[發明專利]光電轉換元件以及光電轉換元件的制造方法

在審

• 申請號: 201980016348.0
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN112352327A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 大岡青日;中尾英之;藤永賢治
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;東芝能源系統株式會社
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 于麗

光電轉換元件具備：基板；第1光電轉換部，具備第1基板電極、第1活性層和第1對置電極；第2光電轉換部，具備第2基板電極、第2活性層和第2對置電極；以及連接部，具備使第2基板電極的表面從第2活性層暴露的槽和由被嵌入槽的第1對置電極的一部分構成的導電部，該連接部經由導電部將第1對置電極與第2基板電極電連接。第2活性層由組成式：A_αBX_χ表示。第2活性層具有：第1化合物層，包含滿足0.95≤α且2.95≤χ的第1化合物；以及第2化合物層，配置于第1化合物層與第2基板電極之間，包含滿足α＜0.95且χ＜2.95的第2化合物。

技術領域

本發明的實施方式涉及光電轉換元件以及光電轉換元件的制造方法。

背景技術

鈣鈦礦化合物有望應用于太陽能電池、發光元件、光學傳感器等光電轉換元件。通過使用鈣鈦礦化合物作為光電轉換元件的活性層的形成材料等，能夠將廉價的涂布法應用于活性層等的形成，因此能夠大幅降低活性層等的形成成本。從這個方面而言，鈣鈦礦太陽能電池有望成為低成本且無害的下一代太陽能電池。

構成太陽能電池模塊的單元具有在基板電極和對置電極之間夾著活性層而成的構造。作為基板電極，由于通常使用導電性不足的導電性金屬氧化物，因此越使單元面積變大，將生成電荷提取到外部的效率越降低。于是并排形成多個條狀的單元，并且將多個單元之間串聯連接。具有多個單元的串聯型太陽能電池模塊例如通過以下所示的方法來形成。在透明基板上形成各單元的基板電極。在多個基板電極上對整個表面涂布并形成活性層。對活性層的一部分進行刻劃以形成使基板電極暴露的槽。在具有刻劃槽的活性層上與各單元對應地形成對置電極。此時，通過將相鄰單元的對置電極填充于刻劃槽內，來將相鄰單元的對置電極與在刻劃槽內暴露的基板電極電連接。

對活性層的刻劃例如通過使用刀具的機械刻劃、使用激光的激光刻劃來實施。當對活性層進行刻劃時，由于在如鈣鈦礦化合物這樣柔軟的具有附著性且脆性低的活性層的下部存在著硬的導電性金屬氧化物層，因此活性層容易殘留于刻劃槽內、導電性金屬氧化物上。當活性層殘留時，相鄰單元的對置電極與基板電極之間的電阻增加而光電轉換效率降低。當使刻劃時的壓力、輸出等增加以避免活性層殘留時，導電性金屬氧化物層變得容易產生龜裂等。另外，在導電性金屬氧化物層的基底的基板為樹脂基板這樣的軟質基板的情況下，尤其當機械刻劃時的壓力增加時，軟質基板被刀具推壓而變形，因此導電性金屬氧化物層變得更容易產生龜裂。

另外，為了抑制刻劃時的活性層的殘留并且防止導電性金屬氧化物層的龜裂，正在研究在刻劃的活性層上的一部分形成導電層，將活性層與導電層的厚度方向的一部分一同進行刻劃。通過將高刻劃性的導電層的厚度方向的一部分與活性層一同進行刻劃，能夠抑制活性層的殘留。進一步地，通過提高活性層的刻劃性，能夠抑制對導電性金屬氧化物層的過度的壓力的負荷等。然而，當對導電層的一部分進行例如機械刻劃時，刻劃時所產生的導電層的切屑有可能作為殘留物在周邊產生。這樣的導電性物質的切屑致使單元之間產生短路等。因此需要如下技術：當對活性層進行刻劃時，通過同時實現抑制活性層在基板電極上的殘留和防止基板電極的破壞這兩者，并且抑制由導電性物質的切屑導致的單元之間的短路等，從而提高相鄰單元(光電轉換部)之間的電連接性。

進一步地，若能夠不對刻劃部的基底賦予導電層而進行刻劃，則能夠削減賦予導電層的工序的成本、導電層材料的成本。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第5715795號

專利文獻2：日本特許第6030176號

發明內容

本發明想要解決的技術課題是在制造使用鈣鈦礦化合物的光電轉換元件時，高性能、廉價地進行膜的構圖。