本发明专利技术提供一种提高了光电转换效率的光电转换装置。本发明专利技术的光电转换装置具有电极层（2）和设置于该电极层（2）上的光吸收层（3）。光吸收层（3）是层叠多个含有黄铜矿系化合物半导体的半导体层而成。所述半导体层含有氧，并且所述半导体层的相互层叠侧表面附近的氧摩尔浓度，高于所述半导体层的平均氧摩尔浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种光电转换装置。
技术介绍
作为光电转换装置，已知具有由CIGS等的黄铜矿系I-III-VI族化合物半导体形成的光吸收层的光电转换装置。在日本特开2000-156517号公报中，公开了ー种在形成于基板上的电极上设置了由Cu (In，Ga) Se2等化合物半导体薄膜构成的光吸收层的例子。在该光吸收层上，设置有由CdS构成的缓冲层和由ITO构成的透明导电膜。在这种光电转换装置中，有时会产生黄铜矿结构的一部分成为空洞的缺陷部分。从产生了上述缺陷部分的光吸收层中，难以取出大电流。·
技术实现思路
本专利技术的目的在于，减少造成光吸收层的黄铜矿结构缺陷的空洞，并提高光电转换效率。本专利技术ー实施方式的光电转换装置，具有电极层和设置于该电极层上的光吸收层。在本实施方式中，对所述光吸收层而言，层叠有多个含有I-III-VI族黄铜矿系化合物半导体的半导体层。所述半导体层含有氧，并且所述半导体层的相互层叠侧表面附近的所述氧的摩尔浓度，高于所述半导体层的所述氧的平均摩尔浓度。基于本专利技术ー实施方式的光电转换装置，能够用氧填补在相邻半导体层彼此的界面附近容易产生的缺陷。由此，提高了光电转换效率。附图说明图I是表示本专利技术光电转换装置的实施方式的一个实例的立体图。图2是表示本专利技术光电转换装置的实施方式的一个实例的剖面图。图3是表示图2的局部剖面的示意图。具体实施例方式如图I所不,光电转换装置10具有基板I ;第一电极层2 ;光吸收层3 ;缓冲层4 ；以及第二电极层5。光电转换装置10在光吸收层3的基板I侧具有与第一电极层2隔开间隔而设置的第三电极层6。在相邻的光电转换装置10彼此之间，通过连接导体7实现电连接。即，通过连接导体7，ー个光电转换装置10的第二电极层5与另ー个光电转换装置10的第三电极层6进行连接。该第三电极层6兼具作为相邻的光电转换装置10的第一电极层2的功能。由此，实现相邻光电转换装置10彼此之间的串联连接。此外，在ー个光电转换装置10内，以分别截断光吸收层3和缓冲层4的方式设置有连接导体7。因此，在光电转换装置10中，通过由第一电极层2和第二电极层5夹持的光吸收层3和缓冲层4进行光电转换。另外，如本实施方式，可在第二电极层5上设置有集电电极8。基板I用干支承光电转换装置10。作为基板I所用的材料，例如，可以举出玻璃、陶瓷和树脂等。第一电极层2和第三电极层6，例如，通过钥(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)或金(Au)等来形成。第一电极层2和第三电极层6是通过溅射法或蒸镀法等形成于基板I上。 光吸收层3是在吸收光的同时与缓冲层4协作而进行光电转换的层。光吸收层3是含有黄铜矿系化合物半导体而成，并设置于第一电极层2上和第三电极层6上。在此,黄铜矿系化合物半导体是指，I-B族元素(也称作11族元素)、III-B族元素(也称作13族元素)以及VI-B族元素(也称作16族元素)的化合物半导体(也称作CIS系化合物半导体)。如此的化合物半导体也称作I-III-VI族黄铜矿系化合物半导体。作为黄铜矿系化合物半导体，例如，可以举出Cu (In，Ga) Se2 (也称作CIGS)、Cu (In, Ga) (Se, S)2 (也称作CIGSS)和CuInS2 (也称作CIS)。此外，Cu (In，Ga) Se2是指，主要含有Cu、In、Ga和Se的化合物。另夕卜，Cu (In, Ga) (Se, S)2是指，主要含有Cu、In、Ga、Se和S的化合物。在本实施方式中，光吸收层3是层叠多个含有黄铜矿系化合物半导体的半导体层而形成。具体而言，如图2所示，光吸收层3具有位于第一电极层2侧的第一层3a ;设置于该第一层3a上的第二层3b ;以及设置于该第二层3b上的第三层3c。对如此的层叠有多个半导体层的光吸收层3而言，例如，即使在位干与第一电极层2相反一侧的光吸收层3的表面附近产生的裂纹向半导体层的层叠方向进展，也容易地通过如图3所示的各层彼此之间的边界部3D来阻止该进展。由此，減少到达第一电极层2的裂纹量。因此，在本实施方式中，能够减少因裂纹引起的漏电流的发生。基于此，提高了光电转换效率。此外，如图3所示，边界部3D相当于第一层3a与第二层3b之间的接触面、以及第ニ层3b与第三层3c之间的接触面。另外，各半导体层具有多个晶粒。在该晶粒之间存在晶粒边界面。并且，在边界部3D中，上述晶粒边界面位干与半导体层(第一至第三层)的层叠方向相垂直的方向上的大致相同的平面。此时，能够将上述晶粒边界面在上述大致相同的平面内排列的部位，视为边界部3D，其中，所述晶粒边界面相对于与半导体层的层叠方向相垂直的方向的角度在10度以内。该晶粒边界面的方向，例如能够采用透射式电子显微镜(TEM)等进行确认。而且，若沿着该晶粒边界面对齐的方向上设置空隙，则基于该空隙能够进一歩阻止裂纹的进展。光吸收层3的厚度例如可以为I 2. 5iim。由此提高了光电转换效率。此时，例如，光吸收层3的第一层3a的厚度可以为0. 2 I ii m。另ー方面,第二层3b和第三层3c的厚度分别可以为0. 5 I. 5 ii m。另外，光吸收层3的半导体层含有氧。此时，对半导体层而言。相互层叠的半导体层侧表面附近的氧摩尔浓度，高于该半导体层的平均氧摩尔浓度。具体而言，在本实施方式中，第一层3a与第二层3b之间的边界部3D附近的氧摩尔浓度，高于各半导体层(第一层3a、第二层3b)的平均氧摩尔浓度。另外，第二层3b与第三层3c之间的边界部3D附近的氧摩尔浓度，高于各半导体层(第二层3b、第三层3c)的平均氧摩尔浓度。基于该实施方式，能够轻易地通过氧填补在相邻半导体层彼此之间的界面(边界部3D)附近易产生的黄铜矿结构的一部分成为空洞的缺陷部分。由此，提高了光电转换效率。此外，上述相互层叠的相邻半导体层侧的表面附近，例如，是指相当于从边界部3D向各半导体层的厚度方向50 IOOnm左右的范围的部分。此时，与包括上述表面附近在内的各半导体层的平均氧摩尔浓度相比，上述表面附近的氧摩尔浓度高5 20mol%即可。由此，能够减少氧在半导体层内过量存在的现象，而且能够填补缺陷。光吸收层3的氧摩尔浓度，例如，可以在通过电子显微镜观察剖面的同时采用能量色散X射线光谱法(EDS :Energy Dispersive x-ray Spectroscopy)来进行测定。另外，作为其它測定方法，有通过溅射法在深度方向上削減光吸收层3的同时，采用X射线光电子能谱法(XPS :X_ray photoelectron spectroscopy)、俄歇电子能谱法(AES Auger Electron Spectroscopy)或者二次离子质谱法(SIMS !Secondary Ion MassSpectroscopy)等的测定方法。光吸收层3的上述表面附近的氧摩尔浓度，是通过上述測定方法对任意10个部位进行测定并取其平均值而获得。另外，半导体层的平均氧摩尔浓度，是通过对除了上述表面附近部以外的部分的任意10个部位进行测定并取其平均值而获得。例如，采用能量色散X射线光谱法测定图2所示光电转换装置10的光吸收层3的氧摩尔浓度，其结果，第一层3a、第二层3b和第三层3c分别为8mol%。此时,第一层3a与第二层3b之间的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：浅尾英章，鎌田塁，笠井修一，小栗诚司，田中勇，堀内伸起，梅里计匡，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：
国别省市：
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