[发明专利]光电转换元件

说明书

本申请是申请日为2011年6月22日，申请号为201180030527.3，发明名称为“光电转换元件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及经光电转换而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，为了谋求节省资源化、低成本化，期待光电转换层的进一步的薄膜化。在单纯地将光电转换层薄膜化时，由于光电转换层的光吸收量减少，因此使光电转换层的吸收量增加的技术是不可或缺的。

作为这种技术有如下方法：在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造，在光电转换层的表面、背面分别使入射光、反射光散射，增大光电转换层的光程长度。此外，已知有对光电转换元件加工周期性的微细构造的技术。在这种情况下，欲透过光电转换层的光被周期性的微细图案反射，通过设定所反射的光在光电转换层中发生全反射的条件，光被封闭在光电转换层内，实现光电转换效率的提高。

〔现有技术文献〕

〔专利文献〕

〔专利文献1〕日本特开昭61-288473号公报

〔专利文献2〕日本特开平4-133360号公报

〔专利文献3〕日本特开2000-294818号公报

〔专利文献4〕日本特表2009-533875号公报

〔专利文献5〕日本特开2001-127313号公报

发明内容

然而，在如以往这样在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造的构成中，较多的光未被反射向光电转换层，而是漏到光电转换元件的外部。作为减少光向该外部泄漏的方法，考虑了将纹理构造周期性地排列，但周期排列的纹理构造的制作成本高，难以实现光电转换元件的低成本化。此外，对光电转换元件加工周期性的微细构造时，成本同样也高，难以实现光电转换元件的低成本化。

本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于提供一种能在抑制制造成本的同时提高光电转换元件的光吸收率，提高光电转换效率的技术。

本发明的一个方案是光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在受光面的相反侧的、光电转换层的主表面侧以二维排列而设置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子的数密度为5.0×10⁸个/cm²以上、3.0×10⁹个/cm²以下的范围。

通过该方案的光电转换元件，未被光电转换元件吸收尽的入射光因设置在受光面的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漫反射，因而光电转换层内的入射光的光程长度增大，可以高效地吸收入射光。

在上述方案的光电转换元件中，金属纳米粒子可以由Au、Ag、Al、Cu或这些金属的合金构成。可以进一步具备覆盖金属纳米粒子表面的折射率为1.3以上的电介质层。可以进一步具备在金属纳米粒子和光电转换层之间设置的透明薄膜。此外，透明薄膜的含氧量可以是5atm％以上。

本发明的其它方案是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中0.3％以上数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于0且为0.3以下。

本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中1％以上数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于0且为0.4以下。

本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中3％以上数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于0且为0.5以下。

本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中6％以上数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于0且为0.6以下。

本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中1％以上数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度为0.3以上0.4以下。