[发明专利]光电转换装置

说明书

在半导体基板(1)的主面上具有聚集多个量子点(3a)而成的量子点层(3)。量子点层(3)在多个量子点(3a)间具有碳数不同的2种以上的有机分子(4)。形成了多个量子点(3a)通过碳数少的低碳数有机分子(4b)结合而得的量子点(3a)的凝聚体(3A)，该凝聚体(3A)的外侧结合有碳数多的高碳数有机分子(4a)。

技术领域

本发明涉及利用量子点的光电转换装置。

背景技术

近年来，旨在进一步提高太阳能电池的光电转换效率而进行了使用量子点的太阳能电池的开发(例如，参照专利文献1)。图3是部分地示出以量子点太阳能电池为例的以往的光电转换装置的截面示意图。在图3所示的光电转换装置的情况下，半导体基板101上具备量子点层103。量子点层103由作为半导体粒子的量子点103a、和在其周围配置的无机基质103b构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-114815号公报

发明内容

本发明的光电转换装置在半导体基板的主面上具备聚集多个量子点而成的量子点层。上述量子点层在上述多个量子点间具有碳数不同的2种以上的有机分子。

附图说明

图1(a)是示意性地示出本发明的光电转换装置的一个实施方式的截面图，(b)是放大地示出(a)中的虚线框内所示的量子点凝聚体的示意图。

图2是示出量子点的凝聚体通过高碳数有机分子进行连接从而聚集的状态的示意图。

图3是部分地示出以量子点太阳能电池为例的以往的光电转换装置的截面示意图。

具体实施方式

例如，在图3所示的光电转换装置的情况下，在量子点层103中，量子点103a与基质103b大多情况下因它们的材质不同而导致热膨胀系数大不相同。若这种量子点层103在半导体基板101上形成多层，则由于量子点层103与半导体基板101之间的热膨胀系数的差异，有时会在半导体基板101侧的量子点层103内产生大的形变。

另外，在量子点层103内的与半导体基板101侧相反侧的太阳光入射面侧，原本的由量子点103a与基质103b之间的热膨胀系数的差异导致的形变在量子点层103内也经常发生。

这种情况下，若在半导体基板101的主面上以大面积形成量子点层103，则由于形变以依赖于量子点层103的面积的方式増大，因此作为量子限制效应的结果而得到的能级的波动、能带结构的连续性受到阻碍。其结果是，难以将在量子点层103中产生的载流子取出至外部，难以提高发电效率。本发明是鉴于上述问题而作出的。并且，通过以下所示的构成能够提高发电效率。

图1(a)是示意性地示出本发明的光电转换装置的一个实施方式的截面图，(b)是放大地示出(a)中的虚线框内所示的量子点凝聚体的示意图。

本发明的光电转换装置具备半导体基板1和在其上表面侧设置的量子点层3作为光电转换层5。在该光电转换层5的上表面侧经由透明导电膜7贴合有玻璃基板9。另一方面，在光电转换层5的下表面侧设置有电极层11。这种情况下，玻璃基板9侧为太阳光的入射侧，电极层11侧为太阳光的出射侧。在图1(a)中，将在半导体基板1上形成的量子点层3的层数简单化而仅示出1层，但量子点层3是至少数十层层叠而成的结构。此处，量子点层3在多个量子点3a间具有碳数不同的2种以上的有机分子4。

在本发明的光电转换装置中，在量子点层3内聚集的量子点3a与图3所示的无机基质不同，通过弹性模量比该无机基质更低的有机分子4连接。由此，量子点层3整体刚性变低。另外，因在量子点层3与半导体基板1之间产生的热膨胀系数的差异导致的形变减小。由此，容易维持量子点层3中的能带结构的连续性。这样，容易将在量子点层3内生成的载流子取出至外部，并且能够提高发电效率。