JP7114821B1 - 多層接合型光電変換素子及び多層接合型光電変換素子の製造方法 - Google Patents
多層接合型光電変換素子及び多層接合型光電変換素子の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
積層体は、第1電極機能層と、第1光活性層と、中間機能層と、第2光活性層と、第2電極機能層と、が積層されてなる。
第1光活性層は、結晶シリコンからなる。
第2光活性層は、ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる。
第2電極機能層に含まれる一部の層は、積層体の内部に積層されるとともに、積層体の端面にある第2の光活性層の端部を覆うように端面上に延在して積層されている。
図1に、第1の実施形態の多層接合型光電変換素子1を示す。図1に示す多層接合型光電変換素子1は、第1電極機能層2と、結晶シリコンからなる第1光活性層3と、中間機能層4と、ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層5と、第2電極機能層6と、が積層されてなる積層体7から構成される。図1に示す多層接合型光電変換素子1において、第1光活性層3および第2光活性層5の受光面は、第2電極機能層6側の面とされている。
図2に、第2の実施形態の多層接合型光電変換素子200を示す。図2に示す多層接合型光電変換素子200は、第1電極機能層202と、結晶シリコンからなる第1光活性層203と、中間機能層204と、ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層205と、第2電極機能層206と、が積層されてなる積層体207から構成される。図2に示す多層接合型光電変換素子200において、第1光活性層203および第2光活性層205の受光面は、第2電極機能層206側の面とされている。
第1機能層204cは、後述する第2機能層206dとともに、電子またはホールを輸送する優先的に取り出す層であり、正孔輸送層または電子輸送層として機能する。
次に、第3の実施形態である多層接合型光電変換素子の製造方法を説明する。本実施形態の製造方法は、第2の実施形態の変形例の製造方法であり、中間積層体に第2電極機能層を積層する工程を備える。この工程には、第2電極機能層に含まれる一部の層を原子層堆積法によって形成する積層工程が含まれる。積層工程では、第2電極機能層に含まれる一部の層を、中間積層体の第2光活性層上に積層するとともに、中間積層体の端面にある第2の光活性層の端部上に積層する工程である。
次に、第4の実施形態である多層接合型光電変換素子およびその製造方法を説明する。
Claims (16)
- 第1電極機能層と、
結晶シリコンからなる第1光活性層と、
中間機能層と、
ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層と、
第2電極機能層と、
が積層されてなる積層体から構成され、
前記第2電極機能層は、前記第2光活性層に積層されて正孔注入層または電子輸送層として機能する第2機能層と、前記第2機能層に積層される第2電極と、から構成され、
前記第2機能層が、前記積層体の内部において積層されるとともに、前記積層体の端面にある前記第2光活性層の端部を覆うように前記端面上に延在して積層されている、多層接合型光電変換素子。 - 前記第2機能層が、前記積層体の端面の全部を覆い、かつ、前記第1光活性層の前記第1電極機能層側の面の一部を覆うように積層されている、請求項1に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第1電極機能層は、第1電極と、前記第1電極と前記第1光活性層との間に配置されたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜を貫通して前記第1電極と前記第1光活性層とを電気的に接続する第1導電層とを有し、
前記中間機能層は、前記第1光活性層に積層された第2導電層と、透明電極層と、前記透明電極層と前記第2光活性層との間に配置された第1機能層とを有し、
前記第2機能層が、前記第2光活性層と前記第2電極との間に積層されるとともに、前記積層体の端面にある前記第2光活性層の端部を覆うように前記端面上に延在して積層されている、請求項1に記載の多層接合型光電変換素子。 - 前記第1機能層が、前記第2光活性層に対して、正孔注入層または電子輸送層として機能するものである、請求項3に記載の多層接合型光電変換素子。
- 第1電極機能層と、
結晶シリコンからなる第1光活性層と、
中間機能層と、
ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層と、
第2電極機能層と、
が積層されてなる積層体から構成され、
前記第2電極機能層に含まれる一部の層が、前記積層体の内部において積層されるとともに、前記第2光活性層の端部を含む前記積層体の端面の全部を覆い、かつ、前記第1光活性層の前記第1電極機能層側の面の一部を覆うように積層されている、多層接合型光電変換素子。 - 前記第2電極機能層に含まれる一部の層が、無機酸化物からなる、請求項5に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第2電極機能層に含まれる一部の層が、スズ酸化物またはチタン酸化物からなる、請求項5に記載の多層接合型光電変換素子。
- 第1電極機能層と、
結晶シリコンからなる第1光活性層と、
中間機能層と、
ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層と、
第2電極機能層と、
が積層されてなる積層体から構成され、
前記第1電極機能層は、第1電極と、前記第1電極と前記第1光活性層との間に配置されたパッシベーション膜と、前記パッシベーション膜を貫通して前記第1電極と前記第1光活性層とを電気的に接続する第1導電層とを有し、
前記中間機能層は、前記第1光活性層に積層された第2導電層と、透明電極層と、前記透明電極層と前記第2光活性層との間に配置された第1機能層とを有し、
前記第2電極機能層は、前記第2光活性層に積層された第2機能層と、前記第2機能層に積層された第2電極とを有し、
前記第2機能層が、前記第2光活性層と前記第2電極との間に積層されるとともに、前記積層体の端面にある前記第2光活性層の端部を覆うように前記端面上に延在して積層されている、多層接合型光電変換素子。 - 前記第2機能層が、前記端面上において、前記第1光活性層まで延在して積層されている、請求項1または請求項8に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第2機能層が、前記積層体の端面の全部を覆うように積層されている、請求項1または請求項8に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第1機能層および前記第2機能層がそれぞれ、前記第2光活性層に対して、正孔注入層または電子輸送層として機能するものである、請求項8に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第2機能層が、無機酸化物からなる、請求項1ないし請求項3または請求項8の何れか一項に記載の多層接合型光電変換素子。
- 前記第2機能層が、スズ酸化物またはチタン酸化物からなる、請求項1ないし請求項3または請求項8の何れか一項に記載の多層接合型光電変換素子。
- 第1電極機能層と、結晶シリコンからなる第1光活性層と、中間機能層と、ペロブスカイト型結晶構造を有する光活性材料からなる第2光活性層とを有する中間積層体を用意し、前記中間積層体の前記第2光活性層に第2電極機能層を積層する工程を備え、
前記工程には、前記第2電極機能層に含まれる一部の層を原子層堆積法によって形成する積層工程が含まれ、
前記積層工程は、少なくとも前記第1電極機能層を覆う治具に前記中間積層体を装着した状態で、前記第2電極機能層に含まれる一部の層を、前記中間積層体の前記第2光活性層上に積層するとともに、前記中間積層体の端面にある前記第2光活性層の端部上に積層する工程である、多層接合型光電変換素子の製造方法。 - 前記積層工程は、少なくとも前記第1電極機能層を覆う治具に前記中間積層体を装着した状態で、前記第2電極機能層に含まれる一部の層を、前記中間積層体の前記第2光活性層上に積層するとともに、前記中間積層体の端面の全部を覆うように積層する工程である、請求項14に記載の多層接合型光電変換素子の製造方法。
- 前記積層工程は、少なくとも前記第1電極機能層を覆う治具に前記中間積層体を装着した状態で、前記第2電極機能層に含まれる一部の層を、前記中間積層体の前記第2光活性層上に積層するとともに、前記中間積層体の端面の全部を覆い、かつ、前記第1光活性層の前記第1電極機能層側の面の一部を覆うように積層する工程である、請求項14に記載の多層接合型光電変換素子の製造方法。
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