップ 3丁 5では、 第 1キャリア輸送部 2 2上に第 1電極 2 1 を形成す る。 第 3実施形態では、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨のうちの光吸収 層 2 3とは逆側の面に接するように第 1電極 2 1 を形成する。 ここでは、 例 えば、 スパッタリングなどの真空プロセスによって、 第 1キャリア輸送部 2 2上に第 1電極 2 1の材料を堆積させることで、 第 1キャリア輸送部 2 2上 に第 1電極 2 1 を形成することができる。 第 1電極 2 1の材料には、 例えば 、 丨 丁〇、 丁〇、 丁 丨 〇2、 3门〇 2または n〇などの丁〇〇、 あるいは 銀 （八 9） 、 金 （八リ） 、 銅 （〇リ） 、 チタン （丁 I） 、 インジウム （ I n ） またはスズ （S n） などの金属が適用され得る。
[0093] ところで、 上述したように、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2が、 第 1方 向としての一 方向において第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 I とが 1回積層しているシンプルな構造を有していれば、 太陽電池素子 2 0 を容易に製造することができる。 また、 例えば、 第 1半導体層 2 2 1と第 1 キャリア導入層 2 2 丨 との接触抵抗が増加しにくい。 その結果、 例えば、 太 陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上させることができる。
[0094] また、 上述したように、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4が、 第 1方向と しての一 方向において第 2キャリア導入層 2 4 丨 と第 2半導体層 2 4 1と が 1回積層しているシンプルな構造を有していれば、 太陽電池素子 2 0を容 \¥0 2020/175501 35 卩（：171? 2020 /007566
易に製造することができる。 また、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 と第 2半導体層 2 4 1との接触抵抗が増加しにくい。 その結果、 例えば、 太陽電 池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上させることができる。
[0095] ところで、 第 3実施形態でも、 第 1実施形態と同様に、 例えば、 相互に異 なる成膜プロセスで第 2キャリア導入層 2 4 丨 と第 2半導体層 2 4 Iとを順 に形成することで、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成することができる。 また 、 例えば、 相互に異なる成膜プロセスで第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア 導入層 2 2 丨 とを順に形成することで、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成する ことができる。 このため、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4を形成する際に 、 相互に適した成膜プロセスが異なる第 2キャリア導入層 2 4 丨 と第 2半導 体層 2 4 Iとをこの記載の順に積層させることができる。 また、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成する際に、 相互に適した成膜プロセスが相互に 異なる第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 丨 とをこの記載の順に 積層させることができる。 また、 ここで、 相互に異なる成膜プロセスの組み 合わせは、 例えば、 スパッタリングと蒸着との組み合わせ、 あるいは原料液 の塗布および加熱を行うプロセスとスパッタリングまたは蒸着との組み合わ せ、 などを含む。 例えば、 3 1 「〇-〇1\/1 6丁八0、 ？ 3 1~1丁、 9 7 A A および 〇 I ソ _丁 0などの有機材料の成膜には、 有機材料の主鎖が切れ る可能性のある蒸着などの真空プロセスよりも、 原料液の塗布および加熱を 行うプロセスの方がより適している場合が想定される。
[0096] ここで、 例えば、 図 6 ( 3 ) で示されるように、 光吸収層 2 3の形成条件 などによって、 光吸収層 2 3の表面上に多数の凹部 0と多数の凸部 0と を含む凹凸 2 3チが形成される場合を想定する。 このような場合には、 例え ば、 ステップ 3丁 4のうち、 ステップ 3丁4 3において、 第 1半導体層 2 2 1を原料液の塗布および加熱によって形成し、 ステップ 3丁 4匕において、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 を真空プロセスで形成することが考えられる。 こ のような構成が採用されれば、 例えば、 図 6 (匕) で示されるように、 光吸 収層 2 3の凹凸 2 3干を第 1半導体層 2 2 1で埋めることができる。 その後 \¥0 2020/175501 36 卩（：171? 2020 /007566
、 例えば、 図 6 （〇） で示されるように、 第 1半導体層 2 2 I上に第 1キャ リア導入層 2 2 丨 を形成して、 図 6 （ ） で示されるように、 第 1キャリア 導入層 2 2 丨上に第 1電極 2 1 を形成することができる。 ここで、 例えば、 ステップ 3丁 4匕において、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 を原料液の塗布およ び加熱によって形成してもよい。 ここでは、 例えば、 図 6 （13） および図 6 （〇） で示されるように、 凹凸 2 3干は第 1半導体層 2 2 1:のみで埋められ ていてもよいし、 第 1半導体層 2 2 1と第 1半導体層 2 2 1上に形成された 第 1キャリア導入層 2 2 丨 とで埋められてもよい。 換言すれば、 例えば、 光 吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての一 方向において、 凹凸 2 3干の高さよりも、 第 1半導体層 2 2 Iの厚さを大きく してもよいし 、 凹凸 2 3干の高さよりも、 第 1半導体層 2 2 Iの厚さと第 1キャリア導入 層 2 2 丨の厚さとを合計した厚さを大きく してもよい。 さらに、 換言すれば 、 ステップ 3丁 4においては、 例えば、 光吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向において、 光吸収層 2 3のうちの第 1キャリア輸送部 2 2が形成され る対象の表面 （被形成表面） に存在する凹凸 2 3チの高さよりも、 第 1キャ リア輸送部 2 2の厚さが大きくなるように、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成 してもよい。 被形成表面としては、 例えば、 光吸収層 2 3の第 1方向として の一 方向を向いた表面が採用される。 これにより、 例えば、 太陽電池素子 2 0では、 光吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての一 方 向において、 第 1キャリア輸送部 2 2の厚さが、 光吸収層 2 3の第 1電極 2 1側の表面に存在する凹凸 2 3干の高さよりも大きい状態となる。 ここで、 例えば、 光吸収層 2 3のうちの第 1キャリア輸送部 2 2側の面に多数の凹部 8 0と多数の凸部 0とが存在している場合を想定する。 この場合には、 光 吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向における凹凸 2 3干の高さには、 例 えば、 多数の凹部 〇のうちの最も第 2電極 2 5の近くに位置している底部 と、 多数の凸部 0のうちの最も第 2電極 2 5の遠くに離れて位置している 頂部と、 の光吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向における距離が適用さ れる。 \¥0 2020/175501 37 卩（：171? 2020 /007566
[0097] ここでは、 例えば、 光吸収層 2 3の表面に凹凸 2 3干が存在していても、 この凹凸 2 3干を第 1半導体層 2 2 1で埋めることで、 光吸収層 2 3と第 1 電極 2 1 とが直接接触しにくく、 光吸収層 2 3のより広い面上に第 1キャリ ア輸送部 2 2を形成することができる。 その結果、 例えば、 光吸収層 2 3と 第 1電極 2 1 との間におけるリーク電流の発生を低減することが可能であり 、 光吸収層 2 3における光電変換で得られたキャリア （電子） を第 1電極 2 1 まで効率良く輸送することができる。 したがって、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を向上させることができる。
[0098] また、 例えば、 ステップ 3丁 4において、 ステップ 3丁4 3における第 1 半導体層 2 2 Iの形成およびステップ 3丁 4匕における第 1キャリア導入層 2 2 丨の形成の双方を真空プロセスで実行してもよい。 具体的には、 例えば 、 ステップ 3丁 4 3における第 1半導体層 2 2 Iの形成およびステップ 3丁 4匕における第 1キャリア導入層 2 2 丨の形成の双方を、 蒸着またはスパッ タリングなどの同一種類の真空プロセスで実現してもよい。 このような構成 が採用されれば、 例えば、 同一の成膜装置で連続的に第 1半導体層 2 2 Iと 第 1キャリア導入層 2 2 丨 とを形成することができる。 これにより、 例えば 、 太陽電池素子 2 0における光電変換効率を容易に向上させることができる 。 さらに、 例えば、 第 1半導体層 2 2 Iおよび第 1キャリア導入層 2 2 丨 に 加えて第 1電極 2 1 まで蒸着などの同一種類の真空プロセスで形成してもよ い。 このような構成が採用されれば、 例えば、 同一の成膜装置で連続的に第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 丨 と第 1電極 2 1 とを形成する ことができる。 これにより、 例えば、 太陽電池素子 2 0における光電変換効 率を容易に向上させることができる。
[0099] さらに、 ここでは、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 図 1 0 で示されるように、 第 1方向としての一 方向において第 2キャリア導入層 2 4 I と第 2半導体層 2 4 Iとが繰り返し積層された状態にあってもよい。 換言すれば、 例えば、 光吸収層 2 3から第 2電極 2 5に向かう第 2方向とし ての + 方向において第 2半導体層 2 4 Iと第 2キャリア導入層 2 4 丨 とが \¥0 2020/175501 38 卩（：171? 2020 /007566
繰り返し積層された状態にあってもよい。 このような第 2キャリア輸送部 2 4は、 例えば、 上記ステップ 3丁 2で、 第 2電極 2 5上に、 ステップ 3丁 2 3で形成される第 1キャリア導入層 2 2 丨 と、 ステップ 3丁 2匕で形成され る第 1半導体層 2 2 と、 を繰り返し積層することで形成され得る。 ここで は、 例えば、 第 2キャリア導入層 2 4 丨 によってキャリア （正孔） を導入す ることが可能な第 2半導体層 2 4 1の厚さが小さい場合でも、 第 1方向とし ての一 方向において第 2キャリア導入層 2 4 丨 と第 2半導体層 2 4 Iとが 複数回積層されている第 2キャリア輸送部 2 4が採用されれば、 第 2キャリ ア輸送部 2 4の厚さを増加させることができる。
[0100] また、 ここでは、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2は、 例えば、 図 1 0で 示されるように、 光吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての - 方向において第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 丨 とが繰り 返し積層された状態にあってもよい。 このような第 1キャリア輸送部 2 2は 、 例えば、 上記ステップ3丁 4で、 光吸収層 2 3上に、 ステップ 3丁 4 3で 形成される第 1半導体層 2 2 Iと、 ステップ 3丁4匕で形成される第 1キャ リア導入層 2 2 丨 と、 を繰り返し積層することで形成され得る。 ここでは、 例えば、 第 1キャリア導入層 2 2 丨 によってキャリア （電子） を導入するこ とが可能な第 1半導体層 2 2 1の厚さが小さい場合でも、 第 1方向としての _ 方向において第 1半導体層 2 2 Iと第 1キャリア導入層 2 2 丨 とが複数 回積層されている第 1キャリア輸送部 2 2が採用されれば、 第 1キャリア輸 送部 2 2の厚さを増加させることができる。 これにより、 例えば、 光吸収層 2 3の表面に凹凸 2 3干が存在していても、 この凹凸を第 1キャリア輸送部 2 2で埋めることができる。 その結果、 例えば、 光吸収層 2 3と第 1電極 2 1 との間におけるリーク電流を生じにくくすることができる。 ここで、 例え ば、 第 1キャリア輸送部 2 2において、 第 1方向としての一 方向において 第 1半導体層 2 2 1と第 1キャリア導入層 2 2 丨 とが繰り返し積層される回 数には、 第 1キャリア輸送部 2 2における必要な厚さに応じた 2回以上の任 意の回数が適用される。 ここでも、 例えば、 ステップ 3丁 4においては、 光 \¥0 2020/175501 39 卩（：171? 2020 /007566
吸収層 2 3の厚さ方向としての一 方向において、 光吸収層 2 3のうちの第 1キャリア輸送部 2 2が形成される対象の表面 （被形成表面） に存在する凹 凸 2 3干の高さよりも、 第 1キャリア輸送部 2 2の厚さが大きくなるように 、 第 1キャリア輸送部 2 2を形成してもよい。 被形成表面としては、 例えば 、 光吸収層 2 3の第 1方向としての一 方向を向いた表面が採用される。 こ れにより、 例えば、 太陽電池素子 2 0では、 光吸収層 2 3から第 1電極 2 1 に向かう第 1方向としての一 方向において、 第 1キャリア輸送部 2 2の厚 さが、 光吸収層 2 3の第 1電極 2 1側の表面に存在する凹凸 2 3干の高さよ りも大きい状態となる。
[0101 ] < 2 - 3 . 第 4実施形態 >
上記各実施形態において、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2が、 第 1導電 型 （门型） の半導体層であってもよい。 この場合には、 例えば、 図 1 1 （3 ） で示されるように、 第 1キャリア輸送部 2 2が 1層の半導体層によって構 成される態様が考えられる。
[0102] また、 上記各実施形態において、 例えば、 第 1キャリア輸送部 2 2が削除 され、 光吸収層 2 3が第 1導電型 （n型） を有する光吸収層 2 6に変更され てもよい。 この場合には、 例えば、 図 1 1 （匕） で示されるように、 第 1導 電型 （〇型） を有する光吸収層 2 6には、 1枚の半導体基板などが適用され る。 半導体基板には、 例えば、 第 1導電型 4型） を有するシリコン基板な どが適用され得る。
[0103] < 2 - 4 . 第 5実施形態 >
上記各実施形態において、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4が、 第 2導電 型 （ 型） の半導体層であってもよい。 この場合には、 例えば、 図 1 2
Figure imgf000041_0001
） で示されるように、 第 2キャリア輸送部 2 4が 1層の半導体層によって構 成される態様が考えられる。
[0104] また、 上記各実施形態において、 例えば、 第 2キャリア輸送部 2 4が削除 され、 光吸収層 2 3が第 2導電型 （ 型） を有する光吸収層 2 7に変更され てもよい。 この場合には、 例えば、 図 1 2 （匕） で示されるように、 第 2導 \¥02020/175501 40 卩（：171? 2020 /007566
電型 （ 型） を有する光吸収層 27には、 1枚の半導体基板または 1層の薄 膜状の半導体層などが適用される。 半導体基板には、 例えば、 第 2導電型 （ 型） を有するシリコン基板などが適用され得る。 薄膜状の半導体層の材料 には、 例えば、 第 2導電型 （ 型） を有する〇 丨 3半導体または〇 丨 03半 導体などのカルコパイライ ト構造を有する化合物半導体などが適用される。 〇 I 3半導体は、 銅 （〇リ） 、 インジウム （ I n） およびセレン （36） を 含む化合物半導体である。 0 I
Figure imgf000042_0001
半導体は、 銅 （＜31〇 、 インジウム （ I n） 、 ガリウム
Figure imgf000042_0002
およびセレン
Figure imgf000042_0003
を含む化合物半導体である。
[0105] ＜2-5. 第 6実施形態＞
上記各実施形態において、 例えば、 図 1 3で示されるように、 第 1キャリ ア導入層 22 丨が、 第 1半導体層 221の一面上において、 分散している複 数の島状の部分を有する態様が採用されてもよい。 また、 上記各実施形態に おいて、 例えば、 図 1 3で示されるように、 第 2キャリア導入層 24 丨が、 第 2半導体層 241の一面上において、 分散している複数の島状の部分を有 する態様が採用されてもよい。
[0106] 上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、 適宜、 矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、 言うまでもない。 符号の説明
[0107] 20 太陽電池素子
2 1 第 1電極
22 第 1キャリア輸送部
22 I 第 1キャリア導入層
22 I 第 1半導体層
23, 26, 27 光吸収層
24 第 2キャリア輸送部
24 I 第 2キャリア導入層
241 第 2半導体層
25 第 2電極

Claims

\¥0 2020/175501 41 卩（：171? 2020 /007566 請求の範囲
[請求項 1 ] 第 1電極と、
第 2電極と、
前記第 1電極と前記第 2電極との間に位置している光吸収層と、 該光吸収層と前記第 1電極との間に位置している第 1キャリア輸送 部と、 を備え、
該第 1キャリア輸送部は、 前記光吸収層から前記第 1電極に向かう 方向に積層している状態にある、 第 1導電型の第 1半導体層と、 第 1 キャリア導入層と、 を有し、
該第 1キャリア導入層は、 前記第 1半導体層の前記第 1電極側の面 に接しており、
前記第 1キャリア導入層におけるイオン化ポテンシャルは、 前記第 1半導体層における電子親和力よりも小さい、 太陽電池素子。
[請求項 2] 請求項 1 に記載の太陽電池素子であって、
前記光吸収層と前記第 2電極との間に位置している第 2キャリア輸 送部、 をさらに備え、
該第 2キャリア輸送部は、 前記光吸収層から前記第 2電極に向かう 方向に積層している状態にある、 第 2導電型の第 2半導体層と、 第 2 キャリア導入層と、 を有し、
該第 2キャリア導入層は、 前記第 2半導体層の前記第 2電極側の面 に接しており、
前記第 2キャリア導入層における電子親和力は、 前記第 2半導体層 におけるイオン化ポテンシャルよりも大きい、 太陽電池素子。
[請求項 3] 請求項 1 または請求項 2に記載の太陽電池素子であって、
前記光吸収層から前記第 1電極に向かう方向において、 前記第 1キ ャリア輸送部の厚さは、 前記光吸収層の前記第 1電極側の表面に存在 する凹凸の高さよりも大きい、 太陽電池素子。
[請求項 4] 請求項 2に記載の太陽電池素子であって、 \¥0 2020/175501 42 卩（：171? 2020 /007566
前記光吸収層から前記第 2電極に向かう方向において、 前記第 2キ ャリア輸送部の厚さは、 前記光吸収層の前記第 2電極側の表面に存在 する凹凸の高さよりも大きい、 太陽電池素子。
[請求項 5] 第 1電極と、
第 2電極と、
前記第 1電極と前記第 2電極との間に位置している光吸収層と、 該光吸収層と前記第 2電極との間に位置している第 2キャリア輸送 部と、 を備え、
該第 2キャリア輸送部は、 前記光吸収層から前記第 2電極に向かう 方向に積層している状態にある、 第 2導電型の第 2半導体層と、 第 2 キャリア導入層と、 を有し、
該第 2キャリア導入層は、 前記第 2半導体層の前記第 2電極側の面 に接しており、
前記第 2キャリア導入層における電子親和力は、 前記第 2半導体層 におけるイオン化ポテンシャルよりも大きい、 太陽電池素子。
[請求項 6] 請求項 5に記載の太陽電池素子であって、
前記光吸収層から前記第 2電極に向かう方向において、 前記第 2キ ャリア輸送部の厚さは、 前記光吸収層の前記第 2電極側の表面に存在 する凹凸の高さよりも大きい、 太陽電池素子。
[請求項 7] 請求項 1から請求項 4の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池素子 であって、
前記第 1半導体層は、 前記光吸収層に接しており、
前記第 1電極は、 前記第 1キャリア導入層に接している、 太陽電池 素子。
[請求項 8] 請求項 1から請求項 4の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池素子 であって、
前記第 1キャリア輸送部は、 前記光吸収層から前記第 1電極に向か う方向において前記第 1半導体層と前記第 1キヤリア導入層とが繰り \¥0 2020/175501 43 卩（：171? 2020 /007566
返し積層された状態にある、 太陽電池素子。
[請求項 9] 請求項 2、 請求項 4および請求項 5の何れか 1つの請求項に記載の 太陽電池素子であって、
前記第 2半導体層は、 前記光吸収層に接しており、
前記第 2電極は、 前記第 2キャリア導入層に接している、 太陽電池 素子。
[請求項 10] 請求項 2、 請求項 4および請求項 5の何れか 1つの請求項に記載の 太陽電池素子であって、
前記第 2キャリア輸送部は、 前記光吸収層から前記第 2電極に向か う方向において前記第 2半導体層と前記第 2キャリア導入層とが繰り 返し積層された状態にある、 太陽電池素子。
[請求項 1 1 ] （八）光吸収層上に、 第 1半導体層と、 該第 1半導体層における電子 親和力よりも小さなイオン化ポテンシャルを有する第 1キャリア導入 層とを、 前記第 1半導体層のうちの前記光吸収層とは逆側の面に前記 第 1キャリア導入層が接するように積層することで、 第 1キャリア輸 送部を形成するステップと、
）前記第 1キャリア輸送部上に第 1電極を形成するステップと、 を有する太陽電池素子の製造方法。
[請求項 12] 請求項 1 1 に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記ステップ（八）において、 前記光吸収層に接するように前記第 1 半導体層を形成するとともに、 前記第 1半導体層の前記光吸収層とは 逆側の面に接するように前記第 1キャリア導入層を形成し、
前記ステップ ）において、 前記第 1キャリア導入層の前記光吸収 層とは逆側の面に接するように前記第 1電極を形成する、 太陽電池素 子の製造方法。
[請求項 13] 請求項 1 1 に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記ステップ（八）において、 前記光吸収層上に前記第 1半導体層と 前記第 1キャリア導入層とを繰り返し積層することで前記第 1キャリ \¥0 2020/175501 44 卩（：171? 2020 /007566
ア輸送部を形成する、 太陽電池素子の製造方法。
[請求項 14] 請求項 1 1から請求項 1 3の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ（八）においては、 前記光吸収層の厚さ方向において、 前記光吸収層のうちの前記第 1キャリア輸送部が形成される対象の表 面に存在する凹凸の高さよりも、 前記第 1キャリア輸送部の厚さが大 きくなるように、 前記第 1キャリア輸送部を形成する、 太陽電池素子 の製造方法。
[請求項 15] 請求項 1 1から請求項 1 4の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ（八）において、 前記第 1半導体層を原料液の塗布およ び加熱によって形成し、 前記第 1キャリア導入層を真空プロセスで形 成する、 太陽電池素子の製造方法。
[請求項 16] 請求項 1 1から請求項 1 4の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ（八）において、 前記第 1半導体層および前記第 1キャ リア導入層の双方を真空プロセスで形成する、 太陽電池素子の製造方 法。
[請求項 17] （3）光吸収層上に、 第 2半導体層と、 該第 2半導体層におけるイオ ン化ポテンシャルよりも大きな電子親和力を有する第 2キャリア導入 層とを、 前記第 2半導体層のうちの前記光吸収層とは逆側の面に前記 第 2キャリア導入層が接するように積層することで、 第 2キャリア輸 送部を形成するステップと、
）前記第 2キャリア輸送部上に第 2電極を形成するステップと、 を有する太陽電池素子の製造方法。
[請求項 18] 請求項 1 7に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記ステップ（3）において、 前記光吸収層に接するように前記第 2 半導体層を形成するとともに、 前記第 2半導体層のうちの前記光吸収 \¥0 2020/175501 45 卩（：171? 2020 /007566
層とは逆側の面に接するように前記第 2キヤリア導入層を形成し、 前記ステップ (1))において、 前記第 2キャリア導入層のうちの前記 光吸収層とは逆側の面に接するように前記第 2電極を形成する、 太陽 電池素子の製造方法。
[請求項 19] 請求項 1 7に記載の太陽電池素子の製造方法であって、
前記ステップ (3)において、 前記光吸収層上に前記第 2半導体層と 前記第 2キャリア導入層とを繰り返し積層することで前記第 2キャリ ア輸送部を形成する、 太陽電池素子の製造方法。
[請求項 20] 請求項 1 7から請求項 1 9の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ (3)においては、 前記光吸収層の厚さ方向において、 前記光吸収層のうちの前記第 2キャリア輸送部が形成される対象の表 面に存在する凹凸の高さよりも、 前記第 2キャリア輸送部の厚さが大 きくなるように、 前記第 2キャリア輸送部を形成する、 太陽電池素子 の製造方法。
[請求項 21 ] 請求項 1 7から請求項 2 0の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ (3)において、 前記第 2半導体層を原料液の塗布およ び加熱によって形成し、 前記第 2キャリア導入層を真空プロセスで形 成する、 太陽電池素子の製造方法。
[請求項 22] 請求項 1 7から請求項 2 0の何れか 1つの請求項に記載の太陽電池 素子の製造方法であって、
前記ステップ (3)において、 前記第 2半導体層および前記第 2キャ リア導入層の双方を真空プロセスで形成する、 太陽電池素子の製造方 法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021077788A (ja) * 2019-11-11 2021-05-20 三菱ケミカル株式会社 光電変換素子
WO2024053603A1 (ja) * 2022-09-06 2024-03-14 京セラ株式会社 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法
EP4271159A4 (en) * 2021-12-03 2024-04-24 Contemporary Amperex Technology Co Ltd PEROVSKITE SOLAR CELL AND PHOTOVOLTAIC ASSEMBLY

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004082338A1 (ja) * 2003-03-13 2004-09-23 Fujitsu Limited 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ
US20050110005A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Forrest Stephen R. Bipolar organic devices
WO2015098458A1 (ja) * 2013-12-26 2015-07-02 国立大学法人東京工業大学 金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および有機太陽電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1383179A2 (en) * 2002-07-17 2004-01-21 Pioneer Corporation Organic semiconductor device
JP2005038634A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電流注入型発光素子
JP2008072090A (ja) * 2006-08-14 2008-03-27 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
TWI553887B (zh) * 2011-02-21 2016-10-11 美國密西根州立大學 嵌入電子傳導激子阻隔層的有機光伏打電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004082338A1 (ja) * 2003-03-13 2004-09-23 Fujitsu Limited 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ
US20050110005A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Forrest Stephen R. Bipolar organic devices
WO2015098458A1 (ja) * 2013-12-26 2015-07-02 国立大学法人東京工業大学 金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および有機太陽電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021077788A (ja) * 2019-11-11 2021-05-20 三菱ケミカル株式会社 光電変換素子
EP4271159A4 (en) * 2021-12-03 2024-04-24 Contemporary Amperex Technology Co Ltd PEROVSKITE SOLAR CELL AND PHOTOVOLTAIC ASSEMBLY
WO2024053603A1 (ja) * 2022-09-06 2024-03-14 京セラ株式会社 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法

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