[发明专利]薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换效率高、尤其是开路电压高的薄膜太阳能电池。另外，本发明涉及该薄膜太阳能电池的制造方法。

背景技术

一直以来，开发的是将有机半导体层和无机半导体层层叠并在该层叠体的两侧设置有电极的光电转换元件。这样的结构的光电转换元件中，通过光激发而在有机半导体层或无机半导体层中生成光生载流子(电子-空穴对)，电子在无机半导体层移动、空穴在有机半导体层移动，从而产生电场。而且，为了使电子或空穴高效地移动，还在研讨在无机半导体层与电极之间设置电子传输层，或者在有机半导体层与电极之间设置空穴传输层。

但是，对光生载流子生成来说有活性的区域为有机半导体层与无机半导体层的接合界面附近的数十nm左右这样非常窄，该活性的区域以外无法有助于光生载流子生成，因此存在光电转换效率降低的缺点。

为了解决该问题，正在研讨使用将有机半导体与无机半导体混合而复合化而得的复合膜。

例如，专利文献1中记载了一种有机·无机复合薄膜太阳能电池，其具备通过共蒸镀而将有机半导体和无机半导体复合化而得的共蒸镀薄膜、和由夹着该薄膜而在其两面设置的用于对该复合薄膜施加内置电场的半导体或金属、或这二者构成的电极部。专利文献1中记载了：同文献中记载的有机·无机复合薄膜中，由于pn结(有机/无机半导体接合)遍布膜整体的结构，膜整体对于光生载流子生成有活性地起作用，被膜吸收的光全部有助于载流子生成，因此具有能够得到大的光电流的效果。

另外，还进行了使有机半导体密集填充无机半导体，来提高光电转换效率的尝试。

例如，专利文献2中记载了一种有机太阳能电池，其是将含有有机电子供与体和化合物半导体结晶的活性层设置于两个电极之间的有机太阳能电池，所述活性层是将有机电子供与体与化合物半导体结晶混合并分散而成的，并且，化合物半导体结晶包含平均粒径不同的二种棒状的结晶，且将该两种棒状结晶的平均粒径和含有比率设为规定范围内。专利文献2中记载了：能够增大活性层中的化合物半导体结晶的填充率，由此能够获得转换效率高的太阳能电池。

但是，即使是专利文献1或2记载的光电转换元件，光电转换效率仍相当低，为了开发能耐受实用化的有机太阳能电池，光电转换效率的进一步改善是不可缺少的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-100793号公报

专利文献2：日本专利第4120362号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供光电转换效率高、尤其是开路电压高的薄膜太阳能电池。另外，本发明的目的在于提供该薄膜太阳能电池的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的薄膜太阳能电池具有阴极、阳极、配置于所述阴极与所述阳极之间的光电转换层、和配置于所述阴极与所述光电转换层之间的电子传输层，所述光电转换层具有含有有机半导体的部位、和含有硫化锑和/或硒化锑的部位，在所述光电转换层与所述电子传输层之间，配置有含有稀土类元素和/或元素周期表第2族元素的层。

以下，对本发明进行详述。

本发明人发现，对于具有阴极、阳极、配置于上述阴极与上述阳极之间的光电转换层、和配置于上述阴极与上述光电转换层之间的电子传输层，且上述光电转换层具有含有有机半导体的部位、和含有硫化锑和/或硒化锑的部位的薄膜太阳能电池来说，通过进一步在上述光电转换层与上述电子传输层之间设置含有稀土类元素和/或元素周期表第2族元素的层，从而能够降低上述光电转换层与上述电子传输层之间的电阻，能够提高薄膜太阳能电池的光电转换效率、尤其是提高开路电压，至此完成了本发明。

需要说明的是，光电转换效率取决于短路电流的大小、开路电压的大小等。因此，若开路电压变高，则光电转换效率也变高。另外，若开路电压变高，则实际得到的电压也变大，因此能够并列地连接薄膜太阳能电池单元彼此，还具有下述优点：太阳能电池模块(在透明保护材与背面保护材之间将薄膜太阳能电池单元密封而得的模块)的施工面的简便性和自由度提高。

本发明的薄膜太阳能电池具有阴极、阳极、配置于上述阴极与上述阳极之间的光电转换层、和配置于所述阴极与所述光电转换层之间的电子传输层。