的收集的構(gòu)件所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。
[0106]作為集電層33的材料，期望使用帶隙高于成為量子點(diǎn)3、3a的半導(dǎo)體材料的帶隙的半導(dǎo)體材料。若應(yīng)用帶隙高于成為量子點(diǎn)3、3a的半導(dǎo)體材料的帶隙的半導(dǎo)體材料作為集電層33的材料，則集電層33在光電轉(zhuǎn)換層31間作為集電構(gòu)件而發(fā)揮作用，因此即使是層疊了多個(gè)含量子點(diǎn)層5的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)⒛軌蛞苿?dòng)的載流子的濃度維持得較高。作為這樣的半導(dǎo)體材料，優(yōu)選為氧化鋅、鋅的氟化物等。
[0107]圖10所示的構(gòu)成例如應(yīng)用于作為第I?第3實(shí)施方式而示出的光電轉(zhuǎn)換裝置10、10A、20以及30。在該情況下，配置在光電轉(zhuǎn)換層31的下層側(cè)的集電層33的光電轉(zhuǎn)換層31側(cè)的表面33a具有凹凸35(以下存在表記為凹部35a、凸部35b的情況)。
[0108]根據(jù)圖10，由于是在與光電轉(zhuǎn)換層31接觸的集電層33的表面33a具有凹部35a、凸部35b的結(jié)構(gòu)，因此集電層33的表面33a的表面積大于投影面。由此能夠提高作為在光電轉(zhuǎn)換層31中生成的載流子的電子e的從集電層33的提取效率。
[0109]若集電層33具有凹部35a、凸部35b，則例如，如圖10所示，在集電層33的表面33a，會(huì)形成距電子e的距離較近的部位(在此為與凸部35b的距離L1),電子e的移動(dòng)距離短于到凹部35a的底部為止的距離L2,因此電子e與具有不同極性的載流子(空穴:h)結(jié)合的概率降低。結(jié)果，能夠提取為電流的電荷量的下降得到抑制，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率。
[0110]在該情況下，集電層33的凹部35a、凸部35b例如除了是存在于光電轉(zhuǎn)換層31的表面的凹凸以外，也可以是因在含量子點(diǎn)層5的最表面突出的突出量子點(diǎn)3a所形成的突起(凸部)而引起的凹凸。另外，所謂凹凸35，是指除了包含凸部35b的頂部以及凹部35a的底部各自的角部為銳角的情況以外，還包含該部位彎曲的情況。
[0111]集電層33的表面33a為凹凸35的情況能夠根據(jù)使用電子顯微鏡等而得到的集電層33的剖面照片來(lái)判定。在該情況下，設(shè)為集電層33的表面粗糙度(在此為最大差Rz)為1nm以上。
[0112]圖11是表示集電層33的厚度方向的剖面為山切割狀(山切D狀)的剖面示意圖。若形成于集電層33的表面33a的凸部35b的剖面為山切割狀，則如圖11所示，由于凸部35b的前端為銳角，因此作為載流子的電子e容易集中到凸部35b，能夠提高電子e從集電層33的提取效率。
[0113]圖12是部分地表示從入射光側(cè)俯視集電層33的狀態(tài)的示意圖。在圖12中，I條曲線(xiàn)35b示意性地示出了在集電層33的表面33a觀察到的排列了多個(gè)凸部35b的狀態(tài)，多個(gè)曲線(xiàn)35b的間隔的差異表示排列了多個(gè)的凸部35b的列的間隔不同。
[0114]如圖12所示，在集電層33的表面33a，凸部35b(或凹部35a)為曲線(xiàn)狀的情況下，如圖12中從點(diǎn)X起在3個(gè)方向上長(zhǎng)度不同的箭頭所示的那樣，形成從光電轉(zhuǎn)換層31的內(nèi)部的某I點(diǎn)到集電層33的表面33a的距離不同的部位。因此，即使在光電轉(zhuǎn)換層31內(nèi)生成的電子e、空穴h等載流子由于光電轉(zhuǎn)換層31內(nèi)的缺陷等而導(dǎo)致其移動(dòng)的方向被歪曲，也能夠迅速到達(dá)集電層33的某處更近的表面33a。結(jié)果，在光電轉(zhuǎn)換層31中生成的載流子的消失得到抑制，因此能夠進(jìn)一步提高電荷的提取量。另外，在圖12中，X并非記作在集電層33的表面33a上，而是記作位于其上方的光電轉(zhuǎn)換層31內(nèi)。
[0115]此外，在該光電轉(zhuǎn)換裝置30中，期望含量子點(diǎn)層5的突出的突出量子點(diǎn)3a被配置為與集電層33的凹部35a咬合。若含量子點(diǎn)層5的突出量子點(diǎn)3a被配置為與集電層33的凹部35a咬合，則光電轉(zhuǎn)換層31的含量子點(diǎn)層5與集電層33的接觸面積變得更大，因此載流子變得更容易從光電轉(zhuǎn)換層31到達(dá)集電層33，由此載流子的消失進(jìn)一步得到抑制，能夠進(jìn)一步提尚電荷的提取量。
[0116]另外，在俯視集電層33時(shí)集電層33的凹凸35呈曲線(xiàn)狀排列的狀態(tài)、光電轉(zhuǎn)換層31配置為與集電層33的凹部35a咬合的狀態(tài)也能夠同樣應(yīng)用于圖11所示的剖面為山切割狀的集電層33。
[0117]圖13是表示集電層被配置為夾持光電轉(zhuǎn)換層的情況的剖面示意圖。在該情況下，期望配置有2層集電層33使得夾持光電轉(zhuǎn)換層31。換言之，若將集電層33(下層側(cè)集電層33A、上層側(cè)集電層33B)配置于光電轉(zhuǎn)換層31的上下兩面使得凹部35a以及凸部35b朝向光電轉(zhuǎn)換層31側(cè)，則能夠在光電轉(zhuǎn)換層31的兩面同時(shí)提高作為載流子的電子e到達(dá)集電層33A的概率以及空穴h到達(dá)集電層33B的概率，由此能夠進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換效率。
[0118]另外，在2層集電層33A、33B成為配置于光電轉(zhuǎn)換層31的最外層的電極的情況下，使用以下所示的導(dǎo)電性材料為宜。
[0119]例如，在面向太陽(yáng)光入射的方向的集電層33B，可以應(yīng)用具有透射性的材料。作為該情況下的電極材料，例如期望應(yīng)用添加了銦的氧化錫(ITO:1ndium Tin Oxide)。除此以夕卜，也可以使用摻雜了氟的氧化錫(FTO)、氧化銦(10)、氧化錫(SnO2)等其他的導(dǎo)電性的金屬氧化物。
[0120]作為集電層33A的電極材料，例如優(yōu)選為鋁(Al)。除此以外，優(yōu)選為鎳(Ni)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)以及鉭(Ta)等金屬材料或它們的合金。
[0121]圖14是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的第4實(shí)施方式的圖，是示意性地示出配置于2個(gè)集電層間的光電轉(zhuǎn)換層具有量子點(diǎn)的情況的剖面圖。構(gòu)成圖14所示的光電轉(zhuǎn)換裝置30的集電層33A、33B都表示為作為電極而發(fā)揮作用。
[0122]在光電轉(zhuǎn)換層31由集成了量子點(diǎn)3的膜形成的情況下，除了膜表面的粗糙度所帶來(lái)的影響以外，還在光電轉(zhuǎn)換層31的含量子點(diǎn)層5的最表面形成凸部地存在。換言之，通過(guò)突出量子點(diǎn)3a而在集電層33A、33B的表面形成凹部35a。
[0123]根據(jù)這樣的構(gòu)成，在光電轉(zhuǎn)換層31中，能夠通過(guò)突出量子點(diǎn)3a來(lái)提高吸光率，并且由于集電層33A、33B是具有凹部35a、凸部35b的結(jié)構(gòu)，因此能夠提高載流子的從集電層33A、33B的提取效率。
[0124]圖15是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的第5實(shí)施方式的圖，是示意性地表示配置于2個(gè)集電層33A、33B間的光電轉(zhuǎn)換層31在包含量子點(diǎn)3的第I光電轉(zhuǎn)換層3 Ia的下表面以及上表面具備p型半導(dǎo)體層以及η型半導(dǎo)體層作為第2、第3光電轉(zhuǎn)換層31b、31c的結(jié)構(gòu)的剖面圖。另外，在圖
14、圖15中，僅記載了量子點(diǎn)3的一部分。
[0125]圖16是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的第6實(shí)施方式的圖，是示意性地表示由具有凹凸的接合層37和具有凹凸的η側(cè)電極33B夾持的結(jié)構(gòu)的剖面圖。如上所述，該光電轉(zhuǎn)換裝置30B構(gòu)成為光電轉(zhuǎn)換層31由集電層33Α、33Β夾持。其中，第I光電轉(zhuǎn)換層31a由都具有凹凸35的集電層33B和接合層37夾持，此外，在接合層37的下表面依次設(shè)置有η型半導(dǎo)體層(第3光電轉(zhuǎn)換層31c)、ρ型半導(dǎo)體層(第2光電轉(zhuǎn)換層31b)以及P側(cè)電極33Α。在該情況下，光電轉(zhuǎn)換層31由包含量子點(diǎn)3的第I光電轉(zhuǎn)換層31a、由P型半導(dǎo)體層構(gòu)成的第2光電轉(zhuǎn)換層31b以及由η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的第3光電轉(zhuǎn)換層31c構(gòu)成。接合層37與上述集電層33Α、33Β同樣地具有集電性。
[0126]根據(jù)第5光電轉(zhuǎn)換裝置30Α、第6實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置30Β，光電轉(zhuǎn)換層31除了具備P型半導(dǎo)體層(第2光電轉(zhuǎn)換層31b)以及η型半導(dǎo)體層(第3光電轉(zhuǎn)換層31c)以外，還具備具有量子點(diǎn)3的第I光電轉(zhuǎn)換層31a，因此與基于P型半導(dǎo)體層(第2光電轉(zhuǎn)換層31b)以及η型半導(dǎo)體層(第3光電轉(zhuǎn)換層31c)的單結(jié)型的光電轉(zhuǎn)換裝置(太陽(yáng)能電池)相比，能夠吸收更廣的波長(zhǎng)區(qū)域的光。
[0127]在圖15所示的光電轉(zhuǎn)換裝置30A的情況下，P型半導(dǎo)體層(第2光電轉(zhuǎn)換層31b)以及η型半導(dǎo)體層(第3光電轉(zhuǎn)換層31c)也可以分別包含具有相同極性(P型、η型)的量子點(diǎn)3。若使P型半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層31b)以及η型半導(dǎo)體層(光電轉(zhuǎn)換層31c)分別由具有相同極性的量子點(diǎn)3構(gòu)成，則能夠得到能夠更廣范圍地吸收高能量側(cè)的波長(zhǎng)的光的太陽(yáng)能電池。
[0128]進(jìn)而，在圖16所不的光電轉(zhuǎn)換裝置30B的情況下，優(yōu)選構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層31a的量子點(diǎn)3成為P型與η型的組合或P型、η型以及i型的組合。根據(jù)這樣的構(gòu)成，光電轉(zhuǎn)換層31a中的電荷分尚性提尚，能夠進(jìn)一步提尚載流子的集電效率。
[0129]另外，即使在圖15以及圖16所示的光電轉(zhuǎn)換裝置30A、30B的情況下，也期望集電層33A、33B、接合層37是凹部35a與光電轉(zhuǎn)換層31咬合的形狀，剖面為山切割狀。
[0130]在此，作為量子點(diǎn)3、3a，期望其形狀接近于球狀體、且是前述的具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子P的形態(tài)。
[0131]在該情況下，作為光電轉(zhuǎn)換層31a，期望成為依次層疊了P型、i型、η型的光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，但作為由P型半導(dǎo)體構(gòu)成的第2光電轉(zhuǎn)換層31b，優(yōu)選為針對(duì)周期表12?16族所示的元素(例如Ga、In、S1、Ge、P、As等)摻雜了高原子價(jià)的元素的半導(dǎo)體材料，另一方面，作為由η型半導(dǎo)體構(gòu)成的第3光電轉(zhuǎn)換層31c，優(yōu)選為針對(duì)上述的周期表12?16族所示的元素?fù)诫s了低原子價(jià)的元素的半導(dǎo)體材料。
[0132]接著，說(shuō)明制造圖14的第4實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的方法。
[0133]首先，在從塑料、玻璃、陶瓷以及半導(dǎo)體等中選擇的I種基體的表面，應(yīng)用濺射法、分子束外延法、激光燒蝕法等物理薄膜形成法、或者涂敷導(dǎo)體膏劑并燒結(jié)的方法等來(lái)形成集電層33A。
[0134]此時(shí)，在通過(guò)物理薄膜形成法來(lái)形成在表面具有凹凸35的集電層33A的情況下，最初，在基體的主面的大致整個(gè)面對(duì)金屬膜進(jìn)行成膜來(lái)形成了成為第一層的基礎(chǔ)集電層之后，接著，在該基礎(chǔ)集電層的上側(cè)，設(shè)置空出了成為凸部35b的部分的掩模，再次進(jìn)行成膜。第2層的金屬膜成為凸部35b。
[0135]在使用導(dǎo)體膏劑來(lái)形成集電層33A的情況下，通過(guò)依次使用能夠形成整個(gè)面滿(mǎn)版的印刷膜的絲網(wǎng)、和僅與凸部35b對(duì)應(yīng)的部分開(kāi)口的絲網(wǎng)來(lái)進(jìn)行印刷而形成。在該情況下，若使用在I枚絲網(wǎng)中設(shè)置開(kāi)口率不同的部分且這些部分分別成為整個(gè)面滿(mǎn)版的部分和凸部35b的部分的絲網(wǎng)，則能夠通過(guò)I次印刷來(lái)形成具有凹凸35的集電層33A。
[0136]接著，在該集電層33A的表面，形成成為光電轉(zhuǎn)換層31的半導(dǎo)體的膜。在該情況下，使用與集電層33A的情況同樣的物理薄膜形成法或印刷法等來(lái)形成。另外，在將光電