[发明专利]光电变换装置以及光电变换模块

说明书

本发明提供一种载流子的收集能力高且由此能够提高短路电流密度的光电变换装置以及光电变换模块。本发明具备：量子点集聚部(1)；基部层(3)，被配置在量子点集聚部(1)中的至少一个主面并具有集电性；以及多个载流子收集部(5)，从该基部层(3)延伸到量子点集聚部(1)内，具有开放端且呈柱状，该载流子收集部(5)以金属氧化物为主体，在开放端的附近部(5a)中，氧相对于金属的摩尔比高于该开放端的附近部(5a)以外的主体部(5b)。载流子收集部(5)作为副成分包含选自Li、Na、K、Ga、B以及Al的组的一种，其含量为1～5原子％。

技术领域

本发明涉及光电变换装置以及光电变换模块。

背景技术

在作为下一代的光电变换装置而被期待的具备量子点的太阳能电池(以下，有时称为“量子点太阳能电池”。)中，在构成pn结的两片半导体层之间作为光感测层而插入集聚了量子点的量子点集聚部。

量子点太阳能电池将特定波长的太阳光照射到量子点而激发的电子和在该电子从价电子带激发到导带时产生的空穴利用为载流子。

在该情况下，量子点太阳能电池的光电变换效率与在量子点集聚部内生成的载流子的总量相关，因此，例如可增厚量子点集聚部的厚度来增加量子点的集聚度，从而提高发电量。

量子点的周围通常被具有比量子点本身的带隙大的带隙的势垒层所包围。因此，理论上认为难以产生由于电子的声子发射造成的能量弛豫，且不易湮灭。

然而，在使量子点集聚而形成了量子点集聚部的情况下，在量子点内生成的载流子容易与存在于包括势垒层的量子点集聚部内的缺陷结合而湮灭，由此，载流子的密度会降低，会引起电荷量的降低，存在不能提高光电变换效率的问题。

针对这样的问题，近年来提出了用于在量子点集聚部内提高载流子的集电性的各种构造。例如，在专利用文献1示出了如下的例子，即，如图10所示，在基板101与电极层103的层间，在填充有多个量子点105a的量子点集聚部105内配置有被称为纳米棒的柱状的载流子收集部107。

在先技术文献

专利用文献

专利用文献1：日本特表2009-536790号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，即使在专利用文献1公开的量子点太阳能电池中，仍存在载流子的收集能力低且太阳能电池的变换效率的指标即短路电流密度低的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种载流子的收集能力高且能够由此提高短路电流密度的光电变换装置以及光电变换模块。

用于解决课题的手段

本发明的光电变换装置具备：量子点集聚部，具有多个量子点；基部层，被配置在该量子点集聚部的表面且具有集电性；以及多个载流子收集部，从该基部层延伸到所述量子点集聚部内，且呈柱状，所述载流子收集部包括开放端部和该开放端部以外的主体部，且以金属氧化物为主体，在所述开放端部中，氧相对于金属的摩尔比高于所述主体部。

本发明的光电变换模块具有多个上述的光电变换装置，是通过连接导体来将相邻的所述光电变换装置彼此电连接而成的。

发明效果

根据本发明的光电变换装置以及光电变换模块，载流子的收集能力高，且能够提高短路电流密度。

附图说明

图1是局部示出第一实施方式的光电变换装置的剖面示意图。

图2(a)是局部示出第二实施方式的光电变换装置的剖面示意图，图2(b)是沿着图2(a)的A-A线的剖视图。