光电转换元件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光电转换元件。
【背景技术】
[0002]为了有效利用可再生能源，利用了光伏效应的技术开发变得越来越重要。这种技术开发的结果是不断进行光电转换元件的改良。光电转换元件包括将光转换为电能的发电型元件、以及相反将电能转换为光的发光型元件。这两者具有基本相同的构造，根据在电极间配置的层使用光电转换材料还是使用发光材料，前者为发电型元件，后者为发光型元件。
[0003]作为前者，代表性的元件是太阳能电池，作为后者，代表性的元件是发光二极管。太阳能电池存在无机系太阳能电池和有机系太阳能电池。作为无机系太阳能电池，有利用硅制造的晶体(多晶)硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、使用了化合物半导体的CIGS(Copper Indium Gallium DiSelenide，铜铟镓二砸)太阳能电池等。并且，随着市场的扩大，需要低价格且高性能的太阳能电池。另外，作为有机系太阳能电池，存在有机薄膜太阳能电池。这种太阳能电池以染料、聚合物为原料，因此材料的费用较低。另外，由于能够使用涂布等的印刷技术，所以制造工序容易，能够进行大幅的低成本化以及大面积化。
[0004]通过对作为给体材料的P型半导体和作为受体材料的η型半导体进行混合并形成本体异质层，从而能够提高有机薄膜太阳能电池的转换效率。尤其是，最好增加P-N结界面。
[0005]图5是现有的光电转换元件(将光转换为电能的类型)的剖视图。该光电转换元件具有基材11、在基材11上形成的第一电极层13、光电转换层14、以及第二电极层17。另夕卜，为了提高转换效率，还在积极开发使第一电极层13的表面积扩大的方法、以及利用表面等离子体效应提高效率的方法。
[0006]另一方面，对于作为一种发光二极管的有机EL元件而言，为了提高性能，正在积极进行如下研宄，即:通过在电极表面形成凹凸从而提高电子注入效率的研宄；利用与表面等离子体的共振使电极与临近的发光体相互作用从而增强发光效率的研宄。
[0007]此外，作为与本发明相关的现有技术文献信息，例如已知专利文献I?3和非专利文献1、2。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2006-245074号公报
[0011]专利文献2:日本特开2005-310388号公报
[0012]专利文献3:日本特开昭59-198781号公报
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献I J.Phys.Chem.C 2007，111，7218-7223
[0015]非专利文献2:Appl.Phys.Lett.96，043307 (2010)
【发明内容】
[0016]本发明的光电转换元件具有第一电极层、光电转换层以及第二电极层。第一电极层包括第一基材和在该第一基材上形成的粗膜层。光电转换层形成在粗膜层上，第二电极层形成在光电转换层上。粗膜层由在第一基材的表面不规则地连接的多个金属微粒构成，光电转换层进入由多个金属微粒形成的连结体之间。
[0017]根据该结构，光电转换元件的电极面积增大，能够提高电极本身、电极与基材的界面的机械强度。另外，通过使金属粒子形成薄的粗膜，从而控制表面等离子体效应，能够提高特性。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的实施方式I的光电转换元件的示意剖视图。
[0019]图2是本发明的实施方式I的其他光电转换元件的示意剖视图。
[0020]图3是本发明的实施方式2的光电转换元件的示意剖视图。
[0021]图4是本发明的实施方式3的光电转换元件的示意剖视图。
[0022]图5是现有的光电转换元件的示意剖视图。
【具体实施方式】
[0023]在进行本发明的实施方式的说明之前，对现有的光电转换元件中的问题进行说明。在形成图5所示的现有的光电转换元件的情况下，从作为透明电极层的第二电极层17起，依次形成光电转换层14、作为对置电极的第一电极层13。
[0024]根据非专利文献1，为了提高转换效率，对于用于入射以及发光的每面积的第一电极层13，最好增大其表面积(面积扩大化)。第一电极层13形成在基材11上，因而一般需要在基材11上对氧化物等进行高温处理。为此，基材11的种类受到限定。因此，作为基材11使用柔性衬底，进行面积扩大化而形成第一电极层13时存在问题。
[0025]专利文献3中记载有，利用蒸镀在电极层的与光电转换层相接的面处形成微小的凹凸。但是，该蒸镀是复杂的工序，并且存在各种限制。另外，如专利文献3所示，在以岛状形成凹凸的构造中，难以进一步进行面积扩大化。
[0026]在非专利文献1、非专利文献2中，作为第一电极层13形成有氧化物。在这种情况下，电极层自身的机械强度、电极层与基材的界面的机械强度较小。
[0027]如以上所示，现有的光电转换元件难以在对第一电极层进行面积扩大化的同时得到足够的机械强度。尤其是，在柔性衬底上形成光电转换元件的情况下，这些问题较为显著。
[0028]下面，参照附图，说明基于本发明的实施方式的光电转换元件，该光电转换元件对电极进行面积扩大化，减少表面等离子体吸收或者表面等离子体损失，并且提高电极本身的机械强度、电极与基材的界面的机械强度。此外，对于构成与先说明的实施方式相同的结构的部件，标注相同的参照符号进行说明，有时省略详细的说明。
[0029](实施方式I)
[0030]图1是基于本发明的实施方式I的光电转换元件31的示意剖视图。光电转换元件(以下称为元件)31具有:导电性的第一电极层3、光电转换层(以下称为转换层)4、以及第二电极层7。第一电极层3包括具有导电性的第一基材1、以及在第一基材I上形成的粗膜层2。转换层4形成在粗膜层2上，以覆盖第一基材I的表面整体。在转换层4上形成有第二电极层7。元件31能够将光转换为电能。
[0031]粗膜层2由不规则地连接的多个金属微粒2a连接在第一基材I的表面而构成。另夕卜，在单独取出第一电极层3的情况下，粗膜层2在内部具有很多空孔。因此，转换层4进入由多个金属微粒2a形成的连结体2b之间。第二电极层7由形成在转换层4上的导电层5、以及形成在导电层5之上的第二基材6构成。
[0032]在元件31中，若光射入第二电极层7，则在转换层4内产生空穴(hole)和电子。空穴在转换层4的膜厚方向移动而从导电层5被取出，电子从第一电极层3被取出。
[0033]下面，对这种元件31的各结构进行说明。首先对第一电极层3进行说明。如上所述，第一电极层3承担用于取出由转换层4产生的电子的电极(电子取出电极)的任务。由于光射入第二电极层7，所以第一电极层3无须一定透明。
[0034]粗膜层2由多个连结体2b构成，该多个连结体2b形成为多个金属微粒2a不规则地连接并且从第一基材I的表面伸出。连结体2b是分支为多个枝并且不具有锐角部分的构造体。因此，如上所述，在单独取出第一电极层3的情况下，粗膜层2在内部具有很多空孔。这些空孔与外部连通，因此通过这些空孔使表面积变大。
[0035]此外，连结体2b既可以重叠基本相同的粒径的金属微粒2a而形成，也可以随机层叠粒径不同的金属微粒2a而形成。或者，可以在根基部分配置粒径大的金属微粒2a，在顶端部分配置粒径小的金属微粒2a。利用这种结构，能够提高金属微粒2a与第一基材I的紧贴性，并且维持较大的表面积。
[0036]例如，第一基材I是厚度为10?50 μ m的高纯度铝箔，金属微粒2a的主要成分也是铝。此外，第一基材I以及金属微粒2a能够由铝合金、金、银、铜、钛、铌、钽等各种金属形成。不过，第一基材I以及金属微粒2a中的任一者优选用熔点较低的铝构成。通过用铝构成粗膜层2，在用例如蒸镀法进行制作的情况下生产率较为优越。
[0037]第一基材I可以是导电性高分子薄膜、或者透明导电性玻璃等。还可以是在绝缘物上设置了具有导电性的膜的基材。g卩，第一基材I只要是具有导电性的基材材料即可。
[0038]另外，粗膜层2和第一基材I的主要成分可以不同，但优选采用相同的金属。通过选择这种材料，能够利用蒸镀时的热使第一基材I适度软化，在维持第一基材I的形状的同时增强第一基材I与金属微粒2a的结合。
[0039]如上所述，第