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JP6722007B2 - Stacked photoelectric conversion device and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP6722007B2 - Stacked photoelectric conversion device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、結晶シリコンセル上にペロブスカイトセルを備える積層型光電変換装置、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a stacked photoelectric conversion device including a perovskite cell on a crystalline silicon cell, and a manufacturing method thereof.

近年、有機金属のペロブスカイト結晶を利用した太陽電池(ペロブスカイト型太陽電池)の変換効率向上に関する多数の報告がなされている。ペロブスカイト太陽電池の作製においては、ペロブスカイト層形成のための足場層として、多孔質の酸化アルミニウムや酸化チタン等の金属酸化物層を設ける方法が知られている。多孔質の足場層上にペロブスカイト材料を塗布することにより、足場層の多孔内にペロブスカイト材料が浸透して結晶成長が促進するとともに、表面積が拡大することにより光吸収量を増大できる。 In recent years, many reports have been made on the conversion efficiency improvement of a solar cell (perovskite-type solar cell) using an organometallic perovskite crystal. In the production of perovskite solar cells, a method is known in which a porous metal oxide layer such as aluminum oxide or titanium oxide is provided as a scaffold layer for forming a perovskite layer. By coating the perovskite material on the porous scaffold layer, the perovskite material permeates into the pores of the scaffold layer to promote crystal growth and increase the surface area to increase the light absorption amount.

ペロブスカイト結晶材料は、波長800nmよりも短波長の光に対する分光感度が高い反面、800nmよりも長波長の光をほとんど吸収しない。そのため、ペロブスカイト層を光吸収層とするトップセルと、ペロブスカイト材料よりもバンドギャップの狭い材料を光吸収層とするボトムセルとを積層して多接合化する試みがなされている。 The perovskite crystal material has high spectral sensitivity to light having a wavelength shorter than 800 nm, but hardly absorbs light having a wavelength longer than 800 nm. Therefore, an attempt has been made to stack a top cell having a perovskite layer as a light absorbing layer and a bottom cell having a material having a bandgap narrower than that of a perovskite material as a light absorbing layer to form a multi-junction.

ペロブスカイトセルの多接合化には、ボトムセルとペロブスカイト層との間に、バンドギャップ調整やキャリアの選択的移動(電荷輸送あるいは電荷ブロック)等を目的とした中間層が設けられる。 For the multi-junction of the perovskite cell, an intermediate layer for adjusting the band gap and selectively moving carriers (charge transport or charge block) is provided between the bottom cell and the perovskite layer.

特許文献1には、平坦な金属酸化物層を足場層として、その上にペロブスカイト層を設けたペロブスカイト太陽電池が開示されている。具体的には、樹脂バインダを含有しない溶液を塗布して、150℃以下の低温で固化を行うことにより平坦な金属酸化物層を形成し、その上にペロブスカイト材料を塗布することにより、金属酸化物層とペロブスカイト層との接合を形成している。 Patent Document 1 discloses a perovskite solar cell in which a flat metal oxide layer is used as a scaffold layer and a perovskite layer is provided thereon. Specifically, a solution containing no resin binder is applied, solidification is performed at a low temperature of 150° C. or lower to form a flat metal oxide layer, and a perovskite material is applied thereon to perform metal oxidation. A junction between the material layer and the perovskite layer is formed.

特許文献1のペロブスカイトセルは、足場層としての金属酸化物層の形成に高温プロセスを必要としないため、耐熱性の低いボトムセル上にペロブスカイトセルを形成した積層型光電変換装置の形成に有用である。特許文献1(図16参照)では、多接合化の例として、単結晶シリコンの受光面側にp型非晶質シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合型の結晶シリコン太陽電池をボトムセルとして、その上にフラットな酸化チタン層を介してペロブスカイト層を設けた積層太陽電池が開示されている。この構成では、溶液塗布により形成されたn型の酸化チタン層が、トンネル接合層と電子輸送層としての機能を兼ね備える中間層として作用することが期待される。 The perovskite cell of Patent Document 1 does not require a high temperature process for forming a metal oxide layer as a scaffold layer, and is therefore useful for forming a stacked photoelectric conversion device in which a perovskite cell is formed on a bottom cell having low heat resistance. .. In Patent Document 1 (see FIG. 16), as an example of multi-junction, a heterojunction type crystalline silicon solar cell having a p-type amorphous silicon-based thin film on the light-receiving surface side of single crystal silicon is used as a bottom cell A laminated solar cell in which a perovskite layer is provided via a flat titanium oxide layer is disclosed. In this configuration, the n-type titanium oxide layer formed by solution coating is expected to act as an intermediate layer that has both the functions of a tunnel junction layer and an electron transport layer.

非特許文献1では、n型単結晶シリコン基板の表面にp型の拡散層が設けられた結晶シリコンボトムセル上に、トンネル接合層と電子輸送層としての機能を兼ね備えたITO/SnOスタックを設け、その上にペロブスカイト層を設けた積層型光電変換装置が開示されている。 In Non-Patent Document 1, an ITO/SnO 2 stack having a function as a tunnel junction layer and an electron transport layer is provided on a crystalline silicon bottom cell in which a p-type diffusion layer is provided on the surface of an n-type single crystal silicon substrate. There is disclosed a stacked photoelectric conversion device provided with a perovskite layer thereon.

WO2014/045021号パンフレットWO2014/045021 pamphlet

Steve Albrecht et. al., Energy Environ. Sci. 9, 81-88 (2016)Steve Albrecht et. al., Energy Environ. Sci. 9, 81-88 (2016)

ヘテロ接合型の結晶シリコン太陽電池の形成においては、結晶シリコン基板上に、プラズマCVD法によりシリコン系薄膜が製膜される。シリコン系薄膜上への中間層の形成をプラズマCVD法により実施すれば、シリコン系薄膜と中間層とを同一の装置で連続して実施できるため、積層型光電変換装置の生産効率を向上できると考えられる。しかし、特許文献1に開示の酸化チタン中間層は、プラズマCVD法による製膜には不向きである。 In forming a heterojunction type crystalline silicon solar cell, a silicon-based thin film is formed on a crystalline silicon substrate by a plasma CVD method. If the formation of the intermediate layer on the silicon-based thin film is performed by the plasma CVD method, the silicon-based thin film and the intermediate layer can be continuously performed by the same device, and thus the production efficiency of the stacked photoelectric conversion device can be improved. Conceivable. However, the titanium oxide intermediate layer disclosed in Patent Document 1 is not suitable for film formation by the plasma CVD method.

ペロブスカイト層の足場層としての酸化チタン層は、溶液製膜により形成される。ヘテロ接合型の結晶シリコン太陽電池では、光取り込み効率向上を目的として、シリコン基板の受光面側表面に高さ数μmの凹凸構造を有することが一般的であるが、このような凹凸構造を有するボトムセル上に溶液製膜を行うと、凹部への液溜まりが生じ膜質が不均一となる。そのため、ボトムセルが凹凸構造を有する場合は、特許文献1に開示の酸化チタン中間層を適用することは困難である。 The titanium oxide layer as the scaffolding layer of the perovskite layer is formed by solution casting. In the heterojunction type crystalline silicon solar cell, it is common to have a concavo-convex structure with a height of several μm on the light-receiving surface side of the silicon substrate for the purpose of improving the light-trapping efficiency. When the solution film is formed on the bottom cell, liquid is accumulated in the recesses and the film quality becomes non-uniform. Therefore, when the bottom cell has an uneven structure, it is difficult to apply the titanium oxide intermediate layer disclosed in Patent Document 1.

非特許文献1に開示されている中間層は、ITOをスパッタ法、SnOを原子層堆積(ALD)法により形成しており、凹凸構造を有するシリコン基板上への中間層の形成も可能である。しかしながら、これらの材料も、プラズマCVD法による製膜には不向きである。また、非特許文献1では、中間層のボトムセル側に位置するITO層に代えて、より高屈折率の材料を用いることにより、ボトムセルでの光取り込み量を増大できる可能性が示唆されており、高屈折率材料の候補として、屈折率が約4である微結晶シリコンが記載されている。しかし、中間層にシリコン系材料を用いた場合のボトムセルやトップセルとの電気的接合等については何ら検討されていない。 The intermediate layer disclosed in Non-Patent Document 1 is formed of ITO by a sputtering method and SnO 2 by an atomic layer deposition (ALD) method, and it is possible to form the intermediate layer on a silicon substrate having an uneven structure. is there. However, these materials are also not suitable for film formation by the plasma CVD method. In addition, Non-Patent Document 1 suggests that it is possible to increase the amount of light taken in by the bottom cell by using a material having a higher refractive index instead of the ITO layer positioned on the bottom cell side of the intermediate layer, Microcrystalline silicon having a refractive index of about 4 is described as a candidate for a high refractive index material. However, no consideration has been given to electrical connection with a bottom cell or a top cell when a silicon-based material is used for the intermediate layer.

特許文献1および非特許文献1に開示されているように、結晶シリコン基板を用いたボトムセルとペロブスカイトセルとの多接合化に際しては、中間層を設けることが有用と考えられている。しかし、これまでのところペロブスカイトセルの多接合化に関する知見は少なく、実用性や量産性の観点において実現性の高い中間層の材料や積層構成に関する提案はなされていない。上記に鑑み、本発明は、ヘテロ接合型の結晶シリコン太陽電池とペロブスカイト太陽電池との接合に適した中間層を備える積層型光電変換装置の提供を目的とする。 As disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, it is considered to be useful to provide an intermediate layer when forming a multi-junction between a bottom cell and a perovskite cell using a crystalline silicon substrate. However, so far, there is little knowledge about the multi-junction of perovskite cells, and no proposals have been made on the material and the laminated structure of the intermediate layer, which are highly feasible from the viewpoint of practicality and mass productivity. In view of the above, it is an object of the present invention to provide a stacked photoelectric conversion device including an intermediate layer suitable for joining a heterojunction type crystalline silicon solar cell and a perovskite solar cell.

本発明は、単結晶シリコン基板の第一主面上に第一導電型シリコン系薄膜を備え、単結晶シリコン基板の第二主面上に第二導電型シリコン系薄膜を備えるヘテロ接合型の結晶シリコンセルと、ペロブスカイト光吸収層を有するペロブスカイトセルとが積層された積層型光電変換装置に関する。本発明の積層型光電変換装置は、単結晶シリコン基板の第一主面上に、第一導電型シリコン系薄膜、第二導電型の中間層、ペロブスカイト光吸収層、および電荷輸送層をこの順に備える。中間層とペロブスカイト光吸収層とは接している。中間層はシリコン系薄膜であり、少なくともペロブスカイト光吸収層と接する面が酸素または炭素を含むシリコン合金である。中間層は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含むことが好ましい。 The present invention is a heterojunction type crystal having a first conductivity type silicon-based thin film on a first major surface of a single crystal silicon substrate and a second conductivity type silicon-based thin film on a second major surface of a single crystal silicon substrate. The present invention relates to a stacked photoelectric conversion device in which a silicon cell and a perovskite cell having a perovskite light absorption layer are stacked. The stacked photoelectric conversion device of the present invention has a first-conductivity-type silicon-based thin film, a second-conductivity-type intermediate layer, a perovskite light-absorbing layer, and a charge-transporting layer in this order on the first major surface of a single-crystal silicon substrate. Prepare The intermediate layer and the perovskite light absorption layer are in contact with each other. The intermediate layer is a silicon-based thin film, and at least the surface in contact with the perovskite light absorption layer is a silicon alloy containing oxygen or carbon. The intermediate layer preferably contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy.

中間層は単層でも2層以上の積層構成でもよい。中間層が単層の場合、その材料としては、非晶質シリコン合金中に微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含むものが好ましく用いられる。中間層が2層以上の積層構成である場合、ペロブスカイト光吸収層と接する最表面層はシリコン合金層である。最表面層としてのシリコン合金層は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含んでいてもよい。最表面層よりもボトムセルに近い側の層は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含むことが好ましい。 The intermediate layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the intermediate layer is a single layer, a material containing microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy in an amorphous silicon alloy is preferably used as the material. When the intermediate layer has a laminated structure of two or more layers, the outermost surface layer in contact with the perovskite light absorption layer is a silicon alloy layer. The silicon alloy layer as the outermost surface layer may contain microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy. The layer closer to the bottom cell than the outermost surface layer preferably contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy.

中間層はプラズマCVD法により形成されることが好ましい。 The intermediate layer is preferably formed by the plasma CVD method.

本発明の積層型光電変換装置では、酸素または炭素を含むシリコン合金上にペロブスカイト層が形成されることにより、良好な接合が形成されるため、結晶シリコンボトムセルおよびペロブスカイトトップセルで生成した光キャリアを有効に取り出すことができる。 In the stacked photoelectric conversion device of the present invention, since a good junction is formed by forming the perovskite layer on the silicon alloy containing oxygen or carbon, the optical carriers generated in the crystalline silicon bottom cell and the perovskite top cell are formed. Can be taken out effectively.

積層型光電変換装置の積層形態を表す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the lamination form of a lamination type photoelectric conversion device. 積層型光電変換装置の積層形態を表す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the lamination form of a lamination type photoelectric conversion device. 積層型光電変換装置の積層形態を表す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the lamination form of a lamination type photoelectric conversion device.

図1は、本発明の一実施形態に係る積層型光電変換装置の模式的断面図である。図1に示す積層型光電変換装置101は、光入射側から、トップセルとしてのペロブスカイトセル1と、ボトムセルとしてのヘテロ接合結晶シリコンセル2を備え、トップセル1とボトムセル2との間に中間層3を備える。トップセル1の光入射側には第一電極5を備え、ボトムセル2の裏面側には第二電極6を備える。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a stacked photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention. A stacked photoelectric conversion device 101 shown in FIG. 1 includes a perovskite cell 1 as a top cell and a heterojunction crystal silicon cell 2 as a bottom cell from the light incident side, and an intermediate layer between the top cell 1 and the bottom cell 2. 3 is provided. A first electrode 5 is provided on the light incident side of the top cell 1, and a second electrode 6 is provided on the back surface side of the bottom cell 2.

<ヘテロ接合結晶シリコンセル>
ヘテロ接合結晶シリコンセル2は、n型またはp型の単結晶シリコン基板21の第一主面側に第一導電型シリコン系薄膜24を備え、単結晶シリコン基板21の第二主面側に第二導電型シリコン系薄膜25を備える。積層型光電変換装置100は、第一導電型第一主面側が受光面である。
<Heterojunction crystalline silicon cell>
The heterojunction crystal silicon cell 2 includes a first conductivity type silicon-based thin film 24 on the first main surface side of an n-type or p-type single crystal silicon substrate 21, and a first main surface side of the single crystal silicon substrate 21 on the second main surface side. The second conductivity type silicon-based thin film 25 is provided. In the stacked photoelectric conversion device 100, the first conductivity type first main surface side is the light receiving surface.

単結晶シリコン基板21の導電型は、n型でもp型でもよい。正孔と電子とを比較した場合、電子の方が移動度が大きいため、シリコン基板21がn型単結晶シリコン基板である場合は、特に変換特性が高い。 The conductivity type of the single crystal silicon substrate 21 may be n-type or p-type. When holes and electrons are compared, the mobility of electrons is higher, so that the conversion characteristics are particularly high when the silicon substrate 21 is an n-type single crystal silicon substrate.

シリコン基板21は、受光面側に凹凸構造を有することが好ましい。シリコン基板21が受光面側に凹凸を有することにより、光の反射を低減し、シリコン基板21への光取り込み量を増大させることができる。凹凸構造は、例えば、結晶シリコンの異方性エッチングにより形成される。シリコン基板21の表面に形成される凹凸の高さは、0.5μm〜10μm程度が好ましい。 The silicon substrate 21 preferably has an uneven structure on the light receiving surface side. Since the silicon substrate 21 has irregularities on the light-receiving surface side, it is possible to reduce reflection of light and increase the amount of light taken into the silicon substrate 21. The uneven structure is formed by, for example, anisotropic etching of crystalline silicon. The height of the irregularities formed on the surface of the silicon substrate 21 is preferably about 0.5 μm to 10 μm.

シリコン基板21の受光面側のシリコン系薄膜24と、裏面側のシリコン系薄膜25とは、異なる導電型を有する。すなわち、シリコン系薄膜24,25は、一方がp型で他方がn型である。導電型シリコン系薄膜24,25の材料としては、非晶質シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコン合金、微結晶シリコン合金等が用いられる。シリコン合金としては、シリコンオキサイド、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、シリコンゲルマニウム等が挙げられる。これらの中でも、非晶質シリコンが好ましい。導電型シリコン系薄膜24,25の膜厚は、3nm〜50nm程度である。 The silicon-based thin film 24 on the light receiving surface side of the silicon substrate 21 and the silicon-based thin film 25 on the back surface have different conductivity types. That is, one of the silicon-based thin films 24 and 25 is p-type and the other is n-type. As the material of the conductive type silicon-based thin films 24 and 25, amorphous silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon alloy, microcrystalline silicon alloy or the like is used. Examples of the silicon alloy include silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride, silicon germanium and the like. Among these, amorphous silicon is preferable. The film thickness of the conductive type silicon-based thin films 24 and 25 is about 3 nm to 50 nm.

単結晶シリコン基板21と導電型シリコン系薄膜24,25との間には、真性シリコン系薄膜22,23を有することが好ましい。単結晶シリコン基板の表面に真性シリコン系薄膜が設けられることにより、単結晶シリコン基板への不純物の拡散を抑えつつ表面パッシベーションを有効に行うことができる。単結晶シリコン基板21の表面パッシベーションを有効に行うために、真性シリコン系薄膜22,23としては、真性非晶質シリコン薄膜が好ましい。真性シリコン系薄膜22,23の膜厚は、3〜16nm程度である。 Intrinsic silicon based thin films 22 and 23 are preferably provided between the single crystal silicon substrate 21 and the conductive type silicon based thin films 24 and 25. By providing the intrinsic silicon-based thin film on the surface of the single crystal silicon substrate, surface passivation can be effectively performed while suppressing diffusion of impurities into the single crystal silicon substrate. In order to effectively perform the surface passivation of the single crystal silicon substrate 21, the intrinsic silicon-based thin films 22 and 23 are preferably intrinsic amorphous silicon thin films. The film thickness of the intrinsic silicon-based thin films 22 and 23 is about 3 to 16 nm.

単結晶シリコン基板21上へのシリコン系薄膜22,23,24,25の製膜方法としてはプラズマCVD法が好ましい。プラズマCVD法によるシリコン系薄膜の形成は、例えば、基板温度100〜300℃、圧力20〜2600Pa、高周波パワー密度0.004〜0.8W/cmの条件で行われる。シリコン系薄膜の製膜には、原料ガスとして、SiH、Si等のシリコン含有ガス、シリコン含有ガスを水素希釈した混合ガスが用いられる。p層またはn層を形成するためのドーパントガスとしては、BまたはPH等が好ましく用いられる。CH、CO、NH、GeH等の異種元素を含むガスを上記ガスに添加することにより、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、シリコンゲルマニウム等のシリコン合金を製膜することができる。 As a method for forming the silicon-based thin films 22, 23, 24, 25 on the single crystal silicon substrate 21, a plasma CVD method is preferable. The formation of the silicon-based thin film by the plasma CVD method is performed, for example, under the conditions of a substrate temperature of 100 to 300° C., a pressure of 20 to 2600 Pa, and a high frequency power density of 0.004 to 0.8 W/cm 2 . For forming the silicon-based thin film, a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 or a mixed gas obtained by diluting the silicon-containing gas with hydrogen is used as a raw material gas. As a dopant gas for forming the p layer or the n layer, B 2 H 6 or PH 3 is preferably used. A silicon alloy such as silicon carbide, silicon nitride, or silicon germanium can be formed into a film by adding a gas containing a different element such as CH 4 , CO 2 , NH 3 , GeH 4 to the above gas.

<ペロブスカイトセル>
ペロブスカイトセル1は、光吸収層11として、ペロブスカイト型結晶構造の感光性材料(ペロブスカイト結晶材料)を含有し、ペロブスカイト光吸収層11の受光面側に電荷輸送層12を備える。
<Perovskite cell>
The perovskite cell 1 contains a photosensitive material having a perovskite crystal structure (perovskite crystal material) as the light absorption layer 11, and includes a charge transport layer 12 on the light receiving surface side of the perovskite light absorption layer 11.

ペロブスカイト結晶材料を構成する化合物は、一般式RNHMXまたはHC(NHMXで表される。式中、Rはアルキル基であり、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。Mは2価の金属イオンであり、PbやSnが好ましい。Xはハロゲンであり、F,Cl,Br,Iが挙げられる。なお、3個のXは、全て同一のハロゲン元素であってもよく、複数のハロゲンが混在していてもよい。ハロゲンの種類や比率を変更することにより、分光感度特性を変化させることができる。ペロブスカイト層は各種のドライプロセスや、スピンコート等の溶液製膜により形成できる。 The compound forming the perovskite crystal material is represented by the general formula RNH 3 MX 3 or HC(NH 2 ) 2 MX 3 . In the formula, R is an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group. M is a divalent metal ion, preferably Pb or Sn. X is halogen and includes F, Cl, Br and I. The three Xs may all be the same halogen element, or a plurality of halogens may be mixed. The spectral sensitivity characteristics can be changed by changing the type and ratio of halogen. The perovskite layer can be formed by various dry processes or solution film formation such as spin coating.

電荷輸送層12は、正孔輸送層または電子輸送層であり、ヘテロ接合結晶シリコンセル2とペロブスカイトセル1とが同一の整流方向を有するように選択される。すなわち、第一導電型シリコン系薄膜24がp型の場合、電荷輸送層12は正孔輸送層であり、第一導電型シリコン系薄膜24がn型の場合、電荷輸送層12は電子輸送層である。 The charge transport layer 12 is a hole transport layer or an electron transport layer, and is selected so that the heterojunction crystalline silicon cell 2 and the perovskite cell 1 have the same rectifying direction. That is, when the first conductivity type silicon-based thin film 24 is p-type, the charge transport layer 12 is a hole transport layer, and when the first conductivity-type silicon-based thin film 24 is n-type, the charge transport layer 12 is an electron transport layer. Is.

正孔輸送層の材料としては、例えば、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体、2,2’,7,7’−テトラキス−(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン(Spiro−OMeTAD)等のフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ジフェニルアミン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアニリン誘導体等が挙げられる。また、MoO、WO、NiO等の金属酸化物も正孔輸送層の材料として使用可能である。電子輸送層の材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。 Examples of the material for the hole transport layer include poly-3-hexylthiophene (P3HT), polythiophene derivatives such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), and 2,2′,7,7′-. Fluorene derivatives such as tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD), carbazole derivatives such as polyvinylcarbazole, triphenylamine derivatives, diphenylamine derivatives, polysilanes Examples thereof include derivatives and polyaniline derivatives. Moreover, metal oxides such as MoO 3 , WO 3 , and NiO can also be used as the material of the hole transport layer. Examples of the material of the electron transport layer include metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide.

<中間層>
本発明の積層型光電変換装置は、ヘテロ接合結晶シリコンセル2とペロブスカイトセル1との間に、中間層3を備える。中間層3はシリコン系薄膜であり、第一導電型シリコン系薄膜24と異なる導電型を有する。すなわち、中間層3は、シリコン基板21の第二主面側に設けられた第二導電型シリコン系薄膜25と同一の導電型を有する。第一導電型シリコン系薄膜24がp型の場合、中間層3はn型であり、第一導電型シリコン系薄膜24がn型の場合、中間層3はp型である。第一導電型シリコン系薄膜24と中間層3とが異なる導電型を有することにより、中間層3は、ヘテロ接合結晶シリコンセル2とペロブスカイトセル1とのトンネル接合層としての作用と、ペロブスカイト層11への電荷輸送層としての作用とを兼ね備える。
<Middle layer>
The stacked photoelectric conversion device of the present invention includes an intermediate layer 3 between a heterojunction crystal silicon cell 2 and a perovskite cell 1. The intermediate layer 3 is a silicon-based thin film and has a conductivity type different from that of the first conductivity type silicon-based thin film 24. That is, the intermediate layer 3 has the same conductivity type as the second conductivity type silicon-based thin film 25 provided on the second main surface side of the silicon substrate 21. When the first conductivity type silicon-based thin film 24 is p-type, the intermediate layer 3 is n-type, and when the first conductivity-type silicon-based thin film 24 is n-type, the intermediate layer 3 is p-type. Since the first-conductivity-type silicon-based thin film 24 and the intermediate layer 3 have different conductivity types, the intermediate layer 3 acts as a tunnel junction layer between the heterojunction crystalline silicon cell 2 and the perovskite cell 1, and the perovskite layer 11 is formed. Also functions as a charge transport layer.

前述のように、ヘテロ接合結晶シリコンセル2は、単結晶シリコン基板21がn型の場合に、特に変換特性に優れる。また、ヘテロ接合結晶シリコンセル2は、受光面側のヘテロ接合が逆接合である場合に変換特性に優れる。これらを総合すると、本発明の積層型光電変換装置では、シリコン基板21がn型、受光面側の第一導電型シリコン系薄膜がp型、中間層3が電子輸送層としての作用を兼ね備えるn型のシリコン系薄膜であり、電荷輸送層12が正孔輸送層である構成が好ましい。 As described above, the heterojunction crystal silicon cell 2 is particularly excellent in conversion characteristics when the single crystal silicon substrate 21 is n-type. Moreover, the heterojunction crystalline silicon cell 2 is excellent in conversion characteristics when the heterojunction on the light-receiving surface side is a reverse junction. Taken together, in the stacked photoelectric conversion device of the present invention, the silicon substrate 21 is n-type, the first conductivity type silicon-based thin film on the light-receiving surface side is p-type, and the intermediate layer 3 also has an action as an electron transport layer. It is preferable that the charge-transporting layer 12 is a hole-transporting layer.

中間層3の膜厚は特に限定されないが、ピンホール等の欠点が少なく、かつトップセルとボトムセルとの接合を良好とするためには、0.5〜100nmが好ましく、5〜80nmがより好ましく、10〜50nmがさらに好ましい。中間層3は、単層でもよく2層以上の積層構造でもよい。 The film thickness of the intermediate layer 3 is not particularly limited, but 0.5 to 100 nm is preferable, and 5 to 80 nm is more preferable in order to have few defects such as pinholes and to improve the bonding between the top cell and the bottom cell. , 10 to 50 nm is more preferable. The intermediate layer 3 may be a single layer or a laminated structure of two or more layers.

中間層3はペロブスカイト光吸収層11と接している。中間層3は、少なくとも、ペロブスカイト光吸収層と接する面が、酸素または炭素を含むシリコン合金である。中間層3の全体がシリコン合金でもよい。酸素または炭素を含むシリコン合金としては、シリコンオキサイド、シリコンカーバイド、シリコンオキシカーバイド等が挙げられる。シリコン合金は水素化されていてもよい。 The intermediate layer 3 is in contact with the perovskite light absorption layer 11. At least the surface of the intermediate layer 3 that is in contact with the perovskite light absorption layer is a silicon alloy containing oxygen or carbon. The entire intermediate layer 3 may be a silicon alloy. Examples of the silicon alloy containing oxygen or carbon include silicon oxide, silicon carbide, silicon oxycarbide and the like. The silicon alloy may be hydrogenated.

シリコン合金上に接してペロブスカイト層が形成されることにより、中間層とペロブスカイト層との接合が良好となり、中間層を電荷輸送層として有効に機能させ、光電流の取出し効率を向上できる。合金化されていないシリコン層上に溶液製膜によりペロブスカイト層を形成した場合は、光電流の取出し効率が著しく低い。これに対して、シリコン合金は、シリコンよりもバンドギャップが広く、かつ表面活性が高いため、ペロブスカイト層との間に良好な接合が形成され、光電流の取出し効率が向上すると考えられる。 By forming the perovskite layer in contact with the silicon alloy, the junction between the intermediate layer and the perovskite layer is improved, the intermediate layer effectively functions as a charge transport layer, and the photocurrent extraction efficiency can be improved. When a perovskite layer is formed by solution casting on a non-alloyed silicon layer, the photocurrent extraction efficiency is extremely low. On the other hand, since the silicon alloy has a wider bandgap and higher surface activity than silicon, it is considered that a good junction is formed with the perovskite layer and the photocurrent extraction efficiency is improved.

すなわち、シリコン合金はバンドギャップが広いため、ペロブスカイト層からの正孔ブロック層としての作用を有すると考えられる。また、シリコンオキサイド等のシリコン合金は、シリコンに比べてペロブスカイト層形成用溶液に対する濡れ性が高い(接触角が小さい)ため、良好な界面が形成されると考えられる。 That is, since the silicon alloy has a wide band gap, it is considered that the silicon alloy acts as a hole blocking layer from the perovskite layer. Further, since a silicon alloy such as silicon oxide has higher wettability (small contact angle) with the perovskite layer forming solution than silicon, it is considered that a good interface is formed.

中間層3は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含むことが好ましい。シリコンまたはシリコン合金は、結晶化により導電率が上昇するため、トンネル接合層としての中間層3の直列抵抗を低減し、光電流の取出し効率を向上できる。 The intermediate layer 3 preferably contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy. Since the conductivity of silicon or silicon alloy increases due to crystallization, the series resistance of the intermediate layer 3 as the tunnel junction layer can be reduced and the photocurrent extraction efficiency can be improved.

中間層3はシリコン系薄膜であるため、プラズマCVD法により製膜が可能である。すなわち、本発明の積層型光電変換装置の作製においては、シリコン基板21上へのシリコン系薄膜22,24の製膜と、シリコン系薄膜24上への中間層の製膜とを、いずれもプラズマCVD法により実施できるため、生産効率を向上できる。また、シリコン基板21が受光面側に凹凸を有する場合、ウェットプロセスでは中間層を均一に形成することが困難であるのに対して、プラズマCVD等のドライプロセスは、凹凸構造上にも均一に製膜が可能である。 Since the intermediate layer 3 is a silicon-based thin film, it can be formed by the plasma CVD method. That is, in the fabrication of the stacked photoelectric conversion device of the present invention, both the film formation of the silicon-based thin films 22 and 24 on the silicon substrate 21 and the film formation of the intermediate layer on the silicon-based thin film 24 are performed by plasma. Since it can be carried out by the CVD method, the production efficiency can be improved. Further, when the silicon substrate 21 has irregularities on the light-receiving surface side, it is difficult to uniformly form the intermediate layer by a wet process, whereas the dry process such as plasma CVD is even on the irregular structure. Film formation is possible.

図1に示すように中間層3が単層からなる場合は、微結晶成分を含むシリコン合金層が形成される。プラズマCVDによるシリコン合金層の形成は、原料ガスとしてのSiH、Si等のシリコン含有ガス、およびドーパントガスとしてのBまたはPH等に加えて、CHやCO等の異種元素を含むガスが用いられる。さらに、結晶化を促進するために、水素ガスを導入することが好ましい。水素ガスの導入量はSiH等のシリコン含有ガスの10〜1000倍が好ましく50〜500倍がより好ましい。 When the intermediate layer 3 is a single layer as shown in FIG. 1, a silicon alloy layer containing a microcrystalline component is formed. The formation of the silicon alloy layer by plasma CVD includes CH 4 and CO 2 in addition to the silicon-containing gas such as SiH 4 and Si 2 H 6 as the source gas and B 2 H 6 or PH 3 as the dopant gas. A gas containing a different element is used. Furthermore, it is preferable to introduce hydrogen gas in order to promote crystallization. The amount of hydrogen gas introduced is preferably 10 to 1000 times, and more preferably 50 to 500 times, that of the silicon-containing gas such as SiH 4 .

シリコンオキサイドの形成においては、CO/SiHが1以上となるように、ガス導入量を調整することが好ましい。シリコンカーバイドの形成においては、CH/SiHが1以上となるように、ガス導入量を調整することが好ましい。COやCHの導入量の増加に伴い、シリコン合金のバンドギャップが広くなり、屈折率が低下する傾向がある。 In the formation of silicon oxide, it is preferable to adjust the gas introduction amount so that CO 2 /SiH 4 is 1 or more. In the formation of silicon carbide, it is preferable to adjust the gas introduction amount so that CH 4 /SiH 4 is 1 or more. As the amount of CO 2 or CH 4 introduced increases, the band gap of the silicon alloy tends to widen and the refractive index tends to decrease.

一方、酸素や炭素等の異種元素は、結晶化阻害元素として作用する。そのため、微結晶成分を含有するシリコン合金層を形成するためには、CO/SiH<10、あるいはCH/SiH<3の範囲で、異種元素を含む原料ガスの導入量を調整することが好ましい。微結晶成分を含有するシリコン合金層の製膜は、例えば、基板温度150〜250℃、圧力50〜1500Pa、高周波パワー密度0.01〜0.5W/cmの条件で行われる。 On the other hand, different elements such as oxygen and carbon act as crystallization inhibiting elements. Therefore, in order to form a silicon alloy layer containing a microcrystalline component, the introduction amount of the source gas containing a different element is adjusted within the range of CO 2 /SiH 4 <10 or CH 4 /SiH 4 <3. It is preferable. The film formation of the silicon alloy layer containing the microcrystalline component is performed, for example, under the conditions of a substrate temperature of 150 to 250° C., a pressure of 50 to 1500 Pa, and a high frequency power density of 0.01 to 0.5 W/cm 2 .

ペロブスカイト層11に接するシリコン合金層は、波長600nmにおける屈折率が1.7〜3.5程度であることが好ましく、2.0〜3.3程度であることがより好ましく、2.5〜3.0程度がさらに好ましい。シリコン合金が上記範囲の屈折率を有することにより、良好な界面接合が形成される。屈折率が過度に小さい場合は、導電率の低下によりペロブスカイト層と中間層との接合性が低下する傾向がある。屈折率が過度に大きい場合は、合金化による接合改善効果を十分に享受できない場合がある。 The silicon alloy layer in contact with the perovskite layer 11 has a refractive index at a wavelength of 600 nm of preferably about 1.7 to 3.5, more preferably about 2.0 to 3.3, and more preferably 2.5 to 3. About 0.0 is more preferable. When the silicon alloy has a refractive index in the above range, a good interfacial bond is formed. When the refractive index is excessively low, the conductivity between the perovskite layer and the intermediate layer tends to decrease due to the decrease in conductivity. If the refractive index is excessively high, the effect of improving the bonding due to alloying may not be fully enjoyed.

前述のように、中間層3は、2層以上の積層構造でもよい。中間層3が2層以上の積層構造である場合、ペロブスカイト層11に接する層は、酸素または炭素を含むシリコン合金である。ペロブスカイト層11との隣接層よりもボトムセル2に近い側に設けられる層は、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含有することが好ましい。 As described above, the intermediate layer 3 may have a laminated structure of two or more layers. When the intermediate layer 3 has a laminated structure of two or more layers, the layer in contact with the perovskite layer 11 is a silicon alloy containing oxygen or carbon. The layer provided closer to the bottom cell 2 than the layer adjacent to the perovskite layer 11 preferably contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy.

図2は、中間層3が2層構成である積層型光電変換装置の一形態を示す模式的断面図である。この積層型光電変換装置101は、中間層3が、ペロブスカイト層11に隣接する差異表面層としてのシリコン合金層31と、シリコン合金層31よりもボトムセル2に近い側に設けられた下地層32との2層構成であること以外は、図1に示す積層型光電変換装置100と同様の積層構成を有する。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one form of a stacked photoelectric conversion device in which the intermediate layer 3 has a two-layer structure. In the stacked photoelectric conversion device 101, the intermediate layer 3 includes a silicon alloy layer 31 as a different surface layer adjacent to the perovskite layer 11, and a base layer 32 provided on the side closer to the bottom cell 2 than the silicon alloy layer 31. 1 has a laminated structure similar to that of the laminated photoelectric conversion device 100 shown in FIG.

このように中間層3が複数の層からなる場合、シリコン合金層31はその上に形成されるペロブスカイト層11の足場層として作用し、ペロブスカイトセルの接合性を向上させる作用を有する。ボトムセル2側の下地層32は、シリコン合金でもよくシリコンでもよい。下地層32は、ボトムセル2とのトンネル接合層として作用するため、微結晶成分を含有することが好ましい。 When the intermediate layer 3 is composed of a plurality of layers as described above, the silicon alloy layer 31 acts as a scaffolding layer for the perovskite layer 11 formed thereon, and has the action of improving the bondability of the perovskite cell. The base layer 32 on the bottom cell 2 side may be a silicon alloy or silicon. Since the underlayer 32 acts as a tunnel junction layer with the bottom cell 2, it preferably contains a microcrystalline component.

前述のように、シリコン合金に含まれる酸素や炭素は結晶化阻害元素として作用するため、導電型シリコン系薄膜24上に、直接、微結晶成分を含むシリコン合金層を形成するためには、CVD製膜時のパワー密度を高める必要がある。CVD製膜のパワー密度を高めると、その下に形成されているシリコン系薄膜24,22およびシリコン基板21へのダメージや、ドープ不純物の拡散等による特性低下を生じる場合がある。 As described above, since oxygen and carbon contained in the silicon alloy act as crystallization inhibiting elements, CVD is required to directly form a silicon alloy layer containing a microcrystalline component on the conductive type silicon-based thin film 24. It is necessary to increase the power density during film formation. When the power density of the CVD film is increased, the silicon-based thin films 24 and 22 and the silicon substrate 21 formed thereunder may be damaged, and the characteristics may be deteriorated due to the diffusion of doped impurities.

これに対して、導電型シリコン系薄膜24上に下地層32として微結晶シリコンを製膜し、その上にシリコン合金層31を製膜する場合、下地層32は、シリコン合金よりも低パワー密度で結晶化が可能である。そのため、ボトムセルのシリコン系薄膜やシリコン基板へのダメージを低減できる。また、微結晶シリコンは、シリコンオキサイドやシリコンカーバイド等のシリコン合金よりも導電率が高いため、下地層32が微結晶シリコンである場合は、トンネル接合層の直列抵抗を低減して、光電流の取出し効率を向上できる。 On the other hand, when microcrystalline silicon is formed as the underlayer 32 on the conductive type silicon-based thin film 24 and the silicon alloy layer 31 is formed thereon, the underlayer 32 has a power density lower than that of the silicon alloy. Crystallization is possible with. Therefore, damage to the silicon-based thin film of the bottom cell and the silicon substrate can be reduced. Further, since microcrystalline silicon has higher conductivity than silicon alloys such as silicon oxide and silicon carbide, when the underlayer 32 is microcrystalline silicon, the series resistance of the tunnel junction layer is reduced to reduce the photocurrent. The take-out efficiency can be improved.

ボトムセル2側に微結晶の下地層32が設けられている場合、シリコン合金層31は非晶質膜でもよく、微結晶成分を含有していてもよい。微結晶膜は非晶質膜に比べてポーラスであるため、その上にペロブスカイト層を形成する際に結晶粒界にペロブスカイトが入り込んで良好な接合が形成されやすい。そのため、シリコン合金層31も、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含む微結晶膜であることが好ましい。微結晶の下地層32上にシリコン合金層31を形成する場合は、下地層32が結晶成長の核として作用するため、シリコン合金層31の結晶化が促進される傾向がある。 When the microcrystalline underlayer 32 is provided on the bottom cell 2 side, the silicon alloy layer 31 may be an amorphous film or may contain a microcrystalline component. Since the microcrystalline film is more porous than the amorphous film, when the perovskite layer is formed on the microcrystalline film, the perovskite enters into the crystal grain boundaries to easily form a good junction. Therefore, the silicon alloy layer 31 is also preferably a microcrystalline film containing microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy. When the silicon alloy layer 31 is formed on the microcrystalline underlayer 32, the underlayer 32 acts as a nucleus for crystal growth, and thus the crystallization of the silicon alloy layer 31 tends to be promoted.

中間層3が下地層32とシリコン合金層31との2層構成である場合、下地層32の膜厚は0.5〜90nmが好ましく、5〜70nmがより好ましく、10〜40nmがさらに好ましい。シリコン合金層31の膜厚は、0.5〜50nmが好ましく、2〜40nmがより好ましく、5〜30nmがさらに好ましい。 When the intermediate layer 3 has a two-layer structure including the underlayer 32 and the silicon alloy layer 31, the film thickness of the underlayer 32 is preferably 0.5 to 90 nm, more preferably 5 to 70 nm, even more preferably 10 to 40 nm. The thickness of the silicon alloy layer 31 is preferably 0.5 to 50 nm, more preferably 2 to 40 nm, and further preferably 5 to 30 nm.

中間層3は、3層以上の積層構成でもよい。図3に示す積層型光電変換装置102は、中間層3が、ペロブスカイト層11に隣接するシリコン合金層31と、シリコン合金層31よりもボトムセル2に近い側に設けられた下地層32と、下地層32よりもさらにボトムセル2に近い側に設けられたシード層33の3層構成である。 The intermediate layer 3 may have a laminated structure of three or more layers. In the stacked photoelectric conversion device 102 illustrated in FIG. 3, the intermediate layer 3 includes a silicon alloy layer 31 adjacent to the perovskite layer 11, a base layer 32 provided closer to the bottom cell 2 than the silicon alloy layer 31, and a lower layer. It has a three-layer structure of a seed layer 33 provided closer to the bottom cell 2 than the formation 32.

シード層33として非晶質シリコン層を設けることにより、下地層32の結晶化が促進される傾向があり、特に中間層3がn型の場合にその傾向が顕著である。そのため、シード層33としてn型非晶質シリコン層を製膜し、その上に下地層32としてn型微結晶シリコンを製膜することにより、低パワーでも結晶化率の高い微結晶シリコン層を形成可能であり、導電性を向上できる。 By providing the amorphous silicon layer as the seed layer 33, crystallization of the underlayer 32 tends to be promoted, and this tendency is particularly remarkable when the intermediate layer 3 is n-type. Therefore, by depositing an n-type amorphous silicon layer as the seed layer 33 and then depositing n-type microcrystalline silicon as the underlayer 32, a microcrystalline silicon layer having a high crystallization rate even at low power is formed. It can be formed and conductivity can be improved.

微結晶シリコンの形成を促進する観点から、シード層33の膜厚は1nm以上が好ましい。一方、非晶質シリコンの膜厚が過度に大きいと直列抵抗が増大し、トンネル接合層としての機能が阻害される場合がある。そのため、シード層33の膜厚は1〜10nmが好ましく、2〜8nmがさらに好ましい。 From the viewpoint of promoting the formation of microcrystalline silicon, the seed layer 33 preferably has a thickness of 1 nm or more. On the other hand, if the film thickness of amorphous silicon is excessively large, the series resistance may increase and the function as the tunnel junction layer may be hindered. Therefore, the thickness of the seed layer 33 is preferably 1 to 10 nm, more preferably 2 to 8 nm.

<電極>
トップセル1の受光面側およびボトムセルの裏面側には、光電流(光生成キャリア)を外部に取り出すための電極層が設けられる。受光面側の第一電極5および裏面側の第二電極6の構成は特に限定されない。光生成キャリアを有効に取り出すためには、透明導電層と金属との積層構成が好ましい。第一電極5が透明導電層51と金属電極52との積層構造である場合、金属電極52はパターン状に形成される。第二電極が透明導電層61と金属電極62との積層構造である場合、金属電極62は透明導電層61上の全面に形成されてもよくパターン状に形成されてもよい。
<Electrode>
An electrode layer for taking out a photocurrent (photogenerated carrier) to the outside is provided on the light receiving surface side of the top cell 1 and the back surface side of the bottom cell. The configurations of the first electrode 5 on the light receiving surface side and the second electrode 6 on the back surface side are not particularly limited. In order to effectively take out the photogenerated carriers, a laminated structure of a transparent conductive layer and a metal is preferable. When the first electrode 5 has a laminated structure of the transparent conductive layer 51 and the metal electrode 52, the metal electrode 52 is formed in a pattern. When the second electrode has a laminated structure of the transparent conductive layer 61 and the metal electrode 62, the metal electrode 62 may be formed on the entire surface of the transparent conductive layer 61 or may be formed in a pattern.

透明導電層51,61の材料としては、ITO、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物が好ましく用いられる。透明導電層の形成方法は特に限定されず、CVD法、スパッタ法、イオンプレーティング法等のドライプロセスや、各種のウェットプロセスが採用され得る。金属電極52,62としては、銀、銅、アルミニウム等が好ましく用いられる。金属電極の形成方法も特に限定されない。パターン状の金属電極は、導電性ペーストを印刷する方法や、めっき法等により形成される。 As a material for the transparent conductive layers 51 and 61, metal oxides such as ITO, zinc oxide and tin oxide are preferably used. The method for forming the transparent conductive layer is not particularly limited, and a dry process such as a CVD method, a sputtering method, an ion plating method, or various wet processes can be adopted. As the metal electrodes 52 and 62, silver, copper, aluminum or the like is preferably used. The method for forming the metal electrode is also not particularly limited. The patterned metal electrode is formed by a method of printing a conductive paste, a plating method, or the like.

本発明の光電変換装置は、実用に際して、封止材により封止して、モジュール化されることが好ましい。光電変換装置のモジュール化は、適宜の方法により行われる。例えば、タブ等のインターコネクタを介して隣接するセル同士を電気的に直列または並列に接続した後、封止材およびガラス板により封止が行われる。 In practical use, the photoelectric conversion device of the present invention is preferably modularized by sealing with a sealing material. The photoelectric conversion device is modularized by an appropriate method. For example, adjacent cells are electrically connected in series or in parallel via an interconnector such as a tab, and then sealed with a sealing material and a glass plate.

1 ペロブスカイトセル(トップセル)
11 ペロブスカイト層
12 電荷輸送層
2 結晶シリコンセル(ボトムセル)
21 単結晶シリコン基板
22,23 真性シリコン系薄膜
24,25 導電型シリコン系薄膜
3 中間層
31 シリコン合金層
32 下地層(微結晶シリコン層)
33 シード層(非晶質シリコン層)
5,6 電極

1 Perovskite cell (top cell)
11 Perovskite layer 12 Charge transport layer 2 Crystal silicon cell (bottom cell)
21 Single Crystal Silicon Substrate 22,23 Intrinsic Silicon Thin Film 24,25 Conductive Silicon Thin Film 3 Intermediate Layer 31 Silicon Alloy Layer 32 Underlayer (Microcrystalline Silicon Layer)
33 Seed layer (amorphous silicon layer)
5,6 electrodes

Claims (6)

単結晶シリコン基板、前記単結晶シリコン基板の第一主面上の第一導電型シリコン系薄膜、および前記単結晶シリコン基板の第二主面上の第二導電型シリコン系薄膜、を備える結晶シリコンセルと;ペロブスカイト光吸収層および電荷輸送層を備えるペロブスカイトセルと、が積層された積層型光電変換装置であって、
前記単結晶シリコン基板の第一主面上に、前記第一導電型シリコン系薄膜、第二導電型の中間層、前記ペロブスカイト光吸収層、および前記電荷輸送層をこの順に備え、
前記中間層と前記ペロブスカイト光吸収層とが接しており、
前記中間層は、シリコン系薄膜であり、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含有し、少なくとも前記ペロブスカイト光吸収層と接する面が酸素または炭素を含むシリコン合金である、積層型光電変換装置。
Crystal silicon including a single crystal silicon substrate, a first conductivity type silicon-based thin film on the first main surface of the single crystal silicon substrate, and a second conductivity type silicon-based thin film on the second main surface of the single crystal silicon substrate A stacked photoelectric conversion device in which a cell and a perovskite cell including a perovskite light absorption layer and a charge transport layer are stacked,
On the first main surface of the single crystal silicon substrate, the first conductivity type silicon-based thin film, a second conductivity type intermediate layer, the perovskite light absorption layer, and the charge transport layer in this order,
The intermediate layer and the perovskite light absorption layer are in contact with each other,
The stacked photoelectric conversion device, wherein the intermediate layer is a silicon-based thin film, contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy, and at least a surface in contact with the perovskite light absorption layer is a silicon alloy containing oxygen or carbon.
前記中間層が複数のシリコン系薄膜からなり、
前記中間層は、前記ペロブスカイト光吸収層に接する最表面層が酸素または炭素を含むシリコン合金であり、前記最表面層よりも結晶シリコンセルに近い側に、微結晶シリコンまたは微結晶シリコン合金を含有するシリコン系薄膜を有する、請求項に記載の積層型光電変換装置。
The intermediate layer is composed of a plurality of silicon-based thin film,
The intermediate layer, the outermost surface layer in contact with the perovskite light absorption layer is a silicon alloy containing oxygen or carbon, and contains microcrystalline silicon or a microcrystalline silicon alloy on the side closer to the crystalline silicon cell than the outermost surface layer. The stacked photoelectric conversion device according to claim 1 , further comprising:
前記中間層が、前記最表面層の結晶シリコンセル側の面に接して微結晶シリコン層を有する、請求項に記載の積層型光電変換装置。 The stacked photoelectric conversion device according to claim 2 , wherein the intermediate layer has a microcrystalline silicon layer in contact with the surface of the outermost surface layer on the side of the crystalline silicon cell. 前記微結晶シリコン層が、前記第一導電型シリコン系薄膜に接しているか、または前記第一導電型シリコン系薄膜に接して設けられた非晶質シリコン層に接している、請求項に記載の積層型光電変換装置。 The microcrystalline silicon layer, in contact with the first conductive-type silicon-based or thin film is in contact, or amorphous silicon layer provided in contact with the first conductivity type silicon-based thin film, according to claim 3 Stacked photoelectric conversion device. 前記単結晶シリコン基板は、第一主面側の表面に凹凸を有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の積層型光電変換装置。 The single crystal silicon substrate has an uneven surface of the first main surface side, stacked photoelectric conversion device according to any one of claims 1-4. 請求項1〜のいずれか1項に記載の積層型光電変換装置を製造する方法であって、
前記中間層がプラズマCVD法により形成される、積層型光電変換装置の製造方法。
A method of producing a stacked photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 5
A method for manufacturing a stacked photoelectric conversion device, wherein the intermediate layer is formed by a plasma CVD method.
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