特許 7536883 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】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(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 20120101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

H01L31/06 400

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022555254

(86)(22)【出願日】2020-10-09

(86)【国際出願番号】 JP2020038403

(87)【国際公開番号】W WO2022074851

(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】山本 和重

(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

【審査官】原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０９８４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５７５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０５９０５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０１１２２２５（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, No. 5，pp. 055203-1 - 055203-6，DOI: 10.1063/1.5096283

【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01月28日，Vol. 8, No. 2，pp. 022301-1 - 022301-4，DOI: 10.7567/APEX.8.022301

【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05月04日，Vol. 105，pp. 206 - 217，DOI: 10.1016/j.solener.2014.03.036

【文献】西祐希 ほか，多元系酸化物薄膜をｎ形半導体層に用いたＣｕ２Ｏ系ヘテロ接合太陽電池，第６０回応用物理学会春季学術講演会 講演予稿集，2013年03月27日，第06-204頁，講演番号: 30a-F2-9

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／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電極の間に位置する第１ｎ型層及び前記第１ｎ型層と前記ｎ電極の間に位置する第２ｎ型層を有するｎ型層、又は、前記ｐ型光吸収層と前記ｎ電極の間に位置する第１ｎ領域及び前記第１ｎ領域と前記ｎ電極の間に位置する第２ｎ領域を有するｎ型層と、を有し、
前記第１ｎ型層及び前記第２ｎ型層を有する前記ｎ型層の前記第１ｎ型層は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表される化合物を主体とする層であって、前記Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、前記Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、前記Ｍ３は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及びｘ５は、０より大きい数値であり、前記ｘ２、ｘ３及びｘ４は０以上の数値であり、前記ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４の和を２とし、前記ｘ５は３．０以上３．８以下であり、
前記第１ｎ型層及び前記第２ｎ型層を有する前記ｎ型層の前記第２ｎ型層は、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体とする層であって、ｙ１とｙ５は、０より大きい数値であり、ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値であり、ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とし、ｙ５は３．０以上３．８以下であり、
前記第１ｎ領域及び前記第２ｎ領域を有する前記ｎ型層の前記第１ｎ領域は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表される化合物を主体とし、前記Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、前記Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、前記Ｍ３は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及びｘ５は、０より大きい数値であり、前記ｘ２、ｘ３及びｘ４は０以上の数値であり、前記ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４の和を２とし、前記ｘ５は３．０以上３．８以下であり、
前記第１ｎ領域及び前記第２ｎ領域を有する前記ｎ型層の前記第２ｎ領域は、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体とし、ｙ１とｙ５は、０より大きい数値であり、ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値であり、ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とし、ｙ５は３．０以上３．８以下であり、
（ｘ２＋ｘ３）は、（ｙ２＋ｙ３）より大きく、
ｘ４／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．１５以下であり、
（ｘ１＋ｘ２）／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．５０以上１．００以下であり、
ｘ３／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．５０以下であり、
（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．８０以上１．００以下であり、
ｙ３／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．００以上０．０５以下であり、
ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は０．００以上０．１５以下である太陽電池。

【請求項2】

ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．００以上０．５０以下であり、
ｘ４は、（ｘ２＋ｘ３）よりも小さい請求項１に記載の太陽電池

【請求項3】

（ｘ１＋ｘ２）／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は０．８０以上１．００以下であり、
ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．００以上０．４０以下であり、
ｘ３／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．１０以下であり、
ｘ４／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．１０以下である請求項１又は２に記載の太陽電池。

【請求項4】

ｙ２／（ｙ１＋ｙ２）は、０．００以上０．３０以下であり、
前記ｙ２は、ｘ２の９０％以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項5】

ｙ２／（ｙ１＋ｙ２）は、０．００以上０．２０以下であり
前記ｙ２は、ｘ２の８０％以下であり、
ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は０．０１以上０．１５以下である請求項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ｎ型層は、前記第２ｎ型層と前記ｎ電極の間に位置し、Ｇａ_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５で表される化合物を主体とする層であって、Ｍ４はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｚ１、ｚ２及びｚ４は、０以上の数値であり、ｚ３は０以上の数値であり、ｚ１、ｚ２、ｚ３及びｚ４の和を２とし、ｚ５は２．２以上３．６以下である第３ｎ型層をさらに有する、又は、前記第２ｎ領域と前記ｎ電極の間に位置し、Ｇａ_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５で表される化合物を主体とする層であって、Ｍ４はＨｆ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｚ１、ｚ２及びｚ４は、０以上の数値であり、ｚ３は０以上の数値であり、ｚ１、ｚ２、ｚ３及びｚ４の和を２とし、ｚ５は２．２以上３．６以下である第３領域をさらに有し、
（ｚ１＋ｚ２）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．６５以上０．９０以下であり、
ｚ３／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．１０以上０．３０以下であり、
ｚ４／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．００以上０．０５以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記第１ｎ型層の厚さをｄ_４Ａとする場合、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率は、ｘ２の１．１０倍以上２．５０倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率は、ｘ２の０．７５倍以上１．５０倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率は、ｘ２の０．３０倍以上１．５０倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって１．００ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率は、ｘ２の０．１０倍以上０．９０倍以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記領域ｄ_{Ａ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ａ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率の半分以下である請求項７に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記第１ｎ型層の厚さをｄ_４Ａとする場合、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０－０．２５}におけるＧａ比率は、ｘ１の０．７５倍以上０．９８倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の０．８０倍以上１．１０倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の０．９０倍以上１．２０倍以下であり、
前記ｐ型光吸収層側の前記第１ｎ型層の表面から前記第２ｎ型層側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置から前記第２ｎ型層側に向かって１．００ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の１．０２倍上１．２５倍以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記領域ｄ_{Ａ０－０．２５}におけるＧａの元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＧａの元素比率以下であり、
前記領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＧａの元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率以下であり、
前記領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率は、前記領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＧａの元素比率以下である請求項７ないし９のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記第２ｎ型層の厚さをｄ_４Ｂとする場合、
前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．２５ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率は、ｙ２の１．１０倍以上４．００倍以下であり、
前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．２５ｄ_４Ｂの位置から前記ｎ電極側に向かって０．５０ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上１．５０倍以下であり、
前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．５０ｄ_４Ｂの位置から前記ｎ電極側に向かって０．７５ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上１．２５倍以下であり、
前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．７５ｄ_４Ｂの位置から前記ｎ電極側に向かって１．００ｄ_４Ｂの位置までの領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上０．９０倍以下である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率以上であり、
前記領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}における前記Ｍ１の元素比率は、前記領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}における前記Ｍ１の元素比率の半分以下である請求項１１に記載の太陽電池。

【請求項13】

前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．２５ｄ _４Ｂ の位置までの領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}における前記Ｍ３の元素比率は、前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．２５ｄ _４Ｂ の位置から前記ｎ電極側に向かって０．５０ｄ _４Ｂ の位置までの領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}における前記Ｍ３の元素比率以下であり
前記領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}における前記Ｍ３の元素比率は、前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．５０ｄ _４Ｂ の位置から前記ｎ電極側に向かって０．７５ｄ _４Ｂ の位置までの領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}における前記Ｍ３の元素比率以下であり、
前記領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}における前記Ｍ３の元素比率は、前記第１ｎ型層側の前記第２ｎ型層の表面から前記ｎ電極側に向かって０．７５ｄ _４Ｂ の位置から前記ｎ電極側に向かって１．００ｄ _４Ｂ の位置までの領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}における前記Ｍ３の元素比率以下であり、
前記領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}における前記Ｍ３の元素比率は、前記領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}における前記Ｍ３の元素比率の半分以下である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載に記載の太陽電池。

【請求項14】

請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の太陽電池と、
請求項１ないし１３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15】

請求項１ないし１３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16】

請求項１５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電極の間に位置する第１ｎ型層と、前記第１ｎ型層と前記ｎ電極の間に位置する第２ｎ型層を有するｎ型層、又は、前記ｐ型光吸収層と前記ｎ電極の間に位置する第１ｎ領域と、前記第１ｎ領域と前記ｎ電極の間に位置する第２ｎ領域を有するｎ型層と、を有する。第１ｎ型層及び第２ｎ型層を有するｎ型層の第１ｎ型層は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表される化合物を主体とする層であって、Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、Ｍ３はＳｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｘ１及びｘ５は、０より大きい数値であり、ｘ２、ｘ３及びｘ４は０以上の数値であり、ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４の和を２とし、ｘ５は３．０以上３．８以下であり、第１ｎ型層及び第２ｎ型層を有するｎ型層の第２ｎ型層は、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体とする層であって、ｙ１とｙ５は、０より大きい数値であり、ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値であり、ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とし、ｙ５は３．０以上３．８以下であり、第１ｎ領域及び第２ｎ領域を有するｎ型層の第１ｎ領域は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表される化合物を主体とし、Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、Ｍ３はＳｎ、Ｓｉ及びＧｅからなる群より選ばれる１種以上であり、ｘ１及びｘ５は、０より大きい数値であり、ｘ２、ｘ３及びｘ４は０以上の数値であり、ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４の和を２とし、ｘ５は３．０以上３．８以下であり、第１ｎ領域及び第２ｎ領域を有するｎ型層の第２ｎ領域は、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表される化合物を主体とし、ｙ１とｙ５は、０より大きい数値であり、ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値であり、ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とし、ｙ５は３．０以上３．８以下である第２ｎ領域を有するｎ型層と、を有する。（ｘ２＋ｘ３）は、（ｙ２＋ｙ３）より大きく、ｘ４／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．１５以下であり、（ｘ１＋ｘ２）／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．５０以上１．００以下であり、ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．００以上０．５０以下であり、ｘ３／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．５０以下であり、ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４＋ｙ５）は、０．８０以上１．００以下であり、３／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．００以上０．０５以下であり、ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は０．０１以上０．１５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、実施形態の太陽電池の断面図。

【図6】図６は、実施形態の多接合型太陽電池の断面図。

【図7】図７は、実施形態の太陽電池モジュールの斜視図。

【図8】図８は、実施形態の太陽電池モジュールの断面図。

【図9】図９は、実施形態の太陽光発電システムの構成図。

【図10】図１０は、実施形態の車両の概念図。

【図11】図１１は、実施例のｎ型層に関する表。

【図12】図１２は、実施例のｎ型層に関する表。

【図13】図１３は、実施例の組成変化のモードを示すグラフ。

【図14】図１４は、実施例の組成変化のモードを示すグラフ。

【図15】図１５は、実施例に関する表。

【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、ｎ型層４と、第２電極であるｎ電極５を有する。第１実施形態において、ｎ型層４は、第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂを含む。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と第１ｎ型層４Ａ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】

ｎ型層４は、第１ｎ型層４Ａ及び第２ｎ型層４Ｂを含む。

【0014】

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電極４Ｂの間に配置される。第２ｎ型層４Ｂは、第１ｎ型層４Ａとｎ電極５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。

【0015】

第１ｎ型層４Ａは、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表される化合物を主体（５０ｗｔ％以上）とする層であって、Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、Ｍ３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。ｘ１、ｘ２及びｘ５は、０より大きい数値である。ｘ３とｘ４は０以上の数値である。ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４の和を２とする場合、ｘ５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_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５で表している。

【0016】

第１ｎ型層４Ａの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｘ１Ｍ１_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５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_{ｘ ２}Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５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_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５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_ｘ２Ｍ２_ｘ３Ｍ３_ｘ４Ｏ_ｘ５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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

実施形態の第１ｎ型層４Ａは、主に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。そこで、（ｘ１＋ｘ２）／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．５０以上１．００以下が好ましい。同観点から、第１ｎ型層４Ａにおいて、（ｘ１＋ｘ２）／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．８０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。Ｍ１の元素としては、Ａｌ又はＡｌ及びＢが好ましく、Ａｌがより好ましい。ＧａとＭ１の元素をベースとする酸化物を第１ｎ型層４Ａに用いることで変換効率が向上することから、ｘ２は、ｘ３より大きく、ｘ４より大きいことが好ましい。同観点からｘ２は、ｘ３の２倍より大きく、ｘ４の２倍より大きいことが好ましい。

【0020】

ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．００以上０．５０以下が好ましい。ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）が０．５０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。ｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．１０以上０．４０以下がより好ましく、０．１０以上０．３５以下がより好ましい。

【0021】

第１ｎ型層４Ａの化合物にはＭ２で表されるＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、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できる。ｘ３／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．５０以下であることが好ましい。また、Ｍ２の元素は、第１ｎ型層４Ａの伝導帯下端を調整することができる。Ｍ２の元素が多すぎると第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、ｘ３／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、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Ｍ３で表される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。Ｍ４の元素が第１ｎ型層４Ａに含まれると、第１ｎ型層４Ａのキャリア濃度を高くすることができる。ｘ４／（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）は、０．００以上０．１５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い。ｘ４は、（ｘ２＋ｘ３）よりも小さいことが好ましい。

【0023】

Ｇａ、Ｍ１の元素、Ｍ２の元素及びＭ３の元素からなる群より選ばれる１以上は、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。Ｍ３の元素は、ｐ型光吸収層３側で少なく、第２ｎ型層４Ｂ側で多いことが好ましい。Ｍ１の元素は、ｐ型光吸収層３側で多く、第２ｎ型層４Ｂ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の厚さをｄ_４Ａとする場合、ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率は、ｘ２の１．１０倍（ｘ２（第１ｎ型層４Ａの平均値）の１．１０倍 （以下同様））以上２．５０倍（ｘ２（第１ｎ型層４Ａの平均値）の２．５倍 （以下同様））以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率は、ｘ２の０．７５倍以上１．５０倍以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率は、ｘ２の０．３０倍以上１．５０倍以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって１．００ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＭ１の元素比率は、ｘ２の０．１０倍以上０．９０倍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_{Ａ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。同観点から、領域ｄ_{Ａ０．７５－１} におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ _{Ａ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率の半分以下であることが好ましい。Ｍ１の組成が変化する場合でも、上述したように領域ｄ_{Ａ０－０．２５}におけるｘ２／（ｘ１＋ｘ２）と領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５０}におけるｘ２／（ｘ１＋ｘ２）は、０．１０以上０．４０以下がより好ましく、０．１０以上０．３５以下がより好ましい。

【0025】

Ｇａの組成の変化が大きいと、Ｇａ以外の元素の組成を大きく変化させることになり、伝導帯下端の接続の連続性が悪化する。そこで、Ｇａの組成が変化する場合は、その変化率がＭ１の元素の組成の変化率よりも小さいことが好ましい。第１ｎ型層４Ａの厚さをｄ_４Ａとする場合、ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０－０．２５}におけるＧａ比率は、ｘ１の０．７５倍（ｘ１（第１ｎ型層４Ａの平均値）の０．７５倍 （以下同様））以上０．９８倍（ｘ１（第１ｎ型層４Ａの平均値）の０．９８倍 （以下同様））以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．２５ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０ ．２５－０．５０}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の０．８０倍以上１．１０倍以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．５０ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置までの領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の０．９０倍以上１．２０倍以下であることが好ましい。ｐ型光吸収層３側の第１ｎ型層４Ａの表面から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって０．７５ｄ_４Ａの位置から第２ｎ型層４Ｂ側に向かって１．００ｄ_{４ Ａ}の位置までの領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＧａの元素比率は、ｘ１の１．０２倍以上１．２５倍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_{Ａ０－０．２５}におけるＧａの元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．２５－ ０．５０}におけるＧａの元素比率以下であることが好ましい。領域ｄ_{Ａ０．２５－０．５ ０}におけるＧａの元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率以下であることが好ましい。領域ｄ_{Ａ０．５０－０．７５}におけるＧａの元素比率は、領域ｄ_{Ａ０．７５－１}におけるＧａの元素比率以下であることが好ましい。

【0026】

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。

【0027】

第２ｎ型層４Ｂは、第１ｎ型層４Ａとｎ電極５との間に位置する。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。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。

【0028】

第２ｎ型層４Ｂは、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_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、Ｍ１はＡｌ又は／及びＢであり、Ｍ２はＩｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｈｆ及びＺｒからなる群より選ばれる１種以上であり、Ｍ３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。ｙ１とｙ５は０より大きい数値である。ｙ２、ｙ３及びｙ４は０以上の数値である。ｙ１、ｙ２、ｙ３及びｙ４の和を２とする場合、ｙ５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_ｙ１Ｍ１_ｙ２Ｍ２_ｙ３Ｍ３_ｙ４Ｏ_ｙ５で表している。

【0029】

ｐ型光吸収層３から第２ｎ型層４Ｂの伝導帯下端の接続の連続性を向上させる観点から、（ｘ２＋ｘ３）は、（ｙ２＋ｙ３）より大きいことが好ましい。同観点から、（ｙ２＋ｙ３）は、（ｘ２＋ｘ３）の０．８倍以下が好ましく、（ｘ２＋ｘ３）の０．５倍以下がより好ましく、（ｘ２＋ｘ３）の０．３倍以下がさらにより好ましい。

【0030】

第２ｎ型層４Ｂの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｙ１Ｍ１_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_ｙ１Ｍ１_{ｙ ２}Ｍ２_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_ｙ１Ｍ１_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_ｙ１Ｍ１_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。

【0031】

第２ｎ型層４Ｂは、主にＧａとＭ１の元素によって伝導帯下端が調整されている。第２ｎ型層２ＢのＭ１の元素比率を第１ｎ型層４Ａよりも少なくしてＧａの比率を高くする（ｙ１はｘ１より大きく、ｙ２はｘ２より小さい）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２ｎ型層４Ｂにおいて、（ｙ１＋ｙ２）／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．６５以上１．００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、０．８０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。

【0032】

第２ｎ型層４Ｂは、第１ｎ型層４Ａよりも伝導帯下端が低い層であり、第２ｎ型層４Ｂの伝導帯下端は、第１ｎ型層４Ａとｎ電極５の間にある。第２ｎ型層４Ｂ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。ｙ２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Ｍ１の元素を第２ｎ型層４Ｂも有すことが好ましい。つまり、第１ｎ型層４ＡにＡｌが含まれれば第２ｎ型層４ＢにＡｌが含まれないことよりもＡｌが含まれることが好ましい。そして、ｙ１はｘ１より大きく、ｙ２はｘ２より小さいことに起因して第２ｎ型層４Ｂの伝導体下端を第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ｙ２／（ｙ１＋ｙ２）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、ｘ２とｙ２が近い値であると第２ｎ型層４Ｂ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ｙ２はｘ２の９０％以下が好ましく、ｙ２はｘ２の８０％以下がより好ましく、ｙ２は、ｘ２の７０％以下がより好ましい。

【0033】

ｙ３の数値は、第１実施形態のｘ３、ｘ４の好適な数値が好ましい。従って、ｙ３／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、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。

【0034】

ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は、０．００以上０．１５以下であることが好ましい。Ｍ３の元素が含まれると、第２ｎ型層４Ｂのキャリア濃度が高くなることが好ましい、第１ｎ型層４Ａよりも第２ｎ型層４Ｂのキャリア濃度が高いことが好ましい（ｙ４はｘ４よりも大きい）好ましい。そこで、ｙ４／（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）は０．０１以上０．１５以下であることがより好ましく、０．０５以上０．１５以下であることがさらにより好ましい。

【0035】

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未満であると第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂ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。

【0036】

Ｇａ、Ｍ１の元素、Ｍ２の元素及びＭ３の元素からなる群より選ばれる１元素以上は、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。Ｍ３の元素は、ｐ型光吸収層３側で少なく、第２ｎ型層４Ｂ側で多いことが好ましい。Ｍ１の元素は、ｐ型光吸収層３側で多く、第２ｎ型層４Ｂ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。

【0037】

第２ｎ型層４Ｂの厚さをｄ_４Ｂとする場合、第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率は、ｙ２の１．１０倍（ｙ２（第２ｎ型層４Ｂの平均値）の１．１０倍 （以下同様））以上４．００倍（ｙ２（第２ｎ型層４Ｂの平均値）の４．００倍 （以下同様））以下であることが好ましい。第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上１．５０倍以下であることが好ましい。第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上１．２５倍以下であることが好ましい。第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０．７５－１}におけるＭ１の元素比率は、ｙ２の０．００倍以上０．９０倍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_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}におけるＭ１の元素比率以上であることが好ましい。同観点から、領域ｄ_{Ｂ０．７５－１} におけるＭ１の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ１の元素比率の半分以下であることが好ましい。

【0038】

第２ｎ型層４Ｂの厚さをｄ_４Ｂとする場合、第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ３の元素比率は、ｙ４の０．００倍（ｙ４（第２ｎ型層４Ｂの平均値）の０．００倍 （以下同様））以上０．７５倍（ｙ４（第２ｎ型層４Ｂの平均値）の０．７５倍 （以下同様））以下であることが好ましい。第１ｎ型層４Ａ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_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ３の元素比率は、ｙ４の０．３０倍以上１．５０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０．５０ｄ_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_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ３の元素比率は、ｙ４の０．７５倍以上２．００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０．７５ｄ_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_{Ｂ０．７５－１}におけるＭ３の元素比率は、ｙ４の１．１０倍以上３．００倍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_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ３の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ３の元素比率以下であることが好ましい。領域ｄ_{Ｂ０．２５－０．５０}におけるＭ３の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ３の元素比率以下であることが好ましい。領域ｄ_{Ｂ０．５０－０．７５}におけるＭ３の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．７５－１}におけるＭ３の元素比率以下であることが好ましい。また、同観点から、領域ｄ_{Ｂ０－０．２５}におけるＭ３の元素比率は、領域ｄ_{Ｂ０．７５－１} におけるＭ３の元素比率の半分以下であることが好ましい。

【0039】

ｎ電極５は、可視光に対して、光透過性を有する第１ｎ型層４Ａ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を挟んでいる。第１ｎ型層４Ａ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。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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

（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、ｎ型層４が第１領域４ａと第２領域４ｂ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。

【0043】

第１領域４ａは、第３ｎ型層４Ａのｐ型光吸収層３側に位置する。また、第２領域４ｂは、第１ｎ型層４Ａのｎ電極５側に位置する。第３実施形態の第１ｎ型層４Ａにおいて、ｐ型光吸収層３側とｎ電極５側では組成が明確に異なるが、第１領域４ａと第２領域４ｂの界面は確認されない。第１ｎ型層４Ａのｐ型光吸収層３側の表面からｎ電極５側に向かって第１ｎ型層４Ａの厚さの半分までを第１領域４ａとする。また、第１ｎ型層４Ａのｎ電極５側の表面からｐ型光吸収層３側に向かって第１ｎ型層４Ａの厚さの半分までを第２領域４ｂとする。なお、分析は第１実施形態と同様に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ＳＩＭＳで分析することで求められる。

【0044】

第２実施形態の第１領域４ａと第２領域４ｂの関係と第２実施形態の第１ｎ型層４Ａと第２ｎ型層４Ｂの関係は、元素の組成比率が対応している。従って、第１実施形態において説明した傾斜的な組成変化等については第２実施形態の太陽電池１０１等においても同様である。

【0045】

第２実施形態の太陽電池１０１も第１実施形態の太陽電池１００と同様に伝導帯下端の接続の連続性が優れ、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ及びＦＦが向上して変換効率の向上に寄与する。

【0046】

（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型層４Ａ、第２ｎ型層４Ｂと第３ｎ型層４Ｃ３積層したｎ型層４を有することなどが第２実施形態の太陽電池１０１と異なることである。第１実施形態から第３実施形態と第４実施形態で共通する説明は省略する。

【0047】

第３ｎ型層４Ｃは、第２ｎ型層４Ｃとｎ電極５との間に位置する。第３ｎ型層４Ｃの第２ｎ型層４Ｂ側の面は、第２ｎ型層４Ｂと直接的に接している。第３ｎ型層４Ｃ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２ｎ型層４Ｂ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４ＢはＧａ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３ｎ型層４Ｃ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。

【0048】

第３ｎ型層４Ｃは、Ｇａ_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５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、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、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、ｚ２及びｚ４及は、０以上の数値である。ｚ３は０以上の数値である。ｚ１、ｚ２、ｚ３及びｚ４の和を２とする場合のｚ５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_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５で表している。

【0049】

第３ｎ型層４Ｃの９０ｗｔ％以上は、Ｇａ_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５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_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５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_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５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_ｚ１Ｚｎ_ｚ２Ｓｎ_ｚ３Ｍ４_ｚ４Ｏ_ｚ５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、ＺｎとＳｎによって第２ｎ型層４Ｂ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。ＺｎＯ及びＳｎＯ_２の伝導体下端は、Ｇａ_２Ｏ_３の伝導帯下端よりも低いため、第３ｎ型層４Ｃは、Ｇａ_２Ｏ_３よりもｎ電極５との伝導帯下端の差を小さくすることができる。ＺｎとＳｎの元素比率を第１ｎ型層４Ａ及び第２ｎ型層４ＢのＺｎとＳｎの元素比率よりも高めることで第３ｎ型層４Ｃ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）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．６０以上０．９８以下が好ましい。同観点から、第３ｎ型層４Ｃにおいて、（ｚ１＋ｚ２）／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．６５以上０．９５以下が好ましく、０．７０以上０．９０以下がより好ましい。

【0051】

第３ｎ型層４Ｃは、ｎ型層において最もｎ電極５側に位置し、好ましくは第３ｎ型層４Ｃはｎ電極５と直接的に接している。第１ｎ型層４Ａ及び第２ｎ型層４ＢにＺｎやＳｎが含まれる場合、それらの組成比率は、第３ｎ型層４Ｃ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。

【0052】

また、第３ｎ型層４Ｃには、Ｓｎが含まれていることが好ましい。Ｓｎが第３ｎ型層４Ｃ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。そこで、ｚ３／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は、０．１０以上０．５０以下が好ましく、０．１５以上０．３０以下がより好ましい。

【0053】

Ｍ４の元素は第３ｎ型層４Ｃに含まれていてもよいし含まれていなくてもよい。Ｍ４の元素が含まれる場合は、その組成比率は低いことが好ましい。そこで、ｚ４／（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）は０．００以上０．０５以下であることが好ましい。Ｍ４の元素は、第２ｎ型層４Ｂ又はｎ電極５に含まれる元素と共通していることが好ましい。

【0054】

第３ｎ型層４Ｃにおいても、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＭ４の元素は、ｐ型光吸収層３側からｎ電極５に向かって傾斜的、階段状、又は、傾斜的な変化と階段状が組み合わさったように変化してもよい。例えば、Ｓｎはｎ電極５側に多く、Ｇａ及びＺｎは第２ｎ型層４Ｂ側に多くすることが好ましい。

【0055】

第１ｎ型層４Ａの膜厚、第２ｎ型層４Ｂの膜厚と第３ｎ型層４Ｃ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２ｎ型層４Ｂの膜厚と第３ｎ型層４Ｃの膜厚の和が３ｎｍ未満であると第１ｎ型層４Ａの膜厚、第２ｎ型層４Ｂの膜厚と第３ｎ型層４Ｃの膜厚の和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、第２ｎ型層４Ｂの膜厚と第３ｎ型層４Ｃの膜厚の和が５０ｎｍを超えると第１ｎ型層４Ａから第３ｎ型層４Ｃをまでの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２ｎ型層４Ｂの膜厚と第３ｎ型層４Ｃ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。

【0056】

第３ｎ型層４Ｃを用いることで、ｎ型層４とｎ電極５との伝導帯下端の接続の連続性がより向上する。そして、第３実施形態の太陽電池１０２も、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ及びＦＦが向上して変換効率の向上に寄与する。

【0057】

（第４実施形態）
第４実施形態は、太陽電池に関する。図５に第４実施形態の太陽電池１０３の断面概念図を示す。第４実施形態の太陽電池１０３は、ｎ型層４が第１領域４ａ、第２領域４ｂ及び第３領域４ｃを有することが第３実施形態の太陽電池１０２と異なることである。第１実施形態から第３実施形態と第４実施形態で共通する説明は省略する。第４実施形態の第３領域４ｃは、第３実施形態の第３ｎ型層４Ｃに相当する。

【0058】

第３領域４ｃは、第３ｎ型層４Ａのｎ型層５側に位置する。また、第３領域４ｃと第１領域４ａの間に第２領域４ｂが位置している。第５実施形態の第１ｎ型層４Ａにおいて、ｐ型光吸収層３側とｎ電極５側では組成が明確に異なるが、第１領域４ａと第２領域４ｂの界面と第２領域４ｂと第３領域４ｃの界面は確認されない。第１ｎ型層４Ａの厚さをｄとする場合、第１ｎ型層４Ａのｐ型光吸収層３側の表面からｎ電極５側に向かって０．３３ｄまでを第１領域４ａとする。また、第１ｎ型層４Ａのｎ電極５側の表面からｐ型光吸収層３側に向かって０．３３ｄまでを第３領域４ｃとする。第１領域４ａと第３領域４ｃの間を第２領域４ｂとする。

【0059】

第１領域４ａ中の化合物の組成は、特に条件を付けなければ第１領域４ａ全体の平均組成である。第１領域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０．１０ｄ、０．２０ｄ、０．３０ｄの深さにおける組成の平均値である。第１ｎ型層４Ａの厚さが非常に薄い（１０ｎｍ以下）場合は、第１ｎ型層４Ａの表面から０．２０ｄの深さにおける組成を第１領域４ａ全体の平均組成とみなす。第２領域４ｂ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０．４０ｄ、０．５０ｄ、０．６０ｄの深さにおける組成の平均値である。第１ｎ型層４Ａの厚さが非常に薄い（１０ｎｍ以下）場合は、第１ｎ型層４Ａの表面から０．５０ｄの深さにおける組成を第２領域４ｂ全体の平均組成とみなす。第３領域４ｃ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０．７０ｄ、０．８０ｄ、０．９０ｄの深さにおける組成の平均値である。第１ｎ型層４Ａの厚さが非常に薄い（１０ｎｍ以下）場合は、第１ｎ型層４Ａの表面から０．８０ｄの深さにおける組成を第３領域４ｃ全体の平均組成とみなす。

【0060】

第１領域４ａ、第２領域４ｂ、第３領域４ｃの組成は、第３実施形態の第１ｎ型層４Ａ、第２ｎ型層４Ｂ、第３ｎ型層４Ｃのそれぞれに対応する。第１から第３実施形態において説明した傾斜的な組成変化等も含めて第１実施形態から第３実施形態の太陽電池１００、１０１，１０２においても同様である。

【0061】

第４実施形態の太陽電池１０３も第３実施形態の太陽電池１０２と同様に伝導帯下端の接続の連続性が優れ、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ及びＦＦが向上して変換効率の向上に寄与する。

【0062】

（第５実施形態）
第５実施形態は、多接合型太陽電池に関する。図６に第５実施形態の多接合型太陽電池の断面概念図を示す。図６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５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４実施形態の太陽電池１０１－１０３を用いてもよい。

【0063】

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。

【0064】

（第６実施形態）
第６実施形態は、太陽電池モジュールに関する。図７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７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。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。

【0065】

図８に太陽電池モジュール３００の断面図を示す。図８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８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。

【0066】

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６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６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。

【0067】

（第７実施形態）
第７実施形態は太陽光発電システムに関する。第７実施形態の太陽電池モジュールは、第８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９に実施形態の太陽光発電システム４００の構成図を示す。図９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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

太陽光発電システム４００の利用例として車両を示す。図１０に車両５００の構成概念図を示す。図１０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。

【0071】

（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、第１ｎ型層として組成傾斜の無いＧａ_１．７０Ａｌ_０．３０Ｏ_３．００を１０ｎｍ堆積し、第２ｎ型層として、組成傾斜の無いＧａ_１．９０Ａｌ_０．１０Ｏ_３．００を１０ｎｍ堆積表面側の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。

【0072】

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。

【0073】

（実施例２－２６、比較例）
図１１の実施例に関する表に実施例及び比較例のｎ型層の条件を示している。ｎ型層（第１ｎ型層（第１領域）、第２ｎ型層（第２領域）ｎ型層の条件以外は、実施例１と同様である。実施例で２層又は３層のｎ型層を形成している場合は、各ｎ型層（各領域）の厚さを６ｎｍとしている。実施例２５と２６は、第１ｎ型層と第２ｎ型層の間の界面が無く、ｎ型層に第１領域と第２領域が含まれる。実施例２６の第２領域と第３ｎ型層の間には、界面が存在する。

【0074】

実施例１７から実施例２６は膜厚方向（ｐ型光吸収層とｎ型層の積層方向）にｎ型層の組成を変化させている。図１２の実施例に関する表に各実施例の組成変化を示している。図１２の表には、組成変化させている元素とその組成変化のモードを示している。図１３と図１４に組成変化のモードのグラフを示している。図１３と図１４の横軸は、ｐ型光吸収層側からｎ電極側のｎ型層の深さを表し、縦軸は、組成比率を表している。組成が変化している場合、各層又は領域で最も組成比率が高い元素が対象の元素の組成変化を補うように変化する。例えば、Ａｌが０．１増えればＧａが０．１減る。

【0075】

実施例１７は、第１ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、ＳｎがＪの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．４０：０．５０で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．６０：０．２０となるように組成を傾斜的に変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８０：０．２０：０．００で、第２ｎ型層の厚さの真ん中付近からＳｎが含まれ、ｎ電極側の表面でＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．９０：０．００：０．１０になるように組成を変化させている。

【0076】

実施例１８は、第１ｎ型層でＡｌがＢの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＢの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．６０：０．４０で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．８０：０．２０となるように組成を階段状に変化させている。第１ｎ型層のＡｌの組成がｐ型光吸収層側の表面から０．４０（ｄ_０）、０．３３（ｄ_０．２５）、０．２７（ｄ_{０． ５０}）、０．２０（ｄ_０．７５）、０．２０（ｄ_１）になるようにターゲットの比率を調整している。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．７５：０．２０：０．０５で、ｎ電極側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．９５：０．００：０．０５になるように組成を階段状に変化させている。第２ｎ型層のＡｌの組成が第１ｎ型層側の表面から０．２０（ｄ_０）、０．１３（ｄ_０．２５）、０．０７（ｄ_０．５０）、０．００（ｄ_０．７５）、０．００（ｄ_１）になるようにターゲットの比率を調整している。

【0077】

実施例１９は、第１ｎ型層でＡｌがＣの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＣの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．６０：０．４０で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．７０：０．３０となるように組成を変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８０：０．１５：０．０５で、ｎ電極側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．９０：０．０５：０．０５になるように組成をか変化させている。

【0078】

実施例２０は、第１ｎ型層でＡｌがＤの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＤの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．５０：０．５０で、第１ｎ型層の厚さ方向の真ん中付近がＧａ：Ａｌ＝１．７０：０．３０で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．６５：０．３５となるように組成を変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．７５：０．２０：０．０５で、第２ｎ型層の厚さ方向の真ん中付近がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．９０：０．０５：０．０５で、ｎ電極側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８５：０．１０：０．０５になるように組成を変化させている。

【0079】

実施例２１は、第１ｎ型層でＡｌがＦの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＦの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．６０：０．４０で、第１ｎ型層の厚さ方向の真ん中付近から第２ｎ型層側の表面までがＧａ：Ａｌ＝１．８０：０．２０となるように組成を変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８０：０．１５：０．０５で、第２ｎ型層の厚さ方向の真ん中付近からｎ電極側の表面までがＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８７：０．０８：０．０５になるように組成を変化させている。

【0080】

実施例２２は、第１ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．４５：０．５５で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．５５：０．４５となるように組成を傾斜的に変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８０：０．１５：０．０５で、ｎ電極側の表面でＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．９０：０．０５：０．０５になるように組成を変化させている。

【0081】

実施例２３は、第１ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、ＨｆがＣの組成変化モードで組成が変化し、ＳｎがＩの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、ＳｎがＧの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｈｆ：Ｓｎ＝１．５４８：０．４０：０．０５：０．００２で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｈｆ：Ｓｎ＝１．７５５：０．２０：０．０３：０．０１５となるように組成を変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８３：０．１５：０．０２で、ｎ電極側の表面でＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８７：０．０５：０．０８になるように組成を変化させている。

【0082】

実施例２４は、第１ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、ＨｆがＥの組成変化モードで組成が変化し、ＳｎがＪの組成変化モードで組成が変化し、第２ｎ型層でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化し、ＳｎがＨの組成変化モードで組成が変化する。さらに、第３ｎ型層のＳｎがＨの組成変化モードで組成が変化する。第１ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｈｆ：Ｓｎ＝１．５２：０．４０：０．０８：０．００で、第１ｎ型層の厚さ方向の真ん中付近がＧａ：Ａｌ：Ｈｆ：Ｓｎ＝１．７０：０．３０：０．００：０．００で、第１ｎ型層の第２ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｈｆ：Ｓｎ＝１．７８：０．２０：０．００：０．０２となるように組成を変化させている。また、第２ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８３：０．１５：０．０２で、第３ｎ型層側の表面でＧａ：Ａｌ：Ｓｎ＝１．８７：０．０５：０．０８になるように組成を変化させている。また、第３ｎ型層の第１ｎ型層側の表面がＺｎ：Ｓｎ＝１．８５：０．１５で、ｎ電極側の表面でＺｎ：Ｓｎ＝１．５５：０．４５になるように組成を階段状に変化させている。

【0083】

実施例２５と実施例２６は、第１領域と第２領域でＡｌがＡの組成変化モードで組成が変化する。ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面がＧａ：Ａｌ＝１．４０：０．６０で、ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面からｎ電極側に３ｎｍ深い位置がＧａ：Ａｌ＝１．６０：０．４０で、ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面からｎ電極側に６ｎｍ深い位置（第１領域と第２領域の境界）がＧａ：Ａｌ＝１．８０：０．２０で、ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面からｎ電極側に９ｎｍ深い位置がＧａ：Ａｌ＝１．９０：０．１０で、ｎ型層のｐ型光吸収層側の表面からｎ電極側に１２ｎｍ深い位置（第２領域とｎ電極又は第３ｎ型層の界面）がＧａ：Ａｌ＝２．００：０．００となるように組成を変化させている。

【0084】

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。

【0085】

図１５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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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２１Ｖｏｃに対して１．１倍未満である場合をＣと評価する。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

図１５の表から分るように、ｐ型光吸収層の伝導帯とｎ電極の間をエネルギー的にスムーズに接続するために、ｎ型層に、組成を意図的に制御した多層構造または傾斜構造を適用することで、比較例と比べて、Ｊｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦは各々改善して、効率は大幅に向上する。以上の結果より、ｎ層の膜厚方向の伝導帯のエネルギー構造を制御し、適正化することは、Ｃｕ_２Ｏ太陽電池の特性向上に向けて、重要な技術であることが理解される。
明細書中一部の元素は、元素記号のみで示している

【0092】

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】

【0093】

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）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】