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特許7500855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】2024-06-07
(45)【発行日】2024-06-17
(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 20120101AFI20240610BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 400
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023501618
(86)(22)【出願日】2021-07-09
(86)【国際出願番号】 JP2021026048
(87)【国際公開番号】W WO2023281760
(87)【国際公開日】2023-01-12
【審査請求日】2023-01-11
(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】山本 和重
(72)【発明者】
【氏名】水野 幸民
(72)【発明者】
【氏名】保西 祐弥
(72)【発明者】
【氏名】芝崎 聡一郎
(72)【発明者】
【氏名】中川 直之
(72)【発明者】
【氏名】西田 靖孝
(72)【発明者】
【氏名】山崎 六月
【審査官】吉岡 一也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１４６１２０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１３５２６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９３０９１３６（ＣＮ，Ａ）
【文献】CHUA, Danny et al.，Enhancement of the open circuit voltage of Cu2O/Ga2O3 heterojunction solar cells through the mitigation of interfacial recombination，AIP Advances，2019年05月02日，Vol.9，pp.055203-1 - 055203-6
【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，Vol.8，2015年01月28日，pp.022301-1 - 022301-4
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３１／０６－３１／０７８
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＭＥＤＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｐ電極と、前記ｐ電極上には亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物を主体とするｐ型光吸収層と、
前記ｐ型光吸収層上にＧａを含む酸化物を含むｎ型層と、
前記ｎ型層上にｎ電極と、を有し、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の間に第１領域を含み、
前記第１領域は、前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に２ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に２ｎｍ以下までの深さの位置までの領域であり、
前記第１領域中には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれ、
前記Ｍ１は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群から選ばれる１種以上の元素であり、
前記第１領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１であり、
前記ａ１、前記ｂ１、前記ｃ１及び前記ｄ１は、１．８０≦ａ１≦２．２０、０.００５≦ｂ１≦０．０５、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦１．００を満たす太陽電池。
【請求項2】
前記ｐ型光吸収層は、ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物を９０ｗｔ％以上含み、前記ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物のＭ２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
前記ｅ、前記ｆ及び前記ｇは、１．８０≦ｅ≦２．０１、０．００≦ｆ≦０．２０及び０．９８≦ｇ≦１．０２を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記第１領域中にはＣｕ相がさらに含まれる請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たす請求項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ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たす請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項6】
前記第１領域はＣｕＯ相をさらに含む請求項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ｎ型層は、Ｇａを主成分とする酸化物を含み、前記ｎ型層に含まれる金属元素のうち、４０原子％以上がＧａである請求項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ｎ型層は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であるＭ３とＧａを含む酸化物を含む請求項１ないし７のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項9】
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たす請求項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ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たし、
前記ａ１、前記ａ２、前記ｂ１、前記ｂ２、前記ｃ１、前記ｃ２、前記ｄ１及び前記ｄ２は、０．８７≦ａ２／ａ１≦１．１６、０≦ｂ２／ｂ１≦０．２、０≦ｃ２／ｃ１≦２及び１≦ｄ２／ｄ１≦１．３３を満たす請求項１ないし９のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項11】
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たし、
前記ａ１、前記ａ３、前記ｂ１、前記ｂ３、前記ｃ１、前記ｃ３、前記ｄ１及び前記ｄ３は、０．００６≦ａ３／ａ１≦０．０２、１００≦ｂ３／ｂ１≦５００、０．５≦ｃ３／ｃ１≦０．８及び１．８≦ｄ３／ｄ１≦３を満たす請求項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ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たし、
前記ａ１、前記ａ４、前記ｂ１、前記ｂ４、前記ｃ１、前記ｃ４、前記ｄ１及び前記ｄ４は、０．８２≦ａ４／ａ１≦１、０≦ｂ４／ｂ１≦０．０２、０≦ｃ４／ｃ１≦２及び１≦ｄ４／ｄ１≦１．６を満たす請求項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ｐ型光吸収層の全体のＣｕの原子濃度をＣＣｕとし、前記ｐ型光吸収層の全体のＧａ濃度をＣＧａとするとき、
前記ＣＣｕ及び前記ＣＧａは、０≦ＣＧａ／ＣＣｕ≦０．００１を満たす請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項14】
前記第４領域中にＣｕ
、
Ｇａ
、
Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれる場合のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の最大含有比率は、１．０％以下である請求項１２に記載の太陽電池。
【請求項15】
前記第１領域は、層状で、前記第１領域の厚さは、前記ｐ型光吸収層の厚さの０．００１％以上０．２％以下であり、
前記第１領域に含まれるＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの総原子数は、前記第１領域中の９５ａｔｏｍ％以上１００ａｔｏｍ％以下である請求項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１領域は、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相を含み、前記Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比をａ：ｂ：ｃ：ｄとするとき、０．６５≦ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．７２、０．００１≦ｂ／ａ≦０．０１、０．００５≦ｃ／ａ≦０．０５及び０．２７≦ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．３１を満たし、
前記第１領域の半分以上にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれている請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項17】
前記ｐ型光吸収層に含まれるＧａは、前記ｎ型層から拡散したＧａであり、前記ｎ型層に含まれるＣｕは、前記ｐ型光吸収層から拡散したＣｕである請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項18】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の太陽電池と、請求項１ないし１７のいずれか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19】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の太陽電池又は請求項１８に記載の多接合型太陽電池を用いた太陽電池モジュール。
【請求項20】
請求項１９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（Ｃｕ２Ｏ）を光吸収層に用いた太陽電池がある。Ｃｕ２Ｏはワイドギャップ半導体である。Ｃｕ２Ｏ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、ｐ電極上には亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物を主体とするｐ型光吸収層と、ｐ型光吸収層上にＧａを含む酸化物を含むｎ型層と、ｎ型層上にｎ電極と、を有する。ｐ型光吸収層とｎ型層の間に第１領域を含み、第１領域は、ｐ型光吸収層とｎ型層の界面からｎ型層側に２ｎｍまでの深さの位置からｐ型光吸収層とｎ型層の界面からｐ型光吸収層側に２ｎｍ以下までの深さの位置までの領域であり、第１領域中には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる。Ｍ１は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群から選ばれる１種以上の元素である。第１領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１であり、ａ１、ｂ１、ｃ１及びｄ１は、１．８０≦ａ１≦２．２０、０.００５≦ｂ１≦０．０５、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦１．００を満たす。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【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）における物性値を示している。
（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、ｎ型層４と、第２電極であるｎ電極５を有する。ｎ型層４の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ｎ型層４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。
（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、ｎ型層４と、第２電極であるｎ電極５を有する。ｎ型層４の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ｎ型層４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とオーミック接合することが好ましい。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、ｐ型光吸収層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）などの半導体導電膜を用いることができ、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１ｎｍ以上２μｍ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、酸化物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。ｐ電極２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】
酸化物透明導電膜のｐ型光吸収層３側の最表面にはドープされた酸化スズ膜が設けられていることが好ましい。酸化物透明導電膜のｐ型光吸収層３側の最表面に設けられているドープされた酸化スズ膜の少なくとも一部がｐ型光吸収層３と直接的に接していることが好ましい。
【0011】
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との電気的な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ｎ型層４との間に配置される。ｐ型光吸収層３はｎ型層４と直接的に接している。ｐ型光吸収層３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は、亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の多結晶であることが好ましい。亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物は、平均組成がＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物である。平均組成とは、ｐ型光吸収層３の厚さ方向と平面方向で複数点測定して得られる組成の平均値から得られる組成である。Ｍ２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であることが好ましい。ｅ、ｆ及びｇは、１．８０≦ｅ≦２．０１、０．００≦ｆ≦０．２０及び０．９８≦ｇ≦１．０２を満たすことが好ましい。ｐ型光吸収層３の９０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下は亜酸化銅又は／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１００ｗｔ％以下は亜酸化銅又は／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１００ｗｔ％以下は亜酸化銅又は／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、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。ｐ型光吸収層３にＭ２の元素が含まれると、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は、Ｓｎ又は／及びＳｂを含むことが好ましい。ｐ型光吸収層３のＳｎやＳｂは、ｐ型光吸収層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に含まれるＧａは、ｐ型光吸収層３を成膜する原料には含まれず、ｎ型層４に含まれるＧａがｐ型光吸収層３に拡散したものである。ｎ型層４の成膜時に他の元素も用いる場合はこれらの元素もｐ型光吸収層３に拡散する場合がある。
【0012】
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、１．５ｘ１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下が好ましい。
【0013】
ｐ型光吸収層３の組成は、ｐ型光吸収層３の厚さをｄ３とする場合、ｐ電極２側のｐ型光吸収層３の表面から０．２ｄ３、０．５ｄ３、０．８ｄ３の深さにおける組成の平均値である。ｐ型光吸収層３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、ｐ型光吸収層３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、分析はｎ型層の表面からの各距離において図２の分析スポットを説明する図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（Ａ１～Ａ９）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。ｐ型光吸収層３の組成を分析する場合、Ｄ１はｐ型光吸収層３の幅方向の長さであり、Ｄ２はｐ型光吸収層３の奥行き方向の長さである。
【0014】
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。
【0015】
ｐ型光吸収層３は、結晶性の高い亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物を含むため、ｐ型光吸収層３を構成する結晶は大粒径を含む。ｐ型光吸収層３の亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の結晶の直径（外接円直径）がｐ型光吸収層３の厚さの８０％以上１００％以下である結晶がｐ型光吸収層３に含まれる。ｐ型光吸収層３の亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の結晶の直径（外接円直径）がｐ型光吸収層３の厚さの８０％以上である結晶の断面積は、ｐ型光吸収層３の断面積の８０％以上を占めることが好ましい。大粒径のｐ型光吸収層３の亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の結晶は、透過性及び変換効率に優れるため、太陽電池の変換効率の向上に寄与する。また、第１領域６が存在し、かつ、ｐ型光吸収層３の亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の結晶が大粒径であることで、さらに変換効率が向上する。
【0016】
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。
【0017】
ｎ型層４は、ｎ型の半導体層である。ｎ型層４は、ｐ型光吸収層３とｎ電極５との間に配置される。ｎ型層４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。ｎ型層４はＧａを含む酸化物半導体層であって、Ｇａを主成分とする化合物（酸化物）を含むことが好ましい。ｎ型層４はＧａを主成分とする酸化物に他の酸化物が混合していてもよいし、Ｇａを主成分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を主成分とする酸化物と他の酸化物が混合していてもよい。ｎ型層４は、単層又は多層である。ｎ型層４に含まれる金属元素のうち、Ｇａが４０原子％以上であることが好ましく、５０原子％以上であることがより好ましい。ｎ型層４に含まれる金属元素は、ｐ型光吸収層３側からｎ電極５側に傾斜していてもよい。
【0018】
ｎ型層４は、Ｍ３で表される元素とＧａを含む酸化物を含むことが好ましい。Ｇａを主成分とする酸化物は、例えば、Ｍ３で表される元素とＧａを含む酸化物である。ｎ型層４は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であるＭ３とＧａを含む酸化物を含むことが好ましい。ｎ型層４は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であるＭ３とＧａを含む酸化物を９０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含むことが好ましい。ｎ型層４のＧａを主成分とする化合物は、平均組成がＧａｈＭ３ｉＯｊで表されるＭ３とＧａを含む酸化物であることが好ましい。ｈ、ｉ及びｊは、１．８≦ｈ≦２．１、０≦ｉ≦０．２及び２．９≦ｊ≦３．１を満たすことが好ましい。
【0019】
ｎ型層４の９０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下は、Ｍ３とＧａを含む酸化物であることが好ましい。ｎ型層４の９５ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下は、Ｍ３とＧａを含む酸化物であることがより好ましい。ｎ型層４の９８ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下は、Ｍ３とＧａを含む酸化物で表される化合物であることがさらにより好ましい。ｎ型層４に含まれるＣｕは、ｎ型層４を成膜する原料には含まれず、ｐ型光吸収層３に含まれるＣｕがｎ型層４に拡散したものである。ｐ型光吸収層３の成膜時に他の元素も用いる場合はこれらの元素もｎ型層４に拡散する場合がある。
【0020】
ｎ型層４の膜厚は、典型的には、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ｎ型層４の厚さが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。ｎ型層４の厚さが５０ｎｍを超えると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、ｎ型層４の厚さは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下がさらにより好ましい。
【0021】
なお、ｎ型層４の化合物の組成は、特に条件を付けなければｎ型層４全体の平均組成である。ｎ型層４の組成は、ｎ型層４の厚さをｄ４とする場合、ｐ型光吸収層３側のｎ型層４の表面から０．２ｄ４、０．５ｄ４、０．８ｄ４の深さにおける組成の平均値である。ｎ型層４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、ｎ型層４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、ｎ型層４が非常に薄い場合（例えば５ｎｍ以下）は、ｐ型光吸収層３側のｎ型層４の表面から０．５ｄの深さにおける組成をｎ型層４の全体の組成とみなすことができる。なお、分析はｎ型層４の表面からの各距離において図２の分析スポットを説明する図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（Ａ１～Ａ９）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。ｎ型層４の組成を分析する場合、Ｄ１はｎ型層４の幅方向の長さであり、Ｄ２はｎ型層４の奥行き方向の長さである。
【0022】
Ｓｉ系などの一般的な太陽電池では、発電効率を高めるためにｐ型光吸収層３の伝導帯下端（Conduction Band Minimum：ＣＢＭ）とｎ型層４（多層の場合は、ｐ型光吸収層３側のｎ型層４）の伝導帯下端の差が小さくなり、再結合速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以下程度になるｎ型層４が好ましい。しかし、発明者らの研究により、亜酸化銅酸化物（複合酸化物）を光吸収層に用いた太陽電池では伝導帯下端の差が小さくて、再結合速度が遅い形態とは真逆で、伝導帯下端の差がある程度大きく、さらに。再結合速度が速い場合において、発電効率が向上することが分かった。ｐ型光吸収層３の伝導帯下端とｎ型層４の伝導帯下端の差（［ｐ型光吸収層３の伝導帯下端］－［ｎ型層４の伝導帯下端］）は、０．５ｅＶより大きく１．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【0023】
ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に第１領域６を含むことが好ましい。第１領域６は、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の遷移領域である。第１領域６には、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥になるｐ型光吸収層３の亜酸化銅酸化物と亜酸化銅の複合酸化物の異相が含まれる。第１領域６には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１で表される元素及び酸素が含まれる。
【0024】
第１領域６は、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｎ型層４側に２ｎｍまでの深さの位置（第１点）からｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｐ型光吸収層３側に２ｎｍ以下までの深さの位置（第２点）までの領域である。Ｃｕ２Ｏをｐ型光吸収層３に用いた太陽電池では４ｎｍ幅の非常に薄い領域に欠陥が有ることで、再結合速度が速まり発電効率が向上する。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥となる異相が存在する領域が例えば１０ｎｍ幅など厚い場合、変換効率は大きく低下してしまう。欠陥となる異相とは、ｐ型光吸収層３の第４領域に対する異相であり、かつ、ｎ型層４の第３領域に対する異相である。
【0025】
ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界は明瞭でない場合がある。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界が明瞭ではない場合は、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間の不明瞭な部分の中心部分をｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界とする。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界は、平面ではなくて凹凸面を有している場合がある。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界は、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の断面を観察して特定することができる。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間の不明瞭な部分に異相が含まれることから、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間の不明瞭な部分の幅は、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の積層方向に０ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上４ｎｍ以下であることがより好ましい。
【0026】
第１領域６は、島状ではなく層状であることが好ましい。島状に第１領域６が存在すると再結合速度が速い領域と遅い領域の両方が存在してしまう。層状の第１領域６がｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に存在していることが好ましい。層状の第１ｐ領域６がｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に存在しているということは、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に途切れず連続的に第１領域６が存在していることを意味する。層状の第１領域６がｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に存在しているということは、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の積層方向において、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の間に第１領域６が存在しない部分は無いことを意味する。第１領域６の厚さが２ｎｍ未満であると、第１領域６が島状に存在し易くなり、再結合速度が大きく異なる領域が存在し易くなる。
【0027】
第１領域６には、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥となる異相が含まれることが好ましい。ｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥となる異相は、ｐ型光吸収層３に含まれる金属元素とｎ型層４に含まれる金属元素の両方を含むことが好ましい。Ｍ１は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群から選ばれる１種以上の元素であることが好ましい。ｐ型光吸収層３のＭ２の元素として含まれている元素及びｎ型層４のＭ３の元素として含まれている元素がＭ１の元素であることが好ましい。ｐ型光吸収層３にＧａ以外のＭ２の元素が含まれず、かつ、ｎ型層４にＭ３の元素が含まれない場合は、第１領域６中にＭ１の元素が含まれない。ｐ型光吸収層３にＧａ以外のＭ２の元素が含まれず、かつ、ｎ型層４にＭ３の元素が含まれる場合は、第１領域６のＭ１の元素はｎ型層４に含まれるＭ３の元素であることが好ましい。ｐ型光吸収層３にＧａ以外にもＭ２の元素が含まれ、かつ、ｎ型層４にＭ３の元素が含まれない場合は、第１領域６のＭ１の元素はｐ型光吸収層３に含まれるＧａ以外のＭ２の元素であることが好ましい。
【0028】
第１領域６のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比（Ｃｕ：Ｇａ：Ｍ１：Ｏ）は、ａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１である。ａ１、ｂ１、ｃ１及びｄ１は、１．８０≦ａ１≦２．２０、０．００５≦ｂ１≦０．０５、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦１．００を満たすことが好ましく、１．８０≦ａ１≦２．０５、０．００５≦ｂ１≦０．０２、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦０．９０を満たすことがより好ましい。第１領域中のＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物の平均含有比率は、ｐ型光吸収層中の亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物の平均含有比率の５０％以下であることが好ましい。
【0029】
第１領域６に含まれるＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの総原子数は、第１領域６中の９５ａｔｏｍ％以上１００ａｔｏｍ％以下であり、９８ａｔｏｍ％以上１００ａｔｏｍ％以下であることが好ましい。第１領域６中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯ以外の元素は不純物などの不可避的な元素であり、第１領域６中に含まれる不可避的な元素の原子濃度は、第１領域６中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯ以外の元素のいずれの原子濃度よりも低い。
【0030】
第１領域６の厚さは、ｐ型光吸収層３の厚さよりも非常に薄いことが好ましい。そこで、第１領域６の厚さは、ｐ型光吸収層３の厚さの０．００１％以上０．２％以下が好ましく、０．００５％以上０．１％以下がより好ましい。また、第１領域６の厚さは、ｐ型光吸収層３の厚さとｎ型層４の厚さの和の０．００１％以上０．２％以下が好ましく、０．００５％以上０．１％以下がより好ましい。
【0031】
ｐ型光吸収層３中のｎ型層４との境界近傍において、Ｇａが含まれる部分にはｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥となる相が含まれる。Ｍ２の元素にはＧａが含まれていて、ｐ型光吸収層３中においてこのＧａが含まれている相（例えばアモルファス相又は結晶の外接円直径が１ｎｍ以下の微結晶）が異相である。Ｇａが含まれている相は、より具体的には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯを含む相が異相である。ｐ型光吸収層３は、第１領域６を除いた領域においては、実質的にＧａを含まない。従って、ｐ型光吸収層３において、Ｇａが含まれている相は異相であり、異相は第１領域６に位置選択的に存在している。
【0032】
また、ｎ型層４中のｐ型光吸収層３との境界近傍において、Ｃｕが含まれる部分にはｐ型光吸収層３とｎ型層４の接合部分の欠陥となる相が含まれる。Ｍ３の元素にはＣｕが含まれていて、ｎ型層４中においてこのＣｕが含まれている相（例えばアモルファス相又は結晶の外接円直径が１ｎｍ以下の微結晶）が異相である。ｐ型光吸収層３における異相はｎ型層４においても異相である。Ｃｕが含まれている相はより具体的にはｐ型光吸収層３の異相と同じＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯを含む相である。ｎ型層４は、第１領域６除いた領域においては、実質的にＣｕを含まない。従って、ｎ型層４において、Ｃｕを含む相は、異相であり、異相は第１領域６に位置選択的に存在している。
【0033】
前記第１領域６を除くｐ型光吸収層３に含まれるＧａ濃度は、ｐ型光吸収層３に含まれる金属元素に対して０ａｔｏｍ％以上０．０５ａｔｏｍ％以下であることが好ましく、０ａｔｏｍ％以上０．００００５ａｔｏｍ％以下であることがより好ましい。また、第１領域６を除くｎ型層４に含まれるＣｕ濃度は、ｎ型層４に含まれる金属元素に対して０ａｔｏｍ％以上１０ａｔｏｍ％以下であることが好ましく、０ａｔｏｍ％以上１ａｔｏｍ％以下であることがより好ましい。第１領域６を除くｎ型層４に含まれるＣｕの原子濃度は、第１領域６を除くｐ型光吸収層３に含まれるＧａ原子濃度の１０倍以上になる。これは、ｐ型光吸収層３の膜厚がｎ型層４の厚さの少なくとも１０倍以上であるため、拡散する距離が短くてもｎ型層４の比較的深部にまでＣｕが拡散することが理由である。ｐ型光吸収層３側から拡散するＣｕ量とｎ型層４側から拡散するＧａ量の差が大きいと、ｐ型光吸収層３及び／又はｎ型層４の特性低下の原因になる場合がある。そこで、第１領域６を除くｐ型光吸収層３に含まれるＧａの原子数は、第１領域を除くｎ型層４に含まれるＣｕの原子数の０。２倍以上７倍以下であることが好ましい。
【0034】
Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相とは、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比（Ｃｕ：Ｇａ：Ｍ１：Ｏ）をａ：ｂ：ｃ：ｄとするとき、０．６５≦ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．７２、０．００１≦ｂ／ａ≦０．０１、０．００５≦ｃ／ａ≦０．０５及び０．２７≦ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．３１を満たす相である。下記に説明する分析スポット（Ａ１～Ａ９）において、少なくとも１つのスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれるとき、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれることを意味する。
【0035】
過半数（５）以上のスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれることがより好ましく、全てのスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれることがさらにより好ましい。過半数（５）未満のスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれるとき、第１領域６の半分未満にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれていることを意味する。過半数（５）以上のスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれるとき、第１領域６の半分以上にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれていることを意味する。全てのスポットにＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が第１領域６に含まれるとき、第１領域６の全体にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれていることを意味する。上記のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が存在する比率の定義については、第１領域６以外の他の領域についても同様である。
【0036】
ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｐ型光吸収層３側に５ｎｍまでの深さの位置（起点）からｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｐ型光吸収層３側に１０ｎｍ以下までの深さの位置（終点）までの領域を第２領域とする。このとき、第２領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比（Ｃｕ：Ｇａ：Ｍ１：Ｏ）は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２である。ａ２、ｂ２、ｃ２及びｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たすことが好ましく、１．９５≦ａ２≦２．０５、０≦ｂ２≦０．００１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たすことがより好ましい。異相がｐ型光吸収層３側には実質的に存在せず、非常に狭い第１領域６に局所的に異相が存在することで、バルクのｐ型光吸収層３の再結合速度を増加させずに、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度を高めることができる。第２領域には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が全体的には含まれないことが好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が半分以上は含まれないことがより好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれないことがさらにより好ましい。
【0037】
上記観点から第２領域は、Ｇａを実質的に含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されていることが好ましく、Ｇａを含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されていることが好ましい。そこで、０．８７≦ａ２／ａ１≦１．１６、０≦ｂ２／ｂ１≦０．２、０≦ｃ２／ｃ１≦２及び１≦ｄ２／ｄ１≦１．３３を満たすことが好ましく、０．９６≦ａ２／ａ１≦１．１３、０≦ｂ２／ｂ１≦０．１５、０≦ｃ２／ｃ１≦１．７５及び１．２５≦ｄ２／ｄ１≦１．３３を満たすことがより好ましい。また、上記観点から、－０．３≦（ａ２－ａ１）≦０．３、０≦（ｂ１－ｂ２）＜ｂ１、－０．１≦（ｃ１－ｃ２）＜ｃ１及び－０．２≦（ｄ２－ｄ１）≦０．４を満たすことがより好ましい。ｂ２＝０を満たすことがさらにより好ましい。
【0038】
第２領域は、Ｇａを実質的に含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されている場合、第２領域中のＧａの比率（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））が第１領域６中のＧａの比率（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））よりも低くなっている。従って、（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことが好ましく、１０（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがより好ましく、５０（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがさらにより好ましい。
【0039】
第１領域６中、第２領域中、後述する第３領域中及び第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の存在確認、組成及び平均含有比率は、ＳＩＭＳ、走査型顕微鏡付きエネルギー分散型分光分析（Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectrometry：ＳＥＭ－ＥＤＸ）、透過型顕微鏡付きエネルギー分散型分光分析（Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectrometry：ＴＥＭ－ＥＤＸ）又はエネルギー分散型分光分析（Energy Dispersive X-ray Spectrometry：ＥＤＸ）による組成分析で求まる。明細書中において０、０．０や０．００などの表現は、対象の元素や化合物（相）などが含まないことを表している。分析において検出限界以下の場合及び／又は定量限界以下の場合も対象の元素などが含まれないとみなす。
【0040】
ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｎ型層４側に５ｎｍまでの深さの位置（起点）からｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｎ型層４側に１０ｎｍ以下までの深さの位置（終点）までの領域を第３領域とする。このとき、第３領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比（Ｃｕ：Ｇａ：Ｍ１：Ｏ）は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３である。ａ３、ｂ３、ｃ３及びｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たすことが好ましく、０≦ａ３≦０．０３、２．９≦ｂ３≦３．１、０≦ｃ３≦０．３及び１．９≦ｄ３≦２．１を満たすことがより好ましい。異相がｎ型層４側には実質的に存在せず、非常に狭い第１領域６に局所的に異相が存在することで、バルクである第３領域のｎ型層４の電子トラップ密度を増加させずに、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度を高めることができる。第３領域には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が全体的には含まれないことが好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が半分以上は含まれないことがより好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれないことがさらにより好ましい。
【0041】
第３領域中のＣｕ含有率は、第１領域６中のＣｕ含有率よりも少ないことが好ましい。そこで、０．００６≦ａ３／ａ１≦０．０２、１００≦ｂ３／ｂ１≦５００、０．５≦ｃ３／ｃ１≦０．８及び１．８≦ｄ３／ｄ１≦３を満たすことが好ましく、０．１≦ａ３／ａ１≦０．１６、２００≦ｂ３／ｂ１≦４５０、０．５≦ｃ３／ｃ１≦０．７及び２≦ｄ３／ｄ１≦２．６を満たすことがより好ましい。ａ３＝０を満たすことがさらにより好ましい。
【0042】
第３領域中のＣｕ含有率は、第１領域６中のＣｕ含有率よりも少ない場合、第３領域中のＣｕの比率（ａ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））が第１領域６中のＣｕの比率（ａ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））よりも低くなっている。従って、（ａ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＜（ａ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことが好ましく、１０（ａ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＜（ａ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがより好ましく、５０（ａ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＜（ａ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがさらにより好ましい。
【0043】
また、第３領域中のＣｕ含有率は、第１領域６中のＣｕ含有率よりも少ない場合、第３領域中のＧａの比率（ｂ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））が第１領域６中のＧａの比率（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））よりも高くなっている。従って、（ｂ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＞（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことが好ましく、（ｂ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＞１０（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがより好ましく、（ｂ３／（ａ３＋ｂ３＋ｃ３＋ｄ３））＞５０（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがさらにより好ましい。
【0044】
第１領域６中には、Ｃｕ相がさらに含まれていてもよい。Ｃｕ相が第１領域６に含まれることで、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界に欠陥が生じてｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度が速くなることが好ましい。また、第１領域６中には、ＣｕＯ相がさらに含まれていてもよい。
【0045】
ｐ型光吸収層３の全体に含まれるＧａ含有比率は、低いが好ましい。異相が第１領域６を除いたｐ型光吸収層３側には実質的に存在せず、非常に狭い第１領域６に局所的に異相が存在することで、バルクである第４領域のｐ型光吸収層３での再結合速度を増加させずに、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度を高めることができる。そこで、ｐ型光吸収層３の全体のＣｕの原子濃度をＣＣｕとし、ｐ型光吸収層全体のＧａ濃度をＣＧａとするとき、０≦ＣＧａ／ＣＣｕ≦０．００１を満たすことが好ましく、０≦ＣＧａ／ＣＣｕ≦０．０００００１を満たすことがより好ましい。
【0046】
ｎ型層４中のＣｕの含有比率は、非常に低いことが好ましい。そこで、ｎ型層４中に含まれる金属元素に占めるＣｕ原子の比率は、０．０％以上０．１％以下であることが好ましい。異相が第１領域６を除いたｎ型層４側には実質的に存在せず、非常に狭い第１領域６に局所的に異相が存在することで、バルクである第３領域のｎ型層４の電子トラップ密度を増加させずに、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度を高めることができる。
【0047】
ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界からｐ型光吸収層３側に１０ｎｍまでの深さの位置（起点）からｐ型光吸収層３のｐ電極側の表面の位置（終点）までの領域を第４領域とする。このとき、第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比（Ｃｕ：Ｇａ：Ｍ１：Ｏ）は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４である。ａ４、ｂ４、ｃ４及びｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たすことが好ましく、１．８≦ａ４≦２．０３、０≦ｂ４≦０．０００００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９５≦ｄ４≦１を満たすことがより好ましい。異相が第１領域６を除いたｐ型光吸収層３側には実質的に存在せず、非常に狭い第１領域６に局所的に異相が存在することで、バルクである第４領域のｐ型光吸収層３での再結合速度を増加させずに、ｐ型光吸収層３とｎ型層４の境界における再結合速度を高めることができる。第４領域には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が全体的には含まれないことが好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が半分以上は含まれないことがより好ましく、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれないことがさらにより好ましい。
【0048】
第４領域は、Ｇａを実質的に含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されていることが好ましく、Ｇａを含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されていることが好ましい。そこで、０．８２≦ａ４／ａ１≦１、０≦ｂ４／ｂ１≦０．０２、０≦ｃ４／ｃ１≦２及び１≦ｄ４／ｄ１≦１．６を満たすことが好ましく、０．９≦ａ４／ａ１≦１、０≦ｂ４／ｂ１≦０．００００５、０≦ｃ４／ｃ１≦１．９及び１．３≦ｄ４／ｄ１≦１．５を満たすことがより好ましい。ｂ４＝０を満たすことがさらにより好ましい。
【0049】
第４領域は、Ｇａを実質的に含まない亜酸化銅酸化物又は／及び亜酸化銅酸化物の複合酸化物で構成されている場合、第４領域中のＧａの比率（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））が第１領域６中のＧａの比率（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））よりも低くなっている。従って、１０（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことが好ましく、４０（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがより好ましく、１００（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））＜（ｂ１／（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））を満たすことがさらにより好ましい。
【0050】
また、第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の平均含有率は、第２領域６中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の平均含有率以下である場合、第４領域中のＧａの比率（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））が第２領域中のＧａの比率（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））以下になる。従って、（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））≦（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））を満たすことが好ましく、５（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））≦（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））を満たすことがより好ましく、１０（ｂ４／（ａ４＋ｂ４＋ｃ４＋ｄ４））≦（ｂ２／（ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋ｄ２））を満たすことがさらにより好ましい。
【0051】
ｎ電極５は、可視光に対して、光透過性を有するｎ型層４側の電極である。ｎ電極５とｐ型光吸収層３によってｎ型層４を挟んでいる。ｎ型層４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。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種以上の半導体導電膜であることが好ましい。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。ｎ電極５は、酸化物透明導電膜を低抵抗化するために、メッシュやライン形状の電極を含むことができる。メッシュやライン形状の電極には、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＴａやＷなど特に限定されない。ｎ電極５には、グラフェンも用いることができる。グラフェンは、銀ナノワイヤと積層させることが好ましい。
【0052】
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、５０ｎｍ以上２μｍ以下である。
【0053】
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。
【0054】
（第２実施形態）
第２実施形態は、多接合型太陽電池に関する。図３に第２実施形態の多接合型太陽電池の断面概念図を示す。図３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２００は、３以上の太陽電池を接合させた太陽電池も含まれる。
第２実施形態は、多接合型太陽電池に関する。図３に第２実施形態の多接合型太陽電池の断面概念図を示す。図３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２００は、３以上の太陽電池を接合させた太陽電池も含まれる。
【0055】
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２０１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。
【0056】
（第３実施形態）
第３実施形態は、太陽電池モジュールに関する。図４に第３実施形態の太陽電池モジュール３００の斜視図を示す。図４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。第１太陽電池モジュール３０１には、第２から第４実施形態の太陽電池１０１－１０３も使用することができる。
第３実施形態は、太陽電池モジュールに関する。図４に第３実施形態の太陽電池モジュール３００の斜視図を示す。図４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。第１太陽電池モジュール３０１には、第２から第４実施形態の太陽電池１０１－１０３も使用することができる。
【0057】
図５に太陽電池モジュール３００の断面図を示す。図５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３０２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５の太陽電池モジュールは、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。
【0058】
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３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３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。
【0059】
（第４実施形態）
第４実施形態は太陽光発電システムに関する。第４実施形態の太陽電池モジュールは、第４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６に実施形態の太陽光発電システム４００の構成図を示す。図６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。
第４実施形態は太陽光発電システムに関する。第４実施形態の太陽電池モジュールは、第４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６に実施形態の太陽光発電システム４００の構成図を示す。図６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。
【0060】
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３０３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。
【0061】
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。
【0062】
太陽光発電システム４００の利用例として車両を示す。図７に車両５００の構成概念図を示す。図７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５０２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５０２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５０２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。
【0063】
太陽光発電システム４００の利用例として飛翔体（ドローン）を示す。飛翔体は、太陽電池モジュール４０１を用いている。本実施形態にかかる飛翔体の構成を、図９の飛翔体６００の模式図を用いて簡単に説明する。飛翔体６００は、太陽電池モジュール４０１、機体骨格６０１、モーター６０２、回転翼６０３と制御ユニット６０４を有する。太陽電池モジュール４０１、モーター６０２、回転翼６０３と制御ユニット６０４は、機体骨格６０１に配置している。制御ユニット６０４は、太陽電池モジュール４０１から出力した電力を変換したり、出力調整したりする。モーター６０２は太陽電池モジュール４０１から出力された電力を用いて、回転翼６０３を回転させる。実施形態の太陽電池モジュール４０１を有する本構成の飛翔体６００とすることで、より多くの電力を用いて飛行することができる飛翔体が提供される。
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。
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。
【0064】
（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＝８０：２０、膜厚２０ｎｍ）とＡＴＯ（Ｓｎ：Ｓｂ＝９８：２ 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Ｃｕ２Ｏ光吸収層を成膜する。その後、Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を２００℃の酸素を含む雰囲気で一部酸化させる。次いでＡＬＤ法により、ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００を１０ｎｍ堆積し、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を１４ｎｍ堆積させる。ｎ型層上に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ＭｇＦ２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。
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＝８０：２０、膜厚２０ｎｍ）とＡＴＯ（Ｓｎ：Ｓｂ＝９８：２ 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Ｃｕ２Ｏ光吸収層を成膜する。その後、Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を２００℃の酸素を含む雰囲気で一部酸化させる。次いでＡＬＤ法により、ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００を１０ｎｍ堆積し、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を１４ｎｍ堆積させる。ｎ型層上に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ＭｇＦ２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。
【0065】
（実施例２）
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ３．００を１２ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ３．００を１２ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0066】
（実施例３）
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ２Ｏ３を１１ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ２Ｏ３を１１ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0067】
（実施例４）
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ２Ｏ３を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２に代ってＧａ１．７０Ｓｎ０．３０Ｏ３．１５を１２ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代ってＧａ２Ｏ３を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２に代ってＧａ１．７０Ｓｎ０．３０Ｏ３．１５を１２ｎｍ堆積させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0068】
（実施例５）
Ｓｉを含むＣｕ２Ｏ光吸収層を成膜すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｓｉを含むＣｕ２Ｏ光吸収層を成膜すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0069】
（実施例６）
ｎ型層を順次堆積した後に１５０度で加熱すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層を順次堆積した後に１５０度で加熱すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0070】
（実施例７）
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代って酸素欠損のあるＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ２．５０を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を堆積後に１５０度で加熱すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代って酸素欠損のあるＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ２．５０を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を堆積後に１５０度で加熱すること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0071】
（実施例８）
ｎ型層としてＧａ２Ｏ３を３０ｎｍ堆積させること以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ２Ｏ３を３０ｎｍ堆積させること以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0072】
（実施例９）
Ｓｂ及びＳｎをドープさせたＣｕ２Ｏをｐ電極上に堆積させ、ｎ型層としてＧａ２Ｏ３を３０ｎｍ堆積させること以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｓｂ及びＳｎをドープさせたＣｕ２Ｏをｐ電極上に堆積させ、ｎ型層としてＧａ２Ｏ３を３０ｎｍ堆積させること以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0073】
（比較例１）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0074】
（比較例２）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面酸化を行なわない以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面酸化を行なわない以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0075】
（比較例３）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を１００℃の過酸化水素雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を１００℃の過酸化水素雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0076】
（比較例４）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を室温の水蒸気雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を室温の水蒸気雰囲気で酸化させること以外は実施例１と同様に太陽電池を作製する。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。
【0077】
（比較例５）
ｎ型層を順次堆積した後に４００度で加熱すること以外は実施例５と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層を順次堆積した後に４００度で加熱すること以外は実施例５と同様に太陽電池を作製する。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。
【0078】
（比較例６）
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代って酸素欠損のあるＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ２．５０を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を堆積後に４００度で加熱すること以外は実施例７と同様に太陽電池を作製する。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。
ｎ型層としてＧａ１．９２Ａｌ０．０８Ｏ３．００に代って酸素欠損のあるＧａ１．９５Ａｌ０．０５Ｏ２．５０を１０ｎｍ堆積させ、さらにＺｎ０．８０Ｓｎ０．２０Ｏ１．２を堆積後に４００度で加熱すること以外は実施例７と同様に太陽電池を作製する。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。
【0079】
（比較例７）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させる以外は、実施例８と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させる以外は、実施例８と同様に太陽電池を作製する。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。
【0080】
（比較例８）
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させる以外は、実施例９と同様に太陽電池を作製する。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。
Ｃｕ２Ｏ光吸収層の表面を５００℃の酸素雰囲気で酸化させる以外は、実施例９と同様に太陽電池を作製する。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。
【0081】
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。
【0082】
図９の実施例に関する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。
【0083】
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。
【0084】
Ｊｓｃは、比較例１の変換効率に対して１．１倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＪｓｃに対して１．０倍以上１．１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１．０倍未満である場合をＣと評価する。
【0085】
Ｖｏｃは、比較例１の変換効率に対して１．３倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＶｏｃに対して１．１倍以上１．３倍未満である場合をＢと評価して、比較例１のＶｏｃに対して１．１倍未満である場合をＣと評価する。
【0086】
ＦＦは、比較例１の変換効率に対して１．１倍以上である場合をＡと評価し、比較例１のＦＦに対して１．０倍以上１．１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１．０倍未満である場合をＣと評価する。
【0087】
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１．１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１．１倍未満である場合をＣと評価する。
【0088】
実施例８の透光性、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、及び変換効率の評価において、比較基準とする比較例は比較例１ではなく比較例７である。実施例９の透光性、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦ、及び変換効率の評価において、比較基準とする比較例は比較例１ではなく比較例８である。
【0089】
図１０にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相のＭ１の元素（表中 Ｍ１）、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比であるａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１（表中 Ｒ１）、第２領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比であるａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１（表中 Ｒ２）、第３領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比であるａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１（表中 Ｒ３）、第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比であるａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１（表中 Ｒ４）、第１領域中のＣｕ相の有無（表中 Ｃｕ相）及び第１領域中のＣｕＯ相の有無（表中 ＣｕＯ相）を示す。
【0090】
図９、１０の表から分るように、第１領域に局所的にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が存在することで、Ｊｓｃが向上し、太陽電池の変換効率が向上する。実施例の太陽電池をトップセルに用い、Ｓｉを光吸収層に用いた太陽電池をボトムセルに用いた多接合型太陽電池においても同様に変換効率が向上する。
明細書中一部の元素は、元素記号のみで示している。
以下、実施形態の技術案を付記する。
技術案１
ｐ電極と、
前記ｐ電極上には亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物を主体とするｐ型光吸収層と、
前記ｐ型光吸収層上にＧａを含む酸化物を含むｎ型層と、
前記ｎ型層上にｎ電極と、を有し、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の間に第１領域を含み、
前記第１領域は、前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に２ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に２ｎｍ以下までの深さの位置までの領域であり、
前記第１領域中には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれ、
前記Ｍ１は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群から選ばれる１種以上の元素であり、
前記第１領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１であり、
前記ａ１、前記ｂ１、前記ｃ１及び前記ｄ１は、１．８０≦ａ１≦２．２０、０.００５≦ｂ１≦０．０５、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦１．００を満たす太陽電池。
技術案２
前記ｐ型光吸収層は、ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物を９０ｗｔ％以上含み、
前記ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物のＭ２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
前記ｅ、前記ｆ及び前記ｇは、１．８０≦ｅ≦２．０１、０．００≦ｆ≦０．２０及び０．９８≦ｇ≦１．０２を満たす技術案１に記載の太陽電池。
技術案３
前記第１領域中にはＣｕ相がさらに含まれる技術案１又は２に記載の太陽電池。
技術案４
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、
前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たす技術案１ないし３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案５
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、
前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たす技術案１ないし３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案６
前記第１領域は、ＣｕＯ相をさらに含む技術案１ないし５のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案７
前記ｎ型層は、Ｇａを主成分とする酸化物を含み、
前記ｎ型層に含まれる金属元素のうち、４０原子％以上がＧａである技術案１ないし６のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案８
前記ｎ型層は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であるＭ３とＧａを含む酸化物を含む技術案１ないし７のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案９
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、
第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たす技術案１ないし８のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１０
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、
前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たし、
前記ａ１、前記ａ２、前記ｂ１、前記ｂ２、前記ｃ１、前記ｃ２、前記ｄ１及び前記ｄ２は、０．８７≦ａ２／ａ１≦１．１６、０≦ｂ２／ｂ１≦０．２、０≦ｃ２／ｃ１≦２及び１≦ｄ２／ｄ１≦１．３３を満たす技術案１ないし９のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１１
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、
前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たし、
前記ａ１、前記ａ３、前記ｂ１、前記ｂ３、前記ｃ１、前記ｃ３、前記ｄ１及び前記ｄ３は、０．００６≦ａ３／ａ１≦０．０２、１００≦ｂ３／ｂ１≦５００、０．５≦ｃ３／ｃ１≦０．８及び１．８≦ｄ３／ｄ１≦３を満たす技術案１ないし１０のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１２
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、
第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たし、
前記ａ１、前記ａ４、前記ｂ１、前記ｂ４、前記ｃ１、前記ｃ４、前記ｄ１及び前記ｄ４は、０．８２≦ａ４／ａ１≦１、０≦ｂ４／ｂ１≦０．０２、０≦ｃ４／ｃ１≦２及び１≦ｄ４／ｄ１≦１．６を満たす技術案１ないし１１のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１３
前記ｐ型光吸収層の全体のＣｕの原子濃度をＣＣｕとし、
前記ｐ型光吸収層の全体のＧａ濃度をＣＧａとするとき、
前記ＣＣｕ及び前記ＣＧａは、０≦ＣＧａ／ＣＣｕ≦０．００１を満たす技術案１ないし１２のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１４
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さのところから前記ｐ型光吸収層のｐ電極側の表面のところまでの領域を第４領域とし、
前記第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の最大含有比率は、１．０％以下である技術案１ないし１３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１５
前記第１領域は、層状で、
前記第１領域の厚さは、前記ｐ型光吸収層の厚さの０．００１％以上０．２％以下であり、
前記第１領域に含まれるＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの総原子数は、前記第１領域中の９５ａｔｏｍ％以上１００ａｔｏｍ％以下である技術案１ないし１４のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１６
前記第１領域は、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相を含み、
前記Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比をａ：ｂ：ｃ：ｄとするとき、０．６５≦ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．７２、０．００１≦ｂ／ａ≦０．０１、０．００５≦ｃ／ａ≦０．０５及び０．２７≦ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．３１を満たし、
前記第１領域の半分以上にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれている技術案１ないし１５のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１７
前記ｐ型光吸収層に含まれるＧａは、前記ｎ型層から拡散したＧａであり、
前記ｎ型層に含まれるＣｕは、前記ｐ型光吸収層から拡散したＣｕである技術案１ないし１６のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１８
技術案１ないし１７のいずれか１案に記載の太陽電池と、
技術案１ないし１７のいずれか１案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。
技術案１９
技術案１ないし１７のいずれか１案に記載の太陽電池又は技術案１８に記載の多接合型太陽電池を用いた太陽電池モジュール。
技術案２０
技術案１９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。
明細書中一部の元素は、元素記号のみで示している。
以下、実施形態の技術案を付記する。
技術案１
ｐ電極と、
前記ｐ電極上には亜酸化銅又は／及び亜酸化銅の複合酸化物を主体とするｐ型光吸収層と、
前記ｐ型光吸収層上にＧａを含む酸化物を含むｎ型層と、
前記ｎ型層上にｎ電極と、を有し、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の間に第１領域を含み、
前記第１領域は、前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に２ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に２ｎｍ以下までの深さの位置までの領域であり、
前記第１領域中には、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれ、
前記Ｍ１は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群から選ばれる１種以上の元素であり、
前記第１領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１であり、
前記ａ１、前記ｂ１、前記ｃ１及び前記ｄ１は、１．８０≦ａ１≦２．２０、０.００５≦ｂ１≦０．０５、０≦ｃ１≦０．２０及び０．６０≦ｄ１≦１．００を満たす太陽電池。
技術案２
前記ｐ型光吸収層は、ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物を９０ｗｔ％以上含み、
前記ＣｕｅＭ２ｆＯｇで表される酸化物のＭ２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
前記ｅ、前記ｆ及び前記ｇは、１．８０≦ｅ≦２．０１、０．００≦ｆ≦０．２０及び０．９８≦ｇ≦１．０２を満たす技術案１に記載の太陽電池。
技術案３
前記第１領域中にはＣｕ相がさらに含まれる技術案１又は２に記載の太陽電池。
技術案４
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、
前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たす技術案１ないし３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案５
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、
前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たす技術案１ないし３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案６
前記第１領域は、ＣｕＯ相をさらに含む技術案１ないし５のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案７
前記ｎ型層は、Ｇａを主成分とする酸化物を含み、
前記ｎ型層に含まれる金属元素のうち、４０原子％以上がＧａである技術案１ないし６のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案８
前記ｎ型層は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＣａからなる群より選ばれる１種以上の元素であるＭ３とＧａを含む酸化物を含む技術案１ないし７のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案９
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、
第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たす技術案１ないし８のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１０
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第２領域とし、
前記第２領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２であり、
前記ａ２、前記ｂ２、前記ｃ２及び前記ｄ２は、１．９０≦ａ２≦２．１０、０．００≦ｂ２≦０．０１、０≦ｃ２≦０．２０及び０．８０≦ｄ２≦１．００を満たし、
前記ａ１、前記ａ２、前記ｂ１、前記ｂ２、前記ｃ１、前記ｃ２、前記ｄ１及び前記ｄ２は、０．８７≦ａ２／ａ１≦１．１６、０≦ｂ２／ｂ１≦０．２、０≦ｃ２／ｃ１≦２及び１≦ｄ２／ｄ１≦１．３３を満たす技術案１ないし９のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１１
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に５ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｎ型層側に１０ｎｍ以下までの深さの位置までの領域を第３領域とし、
前記第３領域のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ３：ｂ３：ｃ３：ｄ３であり、
前記ａ３、前記ｂ３、前記ｃ３及び前記ｄ３は、０≦ａ３≦０．０５、２．８≦ｂ３≦３．２、０≦ｃ３≦０．４及び１．８≦ｄ３≦２．２を満たし、
前記ａ１、前記ａ３、前記ｂ１、前記ｂ３、前記ｃ１、前記ｃ３、前記ｄ１及び前記ｄ３は、０．００６≦ａ３／ａ１≦０．０２、１００≦ｂ３／ｂ１≦５００、０．５≦ｃ３／ｃ１≦０．８及び１．８≦ｄ３／ｄ１≦３を満たす技術案１ないし１０のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１２
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の境界から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さの位置から前記ｐ型光吸収層の前記ｐ電極側の表面の位置までの領域を第４領域とし、
第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比は、ａ４：ｂ４：ｃ４：ｄ４であり、
前記ａ４、前記ｂ４、前記ｃ４及び前記ｄ４は、１．８≦ａ４≦２．１、０≦ｂ４≦０．００１、０≦ｃ４≦０．２及び０．９≦ｄ４≦１．０を満たし、
前記ａ１、前記ａ４、前記ｂ１、前記ｂ４、前記ｃ１、前記ｃ４、前記ｄ１及び前記ｄ４は、０．８２≦ａ４／ａ１≦１、０≦ｂ４／ｂ１≦０．０２、０≦ｃ４／ｃ１≦２及び１≦ｄ４／ｄ１≦１．６を満たす技術案１ないし１１のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１３
前記ｐ型光吸収層の全体のＣｕの原子濃度をＣＣｕとし、
前記ｐ型光吸収層の全体のＧａ濃度をＣＧａとするとき、
前記ＣＣｕ及び前記ＣＧａは、０≦ＣＧａ／ＣＣｕ≦０．００１を満たす技術案１ないし１２のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１４
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の界面から前記ｐ型光吸収層側に１０ｎｍまでの深さのところから前記ｐ型光吸収層のｐ電極側の表面のところまでの領域を第４領域とし、
前記第４領域中のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相の最大含有比率は、１．０％以下である技術案１ないし１３のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１５
前記第１領域は、層状で、
前記第１領域の厚さは、前記ｐ型光吸収層の厚さの０．００１％以上０．２％以下であり、
前記第１領域に含まれるＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの総原子数は、前記第１領域中の９５ａｔｏｍ％以上１００ａｔｏｍ％以下である技術案１ないし１４のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１６
前記第１領域は、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相を含み、
前記Ｃｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相のＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯの比をａ：ｂ：ｃ：ｄとするとき、０．６５≦ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．７２、０．００１≦ｂ／ａ≦０．０１、０．００５≦ｃ／ａ≦０．０５及び０．２７≦ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）≦０．３１を満たし、
前記第１領域の半分以上にＣｕ、Ｇａ、Ｍ１及びＯが含まれる相が含まれている技術案１ないし１５のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１７
前記ｐ型光吸収層に含まれるＧａは、前記ｎ型層から拡散したＧａであり、
前記ｎ型層に含まれるＣｕは、前記ｐ型光吸収層から拡散したＣｕである技術案１ないし１６のいずれか１案に記載の太陽電池。
技術案１８
技術案１ないし１７のいずれか１案に記載の太陽電池と、
技術案１ないし１７のいずれか１案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。
技術案１９
技術案１ないし１７のいずれか１案に記載の太陽電池又は技術案１８に記載の多接合型太陽電池を用いた太陽電池モジュール。
技術案２０
技術案１９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。
【0091】
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】
【0092】
１００，１０１…太陽電池（第１太陽電池）、１…基板、２…ｐ電極（第１ｐ電極２ａ、第２ｐ電極２ｂ）、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）
６００…飛翔体、６０１…機体骨格、６０２…モーター、６０３…回転翼、６０４…制御ユニット
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）
６００…飛翔体、６０１…機体骨格、６０２…モーター、６０３…回転翼、６０４…制御ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
