光电转换元件及其制造方法技术

一种光电转换元件，其包含：第一导电型无机半导体层（3）；贵金属膜（4），设置于第一导电型无机半导体层表面的局部；以及光电转换层（7），具有与贵金属膜接触且含硫原子的第一导电型有机半导体柱（5）、和与第一导电型无机半导体层接触且不含硫原子的第二导电型有机半导体柱（6）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种光电转换元件，其包含：第一导电型无机半导体层（3）；贵金属膜（4），设置于第一导电型无机半导体层表面的局部；以及光电转换层（7），具有与贵金属膜接触且含硫原子的第一导电型有机半导体柱（5）、和与第一导电型无机半导体层接触且不含硫原子的第二导电型有机半导体柱（6）。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
有机薄膜型太阳能电池使用将P型有机半导体聚合物与以富勒烯为例的η型有机半导体进行组合的光电转换层，在该有机薄膜型太阳能电池中，当通过入射光产生的激子到达P型有机半导体聚合物与η型有机半导体的接点时，进行电荷分离。在上述有机薄膜型太阳能电池中，多数情况下是采用本体异质结型的光电转换层，所述本体异质结型的光电转换层具有P型有机半导体材料与η型有机半导体材料以几十纳米(nm)大小进行凝集且相互缠绕而成的内部结构。对此称为本体异质结型有机薄膜太阳能电池。这种本体异质结型的光电转换层，是通过涂布P型有机半导体与η型有机半导体的混合液并使其干燥而形成。并且，在使混合液干燥的过程中，P型有机半导体材料和η型有机半导体材料分别主动发生凝集而进行相分离，结果形成比表面积大的Pn结。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利第5331183号说明书专利文献2:日本特开2009-88045号公报非专利文献非专利文献1:Gang Li et al.,“Manipulating regioregularpoly (3-hexylthiophen): -phenyl-C61_butyric acid methyl ester blends-routetowards high efficiency polymer solar cells”， Journal of Materials Chemistry,Vol.17，pp.3126-3140，2007非专利文献2:Peter K.Watkins et al.，“Dynamical Monte Carlo Modellingof Organic Solar Cells:The Dependence of Internal Quantum Efficiency onMorphology”，Nano Letters, Vol.5，N0.9，pp.1814-1818，2005
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，对本体异质结型有机薄膜太阳能电池而言，pn结中一旦分离的载流子在光电转换层中复合的比率高，存在光电转换效率低的问题。例如，即使想要通过增加光电转换层的厚度来增大光吸收率，也有光电转换效率伴随着膜厚的增加而迅速降低的实验结果。另外，为了降低载流子的复合概率，提高P型有机半导体材料和η型有机半导体材料的各材料中的载流子传输效率是有效的。因此，有人提出了将各材料设置成相对于光电转换层的表面垂直的柱形状的方案，但这只是构思而已，尚没有实现具有这种柱形状的光电转换层的实用方法。因此，希望实现p型有机半导体材料和η型有机半导体材料形成为柱形状的光电转换层，以提高载流子传输效率并提高光电转换效率。解决课题的方法本光电转换元件的必要条件，是包含:第一导电型无机半导体层；贵金属膜，其设置在第一导电型无机半导体层表面的局部；以及光电转换层，其具有与贵金属膜接触且含硫原子的第一导电型有机半导体柱、和与第一导电型无机半导体层接触且不含硫原子的第二导电型有机半导体柱。本光电转换元件的制造方法，是以下述步骤作为必要条件:在第一导电型无机半导体层表面的局部形成贵金属膜，在形成有贵金属膜的第一导电型无机半导体层的表面涂布含硫原子的第一导电型有机半导体材料与不含硫原子的第二导电型有机半导体材料的混合液并使其干燥，从而形成包括与贵金属膜接触且含硫原子的第一导电型有机半导体柱以及与第一导电型无机半导体层接触且不含硫原子的第二导电型有机半导体柱的光电转换层。专利技术效果因此，根据本，能够容易地实现P型有机半导体材料和η型有机半导体材料成为柱形状的光电转换层，具有能够提高载流子传输效率、提高光电转换效率的优点。【专利附图】【附图说明】图1是表示本实施方式的光电转换元件的构成的示意图。图2是表示采用本实施方式的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件基于扫描型透射电子显微镜得到的剖面图像的图。图3是表示采用本实施方式的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件基于扫描型透射电子显微镜得到的剖面放大图像以及以硫原子作为对象的电子能量损失光谱分析结果的图。图4是表示采用本实施方式的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件在照度380Lux (勒克司)的白色荧光灯光下的1-V曲线。图5是表示采用本实施方式的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件在AMl.5条件的模拟阳光下的1-V曲线。图6是表不相对于本实施方式的比较例(在三氧化钥(VI)上未附着金的不例)在照度380Lux的白色荧光灯光下的1-V曲线。图7是表示相对于本实施方式的比较例(在三氧化钥(VI)上未附着金的示例)在AMl.5条件的模拟阳光下的1-V曲线。图8是表示本实施方式的变形例的光电转换元件的构成的示意图。图9是表示采用本实施方式的变形例的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件在照度380LUX的白色荧光灯光下的1-V曲线。图10是表示采用本实施方式的变形例的光电转换元件制造方法制造的光电转换元件在AMl.5条件的模拟阳光下的1-V曲线。图11是表示相对于本实施方式的变形例的比较例(在氧化锌上未附着金的示例)在照度380Lux的白色荧光灯光下的1-V曲线。图12是表示相对于本实施方式的变形例的比较例(在氧化锌上未附着金的示例)在AMl.5条件的模拟阳光下的1-V曲线。【具体实施方式】下面，结合【专利附图】【附图说明】本专利技术。参照图1?图7说明本专利技术实施方式的。本实施方式的光电转换元件，例如，可被用作有机薄膜型太阳能电池，具体而言可被用作本体异质结型有机薄膜太阳能电池。如图1所示，本光电转换元件包含:基板I ;下部电极2 ;p型无机半导体层3 ;贵金属膜4 ;具有P型有机半导体柱5和η型有机半导体柱6的光电转换层7 ；以及上部电极8。此外，也将P型无机半导体层3称作第一导电型无机半导体层。另外，也将P型有机半导体柱5称作第一导电型有机半导体柱。另外，也将η型有机半导体柱6称作第二导电型有机半导体柱。另外，也将光电转换层7称作光电转换膜。在此，基板I是使入射光透过的透明基板，例如是玻璃基板。下部电极2是设置于基板I上且使入射光透过的透明电极，例如，是ITO (IndiumTin Oxide:氧化铟锡)电极。在此，下部电极2是正极。P型无机半导体层3设置于下部电极2上，是作为空穴传输层发挥功能的缓冲层，在其表面上局部地设置有贵金属膜4。即，缓冲层是具有表面由贵金属膜4覆盖的区域以及表面未由贵金属膜4覆盖的区域的P型无机半导体层3。此外，将表面由贵金属膜4覆盖的区域也称作表面附着有贵金属4的区域。另外，将表面未由贵金属膜4覆盖的区域也称作表面未附着有贵金属4的区域。另外，P型无机半导体层3例如是三氧化钥(VI)层。此外，对P型无机半导体层3而言，只要是含有选自于由三氧化钥(VI)、一氧化镍(II)、一氧化二铜(I)、五氧化二钒(V)、三氧化钨(VI)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其特征在于，包括：第一导电型无机半导体层；贵金属膜，设置在所述第一导电型无机半导体层表面的局部；以及光电转换层，具有与所述贵金属膜接触且含硫原子的第一导电型有机半导体柱和与所述第一导电型无机半导体层接触且不含硫原子的第二导电型有机半导体柱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：百濑悟，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP