[发明专利]光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及通过光电转换将光能转换成电能的光电转换元件。

背景技术

对于太阳能电池等的光电转换元件，为了实现省资源化、低成本化，期待光电转换层进一步的薄膜化。在简单地将光电转换层薄膜化的情况下，光电转换层的光吸收量减少，因此使光电转换层中的吸收量增加的技术是不可或缺的。

作为这样的技术，存在下面的技术：在光电转换层的表面和/或背面设置金属纳米构造（金属纳米粒子阵列、金属纳米孔阵列、金属光栅结构等）作为光散射层，使入射的光倾斜地散射并延长在太阳能电池内部的光路长度、使电流增大。

〔在先技术文献〕

〔专利文献〕

专利文献1：日本特开2000-294818号公报

专利文献2：日本特开2001-127313号公报

专利文献3：日本特开2009-533875号公报

〔非专利文献〕

非专利文献1：Beck等、Journal of Applied Physics，105，114310（2009）.

非专利文献2：Mokkapati等、Applied Physics Letters，95，053115（2009）.

发明内容

发明要解决的问题

如果太阳能电池的光电转换层（活性层）与用于使反射光散射的金属直接接触，则太阳能电池的性能、特别是开路电压会下降，因而需要在光电转换层和光散射层之间插入电介质、半导体。但是，在以往的技术中，存在如果在光电转换层和金属纳米结构之间插入电介质、半导体，则金属纳米结构的效果会降低的问题，采用什么样的层，才能既抑制太阳能电池性能的下降，又使光电转换的电流增大、最终实现太阳能电池性能的提高是并不明确的。

本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于提供如下技术：在对光电转换层的至少一个面设置有光散射层的构造中，既抑制太阳能电池性能的下降，又能够获得电流增加的效果。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是光电转换元件。该光电转换元件的特征在于包括：光电转换层，层叠在该光电转换层的一个主表面的、折射率与光电转换层不同的透明薄膜层，以及层叠在与光电转换层相反侧的透明薄膜层的主表面上的光散射层；透明薄膜层的层厚d_low由下式表示。

〔式1〕

0<dlow<λ0(nlownabs)21nabs2-nlow2]]>

在上式中，λ₀是光电转换层能够吸收的光在真空中的波长的任意值。n_abs表示光电转换层在上述波长时的折射率。n_low表示透明薄膜层在上述波长时的折射率。

通过该方案的光电转换元件，未被光电转换元件吸收掉的入射光，因被设置在与受光面相反侧的光电转换元件的主表面侧的多个金属纳米粒子而发生漫反射，因此光电转换层内的入射光的光路长度增大，可以有效地吸收入射光。进而，由于上述层厚d_low的透明薄膜层存在于光电转换层和光散射层之间，从而能在不降低开路电压等电特性的情况下增加在光电转换元件中的电流提高效果。

在上述方式的光电转换元件中，光散射层可以由具有微细结构的金属形成。光电转换层可以由单晶硅、多晶硅或微晶硅形成。另外，透明薄膜层可以由含有硅的材料形成。