光电转换元件的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年6月22日，申请号为201180030527. 3,发明名称为"光 电转换元件"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及经光电转换而将光能转换成电能的光电转换元件。
【背景技术】
[0003] 对于太阳能电池等的光电转换元件，为了谋求节省资源化、低成本化，期待光电转 换层的进一步的薄膜化。在单纯地将光电转换层薄膜化时，由于光电转换层的光吸收量减 少，因此使光电转换层的吸收量增加的技术是不可或缺的。
[0004] 作为这种技术有如下方法：在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造，在光 电转换层的表面、背面分别使入射光、反射光散射，增大光电转换层的光程长度。此外，已知 有对光电转换元件加工周期性的微细构造的技术。在这种情况下，欲透过光电转换层的光 被周期性的微细图案反射，通过设定所反射的光在光电转换层中发生全反射的条件，光被 封闭在光电转换层内，实现光电转换效率的提高。
[0005] 〔现有技术文献〕
[0006] 〔专利文献〕
[0007] 〔专利文献1〕日本特开昭61-288473号公报 [0008]〔专利文献2〕日本特开平4-133360号公报
[0009] 〔专利文献3〕日本特开2000-294818号公报
[0010] 〔专利文献4〕日本特表2009-533875号公报
[0011] 〔专利文献5〕日本特开2001-127313号公报
【发明内容】
[0012] 然而，在如以往这样在光电转换层的表面和/或背面制作纹理构造的构成中，较 多的光未被反射向光电转换层，而是漏到光电转换元件的外部。作为减少光向该外部泄漏 的方法，考虑了将纹理构造周期性地排列，但周期排列的纹理构造的制作成本高，难以实现 光电转换元件的低成本化。此外，对光电转换元件加工周期性的微细构造时，成本同样也 高，难以实现光电转换元件的低成本化。
[0013] 本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于提供一种能在抑制制造成本的同时提 高光电转换元件的光吸收率，提高光电转换效率的技术。
[0014] 本发明的一个方案是光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和在受光 面的相反侧的、光电转换层的主表面侧以二维排列而设置的多个金属纳米粒子；多个金属 纳米粒子的数密度为5. 0X108个/cm2以上、3. 0X10 9个/cm2以下的范围。
[0015] 通过该方案的光电转换元件，未被光电转换元件吸收尽的入射光因设置在受光面 的相反侧的光电转换元件的主表面侧的多个金属纳米粒子而漫反射，因而光电转换层内的 入射光的光程长度增大，可以高效地吸收入射光。
[0016] 在上述方案的光电转换元件中，金属纳米粒子可以由Au、Ag、Al、Cu或这些金属的 合金构成。可以进一步具备覆盖金属纳米粒子表面的折射率为1.3以上的电介质层。可以 进一步具备在金属纳米粒子和光电转换层之间设置的透明薄膜。此外，透明薄膜的含氧量 可以是5atm%以上。
[0017] 本发明的其它方案是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中〇. 3%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于〇且为 0. 3以下。
[0018] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层， 和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中1%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于〇且为 0. 4以下。
[0019] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层， 和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中3%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于〇且为 0. 5以下。
[0020] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层， 和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中6%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度大于〇且为 0. 6以下。
[0021] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层， 和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中1%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度为0.3以上 0. 4以下。
[0022] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中3%以上数 目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度〇. 4以上0. 5 以下。
[0023] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层， 和在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子中4%以上 数目的金属纳米粒子，从与光电转换层的主表面大致垂直的方向观察时的圆度为0.5以上 0. 6以下。
[0024] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子，从与光电转 换层的主表面大致垂直的方向观察时的平均圆度为0. 8以下。
[0025] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；多个金属纳米粒子从与光电转换 层的主表面大致垂直的方向观察时的10%圆度为0. 6以下。
[0026] 通过上述任一方案的光电转换元件，能在抑制制造成本的同时，提高光电转换元 件的光吸收率，提高光电转换效率。
[0027] 在上述任一方案的光电转换元件中，多个金属纳米粒子可以设置在受光面的相反 侧的、光电转换层的主表面侧。此外，多个金属纳米粒子可以由Au、Ag、Al、Cu或含有这些 金属的合金构成。此外，还可以具备在多个金属纳米粒子和光电转换层之间设置的透明薄 膜。此外，光电转换层可以是具有pn结的单晶硅或具有pn结的多晶硅。此外，多个金属纳 米粒子可以通过金属薄膜的加热处理来形成。
[0028] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；从与光电转换层的主表面大致垂 直的方向观察时的多个金属纳米粒子的1%粒子面积比为〇. 1以下。
[0029] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；从与光电转换层的主表面大致垂 直的方向观察时的多个金属纳米粒子的5%粒子面积比为0. 2以下。
[0030] 本发明的其它方案也是一种光电转换元件。该光电转换元件包括：光电转换层，和 在光电转换层的主表面侧二维配置的多个金属纳米粒子；从与光电转换层的主表面大致垂 直的方向观察时的多个金属纳米粒子的10%粒子面积比为0. 3以下。
[0031] 通过上述任一方案的光电转换元件，能在抑制制造成本的同时提高光电转换元件 的光吸收率，提高光电转换效率。
[0032] 在上述任一方案的光电转换元件中，多个金属纳米粒子可以设置在受光面的相反 侧的、光电转换层的主表面侧。此外，金属纳米粒子可以由Au、Ag、Al、Cu或含有这些金属 的合金构成。另外，还可以具备在在多个金属纳米粒子和光电转换层之间设置的透明薄膜。 此外，光电转换层可以是具有pn结的单晶硅或具有pn结的多晶硅。此外，多个金属纳米粒 子可以通过金属薄膜的加热处理而形成。
[0033] 需要说明的是，适当地组合上述各要素得到的发明也包括在本件专利申请要求获 得专利保护的发明范围内。
[0034] 〔发明效果〕
[0035] 通过本发明，能在