(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換素子のｉ形もしくはｎ形半導体層材料、製造方法および当該半導体層を採用する構造を有する高変換効率光電変換素子を提供する。【解決手段】高変換効率光電変換素子１０は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層１１上に、第２半導体層１２を形成し、その上に透明導電層１３を形成する構造を有し、第２半導体層１２として膜厚が１０〜１００ｎｍ程度の酸化ガリウム薄膜を採用する。高変換効率光電変換素子１０の製造方法は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層１１を準備する工程と、第１半導体層１１の上に、酸化ガリウムからなる層厚が１０〜１００ｎｍの第２半導体層１２を形成する半導体層形成工程と、第２半導体層１２の上に透明導電層１３を形成する工程と、を含み、第２半導体層１２形成工程は、低温成膜技術を用いて成膜温度５０℃以下で行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーム性電極を裏面に形成してなる多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層の表面上に、第２半導体層を形成し、その上に透明導電層を形成する構造において、第２半導体層として層厚が１０〜１００ｎｍの酸化ガリウム薄膜を採用することを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記請求項１記載の光電変換素子において、第２半導体層と透明導電層との間にさらに第３半導体層を第２半導体層上に形成してなる構造を有することを特徴とする光電変換素子。
【請求項３】
前記請求項２記載の第３半導体層として層厚が１０〜１００ｎｍの酸化亜鉛薄膜を採用することを特徴とする光電変換素子。
【請求項４】
第２半導体層である酸化ガリウム薄膜は不純物を故意にドープしない、もしくは、任意の１種類の不純物、もしくは数種類の不純物を共ドープしてなることを特徴とする請求項１または２記載の光電変換素子。
【請求項５】
第３半導体層である酸化亜鉛薄膜は不純物を故意にドープしない、もしくは、任意の１種類の不純物、もしくは数種類の不純物を共ドープしてなることを特徴とする請求項１または２記載の光電変換素子。
【請求項６】
多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられる層厚が１０〜１００ｎｍの酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層と、前記第２半導体層の上に設けられた透明導電層と、を備え、前記第２半導体層は、光電変換効率が５．０％以上であるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換素子。
【請求項７】
多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられる層厚が１０〜１００ｎｍの酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層と、前記第２半導体層の上に設けられる層厚が１０〜１００ｎｍの酸化亜鉛薄膜からなる第３半導体層と、前記第３半導体層の上に設けられた透明導電層と、を備え、前記第２及び第３半導体層は、光電変換効率が５．０％以上であるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記第１半導体層は、ｐ形半導体層であり、前記第２半導体層及び第３半導体層はｉ形もしくはｎ形半導体層であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記透明導電層は、抵抗率が１０−３Ωｃｍ台より低い透明導電性薄膜からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記透明導電層は、不純物ドープした金属酸化物薄膜、カーボン系薄膜もしくは金属ナノ粒子塗布膜及び印刷からなることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記透明導電層は、不純物ドープ酸化亜鉛薄膜からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
前記第２半導体層の層厚は、好ましくは２０〜７０ｎｍであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記第３半導体層の層厚は、好ましくは２０〜７０ｎｍであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１４】
前記第２半導体層は、故意に加熱することなく、もしくは５０℃以下に加熱された第１半導体上に形成されたものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１５】
前記請求項１から１４のいずれか１項に記載の光電変換素子をトップセルとし、薄膜、多結晶もしくは単結晶Ｓｉ系光電変換素子をボトムセルとする素子構造を特徴とするタンデム型光電変換素子。
【請求項１６】
前記請求項１から１４のいずれか１項に記載の光電変換素子をトップセルとし、ＣＩＧＳ系化合物薄膜光電変換素子をボトムセルとする素子構造を特徴とするタンデム型光電変換素子。
【請求項１７】
前記第２半導体層形成は、前記第１半導体層の上に到達する酸素粒子のエネルギーが約１０ｅＶ未満となる方法で行われることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のタンデム型光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換できる光電変換素子の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新興国の飛躍的な経済発展に伴って、地球規模でのエネルギー需要が増大してきている。その結果、石油等の化石エネルギーコストが上昇している。また、これら新興国の化石エネルギー消費の増大は地球規模でのＣＯ２排出量の増加を招き、深刻な環境破壊を引き起こしている。これらの問題解決の有力な候補としては、自然エネルギーの積極的な利用が叫ばれており、中でも太陽電池による太陽光発電への期待は極めて大きい。
【０００３】
太陽電池には、様々な材料が用いられており、主なものとしは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、銅インジウムガリウムセレン化合物（ＣＩＧＳ化合物）などが挙げられる。シリコンは、地殻埋蔵量は豊富であるもの、太陽電池の原料となる高純度シリコンの場合、安価な材料とは言い難い。また、ＣＩＧＳ化合物は、埋蔵量が少なく入手が困難なレアメタルを含んでおり、材料コストの低減にも限界がある。
【０００４】
そこで、主原料が極めて安価でかつ地殻埋蔵量も豊富な亜鉛や銅を用いた太陽電池の開発も行われている。
【０００５】
例えば、多結晶Ｃｕ２Ｏシート上にＡｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）透明導電膜を積層したＡＺＯ／Ｃｕ２Ｏショットキー障壁ダイオードにおいて、１％以上の光電変換効率が得られることが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００６】
このように、安価な材料からなる太陽電池は実現されつつあるものの、実用的には変換効率の更なる向上が求められている。このような状況において当該特許発明者らは、多結晶の亜酸化銅からなる第１の半導体層を準備する準備工程と、第１の半導体層の上に、ノンドープの酸化亜鉛からなる、層厚が１０〜１００ｎｍの第２の半導体層を形成する半導体層形成工程と、第２の半導体層の上に透明導電層を形成する導電層形成工程において、半導体層形成工程を１０〜５０℃の雰囲気温度で行われることにより、従来の変換効率を飛躍的に改善する約４％を実現できる製造技術を発明した（特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｉｄｅｋｉ  Ｔａｎａｋａ  ｅｔ  ａｌ、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＴＣＯ−Ｃｕ２Ｏ  ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｅｓ、２００４、４６９−４７０、ｐ．８０−８５
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２０１１−０５００３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の製造技術を採用することにより、変換効率の大幅な改善を実現したが、実用化を視野に入れた場合、変換効率の更なる向上が求められている。
【００１０】
本発明はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところは、安価な材料を用いた光電変換装置において、変換効率を向上するための新規な半導体材料及び製造技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光電変換素子は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、第１半導体層の上に、酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層と、第２半導体層の上の透明導電層と、多結晶の亜酸化銅の他方の面上に設けられている電極とを含む。また、本発明のある態様の光電変換素子は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、第１半導体層の上に、酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層と、第２半導体層の上にさらに酸化亜鉛薄膜からなる第３半導体層と、第３半導体層の上の透明導電層と、多結晶の亜酸化銅の他方の面上に設けられている電極とを含む。
【００１２】
本発明のある態様の光電変換素子の製造方法は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層を準備する準備工程と、第１半導体層の上に、酸化ガリウム薄膜からなる、層厚が１０〜１００ｎｍの第２半導体層を形成する半導体層形成工程と、第２半導体層の上に透明導電層を形成する導電層形成工程と、多結晶の亜酸化銅の他方の面上に設けられている電極形成工程と、を含み、特に第２半導体層形成工程は、５０℃以下の雰囲気温度下で行われる。また、本発明のある態様の光電変換素子の製造方法は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層を準備する準備工程と、第１半導体層の上に、酸化ガリウム薄膜からなる、層厚が１０〜１００ｎｍの第２半導体層を形成する半導体層形成工程と、第２半導体層の上に、さらに酸化亜鉛薄膜からなる第３半導体層を準備する準備工程と、透明導電層を形成する導電層形成工程と、多結晶の亜酸化銅の他方の面上に設けられている電極形成工程と、を含み、特に第２及び第３半導体層形成工程は、５０℃以下の雰囲気温度下で行われる。
【００１３】
この態様によると、酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層を採用し、適切な作成条件下で成膜された光電変換素子において、光電変換効率を向上することができる。また、酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層および酸化亜鉛薄膜からなる第３半導体層を採用し、適切な作成条件下で成膜された光電変換素子においても、光電変換効率を向上することができる。
【００１４】
半導体層形成工程は、第１半導体層の上に到達する酸素の粒子のエネルギーが約１０ｅＶ未満となる方法で行われる。
【００１５】
半導体層形成工程において、パルスレーザ蒸着法により第２及び第３半導体層を形成してもよい。あるいは、真空アークプラズマ蒸着法により第２及び第３半導体層を形成してもよい。これにより、エネルギーの小さい粒子による蒸着が可能となるが、エネルギーの小さい粒子による成膜技術であればよく、上記の方法の他に、公知の物理的や化学浴析出法等の公知の化学的成膜技術が使用可能である。
【００１６】
第２及び第３半導体層の層厚は、２０〜７０ｎｍであってもよい。これにより、光電変換効率を更に向上することができる。
【００１７】
本発明の別の態様もまた、光電変換素子である。この光電変換素子は、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、第１半導体層の上に設けられ、酸化ガリウム薄膜からなる層厚が１０〜１００ｎｍの第２半導体層と、第２半導体層の上に設けられた透明導電層とを備える。第２半導体層は、光電変換効率が５％以上であるように構成されている。また、多結晶の亜酸化銅からなる第１半導体層と、第１半導体層の上に設けられ、酸化ガリウム薄膜からなる層厚が１０〜１００ｎｍの第２半導体層と、第２半導体層の上に設けられ、酸化亜鉛薄膜からなる層厚が１０〜１００ｎｍの第３半導体層と、その上に設けられた透明導電層とを備える。第２及び第３半導体層は、光電変換効率が５％以上であるように構成されている。
【００１８】
第１半導体層は、ｐ形半導体層であり、第２及び第３半導体層はｉ形もしくはｎ形半導体層であってもよい。透明導電層は、金属酸化物薄膜、例えばアルミニウムをドープした酸化亜鉛からなってもよい。カーボン系薄膜、例えばグラフェンからなってもよい。金属ナノ粒子塗布及び印刷膜、例えばＡｇナノ粒子を含むペースト用いた膜からなってもよい。
【００１９】
第２及び第３半導体層は、５０℃以下の雰囲気温度で形成されたものであってもよい。これにより、光電変換効率を更に向上することができる。
【００２０】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、第２半導体層として酸化ガリウムを用い、適切な作成条件下で成膜された光電変換装置において、変換効率を向上することができる。また、第２半導体層上に酸化亜鉛からなる第３半導体を適切な作製条件下で成膜された光電変換装置においても変換効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】光電変換素子の一例の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す光電変換素子で得られる光起電力特性のグラフを示す図である。
【図３】本実施の形態に係る光電変換素子の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
（光電変換素子）
はじめに、本実施の形態に係る光電変換素子における第２半導体層の材料及び形成条件の影響について説明する。本発明者らが鋭意検討した結果、多結晶のＣｕ２Ｏ（亜酸化銅）層の上に形成する新規な第２半導体層の材料は太陽光、特に短波長（波長約３５０〜６００ｎｍ程度）領域の透光性に優れたワイドギャップ半導体であり、化学的に安定であり、Ｃｕ２Ｏ表面の酸素と共有性を持って結合でき、且つＣｕ２Ｏとの接合面においてクリフを形成しない材料であることが、高変換効率を実現するために極めて重要であることを見いだした。その材料としては酸化ガリウムが好適であることを見いだした。
【００２５】
図１は、光電変換素子の一例の構成を示す概略断面図である。光電変換素子１０は、多結晶のＣｕ２Ｏ層１１と、Ｃｕ２Ｏ層１１の一方の面上に設けられた酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層１２と透明導電層１３と、Ｃｕ２Ｏ層１１の他方の面上に設けられている電極１４と、を備える。
【００２６】
Ｃｕ２Ｏ層１１は、１０〜１０００μｍの厚みを有するｐ形半導体層である。また、第２半導体層１２はノンドープ酸化ガリウム薄膜である。透明導電層１３は、ＡＺＯ（アルミニウムをドープした酸化亜鉛）である。また、電極１４は、φ２ｍｍのＡｕ（金）からなる。
【００２７】
酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層１２は、表１に示す成膜条件でパルスレーザ蒸着（ＰＬＤ）法を用いて形成された。光起電力特性は、太陽光シミュレーターを用いてＡＭ１．５Ｇ(１００［ｍＷ／ｃｍ２］)光の照射下で、セル温度を２５［℃］に保持して、測定された。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
図２は、図１に示す光電変換素子１０で得られる光起電力特性のグラフを示す図である。図２の曲線Ｃ１は第２半導体層である酸化ガリウム層を膜厚５０ｎｍ、故意に加熱しない雰囲気温度で形成している。同じく曲線Ｃ２は第２半導体層を持たず、多結晶のＣｕ２Ｏ層１１上に、ＡＺＯ透明導電層を形成した光電変換素子で得られる光起電力特性のグラフを示す図である。
【００３０】
図２に示すように、第２半導体層である酸化ガリウム薄膜を採用した素子は、酸化ガリウム層を持たない素子と比較して大幅に光起電力特性が改善し、実用化レベルに大きく近づいた変換効率５．０９％を達成している。このような変換効率の向上は主として、酸化ガリウム層のエネルギーギャップが大きいことから太陽光の吸収による損失が極めて少なく、化学的に安定であり、また、ガリウムがＣｕ２Ｏ表面の酸素と共有性を持って結合できており、且つＣｕ２Ｏとの界面でのバンドのクリフが低減された結果として、開放端電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）及び曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が改善されたことによるものと考えられる。
【００３１】
このように第２半導体層の材料として酸化ガリウム薄膜を採用し、且つ成膜時の膜厚及び雰囲気温度を最適化することで、Ｃｕ２Ｏ層を用いた光電変換素子としては、従来にはない高変換効率である５％以上を達成できる点が見出された。
【００３２】
図３は、光電変換素子の一例の構成を示す概略断面図である。光電変換素子２０は、多結晶のＣｕ２Ｏ層１１と、Ｃｕ２Ｏ層１１の一方の面上に設けられた酸化ガリウム薄膜からなる第２半導体層１２とその上に設けられた酸化亜鉛薄膜からなる第３半導体層１５と、透明導電層１３と、Ｃｕ２Ｏ層１２の他方の面上に設けられている電極１４と、を備える。
【００３３】
Ｃｕ２Ｏ層１１は、１０〜１０００μｍの厚みを有するｐ形半導体層である。また、第２半導体層１２はノンドープ酸化ガリウム薄膜である。第３半導体層１５はノンドープ酸化亜鉛薄膜である。透明導電層１３は、ＡＺＯ（アルミニウムをドープした酸化亜鉛）である。また、電極１４は、φ２ｍｍのＡｕ（金）からなる。
【００３４】
図３に示す光電変換素子２０では、酸化ガリウム薄膜層及び酸化亜鉛薄膜層の膜厚を５０ｎｍ、故意に加熱しない雰囲気温度で形成することにより、酸化ガリウム薄膜層のみを有する光電変換素子１０と比較してさらに光起電力特性が改善した。
【００３５】
図１に示す本実施の形態に係る光電変換素子において、Ｃｕ２Ｏ層１１の厚さを１０μ程度まで薄く作製することにより、波長約６５０nm以上の長波長領域の透光性を改善した光電変換素子をトップセルとして、波長７００nm付近から赤外域にかけて光電変換感度特性を有する多結晶Si系光電変換素子（ボトムセル）上に形成するタンデム型光電変換素子を作製し、２０％以上の高光電変換効率を達成している。
【００３６】
図３に示す本実施の形態に係る光電変換素子において、Ｃｕ２Ｏ層１１の厚さを１０μ程度まで薄く作製することにより、波長約６５０nm以上の長波長領域の透光性を改善した光電変換素子をトップセルとして、波長７５０nm付近から赤外域にかけて光電変換感度特性を有するＣＩＧＳ系化合物薄膜光電変換素子（ボトムセル）上に形成するタンデム型光電変換素子を作製し、２２％以上の高光電変換効率を達成している。
【００３７】
（光電変換素子の製造方法）
次に、本実施の形態に係る光電変換素子の製造方法について説明する。はじめに、銅板（純度９９．９６［％］）を洗浄後、約１０１０［℃］で酸化処理することで、基板および活性層を兼ねる多結晶のｐ型Ｃｕ２Ｏシート（厚さ１５０μｍ）を作製し、第１半導体層１１を準備する。
【００３８】
次に、前述のＰＬＤ法を用いて、ノンドープの酸化ガリウム薄膜を第２半導体層１２として第１半導体層１１の一方の面上に形成する。この際、成膜時の雰囲気温度は、故意に加熱しない〜５０℃程度が好ましい。より好ましくは、故意に加熱しない〜４０℃程度の雰囲気温度で第２半導体層１２を形成するとよい。更に好ましくは、故意に加熱しない〜３０℃程度の雰囲気温度で第２半導体層１２を形成するとよい。また、膜厚は厚さ１０〜１００ｎｍ程度、より好ましくは２０〜７０ｎｍ程度、更に好ましくは、３０〜５０ｎｍ程度に第２半導体層１２を形成するとよい。
【００３９】
その後、前述の透明導電層１３が第２半導体層１２の上に形成される。そして、電極１４が公知の方法で第１半導体層１１の他方の面上に形成され、光電変換素子１０が作製される。
【００４０】
このように作製した光電変換素子１０の光起電力特性は、前述と同様の条件で、太陽光シミュレーターを用いて測定された。
【００４１】
光電変換素子１０は、変換効率５．０６％、開放端電圧０．８２Ｖ、短絡電流密度１０．１２ｍＡ/ｃｍ２、曲線因子０．６１である。酸化ガリウム薄膜を有している光電変換素子で得られた変換効率５．０６［％］は、これまでに報告されているＣｕ２Ｏを主成分とする太陽電池の変換効率としては世界最高値である。このように、第２半導体層１２は、光電変換効率が５．０％以上であるように構成されているとよい。
【００４２】
以上のように、第２半導体層として酸化ガリウム薄膜を使用した光電変換素子において、光電変換効率を従来よりも飛躍的に向上することができた。
【００４３】
次に、第２半導体層１２の形成方法について詳述する。本発明者らの検討により、第１半導体層１１の表面に第２半導体層１２を形成する際、第２半導体層１２を構成する粒子が第１半導体層１２の表面に到達する際に大きなエネルギーを持たない成膜方法が好ましいことが明らかになった。つまり、スパッタリング法のような数百ｅＶのエネルギーを有する粒子が堆積して薄膜を形成する方法では変換効率の向上という観点ではあまり好ましくない。
【００４４】
そこで、前述のＰＬＤ法や、レーザＭＢＥ法、レーザーアブレーション法、真空アークプラズマ蒸着法（Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ：以下、ＶＡＰＥ法という）などの方法を用いて第２半導体層１２を形成するとよい。これらの方法によれば、第１半導体層１１の表面に到達する主として酸素粒子のエネルギーを約１０ｅＶ未満に抑えることが可能となる。つまり、エネルギーの小さい粒子による蒸着が可能となる。
【００４５】
以下、ＶＡＰＥ法を行う装置について説明する。装置は、比較的高いガス圧下での大電力（低電圧、大電流）直流アーク放電を利用するアークプラズマ発生室を備える。この発生室で発生したアークプラズマを真空チャンバー内の円形加熱蒸発源（鋼製ハース）に導き、ハース内に充填された蒸着物質を加熱蒸発させて、基板上に堆積させる。すなわち、アルゴン（Ａｒ）ガスの直流放電を利用するアークプラズマ発生室から磁界でガイドされたＡｒプラズマを圧力差を利用して真空蒸着室へ引き出し、蒸発源に照射することにより蒸着物質が加熱される。
【００４６】
真空蒸着室に導入されたプラズマは拡散等により真空蒸着室部全体に広がっているため、蒸発した蒸気や導入したガスがプラズマにより活性化される可能性があり、活性化反応性蒸着（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ：ＡＲＥ）を実現できる。特に、低電圧アーク放電を使用して発生するプラズマのエネルギーは低いため、基板上へ到達する粒子のエネルギーは、数十ｅＶ程度であり、粒子による衝撃やスパッタリング等によるダメージを生じる可能性が極めて低い。すなわち、ＶＡＰＥ法はソフトなＡＲＥが可能な成膜方法である。
【００４７】
なお、第２半導体層１２の形成には、上述の各種蒸着方法以外に、化学浴析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂａｔｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＢＤ法）等の公知の化学的成膜技術を用いてもよい。
【００４８】
上述した本実施の形態に係る光電変換素子の利点を列挙すると以下の通りである。
【００４９】
（１）Ａｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）／酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）／亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）を主成分とするヘテロ接合型光電変換素子は、第２半導体層として酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を採用することにより、５％を超える極めて高い変換効率を実現できる。また、Ａｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）／ノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）／酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）／亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）を主成分とするヘテロ接合型光電変換素子は、第２半導体層として酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、第３半導体としてノンドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）を採用することにより、更に高い変換効率を実現できる。
【００５０】
（２）また、亜鉛や銅は人体に対して無毒・無害であり、「環境にやさしい」材料である。主原料の亜酸化銅は銅板を熱酸化させるだけで比較的簡単に製造できる。
【００５１】
（３）新規な第２半導体層である酸化ガリウム薄膜の作製には、ＰＬＤ法やＶＡＰＥ法等のソフトでダメージフリーな成膜技術を適用できる。
【００５２】
（５）また、携帯電話や携帯ゲーム機器用の太陽光発電器等への応用を考えた場合には室内での使用が前提になるため、Ｓｉ系材料と比較して広いバンドギャップを有する亜酸化銅（約２ｅＶ）は、蛍光灯やＬＥＤ照明下における発電に有利である。
【００５３】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや工程の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  光電変換素子、  １１  Ｃｕ２Ｏ層、  １２  第２の半導体層、１３  透明導電層、  １４  電極、  １５  第３半導体層、２０  光電変換素子
【図１】
2014053572.tif 000004
【図２】
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【図３】
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