光电转换元件及太阳能电池
阅读：949发布：2023-01-12
专利汇可以提供光电转换元件及太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的是提供高转换效率的光电转换元件及 太阳能 电池 。实施方案的光电转换元件,其特征在于,具有:光吸收层,该光吸收层含Cu、选自由Al、In及Ga构成的组中的至少一种IIIb族元素、与S或Se,且具有 黄 铜 矿型结构;以及,由Zn、与O或S构成的 缓冲层 ；上述缓冲层的用S/(S+O)表示的摩尔比为0.7以上、1.0以下,并且结晶粒径为10nm以上、100nm以下。，下面是光电转换元件及太阳能电池专利的具体信息内容。
1.光电转换元件,其特征在于,具有:
光吸收层,该光吸收层含Cu、选自由Al、In及Ga构成的组中的至少一种IIIb族元素、以及S或Se,且具有黄铜矿型结构;以及
由Zn、与O或S构成的缓冲层;
上述缓冲层的用S/(S+O)表示的摩尔比为0.7以上、1.0以下,并且结晶粒径为10nm以上、100nm以下。
2.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层的Ga/IIIb族元素的摩尔比为0.5以上1.0以下。
3.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层的传导带下端与上述缓冲层的传导带下端之差在0eV以上0.4eV以下。
4.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.5以上1.0以下。
5.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.6以上0.9以下。
6.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.65以上0.85以下。
7.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层为CuIn1-yGaySe2,上述y为0以上1以下。
8.按照权利要求1所述的光电转换元件,其特征在于,上述光吸收层为Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)3Se5、或Cu(Al,Ga,In)Se2中的任何一种。
9.太阳能电池,其特征在于,采用的光电转换元件，所述光电转换元件具有:光吸收层,该层含Cu、选自由Al、In及Ga构成的组中的至少一种IIIb族元素、与S或Se,且具有黄铜矿型结构;以及,由Zn与、O或S构成的缓冲层；上述缓冲层的用S/(S+O)表示的摩尔比为0.7以上、1.0以下,并且结晶粒径为10nm以上、100nm以下。
10.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层的Ga/IIIb族元素的摩尔比为0.5以上1.0以下。
11.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层的传导带下端与上述缓冲层的传导带下端之差为0eV以上0.4eV以下。
12.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.5以上1.0以下。
13.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.6以上0.9以下。
14.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层的Ga/(Ga+In)元素比为0.65以上0.85以下。
15.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层为CuIn1-yGaySe2,上述y为0以上1以下。
16.按照权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,上述光吸收层为Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)3Se5、或Cu(Al,Ga,In)Se2中的任何一种。
光电转换元件及太阳能电池
技术领域
背景技术
[0002] 例如,太阳能电池中,用半导体薄膜作光吸收层的化合物薄膜光电转换元件的开发正在进行,由Ib族、IIIb族与VIb族构成的具有黄铜矿结构的化合物半导体中,由Cu、In、Ga及Se构成的Cu(In,Ga)Se2的所谓CIGS,作为光吸收层的薄膜太阳能电池等的光电转换元件已引起关注。CIGS薄膜太阳能电池,是由于p型化合物半导体层(光吸收层)与n型化合物半导体层(缓冲层)由不同的材料系构成的异质接合太阳能电池,其异质接合界面对太阳能电池特性有很大的影响。现状是在得到高的转换效率的CIGS薄膜太阳能电池中,作为n型化合物半导体层,可采用CdS。作为CdS的优点,可以举出,通过Cd扩散使CIGS表面n型化、与CIGS的晶格整合及传导带偏离(CBO:Conduction Band Offset)的整合等。光电转换元件的转换效率η,如开路电压Voc、短路电流密度Jsc、曲线因子FF、入射能密度P,则用公式η=Voc·Jsc/FF/P·100表示。通过提高Voc或Jsc,可以提高转换效率。
[0003] 例如,在CuIn0.7Ga0.3Se2与CdS之间,可以形成电性质良好的异质接合界面,为了谋求与太阳光光谱的整合,CIGS光吸收层的带隙（band gap）必须增大至1.4eV左右,Ga量增大至70%。但是,在Ga浓度高的CIGS中,难以通过CdS整合CBO,得不到所期待的高转换效率。另外,由于担心CdS对人体的不良影响,希望采用代替材料。
[0004] 【现有技术文献】
[0006] 【专利文献1】特开2005-228975号公报
发明内容
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 实施方案的目的是提供一种高转换效率的光电转换元件及太阳能电池。
[0009] 用于解决课题的手段
[0010] 实施方案的光电转换元件,其特征在于,具有:光吸收层,该光吸收层含Cu、选自由Al、In及Ga构成的组中的至少一种的IIIb族元素、以及S或Se且具有黄铜矿型结构;以及由Zn、与O或S构成的缓冲层,缓冲层用S/(S+O)表示的摩尔比在0.7以上、1.0以下,并且结晶粒径在10nm以上、100nm以下。
[0012] 图1为实施方案的光电转换元件的概念图。
[0013] 图2为实施方案的光电转换元件的pn接合界面的能带图的概念图:((a)ΔEc>0eV、(b)ΔEc<0eV)。
[0014] 图3为相对于实施方案组成的带结构的概略图。
具体实施方式
[0015] 以下,参照附图对实施方案进行详细说明。
[0016] 图1的示意图所示的光电转换元件10,至少具有:基板11、上述基板上设置的背面电极12、背面电极12上设置的第1取出电极13、背面电极12上设置的光吸收层14、光吸收层14上设置的缓冲层15(15a、15b)、缓冲层15上设置的透明电极层16、透明电极层16上设置的第2取出电极17、以及透明电极层16上设置的防反射膜18。
[0017] 实施方案的光吸收层14,优选具有化合物半导体层(光吸收层),该化合物半导体层具有Cu、选自由Al、In及Ga构成的组中的至少一种的IIIb族元素、以及S或Se且具有黄铜矿型结构。从IIIb族元素中选用In,通过与Ga进行组合,带隙的大小易达到目的值,是更优选的。具体的是,作为光吸收层14,可以使用Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)3Se5、或Cu(Al,Ga,In)Se2等(以下称作CIGS)。
[0018] 该光吸收层14的Ga/IIIb族元素的摩尔比,更优选0.5以上、1.0以下。
[0019] 另外,缓冲层15a,单相是优选的,可以使用具有Zn、与O或S构成的n型半导体性质的层,具体的可以使用后述的由ZnO1-xSx表示的化合物。
[0020] 在此，缓冲层15a的用S/(S+O)表示的摩尔比,0.7以上、1.0以下是优选的。当该摩尔比小于0.7时,缓冲层15a有时发生2相分离。
[0021] pn接合界面,是在光吸收层14与缓冲层15a之间通过异质接合而形成,但因缓冲层15a构成元素的Zn的一部分向光吸收层14的扩散或光吸收层14表面的Cu缺损而形成空孔排列黄铜矿(OVC:Ordered Vacancy Compound or Ordered Vacancy Chalcopyrite),通过光吸收层14表面进行n型化,也可在光吸收层14内部形成pn接合界面。
[0022] 还有,在实施方案中,除对黄铜矿结构与空孔排列型黄铜矿结构分别另外进行说明外,两者均作为黄铜矿结构来记载。
[0023] 在实施方案中,缓冲层15a的结晶粒径优选10nm以上、100nm以下。这是由于当该结晶粒径小于10nm时,pn接合界面缺陷及膜中的结晶晶粒边界增多,光生成的载流子移动度降低,短路电流密度Jsc降低,是不优选的。另一方面,当结晶粒径大于100nm时,在pn接合界面易产生空隙,有助于pn接合的面积降低。另外,通过加大结晶粒径,由于n型缓冲层15a的膜厚不匀,易产生分流路线。任何一种均成为短路电流密度Jsc降低的重要原因,是不优选的。另外,当结晶粒径大于100nm时,当在pn接合界面产生空隙,则pn接合界面的耐剥离性降低。因此,n型化合物半导体层的ZnO1-xSx膜的结晶粒径在10nm以上、100nm以下是优选的。更优选50nm以上、100nm以下。
[0024] 光电转换元件10的中心部分,通过离子研磨,削除光吸收层14上部的层压膜,可以进行缓冲层15a的观察。ZnO1-xSx膜的结晶粒径,是采用透射型电子显微镜(TEM:Transmission Electron Microscope),以50万倍观察的断面TEM图像的膜厚方向同一深度的5点平均值。还有,在断面TEM图像中,包含光吸收层14的面中心。5点的确定方法是,把50万倍的TEM断面图像,在与膜厚方向垂直的方向进行5等分割,作为分割区域的中心点。在断面TEM图像中,含中心点的结晶面积用S表示时,由式(1)定义的R的5点平均,定义为ZnO1-xSx膜的结晶粒径。
[0025] 【数学式1】
[0026]
[0027] 式(1)
[0028] 对pn接合界面的传导带偏离(CBO)进行说明。
[0029] 对光电转换元件10的pn接合照射光,产生电子-孔穴对,传导带被激发的电子,由耗尽层内的电场加速,通过缓冲层15,向透明电极16移动。光吸收层14的CBM位置为Ecp(eV)、缓冲层15a的CBM位置为Ecn(eV)时,pn层间的传导带下端位置(CBM:Conduction Band Minimum)之差(传导带偏离)ΔEc(=Ecn-Ecp),由于ΔEc>0eV,如图2(a)所示,称作尖峰(Spike)。当该不连续量加大时,形成光生成电子的障壁,光生成电子通过界面缺陷,与价电子带的孔穴发生再结合,不能到达透明电极16。另一方面,由于ΔEc<0eV,图2(b)所示的下落,称作悬崖(Cliff),由于不是光生成电子障壁,不涉及悬崖大小,流至透明电极16。但是,此时,耗尽层的弯曲变稳,在界面附近,孔穴与从透明电极16侧的注入电子的再结合增加。其结果是,悬崖时的漏电流增加,开放端电压Voc降低。即,在缓冲层15a的光吸收层14的pn接合界面,传导带为连续(ΔEc=0eV)或传导带不连续而形成尖峰(ΔEc>0eV)是优选的,该不连续量(ΔEc),未达到光生成电子障壁的高度(ΔEc≤0.4eV)是优选的。因此,传导带下端的位置之差ΔEc为0eV≤ΔEc≤0.4eV是优选的。
[0030] CBM的位置,可采用以下的方法进行估算。采用作为电子占有能级评价法的光电子分光法,实测价电子带上端(VBM:Valence Band Maximum),接着,假定已知的带隙,算出CBM。但是,由于在实际的pn接合界面,不能保持相互扩散或阳离子的空孔发生等理想的界面,故带隙发生变化的可能性高。因此,CBM也可直接通过利用光电子放出逆过程的逆光电子分光进行评价是优选的。具体的是,对光电转换元件表面,进行低能量离子蚀刻与反复进行正、逆光电子分光测定,评价pn接合界面的电子状态。
[0031] 其次,对CIGS与Zn、O或S构成的缓冲层15a,即ZnO1-xSx的带位置关系进行说明。
[0032] 图3为x在0至1之间变化时的ZnO1-xSx的CBM(*)、y在0至1之间变化时的CIGS为CuIn1-yGaySe2的CBM(◆)、y在0至1之间变化时的CuIn1-yGaySe2的VBM(■)、Cu(In1-yGay)3Se5的CBM(△)、y在0至1之间变化时的Cu(In1-yGay)3Se5的VBM(○)的汇总结果。如图3所示,CuIn1-yGaySe2,当y变大时(Ga浓度增大),VBM不发生变化,仅CBM单调增大。另一方面,ZnO1-xSx,当x加大(S浓度增大),达到x=0.5左右时,CBM几乎不发生变化,另外,当S浓度增大时,CBM急激增大(此时,VBM在0≤x≤0.5时增大,而在0.5≤x≤1.0时几乎不变化)。但是,y=0的CIGS与x=0.7的ZnO1-xSx形成pn接合时,变成ΔEc=+0.4eV,y=1.0的CIGS,通过与x=1.0的ZnO1-xSx的pn接合形成,可以得到ΔEc=+0.4eV。即,作为n型缓冲层,ZnO1-xSx(0.7≤x≤1.0)是优选的。
[0033] 另外,为了满足0eV≤ΔEc≤0.4eV,Se的一部分可用S置换,In与Ga的一部分也可用Al置换。
[0034] 另外,光吸收层14表面的CIGS为OVC时,VBM下降0.2eV左右,但由于CBM几乎不发生变化,即使在这种情况下,仍可以采用ZnO1-xSx(0.7≤x≤1.0)。
[0035] 缓冲层15a的ZnO1-xSx组成,通过测定预先已知组成的试样进行校正的能量分散型X线分析(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)进行测定。EDX测定,光电转换元件10的中心部分采用离子研磨法,削除缓冲层15a上部的层压膜,以500000倍进行断面TEM观察,同时从5点的平均组成调查其组成。还有,5点的确定方法,把50万倍的TEM断面图像,在与膜厚方向的垂直方向进行5等分割,作为分割区域的中心点。还有,断面TEM图像,包含光电转换元件10的中心点。
[0036] 不含与缓冲层15a的ZnO1-xSx连接的光吸收层14的构成成分的位置,定义为pn接合界面,至少在pn接合界面,缓冲层15a的ZnO1-xSx为所希望的组成比是优选的。另外,n型缓冲层15a的ZnO1-xSx全部区域中达到所希望的组成比是更优选的。
[0037] 作为光吸收层14的CIGS,为了谋求与太阳光光谱的整合,希望带隙为1.4eV左右,从图3可知,通过使Ga/(In+Ga)比在0.5以上1.0以下,则带隙达1.28eV以上1.68eV以下是优选的;通过使Ga/(In+Ga)比在0.6以上0.9以下,则带隙在1.35eV以上1.59eV以下是更优选的;通过使Ga/(In+Ga)比在0.65以上0.85以下,则带隙达1.39eV以上1.55eV以下是尤其优选的。
[0038] 还有,当实施方案的n型缓冲层15a是2相时,n型缓冲层15a的带隙不能单纯含义确定,因发电效率降低,是不理想的。缓冲层15a的相,可根据XRD的峰数确定。
[0039] 以下,对光电转换元件中采用的光吸收层14及n型缓冲层15a以外的构成进行说明。
[0041] 作为背面电极12,可以采用Mo或W等导电性金属膜。其中,优选采用Mo膜。
[0042] 作为取出电极13、17,例如,可以采用Al、Ag或Au等导电性金属。另外,为了提高与透明电极15的密合性,也可在使Ni或Cr堆积后再使Al、Ag或Au堆积。
[0043] 考虑到缓冲层15b作为n+型层的功能,例如,优选采用ZnO。
[0045] 作为防反射膜18,例如,优选采用MgF2。
[0046] 图1的光电转换元件10的制造方法,作为例子举出以下的方法。
[0047] 还有,下述制造方法之一例,可作适当变更。因而,工序的顺序可以变更,多个工序的组合也可。
[0048] [基板上成膜背面电极的工序]
[0050] [背面电极上成膜光吸收层的工序]
[0051] 背面电极12堆积后,堆积作为光吸收层14的化合物半导体薄膜。还有,为了在背面电极12上堆积光吸收层14与第1取出电极13,至少要除去堆积第1取出电极13的部位,在背面电极12的一部分上堆积光吸收层14。作为成膜方法,可以举出溅射法或真空蒸镀法。溅射法,可以举出:全部构成元素从溅射靶供给的方法;以及,用溅射法堆积Cu及IIIb族元素后,在H2Se气氛围气中进行加热处理的硒化法。另外,真空蒸镀法中,通过采用3段法,可以得到高品质的光吸收层14。3段法是首先把IIIb族元素的In及Ga与VIb族元素的Se进行真空蒸镀,然后,把Ib族元素的Cu与Se进行蒸镀,最后再度蒸镀In及Ga、与Se的方法。
[0052] [光吸收层上成膜缓冲层的工序]
[0053] 在得到的光吸收层14上堆积缓冲层15a、b。
[0054] 作为缓冲层15a的成膜方法,可以举出真空工艺的溅射法、真空蒸镀法或有机金属气相成长法(MOCVD)、液相工艺的化学析出(CBD)法等。为了精密控制作为n型缓冲层15a的ZnO1-xSx的组成,采用溅射法、真空蒸镀法或有机金属气相成长法(MOCVD)的真空工艺是优选的。例如,300℃的高温工艺,由于实施方案的缓冲层15a发生2相分离,是不优选的。在此，在缓冲层15a的成膜中,成膜时的基板11温度优选室温以上250℃以下。
[0055] 为了提高结晶性,于低温下成膜后,在50℃以上280℃以下、更优选在100℃以上250℃的范围进加热处理也是有效果的。当在这些范围进行加热处理时,缓冲层15a的结晶进行成长,粒径可达到10nm以上100nm以下。还有,在进行该加热处理时,与成膜时同样的Ar气氛围气是优选的。
[0056] 作为缓冲层15b的成膜方法,可以举出真空工艺的溅射法、真空蒸镀法或有机金属气相成长法(MOCVD)等。
[0057] [缓冲层上成膜透明电极的工序]
[0058] 接着,在缓冲层15b上堆积透明电极16。
[0059] 作为成膜方法,可以举出真空工艺的溅射法、真空蒸镀法或有机金属气相成长法(MOCVD)等。
[0060] [背面电极上与透明电极上成膜取出电极的工序]
[0061] 第1取出电极13,至少在除背面电极12上的光吸收层14成膜的部位之外的部位上堆积。
[0062] 第2取出电极17,至少在除透明电极16上的防反射膜18成膜部位之外的部位上堆积。
[0063] 作为成膜方法,可以举出溅射法、真空蒸镀法等。
[0064] 第1与第2取出电极13、17的成膜,既可以在1个工序进行,也可分别作为别的工序在任意的工序后进行。
[0065] [在透明电极上成膜防反射膜的工序]
[0066] 最后,至少在除透明电极16上的第2取出电极17的成膜部位之外的部位上堆积防反射膜18。
[0067] 作为成膜方法,可以举出溅射法、真空蒸镀法等。
[0068] 经过上述的工序,制成图1的概念图所示的光电转换元件10或薄膜太阳能电池。
[0069] 在制作化合物薄膜太阳能电池的组件时,在基板上成膜背面电极的工序后,通过采用激光截断背面电极的工序,另外,在光吸收层上成膜缓冲层的工序及缓冲层上成膜透明电极的工序后,插入分别采用机械划线器分割试样的工序,可以达到集成化。
[0070] 【实施例】
[0071] 下面通过实施例,详细地说明本发明。
[0072] (实施例1A)
[0073] 采用蓝色玻璃基板作为基板11,采用溅射法,使作为背面电极12的Mo薄膜,堆积700nm左右。溅射法以Mo作靶,在Ar气氛围气中,用RF施加200W来进行。
[0074] 作为背面电极12的Mo薄膜堆积后,使作为光吸收层14的CuIn0.3Ga0.7Se2薄膜堆积2μm左右。用硒化法进行制膜。首先,采用溅射法堆积CuIn0.3Ga0.7的合金膜,然后,在H2Se氛围气中于500℃进行加热处理。
[0075] 在得到的光吸收层14上,作为缓冲层15a的n型化合物半导体层ZnO0.3S0.7,在室温下堆积100nm左右。采用RF(高频)溅射进行成膜,考虑界面的等离子体损坏,用50W的输出功率来进行。然后,通过于150℃进行加热处理,使结晶粒径达到50nm左右。在该缓冲层15a上作为缓冲层15b堆积ZnO薄膜,然后,作为透明电极16的含氧化铝(Al2O3)2wt%的ZnO:Al堆积1μm左右。作为取出电极13、17,用蒸镀法堆积Al。膜厚分别为100nm及300nm。最后作为防反射膜18的MgF2,采用溅射法进行堆积,可以得到实施方案的光电转换元件10。
[0076] 测定得到的光电转换元件10的结晶粒径、缓冲层15a的S量(x)及光吸收层14的Ga量(y)、传导带偏离(ΔEc(eV))、缓冲层15a的带隙(Egn(eV))、光吸收层14的带隙(Egp(eV))、开放端电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)及耐剥离性。
[0077] 通过采用照射损伤小的低能量的离子蚀刻与反复进行正、逆光电子分光测定,评价从缓冲层15a至光吸收层14的电子状态。采用紫外线光电子分光估算VBM,采用逆光电子分光法估算CBM,从其差可以算出带隙(缓冲层15a的带隙(Egn(eV))、光吸收层14的带隙(Egp(eV)))。另外,从上述反复测定中,将VBM及CBM对蚀刻时间进行作图,可以评价横切pn接合的膜厚方向的电子状态变化,从光吸收层14与缓冲层15a的CBM之差,也可估算传导体偏离ΔEc(eV)。
[0078] 采用太阳光模拟装置,在AM1.5的拟似太阳光照射下,采用电压源与万用表,使电压源的电压改变,测定拟似太阳光照射下的电流达到0mA时的电压,得到开放端电压(Voc),测定不施加电压时的电流,得到短路电流密度(Jsc)。
[0079] (实施例2A)
[0080] 除光吸收层14采用CuIn0.5Ga0.5Se2薄膜以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0081] (实施例3A)
[0082] 除光吸收层14采用CuIn0.7Ga0.3Se2薄膜以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0083] (实施例4A)
[0084] 除光吸收层14采用CuInSe2薄膜以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0085] (实施例5A)
[0086] 除采用n型化合物半导体层ZnO0.1S0.9作为缓冲层15a以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0087] (实施例6A)
[0088] 除光吸收层14采用CuGaSe2薄膜,作为缓冲层15a,采用n型化合物半导体层ZnS以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0089] (比较例1A)
[0090] 除光吸收层14采用CuInSe2薄膜,作为缓冲层15a,采用n型化合物半导体层ZnO以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0091] (比较例2A)
[0092] 除光吸收层14采用CuIn0.7Ga0.3Se2薄膜,作为缓冲层15a,采用n型化合物半导体层ZnO0.7S0.3以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0093] (比较例3A)
[0094] 除光吸收层14采用CuIn0.7Ga0.3Se2薄膜,作为缓冲层15a,采用n型化合物半导体层ZnO0.5S0.5以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0095] (比较例4A)
[0096] 除光吸收层14采用CuIn0.5Ga0.5Se2薄膜,作为缓冲层15a,采用n型化合物半导体层ZnO0.5S0.5以外,采用与实施例1同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。
[0097] (比较例1B)-(比较例6B)
[0098] 除在缓冲层15a的制膜时,制膜后不进行加热处理以外,采用与实施例1A至实施例6A同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。结晶粒径达5nm左右。
[0099] (比较例1C)-(比较例6C)
[0100] 除在缓冲层15a的制膜时,制膜后于300℃进行加热处理以外,采用与实施例1A至实施例6A同样的方法,制造化合物薄膜太阳能电池。结晶粒径达150nm左右。
[0101] 表1示出实施例1A至6A、比较例1A至4A、比较例1B至6B以及比较例1C至6C得到的化合物薄膜太阳能电池的性能比较。
[0102] 【表1】
[0103]
[0104] A:非常好、B:良好、C:可以、D:不可以
[0105] η=Voc·Jsc/FF/P·100
[0106] 如上所述,ΔEc在0eV以上+0.4eV以下是优选的,对开放端电压(Voc)的性能是有效果的。另外,缓冲层的带隙(Egn),由于可以抑制缓冲层中的短波长的光吸收,故大者是优选的。另外,p型光吸收层的带隙(Egp)接近1.4eV者是优选的。该带隙的大小对短路电流密度(Jsc)的性能是有效果的。n型缓冲层的结晶粒径也影响短路电流密度Jsc的性能。结晶粒径为5nm时,由于载流子移动度降低,而结晶粒径在150nm时,由于形成分流路线等,短路电流密度Jsc降低。使转换效率恶化。从Voc与Jsc可进行转换效率η的性能比较。n型缓冲层的结晶粒径也对pn接合界面的耐剥离性产生影响,当结晶粒径在150nm时,由于空隙形成,耐剥离性降低。
[0107] 通过把本发明的光电转换元件用于太阳能电池,可以得到转换效率高的太阳能电池。
[0108] 以上说明了本发明的实施方案,但本发明不受上述实施方案本身所限定解释,实施阶段,在不偏离其宗旨的范围内可改变构成要素进行具体化。另外,通过上述实施方案中公开的多种构成要素的适当组合,可形成各个发明。例如,变形例的各个不同的实施方案中的构成要素也可进行适当组合。
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