太阳能电池元件和太阳能电池元件的制造方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池元件和太阳能电池元件的制造方法。


背景技术：

2.太阳能电池元件例如具有第一电极层、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和第二电极层按照该记载的顺序层叠的结构(例如，参照日本专利第5005467号公报的记载)。电子传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用。空穴传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用。


技术实现要素：

3.本发明公开了太阳能电池元件以及太阳能电池元件的制造方法。
4.太阳能电池元件的一种方案为，具有第一电极、第二电极、光吸收层以及第一载流子传输部。所述光吸收层位于所述第一电极与所述第二电极之间。所述第一载流子传输部位于所述光吸收层与所述第一电极之间。所述第一载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第一电极的方向上层叠的状态的第一导电型的第一半导体层以及第一载流子导入层。该第一载流子导入层与所述第一半导体层的所述第一电极侧的面接触。所述第一载流子导入层中的电离电势比所述第一半导体层中的电子亲和力小。
5.太阳能电池元件的另一种方案为，具有第一电极、第二电极、光吸收层以及第二载流子传输部。所述光吸收层位于所述第一电极与所述第二电极之间。所述第二载流子传输部位于所述光吸收层与所述第二电极之间。所述第二载流子传输部具有处于在从所述光吸收层朝向所述第二电极的方向上层叠的状态的第二导电型的第二半导体层以及第二载流子导入层。该第二载流子导入层与所述第二半导体层的所述第二电极侧的面接触。所述第二载流子导入层中的电子亲和力比所述第二半导体层中的电离电势大。
6.太阳能电池元件的制造方法的一种方案为，具有步骤(a)以及步骤(b)。在所述步骤(a)中，通过在光吸收层上以第一载流子导入层与第一半导体层中的与所述光吸收层相反一侧的面接触的方式层叠第一半导体层以及具有比该第一半导体层中的电子亲和力小的电离电势的第一载流子导入层，形成第一载流子传输部。在所述步骤(b)中，在所述第一载流子传输部上形成第一电极。
7.太阳能电池元件的制造方法的另一种方案为，具有步骤(a)以及步骤(b)。在所述步骤(a)中，通过在光吸收层上以第二载流子导入层与第二半导体层的与所述光吸收层相反一侧的面接触的方式层叠第二半导体层以及具有比该第二半导体层中的电离电势大的电子亲和力的第二载流子导入层，形成第二载流子传输部。在所述步骤(b)中，在所述第二载流子传输部上形成第二电极。
附图说明
8.图1是示意性地表示第一实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
9.图2是表示第一载流子导入层、第一半导体层、光吸收层、第二载流子传输层以及第二载流子导入层之间的能级关系的一例的能带图。
10.图3是表示第一载流子导入层、第一半导体层、光吸收层、第二载流子传输层以及第二载流子导入层之间的电离电势与电子亲和力的关系的一例的图。
11.图4中，图4(a)是表示第二半导体层与第二载流子导入层不接触的情况下第二半导体层以及第二载流子导入层的各自的能带的一例的图；图4(b)是表示第二半导体层与第二载流子导入层的接合界面及其附近的能带的一例的图。
12.图5是表示第一实施方式的太阳能电池元件的制造方法的流程的一例的流程图。
13.图6中，图6(a)是表示在形成有光吸收层的状态下的光吸收层的剖面结构的一部分的一例的图；图6(b)是表示在光吸收层上形成有半导体层的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图；图6(c)是表示在半导体层上形成有载流子导入层的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图；图6(d)是表示在载流子导入层上形成有电极的状态下的层叠结构的剖面结构的一部分的一例的图。
14.图7是示意性地表示第二实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
15.图8是示意性地表示第三实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
16.图9是表示第三实施方式的太阳能电池元件的制造方法的流程的一例的流程图。
17.图10是示意性地表示第三实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
18.图11中，图11(a)是示意性地表示第四实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图；图11(b)是示意性地表示第四实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
19.图12中，图12(a)是示意性地表示第五实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图；图12(b)是示意性地表示第五实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的另一例的图。
20.图13是示意性地表示第六实施方式的太阳能电池元件的剖面结构的一例的图。
具体实施方式
21.太阳能电池元件例如具有第一电极层、电子传输层、光吸收层、空穴传输层以及第二电极层按照该记载的顺序层叠的结构。电子传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用和阻挡通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用。空穴传输层例如具有传输通过光吸收层中的光电转换产生的空穴的作用和阻挡通过光吸收层中的光电转换产生的电子的作用。
22.此处，例如，在分别形成电子传输层以及空穴传输层时，对作为母材的半导体材料进行添加杂质元素的掺杂。在进行该掺杂的工艺中，例如适用了在液相状态下将作为母材的半导体材料和杂质元素混合的工艺(也称为液相工艺)或者在气相状态下将作为母材的半导体材料和杂质元素混合的工艺(也称为气相工艺)。在液相工艺中，例如适用了将混合了半导体材料和杂质元素的液体涂布在基板上从而在基板上形成混合了杂质元素的半导体层的成膜法。在气相工艺中，例如适用了通过蒸镀或溅射等方法使作为母材的半导体材料和杂质元素同时飞散从而在基板上形成作为母材的半导体材料中混合了杂质元素的半导体层的成膜法。
23.此处，例如，对于p型有机半导体材料等，能够设想在有机半导体材料气化之前可能产生高分子的主链断裂的不良情况，有时难以适用使用了气相工艺的半导体层的成膜。另外，例如，对于p型有机半导体材料等，有时在液相工艺中难以使作为母材的半导体材料和杂质元素均匀混合。
24.此外，例如，对于无机半导体材料等，如果能够使用气相工艺形成半导体层，则能够在半导体层中比较均匀地混合作为母材的半导体材料和杂质元素。而且，此处，例如为了降低电极与半导体层的接触电阻和界面电阻，考虑以高浓度对半导体层整体进行杂质元素的掺杂。
25.然而，例如，如果在半导体层中存在高浓度的杂质元素，则迁移率的降低导致的电阻损耗以及高浓度的杂质元素成为载流子移动的陷阱从而引起的载流子的复合导致的损耗(也称为复合损耗)有可能增加。
26.因此，例如，对于提高太阳能电池元件的光电转换效率方面有改善的余地。
27.因此，本发明的发明者们针对太阳能电池元件创造出了能够提高光电转换效率的技术。
28.对此，以下参照附图说明各种实施方式。在附图中，对具有相同结构和功能的部分标注相同的附图标记，在以下说明中省略重复说明。附图是示意性地示出的。在图1、图6(a)至图8以及图10至图13中标注右手系的xyz坐标系。在该xyz坐标系中，太阳能电池装置10的第一面10f的法线方向为+z方向，沿着第一面10f的一个方向为+x方向，沿着第一面10f的方向且与+x方向和+z方向两者正交的方向为+y方向。
29.＜1.第一实施方式＞
30.参照图1至图4(b)对第一实施方式的太阳能电池装置10进行说明。
31.如图1所示，太阳能电池装置10主要具有光入射的受光面(也称为第一面)10f以及位于该第一面10f的相反侧的第二面10b。在第一实施方式中，第一面10f朝向作为第一方向的+z方向。第二面10b朝向作为第二方向的
‑
z方向。+z方向例如设定为朝向穿过子午线的太阳的方向。
32.如图1所示，太阳能电池装置10例如具有基材1以及太阳能电池元件20。
33.＜1
‑
1.太阳能电池元件＞
34.太阳能电池元件20位于基材1上。太阳能电池元件20例如具有第一电极21、第一载流子传输部22、光吸收层23、第二载流子传输部24以及第二电极25。在第一实施方式中，第一电极21、第一载流子传输部22、光吸收层23、第二载流子传输部24以及第二电极25处于按照该记载的顺序层叠在基材1上的状态。换言之，在作为第二方向的
‑
z方向上，第一电极21、第一载流子传输部22、光吸收层23、第二载流子传输部24以及第二电极25处于按照该记载的顺序层叠的状态。
35.＜1
‑1‑
1.基材＞
36.基材1例如是具有透光性的绝缘性的基板。该基材1例如对特定波长区域的光具有透光性。特定波长区域例如包括光吸收层23吸收而能够产生光电转换的光的波长区域。由此，例如照射到第一面10f的光能够以朝向光吸收层23的方式透过基材1。此处，例如，如果在特定波长区域中包含构成太阳光的照射强度高的光的波长，则太阳能电池元件20的发电量能够增加。基材1的材料例如适用玻璃、亚克力或聚碳酸酯等。作为基材1的形状，例如采
用平板状、片状或膜状等。基材1的厚度例如为0.01毫米(mm)至5mm左右。
37.＜1
‑1‑
2.第一电极＞
38.第一电极21位于基材1上。第一电极21例如能够收集通过光吸收层23中的与光的照射相应的光电转换产生的载流子。在第一实施方式中，第一电极21例如能够起到作为收集作为载流子的电子的电极(也称为负电极)的作用。第一电极21例如具有透光性。如果第一电极21与基材1同样地对特定波长区域的光具有透光性，则特定波长区域的光能够透过基材1和第一电极21入射到第一载流子传输部22。第一电极21的材料例如适用对特定波长区域的光具有透光性的透明导电性氧化物(tco)。tco包括例如氧化铟锡(ito)、掺氟氧化锡(fto)、二氧化钛(tio2)、氧化锡(iv)(sno2)或氧化锌(zno)等。第一电极21例如适用厚度小的薄膜状或层状的电极(也称为第一电极层)等。第一电极21的厚度例如为10(纳米)nm到1000nm左右。此处，例如在后述的第二电极25具有透光性的情况下，第一电极21也可以不具有透光性。作为不具有透光性的第一电极21的材料，例如能够适用银(ag)、金(au)、铜(cu)、钛(ti)、铟(in)或锡(sn)等导电性优异的金属。
39.＜1
‑1‑
3.第一载流子传输部＞
40.第一载流子传输部22位于第一电极21与光吸收层23之间。第一载流子传输部22例如能够收集通过光吸收层23中的与光的照射相应的光电转换产生的作为载流子的电子，并输出到第一电极21。换言之，第一载流子传输部22是用于传输载流子(电子)的部分(也称为电子传输部)。第一载流子传输部22例如也具有阻挡空穴(hole)从光吸收层23侧侵入的功能。
41.第一载流子传输部22例如包括具有第一导电型的第一半导体层22t以及第一载流子导入层22i。在第一实施方式中，第一导电型为n型。另外，例如，在光吸收层23的第一电极21侧的面上，第一半导体层22t和第一载流子导入层22i处于按照该记载的顺序层叠的状态。换言之，例如，在作为从光吸收层23朝向第一电极21的第一方向的+z方向上，第一半导体层22t和第一载流子导入层22i处于按照该记载的顺序层叠的状态。
42.第一半导体层22t例如位于第一电极21与光吸收层23之间。在第一实施方式中，第一半导体层22t与光吸收层23接触。具体而言，例如，第一半导体层22t与光吸收层23中的第一电极21侧的面接触。第一半导体层22t例如适用透明无机材料的半导体层。该无机材料例如包括tio2、sno2、zno或氧化铟(in2o3)等。第一半导体层22t例如处于通过第一载流子导入层22i导入载流子(电子)的状态。该第一半导体层22t例如可以包含用于向作为主要成分的无机材料的半导体导入载流子(电子)的元素(也称为掺杂剂)。此处，作为对于ii族金属的氧化物(zno等)的掺杂剂，例如能够适用铝(al)、镓(ga)以及铟(in)等中的一种以上的iii族元素。作为对于iii族金属的氧化物(in2o3等)的掺杂剂，例如，能够适用钛(ti)以及锡(sn)等中的一种以上的iv族元素。作为对于iv族金属的氧化物(tio2、sno2等)的掺杂剂，例如，能够适用铌(nb)以及锑(sb)等中的一种以上的v族元素。主要成分是指含有成分中含有的比率(也称为含有率)最大(高)的成分。
43.第一载流子导入层22i例如与第一半导体层22t接触。在第一实施方式中，例如，第一载流子导入层22i与第一半导体层22t的第一电极21侧的面接触。另外，例如，第一载流子导入层22i与第一电极21接触。换言之，第一电极21、第一载流子导入层22i以及第一半导体层22t处于按照该记载的顺序层叠在基材1上的状态。进一步换言之，在作为第二方向的
‑
z
方向上，第一电极21、第一载流子导入层22i以及第一半导体层22t处于按照该记载的顺序层叠的状态。
44.该第一载流子导入层22i例如具有比第一半导体层22t中的电子亲和力更小的电离电势。由此，第一载流子导入层22i能够起到作为向第一半导体层22t导入作为载流子的电子的层(也称为电子导入层)的作用。因此，例如，即使不提高第一半导体层22t中的杂质元素的浓度，也能够通过与第一半导体层22t接触的第一载流子导入层22i将电子导入第一半导体层22t，从而提高第一半导体层22t中的电子密度(也称为载流子密度)。其结果，例如，第一半导体层22t中的电阻损耗和复合损耗难以增加。因此，例如能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。另外，例如，在第一载流子导入层22i为半导体层的情况下，在第一载流子导入层22i中，向第一半导体层22t导入电子的结果是，作为载流子的空穴的密度增加，变得难以产生电阻损耗。因此，例如，难以产生第一载流子传输部22与第一电极21的界面的电阻。
45.作为第一载流子导入层22i的材料，例如，能够适用碳酸铯(cs2co3)、氟化锂(lif)或钙(ca)。
46.此处，例如，如图2所示，设想第一载流子导入层22i的材料为半导体等具有禁带b22i的材料的情况。在该情况下，例如，如果第一载流子导入层22i中的禁带b22i与价电子带的边界的能级e2iv比第一半导体层22t中的禁带b22t与传导带的边界的能级e2tc更高，则从第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子。此处，例如，如果从第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子，则第一载流子导入层22i中产生空穴。能级e2iv相当于第一载流子导入层22i中的价电子带的能级的上端(vbm(valence band maximum，价带顶)或homo(highest occupied molecular orbital，最高占有分子轨道)能级)。能级e2tc相当于第一半导体层22t中的传导带的能级的下端(cbm(conduction band minimum，导带最小能级)或lumo(lowest unoccupied molecular orbital，最低未占分子轨道)能级)。此处，真空能级与第一载流子导入层22i中的价电子带的能级的上端(vbm或homo能级)的差相当于第一载流子导入层22i的电离电势。真空能级与第一半导体层22t中的传导带的能级的下端(cbm或lumo能级)的差相当于第一半导体层22t的电子亲和力。此处，例如，第一半导体层22t的cbm或lumo能级设定为
‑
3.7ev至
‑
4.2ev左右，第一载流子导入层22i适用vbm或homo能级约为
‑
3.0ev的碳酸铯(cs2co3)。
47.另外，此处，例如，如图3所示，设想第一载流子导入层22i的材料为金属等不具有禁带b22i的具有导电性的材料的情况。在该情况下，例如，如果第一载流子导入层22i的费米能级e2if比第一半导体层22t中的禁带b22t与传导带的边界的能级e2tc更高，则能够从第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子。此处，如果从第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子，则在第一载流子导入层22i中能够产生空穴。真空能级与第一载流子导入层22i的费米能级e2if的差相当于第一载流子导入层22i的电离电势以及电子亲和力。
48.此处，例如，如果第一载流子导入层22i为具有1nm至5nm左右的厚度的薄膜，则对于电子从光吸收层23向第一电极21的移动的电阻难以增加。另外，例如，如果第一半导体层22t具有构成第一半导体层22t的半导体材料的德拜长度λ
d
以下的厚度，则能够通过第一载流子导入层22i向第一半导体层22t的厚度方向的整个区域导入载流子(电子)。该德拜长度
λ
d
表示在半导体材料中电场扩散的范围。例如在相对介电常数为ε、玻尔兹曼常数为k
b
、温度为t、载流子密度为n且元电荷为e的情况下，该德拜长度λ
d
由下式(1)表示。
49.λ
d
＝√(εk
b
t/ne2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
50.此处，例如，如果将相对介电常数ε设为1～100，将载流子密度n设为1
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
18
cm
‑3左右，将温度t设为常温300开尔文(k)，则算出德拜长度λ
d
为1nm～100nm左右。在该情况下，第一半导体层22t的厚度例如为1nm～100nm左右。此处，载流子密度n包括第一半导体层22t的元素损耗和杂质元素引起的载流子(电子)的密度以及通过第一载流子导入层22i导入到第一半导体层22t的载流子(电子)的密度。例如，如果第一半导体层22t的材料为有机材料，载流子密度n为通过第一载流子导入层22i导入到第一半导体层22t的载流子(电子)的密度。另外，此处，例如，随着载流子(电子)从第一载流子导入层22i到第一半导体层22t的移动，产生电荷分布引起的库仑势。该库仑势妨碍载流子(电子)从第一载流子导入层22i向第一半导体层22t进一步移动。因此，第一半导体层22t中的实际的载流子密度n例如能够根据第一半导体层22t的电子亲和力与第一载流子导入层22i的电离电势的差和上述库仑势的平衡来确定。
51.另外，在第一实施方式中，如上所述，第一载流子传输部22例如具有在作为第二方向的
‑
z方向上层叠一次第一载流子导入层22i和第一半导体层22t的简单结构。因此，例如，能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，第一载流子导入层22i和第一半导体层22t的接触电阻难以增加。其结果是，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
52.＜1
‑1‑
4.光吸收层＞
53.光吸收层23位于第一电极21与第二电极25之间。在第一实施方式中，光吸收层23位于第一载流子传输部22上。换言之，光吸收层23经由包括第一半导体层22t的第一载流子传输部22位于第一电极21上。
54.光吸收层23例如能够吸收透过基材1、第一电极21以及第一载流子传输部22的光。在第一实施方式中，光吸收层23例如适用本征半导体(也称为i型半导体)。i型半导体例如适用具有钙钛矿结构的半导体(也称为钙钛矿半导体)。作为钙钛矿半导体，例如，适用具有a离子、b离子以及x离子结合的abx3的组成的卤代钙钛矿半导体。此处，a离子例如适用甲基铵离子(ma
+
)、甲脒鎓离子(fa
+
)以及胍鎓离子(ga
+
)等中的1种以上的有机离子、或者铯离子(cs
+
)、铷离子(rb
+
)以及钾离子(k
+
)等中的1种以上的无机离子。另外，a离子例如可以仅包含1种以上的有机阳离子，可以仅包含1种以上的无机离子，或者可以以这些离子混合的状态包含1种以上的有机阳离子以及1种以上的无机离子。另外，有机阳离子例如可以适用具有胺基的有机阳离子。如果采用有着具有胺基的钙钛矿结构的半导体，则光吸收层23中的光电转换效率能够上升。由此，太阳能电池元件20中的光电转换效率能够提高。b离子例如适用铅离子(pb
2+
)以及锡离子(sn
2+
)等中的1种以上的14族(iv
‑
a族)的元素的金属离子。x离子例如适用碘离子(i
‑
)、溴离子(br
‑
)以及氯离子(cl
‑
)等中的1种以上的卤化物离子。
55.如图2以及图3所示，例如，作为光吸收层23的禁带b23与价电子带的边界的能级的vbm或homo能级为第一半导体层22t的vbm或homo能级以上。另外，例如，作为光吸收层23的禁带b23与传导带的边界的能级的cbm或lumo能级为第一半导体层22t的cbm或lumo能级以上。
56.光吸收层23的厚度例如为100nm～2000nm左右。换言之，光吸收层23的厚度例如大于第一半导体层22t的厚度，且大于第二半导体层24t的厚度。由此，光吸收层23例如能够充分地吸收透过基材1、第一电极21以及第一载流子传输部22的光。
57.＜1
‑1‑
5.第二载流子传输部＞
58.第二载流子传输部24位于光吸收层23与第二电极25之间。在第一实施方式中，第二载流子传输部24例如能够收集通过光吸收层23的与光的照射相应的光电转换产生的作为载流子的空穴，并输出到第二电极25。换言之，第二载流子传输部24是用于传输载流子(空穴)的部分(也称为空穴传输部)。第二载流子传输部24例如也具有阻挡电子从光吸收层23侧侵入的功能。
59.第二载流子传输部24例如包括具有第二导电型的第二半导体层24t以及第二载流子导入层24i。在第一实施方式中，第二导电型是p型。另外，例如，在光吸收层23中的第二电极25侧的面上，第二半导体层24t和第二载流子导入层24i处于按照该记载的顺序层叠的状态。换言之，例如，在作为从光吸收层23朝向第二电极25的第二方向的
‑
z方向上，第二半导体层24t和第二载流子导入层24i处于按照该记载的顺序层叠的状态。进一步换言之，第二载流子导入层24i例如与第二半导体层24t中的第二电极25侧的面接触。
60.第二半导体层24t例如位于光吸收层23与第二电极25之间。在第一实施方式中，第二半导体层24t与光吸收层23中的第二电极25侧的面接触。第二半导体层24t例如适用有机材料半导体层。该有机材料例如包括螺
‑
ometad、聚3
‑
己基噻吩(p3ht)、聚三烯丙基胺(ptaa)或聚
‑
tpd等。第二半导体层24t例如处于通过第二载流子导入层24i导入载流子(空穴)的状态。第二半导体层24t例如能够通过在光吸收层23上涂布原料液之后，对涂布后的原料液实施干燥及退火来生成。
61.第二载流子导入层24i例如与第二半导体层24t接触。在第一实施方式中，例如，第二载流子导入层24i与第二电极25接触。换言之，第二载流子导入层24i和第二半导体层24t处于按照该记载的顺序层叠在第二电极25上的状态。换言之，在作为第一方向的+z方向上，第二载流子导入层24i和第二半导体层24t处于按照该记载的顺序层叠的状态。
62.该第二载流子导入层24i例如具有比第二半导体层24t中的电离电势更大的电子亲和力。由此，第二载流子导入层24i例如能够起到作为向第二半导体层24t导入作为载流子的空穴的层(也称为空穴导入层)的作用。因此，例如，即使不提高第二半导体层24t中的杂质元素的浓度，通过与第二半导体层24t接触的第二载流子导入层24i向第二半导体层24t导入空穴，从而第二半导体层24t中的空穴的密度(也称为载流子密度)能够提高。其结果是，例如，第二半导体层24t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。另外，例如，在第二载流子导入层24i为半导体层的情况下，在第二载流子导入层24i中，电子从第二半导体层24t移动而来，因此，载流子(电子)的密度增加，变得难以产生电阻损耗。由此，例如，也难以产生第二载流子传输部24与第二电极25的界面中的电阻。
63.第二载流子导入层24i的材料例如适用氧化钼(moo3)、氧化钨(wo3)或氧化钒(v2o5)等金属氧化物或氧化钌(ruo2)或氯化铁(fecl3)等其它的材料。
64.此处，例如，如图2所示，设想第二载流子导入层24i的材料为半导体等的具有禁带b24i的材料的情况。在该情况下，例如，第二载流子导入层24i中的禁带b24i与传导带的边
界的能级e4ic比第二半导体层24t中的禁带b24t与价电子带的边界的能级e4tv更低，电子从第二半导体层24t向第二载流子导入层24i移动。由此，例如，通过第二载流子导入层24i向第二半导体层24t导入空穴。能级e4tv相当于第二半导体层24t中的价电子带的能级的上端(vbm或homo能级)。能级e4ic相当于第二载流子导入层24i中的传导带的能级的下端(cbm或lumo能级)。此处，真空能级与第二载流子导入层24i中的传导带的能级的下端(cbm或lumo能级)的差相当于第二载流子导入层24i的电子亲和力。另外，此处，真空能级与第二半导体层24t中的价电子带的能级的上端(vbm或homo能级)的差相当于第二半导体层24t的电离电势。此处，例如，第二半导体层24t的vbm或homo能级设定为
‑
5.0ev～
‑
5.5ev左右，第二载流子导入层24i适用cbm或lumo能级约为
‑
6.7ev的moo3。
65.另外，此处，例如，如图3所示，设想第二载流子导入层24i的材料是金属等不具有禁带b24i的具有导电性的材料的情况。在该情况下，例如，如果第二载流子导入层24i的费米能级e4if比第二半导体层24t的禁带b24t与价电子带的边界的能级(vbm或者homo能级)e4tv更低，则电子从第二半导体层24t移动到第二载流子导入层24i。此处，如果电子从第二半导体层24t移动到第二载流子导入层24i，则在第二半导体层24t中能够产生空穴。真空能级与第二载流子导入层24i的费米能级e4if的差相当于第二载流子导入层24i的电离电势和电子亲和力。
66.此处，例如，如果第二载流子导入层24i为具有1nm～5nm左右的厚度的薄膜，则空穴从光吸收层23向第二电极25的移动的电阻难以增加。另外，例如，如果第二半导体层24t具有构成第二半导体层24t的半导体材料的德拜长度λ
d
以下的厚度，则能够通过第二载流子导入层24i向第二半导体层24t的厚度方向的整个区域导入载流子(空穴)。该德拜长度λ
d
由上述式(1)表示。
67.此处，例如，如果将相对介电常数ε设为1～100，将载流子密度n设为1
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
18
cm
‑3左右，将温度t设为常温300开尔文(k)，则算出德拜长度λ
d
为1nm～100nm左右。在该情况下，第二半导体层24t的厚度例如为1nm～100nm左右。此处，例如，如果第二半导体层24t的材料为有机材料，则载流子密度n为通过第二载流子导入层24i导入到第二半导体层24t的载流子(空穴)的密度。例如，第二半导体层24t的材料为无机材料，载流子密度n包括第二半导体层24t的元素损耗和杂质元素引起的载流子(空穴)的密度以及通过第二载流子导入层24i导入到第二半导体层24t的载流子(空穴)的密度。另外，此处，例如，随着通过第二载流子导入层24i向第二半导体层24t导入载流子(空穴)，产生电荷分布引起的库仑势。该库仑势妨碍通过第一载流子导入层22i向第二半导体层24t进一步导入载流子(空穴)。因此，第二半导体层24t中的实际的载流子密度n例如能够根据第二半导体层24t的电离电势与第二载流子导入层24i的电子亲和力的差和上述库仑势的平衡来确定。
68.另外，在第一实施方式中，如上所述，第二载流子传输部24例如在作为第二方向的
‑
z方向上具有层叠一次第二半导体层24t和第二载流子导入层24i的简单结构。因此，例如，能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，第二半导体层24t与第二载流子导入层24i的接触电阻难以增加。其结果，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
69.＜1
‑1‑
6.第二电极＞
70.第二电极25位于第二载流子传输部24上。在第一实施方式中，例如，第二电极25与
第二载流子传输部24中的第二载流子导入层24i接触。该第二电极25能够起到能够收集通过光吸收层23中的与光的照射相应的光电转换产生的作为载流子的空穴的电极(也称为正电极)的作用。此处，第二电极25的材料例如适用金(au)等导电性优异的金属或tco。tco例如包括ito、fto或zno等。第二电极25例如适用厚度小的薄膜状或层状的电极(也称为第二电极层)等。第二电极25的厚度例如为10nm～1000nm左右。此处，例如，在第二电极25的材料适用tco的情况下，第二电极25对特定波长区域的光具有透光性。此时，例如，照射到第二面10b的光能够向光吸收层23而透过第二电极25。由此，对于太阳能电池元件20，不仅第一面10f而且还包括第二面10b两个面均能够成为受光面。
71.例如导线等布线19分别与第一电极21以及第二电极25电连接。具体而言，例如，第一布线19a与第一电极21电连接，第二布线19b与第二电极25连接。各布线19例如能够分别通过焊接等与第一电极21以及第二电极25接合。在太阳能电池元件20中，例如通过第一布线19a以及第二布线19b能够取出通过光电转换得到的输出。
72.＜1
‑1‑
7.载流子传输部中的载流子的移动＞
73.对于在第一载流子传输部22以及第二载流子传输部24中的载流子的移动，举例第二载流子传输部24进行说明。
74.首先，设想假如第二半导体层24t和第二载流子导入层24i处于不接合的状态。在该情况下，例如，如图4(a)所示，第二半导体层24t具有禁带b24t与价电子带的边界24tv的能级e4tv、禁带b24t与传导带的边界24tc的能级e4tc以及费米能级e4tf。另外，第二载流子导入层24i具有禁带b24i与价电子带的边界24iv的能级e4iv、禁带b24i与传导带的边界24ic的能级e4ic以及费米能级e4if。
75.此处，像第一实施方式那样，设想第二半导体层24t与第二载流子导入层24i处于接合的状态的情况。在该情况下，将第二半导体层24t的空穴和第二载流子导入层24i的电子进行交换。由此，例如，如图4(b)所示，在第二半导体层24t中，越接近第二半导体层24t与第二载流子导入层24i接合的界面(也称为接合界面)bo24，成为向价电子带导入更多的作为载流子的空穴1h的状态。因此，在第二半导体层24t中，越接近接合界面bo24，成为能带向正方向弯曲的状态。相对于此，在第二载流子导入层24i中，越接近接合界面bo24，成为向传导带导入更多的电子1e的状态。因此，在第二载流子导入层24i中，越接近接合界面bo24，成为能带向负的方向弯曲的状态。图4(b)示出了接合界面bo24的附近的第二载流子传输部24的费米能级e24f。在该状态下，例如，通过光吸收层23中的与光的照射相应的光电转换从光吸收层23向第二半导体层24t传输作为载流子的空穴1h时，从第二半导体层24t向第二载流子导入层24i传输空穴1h。此时，在第二载流子导入层24i中，空穴1h向第二电极25移动以与相邻的电子依次交换。该空穴1h在第二电极25中与从第一电极21侧经由外部的布线流动来的自由电子结合。通过这种空穴1h的动作，第二载流子传输部24能够从光吸收层23向第二电极25传输作为载流子的空穴1h。
76.虽然第一载流子传输部22相对于第二载流子传输部24变换了载流子的极性的正负，但是能够与第二载流子传输部24同样地传输载流子(电子)。
77.＜1
‑
2.太阳能电池元件的制造方法＞
78.例如，如图5所示，通过按照该记载的顺序进行步骤s1至步骤s5的处理，能够制造第一实施方式的太阳能电池元件20。
79.在步骤s1中，在基材1上形成第一电极21。此处，例如通过溅射等真空工艺在基材1上堆积第一电极21的材料，从而能够在基材1上形成第一电极21。第一电极21的材料例如适用ito、fto、tio2、sno2或zno等tco，或者银(ag)、金(au)、铜(cu)、钛(ti)、铟(in)或锡(sn)等金属。
80.在步骤s2中，在第一电极21上形成第一载流子传输部22。此处，通过按照该记载的顺序进行步骤s2a和步骤s2b的处理，能够在第一电极21上形成第一载流子传输部22。
81.在步骤s2a中，在第一电极21上形成第一载流子导入层22i。此处，例如通过蒸镀等真空工艺在第一电极21上堆积第一载流子导入层22i的材料，从而能够在第一电极21上形成第一载流子导入层22i。第一载流子导入层22i的材料例如适用cs2co3、lif或ca。
82.在步骤s2b中，在第一载流子导入层22i上形成第一半导体层22t。由此，以第一半导体层22t与第一载流子导入层22i的与第一电极21相反一侧的面接触的方式，通过按照该记载的顺序在第一电极21上层叠第一载流子导入层22i和第一半导体层22t，能够形成第一载流子传输部22。此处，例如，第一半导体层22t采用第一半导体层22t的材料，以具有比第一载流子导入层22i中的电离电势更大的电子亲和力。由此，例如，即使不提高第一半导体层22t中的杂质元素的浓度，通过与第一半导体层22t接触的第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子。因此，例如，能够提高第一半导体层22t中的电子的密度(也称为载流子密度)。其结果是，例如，第一半导体层22t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
83.然而，此处，例如，通过溅射等真空工艺在基材1上的第一载流子导入层22i上堆积第一半导体层22t的材料，从而能够在基材1上的第一载流子导入层22i上形成第一半导体层22t。第一半导体层22t的材料例如适用tio2、sno2、zno或in2o3等金属氧化物。此处，例如，在第一载流子导入层22i上涂布通过使金属氯化物或金属异丙氧化物等原料溶解在极性溶液中制备的原料液，使原料水解生成金属氧化物，从而可以在第一载流子导入层22i上形成第一半导体层22t。金属氯化物例如包括氯化钛、氯化锡、氯化锌或氯化铟等。金属异丙氧化物例如包括钛异丙氧化物、锡异丙氧化物、锌异丙氧化物或铟异丙氧化物等。具体而言，例如，通过旋涂等在第一载流子导入层22i上涂布四氯化钛水溶液并使其干燥。接着，例如，通过热板中的约150℃的加热使四氯化钛水解，从而能够在第一载流子导入层22i上形成tio2的第一半导体层22t。
84.另外，此处，例如，第一半导体层22t的材料可以适用有机材料。该有机材料例如可以适用pcbm([6，6]
‑
苯基c61丁酸甲酯)等富勒烯衍生物。在该情况下，例如，使用通过使富勒烯衍生物溶解在氯苯溶剂中制备的原料液，以使1毫升(1ml)的原料液中含有5毫克(mg)～20mg左右的富勒烯衍生物。换言之，例如，溶剂为氯苯，使用富勒烯衍生物的浓度为5mg/ml～20mg/ml左右的原料液。而且，通过对在第一载流子导入层22i上涂布的原料液实施干燥以及退火，可以在第一载流子导入层22i上形成pcbm的第一半导体层22t。另外，对于适用于第一半导体层22t的材料的有机材料，例如可以改变官能团来改变相对于有机溶剂的溶解性以及物理性质。
[0085]
在步骤s3中，在第一载流子传输部22上形成光吸收层23。此处，光吸收层23例如能够通过在第一载流子传输部22上涂布原料液，对涂布后的原料液实施退火而形成。原料液例如能够通过将作为光吸收层23的原料的卤代烷基胺和卤化铅或卤化锡溶解在溶剂中而
生成。在该情况下，光吸收层23能够由具有结晶性的卤化钙钛矿半导体的薄膜构成。
[0086]
在步骤s4中，在光吸收层23上形成第二载流子传输部24。此处，通过按照该记载的顺序进行步骤s4a和步骤s4b的处理，能够在光吸收层23上形成第二载流子传输部24。
[0087]
在步骤s4a中，在光吸收层23上形成第二半导体层24t。在第一实施方式中，例如，以与光吸收层23接触的方式形成第二半导体层24t。此处，例如，通过在光吸收层23上涂布原料液，并对该原料液实施干燥以及退火，从而能够在光吸收层23上形成第二半导体层24t。第二半导体层24t的材料例如能够适用螺
‑
ometad、p3ht、ptaa或聚
‑
tpd等有机半导体材料。此处，例如，使螺
‑
ometad溶解在氯苯中使得在1ml原料液中含有10mg～85mg左右的螺
‑
ometad，从而能够制备原料液。换言之，例如，溶剂为氯苯，使用螺
‑
ometad的浓度为10mg/ml～85mg/ml左右的原料液。另外，例如，也可以通过使p3ht溶解在二氯苯中使得在1ml原料液中含有5mg～20mg左右的p3ht来制备原料液。换言之，例如，溶剂为二氯苯，可以使用p3ht的浓度为5mg/ml～20mg/ml左右的原料液。另外，例如，通过使ptaa溶解在甲苯中使得在1ml原料液中含有5mg～20mg左右的ptaa来制备原料液。换言之，例如，溶剂为甲苯，可以使用ptaa的浓度为5mg/ml～20mg/ml的原料液。另外，例如，可以通过使聚
‑
tpd溶解在氯苯中使得在1ml原料液中含有5mg～20mg左右的聚
‑
tpd来制备原料液。换言之，例如，溶剂为氯苯，可以使用聚
‑
tpd的浓度为5mg/ml～20mg/ml的原料液。
[0088]
在步骤s4b中，在二半导体层24t上形成第二载流子导入层24i。在第一实施方式中，例如，以与第二半导体层24t中的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式形成第二载流子导入层24i。由此，以第二载流子导入层24i与第二半导体层24t中的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式，通过在光吸收层23上按照该记载的顺序层叠第二半导体层24t和第二载流子导入层24i，能够形成第二载流子传输部24。此处，例如，采用第二载流子导入层24i的材料，以使第二载流子导入层24i具有比第二半导体层24t中的电离电势更大的电子亲和力。由此，例如，即使不提高第二半导体层24t中的杂质元素的浓度，通过与第二半导体层24t接触的第二载流子导入层24i向第二半导体层24t导入空穴。因此，例如，能够提高第二半导体层24t中的空穴的密度(也称为载流子密度)。其结果是，例如，第二半导体层24t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0089]
然而，此处，例如，通过蒸镀等真空工艺在第二半导体层24t上堆积第二载流子导入层24i的材料，从而能够在第二半导体层24t上形成第二载流子导入层24i。此处，第二载流子导入层24i的材料例如适用moo3、wo3或v2o5等金属氧化物、或者ruo2或fecl3等其它的材料。
[0090]
此处，例如，可以通过进行原料液的涂布和加热的工艺在第二半导体层24t上形成第二载流子导入层24i。在该工艺中，例如，适用将通过使金属氯化物或金属异丙氧化物等原料溶解在极性溶液中制备的原料液涂布在第二半导体层24t上，并使原料水解来生成金属氧化物的工艺。此处，金属氯化物例如包括氯化钼、氯化钨或氯化钒等。金属异丙氧化物例如包括钼异丙氧化物、钨异丙氧化物或钒异丙氧化物等。在第一半导体层24t上的原料液的涂布，例如能够通过旋涂等实现。原料的水解例如能够通过采用热板加热约150℃等来实现。
[0091]
在步骤s5中，在第二载流子传输部24上形成第二电极25。例如，以与第二载流子导
入层24i中的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式形成第二电极25。此处，例如，通过溅射等真空工艺在第二载流子导入层24i上堆积第二电极25的材料，从而能够在第二载流子传输部24上形成第二电极25。第二电极25的材料例如适用au等导电性优异的金属或者ito、fto或zno等tco。
[0092]
如上所述，在第一实施方式中，例如，通过在作为第二方向的
‑
z方向上层叠一次第一载流子导入层22i和第一半导体层22t，形成简单的第一载流子传输部22。由此，例如，能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，由于第一载流子导入层22i与第一半导体层22t的界面少，因此，第一载流子导入层22i与第一半导体层22t的接触电阻难以增加。因此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。另外，例如，通过在作为第二方向的
‑
z方向上层叠一次第二半导体层24t和第二载流子导入层24i，形成简单的第二载流子传输部24。由此，例如，能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，由于第二半导体层24t与第二载流子导入层24i的界面少，因此，第二半导体层24t与第二载流子导入层24i的接触电阻难以增加。因此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0093]
此处，在第一实施方式中，例如，通过彼此不同的成膜工艺依次形成第一载流子导入层22i和第一半导体层22t，从而能够形成第一载流子传输部22。另外，例如，通过彼此不同的成膜工艺依次形成第二半导体层24t和第二载流子导入层24i，从而能够形成第二载流子传输部24。因此，例如，在形成第一载流子传输部22时，能够按照该记载的顺序层叠彼此适合的成膜工艺彼此不同的第一载流子导入层22i和第一半导体层22t。另外，例如，在形成第二载流子传输部24时，能够按照该记载的顺序层叠彼此适合的成膜工艺不同的第二半导体层24t和第二载流子导入层24i。此处，彼此不同的成膜工艺的组合例如包括溅射与蒸镀的组合、或者进行原料液的涂布和加热的工艺与溅射或蒸镀的组合等。例如，对于螺
‑
ometad、p3ht、ptaa以及聚
‑
tpd等有机材料的成膜，能够设想与有机材料的主链有可能断裂的蒸镀等真空工艺相比，进行原料液的涂布和加热的工艺更适合。
[0094]
此处，例如，如图6(a)所示，存在通过光吸收层23的形成条件在光吸收层23的表面上形成包括多个凹部r0以及多个凸部p0的凹凸23f的情况。换言之，例如，有时在光吸收层23中的形成有第二载流子传输部24的对象的朝向作为第二方向的
‑
z方向的表面上存在凹凸23f。在这种情况下，例如，在步骤s4中，认为在步骤s4a中，通过原料液的涂布和加热形成第二半导体层24t，在步骤s4b中，通过真空工艺形成第二载流子导入层24i。如果采用这种构成，例如，如图6(b)所示，能够通过第二半导体层24t填埋光吸收层23的凹凸23f。接着，例如，如图6(c)所示，在第二半导体层24t上形成第二载流子导入层24i，从而如图6(d)所示那样能够在第二载流子导入层24i上形成第二电极25。此处，例如，在步骤s4b中，可以通过原料液的涂布和加热形成第二载流子导入层24i。此处，例如，如图6(b)以及图6(c)所示，凹凸23f可以仅用第二半导体层24t填埋，也可以用第二半导体层24t和在第二半导体层24t上形成的第二载流子导入层24i填埋。换言之，例如，在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的
‑
z方向上，可以使第二半导体层24t的厚度大于凹凸23f的高度，也可以使第二半导体层24t的厚度和第二载流子导入层24i的厚度的合计厚度大于凹凸23f的高度。进一步，换言之，在步骤s4中，例如，在作为光吸收层23的厚度的方向(也称为厚度方向)的
‑
z方向上，也可以形成第二载流子传输部24，使得第二载流子传输部24的厚度大于存在于光吸收层23中的形成有第二载流子传输部24的对象的表面(也称为被形成表面)的凹凸23f的高
度。作为被形成表面，例如采用光吸收层23的朝向作为第二方向的
‑
z方向的表面。由此，例如，在太阳能电池元件20中，在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的
‑
z方向上，成为第二载流子传输部24的厚度比存在于光吸收层23的第二电极25侧的表面的凹凸23f的高度更大的状态。此处，例如，设想在光吸收层23中的第二载流子传输部24侧的面上存在多个凹部r0和多个凸部p0的情况。在该情况下，作为光吸收层23的厚度方向的
‑
z方向上的凹凸23f的高度例如适用多个凹部r0中的位于离第一电极21的最近的底部与多个凸部p0中的位于离第一电极21最远的顶部的在作为光吸收层23的厚度方向的
‑
z方向上的距离。
[0095]
此处，例如，虽然在光吸收层23的表面存在凹凸23f，通过用第二半导体层24t填埋该凹凸23f，光吸收层23和第二电极25也难以直接接触，能够在光吸收层23的更广阔的面上形成第二载流子传输部24。其结果，例如能够降低光吸收层23与第二电极25之间的漏电流的产生，能够将通过光吸收层23中的光电转换得到的载流子(空穴)高效地传输到第二电极25。因此，例如能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0096]
另外，例如，在步骤s4中，可以通过真空工艺执行步骤s4a中的第二半导体层24t的形成以及步骤s4b中的第二载流子导入层24i的形成两者。具体而言，例如，可以通过蒸镀或溅射等同一种的真空工艺进行步骤s4a中的第二半导体层24t的形成以及步骤s4b中的第二载流子导入层24i的形成这两者。如果采用这种构成，例如，能够通过同一成膜装置连续地形成第二半导体层24t和第二载流子导入层24i。由此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。进一步，例如，除了第二半导体层24t以及第二载流子导入层24i以外，还可以通过蒸镀等同一种的真空工艺形成第二电极25。在该情况下，例如，能够通过同一成膜装置连续地形成第二半导体层24t、第二载流子导入层24i以及第二电极25。由此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0097]
＜1
‑
3.第一实施方式的总结＞
[0098]
在第一实施方式的太阳能电池元件20中，例如，即使不提高第一半导体层22t中的杂质元素的浓度，也以与第一半导体层22t接触的方式存在具有比第一半导体层22t的电子亲和力更小的电离电势的第一载流子导入层22i。由此，例如，在第一半导体层22t中导入载流子(电子)，从而能够提高第一半导体层22t中的电子的载流子密度。其结果，例如，第一半导体层22t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0099]
另外，例如，即使不提高第二半导体层24t中的杂质元素的浓度，也以与第二半导体层24t接触的方式存在具有比第二半导体层24t的电离电势更大的电子亲和力的第二载流子导入层24i。由此，例如，向第二半导体层24t导入载流子(空穴)，从而能够提高第二半导体层24t中的空穴的载流子密度。其结果，例如，第二半导体层24t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0100]
＜2.其他实施方式＞
[0101]
本发明并不限于上述第一实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种改变以及改良等。
[0102]
＜2
‑
1.第二实施方式＞
[0103]
在上述第一实施方式中，第一载流子传输部22例如可以像图7所示那样处于在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方向的+z方向上第一半导体层22t和第一载流子导
入层22i反复层叠的状态。具有这种构成的第一载流子传输部22例如能够在上述步骤s2中在第一电极21上重复进行步骤s2a中的第一载流子导入层22i的形成以及步骤s2b中的第一半导体层22t的形成来形成。另外，第二载流子传输部24例如可以为像图7所示那样在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的
‑
z方向上第二半导体层24t和第二载流子导入层24i重复层叠的状态。具有这种构成的第二载流子传输部24例如能够通过在上述步骤s4中在光吸收层23上反复层叠步骤s4a中形成的第二半导体层24t和步骤s4b中形成的第二载流子导入层24i来形成。
[0104]
此处，例如，设想能够通过第二载流子导入层24i导入载流子(空穴)的第二半导体层24t的厚度较小的情况。在该情况下，例如，如果也采用在作为第二方向的
‑
z方向上第二半导体层24t和第二载流子导入层24i复数次层叠的第二载流子传输部24，则能够使第二载流子传输部24的厚度增加。由此，例如，即使在光吸收层23的表面存在凹凸23f，也能够用第二载流子传输部24填埋该凹凸。其结果，例如，能够使光吸收层23与第二电极25之间的漏电流难以产生。此处，例如，在第二载流子传输部24中，在作为第二方向的
‑
z方向上第二半导体层24t和第二载流子导入层24i重复层叠的次数适用与第二载流子传输部24中需要的厚度相应的2次以上的任意的次数。此处，例如，在步骤s4中，在作为光吸收层23的厚度方向的
‑
z方向上，也可以形成第二载流子传输部24，使得第二载流子传输部24的厚度大于存在于光吸收层23中的形成有第二载流子传输部24的对象的表面(被形成表面)的凹凸23f的高度。作为被形成表面，例如，采用光吸收层23的朝向作为第二方向的
‑
z方向的表面。由此，例如，在太阳能电池元件20中，在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的
‑
z方向上，成为第二载流子传输部24的厚度大于存在于光吸收层23的第二电极25侧的表面的凹凸23f的高度的状态。
[0105]
＜2
‑
2.第三实施方式＞
[0106]
在上述各实施方式中，例如，基材1上的太阳能电池元件20的结构也可以上下相反。在该情况下，例如，第一方向为
‑
z方向，第二方向为+z方向。
[0107]
此处，例如，如图8所示，也可以为在基材1上第二电极25、第二载流子传输部24、光吸收层23、第一载流子传输部22以及第一电极21按照该记载的顺序层叠的状态。
[0108]
在图8的例子中，第二电极25位于基材1上。另外，第二载流子传输部24位于第二电极25上。第二载流子传输部24位于第二电极25与光吸收层23之间，具有第二载流子导入层24i以及第二导电型(p型)的第二半导体层24t。此处，成为第二载流子导入层24i和第二半导体层24t按照该记载的顺序层叠在第二电极25上的状态。换言之，在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的+z方向上，成为第二半导体层24t和第二载流子导入层24i按照该记载的顺序层叠的状态。进一步换言之，第二电极25与第二载流子传输部24中的第二载流子导入层24i接触，第二载流子导入层24i与第二半导体层24t中的第二电极25侧的面接触。此处，第二载流子导入层24i中的电子亲和力比第二半导体层24t中的电离电势更大。另外，光吸收层23位于第二电极25与第一电极21之间。此处，光吸收层23位于第二载流子传输部24上。光吸收层23中的第二电极25侧的面与第二半导体层24t接触。另外，第一载流子传输部22位于光吸收层23与第一电极21之间，具有第一导电型(n型)的第一半导体层22t以及第一载流子导入层22i。此处，成为第一半导体层22t和第一载流子导入层22i按照该记载的顺序层叠在光吸收层23上的状态。换言之，在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方
向的
‑
z方向上，成为第一半导体层22t和第二载流子导入层22i按照该记载的顺序层叠的状态。进一步换言之，光吸收层23与第一载流子传输部22中的第一半导体层22t接触，第一载流子导入层22i与第一半导体层22t中的与光吸收层23相反的第一电极21侧的面接触。此处，第一载流子导入层22i中的电离电势比第一半导体层22t中的电子亲和力更小。另外，第一电极21位于第一载流子传输部22上。
[0109]
具有上述构成的第三实施方式的太阳能电池元件20例如能够通过在基材1上按照该记载的顺序形成第二电极25、第二载流子传输部24、光吸收层23、第一载流子传输部22以及第一电极21来实现。具体而言，例如，如图9所示，通过按照该记载的顺序进行步骤st1至步骤st5的处理，能够制造第三实施方式的太阳能电池元件20。
[0110]
在步骤st1中，在基材1上形成第二电极25。此处，例如，能够通过溅射等真空工艺在基材1上堆积第二电极25的材料，从而能够在基材1上形成第二电极25。第二电极25的材料例如适用au等导电性优异的金属或者ito、fto或zno等tco。
[0111]
在步骤st2中，在第二电极25上形成第二载流子传输部24。此处，通过按照该记载的顺序进行步骤st2a和步骤st2b的处理，从而能够在第二电极25上形成第二载流子传输部24。
[0112]
在步骤st2a中，在第二电极25上形成第二载流子导入层24i。此处，例如，通过蒸镀等真空工艺在第二电极25上堆积第二载流子导入层24i的材料，从而能够在第二电极25上形成第二载流子导入层24i。第二载流子导入层24i的材料例如适用moo3、wo3或v2o5等金属氧化物或者ruo2或fecl3等其它的材料。此处，例如，可以通过进行原料液的涂布和加热的工艺在第二电极25上形成第二载流子导入层24i。
[0113]
在步骤st2b中，在第二载流子导入层24i上形成第二半导体层24t。此处，例如，通过在第二载流子导入层24i上涂布原料液，并对该原料液实施干燥以及退火，从而能够在第二载流子导入层24i上形成第二半导体层24t。第二半导体层24t的材料例如适用螺
‑
ometad、p3ht、ptaa或聚
‑
tpd等有机材料。由此，能够在第二电极25上形成第二载流子导入层24i与该第二载流子导入层24i的与第二电极25相反一侧的面接触的第二半导体层24t在作为第一方向的
‑
z方向上层叠的第二载流子传输部24。而且，例如，采用第二半导体层24t的材料，以使第二半导体层24t具有比第二载流子导入层24i中的电子亲和力更小的电离电势。由此，例如，虽然不提高第二半导体层24t中的杂质元素的浓度，通过与第二半导体层24t接触的第二载流子导入层24i向第二半导体层24t导入空穴。因此，例如，能够提高第二半导体层24t中的空穴的密度(也称为载流子密度)。其结果，例如，第二半导体层24t中的电阻损耗以及复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0114]
在步骤st3中，在第二载流子传输部24上形成光吸收层23。此处，例如，光吸收层23例如能够通过在第二载流子传输部24上涂布原料液后，对涂布后的原料液实施退火来形成。原料液例如能够通过将作为光吸收层23的原料的卤代烷基胺和卤化铅或卤化锡溶解在溶剂中来制备。
[0115]
在步骤st4中，在光吸收层23上形成第一载流子传输部22。此处，通过按照该记载的顺序进行步骤st4a和步骤st4b的处理，能够在光吸收层23上形成第一载流子传输部22。
[0116]
在步骤st4a中，在光吸收层23上形成第一半导体层22t。在第三实施方式中，例如，
以与光吸收层23接触的方式形成第一半导体层22t。此处，例如，通过溅射等真空工艺在光吸收层23上堆积第一半导体层22t的材料，从而能够在光吸收层23上形成第一半导体层22t。第一半导体层22t的材料例如能够适用tio2、sno2、zno或in2o3等金属氧化物。此处，例如，可以通过将使金属氯化物或金属异丙氧化物等原料溶解在极性溶液中制备的原料液涂布在光吸收层23上，使原料水解来生成金属氧化物，从而在光吸收层23上形成第一半导体层22t。另外，此处，例如，第一半导体层22t的材料可以适用有机材料。该有机材料例如可以适用pcbm等富勒烯衍生物。在该情况下，例如，采用通过使作为富勒烯衍生物的pcbm溶解在有机溶剂中而制备的原料液。接着，通过对涂布在光吸收层23上的原料液实施干燥和退火，可以在光吸收层23上形成pcbm的第一半导体层22t。另外，对于适用于第一半导体层22t的材料的有机材料，例如，可以改变官能团来改变相对于有机溶剂的溶解性和物理性质。
[0117]
在步骤st4b中，在第一半导体层22t上形成第一载流子导入层22i。在第三实施方式中，例如，以与第一半导体层22t的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式形成第一载流子导入层22i。此处，例如，通过蒸镀等真空工艺在第一半导体层22t上堆积第一载流子导入层22i的材料，从而能够在第一半导体层22t上形成第一载流子导入层22i。第一载流子导入层22i的材料例如适用cs2co3、lif或ca。由此，通过在光吸收层23上层叠第一半导体层22t以及第一载流子导入层22i，从而能够形成第一载流子传输部22。此处，以与第一半导体层22t中的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式形成第一载流子导入层22i。而且，此处，例如，第一载流子导入层22i采用第一半导体层22t的材料，以具有比第一半导体层22t的电子亲和力更小的电离电势。由此，例如，即使不提高第一半导体层22t中的杂质元素的浓度，也通过与第一半导体层22t接触的第一载流子导入层22i向第一半导体层22t导入电子。因此，例如，能够提高第一半导体层22t中的电子的密度(也称为载流子密度)。其结果，例如，第一半导体层22t中的电阻损耗和复合损耗难以增加。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0118]
在步骤st5中，在第一载流子传输部22上形成第一电极21。在第三实施方式中，例如，以与第一载流子导入层22i中的与光吸收层23相反一侧的面接触的方式形成第一电极21。此处，例如，通过溅射等真空工艺在第一载流子传输部22上堆积第一电极21的材料，从而能够在第一载流子传输部22上形成第一电极21。第一电极21的材料例如能够适用ito、fto、tio2、sno2或zno等tco、或者银(ag)、金(au)、铜(cu)、钛(ti)、铟(in)或锡(sn)等金属。
[0119]
然而，如上所述，例如，如果第一载流子传输部22在作为第一方向的
‑
z方向上具有第一半导体层22t和第一载流子导入层22i层叠一次而成的简单的结构，则能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，第一半导体层22t与第一载流子导入层22i的接触电阻难以增加。其结果，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0120]
另外，如上所述，例如，如果第二载流子传输部24具有在作为第一方向的
‑
z方向上第二载流子导入层24i和第二半导体层24t层叠一次而成的简单的结构，则能够容易地制造太阳能电池元件20。另外，例如，第二载流子导入层24i与第二半导体层24t的接触电阻难以增加。其结果，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0121]
此处，在第三实施方式中，与第一实施方式同样地，例如，通过彼此不同的成膜工艺依次形成第二载流子导入层24i和第二半导体层24t，也能够形成第二载流子传输部24。另外，例如，通过彼此不同的成膜工艺依次形成第一半导体层22t和第一载流子导入层22i，
从而能够形成第一载流子传输部22。因此，例如，在形成第二载流子传输部24时，能够按照该记载的顺序层叠彼此适合的成膜工艺不同的第二载流子导入层24i和第二半导体层24t。另外，例如，在形成第一载流子传输部22时，能够按照该记载的顺序层叠彼此适合的成膜工艺彼此不同的第一半导体层22t和第一载流子导入层22i。另外，此处，彼此不同的成膜工艺的组合例如包括溅射与蒸镀的组合或者进行原料液的涂布和加热的工艺与溅射或蒸镀的组合等。例如，能够设想对于螺
‑
ometad、p3ht、ptaa以及聚
‑
tpd等有机材料的成膜，与有机材料的主链有可能断裂的蒸镀等真空工艺相比，更适合进行原料液的涂布和加热的工艺的情况。
[0122]
此处，例如，如图6(a)所示，设想通过光吸收层23的形成条件等在光吸收层23的表面上形成包括多个凹部r0以及多个凸部p0的凹凸23f的情况。在该情况下，例如，认为在步骤st4中的步骤st4a中，通过原料液的涂布和加热形成第一半导体层22t，在步骤st4b中，通过真空工艺形成第一载流子导入层22i。如果采用这种构成，例如，如图6(b)所示，能够用第一半导体层22t填埋光吸收层23的凹凸23f。然后，例如，如图6(c)所示，在第一半导体层22t上形成第一载流子导入层22i，从而像图6(d)所示那样能够在第一载流子导入层22i上形成第一电极21。此处，例如，在步骤st4b中，也可以通过原料液的涂布和加热形成第一载流子导入层22i。此处，例如，如图6(b)和图6(c)所示，凹凸23f可以仅用第一半导体层22t填埋，也可以用第一半导体层22t和在第一半导体层22t上形成的第一载流子导入层22i填埋。换言之，例如，在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方向的
‑
z方向上，可以使第一半导体层22t的厚度大于凹凸23f的高度，也可以使第一半导体层22t的厚度和第一载流子导入层22i的厚度的合计厚度大于凹凸23f的高度。进一步，换言之，在步骤st4中，例如在作为光吸收层23的厚度方向的
‑
z方向上，也可以形成第一载流子传输部22，使得第一载流子传输部22的厚度大于光吸收层23中的形成有第一载流子传输部22的对象的表面(被形成表面)上存在的凹凸23f的高度。作为被形成表面，例如，采用光吸收层23的朝向作为第一方向的
‑
z方向的表面。由此，例如，在太阳能电池元件20中，在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方向的
‑
z方向上，成为第一载流子传输部22的厚度比光吸收层23的第一电极21侧的表面上存在的凹凸23f的高度更大的状态。此处，例如，设想在光吸收层23中的第一载流子传输部22侧的表面上存在多个凹部r0和多个凸部p0的情况。在该情况下，光吸收层23的作为厚度方向的
‑
z方向上的凹凸23f的高度例如适用位于多个凹部r0中的离第二电极25最近的底部与位于多个凸部p0中的离第二电极25最远的顶部的在光吸收层23的作为厚度方向的
‑
z方向上的距离。
[0123]
此处，例如，虽然在光吸收层23的表面上存在凹凸23f，通过用第一半导体层22t填埋该凹凸23f，光吸收层23与第一电极21难以直接接触，能够在光吸收层23的更广阔的面上形成第一载流子传输部22。其结果，例如，能够降低光吸收层23与第一电极21之间的漏电流的产生，能够将通过光吸收层23中的光电转换得到的载流子(电子)高效地传输至第一电极21。因此，例如，能够提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0124]
另外，例如，在步骤st4中，也可以通过真空工艺执行步骤st4a中的第一半导体层22t的形成以及步骤st4b中的第一载流子导入层22i的形成这两者。具体而言，例如，也可以通过蒸镀或溅射等同一种的真空工艺实现步骤st4a中的第一半导体层22t的形成以及步骤st4b中的第一载流子导入层22i的形成这两者。如果采用这种构成，例如，能够通过同一成
膜装置连续地形成第一半导体层22t和第一载流子导入层22i。由此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。进一步，例如，除了第一半导体层22t和第一载流子导入层22i以外，也可以通过蒸镀等同一种的真空工艺形成至第一电极21。如果采用这种构成，例如，能够通过同一成膜装置连续地形成第一半导体层22t、第一载流子导入层22i以及第一电极21。由此，例如，能够容易地提高太阳能电池元件20中的光电转换效率。
[0125]
进一步，此处，例如，第二载流子传输部24例如可以像图10所示那样处于在作为第一方向的
‑
z方向上第二载流子导入层24i和第二半导体层24t重复层叠的状态。换言之，例如，也可以处于在从光吸收层23朝向第二电极25的作为第二方向的+z方向上第二半导体层24t和第二载流子导入层24i重复层叠的状态。这种第二载流子传输部24例如能够通过在上述步骤st2中在第二电极25上重复层叠步骤st2a中形成的第一载流子导入层22i和步骤st2b中形成的第一半导体层22t来形成。此处，例如，在能够通过第二载流子导入层24i导入载流子(空穴)的第二半导体层24t的厚度较小的情况下，如果采用在作为第一方向的
‑
z方向上第二载流子导入层24i和第二半导体层24t复数次层叠的第二载流子传输部24，也能够增加第二载流子传输部24的厚度。
[0126]
另外，此处，例如，第一载流子传输部22例如也可以处于像图10所示那样在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方向的
‑
z方向上第一半导体层22t和第一载流子导入层22i重复层叠的状态。这种第一载流子传输部22例如能够通过在上述步骤st4中在光吸收层23上重复层叠步骤st4a中形成的第一半导体层22t和步骤st4b中形成的第一载流子导入层22i来形成。此处，例如，在能够通过第一载流子导入层22i导入载流子(电子)的第一半导体层22t的厚度较小的情况下，如果采用在作为第一方向的
‑
z方向上第一半导体层22t和第一载流子导入层22i复数次层叠的第一载流子传输部22，也能够增加第一载流子传输部22的厚度。由此，例如，即使在光吸收层23的表面上存在凹凸23f，也能够用第一载流子传输部22填埋该凹凸。其结果，例如，能够难以产生光吸收层23与第一电极21之间的漏电流。此处，例如，在第一载流子传输部22中，作为在作为第一方向的
‑
z方向上第一半导体层22t和第一载流子导入层22i重复层叠的次数，适用与第一载流子传输部22中需要的厚度相应的2次以上的任意次数。此处，例如，在步骤st4中，也可以形成第一载流子传输部22，使得在光吸收层23的作为厚度方向的
‑
z方向上，第一载流子传输部22的厚度大于光吸收层23中的形成有第一载流子传输部22的对象的表面(被形成表面)上存在的凹凸23f的高度。作为被形成表面，例如，采用光吸收层23的朝向作为第一方向的
‑
z方向的表面。由此，例如，在太阳能电池元件20中，在从光吸收层23朝向第一电极21的作为第一方向的
‑
z方向上，成为第一载流子传输部22的厚度大于光吸收层23的第一电极21侧的表面上存在的凹凸23f的高度的状态。
[0127]
＜2
‑
3.第四实施方式＞
[0128]
在上述各实施方式中，例如，第一载流子传输部22可以为第一导电型(n型)的半导体层。在该情况下，例如，如图11(a)所示，考虑第一载流子传输部22由一层的半导体层构成的方式。
[0129]
另外，在上述各实施方式中，例如，也可以删除第一载流子传输部22，将光吸收层23变更为具有第一导电型(n型)的光吸收层26。在该情况下，例如，如图11(b)所示，具有第一导电型(n型)的光吸收层26适用一张半导体基板等。半导体基板例如能够适用具有第一导电型(n型)的硅基板等。
[0130]
＜2
‑
4.第五实施方式＞
[0131]
在上述各实施方式中，例如，第二载流子传输部24也可以是第二导电型(p型)半导体层。在该情况下，例如，如图12(a)所示，考虑第二载流子传输部24由一层的半导体层构成的方式。
[0132]
另外，在上述各实施方式中，例如，也可以删除第二载流子传输部24，将光吸收层23变更为具有第二导电型(p型)的光吸收层27。在该情况下，例如，如图12(b)所示，具有第二导电型(p型)的光吸收层27适用一张半导体基板或一层的薄膜状半导体层等。半导体基板例如能够适用具有第二导电型(p型)的硅基板等。薄膜状半导体层的材料例如适用具有第二导电型(p型)的cis半导体或cigs半导体等具有黄铜矿结构的化合物半导体等。cis半导体为包含铜(cu)、铟(in)以及硒(se)的化合物半导体。cigs半导体为包含铜(cu)、铟(in)、镓(ga)以及硒(se)的化合物半导体。
[0133]
＜2
‑
5.第六实施方式＞
[0134]
在上述各实施方式中，例如，如图13所示，可以采用第一载流子导入层22i在第一半导体层22t的一个面上具有分散的复数个岛状部分的方式。另外，在上述各实施方式中，例如，如图13所示，可以采用第二载流子导入层24i在第二半导体层24t的一个面上具有分散的复数个岛状部分的方式。
[0135]
当然，能够对分别构成上述各实施方式和各种变形例的全部或一部分适宜地在不矛盾的范围内进行组合。
[0136]
附图标记的说明
[0137]
20：太阳能电池元件；21：第一电极；22：第一载流子传输部；22i：第一载流子导入层；22t：第一半导体层；23、26、27：光吸收层；24：第二载流子传输部；24i：第二载流子导入层；24t：第二半导体层；25：第二电极。