光電轉換元件及太陽能電池的制作方法
【專利摘要】根據實施方式，可提供一種具備具有光透過性的第1電極、第2電極和光吸收層的光電轉換元件。光吸收層被設在第1電極與第2電極之間。光吸收層含有化合物半導體，所述化合物半導體含有第11族的第1元素和第16族的第2元素，且具有黃銅礦型結構或黃錫礦型結構。光吸收層含有p型部和n型部。n型部被設在p型部與第1電極之間。n型部與p型部同質接合。n型部含有摻雜劑。摻雜劑是通過Bond?Valence?Sum計算求出的形式電荷Vb為1.60～2.83的元素。
【專利說明】光電轉換元件及太陽能電池
【技術領域】
[0001 ] 本發明的實施方式涉及光電轉換元件及太陽能電池。
[0002]本申請基于2011年11月16日提出的日本專利申請第2011-251149號并主張其優先權，這里引用其全部內容。
【背景技術】
[0003]人們提出了在光吸收層采用含有Cu、In、Ga、S及Se的化合物半導體的CIGS系光電轉換元件。此外，有使用該光電轉換元件的太陽能電池。在CIGS系光電轉換元件中，期望提高轉換效率。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2005-303201號公報
【發明內容】
[0007]發明所要解決的課題
[0008]本發明的實施方式提供使轉換效率得以提高的光電轉換元件及太陽能電池。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]根據本發明的實施方式，可提供一種具備第I電極、第2電極和光吸收層的光電轉換元件。所述第I電極具有光透過性。所述光吸收層被設在所述第I電極與所述第2電極之間。所述光吸收層含有化合物半導體，所述化合物半導體含有第11族的第I元素和第16族的第2元素，具有黃銅礦型結構或黃錫礦型結構。所述光吸收層含有P型部和η型部。所述η型部被設在所述P型部與所述第I電極之間。所述η型部與所述P型部同質接合(即形成同質結)。所述η型部含有摻雜劑。在用所述摻雜劑置換了所述第I元素時，將所述第I元素和所述第2元素的鍵長規定為(埃)。將所述摻雜劑和所述第2元素的鍵合參數規定為^(埃)。將由所述摻雜劑和所述第2元素的組合決定的固有常數規定為Bf (埃)。將相對于所述第I元素的所述第2元素的鄰近鍵合數規定為η (η為I以上的整數)。所述摻雜劑是用以下的數學式表示的形式電荷(formal charge)Vb為1.60~2.83的元素。
[0011]
【權利要求】
1.一種光電轉換兀件，其具備: 光透過性的第I電極， 第2電極，以及 光吸收層，其被設置在所述第I電極與所述第2電極之間，含有化合物半導體，且含有P型部和η型部，其中，所述化合物半導體含有第11族的第I元素和第16族的第2元素，并具有黃銅礦型結構或黃錫礦型結構，所述η型部被設在所述P型部與所述第I電極之間，與所述P型部同質接合，且含有摻雜劑； 在用所述摻雜劑置換了所述第I元素時， 在將所述第I元素和所述第2元素的鍵長規定為以埃計的ri; 將所述摻雜劑和所述第2元素的鍵合參數規定為以埃計的IV 將由所述摻雜劑和所述第2元素的組合決定的固有常數規定為以埃計的Bf， 將相對于所述第I元素的所述第2元素的鄰近鍵合數規定為n，其中η為I以上的整數時， 所述摻雜劑是用下述數學式I表示的形式電荷Vb為1.60~2.83的元素；
2.根據權利要求1所述的光電轉換元件，其中，所述形式電荷Vb超過1.83且在2.83以下。
3.根據權利要求1或2所述的光電轉換元件，其中，所述摻雜劑含有Mg、Zn、Fe及Co中的至少任一種。
4.根據權利要求1~3中任一項所述的光電轉換兀件,其中， 所述第2元素為選自O、S、Se及Te中的至少I種； 所述化合物半導體進一步含有選自Al、In及Ga中的至少I種的第13族元素。
5.根據權利要求4所述的光電轉換元件，其特征在于，所述第I元素為Cu，所述第2元素為Se。
6.根據權利要求1~5中任一項所述的光電轉換元件，其中，所述化合物半導體為 Cus C In I —yθ3y) σ (S^i—(pS(p) ψ，其中，0.6 < ε 5? 1.1、0.8 o 5? 1.2-,.1.5≤Ψ≤2.5、Y及Φ為任意的常數。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的光電轉換元件，其中，所述第I電極含有第I化合物，所述第I化合物含有(Zn1 _ xMgx)! _yMyO及Zn1 _ eMe O1 _ α S α中的至少任一種，其中，M為選自 B、Al、Ga 及In中的至少 I種元素，0.03<x<0.4、0.005 <y<0.2、0.4< α ≤ 0.9、.0.005 ^ β ^ 0.2。
8.根據權利要求7所述的光電轉換元件，其中， 所述光吸收層進一步具備中間層，所述中間層被設在所述第I電極與所述η型部之間，且具有比所述第I電極的電阻更高的電阻； 所述中間層含有第2化合物，所述第2化合物含有將所述I規定為低于0.005、將所述β規定為低于0.005的(Zn1-xMgx)卜具。及ZrveMeCVaSa中的至少任一種。
9.根據權利要求7或8所述的光電轉換元件，其中，所述光吸收層的電子親和勢與所述第I電極的電子親和勢之差的絕對值為0.1eV以下。
10.一種太陽能電池，其具備: 權利要求中1~9中任一項所述的光電轉換兀件， 與所述光電轉換元件層疊的基板， 電連接在所述第1電極上的第1端子，以及 電連接在所述第2電極上的第2端子。
【文檔編號】H01L31/068GK103946992SQ201280056585
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月12日 優先權日:2011年11月16日
【發明者】平賀廣貴, 芝崎聰一郎, 中川直之, 山崎六月, 山本和重, 櫻田新哉, 稻葉道彥 申請人:株式會社東芝