[發明專利]光電轉換裝置

在審

• 申請號: 201210328042.9
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103000745A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 淺見良信;堅石李甫
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

技術領域

本發明涉及一種使用包含有機材料的半導體的光電轉換裝置。

背景技術

作為將光能轉換成電能的光電轉換裝置，已知單晶或多晶等結晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池以及使用CIGS(Cu(In,Ga)Se₂)等的化合物半導體太陽能電池。這些太陽能電池雖然已在廣泛地普及，但是在成本方面等有多個問題，因此期待著能夠以低成本制造的太陽能電池。作為該太陽能電池之一，已提出了使用有機半導體的太陽能電池。

作為有機半導體太陽能電池，除了染料敏化太陽能電池以外，還已知薄膜型太陽能電池。作為薄膜型太陽能電池，例如，有具有pin結結構的薄膜型太陽能電池，其使用呈現p型半導體特性的酞菁（簡稱：H₂Pc）、呈現n型半導體特性的二萘嵌苯顏料（Me-PTC）以及它們的共蒸鍍層（參照非專利文獻1）。因為薄膜型太陽能電池不需要用于染料敏化太陽能電池的電解質，所以具有容易控制產率或長期可靠性的優點。非專利文獻1?M.Hiramoto,?H.Fujiwara,?M.Yokoyama.?Three-layered?organic?solar?cell?with?a?photoactive?interlayer?of?codeposited?pigments.?Appl.Phys.Lett.,58.?1062-1064.?1991。

但是，使用有機材料的薄膜型太陽能電池有其轉換效率比硅類或其他化合物半導體類太陽能電池低的問題。

作為薄膜型太陽能電池的轉換效率不得到提高的理由之一，有窗口層中的光吸收損失。在窗口層中也吸收光而出現激子，但是其在有機半導體中的擴散距離非常短，而在到達結（junction）之前容易失活。就是說，因為實質上不能利用在窗口層中吸收的光，所以優選利用高透光性材料形成窗口層。

另外，因為用于窗口層的現有的有機半導體的電阻高，所以不得不減薄膜厚度。因此，有因灰塵等而在表面電極與背面電極之間容易發生短路的問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的一個方式的目的之一是提供一種窗口層中的光吸收損失少的光電轉換裝置。另外，本發明的一個方式的目的之一是提供一種在上下電極之間不容易發生短路的光電轉換裝置。

本說明書所公開的本發明的一個方式涉及一種具有通過有機化合物及無機化合物形成的p型透光半導體作為窗口層的光電轉換裝置。

本說明書所公開的本發明的一個方式是一種光電轉換裝置，包括：第一電極；形成在第一電極上的第一半導體層；形成在第一半導體層上的第二半導體層；形成在第二半導體層上的第三半導體層；以及形成在第三半導體層上的第二電極，其中第一半導體層是包含有機化合物及無機化合物的透光半導體層，并且第二半導體層及第三半導體層是包含有機化合物的半導體層。

另外，本說明書等中的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免構成要素的混同而附加上的，不是為了限定順序或數量而附加上的。

上述第一半導體層的導電型可以為p型，上述第二半導體層的導電型可以為i型，上述第三半導體層的導電型可以為n型。

本說明書所公開的本發明的另一個方式是一種光電轉換裝置，包括：第一電極；形成在第一電極上的第一半導體層；形成在第一半導體層上的第二半導體層；形成在第二半導體層上的第三半導體層；形成在第三半導體層上的第四半導體層；以及形成在第四半導體層上的第二電極，其中第一半導體層是包含有機化合物及無機化合物的透光半導體層，并且第二半導體層、第三半導體層以及第四半導體層是包含有機化合物的半導體層。

上述第一半導體層及上述第二半導體層的導電型可以為p型，上述第三半導體層的導電型可以為i型，上述第四半導體層的導電型可以為n型。

另外，作為上述第一半導體層所包含的有機化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環化合物中的任一種。

另外，作為上述第一半導體層所包含的無機化合物，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、氧化錸和氧化鈦中的任一種。

通過使用本發明的一個方式，可以減少窗口層中的光吸收損失，從而可以提供轉換效率高的光電轉換裝置。另外，可以提供在上下電極之間不容易發生短路的光電轉換裝置。

附圖說明

圖1A和1B是說明本發明的一個方式的光電轉換裝置的截面圖；

圖2是說明本發明的一個方式的光電轉換裝置的截面圖；