[發明專利]多接合型光電轉換裝置和光電轉換模塊

有效

• 申請號: 201680056492.3
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN108140735B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 宇津恒;日野將志;市川滿;三島良太;目黑智巳;山本憲治
• 申請（專利權）人: 株式會社鐘化
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L31/0725
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李書慧;金世煜

本發明涉及的多接合型光電轉換裝置(110)從受光面側起依次具有第一光電轉換單元(1)、中間層(3)和第二光電轉換單元(2)。第一光電轉換單元含有鈣鈦礦型晶體結構的感光性材料作為光吸收層(11)，在光吸收層的受光面側具有第一電荷傳輸層(12)，在光吸收層的背面側具有第二電荷傳輸層(13)。第二電荷傳輸層與中間層相接。第二光電轉換單元包含晶體硅基板作為光吸收層(21)，并且具有與中間層相接的第一導電型半導體層(23a)。第二電荷傳輸層(13)的折射率n1、第一導電型半導體層(23a)的折射率n2以及中間層3的平均折射率n滿足n1＜n＜n2、n2?n1≥0.7以及

技術領域

本發明涉及一種多接合型光電轉換裝置和光電轉換模塊。

背景技術

利用了有機金屬的鈣鈦礦型晶體材料的光電轉換裝置(鈣鈦礦型光電轉換裝置)可以實現高轉換效率，近年來，給出了很多關于其轉換效率提高的報告(例如非專利文獻1和專利文獻1)。作為有機金屬，例如使用由通式RNH₃MX₃或HC(NH₂)₂MX₃(式中，R為烷基，M為2價的金屬離子，X為鹵素)表示的化合物，可以知道光譜靈敏度特性隨著鹵素的種類、比率而發生變化(例如非專利文獻2)。

CH₃NH₃PbX₃(X：鹵素)等鈣鈦礦型晶體材料可以使用蒸鍍法或旋涂法進行制作，特別地，由于可以利用旋涂法等溶液涂布以較低的成本形成薄膜，所以鈣鈦礦型光電轉換裝置作為低成本且高效率的新一代光電轉換裝置而備受矚目。

例如，使用了碘作為鹵素的鈣鈦礦型晶體材料在比波長800nm短的波長側具有光譜靈敏度特性，幾乎不吸收比800nm長的波長側的紅外光。因此，在具備鈣鈦礦型晶體材料的光電轉換裝置的轉換效率提高方面，有效利用鈣鈦礦型晶體材料吸收小的長波長光尤為重要。

例如，在非專利文獻3中報告了，在n型單晶硅基板的受光面側表面具備p型發射層的晶體硅光電轉換單元上，介由n型隧道接合層和TiO₂層設置鈣鈦礦型光電轉換單元，將晶體硅光電轉換單元與鈣鈦礦型光電轉換單元進行串聯的雙結太陽能電池。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-72327號公報

非專利文獻

非專利文獻1：G.Hodes,Science,342,317-318(2013)

非專利文獻2：A.Kojima et.al.,J.Am.Chem.Soc.,131,6050-6051(2009)

非專利文獻3：J.P.Mailoa et al.,APPLIED PHYSICS LETTERS 106,121105(2015)

發明內容

在非專利文獻3中記載了通過在構成晶體硅光電轉換單元的p型硅的發射層與構成鈣鈦礦型光電轉換單元的TiO₂層之間設置n型硅隧道接合層，從而能夠在2個光電轉換單元之間形成良好的電接合。另一方面，非專利文獻3的雙結太陽能電池的短路電流密度Jsc較低，無法充分地發揮由多接合化帶來的光利用效率的提高效果。

鑒于上述內容，本發明目的在于提供一種將鈣鈦礦型光電轉換單元和晶體硅系光電轉換單元組合而成的高效率的光電轉換裝置。

本發明人等鑒于上述課題進行認真研究，結果發現通過在鈣鈦礦型光電轉換單元與晶體硅系光電轉換單元之間設置規定的中間層，能夠提高多接合型光電轉換裝置的轉換效率，從而完成了本發明。