特許 7447297 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/072 20120101AFI20240304BHJP

   H01L 31/0725 20120101ALI20240304BHJP

【ＦＩ】

H01L31/06 400

H01L31/06 410

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022555255

(86)(22)【出願日】2020-10-09

(86)【国際出願番号】 JP2020038404

(87)【国際公開番号】W WO2022074852

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2022-07-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】中川 直之

(72)【発明者】

【氏名】水野 幸民

(72)【発明者】

【氏名】芝崎 聡一郎

(72)【発明者】

【氏名】保西 祐弥

(72)【発明者】

【氏名】山崎 六月

(72)【発明者】

【氏名】平岡 佳子

(72)【発明者】

【氏名】山本 和重

【審査官】佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１３０３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０５９０５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１６２６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】MINAMI, Tadatsugu et al.，"Heterojunction solar cell with 6% efficiency based on an n-type aluminum-gallium-oxide thin film and p-type sodium-doped Cu2O sheet"，Applied Physics Express，2015年，Vol.8，pp.022301-1 - 022301-4

【文献】MINAMI, Tadatsugu et al.，"Relationship between the electrical properties of the n-oxide and p-Cu2O layers and the photovoltaic properties of Cu2O-based heterojunction solar cells"，Solar Energy Materials and Solar Cells，2016年，Vol.147，pp.85-93

【文献】MINAMI, Tadatsugu et al.，"Cu2O-based heterojunction solar cells with an Al-doped ZnO/oxide semiconductor/thermally oxidized Cu2O sheet structure"，Solar Energy，2014年，Vol.105，pp.206-217

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０４－３１／０７８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｐ電極と、
ｎ電極と、
前記ｐ電極と前記ｎ電極の間に位置する亜酸化銅を主体とするｐ型光吸収層と、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ電極の間に位置し、第１ｎ型層及び第２ｎ型層を有する、又は、第１ｎ領域及び第２ｎ領域を有するｎ型層を有し、
前記第１ｎ型層及び前記第１ｎ領域は、前記ｐ型光吸収層側に位置し、
前記第２ｎ型層及び前記第２ｎ領域は、前記ｎ電極側に位置し、
前記第１ｎ型層及び前記第１ｎ領域は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物を主体として、前記Ｍ１はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、前記ｘ１、ｘ２及びｘ３は、０より大きい数値であり、前記ｘ１及びｘ２の和を２とする場合、前記ｘ３は３．０以上３．８以下であり、前記Ｍ１は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＢからなる群より選ばれる１種以上を少なくとも含み、
前記第２ｎ型層及び前記第２ｎ領域は、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体として、前記Ｍ２はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ及びＧｅであり、前記Ｍ３はＳｎ、又は、Ｓｎ及びＭｇであり、前記ｙ１、ｙ２及びｙ３は０以上の数値であって、ｙ４は０より大きく、前記ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とする場合、前記ｙ５は２．２以上３．６以下である太陽電池。

【請求項2】

（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．６０以上０．９８以下であり、
（ｙ３＋ｙ４）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．０２以上０．４０以下である請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．６５以上０．９５以下であり、
（ｙ３＋ｙ４）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．０５以上０．３５以下である請求項１又は２に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域中にＺｎ又は／及びＳｎが含まれる場合、前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域中のＺｎとＳｎ組成比率は、前記第２ｎ型層又は前記２ｎ領域中のＺｎとＳｎのそれぞれの濃度よりも低い請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記Ｍ２の元素は、前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域に含まれる元素又は／及びｎ電極に含まれている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記第２ｎ型層又は前記第２ｎ領域がＺｎを含む場合、前記ｎ電極は、Ｚｎを含む酸化物透明導電膜である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記ｙ３は、前記ｘ２よりも小さい請求項１ないし６のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記Ｍ２_ｙ３はＨｆ_ｙ３０Ｚｒ_ｙ３１Ｉｎ_ｙ３２Ｔｉ_ｙ３３Ａｌ_ｙ３４Ｂ_ｙ３５Ｓｉ_ｙ３６Ｇｅ_ｙ３７ で表され、ｙ３＝ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３２＋ｙ３３＋ｙ３４＋ｙ３５＋ｙ３６＋ｙ３７を満たし、
ｙ３０は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３１は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３２は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３３は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３４は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３５は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３６は、０．００以上０．４０以下であり、
ｙ３７は、０．００以上０．４０以下であり、
（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３４＋ｙ３５）／（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３２＋ｙ３３＋ｙ３４＋ｙ３５＋ｙ３６＋ｙ３７）は、０．７０以上１．００以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項9】

ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．１０以上０．５０以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記第２ｎ型層又は前記第２ｎ領域のＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１以上の元素は、前記ｐ型光吸収層側で少なく、前記ｎ電極側で多く、
前記第２ｎ型層又は前記第２ｎ領域のＡｌ、Ｂ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上の元素は、前記ｐ型光吸収層側で多く、前記ｎ電極側で少ない請求項１ないし９のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項11】

ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．１０以上０．６０以下である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記Ｍ１_ｘ２はＨｆ_ｘ２０Ｚｒ_ｘ２１Ｉｎ_ｘ２２Ｚｎ_ｘ２３Ｔｉ_ｘ２４Ａｌ_ｘ２５Ｂ_ｘ２６Ｓｎ_ｘ２７Ｓｉ_ｘ２８Ｇｅ_ｘ２９で表され、ｘ２＝ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９を満たし、
ｘ２０は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２１は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２２は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２３は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２４は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２５は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２６は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２７は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２８は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２９は、０．００以上０．６０以下であり、
（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．７０以上１．００以下である請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記Ｍ１_ｘ２はＨｆ_ｘ２０Ｚｒ_ｘ２１Ｉｎ_ｘ２２Ｚｎ_ｘ２３Ｔｉ_ｘ２４Ａｌ_ｘ２５Ｂ_ｘ２６Ｓｎ_ｘ２７Ｓｉ_ｘ２８Ｇｅ_ｘ２９で表され、ｘ２＝ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９を満たし、
ｘ２１は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２２は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２３は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２４は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２５は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２６は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２７は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２８は、０．００以上０．６０以下であり、
ｘ２９は、０．００以上０．６０以下であり、
（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．８０以上１．００以下である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項14】

前記Ｇａ及びＭ１の元素からなる群より選ばれる１以上の元素は、前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域中で膜厚方向に組成比率が変化している請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項15】

前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域中でＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群から選ばれる１種以上の元素は、前記ｐ型光吸収層側で少なく、前記ｎ電極側で多く、
前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域中でＡｌ、Ｂ、Ｈｆ及びＺｒからなる群から選ばれる１種以上の元素は、前記ｐ型光吸収層側で多く、前記ｎ電極側で少ない請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項16】

前記第１ｎ型層又は前記第１ｎ領域と、前記第２ｎ型層又は前記第２ｎ領域の間に第３ｎ型層又は第３ｎ型領域を有し、
前記第３ｎ型層及び前記第３ｎ型領域はＧａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表され、Ｍ４はＨｆ又は／及びＺｒであり、Ｍ５はＩｎ、Ｔｉ及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上であり、Ｍ６はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ７はＳｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｚ１及びｚ６は０より大きい数値であり、ｚ２、ｚ３、ｚ４及びｚ５は０以上の数値であり、ｚ１、ｚ２、ｚ３、ｚ４及びｚ５の和を２とする場合のｚ６は３．０以上３．８以下である請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項17】

請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の太陽電池と、
請求項１ないし１６いずれか１項に記載の太陽電池のｐ型光吸収層よりもバンドギャップの小さい光吸収層を有する太陽電池とを有する多接合型太陽電池。

【請求項18】

請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の太陽電池を用いた太陽電池モジュール。

【請求項19】

請求項１８に記載の太陽電池モジュールを用いて太陽光発電を行う太陽光発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

新しい太陽電池の１つに、亜酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ）を光吸収層に用いた太陽電池がある。Ｃｕ_２Ｏはワイドギャップ半導体である。Ｃｕ_２Ｏは地球上に豊富に存在する銅と酸素からなる安全かつ安価な材料であるため、高効率かつ低コストな太陽電池が実現できると期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－４６１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、変換効率に優れた太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の太陽電池は、ｐ電極と、ｎ電極と、ｐ電極とｎ電極の間に位置する亜酸化銅を主体とするｐ型光吸収層と、ｐ型光吸収層とｎ電極の間に位置し、第１ｎ型層及び第２ｎ型層を有する、又は、第１ｎ領域及び第２ｎ領域を有するｎ型層を有し、第１ｎ型層及び第１ｎ領域は、ｐ型光吸収層側に位置し、第２ｎ型層及び第２ｎ領域は、ｎ電極側に位置し、第１ｎ型層及び第１ｎ領域は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物を主体として、Ｍ１はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｘ１、ｘ２及びｘ３は、０より大きい数値であり、ｘ１及びｘ２の和を２とする場合、ｘ３は３．０以上３．８以下であり、Ｍ１は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＢからなる群より選ばれる１種以上を少なくとも含み、第２ｎ型層及び第２ｎ領域は、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体として、Ｍ２はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ及びＧｅであり、Ｍ３はＳｎ、又は、Ｓｎ及びＭｇであり、ｙ１、ｙ２及びｙ３は０以上の数値であって、ｙ４は０より大きく、ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とする場合、ｙ５は２．２以上３．６以下である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態の太陽電池の断面図。

【図2】図２は、実施形態の太陽電池の分析スポットを説明する図。

【図3】図３は、実施形態の太陽電池の断面図。

【図4】図４は、実施形態の太陽電池の断面図。

【図5】図５は、実施形態の多接合型太陽電池の断面図。

【図6】図６は、実施形態の太陽電池モジュールの斜視図。

【図7】図７は、実施形態の太陽電池モジュールの断面図。

【図8】図８は、実施形態の太陽光発電システムの構成図。

【図9】図９は、実施形態の車両の概念図。

【図10】図１０は、実施例の表。

【図11】図１１は、実施例の表。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、特に記載が無い限り、２５℃、１気圧（大気）における値を示している。
（第１実施形態）
第１実施形態は、太陽電池に関する。図１に、第１実施形態の太陽電池１００の断面図を示す。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池１００は、基板１、第１電極であるｐ電極２と、ｐ型光吸収層３と、第１ｎ型層４Ａ及び第２ｎ型層４Ｂを含むｎ型層４、第２電極であるｎ電極５を有する。ｎ型層４の第２ｎ型層４Ｂとｎ電極５との間等には、図示しない中間層が含まれていてもよい。太陽光はｎ電極５側、ｐ電極２側いずれから入射しても良いが、ｎ電極５側から入射するのがより好ましい。実施形態の太陽電池１００は、透過型の太陽電池であるため、多接合型太陽電池のトップセル（光入射側）に用いることが好ましい。図１では基板１をｐ電極２のｐ型光吸収層３側とは反対側に設けているが、基板１をｎ電極５の第２ｎ型層４Ｂ側とは反対側に設けてもよい。以下は、図１に示す形態について説明するが、基板１の位置が異なること以外はｎ電極５側に基板１が設けられた形態も同様である。実施形態の太陽電池１００は、ｎ電極５側からｐ電極２側に向かって光が入射する。

【0008】

基板１は、透明な基板である。基板１には、光を透過するアクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）など）、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォンやポリエーテルイミドなどの有機系の基板やソーダライムガラス、白板ガラス、化学強化ガラスや石英などの無機系の基板を用いることができる。基板１は、上記に挙げた基板を積層してもよい。

【0009】

ｐ電極２は、基板１上に設けられており、基板１とｐ型光吸収層３との間に配置されている。ｐ電極２は、ｐ型光吸収層３側に設けられた光透過性を有する導電層である。ｐ電極２の厚さは、典型的には、１００ｎｍ以上２，０００ｎｍ以下である。図１では、ｐ電極２は、光吸収層３と直接接している。ｐ電極２は、１層以上の酸化物透明導電膜を含むことが好ましい。酸化物透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Al-doped Zinc Oxide；ＡＺＯ）、ボロンドープ酸化亜鉛（Boron-doped Zinc Oxide；ＢＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（Gallium-doped Zinc Oxide；ＧＺＯ）、ドープされた酸化スズ、チタンドープ酸化インジウム（Titanium-doped Indium Oxide；ＩＴｉＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛（Indium Zinc Oxide；ＩＺＯ）や酸化インジウムガリウム亜鉛（Indium Gallium Zinc Oxide；ＩＧＺＯ）、水素ドープ酸化インジウム（Hydrogen-doped Indium Oxide；ＩＯＨ）など特に限定されない。酸化物透明導電膜は、複数の膜を持つ積層膜であってもよい。酸化スズなどの膜へのドーパントとしては、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆ及びＣｌなどからなる群から選ばれる1種以上であれば特に限定されない。ｐ電極２は、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆ及びＣｌなどからなる群から選ばれる1種以上の元素がドープされた酸化スズ膜が含まれることが好ましい。ドープされた酸化スズ膜において、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆ及びＣｌなどからなる群から選ばれる1種以上の元素は、酸化スズ膜に含まれるスズに対して１０原子％以下含まれることが好ましい。ｐ電極２として、酸化物透明導電膜と金属膜を積層した積層膜を用いることができる。金属膜は、厚さが１０ｎｍ以下であることが好ましく、金属膜に含まれる金属（合金を含む）は、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＴａやＷなど特に限定されない。またｐ電極２は、酸化物透明導電膜と基板１の間、又は、酸化物透明導電膜とｐ型光吸収層３の間にドット状、ライン状もしくはメッシュ状の電極（金属、合金、グラフェン、導電性窒化物及び導電性酸化物からなる群より選ばれる１種以上）を含むことが好ましい。ドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属は、透明導電膜に対して開口率が５０％以上であることが好ましい。ドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属は、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＴａやＷなど特に限定されない。第１電極１に金属膜を用いる場合、透過性の観点から５ｎｍ以下程度の膜厚とすることが好ましい。ライン状やメッシュ状の金属膜を用いる場合、透過性は開口部で確保されるため、金属膜の膜厚に関してはこの限りではない。

【0010】

ｐ型光吸収層３は、ｐ型の半導体層である。ｐ型光吸収層３は、ｐ電極２と直接的に接していても良いし、ｐ電極２とのコンタクトを確保できる限り、他の層が存在していても良い。ｐ型光吸収層３は、電極２と第１ｎ型層４Ａとの間に配置される。ｐ型光吸収層３は第１ｎ型層４Ａとｐｎ接合を形成する。ｐ型光吸収層３としては、Ｃｕを主成分とする金属の酸化物の半導体層である。Ｃｕを主成分とする金属の酸化物は、亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物である。ｐ型光吸収層３の９０ｗｔ％以上は亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物であることが好ましい。ｐ型光吸収層３の９５ｗｔ％以上は亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物であることがより好ましい。ｐ型光吸収層３の９８ｗｔ％以上は亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物であることがさらにより好ましい。ｐ型光吸収層３は、異相であるＣｕ又は／及びＣｕＯをほとんど含まないことが好ましい。ｐ型光吸収層３に含まれる異相が少なく結晶性が良いとｐ型光吸収層３の透光性が高くなるため好ましい。Ｃｕを主成分とする金属の酸化物は、Ｃｕが６０．０ａｔｏｍ％以上６７．０ａｔｏｍ％以下であり、Ｏ（酸素）が３２．５ａｔｏｍ％以上３４．０ａｔｏｍ％以下である。亜酸化銅の複合酸化物には、Ｃｕ以外の金属が含まれる。亜酸化銅の複合酸化物に含まれる金属は、Ｃｕに加えて、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の金属である。Ｃｕ以外にＡｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の金属が含まれると、ｐ型光吸収層３のバンドギャップを調整することができる。ｐ型光吸収層３のバンドギャップは、２．０ｅＶ以上２．２ｅＶ以下であることが好ましい。かかる範囲のバンドギャップであると、Ｓｉを光吸収層に用いた太陽電池をボトムセルに用い、実施形態の太陽電池をトップセルに用いた多接合型太陽電池において、トップセル及びボトムセルの両方で太陽光を効率よく利用できる。ｐ型光吸収層３には、ＳｎやＳｂをさらに含んでもよい。ｐ型光吸収層３のＳｎやＳｂは、光吸収層３に添加されたものでもよいし、ｐ電極２に由来するものでもよい。ｐ型光吸収層３は、Ｃｕ_ａＭ_ｂＯ_ｃで表される酸化物の層である。Ｍは、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の金属である。ａ、ｂ及びｃは、１．８０≦ａ≦２．０１、０．００≦ｂ≦０．２０及び０．９８≦ｃ≦１．０２を満たすことが好ましい。上記ｐ型光吸収層３の組成比は、ｐ型光吸収層３の全体の組成比である。また、上記のｐ型光吸収層３の化合物組成比は、ｐ型光吸収層３において全体的に満たすことが好ましい。なお、Ｓｎ及びＳｂのｐ型光吸収層３中の濃度が高いと、欠陥が増加して、キャリア再結合が増えてしまう。そこで、ｐ型光吸収層３中のＳｂ及びＳｎの合計体積濃度は、１．５ｘ１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下が好ましい。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の組成は、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）で求められる。分析位置は、ｐ電極２と同じで求められた値の平均値を各層組成とすることができる。

【0011】

ｐ型光吸収層３の厚さは、電子顕微鏡による断面観察や、段差計によって求められ、１，０００ｎｍ以上１０，０００ｎｍ以下が好ましい。

【0012】

ｐ型光吸収層３は、例えばスパッタなどによって成膜されることが好ましい。

【0013】

第１ｎ型層４Ａは、ｎ型の半導体層である。第１ｎ型層４Ａは、ｐ型光吸収層３と第２ｎ型層４Ｂとの間に配置される。第１ｎ型層４Ａは、ｐ型光吸収層３のｐ電極２と接した面とは反対側の面と直接接している。第１ｎ型層４ＡはＧａを含む酸化物半導体層であって、Ｇａをベースとする化合物を含むことが好ましい。第１ｎ型層４ＡはＧａをベースとする酸化物に他の酸化物が混合していてもよいし、Ｇａをベースとする酸化物に他の元素がドープしていてもよいし、他の元素がドープしたＧａベースの酸化物と他の酸化物が混合していてもよい。

【0014】

第１ｎ型層４Ａは、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物を主体（５０ｗｔ％以上）とする層であって、Ｍ１はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上が好ましい。ｘ１、ｘ２及びｘ３は、０より大きい数値である。ｘ１及びｘ２の和を２とする場合、ｘ３は３．０以上３．８以下であることが好ましい。Ｇａをベースとする酸化物に他の酸化物が混合した形態、Ｇａをベースとする酸化物に他の元素がドープしている形態及び他の元素がドープしたＧａベースの酸化物と他の酸化物が混合した形態のいずれもＧａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表している。

【0015】

第１ｎ型層４Ａの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物であることが好ましい。第１ｎ型層４Ａの９５ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物であることがより好ましい。第１ｎ型層４Ａの９８ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物であることがさらにより好ましい。第１ｎ型層４ＡはＧａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物で構成されていることがより好ましい。

【0016】

なお、第１ｎ型層４Ａの化合物の組成は、特に条件を付けなければ第１ｎ型層４Ａ全体の平均組成である。第１ｎ型層４Ａの組成は、第１ｎ型層４Ａの厚さをｄとする場合、ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から０．２ｄ、０．５ｄ、０．８ｄの深さにおける組成の平均値である。第１ｎ型層４Ａの化合物の元素組成比が傾斜しているといった条件がある場合を除き各深さにおいて、第１ｎ型層４Ａは、上記及び下記の好適な組成を満たすことが好ましい。なお、第１ｎ型層４Ａが非常に薄い場合（例えば５ｎｍ以下）は、ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から０．５ｄの深さにおける組成を第１ｎ型層４Ａの全体の組成とみなすことができる。なお、分析はｎ型層の表面からの各距離において図２の分析スポットに示すような等間隔に可能な限り隔たり無く分布した分析スポットを例えば二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry；ＳＩＭＳ）で分析することで求められる。図２は太陽電池１００を光の入射側から見た模式図である。Ｄ１は第１ｎ型層４Ａの幅方向の長さであり、Ｄ２は第１ｎ型層４Ａの奥行き方向の長さである。

【0017】

ｐ型光吸収層３の伝導帯下端（Conduction Band Minimum：ＣＢＭ）と第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端の差が小さくなる第１ｎ型層４Ａが好ましい。Ｇａ_２Ｏ_３はｐ型光吸収層３に対して伝導帯下端がとても低く、伝導帯下端の差を小さくするために、Ｍ１の元素が第１ｎ型層４Ａの化合物に含まれる。ｐ型光吸収層３の伝導帯下端と第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端の差（［ｐ型光吸収層３の伝導帯下端］－［第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端］）は、０．０ｅＶ以上０．４ｅＶ以下であることが好ましい。

【0018】

実施形態の第１ｎ型層４Ａは、Ｍ１の元素の種類とＧａとＭ１の元素によって伝導帯下端が調整されている。Ｍ１の元素比率を高めることで第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端が上がり、ｐ型光吸収層３の伝導帯下端の差を少なくすることができる。第１ｎ型層４Ａとｐ型光吸収層３の伝導帯下端の差を少なくする観点から、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｏ_ｘ３で表される化合物において、Ｍ１は、Ａｌ、Ｂ、Ｈｆ及びＺｒからなる群から選ばれる１種以上を含むことが好ましい。

【0019】

ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．１０以上０．６０以下が好ましい。ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）が０．１０未満である場合は、ｐｎ接合界面の伝導帯が不連続となる大きなクリフが生じてＶｏｃが低いため、変換効率の高い太陽電池を得ることは難しい。また、ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）が０．６０より大きい場合は、ｐｎ接合界面の伝導帯が不連続となるスパイクが生じてＦＦが低くなるため、変換効率の高い太陽電池を得ることは難しい。上記観点から、ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．１０以上０．４０以下がより好ましい。

【0020】

Ｍ１で表される元素は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上である。Ｍ１_ｘ２をより詳細に記載すると、Ｈｆ_ｘ２０Ｚｒ_ｘ２１Ｉｎ_ｘ２２Ｚｎ_ｘ２３Ｔｉ_ｘ２４Ａｌ_ｘ２５Ｂ_ｘ２６Ｓｎ_ｘ２７Ｓｉ_ｘ２８Ｇｅ_ｘ２９となる。そして、ｘ２＝ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９、ｘ２０からｘ２９はそれぞれ独立に０．００以上０．６０以下となる。（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．７０以上１．００以下が好ましい。この範囲であれば第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端とｐ型光吸収層３の伝導帯下端の差を少なくし易く、高い変換効率を有する太陽電池を得ることができる。（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．８０以上１．００以下がより好ましく、０．９０以上１．００以下がさらにより好ましい。

【0021】

第１ｎ型層４Ａの化合物にはＭ１のＩｎ、Ｔｉ及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。Ｉｎ、Ｔｉ及びＺｎは第１ｎ型層４Ａの屈折率を高くすることができる元素である。これらの元素は、第１ｎ型層４Ａとｐ型光吸収層３の屈折率の差が大きい場合に用いることが好ましい。また、Ｉｎ、Ｔｉ及びＺｎは、第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端を調整することができる。第１ｎ型層４Ａの導電体下端はＧａ、Ｈｒ，Ｚｒ、Ａｌ及びＢの比で主に調整している。Ｉｎ、Ｔｉ及びＺｎが多すぎると第１ｎ型層４Ａとｐ型光吸収層３の伝導帯下端の差が大きくなる場合がある。そこで、（ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．００以上０．２０以下が好ましく、０．００以上０．１０以下がより好ましく、０．００以上０．０５以下がより好ましい。

【0022】

第１ｎ型層４Ａの化合物にはＭ１のＳｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅは、第１ｎ型層４Ａのキャリア濃度を高くすることができる。Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅが多すぎると第１ｎ型層４Ａとｐ型光吸収層３の伝導帯下端の差が大きくなる場合がある。そこで、（ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は、０．００以上０．２０以下であることが好ましく、０．００以上０．１０以下であることがより好ましく、０．００以上０．０５以下がより好ましい。第１ｎ型層４Ａにおいて、Ｓｎ濃度は低いことが好ましい。そこで、ｘ２７／（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４＋ｘ２５＋ｘ２６＋ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）は０．０５未満であることが好ましい。

【0023】

Ｇａ及びＭ１の元素からなる群より選ばれる１以上の元素は、第１ｎ型層４Ａ中で第１ｎ型層４Ａの膜厚方向に組成比率が変化していてもよい。Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群から選ばれる１種以上の元素は、ｐ型光吸収層３側で少なく、ｎ電極５側で多いことが好ましい。Ａｌ、Ｂ、Ｈｆ及びＺｒからなる群から選ばれる１種以上の元素は、ｐ型光吸収層３側で多く、ｎ電極５側で少ないことが好ましい。組成の変化は、傾斜的、階段状又は傾斜的な変化と階段状の変化が組み合わさっていることが好ましい。また、組成の変化は太陽電池１００の各層の積層方向に全体的又は部分的である。これらの元素の組成分布を変えることで、ｐ型光吸収層３側からｎ電極５側に向かって、キャリア濃度、伝導帯下端及び屈折率を調整することができ、変換効率の向上に寄与することができる。

【0024】

第１ｎ型層４Ａは、例えばスパッタやＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などによって成膜されることが好ましい。

【0025】

第２ｎ型層４Ｂは、第１ｎ型層４Ａとｎ電極５との間に位置する。図１では、第２ｎ型層４Ｂの第１ｎ型層４Ａ側の面は、第１ｎ型層４Ａと直接的に接している。第２ｎ型層４ＢはＧａ又は／及びＺｎを含む酸化物半導体層であって、Ｇａ又は／及びＺｎをベースとする化合物を含むことが好ましい。第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂの界面は明瞭な場合と不明瞭な場合がある。第２ｎ型層４ＢはＧａ又は／及びＺｎベースとする酸化物に他の酸化物が混合していてもよいし、Ｇａ又は／及びＺｎをベースとする酸化物に他の元素がドープしていてもよいし、他の元素がドープしたＧａ又は／及びＺｎベースの酸化物と他の酸化物が混合していてもよい。第２ｎ型層４Ｂとｎ電極５の間には、図示しない中間層を設けることができる。

【0026】

第２ｎ型層４Ｂは、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体（５０ｗｔ％以上）とする層であって、Ｍ２はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ及びＧｅであり、Ｍ３はＳｎ又は／及びＭｇである。ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値であって、ｙ３とｙ４の和は０より大きい。ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とする場合、ｙ５は２．２以上３．６以下であることが好ましい。Ｇａ又は／及びＺｎをベースとする酸化物に他の酸化物が混合した形態、Ｇａ又は／及びＺｎをベースとする酸化物に他の元素がドープしている形態及び他の元素がドープしたＧａ又は／及びＺｎをベースの酸化物と他の酸化物が混合した形態のいずれもＧａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表している。

【0027】

第２ｎ型層４Ｂの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物であることが好ましい。第２ｎ型層４ｂの９５ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物であることがより好ましい。第２ｎ型層４Ｂの９８ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物であることがさらにより好ましい。第２ｎ型層４Ｂは、Ｇａ_ｙ１Ｚｎ_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物で構成されていることがより好ましい。

【0028】

第２ｎ型層４Ｂは、主にＧａ、Ｚｎ、ＳｎとＭｇによって第１ｎ型層４Ａ及びｎ電極５との伝導帯下端の差が少なくなるように調整されている。ＭｇＯの電動下端はＧａ_２Ｏ_３より高く、ＳｎＯ_２の伝導帯下端はＺｎＯより高い。そこで、ＺｎＯにＭｇＯ及び／又はＳｎＯ_２を混合することで、ＺｎＯの伝導帯下端を高くできる。それにより、第２ｎ型層４Ｂの伝導帯下端は、Ｇａ_２Ｏ_３とｎ電極５との間に調整できる。ＺｎやＳｎの元素比率を第１ｎ型層４ＡのＺｎとＳｎの元素比率よりも高めることで第２ｎ型層４Ｂの伝導帯下端が第１ｎ型層４Ａよりも下がる。そして、第１ｎ型層４Ａからｎ電極５の間の伝導帯下端の接続の連続性が向上する。

【0029】

第２ｎ型層４Ｂは、ＧａやＺｎをベースとする酸化物であることから、（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．６０以上０．９８以下が好ましい。同観点から、第２ｎ型層４Ｂにおいて、（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．６５以上０．９５以下が好ましく。０．７０以上０．９５以下がより好ましい。同観点から（ｙ３＋ｙ４）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．０２以上０．４０以下がより好ましい。また、同観点から（ｙ３＋ｙ４）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．０５以上０．３５以下が好ましい。

【0030】

第２ｎ型層４Ｂは、ｎ型層４において最もｎ電極５側に位置し、好ましくは第２ｎ型層４Ｂはｎ電極５と直接的に接している。第１ｎ型層４ＡにＺｎ又は／及びＳｎが含まれる場合、第１ｎ型層４Ａ中のＺｎとＳｎの組成比率は、第２ｎ型層４Ｂ中のＺｎとＳｎのそれぞれの濃度よりも低いことが好ましい。

【0031】

Ｍ２の元素は第２ｎ型層４Ｂに含まれていることが好ましい。第２ｎ型層４Ｂに含まれるＭ２の元素は、第１ｎ型層４Ａに含まれる元素又は／及びｎ電極５のどちらか一方に含まれていることが好ましい。また、第２ｎ型層４ＢがＺｎを含む場合、ｎ電極５は、Ｚｎを含む酸化物透明導電膜が好ましい。第２ｎ型層４Ｂと第１ｎ型層４Ａ及びｎ電極５に共通する元素が含まれることで、第２ｎ型層４Ｂは、第１ｎ型層４Ａ及びｎ電極５の両方とのコンタクトが良好である。

【0032】

Ｍ２で表される元素は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上である。第２ｎ型層４Ｂに含まれるＭ２の比率であるｙ３は、第１ｎ型層に含まれるＭ１の元素の比率ｘ２よりも小さいことが好ましい。Ｍ２_ｙ３をより詳細に記載すると、Ｈｆ_ｙ３０Ｚｒ_ｙ３１Ｉｎ_ｙ３２Ｔｉ_ｙ３３Ａｌ_ｙ３４Ｂ_ｙ３５Ｓｉ_ｙ３６Ｇｅ_ｙ３７ で、ｙ３＝ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３２＋ｙ３３＋ｙ３４＋ｙ３５＋ｙ３６＋ｙ３７、ｙ３０からｙ３７はそれぞれ独立に０．００以上０．４０以下となる。（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３４＋ｙ３５）／（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３２＋ｙ３３＋ｙ３４＋ｙ３５＋ｙ３６＋ｙ３７）は、０．７０以上１．００以下が好ましい。この範囲であれば第２ｎ型層４Ｂの伝導帯下端と第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端の差を少なくし易く、高い変換効率を有する太陽電池を得ることができる。（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３４＋ｙ３５）／（ｙ３０＋ｙ３１＋ｙ３２＋ｙ３３＋ｙ３４＋ｙ３５＋ｙ３６＋ｙ３７）は、０．８０以上１．００以下がより好ましく、０．９０以上１．００以下がさらにより好ましい。

【0033】

また、第２ｎ型層４Ｂには、Ｍ３の元素であるＭｇやＳｎが含まれていることが好ましい。Ｓｎが第２ｎ型層４Ｂに含まれていると伝導帯下端の接続の連続性が向上しキャリア濃度が増えることが好ましい。Ｍｇが第２ｎ型層４Ｂに含まれていると伝導帯下端の接続の連続性が向上することが好ましい。そこで、ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．０２以上０．４０以下が好ましく、０．０５以上０．３５以下がより好ましい。

【0034】

Ｇａ、Ｚｎ、Ｍ２及びＭ３の元素からなる群より選ばれる１以上の元素は、第２ｎ型層４Ｂ中で第２ｎ型層４Ｂの膜厚方向に組成比率が変化していてもよい。Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上の元素は、ｐ型光吸収層３側で少なく、ｎ電極５側で多いことが好ましい。Ａｌ、Ｂ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上の元素は、ｐ型光吸収層３側で多く、ｎ電極５側で少ないことが好ましい。組成の変化は、傾斜的、階段状又は傾斜的な変化と階段状の変化が組み合わさっていることが好ましい。また、組成の変化は太陽電池１００の各層の積層方向に全体的又は部分的である。これらの元素の組成分布を変えることで、ｐ型光吸収層３側からｎ電極５側に向かって、キャリア濃度、伝導帯下端及び屈折率を調整することができ、変換効率の向上に寄与することができる。

【0035】

第２ｎ型層４Ｂの厚さをｄ_４Ｂとする場合、第１ｎ型層側の第２ｎ型層４Ｂの表面からｎ電極５側に向かって０．２５ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{０－０．２５}におけるＧａ比率は、１．１０ｙ１（ｙ１の１．１０倍）以上２．５０ｙ１（ｙ１の２．５倍）以下であることが好ましい。第１ｎ型層側の第２ｎ型層４Ｂの表面からｎ電極５側に向かって０．２５ｄ_４Ｂの位置からｎ電極５側に向かって０．５０ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＧａ比率は、０．７５ｙ１以上１．５ｙ１以下であることが好ましい。第１ｎ型層側の第２ｎ型層４Ｂの表面からｎ電極５側に向かって０．５０ｄ_４Ｂの位置からｎ電極５側に向かって０．７５ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＧａ比率は、０．３０ｙ１以上１．５ｙ１以下であることが好ましい。第１ｎ型層側の第２ｎ型層４Ｂの表面からｎ電極５側に向かって０．７５ｄ_４Ｂの位置からｎ電極５側に向かって１．００ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{０．７５－１}におけるＧａ比率は、０．００ｙ１以上０．７５ｙ１以下であることが好ましい。また、組成が変化する場合、伝導帯下端の接続の連続性を考慮すると、ｎ型層４中に含まれる元素の組成変化は一方向であることが好ましい。具体的には、領域ｄ_{０－０．２５}におけるＧａ比率は、領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＧａ比率より高いことが好ましい。領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＧａ比率は、領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＧａ比率より高いことが好ましい。領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＧａ比率は、領域ｄ_{０．７５－１}におけるＧａ比率より高いことが好ましい。Ｍ２の元素もＧａと同様に組成が変化することが好ましい。

【0036】

また、領域ｄ_{０－０．２５}におけるＺｎ比率は、０以上０．７５ｙ２以下であることが好ましい領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＺｎ比率は、０．３０ｙ２以上１．５ｙ２以下であることが好ましい。領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＺｎ比率は、０．７５ｙ２以上１．５ｙ２以下であることが好ましい。領域ｄ_{０．７５－１}におけるＺｎ比率は、１．１０ｙ２以上２．５０ｙ２以下であることが好ましい。また、組成が変化する場合、伝導帯下端の接続の連続性を考慮すると、ｎ型層４中に含まれる元素の組成変化は一方向であることが好ましい。具体的には、領域ｄ_{０－０．２５}におけるＺｎ比率は、領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＺｎ比率より低いことが好ましい。領域ｄ_{０．２５－０．５０}におけるＺｎ比率は、領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＺｎ比率より低いことが好ましい。領域ｄ_{０．５０－０．７５}におけるＺｎ比率は、領域ｄ_{０．７５－１}におけるＺｎ比率より低いことが好ましい。Ｍ３の元素もＺｎと同様に組成が変化することが好ましい。

【0037】

第２ｎ型層４Ｂは、例えばスパッタやＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などによって成膜されることが好ましい。ＡＬＤ成膜は、組成を精密に制御することができるため、より好ましい。単に第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂを積層しただけは元素が拡散するのみなので、第２ｎ型層４Ｂの全体に対象の元素を意図した位置に配することが難しい。

【0038】

第１ｎ型層４Ａの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和は、典型的には、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１ｎ型層４Ａの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和が３ｎｍ未満であるとｎ型層４のカバレッジが悪い場合にリーク電流が発生し、特性を低下させてしまう場合がある。カバレッジが良い場合は上記膜厚に限定されない。第１ｎ型層４Ａの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和が５０ｎｍを超えると第１ｎ型層４Ａから第２ｎ型層４Ｂまでのｎ型層４の過度の高抵抗化による特性低下や、透過率低下による短絡電流低下が起こる場合がある。従って、第１ｎ型層４Ａの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和は３ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下がさらにより好ましい。

【0039】

ｎ電極５は、可視光に対して、光透過性を有するｎ型層５側の電極である。ｎ電極５とｐ型光吸収層３によって第１ｎ型層４Ａ及び第２ｎ型層４Ｂを挟んでいる。第２ｎ型層４Ｂとｎ電極５の間には、図示しない中間層を設けることができる。この中間層にはメッシュやライン形状の電極を含むことができる。ｎ電極５には、酸化物透明導電膜を用いることが好ましい。ｎ電極５で用いられる酸化物透明導電膜としては、酸化インジウムスズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ボロンドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、インジウムドープ酸化亜鉛、チタンドープ酸化インジウム、酸化インジウムガリウム亜鉛及び水素ドープ酸化インジウムからなる群より選ばれる１種以上の透明導電膜であることが好ましい。

【0040】

ｎ電極５に酸化インジウムスズを用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｉｎ又は／及びＳｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５にアルミニウムドープ酸化亜鉛を用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ａｌ又は／及びＺｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５にボロンドープ酸化亜鉛を用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｂ又は／及びＺｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５にガリウムドープ酸化亜鉛を用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｇａ又は／及びＺｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５にインジウムドープ酸化亜鉛を用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｉｎ又は／及びＺｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５にチタンドープ酸化インジウムを用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｔｉ又は／及びＩｎが含まれることが好ましい。ｎ電極５に酸化インジウムガリウム亜鉛を用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎからなる群より選ばれる１種以上が含まれることが好ましい。ｎ電極５に水素ドープ酸化インジウムを用いた場合は、第２ｎ型層４Ｂに、Ｉｎが含まれることが好ましい。

【0041】

ｎ電極５の厚さは、電子顕微鏡による断面観察や、段差計によって求められ、特に限定はないが、典型的には、１ｎｍ以上２μｍ以下である。

【0042】

ｎ電極５は、例えばスパッタなどによって成膜されることが好ましい。

【0043】

（第２実施形態）
第２実施形態は太陽電池に関する。図３に第２実施形態の太陽電池１０１の断面概念図を示す。第２実施形態の太陽電池１０１は、第１ｎ型層４Ａに相当する第１領域４ａと第２ｎ型層４Ｂに相当する第２領域４ｂを含むｎ型層４を有することが第１実施形態の太陽電池１００と異なることである。第１実施形態と第２実施形態で共通する説明は省略する。

【0044】

第２実施形態の太陽電池１０１におけるｎ型層４は、層中に界面が無いが、ｎ型層４のｐ型光吸収層３側の領域において、第１実施形態の第１ｎ型層４Ａの要件を満たす。この領域を第１領域４ａとする。また、ｎ型層４のｎ電極５側の領域において、第１実施形態の第２ｎ型層４Ｂの要件を満たす。この領域を第２領域４ｂとする。ｎ型層４の膜厚をｄとする場合、ｐ型光吸収層３側の表面から０．１ｄの距離の位置、０．３ｄの距離、０．５ｄの距離の位置、０．７ｄの距離の位置及び０．９ｄの距離の位置で分析を行い、ｎ型層４に第１領域４ａ及び第２領域４ｂが含まれるかどうか判定をすることができる。ｎ型層４の厚さが薄く、例えば１０ｎｍ程度の厚さである場合は、ｎ型層４において、ｐ型光吸収層３側の表面から０．２５ｄの距離、０．５０ｄの距離の位置及び０．７５ｄの距離の位置で分析をすることが好ましい。

【0045】

ｎ型層４において、層中の膜厚方向に全体的に組成が変化している場合は、第１領域４ａと第２領域４ｂの境界を定めることは困難である。このような場合は、ｐ型光吸収層３側の表面から０．１ｄの距離の位置、０．３ｄの距離、０．５ｄの距離の位置、０．７ｄの距離の位置及び０．９ｄの距離の位置で分析を行い、ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）が０．１０以上を満たした位置を第１領域４ａと第２領域４ｂの境界と定めることができる。その境界よりもｐ型光吸収層３側を第１領域４ａとし、第１領域４ａの平均組成を求めることができる。また、上記領域よりもｎ電極５側を第２領域４ｂとし、第２領域４ｂの平均組成を求めることができる。ｎ型層４の厚さが薄い場合は、分析する深さに関して上記の位置を採用することが好ましい。

【0046】

第２実施形態のｎ型層４を用いた場合もｐ型光吸収層３からｎ電極５までの伝導帯下端の接続の連続性が向上し、Ｖｏｃ，Ｊｓｃ、ＦＦ及び変換効率が向上する。
（第３実施形態）
第３実施形態は太陽電池に関する。図４に第３実施形態の太陽電池１０２の断面概念図を示す。第３実施形態の太陽電池１０２は、第１ｎ電極４Ａと第２ｎ型層４Ｂの間に第３ｎ型層４Ｃを有するｎ型層４を用いることなどが第１実施形態の太陽電池１００と異なることである。第１実施形態と第２実施形態で共通する説明は省略する。

【0047】

第３ｎ型層４Ｃは、第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂとの間に位置する。第３ｎ型層４Ｃの第１ｎ型層４Ａ側の面は、第１ｎ型層４Ａと直接的に接していることが好ましい。第３ｎ型層４ＣはＧａを含む酸化物半導体層であって、Ｇａをベースとする化合物を含むことが好ましい。第１ｎ型層４Ａと第３ｎ型層４Ｃの界面は明瞭な場合と不明瞭な場合がある。第３ｎ型層４ＣはＧａをベースとする酸化物に他の酸化物が混合していてもよいし、Ｇａをベースとする酸化物に他の元素がドープしていてもよいし、他の元素がドープしたＧａベースの酸化物と他の酸化物が混合していてもよい。反射低減の観点から、第３ｎ型層４Ｃの屈折率は第１ｎ型層４Ａの屈折率より小さくなることが好ましい。

【0048】

第３ｎ型層４Ｃは、Ｇａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表される化合物を主体（５０ｗｔ％以上）とする層であって、Ｍ４はＨｆ又は／及びＺｒであり、Ｍ５はＩｎ、Ｔｉ及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上であり、Ｍ６はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ７はＳｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上が好ましい。ｚ１及びｚ６は、０より大きい数値である。ｚ２、ｚ３、ｚ４及びｚ５は０以上の数値である。ｚ１、ｚ２、ｚ３、ｚ４及びｚ５の和を２とする場合、ｚ６は３．０以上３．８以下であることが好ましい。Ｇａをベースとする酸化物に他の酸化物が混合した形態、Ｇａをベースとする酸化物に他の元素がドープしている形態及び他の元素がドープしたＧａベースの酸化物と他の酸化物が混合した形態のいずれもＧａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表している。

【0049】

第３ｎ型層４Ｃの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表される化合物であることが好ましい。第３ｎ型層４Ｃの９５ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表される化合物であることがより好ましい。第３ｎ型層４Ｃの９８ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表される化合物であることがさらにより好ましい。第３ｎ型層４ＣはＧａ_ｚ１Ｍ４_ｚ２Ｍ５_ｚ３Ｍ６_ｚ４Ｍ７_ｚ５Ｏ_ｚ６で表される化合物で構成されていることがより好ましい。

【0050】

第３ｎ型層４Ｃは、主にＧａ、Ｍ４及びＭ６の元素によって伝導帯下端が調整されている。Ｍ４及びＭ６の元素比率を第１ｎ型層４Ａよりも少なくすることで第２ｎ型層４Ａの伝導帯下端が第１ｎ型層４Ａよりも下がる。そして、第１ｎ型層４Ａからｎ電極５の間の伝導帯下端の接続の連続性が向上する。第３ｎ型層４Ｃにおいて、（ｚ１＋ｚ２＋ｚ４）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４＋ｚ５）は、０．６０以上１．００以下が好ましい。同観点から、第３ｎ型層４Ｃにおいて、（ｚ１＋ｚ２＋ｚ４）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４＋ｚ５）は、０．８以上１．００以下が好ましく、０．９０以上１．００以下がより好ましい。

【0051】

第３ｎ型層４Ｃは、第１ｎ型層４Ａよりも伝導帯下端が低い層であり、第３ｎ型層４Ｃの伝導体下端は、第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂの間にある。第３ｎ型層４Ｃを用いることで、ｐ型光吸収層３からｎ電極５まで伝導帯下端が連続的につながりＦＦ及びＶｏｃが向上して変換効率の向上に寄与する。ｚ２又は／及びｚ４が０より大きな数値である場合は、第１ｎ型層４Ａと共通するＭ４又は／及びＭ６の元素を第３ｎ型層４Ｃも有すことが好ましい。つまり、第１ｎ型層４ＡにＨｆ、Ｚｒ、Ａｌ又は／及びＢが含まれれば第３ｎ型層４ＣにＨｆ、Ｚｒ、Ａｌ又は／及びＢが含まれないことよりもＨｆ、Ｚｒ、Ａｌ又は／及びＢが含まれることが好ましい。そして、ｚ１はｘ１より大きく、（ｚ２＋ｚ４）は（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）より小さいことに起因して第３ｎ型層４Ｃの伝導帯下端が第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端よりも低くなり、伝導帯下端の接続の連続性が向上する。同観点から（ｚ２＋ｚ４）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ４）は、０．００以上０．３０以下が好ましく、０．００以上０．２０以下がより好ましい。また、（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）と（ｚ２＋ｚ４）が近い値であると第３ｎ型層４Ｃを設けることによる伝導帯下端の接続の連続性の向上が少ない。そこで（ｚ２＋ｚ４）は（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）の９０％以下が好ましく、（ｚ２＋ｚ４）は（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）の８０％以下がより好ましく、（ｚ２＋ｚ４）は、（ｘ２０＋ｘ２１＋ｘ２５＋ｘ２６）の７０％以下がより好ましい。

【0052】

ｚ３及びｚ５の数値は、それぞれ第１実施形態の（ｘ２２＋ｘ２３＋ｘ２４）及び（ｘ２７＋ｘ２８＋ｘ２９）の好適な数値が好ましい。従って、ｚ３／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４＋ｚ５）は、０．００以上００．２０以下であることが好ましく、０．００以上０．１０以下がより好ましく、０．００以上０．０５以下がより好ましい。ｚ５／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４＋ｚ５）は、０．００以上０．２０以下であることが好ましく０．００以上０．１０以下がより好ましい。

【0053】

第１ｎ型層４Ａの膜厚、第３ｎ型層４Ｃの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和は、典型的には、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１ｎ型層４Ａの膜厚、第３ｎ型層４Ｃの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和が３ｎｍ未満であると第１ｎ型層４Ａ、第３ｎ型層４Ｃと第２ｎ型層４Ｂ厚のカバレッジが悪い場合にリーク電流が発生し、特性を低下させてしまう場合がある。カバレッジが良い場合は上記膜厚に限定されない。第１ｎ型層４Ａ、膜厚と第３ｎ型層４Ｃの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和が５０ｎｍを超えると第１ｎ型層４Ａ、第３ｎ型層４Ｃ及び第２ｎ型層４Ｂを合わせたｎ型層の過度の高抵抗化による特性低下や、透過率低下による短絡電流低下が起こる場合がある。従って、第１ｎ型層４Ａの膜厚、第３ｎ型層４Ｃの膜厚と第２ｎ型層４Ｂの膜厚の和は３ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下がさらにより好ましい。

【0054】

Ｇａ、Ｍ４の元素、Ｍ５の元素、Ｍ６の元素及びＭ７の元素からなる群より選ばれる１以上は、第３ｎ型層４Ｃ中で第３ｎ型層４Ｃの膜厚方向に組成比率が変化していてもよい。Ｍ５及びＭ７の元素は、ｐ型光吸収層３側で少なく、ｎ電極５側で多いことが好ましい。Ｍ６の元素は、ｐ型光吸収層３側で多く、ｎ電極５側で少ないことが好ましい。組成の変化は、傾斜的、階段状又は傾斜的な変化と階段状の変化が組み合わさっていることが好ましい。また、組成の変化は太陽電池１００の各層の積層方向に全体的又は部分的である。これらの元素の組成分布を変えることで、ｐ型光吸収層３側からｎ電極５側に向かって、キャリア濃度、伝導帯下端及び屈折率を調整することができ、変換効率の向上に寄与することができる。

【0055】

なお、第２実施形態と第３実施形態の変形例として、第２実施形態の第１ｎ型層４Ａにおいて、第２ｎ型層４Ｂ側の領域に第３ｎ型層４Ｃの要件を満たす領域を含む形態が挙げられる。

【0056】

（第４実施形態）
第４実施形態は、多接合型太陽電池に関する。図５に第４実施形態の多接合型太陽電池の断面概念図を示す。図５の多接合型太陽電池２００は、光入射側に第１実施形態の太陽電池（第１太陽電池）１００と、第２太陽電池２０１を有する。第２太陽電池２０１の光吸収層のバンドギャップは、第１実施形態の太陽電池１００のｐ型光吸収層３よりも小さいバンドギャップを有する。なお、実施形態の多接合型太陽電池は、３以上の太陽電池を接合させた太陽電池も含まれる。なお、第４実施形態において、第１実施形態の太陽電池１００の代わりに第２実施形態から第３実施形態の太陽電池１０１－１０２を用いてもよい。

【0057】

第１実施形態の第１太陽電池１００のｐ型光吸収層３のバンドギャップが２．０ｅＶ－２．２ｅＶ程度であるため、第２太陽電池２００の光吸収層のバンドギャップは、１．０ｅＶ以上１．６ｅＶ以下であることが好ましい。第２太陽電池の光吸収層としては、Ｉｎの含有比率が高いＣＩＧＳ系、ＣｕＺｎＳｎＳＳｅ系及びＣｄＴｅ系からなる群から選ばれる１種以上の化合物半導体層、結晶シリコン及びペロブスカイト型化合物からなる群より選ばれる１種であることが好ましい。

【0058】

（第５実施形態）
第５実施形態は、太陽電池モジュールに関する。図６に第５実施形態の太陽電池モジュール３００の斜視図を示す。図６の太陽電池モジュール３００は、第１太陽電池モジュール３０１と第２太陽電池モジュール３０２を積層した太陽電池モジュールである。第１太陽電池モジュール３０１は、光入射側であり、第１実施形態の太陽電池１００を用いている。第２の太陽電池モジュール３０２には、第２太陽電池２０１を用いることが好ましい。

【0059】

図７に太陽電池モジュール３００の断面図を示す。図７では、第１太陽電池モジュール３０１の構造を詳細に示し、第２太陽電池モジュール３０２の構造は示していない。第２太陽電池モジュール３０１では、用いる太陽電池の光吸収層などに応じて適宜、太陽電池モジュールの構造を選択する。図７の太陽電池モジュール３００は、複数の太陽電池１００（太陽電池セル）が横方向に並んで配線３０４で電気的に直列に接続した破線で囲われたサブモジュール３０３が複数含まれ、複数のサブモジュール３０３が電気的に並列もしくは直列に接続している。隣り合うサブモジュール３０３は、バスバー３０５で電気的に接続している。

【0060】

隣り合う太陽電池１００は、上部側のｎ電極５と下部側のｐ電極２が配線３０４によって接続している。第５実施形態の太陽電池１００も第１実施形態の太陽電池１００と同様に、基板１、ｐ電極２、ｐ型光吸収層３、ｎ型層４とｎ電極５を有する。サブモジュール３０３中の太陽電池１００の両端は、バスバー３０５と接続し、バスバー３０５が複数のサブモジュール３０３を電気的に並列もしくは直列に接続し、第２太陽電池モジュール３０２との出力電圧を調整するように構成されていることが好ましい。なお、第５実施形態に示す太陽電池１００の接続形態は一例であり、他の接続形態によって太陽電池モジュールを構成することができる。

【0061】

（第６実施形態）
第６実施形態は太陽光発電システムに関する。第５実施形態の太陽電池モジュールは、第６実施形態の太陽光発電システムにおいて、発電を行う発電機として用いることができる。実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを用いて発電を行うものであって、具体的には、発電を行う太陽電池モジュールと、発電した電気を電力変換する手段と、発電した電気をためる蓄電手段又は発電した電気を消費する負荷とを有する。図８に実施形態の太陽光発電システム４００の構成図を示す。図８の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール４０１（３００）と、コンバーター４０２と、蓄電池４０３と、負荷４０４とを有する。蓄電池４０３と負荷４０４は、どちらか一方を省略しても良い。負荷４０４は、蓄電池４０３に蓄えられた電気エネルギーを利用することもできる構成にしてもよい。コンバーター４０２は、ＤＣ－ＤＣコンバーター、ＤＣ－ＡＣコンバーター、ＡＣ－ＡＣコンバーターなど変圧や直流交流変換などの電力変換を行う回路又は素子を含む装置である。コンバーター４０２の構成は、発電電圧、蓄電池４０３や負荷４０４の構成に応じて好適な構成を採用すればよい。

【0062】

太陽電池モジュール３００に含まれる受光したサブモジュール３０１に含まれる太陽電池セルが発電し、その電気エネルギーは、コンバーター４０２で変換され、蓄電池４０３で蓄えられるか、負荷４０４で消費される。太陽電池モジュール４０１には、太陽電池モジュール４０１を常に太陽に向けるための太陽光追尾駆動装置を設けたり、太陽光を集光する集光体を設けたり、発電効率を向上させるための装置等を付加することが好ましい。

【0063】

太陽光発電システム４００は、住居、商業施設や工場などの不動産に用いられたり、車両、航空機や電子機器などの動産に用いられたりすることが好ましい。実施形態の変換効率に優れた太陽電池を太陽電池モジュールに用いることで、発電量の増加が期待される。

【0064】

太陽光発電システム４００の利用例として車両を示す。図９に車両５００の構成概念図を示す。図９の車両５００は、車体５０１、太陽電池モジュール５０２、電力変換装置５０３、蓄電池５０４、モーター５０５とタイヤ（ホイール）５０６を有する。車体５０１の上部に設けられた太陽電池モジュール５０１で発電した電力は、電力変換装置５０３変換されて、蓄電池５０４にて充電されるか、モーター５０５等の負荷で電力が消費される。太陽電池モジュール５０１又は蓄電池５０４から供給される電力を用いてモーター５０５によってタイヤ（ホイール）５０６を回転させることにより車両５００を動かすことができる。太陽電池モジュール５０１としては、多接合型ではなく、第１実施形態の太陽電池１００等を備えた第１太陽電池モジュールだけで構成されていてもよい。透過性のある太陽電池モジュール５０２を採用する場合は、車体５０１の上部に加え、車体５０１の側面に発電する窓として太陽電池モジュール５０２を使用することも好ましい。
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0065】

（実施例１）
ガラス基板上に、裏面側のｐ電極として、ガラスと接する側に上面にＩＴＯ（Ｉｎ：Ｓｎ＝９０：１０、膜厚２０ｎｍ）とＡＴＯ（Ｓｎ：Ｓｂ＝９８：２ 膜厚１５０μｍ）を堆積する。透明なｐ電極上に酸素、アルゴンガス雰囲気中でスパッタリング法により５００℃で加熱してＣｕ_２Ｏ光吸収層を成膜する。その後、ＡＬＤ法により、ｎ型層として組成傾斜の無いＧａ_１．４０Ａｌ_０．６０Ｏ_３．０を１０ｎｍ堆積し、続けて、組成傾斜の無いＧａ_０．３０Ｚｎ_１．３０Ａｌ_０．１０Ｓｎ_０．３０Ｏ_２．５０を１０ｎｍ堆積して、表面側のｎ電極としてＡＺＯ透明導電膜を堆積する。そして、反射防止膜としてＭｇＦ_２膜を成膜することで太陽電池を得る。得られた太陽電池について、短絡電流（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、変換効率及び透光性を評価する。なお、ｎ型層の酸素組成比は金属酸化物の金属の種類と組成比から求めている。

【0066】

太陽電池の透光性を評価する。太陽電池の透過性は、分光光度計で波長７００－１２００ｎｍを測定した際の平均透過率である。

【0067】

（実施例２－２２、比較例）
図１０、１１に実施例の表を示す。図１０の表に実施例及び比較例のｎ型層の条件及びｎ電極を示している。ｎ型層の条件以外は、実施例１と同様である。実施例で３層のｎ型層を（領域）形成している場合は、各ｎ型層（領域）の厚さを６ｎｍ（合計１８ｎｍ）としている。実施例２０から２３と比較例２においては、第１ｎ型層のAlがｐ型光吸収層側で多く、ｎ電極側に向かって少なくなるようにAlの組成を傾斜的に変化させている。実施例２０から実施例２２はｎ型層が１層で表に示している組成比になるようにＧａとＺｎターゲット比率を変えている。実施例１９では、ｐ型光吸収層側でＡｌが多くてＧａが少なく、ｎ電極側でＡｌが少なくＧａが多くなるように階段状に組成を変化させている。実施例２０から２２において、第２ｎ型層（第２領域）の第１ｎ型層側の表面からｎ電極５側に向かってＧａが少なくなり、Ｚｎが増える。第２ｎ型層（第２領域）の第１ｎ型層側の表面からｎ電極５側に向かってＧａとＺｎはそれぞれ同じ変化率で組成が変化し、第２ｎ型層（第２領域）の第１ｎ型層側の表面から膜厚方向に２．５ｎｍまでの領域では、Ｇａ：Ｚｎが０．２０：１．２０で、第２ｎ型層（第２領域）のｎ電極側の表面から膜厚方向に２．５ｎｍまでの領域では、Ｇａ：Ｚｎが０．００：１．４０である。実施例２２においてはｎ型層中に界面が無く、図１０の表に示す複数のｎ型領域が含まれるようにｎ型層を形成している。

【0068】

ＡＭ１．５Ｇの光源を模擬したソーラーシミュレータを用い、その光源下で基準となるＳｉセルを用いて１ｓｕｎになるように光量を調節する。測定は大気圧下で測定室内の気温は２５℃とする。電圧をスイープし、電流密度（電流をセル面積で割ったもの）を測定する。横軸を電圧、縦軸を電流密度とした際に、横軸と交わる点が開放電圧Ｖｏｃとなり、縦軸と交わる点が短絡電流密度Ｊｓｃとなる。測定曲線上において、電圧と電流密度を掛け合わせ、最大になる点をそれぞれＶｍｐｐ、Ｊｍｐｐ（マキシマムパワーポイント）とすると、ＦＦ＝（Ｖｍｐｐ＊Ｊｍｐｐ）／（Ｖｏｃ＊Ｊｓｃ）であり、変換効率Ｅｆｆ．はＥｆｆ．＝Ｖｏｃ＊Ｊｓｃ＊ＦＦで求まる。

【0069】

図１１の表に実施例及び比較例の短絡電流（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、フィルファクター（ＦＦ）、変換効率及び透光性をまとめて示す。

【0070】

透光性は、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長帯の光の透光率が７５％以上である場合をＡと評価し、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長帯の光の透光率が７０％以上７５％未満である場合をＢと評価し、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長帯の光の透光率が７０％未満である場合をＣと評価する。

【0071】

Ｊｓｃは、比較例１のＪｓｃに対して１．１５倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＪｓｃに対して０．８５倍以上１．１５倍未満である場合をＢと評価して、比較例１のＪｓｃに対して０．８５倍未満である場合をＣと評価する。

【0072】

Ｖｏｃは、比較例１のＶｏｃに対して１．１５倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＶｏｃに対して０．８５倍以上１．１５倍未満である場合をＢと評価して、比較例２１Ｖｏｃに対して０．８５倍未満である場合をＣと評価する。

【0073】

ＦＦは、比較例１のＦＦに対して１．１５倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＦＦに対して１倍以上１．１５倍未満である場合をＢと評価して、比較例１のＦＦに対して１倍未満である場合をＣと評価する。

【0074】

変換効率は、比較例１の変換効率に対して１．５倍以上である場合をＡと評価し、比較例１の変換効率に対して１倍以上１．５倍未満である場合をＢと評価して、比較例１の変換効率に対して１倍未満である場合をＣと評価する。

【0075】

図１１の表から分るように、第１ｎ型層として、Ｇａ_２Ｏ_３に、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ又はＢを添加すると、バンドギャップが広くなり、透過率は増大し、Ｔｉを添加することで、反射率が低下し、透過率が増大する。また、第１ｎ型層に、Ｔｉを添加することで、バンドギャップが小さくなるが、Ｓｎ、Ｓｉ又はＧｅを添加するとキャリア濃度が増大するため、Ｖｏｃは、若干増大する。第１ｎ型層に、Ａｌを添加したＧａ_２Ｏ_３を適用し、第２ｎ型層に、ＺｎとＳｎを主成分とする化合物を適用することにより、第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層の伝導帯下端、第２ｎ型層の伝導帯下端とｎ電極を滑らかに接続することができるので、Ｖｏｃ及びＦＦが高くなる。加えて、第３ｎ型層の伝導帯下端として、第１ｎ型層と第２ｎ型層の伝導帯下端の間になる材料を適用することで、Ｖｏｃ及びＦＦがより高くなる。また、組成に傾斜を付けて、第１ｎ型層、第３ｎ型層と第２ｎ型層の伝導帯下端と、ｎ電極を滑らかに接続することで、更にＶｏｃ及びＦＦがより高くなる。実施例の太陽電池をトップセルとして用い、Ｓｉを光吸収層とする太陽電池をボトムセルとする多接合型太陽電池において、トップセルの高い透光率と変換効率によって、多接合型太陽電池においても優れた変換効率が得られる。
明細書中一部の元素は、元素記号のみで示している

【0076】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

【符号の説明】

【0077】

１００，１０１…太陽電池（第１太陽電池）、１…基板、２…ｐ電極３…ｐ型光吸収層、４…ｎ型層、５…ｎ電極
２００…多接合型太陽電池、２０１…第２太陽電池、
３００…太陽電池モジュール、６…基板、３０１第１太陽電池モジュール、３０２…第２太陽電池モジュール、３０３…サブモジュール、３０４…バスバー、
４００…太陽光発電システム、４０１…太陽電池モジュール、４０２…コンバーター、４０３…蓄電池、４０４…負荷
５００…車両、５０１…車体、５０２…太陽電池モジュール、５０３…電力変換装置、５０４…蓄電池、５０５…モーター、５０６…タイヤ（ホイール）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】