(57)【要約】 【課題】  簡単な構成で、光電変換層を透過してしまう光を、有効利用して変換効率を向上させることができる光電変換素子を提供する。【解決手段】  光電変換層２の厚み方向他表面１３に電場形成物質４を配置する。光電変換層２に入射した光の一部は、この光電変換層２を透過する。電場形成物質４は、光電変換層２を透過した光のうち、光電変換層２のバンドギャップよりも大きな波長帯の光が与えられることによって、光電変換層２内に電場を形成することができる。電場が形成された光電変換層２内では、この電場によって励起が起こり、電子および正孔が生成され、光電変換層２では、より多くの電気エネルギを生成することができ、光電変換層２で電気エネルギへの変換に寄与しなかった光を、電場に変換して、光電変換層２における電気エネルギの生成に寄与させ、変換効率を向上させることができる。【選択図】      図１
2006066550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向一表面側から光を入射し、光エネルギを電気エネルギに変換する光電変換層と、
光電変換層を透過し、光電変換層のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する予め定める波長帯の光が与えられることによって、光電変換層内に電場を形成する電場形成物質とを含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記電場形成物質は、局在表面プラズモンを形成する微粒子を含み、
前記微粒子は、該微粒子の表面と、光電変換層の厚み方向他表面との間の最小距離が、前記微粒子の粒径以下となるように配置され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３】
前記光電変換層は、シリコンの結晶体を含んで形成され、
前記予め定める波長帯は、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする特徴とする請求項１または２記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記微粒子は、金属から成り、棒形状を有し、光電変換層の厚み方向他表面に長手方向がほぼ平行に配置され、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、前記微粒子の短手方向の寸法は、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以上に選ばれ、前記微粒子の長手方向の寸法は、前記短手方向の寸法の１倍を超え、２０倍以下に選ばれることを特徴とする請求項３記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記微粒子は、誘電体から成る内層部分と、金属から成り、内層部分の外部に形成される外層部分とを有し、略球形状に形成され、光電変換層に臨んで前記外層部分から内層部分の一部が露出し、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、前記外層部分の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれ、微粒子の粒径は、Ｎｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれることを特徴とする請求項３記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記微粒子は、金属から成り、環形状を有し、光電変換層の厚み方向他表面に、軸線がほぼ垂直に配置され、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、微粒子の内径および外径間の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に形成され、外径がＮｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれることを特徴とする請求項３記載の光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換層の吸収係数が低い波長帯における光電変換の効率を向上させて、光エネルギを効率よく電気エネルギに変換する光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子の光電変換材料として広く用いられるシリコンの結晶体は、バンドギャップが約１．１ｅＶであり、このバンドギャップのエネルギを光の波長に換算すると約１１００ｎｍであるため、理論的には１１００ｎｍよりも短い波長の光を電気エネルギに変換することができる。以後、シリコンの結晶体を結晶シリコンと記載する。
【０００３】
しかしながら結晶シリコンは、間接遷移半導体であるため、８００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の波長の光に対して吸収係数が小さく、この波長帯の光は多くが電気エネルギに変換されることなく結晶シリコンによって形成される光電変換層を透過してしまう。
【０００４】
このため結晶シリコンを用いて形成される光電変換素子は、光電変換層の厚みを、たとえば２００μｍ〜３００μｍに設定することによって、赤外光の透過による損失を防いでいるが、この波長帯の光エネルギの電気エネルギへの変換効率は低い。また特に、太陽光から電気エネルギを生成する太陽電池においては、光電変換素子の表面積が大きいため、光電変換層を前述したような厚みに形成する場合、太陽電池の重量が重くなり、建築物の屋根などへの設置が困難となったり、光電変換素子を形成するための材料が余分に必要になり、製造コストが増加したりするなどの問題が生じる。
【０００５】
第１の従来の技術では、Ｐ型半導体基板の光入射側にＮ型層が形成され、Ｐ型シリコン基板の光入射側とは反対側に、Ｐ型半導体基板よりもキャリア濃度が大きな微結晶シリコンから成る裏面電界層、および裏面電極がこの順番で積層される太陽電池が開示されている。裏面電界層および裏面電極との間には、絶縁膜層が設けられている。裏面電界層は、光電変換層に含まれる半導体基板よりも高濃度のキャリアを有し、裏面電界層の内部電界の作用によって、半導体基板によって発生した少数キャリアが、半導体基板と裏面電界層との接触面に流れないような障壁を形成しており、絶縁膜層は、半導体基板内に反射する光量を増加させる。これによって、光電変換効率を高めている（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
第２の従来の技術では、光起電力素子に、赤外光を受けて可視光の発光を示す材料から成る層を設け、外層から発生する可視光を太陽電池に照射することによって、発電効率を高めている（たとえば特許文献２参照）。
【０００７】
第３の従来の技術では、光電変換層に、紫外線を受けて可視光の発光を示す材料から成る層と、赤外線を受けて可視光の発光を示す材料から成る層とを設け、各層において発生する可視光を光電変換層に照射することによって、発電効率を高める方法が提案されている（たとえば特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３１０７４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−２４４６８８号公報
【特許文献３】特開２００３−１４２７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
第１の従来の技術では、内部電界層は、Ｎ型層およびＰ型半導体基板を透過する光を透過し、絶縁膜層によって前記透過した光を反射して、再びＰ型半導体基板に入射させているが、絶縁膜によって反射する光は、再びＮ型およびＰ型半導体基板を透過しやすいので、このような波長帯における光エネルギの電気エネルギへの変換効率の向上はわずかである。また第１の従来の技術では、絶縁膜層および裏面電界層を形成する必要があるので、光電変換素子の製造工程が増加する。またこれらの層を基板に積層するためには、隣り合う層との適合や電気特性などの要請から、各層を形成するための全ての工程において真空堆積装置を用いる必要があり、このための高度な技術が求められるので、製造は容易ではなく、製造コスト、タクトタイムが増大するという問題がある。
【００１０】
第２および第３の従来の技術では、複数の長波長のフォトンから一つの可視光のフォトンを取り出すため、本来一つのフォトンで光電変換可能な波長８００〜１１００ｎｍの光に対して変換効率が低いという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、簡単な構成で、光電変換層を透過してしまう光を、有効利用して変換効率を向上させることができる光電変換素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、厚み方向一表面側から光を入射し、光エネルギを電気エネルギに変換する光電変換層と、
光電変換層を透過し、光電変換層のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する予め定める波長帯の光が与えられることによって、光電変換層内に電場を形成する電場形成物質とを含むことを特徴とする光電変換素子である。
【００１３】
また本発明は、前記電場形成物質は、局在表面プラズモンを形成する微粒子を含み、
前記微粒子は、該微粒子の表面と、光電変換層の厚み方向他表面との間の最小距離が、前記微粒子の粒径以下となるように配置されることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記光電変換層は、シリコンの結晶体を含んで形成され、
前記予め定める波長帯は、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記微粒子は、金属から成り、棒形状を有し、光電変換層の厚み方向他表面に長手方向がほぼ平行に配置され、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、前記微粒子の短手方向の寸法は、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以上に選ばれ、前記微粒子の長手方向の寸法は、前記短手方向の寸法の１倍を超え、２０倍以下に選ばれることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記微粒子は、誘電体から成る内層部分と、金属から成り、内層部分の外部に形成される外層部分とを有し、略球形状に形成され、光電変換層に臨んで前記外層部分から内層部分の一部が露出し、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、前記外層部分の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれ、微粒子の粒径は、Ｎｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記微粒子は、金属から成り、環形状を有し、光電変換層の厚み方向他表面に、軸線がほぼ垂直に配置され、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、微粒子の内径および外径間の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に形成され、外径がＮｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光電変換層に厚み方向一表面側から光が入射すると、光電変換層では入射した光のエネルギを、電気エネルギに変換することによって、電気エネルギを生成することができる。
【００１９】
光電変換層に入射した光の一部は、この光電変換層を透過する。光電変換層を透過する光には、光電変換層において、電気エネルギに変換することが理論上可能な光、言い換えれば、光電変換層のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する光が含まれている。
【００２０】
電場形成物質は、光電変換層を透過した光のうち、光電変換層のバンドギャップよりも大きな波長帯の光が与えられることによって、光電変換層内に電場を形成することができる。電場が形成された光電変換層内では、この電場によって励起が起こり、電子および正孔が生成される。これによって、光電変換層によって生成される電子および正孔の数を増加させることができ、光電変換層では、より多くの電気エネルギを生成することができる。
【００２１】
このように、光電変換層で電気エネルギへの変換に寄与しなかった光を、電場に変換して、光電変換層における電気エネルギの生成に寄与させることができるので、光を有効に利用することができ、光エネルギを電気エネルギに変換する変換効率を向上させることができる。
【００２２】
また本発明によれば、電場形成物質は、局在表面プラズモンを形成する微粒子を含む。光の波長と同程度か、それ以下の直径を有する微粒子の光学特性は、Mieの理論によって説明され、材料の物性、および微粒子の形状によって、特定の波長の光を強く吸収、または散乱することが知られている。特に金属などの誘電率が負となる材料から成る微粒子は、前記の光の強い吸収の際に、光と、微粒子との共鳴現象によって、微粒子の表面に局在表面プラズモンと呼ばれる電場を発生させる。この局在表面プラズモンの電場の強度は、入射光の電場に対して２，３桁程、大きな値となることが知られている。局在表面プラズモンは、光増強電場と同義である。このような光と、金属から成る微粒子との共鳴現象をプラズモン共鳴という。この局在表面プラズモンは、通常微粒子の表面近傍にのみ存在し、表面から離れるに従い急激にその強度が減少する。微粒子の表面と、光電変換層の厚み方向他表面との間の最小距離が、微粒子の寸法以下となるように、微粒子を配置することによって、局在プラズモンによる強い電場を、光電変換層に与えることができ、これによって変換効率をさらに向上させることができる。微粒子の粒径は、複数の微粒子の粒径分布のピーク値としたものであり、１つの微粒子の粒径は、この微粒子の長手方向と短手方法の寸法を平均化したものである。
【００２３】
また本発明によれば、光電変換層がシリコンの結晶体によって形成され、電場形成物質は、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の波長帯の光によって、電場を生成する。シリコンの結晶体は、単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび微結晶シリコンを含む。シリコンの結晶体では、前記８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長帯の吸収係数が低いので、この波長帯の光が透過しやすい。このような光電変換層において透過しやすい波長の光によって、電場を形成することによって、この波長帯の光を有効に利用して、変換効率を向上させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、金属から成り、棒形状を有する微粒子を、前述のような大きさに選んで形成することによって、特に長波長の光、言い換えれば赤外線の微粒子による吸収効率を向上させることができ、これによって微粒子は、その表面に強い電場を形成することができる。棒形状は、略円柱形状および略回転楕円形状などを含む。
【００２５】
プラズモンの共鳴ピークは、主に棒形状を有する微粒子の長手方向の寸法と短手方向の寸法との比によって決まり、長手方向の寸法が短手方向の寸法の１倍を超え、２０倍以下の範囲でプラズモン共鳴の効果が得られる。また光電変換層にシリコンの結晶体を用いる場合、微粒子の長手方向の寸法が短手方向の寸法の３倍から５倍の範囲では、共鳴のピークが波長８００ｎｍから１１００ｎｍの範囲に入るためより好ましい。
【００２６】
微粒子の短手方向の寸法は、光の波長の１／１０以下にすることでプラズモン共鳴が発生するが、１０ｎｍ未満になると、プラズモン共鳴のピークは鋭くなるものの、共鳴が極端に弱くなるため十分な効果を得ることができない。したがって前記光の波長をＮ（Ｎは正数）ｎｍとすると、微粒子の短手方向の寸法は、Ｎ／１０以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれ、１５ｎｍから３０ｎｍがより望ましい。
【００２７】
また本発明によれば、誘電体から成る内層部分と、金属から成り、内層部の外部に形成される外層部分とを有し、略球形状に形成され、光電変換層に臨んで前記外層部分から内層部部分の一部が露出する微粒子を、前述のような大きさに選んで形成することによって、長波長の光、言い換えれば赤外線の微粒子による吸収効率を向上させることができ、これによって微粒子は、その表面に強い電場を形成することができる。
【００２８】
前記外層部分の厚みを、Ｎ／１０ｎｍとすると、プラズモンが発生しない。また外層部分の厚みを、１０ｎｍ未満とすると、共鳴のピークは鋭くなるものの、強度自体が非常に弱くなるため効果が得られない。また粒子の粒径を小さくするほど、プラズモンの共鳴ピークは短波長にシフトし、２０ｎｍ未満では、８００〜１１００ｎｍの波長に対して効果を示さない。また粒子の粒径が波長の１倍であるＮｎｍを超える場合には、プラズモンが発生しない。したがって、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）（Ｎは正数）とすると、前記外層部分の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以上に選ばれ、微粒子の粒径は、Ｎｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上に選ばれる。前記粒子径は、８００〜１１００ｎｍの範囲の光に共鳴ピークを示す１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度とするのがより好ましい。
【００２９】
また本発明によれば、金属から成り、略環形状を有する粒子を、光電変換層の厚み方向他表面に、環の軸線がほぼ垂直に配置される。これによって光電変換層に臨む微粒子の表面積を大きくして、光電変換層に臨む領域に、微粒子によるプラズモン共鳴効果を集中させることによって、光電変換層内形成される電場の強い領域を、より大きくすることができる。また微粒子を、前述のような大きさに選んで形成することによって、長波長の光、言い換えれば赤外線の微粒子による吸収効率を向上させることができ、これによって微粒子は、その表面に強い電場を形成することができる。
【００３０】
微粒子の内径および外形間の厚みを、Ｎ／１０ｎｍとすると、プラズモンが発生しない。また微粒子の内径および外形間の厚みを、１０ｎｍ未満とすると、共鳴のピークは鋭くなるものの、強度自体が非常に弱くなるため効果が得られない。また粒子の粒径を小さくするほど、プラズモンの共鳴ピークは短波長にシフトし、２０ｎｍ未満では、８００〜１１００ｎｍの波長に対して効果を示さない。また粒子の外形が波長の１倍であるＮｎｍを超える場合には、プラズモンが発生しない。
【００３１】
したがって、光電変換層のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（Ｎは正数）（ｎｍ）とすると、微粒子の内径および外径間の厚みは、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に形成され、外径がＮｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上に選ばれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の実施の一形態の光電変換素子１の構成を示す断面図である。本実施の形態では、光電変換素子１は、太陽光を受光して、光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池である。本明細書において、用語「光」は、可視光、赤外線および紫外線を含む。
【００３３】
光電変換素子１は、光電変換層２と、透明電極３と、電場形成物質４と、裏面電極５とを含む。
【００３４】
光電変換層２は、厚み方向一表面６側から光を入射し、光エネルギを電気エネルギに変換する。光電変換層２は、第１の導電型半導体層と、第２の導電型半導体層とが積層されて形成される。第１の導電型半導体層は、ＰおよびＮ型半導体のうちいずれか一方によって形成され、第２の導電型半導体層は、ＰおよびＮ型半導体のうちいずれか他方によって形成される。光電変換層２の第１および第２の導電型半導体層は、シリコン（Ｓｉ）の結晶体、言い換えると結晶シリコンを含んで形成される。結晶シリコンは、たとえば多結晶シリコン、単結晶シリコンおよび微結晶シリコンのいずれかによって実現される。本実施の形態では、結晶シリコンは、多結晶シリコンによって実現される。第１の導電型半導体層は、結晶シリコンに、III族またはＶ族の元素のいずれか一方を拡散させることによって形成され、第２の導電型半導体層は、結晶シリコンに、III族またはＶ族の元素のいずれか一方を拡散させることによって形成される。本実施の形態では、第１の導電型半導体層は、板状であり、Ｐ型の結晶シリコン基板によって形成され、第２の導電型半導体層は、Ｐ型の結晶シリコン基板の厚み方向一表面部に、Ｖ族の元素を拡散させることによって形成される。光電変換層２の厚みＴ１は、２００μｍ未満に選ばれ、たとえば０．１μm〜５μmに選ばれる。また光電変換層２の厚み方向一表面６および他表面１３は、略平面に形成される。本実施の形態において略平面は、平面を含む。
【００３５】
透明電極３は、光電変換層２の厚み方向一表面６上、つまり第２の導電型半導体層上に積層して、予め定める層厚Ｔ２に形成される。透明電極３は、予め定める波長の光、具体的には紫外線、可視光線および赤外線に対して透明である。言い換えれば、紫外線、可視光線および赤外線は、透明電極３を透過する。透明電極３は、導電性を有し、光電変換層２の厚み方向一表面６の全領域を覆う。透明電極３は、たとえば酸化錫（ＳｎＯ２）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）によって形成される。透明電極３は、たとえば化学気相堆積法（
Chemical Vapor Deposition法：略称ＣＶＤ法）によって形成される。前記予め定める層厚Ｔ２は、たとえば数μｍ程度に選ばれる。
【００３６】
電場形成物質４は、透明電極３および光電変換層２を透過し、光電変換層２のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する予め定める波長帯の光が与えられることによって、光電変換層２内に電場を形成する。電場形成物質４は、複数の微粒子１１を含む。微粒子１１は、予め定める波長帯の光が与えられることによって、電場を形成する。前記予め定める波長帯は、８００ｎｍ（ナノメートル）以上１１００ｎｍ（ナノメートル）以下の範囲である。光電変換層２に入射した光の一部は、この光電変換層２を透過する。光電変換層２を透過する光には、光電変換層２において、電気エネルギに変換することが理論上可能な光、言い換えれば、光電変換層２のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する光が含まれている。本実施の形態では、光電変換層２は、結晶シリコンによって形成される。結晶シリコンでは、８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の波長帯の吸収係数が低いので、この波長帯の光が、光電変換層２を透過しやすい。微粒子１１は、光電変換層２を透過した光のうち、光電変換層２のバンドギャップよりも大きな波長帯の光が与えられることによって、光電変換層２内に電場を形成することができる。電場が形成された光電変換層２内では、この電場によって励起が起こり、電子および正孔が生成される。これによって、光電変換層２によって生成される電子および正孔の数を増加させることができ、光電変換層２では、より多くの電気エネルギを生成することができる。
【００３７】
このように電場形成物質４によって、光電変換層２で電気エネルギへの変換に寄与しなかった光を、電場に変換して、光電変換層２における電気エネルギの生成に寄与させることができるので、光を有効に利用することができ、光電変換素子１において、光エネルギを電気エネルギに変換する変換効率を向上させることができる。前記微粒子１１は、該微粒子１１の表面１２と、光電変換層２の厚み方向他表面１３との間の最小距離Ｗ１が、前記微粒子１１の粒径Ｄ１以下となるように配置される。
【００３８】
微粒子１１は、誘電率が負となる材料から成り、本実施の形態では金属から成る。微粒子１１の誘電率は、その材料、微粒子１１に照射される光の波長、および微粒子の形状によって変化する。微粒子１１は、光電変換層１３の厚み方向他表面１３上、および厚み方向他表面１３側に設けられる。微粒子１１は、光の波長と同程度か、それ以下の粒径Ｄ１を有する。このような微粒子１１の光学特性は、Mieの理論によって説明され、材料の物性、および形状によって、特定の波長の光を強く吸収、または散乱することが知られている。金属などの誘電率が負となる材料から成る微粒子１１は、前記の光の強い吸収の際に、微粒子１１の表面１２に局在表面プラズモンと呼ばれる電場を発生させ、その電場の強度は入射光の電場に対して２，３桁程、大きな値となることが知られている。この局在表面プラズモンは、通常微粒子１１の表面１２近傍にのみ存在し、表面１２から離れるに従い急激にその強度が減少する。
【００３９】
図２は、微粒子１１の表面１２からの距離と、電場強度とを表すグラフである。微粒子１１の表面１２およびその近傍に形成される電場は、図２に示すように微粒子１１の表面１２から離れるに従い急激に強度が減少する。局在表面プラズモンによって強い電場の発生する領域は、粒子の表面から粒子の粒径Ｄ１と同程度の距離の範囲である。微粒子１１の表面１２と、光電変換層２の厚み方向他表面１３との間の最小距離Ｗ１が、微粒子１１の粒径Ｄ１以下となるように、微粒子１１を配置することによって、局在表面プラズモンの強い電場を、光電変換層２に与えることができ、これによって変換効率をさらに向上させることができる。微粒子１１の粒径Ｄ１は、微粒子１１の粒径Ｄ１は、複数の微粒子１１の粒径分布のピーク値としたものであり、１つの微粒子１１の粒径Ｄ１は、この微粒子１１の長手方向と短手方法の寸法を平均化したものである。
【００４０】
図３は、微粒子１１を拡大して示す平面図であり、図４は微粒子１１を示す斜視図であり、図５は微粒子１１の断面図である。微粒子１１は、棒形状を有し、本実施の形態では略円柱形状を有する。微粒子１１は、光電変換層２の厚み方向他表面１３に長手方向がほぼ平行に配置される。本明細書において略円柱形状は、円柱形状および円柱形状に近似される形状を含む。
【００４１】
微粒子１１におけるプラズモン共鳴は、粒子の誘電率、形状、粒子を取り囲む材料の誘電率などに依存する。たとえば球形状を有する粒子の場合、直径を大きくすることによって吸収ピークを示す共鳴波長は変化するが、この場合、粒子の光散乱の効果が大きくなり共鳴効果の強度自体が小さくなる。これに対し、粒子の大きさではなく形状を変化させ、球形以外の形状を有し、金属から成る微粒子を用いることで、長波長の光、すなわち赤外光に対して強い共鳴効果を示すことが報告されている（たとえばPhysical Review
Letters Vol. 88(7), p77402-1(2002)）。以後、球形状を有する粒子を球状粒子と記載し、円柱形状を有する粒子を円柱状粒子と記載する場合がある。
【００４２】
図６は、微粒子の材料に金を用いた場合の光吸収の波長依存性を、球状粒子および円柱状粒子のそれぞれについてプロットしたグラフである。図６において、横軸は光の波長を示し、縦軸は吸収係数を示す。ここでは、円柱状粒子の短手方向と長手方向との長さの比を、１：４としている。ここで円柱状粒子の長手方向は、円柱の軸線方向であって、短手方向は、円柱の半径方向である。円柱状粒子では、球状粒子と比較して、吸収係数のピークが球状粒子よりも長波長、具体的には赤外光の波長帯域で生じ、かつ球状粒子と比較して、強い吸収を示していることが分かる。球状粒子の直径は、たとえば光の波長程度に選ばれている。局在表面プラズモンを発生させる微粒子として、一般に用いられる球形粒子は、比較的長波長で強いプラズモン共鳴を示す銀および金でも、そのプラズモン共鳴が最も強い波長は、それぞれ３２０ｎｍおよび５３０ｎｍ程度であり、本実施の形態の光電変換層２を透過してしまう波長８００〜１１００ｎｍの光に対しては大きな効果が得られない。
【００４３】
本実施の形態では、光電変換層２のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（Ｎは正数）（ｎｍ）とすると、微粒子１１の短手方向の寸法Ｄ２が、前記光の波長Ｎの１０分の１以下であるＮ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれる。また、微粒子１１の長手方向の寸法Ｄ３が、前記短手方向の寸法Ｄ２の１倍を超え、かつ２０倍以下に選ばれる。プラズモンの共鳴ピークは、主に棒形状を有する微粒子１１の長手方向の寸法Ｄ３と短手方向の寸法Ｄ２との比によって決まり、長手方向の寸法Ｄ３が短手方向の寸法Ｄ２の１倍を超え、２０倍以下の範囲でプラズモン共鳴の効果が得られる。また光電変換層２にシリコンの結晶体を用いる場合、微粒子１１の長手方向の寸法Ｄ３が短手方向の寸法Ｄ２の３倍から５倍の範囲では、共鳴のピークが波長８００ｎｍから１１００ｎｍの範囲に入るためより好ましい。
【００４４】
微粒子１１の短手方向の寸法Ｄ２は、光の波長の１／１０以下にすることでプラズモン共鳴が発生するが、１０ｎｍ未満になると、プラズモン共鳴のピークは鋭くなるものの、共鳴が極端に弱くなるため十分な効果を得ることができない。したがって、短手方向の寸法Ｄ２は、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれ、１５ｎｍから３０ｎｍがより望ましい。
【００４５】
前記図６に示すような吸収係数を示す微粒子１１の短手方向の寸法Ｄ２は、吸収する光の波長より十分小さい必要があり、吸収する光の波長のうち、最も波長が短い光の０．１倍である８０ｎｍ以下であることが望ましい。また微粒子１１の長手方向の寸法Ｄ３は、短手方向の寸法Ｄ２の１〜２０倍の範囲で強いプラズモン共鳴を示すことができる。このような微粒子１１を光電変換層２の光入射面と反対側の面上に設けることによって、光電変換層２を透過した光は、微粒子１１に強く吸収され、微粒子１１の表面１２には強い電場が発生する。この電場によって、光電変換層２内の電子を励起することで、光電変換層２における光エネルギを電気エネルギに変換する発電効率を高めることができる。
【００４６】
微粒子１１の材料として用いる金属は、たとえば金、銀および白金が好ましい。微粒子１１は、たとえば塩化金属に紫外光を照射しながら還元して合成する光化学法、および直径数ｎｍの金属から成る球形粒子を種として、塩化金属と反応させることによって合成するシード法などを用いて形成される。これらの方法によって得られる微粒子１１は、溶液中に分散しているので、この溶液を光電変換層２の厚み方向他表面１３に塗布し、溶媒を乾燥させて除去することによって、光電変換層２の厚み方向他表面１３上に当接させて、微粒子１１を配置することができる。前記溶液を光電変換層２の厚み方向他表面１３に塗布する方法としては、たとえばスピンコート法、およびやＬＢ法（Lagmuir Blodgett法）などを用いることができる。
【００４７】
微粒子１１の長手方向に平行な軸線Ｌ１は、それぞれが光電変換層２の厚み方向他表面１３に沿う仮想一表面内で、図３に示すように、ランダムな方向に向いていることが望ましい。このように微粒子１１を配置することによって、光電変換層２を透過して到来する光の入射角度に、複数の微粒子１１による電場の形成状態が依存しないので、光電変換素子１の配置に拘らず、複数の微粒子１１による電場の形成状態を均一化させることができ、光電変換素子１の設置の自由度を向上させることができる。また全ての微粒子１１は、光電変換層２に当接していることが望ましい。このような分散状態は、溶液を塗布するときの、溶液の濃度、および乾燥方法の調節などによって実現される。また隣接する微粒子１１同士は、接していないことが望ましい。微粒子１１を離反させて配置するためには、たとえば微粒子１１を含む溶液の濃度を、十分に薄くして塗布することで実現することができる。また微粒子１１の表面を予めポリアクリルまたはドデカンチオールなどによって形成される高分子層によって外囲してもよく、この場合、高分子層が接触したとしても高分子層の厚みだけ微粒子１１を離して配置することができる。
【００４８】
光電変換層２の厚み方向他表面１３には、微粒子配置領域１５と、隣接する微粒子配置領域１５との間に形成される第１電極接続領域１６、および微粒子配置領域１５と光電変換層２の周縁１７との間に形成される第２電極接続領域１８とが形成される。以後、第１および第２電極接続領域１６，１８を、まとめて電極接続領域１９と記載する場合がある。微粒子配置領域１５は、厚み方向に垂直な予め定める第１方向Ａ１に予め定める幅Ｗ２を有し、厚み方向および第１方向Ａ１に垂直な第２方向Ａ２で、光電変換層２の第２方向Ａ２の一方から他方にわたって延びる。隣接する微粒子配置領域１５は、第１方向Ａ１に予め定める距離Ｗ３をあけて配置される。微粒子配置領域１５には、微粒子１１が、前述のように配置される。また電極接続領域１９には、微粒子１１が配置されない。
【００４９】
微粒子配置領域１５の面積が大きいほど微粒子１１による効果が得られる面積は広がるが、逆に電極接続領域１９の面積が小さくなることによって、電気抵抗が大きくなり電気的な損失が大きくなる。このため微粒子配置領域１５の面積と電極接続領域１９の面積は、たとえば等しくなるように選ばれる。また微粒子配置領域１５の幅Ｗ２が、隣接する微粒子配置領域１５間の距離よりも小さいほど電気的損失は小さくなる。微粒子配置領域１５の幅Ｗ２は、たとえば２０μｍ程度に選ばれる。
【００５０】
裏面電極５は、光電変換層２の厚み方向他表面１３側から、電場形成物質４および露出する光電変換層２の厚み方向他表面１３を覆って形成される。裏面電極５は、光電変換層２と電気的に接続される。裏面電極５は、微粒子１１の材質とは異なる金属から成り、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などから成る。裏面電極５は、微粒子１１と導電率の異なる材料によって形成される。これによって、微粒子１１と裏面電極５とが一体となってしまうことが防止され、微粒子１１の形状が維持される。
【００５１】
裏面電極５は、たとえば真空蒸着法によって形成され、光電変換層２の厚み方向他表面１３の全領域を覆う導電膜によって形成される。裏面電極５を形成する導電膜の、厚み方向他表面は、光電変換層２の厚み方向に垂直な平面に形成され、裏面電極５の厚み方向の最大寸法Ｔ３は、たとえば５μｍに選ばれる。
【００５２】
裏面電極５は、電極接続領域１９で光電変換層２に当接する。裏面電極５は、光電変換層２によって生成される電気エネルギを、外部に取り出すための端子として機能と、光電変換層２を透過した光を、再び光電変換層２に反射する反射板としての機能とを有する。裏面電極５を設けることによって、光電変換層２を透過した光を、光電変換層２へと反射させて、再び光電変換層２へと入射させることができ、これによって変換効率を向上させることができる。また裏面電極５は、電場形成物質４と電気的に接続され、微粒子１１を介して光電変換層２に電気的に接続することが可能であるが、前述したように電極接続領域１９において、光電変換層２に接続されることによって、微粒子１１を介して光電変換層２に接続するよりも、光電変換層２との接触抵抗を低減することができる。これによって、光電変換層２で生成された電気エネルギを、外部に取り出すときのエネルギの損失を、可及的低減することができる。
【００５３】
図７は、光電変換素子１の形成工程を示すフローチャートである。ステップＳ０からステップＳ１に移り、光電変換層２の厚み方向一表面６に透明電極３を形成して、ステップＳ２に移る。ステップＳ２では、光電変換層２の厚み方向他表面１３上の微粒子配置領域１５に微粒子１１を配置して、ステップＳ３に移る。微粒子１１を特定の領域である微粒子配置領域１５のみに選択的に配置するには、たとえば基板上の微粒子配置領域１５以外の領域を撥水処理した状態で、微粒子１１の分散した溶液を塗布して微粒子１１を配置することによって実現することができる。
【００５４】
ステップＳ３では、裏面電極５を成する。微粒子１１置した後、裏面電極５を形成することによって、配置された微粒子１１を、裏面電極５によって覆い、微粒子１１を光電変換層２の厚み方向他表面１３上に固定することができる。
【００５５】
本実施の形態の光電変換素子１では、電場形成物質４を設けることによって、電場形成物質４を設けない光電変換素子と比較して、光エネルギを電気エネルギに変換する変換効率を、約２％〜５％向上させることができる。これによって光電変換層２の厚みを前述のように０．１μｍ〜５μｍに選んでも変換効率の向上された太陽電池を得ることができる。電場形成物質４は、微粒子１１によって形成され、このような微粒子１１の粒径Ｄ１は、前述したように数μｍであって、その重量は微小である。したがって、電場形成物質４を光電変換層２に設けても、この電場形成物質４による光電変換素子１の重量の増加は、微小である。つまり光電変換素子１の重量を大きくすることなく、変換効率を向上させることができるので、光電変換素子１を、建物の屋根などに設置しやすくすることができ、また光電変換層を形成するための半導体材料を少なくして、一定量の半導体材料から、より多くの光電変換素子を形成することができるので、製造コストを低減することができる。
【００５６】
また本発明の光電変換素子１では、電場形成物質４を設ける工程は、真空堆積装置を用いる必要がないので、製造が容易となり、これによって光電変換素子の製造コストおよび製造時間を短くすることができる。
【００５７】
本発明の実施の他の形態では、前述した光電変素子１の光電変換層２の透明電極３と接する厚み方向一表面部にテクスチャ構造を形成して、厚み方向一表面６側から光電変換層２に入射する光の前記一表面６での反射を防止してもよい。この構成によって、さらに光電変換効率を向上させることができる。
【００５８】
図８は、本実施の他の形態の光電変換素子における微粒子２１の形状を示す斜視図であり、図９は図８の微粒子２１を、長軸を含む仮想一平面で切断した断面図である。本実施の形態の光電変換素子と、前述の実施の形態の光電変換素子１とは、微粒子１１の形状のみが異なり、他の部分は同様に形成される。前述した微粒子１１は、略円柱形状を有しているが、本実施の形態の微粒子２１は、略回転楕円形状に形成される。略回転楕円形状は、回転楕円形状および回転楕円形状に近似される形状を含む。略回転楕円形状の微粒子２１は、長軸が、光電変換層２の厚み方向他表面１３に沿うように配置される。本実施の形態において、微粒子１１の長手方向の寸法Ｄ３は、長径であり、短手方向の寸法Ｄ２は、短径である。微粒子１１の長径および短径の寸法Ｄ２，Ｄ３は、前述の実施の形態の微粒子１１と同様に選ばれる。これによって、前述の実施の形態の光電変換素子１と同様に、変換効率を向上させることができる。
【００５９】
図１０は、本実施のさらに他の形態における光電変換素子における電場形成物質２４を示す斜視図であり、図１１は電場形成物質２４の形成工程を表す断面図である。図１０および図１１では、微粒子配置領域１６に配置される電場形成物質２４を拡大して示している。本実施の形態の光電変換素子と、前述の実施の形態の光電変換素子１とは、電場形成物質４の構成、具体的には電場形成物質４に含まれる微粒子１１の形状のみが異なり、他の部分は同様に形成される。したがって、同様の構成には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態において電場形成物質２４は微粒子３１を含む。微粒子３１は、誘電体から成る内層部分３２と、金属から成り、内層部分３２の外部に形成される外層部分３３とを有する。微粒子３１は、略球形状に形成され、前記外層部分３２から内層部分３２の一部が露出する。本実施の形態では、内層部分３２は、光電変換層２に臨む部分が、外層部分３３から露出する。本実施の形態において、略球形状は、球形状および球形状に近似される形状を含む。言い換えると、微粒子３１の外表面３４は、外方に突の湾曲面を有する形状、または外方に突の複数の湾曲面によって近似できる形状を有する。
【００６１】
光電変換層２のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、外層部分３３の厚みＴ４は、前記光の波長Ｎの１０分の１以下であるＮ／１０以下であり、１０ｎｍ以上に選ばれる。外層部分３３の厚みＴ４は、微粒子３１の半径方向における外層部分３３の厚みである。また微粒子３１のＤ１は、前記光の波長の１倍以下であるＮｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上に選ばれる。微粒子３１の粒径Ｄ１は、複数の微粒子３１の粒径分布のピーク値としたものであり、１つの微粒子３１の粒径Ｄ１は、この微粒子３１の長手方向と短手方法の寸法を平均化したものである。
【００６２】
外層部分３３の厚みＴ４が、波長の１／１０である８０ｎｍ以下であり、内層部分３２部が誘電体で満たされた粒径Ｄ１が予め定める波長以下、具体的には８００ｎｍ以下である微粒子３１においても、長波長、すなわち赤外線の波長帯域でプラズモン共鳴を発生させることができる。前記外層部分３３の厚みＴ４を、Ｎ／１０ｎｍとすると、プラズモンが発生しない。また外層部分３３の厚みＴ４を、１０ｎｍ未満とすると、共鳴のピークは鋭くなるものの、強度自体が非常に弱くなるため効果が得られない。また微粒子３１の粒径Ｄ１を小さくするほど、プラズモンの共鳴ピークは短波長にシフトし、２０ｎｍ未満では、８００〜１１００ｎｍの波長に対して効果を示さない。また微粒子３１の粒径Ｄ１が波長の１倍であるＮｎｍを超える場合には、プラズモンが発生しない。したがって、光電変換層２のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、前記外層部分３３の厚みＴ４は、Ｎ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に選ばれ、微粒子３１の粒径Ｄ１は、Ｎｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれる。前記粒径Ｄ１は、８００〜１１００ｎｍの範囲の光に共鳴ピークを示す１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度とするのがより好ましい。
【００６３】
本実施の形態では各微粒子３１は、光電変換層２の厚み方向他表面１３寄りで相互に連結されている。各微粒子３１が相互に連結される連結部３５は、光電変換層２に密着し、予め定める厚みＴ４を有する。微粒子の連結部分３５を設けることによって、微粒子３１が光電変換層２から脱落することを防止することができる。前記外層部分３３を形成することによって、前述した実施の形態と効果を得ることができ、本発明の他の実施の形態においては、前記内層部分３２および連結部３５を取り除いても同様な効果を得ることができる。
【００６４】
前述した微粒子３１は、以下のように工程によって形成することができる。まず光電変換層２の厚み方向他表面１３上に、内層部分３２を配置する。
【００６５】
図１１（１）は、光電変換層２の厚み方向他表面１３上に内層部分３２を配置して示す断面図である。内層部分３２は、略球形状を有する。本明細書において、略球形状は、球形状および球形状に近似される形状を含む。内層部分３２は、光に対して透明である誘電体材料によって形成される。誘電体材料は、たとえばポリスチレンなどが選ばれる。内層部分３２は、相互に予め定める間隔Ｗ５をあけて配置される。前記予め定める間隔Ｗ５は、内層部分３２の粒径に略等しく選ばれる。
【００６６】
図１１（２）は、光電変換層２の厚み方向他表面１３上に微粒子３１を配置して示す断面図である。内層部分３２を配置した後、内層部分３２、および光電変換層３２の厚み方向他表面１３を覆うように、金属から成る被覆膜３６を形成する。被覆膜３６は、たとえば内層部分３２を、化学的に表面修飾する、または真空蒸着法によって形成される。被腹膜３６は、たとえば金、銀および白金のうちいずれか１つによって形成されるのが好ましい。被腹膜３６は、微粒子３１の外層部分３３となる。
【００６７】
微粒子３１は内層部分３２が光学的に透明であるため、プラズモンは微粒子３１の外側表面だけでなく内側表面、すなわち外層部分３３の内層部分３２側の表面にも発生し、互いに強めあう。このため長波長の光に対応する高次のモードのプラズモンを効率よく発生することができる。
【００６８】
このような微粒子３１は、形状が対称的な構造を取るため、偏光依存性がない。対称的な構造とは、光電変換層２の厚み方向に平行であり、かつ微粒子３１の中心を通る軸線に関して、回転対称となる構造である。偏光依存性がないことによって、光電変換層２を透過して入射する光の向きによって、微粒子３１の周りに形成される電場に影響を与えにくい。したがって、光電変換素子１の配置する際に、光電変換素子１の向きを気にすることなく配置することができるので、設置の自由度を向上させることができる。
【００６９】
また電界形成物質を微粒子３１によって形成する場合、前述の実施の形態の円柱状の微粒子１１と比較して、光電変換層２の厚み方向他表面１３上に高密度に、微粒子３１を配置することができる。また、直径が数１００ｎｍ程度のポリスチレンから成る球状粒子である内層部分３２は、金属から成る球状粒子および円柱状粒子と比較して、サイズの制御が容易で、目的の大きさに揃った粒子を容易に形成することができるので、プラズモン共鳴の特性を容易に制御できる。すなわち、内層部分３２の直径を偏光するだけで、微粒子３１がプラズモン共鳴によって電場を形成すべき波長帯を、容易に選択することができる。これによって、設計の自由度を向上させることができる。
【００７０】
本発明の実施のさらに他の形態において、前記微粒子３１の内層部分３２は、空気によって形成されてもよい。このような形状は、外層部分３３を中空に形成することによって実現することができる。また微粒子３１の内層部分３２、言い換えると微粒子３１の核となる粒子は、材料が誘電体などの光を透過する材料であればよい。
【００７１】
図１２は、本実施のさらに他の形態の光電変換素子における電場形成物質４４に含まれる微粒子５１の構成を示す斜視図であり、図１３は図１２の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩから見た断面図である。本実施の形態の光電変換素子と、前述の図１に示す実施の形態の光電変換素子１とは、微粒子１１の形状のみが異なり、他の部分は同様に形成される。本実施の形態における微粒子５１は、金属から成り、環形状を有する。具体的には、微粒子５１は、円環形状を有する。以後、本実施の形態の微粒子５１を、環状微粒子５１と記載する場合がある。本実施の形態において、環形状は、略環形状および環形状に近似することができる形状を含む。
【００７２】
環状微粒子５１は、光電変換層２の厚み方向他表面１３に、軸線Ｌ２がほぼ垂直になるように配置される。光電変換層２のバンドギャップに等しいエネルギを有する光の波長をＮ（ｎｍ）とすると、環状微粒子５１の内径Ｄ４および外径Ｄ５間の厚みＴ６は、光の波長Ｎの１０分の１以下であるＮ／１０ｎｍ以下であり、かつ１０ｎｍ以上に形成され、外径Ｄ５が光の波長Ｎの１倍以下であるＮｎｍ以下であり、かつ２０ｎｍ以上に選ばれる。環状微粒子５１の内径Ｄ４は、最大内径と最小内径との平均化したものであり、外径Ｄ５は、最大外径と最小内径とを平均化したものである。
【００７３】
本実施の形態のように微粒子５１を、略環状にすることによって、一つの環状微粒子３１が光電変換層２に接する面積を、球形状に形成される微粒子と比較して、より大きくすることができる。微粒子５１の共鳴によって増強される電場は、微粒子５１の表面５２近傍にのみ存在するので、一つの微粒子５１の表面５２が光電変換層２に接している面積が広いほど、微粒子５１の表面５２に発生する光増強電場を、光電変換層２内における光電変換に寄与させることができる。これによって、光電変換層２における変換効率を向上させることができる。
【００７４】
図１４は、環状微粒子５１の形成工程を示す断面図である。図１４（１）は、光電変換層２の厚み方向他表面１３に、環状形成補助粒子５３を配置して示す断面図である。まず、光電変換層２の厚み方向他表面１３上の微粒子配置領域１５に、環状形成補助粒子５３を配置する。環状形成補助粒子５３は、たとえばポリスチレンから成る。隣接する環状形成補助粒子５３は、相互に予め定める間隔Ｗ６をあけて設けられる。予め定める間隔Ｗ６は、環状形成補助粒子５３の粒径に略等しく選ばれる。
【００７５】
図１４（２）は、環状形成補助粒子３５と、光電変換層２の厚み方向他表面１３とを、導電膜５４によって被覆して示す断面図である。環状形成補助粒子５３を配置した後、この環状形成補助粒子５３および光電変換層２の厚み方向他表面１３を覆うように、導電膜５４を形成する。導電膜５４は、たとえば金、銀および白金などの金属から成る。導電膜５４は、たとえば蒸着法によって形成される。
【００７６】
図１４（３）は、導電膜５４の一部を取り除いて、環状形成補助粒子５３を露出させた状態を示す断面図である。図１４（２）に示す導電膜５４の一部を、イオンビーム５５によるエッチングによって除去する。導電膜５４の環状形成補助粒子５３および光電変換素子２とは反対側から、イオンビームを照射する。これによって、導電膜５４のうち、各環状形成補助粒子５３の光電変換層２とは反対側の表面を覆う部分、具体的に言うと、光電変換層２の厚み方向において、導電膜５４のうち、環状形成補助粒子５３の中央部から、光電変換層２とは反対側の部分を覆う部分５６が除去される。また導電膜５４のうち、各環状形成補助粒子５３間で、光電変換層２の厚み方向他表面１３に沿って形成される部分５７が除去される。
【００７７】
図１４（４）は、光電変換層２の厚み方向他表面１３上に環状微粒子５１が形成された状態を示す断面図である。前述の工程が終了すると、環状形成補助粒子５３を除去する。これによって、光電変換層２の厚み方向他表面１３には、環状微粒子５１が形成される。環状微粒子５３の直径Ｄ５は、環状形成補助粒子５３の直径、および導電膜５４の厚みによって決定される。環状微粒子５１の、軸線Ｌ２方向の寸法Ｈ１は、環状形成補助粒子５３の半径に略等しく選ばれる。
【００７８】
環状微粒子５１では表面５２に発生する強い電場は、環に沿って発生するが、上記のように光電変換層の表面に直接形成された環状微粒子５１は、リング面、すなわち軸線Ｌ２に垂直な面が、光電変換層２の厚み方向他表面１３に接するため、発生する強い電場をより多く光電変換層２内に形成することができる。
【００７９】
本発明の各実施の形態では、光電変換素子を太陽電池に適用して示したが、光電変換素子は、たとえばフォトダイオードなど他の光電変換素子に適用されてもよい。この場合であっても、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の一形態の光電変換素子１の構成を示す断面図である。
【図２】微粒子１１の表面１２からの距離と、電場強度とを表すグラフである。
【図３】微粒子１１を拡大して示す平面図である。
【図４】微粒子１１を示す斜視図である。
【図５】微粒子１１の断面図である。
【図６】微粒子の材料に金を用いた場合の光吸収の波長依存性を、球状粒子および円柱状粒子のそれぞれについてプロットしたグラフである。
【図７】光電変換素子１の形成工程を示すフローチャートである。
【図８】本実施の他の形態の光電変換素子における微粒子２１の形状を示す斜視図である。
【図９】図８の微粒子２１を、長軸を含む仮想一平面で切断した断面図である。
【図１０】本実施のさらに他の形態における光電変換素子における電場形成物質２４を示す斜視図である。
【図１１】電場形成物質２４の形成工程を表す断面図である。
【図１２】本実施のさらに他の形態の光電変換素子における電場形成物質４４に含まれる微粒子５１の構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩから見た断面図である。
【図１４】環状微粒子５１の形成工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光電変換素子
２  光電変換層
４，２４，４４  電場形成物質
１１，２１，３１，５１  微粒子
３２  内層部分
３３  外層部分
【図１】
2006066550.tif 000003
【図２】
2006066550.tif 000004
【図３】
2006066550.tif 000005
【図４】
2006066550.tif 000006
【図５】
2006066550.tif 000007
【図６】
2006066550.tif 000008
【図７】
2006066550.tif 000009
【図８】
2006066550.tif 000010
【図９】
2006066550.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006066550.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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