量子スケールデバイス工学（３）

 

  

 【奥州街道仮想ローイング　古河宿】




　　　　　　　　草の戸も　住み替わる代ぞ　ひなの家　　　　　　　松尾芭蕉

 

　月日は百代(はくだい)の過客(くわかく)にして行きかふ年もまた旅人な肌舟の上に生涯を浮か
　べ、馬の□をとらへて老いを過ふる者は日々旅にして旅をすみかとす。古人も多く旅に死せる
　あ肌子もいづれの年よりか、片雲の風に誘はれて、漂泊の思ひやます、海浜にさすらへ、去年
　こそ)の秋、江上(かうしやう)の破屋(はおく）にもの巣を払ひで、やや年も暮れ、春立てる霞
　（かすみ）の空に白河の関越えんと、そそる神の物につきて心を狂はせ、道祖神の招きにあひ
　て取るもの手につかす、ももひきの破れをつづり、笠の緒（を）つけ替へて、三里に灸すうるよ
　り、松島の月まづ心にかかりて、住める方(かた)は人に譲り、杉風(さんふう)が別墅（べつし
　よ）に移るに

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　漂白の思ひ／『おくの細道』　

 

さて、今夜から奥州街道をはじめることになる。まずは古河宿（こがじゅく）から。古くは万葉集
にも登場、河川交通の要所として、江戸時代には譜代大名の城下町、日光街道の宿場町として栄え
てきた。足利氏とのつながりも深く、中世東国社会の政治文化において重要な位置を占めてきた古
河公方の拠点として知られている。

古河宿は、江戸時代の日光街道（日光道中）の宿場。下総国の古河城下に設けられ、現在は茨城県
古河市中央町・本町・横山町に相当する。日光街道の江戸・日本橋から数えて９番目の宿場。江戸
時代の全期を通じて、古河藩が管理していた古河三宿（中田・古河・野木）の一つである。天保14
年（1843年）の『日光道中宿村大概帳』によれば、本陣・脇本陣は１軒ずつ設けられ、旅籠が31軒
（大5,中6,小20）あった。宿内の家数は1,105軒、人口は3,865人であった。将軍家による日光社参
では、古河城は岩槻城・宇都宮城と並び、将軍の宿城とされており、日光街道における主要な宿場
の一つであった。日光社参のときには、従者の数が膨大になるため、通常の宿泊施設だけでは足り
ずに、城下の武家屋敷や町屋も割り当てられた。宿場は日光街道沿いの台町・一丁目・二丁目・横
町にあったが、渡良瀬川等による河川交通も発達していたことから、古河の町は日光街道から河岸
へ向けて折れ曲がった石町・江戸町等にも広がりＴ字型に形成されていた。大名が宿泊する本陣は
時期により異なるが、最もよく知られているのは二丁目にあったもので、現在、跡地には「本陣跡
碑」がある。脇本陣も二丁目にあったといわれる。



味が非常によく品質もすぐれた南瓜。側枝の発生が少なく密植でき、側枝かきの手間がかからない
省力品種。エビスかぼちゃと共に主流のかぼちゃである。現在はホクホク系の食味の主力は「栗系」
品種だが、一時期はホクホク系といえば「みやこ」として人気があった。

 

●カボチャ豚挽肉チーズコロッケラーメン 

このミヤコカボチャを使い、ご当地ラーメンを考えてみた。ベースを味噌ラーメンとして豚挽肉と
カボチャとチーズでコロッケをこしらえ、一口大のボールコロッケを数個ラーメンにトッピングす
る。このときカボチャは皮ごとフードプロセッサーで潰し混ぜ、塩・こしょう・チーズ（粉チーズ
でも骰子切りチーズでも自由） を加え丸め、小麦粉、卵、パン粉で衣をつくる。これをオリーブ
オイルで揚げれば完成（名前は、古河ハロウィンラーメンとしてみは？）。

 

●量子スケールデバイス工学（３）

 図１

【量子ドット太陽電池研究Ⅰ　中】 

昨夜に続き、今夜は具体的な量子ドット太陽電池の作製方法を注意深く掲載していくことにする。

また、太陽電池１００では、ｐ型半導体材料１２ａに移動した正孔とｎ型半導体材料１２ｂに移動
した電子との両者の界面における再結合を防ぐため、両者の界面に十分な幅の空乏層が形成される
ようなキャリア密度となるように、ドーパント濃度を調整する必要がある。上述したように、太陽
電池１００では、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａで生成された電子がｎ型半導体材
料１２ｂへと達した後は、エネルギーがほとんど失われない。また、キャリア発生部１６ｘａ、
１６ｙａ、１６ｚａで生成された正孔がｐ型半導体材料１２ａへと達した後は、エネルギーがほと
んど失われない。従来のホットキャリア型太陽電池では、太陽光を十分に吸収するためにキャリア
発生部の厚みが少なくとも１００ｎｍ以上必要であり、キャリアがキャリア選択移動部へと達する
までのエネルギー損失が大きく、変換効率向上の妨げとなっていた。これに対し、太陽電池１００
では、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａの直径を制御して、キャリア発生部１６ｘａ、
１６ｙａ、１６ｚａで発生させたキャリアがｐ型半導体材料１２ａやｎ型半導体材料１２ｂへと達
するまでの移動距離を１０ｎｍ以下程度にすることにより、移動時に失われるエネルギーを大幅に
低減することが可能になる。さらに、太陽電池１００では、図７に示したように、ｐ型半導体材料
１２ａの伝導帯下端がＥｃ１ｂよりも紙面上側に位置し、ｐ型半導体材料１２ａの伝導帯下端のエ
ネルギーとＥｃ１ｂとの差が大きい。かかる形態とすることにより、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａ
で発生させた電子がｐ型半導体材料１２ａへ移動し難くなるので、ｐ型半導体材料１２ａにおいて
電子と正孔とが結合して消滅することに伴うエネルギー損失を低減することができる。加えて、太
陽電池１００では、図７に示したように、ｎ型半導体材料１２ｂの価電子帯上端がＥｖ１ｂよりも
紙面下側に位置し、ｎ型半導体材料１２ｂの価電子帯上端のエネルギーとＥｖ１ｂとの差が大きい。
かかる形態とすることにより、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａで発生させた正孔が
ｎ型半導体材料１２ｂへ移動し難くなるので、ｎ型半導体材料１２ｂにおいて電子と正孔とが結合
して消滅することに伴うエネルギー損失を低減することができる。したがって、本発明によれば、
光電変換効率を高めることが可能な太陽電池１００を提供することができる（下図７参照）。図７

太陽電池１００において、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａを構成する半導体材料の
バンドギャップは、例えば、０．４ｅＶ以上１．６ｅＶ以下とすることができる。キャリア発生部
１６ｘａの直径は、例えば６ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができ、Ｅｇ１ａは、例えば０．４
ｅＶ以上１．２ｅＶ以下とすることができる。また、キャリア発生部１６ｙａの直径は、例えば４
ｎｍ以上１８ｎｍ以下とすることができ、Ｅｇ１ｂは、例えば０．６ｅＶ以上１．４ｅＶ以下とす
ることができる。また、キャリア発生部１６ｚａの直径は、例えば２ｎｍ以上１６ｎｍ以下とする
ことができ、Ｅｇ１ｃは、例えば０．８ｅＶ以上１．６ｅＶ以下とすることができる。キャリア発
生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａの大きさを上記大きさにすると、量子効果により、キャリア発
生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａのバンドギャップはバルクのバンドギャップよりも大きくなる。
また、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａを構成可能な半導体材料としては、ＰｂＳｅ、
ＩｎＡｓ、ＰｂＳ、Ｇｅ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、
ＣｄＴｅ等を例示することができる。キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａを、Ｇｅ、Ｓｉ
等のＩＶ族元素や、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ等のⅢ－
Ｖ族化合物で構成する場合、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａは、有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）や分子線エピタキシ法（ＭＢＥ）等の気相成長法によって作製することができる。
また、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａを、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等のⅣ－Ⅵ族化合物や、
ＣｄＴｅ等のⅡ－Ⅵ族化合物で構成する場合、キャリア発生部１６ｘａ、１６ｙａ、１６ｚａはイ
オンプレーティングを含む真空蒸着法や、スパッタ法等の気相成長法や、ゾルゲル法、ソルボサー
マル法等の化学的合成法によって作製することができる。

   　　

この図をクリック！

また、量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑを構成する半導体材料のバンドギャップは、
例えば、０．６ｅＶ以上３．０ｅＶ以下とすることができる。また、量子井戸層16ｘｂｑ、16ｙｂｑ、
16ｚｂｑの厚さは、離散準位が形成される厚さにする等の観点から、例えば２ｎｍ以上10ｎｍ以下
とすることができる。量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑをこのような厚さにすると
、量子効果により、量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑのバンドギャップはバルクの
バンドギャップよりも大きくなる。また、量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑを構成
可能な半導体材料としては、Ｇｅ、ＧａＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、Ｓｉ、
ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＺｎＴｅ、Ｇａ
Ｐ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等を例示することができる。量子井戸層16ｘｂｑ、16ｙｂｑ、16ｚｂｑを、
Ｇｅ、Ｓｉ等のＩＶ族元素や、ＧａＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ａｌ
ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＰ等のⅢ－Ｖ族化合物で構成する場合、量子井戸層１６ｘｂｑ、
１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑは、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）や分子線エピタキシ法（ＭＢＥ）
等の気相成長法によって作製することができる。また、量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６
ｚｂｑを、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等のⅡ－Ⅵ族化合物で構成する場合、
量子井戸層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑは、イオンプレーティングを含む真空蒸着法や、
スパッタ法等の気相成長法や、ゾルゲル法、ソルボサーマル法等の化学的合成法によって作製する
ことができる。 

化学的合成法を用いたキャリア生成粒子１６ｘの作製法の具体例として、キャリア発生部１６ｘａ
にＰｂＳｅ、第１障壁層１６ｘｂａ及び第２障壁層１６ｘｂｂにＺｎＳ、量子井戸層１６ｘｂｑに
ＣｄＴｅを用いた場合について、以下に説明する。

●キャリア発生部１６ｘａの合成

フラスコ（キャリア生成粒子１６ｘの作製法に関する以下の説明において、「第１フラスコ」とい
う。）に、溶媒となるフェニルエーテル、オレイン酸、及び、トリオクチルフォスフィンと、Ｐｂ
源である酢酸鉛とを入れ、不活性ガス中で８５℃程度に加熱することにより酢酸鉛を溶解した後、
４５℃程度に冷却する。次いで、第１フラスコに、Ｓｅ源であるセレン化トリオクチルフォスフィ
ンを加える。一方、第１フラスコとは別のフラスコ（キャリア生成粒子１６ｘの作製法に関する以
下の説明において、「第２フラスコ」という。）にフェニルエーテルを入れ、不活性ガス中で200
℃程度に加熱する。その後、加熱された第２フラスコへ、Ｓｅ源が加えられた第１フラスコ中の溶
液を注入し、１２０℃程度に冷却する。以上の過程を経ることにより、直径８ｎｍ程度のキャリア
発生部１６ｘａ（ＰｂＳｅ量子ドット）を生成することができる。ＰｂＳｅのバンドギャップはバ
ルクでは０．２７ｅＶであるが、量子効果により０．５ｅＶ～１．２ｅＶ程度となる。なお、キャ
リア発生部１６ｘａとは大きさが異なるキャリア発生部１６ｙａやキャリア発生部１６ｚａを作製
する際には、Ｓｅ源が加えられた第１フラスコ中の溶液を加熱された第２フラスコへと注入した後
に冷却する際の冷却速度を速くしたり、冷却する時間や冷却完了温度を変更したりする等、作製条
件を適宜変更すれば良い。

●第１障壁層１６ｘｂａの合成

フラスコ（キャリア生成粒子１６ｘの作製法に関する以下の説明において、「第３フラスコ」とい
う。）に、トリオクチルフォスフィンを入れ、さらに、Ｚｎ源であるジメチル亜鉛、及び、Ｓ源で
あるビストリメチルシリルサルファイドを加え、３００℃程度に加熱する。その後、第３フラスコ
の溶液を、２００℃程度に再加熱した第２フラスコへと加え、１００℃程度に冷却する。以上の過
程を経ることにより、キャリア発生部１６ｘａの周囲に、厚さ３ｎｍ程度の第１障壁層１６ｘｂａ
（ＺｎＳ層）を形成することができる。このようにして形成したＺｎＳ層のバンドギャップは、
３．５８ｅＶである。

●第２障壁層１６ｘｂｂの合成

フラスコ（キャリア生成粒子１６ｘの作製法に関する以下の説明において、「第５フラスコ」とい
う。）に、トリオクチルフォスフィンを入れ、さらに、Ｚｎ源であるジメチル亜鉛、及び、Ｓ源で
あるビストリメチルシリルサルファイドを加え、３００℃程度に加熱する。その後、第５フラスコ
の溶液を、２００℃程度に再加熱した第２フラスコへと加え、１００℃程度に冷却する。以上の過
程を経ることにより、量子井戸層１６ｘｂｑの周囲に、厚さ３ｎｍ程度の第２障壁層１６ｘｂｂ（
ＺｎＳ層）を形成することができる。このようにして形成したＺｎＳ層のバンドギャップは、
３．５８ｅＶである。こうして第２障壁層１６ｘｂｂを形成したら、例えばメタノールを用いた洗
浄を行う工程を経て、キャリア生成粒子１６ｘを得ることができる。

また、太陽電池１００において、ｐ型半導体材料１２ａとしては、ポリ３ヘキシルチオフェン（Ｐ
３ＨＴ）、ペンタセン、テトラセン、ＭＤＭＯ－ＰＰＶ等の有機半導体を用いることができ、ｐ型
半導体材料１２ａの形状は、粒子状、分子状、高分子状とすることができる。また、ｎ型半導体材
料１２ｂとしては、フラーレン（Ｃ６０）、フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ）、キノリノールアルミ
錯体等の有機半導体を用いることができ、ｎ型半導体材料１２ｂの形状は、粒子状、分子状、高分
子状とすることができる。また、混合ｐｎ材料層１２に含まれる、キャリア生成粒子、ｐ型半導体
材料１２ａ、及び、ｎ型半導体材料１２ｂの混合比率は特に限定されず、例えば、質量比で、キャ
リア生成粒子：ｐ型半導体材料１２ａ：ｎ型半導体材料１２ｂ＝２：１：１とすることができる。
キャリア生成粒子、ｐ型半導体材料１２ａ、及び、ｎ型半導体材料１２ｂの混合比率は、それぞれ、
０．１倍～１０倍の範囲で適宜変化させても良い。

また、ｐ層１１及びｎ層１３を構成する半導体材料のバンドギャップは、例えば、０．９ｅＶ以上
３．０ｅＶ以下とすることができ、ｐ層１１及びｎ層１３の厚さは例えば１００ｎｍ程度とするこ
とができる。ｐ層１１は、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、
ＣｄＳｅ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等に公知
のｐ型不純物を添加することによって作製することができ、ｎ層１３は、ＺｎＯ、ＧａＡｓＳｂ、
ＧａＩｎＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、
ＡｌＡｓ、ＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等に公知にｎ型不純物を添加することによって作
製することができる。このほか、ｐ層１１は、ｐ型半導体材料１２ａと同様の材料によって構成す
ることも可能であり、ｎ層１３は、ｎ型半導体材料１２ｂと同様の材料によって構成することも可
能である。ｐ層１１やｎ層１３に、Ｓｉ等のⅣ族元素や、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＰ、
ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＰ等のⅢ－Ⅴ族化合物を用いる場合、ｐ層
１１やｎ層１３は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）や分子線エピタキシ法（ＭＢＥ）等の気相
成長法によって作製することができる。また、ｐ層１１やｎ層１３に、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ等のＩＩ－ＶＩ族化合物を用いる場合、ｐ層１１やｎ層１３は、イオンプ
レーティングを含む真空蒸着法や、スパッタ法等の気相成長法や、ゾルゲル法、ソルボサーマル法
等の化学的合成法によって作製することができる。あるいは、ゾルゲル法、ソルボサーマル法等に
より粒子を合成した後、有機溶媒に混合し、スピンコート法やディップコート法等の塗布法、また
は、スクリーン印刷法やインクジェット法等の印刷法等により、ｐ層１１やｎ層１３を形成すべき
物質の表面へ塗布した後、アニール処理を行うことによっても作製することができる。

また、表面電極１５及び裏面電極１４は、例えば蒸着法等の公知の方法によって作製することがで
きる。表面電極１５は、例えばくし型形状のＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料、あるいは酸化インジ
ウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）
等の透明導電膜等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料を適宜用いることができ、裏面電
極１４は、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等、太陽電池の電極として使用可能な公知の材料を適宜用いる
ことができる。表面電極１５及び裏面電極１４の厚さは、例えば金属材料の場合は１～１０μｍ、
透明導電膜の場合は０．１～１μｍ程度とすることができる。

このように構成される太陽電池１００の製造方法の一形態を、以下に説明する。太陽電池１００を
製造するには、まず、公知のガラスやプラスチック等の基板の上に、蒸着法等の公知の方法によっ
て、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等によって構成される裏面電極１４を形成する。次いで、１～１０質量％程
度となる量の、ｐ層１１を構成すべきｐ型半導体材料を、有機溶媒（例えば、キシレン、クロロホ
ルム、クロロベンゼン等。以下において同じ。）に混合して作製したｐ層用組成物を、スピンコー
ト法やディップコート法等の方法で裏面電極１４の表面に塗布する。その後、室温で数十分～２時
間程度、又は、１００℃程度の乾燥炉内で１０分程度保持し、有機溶媒を蒸発させることにより、
ｐ層１１を形成する。こうしてｐ層１１を形成したら、有機溶媒に、合計で１～１０質量％程度と
なる量のキャリア生成粒子１６ｘ、ｐ型半導体材料１２ａ、及び、ｎ型半導体材料１２ｂを加える
ことにより、キャリア生成粒子１６ｘを含む混合ｐｎ材料層用組成物を作製する。ここで、キャリ
ア生成粒子１６ｘは上述の方法によって作製することができる。次いで、キャリア生成粒子１６ｘ
を含む混合ｐｎ材料層用組成物を、スピンコート法やディップコート法等の方法でｐ層１１の表面
に塗布する。この際、ｐ層１１の表面に塗布したキャリア生成粒子１６ｘを含む混合ｐｎ材料層用
組成物の厚さ方向に、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…が１つ含まれるように、キャリア生成
粒子１６ｘを含む混合ｐｎ材料層用組成物を塗布する。ｐ層１１の表面にキャリア生成粒子１６ｘ
を含む混合ｐｎ材料層用組成物を塗布したら、乾燥させて有機溶媒を蒸発させる。有機溶媒を蒸発
させる乾燥は、例えば、室温で数十分～２時間程度、又は、１００℃程度の乾燥炉内で１０分程度
保持することによって行うことができる。その後、ｐ層１１の表面に、厚さ方向へ５～２０個程度
のキャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…が配置されるように、キャリア生成粒子１６ｘを含む混合
ｐｎ材料層用組成物の塗布及び乾燥を繰り返すことにより、混合ｐｎ材料層１２のうち、キャリア
生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…を配置した部位を形成する。キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…を
配置した部位を形成したら、続いて、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…をキャリア生成粒子
１６ｙ、１６ｙ、…に代えるほかは、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…を配置した部位を形成
する方法と同様にして、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…を配置した部位の表面に、キャリア
生成粒子１６ｙ、１６ｙ、…を配置した部位を形成する。このようにして、キャリア生成粒子１６ｙ、
１６ｙ、…を配置した部位を形成したら、続いて、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…をキャリ
ア生成粒子１６ｚ、１６ｚ、…に代えるほかは、キャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…を配置した
部位を形成する方法と同様にして、キャリア生成粒子１６ｙ、１６ｙ、…を配置した部位の表面に、
キャリア生成粒子１６ｚ、１６ｚ、…を配置した部位を形成する。こうして混合ｐｎ材料層１２を
形成したら、蒸着法等の公知の方法によって、混合ｐｎ材料層１２の表面に、ＺｎＯ等によって構
成されるｎ層１３を形成する。又は、１～１０質量％程度となる量の、ｎ層１３を構成すべきｎ型
半導体材料を、有機溶媒に混合して作製したｎ層用組成物を、スピンコート法やディップコート法
等の方法で混合ｐｎ材料層１２の表面に塗布した後、室温で数十分～２時間程度、又は、１００℃
程度の乾燥炉内で１０分程度保持し、有機溶媒を蒸発させることにより、ｎ層１３を形成する。こ
うしてｎ層１３を形成したら、真空蒸着法等の公知の用法によって、くし型形状の金属材料、ある
いは透明導電膜等によって構成される表面電極１５をｎ層１３の表面に形成する。太陽電池１００
は、例えばこのような過程を経ることにより、作製することができる。なお、太陽電池１００を製
造する際の乾燥雰囲気は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。

太陽電池１００に関する上記説明では、受光面に近い部位に、離散準位の間隔が広く且つ少数の離
散準位を有するキャリア生成粒子１６ｚ、１６ｚ、…が配置され、受光面から離れた部位に、離散
準位の間隔が狭く且つ多数の離散準位を有するキャリア生成粒子１６ｘ、１６ｘ、…が配置されて
いる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の光電変換素子が、混合ｐｎ材
料層を有する形態である場合、混合ｐｎ材料層には、離散準位の間隔及び数が異なる複数のキャリ
ア生成物質が一様に分散されている形態や、受光面側に離散準位の間隔が狭く多数の離散準位を有
するキャリア生成物質が配置され、受光面から離れた部位に離散準位の間隔が広く少数の離散準位
を有するキャリア生成物質が配置されている形態とすることも可能である。ただし、このように構
成すると、離散準位の間隔が狭く多数の離散準位を有するキャリア生成物質で多量のキャリアが生
成し、離散準位の間隔が広く少数の離散準位を有するキャリア生成物質では少量のキャリアが生成
する。このようにして、キャリア生成物質間でキャリアの濃度差が生じると、多量のキャリアが生
成したキャリア生成物質からｎ層やｐ層へキャリアが移動する途中で、少量のキャリアが生成した
キャリア生成物質へキャリアが移動し、ｎ層やｐ層へ到達するキャリアの数が低減しやすい。した
がって、かかる事態を回避して光電変換効率を高めやすい形態にする等の観点から、混合ｐｎ材料
層の相対的に受光面に近い部位に配置されたキャリア生成物質のキャリア発生部は、混合ｐｎ材料
層の相対的に受光面から離れた部位に配置されたキャリア生成物質のキャリア発生部よりも、離散
準位の間隔が広く且つ少数の離散準位を有するように、複数のキャリア生成物質を配置することが
好ましい。

また、太陽電池１００に関する上記説明では、価電子帯側に離散準位が形成されていない量子井戸
層１６ｘｂｑ、１６ｙｂｑ、１６ｚｂｑが用いられる形態を例示したが、キャリア生成部で生じさ
せた電子及び正孔を、再結合させないようにしながらｎ層やｐ層へと移動させる形態（第１実施形
態にかかる本発明）の光電変換素子で使用可能な量子井戸層の形態は、これに限定されない。第１
実施形態にかかる本発明の光電変換素子には、伝導帯側及び価電子帯側のそれぞれに離散準位が形
成されている量子井戸層を用いることも可能である。

 

 　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　「特開2014-017420 光電変換素子」　第55項まで
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　株式会社 豊田中央研究所

 

 

 

複数人用救命ブイ：数人でも助けることが出来る救命ブイ。通常では丸い形だが、必要時に、それ
を細長い形に展開すれば、数人で同時に利用できる（上図クリック）。