知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社ＰＸＰの特許一覧 ▶ 株式会社ＳＯＬＡＢＬＥの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-18
(45)【発行日】2025-02-27
(54)【発明の名称】太陽電池
(51)【国際特許分類】
H10F 10/19 20250101AFI20250219BHJP
H10F 10/167 20250101ALI20250219BHJP
H10F 10/14 20250101ALI20250219BHJP
H10K 30/57 20230101ALI20250219BHJP
H10K 30/40 20230101ALI20250219BHJP
H10F 77/14 20250101ALI20250219BHJP
H10F 10/162 20250101ALI20250219BHJP
【ＦＩ】
H10F10/19
H10F10/167
H10F10/14
H10K30/57
H10K30/40
H10F77/14 100
H10F10/162
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023185746
(22)【出願日】2023-10-30
【審査請求日】2023-12-20
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】523111201
【氏名又は名称】株式会社ＰＸＰ
(73)【特許権者】
【識別番号】322009206
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＬＡＢＬＥ
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】杉本 広紀
【審査官】山本 元彦
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５３４１８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００５２１４１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０４０９１８４９（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２４８０５２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８７２３３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１５８１８９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｆ １０／００－１０／１９
Ｈ１０Ｆ １９／００－１９／９０
Ｈ１０Ｆ ７７／１４
Ｈ１０Ｋ ３０／００－３０／８９
Ｈ１０Ｋ ３９／００－３９／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１光吸収層を有する第１セルと、第１セルの受光面側に配置され、前記第１光吸収層よりもバンドギャップが広い第２光吸収層を有する第２セルと
を備え、
前記第２光吸収層には、前記第２光吸収層を貫通する開口部が設けられており、
前記開口部は、前記第２セルの全体に分散されており、
前記開口部の開口率は、１％以上５５％以下であり、
前記第２光吸収層は、複数の凸部を有し、
前記複数の凸部は、前記開口部によって区画されており、又は、前記開口部の少なくとも一部を区画しており、
隣接する凸部の間隔の幅は、１ｎｍ以上９８０ｎｍ以下であり、
平面視における前記複数の凸部のそれぞれの幅は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
前記第２光吸収層の厚さは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
前記複数の凸部は、周期的に設けられており、
前記複数の凸部は、受光面側の面積が前記受光面とは反対側の面積よりも小さく、前記受光面とは反対側の面積に対する前記受光面側の面積の割合として定義される柱状度が２５％以上１００％未満である、
太陽電池。
【請求項2】
前記開口部の内部には、透明部材が設けられており、前記透明部材の屈折率は、前記第２光吸収層の屈折率よりも低く、
前記透明部材の抵抗率は、前記第２光吸収層の抵抗率よりも高い、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項3】
前記第１セル及び前記第２セルとは、電気的に直列接続されている、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項4】
前記第１光吸収層の材質は、バンドギャップが１．００ｅＶ以上１．１５ｅＶ以下のカルコパイライト化合物又はシリコンである、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項5】
前記第２光吸収層の材質は、バンドギャップが１．４０ｅＶ以上１．７０ｅＶ以下のペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物又はカドミウムテルル化合物である、請求項１に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、太陽電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より高い光電変換効率を有する太陽電池が渇望されている。しかしながら、単層の太陽電池を用いた場合、理論限界効率は３０％程度であり、現存の太陽電池の変換効率は限界に近付いている。そこで、複数の太陽電池を積層し、理論限界効率を４０％以上に引き上げるタンデム化技術が注目を集めている。
【0003】
例えば、特許文献１には、受光面側のトップセルと受光面とは反対側のボトムセルとを直列に接続した二端子タンデム太陽電池であって、トップセルにペロブスカイト太陽電池を用い、ボトムセルに結晶シリコン太陽電池またはカルコパイライト太陽電池を用いた、二端子タンデム太陽電池が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６２６３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池は、太陽光を充分に利用できておらず、光電変換効率のさらなる向上が求められている。
【0006】
本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、光電変換効率が向上した太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願発明の一態様に係る太陽電池は、第１光吸収層を有する第１セルと、第１セルの受光面側に配置され、第１光吸収層よりもバンドギャップが広い第２光吸収層を有する第２セルとを備え、第２光吸収層には、第２光吸収層を貫通する開口部が設けられており、開口部は、第２セルの全体に分散されており、開口部の開口率は、１％以上５５％以下である。
【0008】
本願発明の一態様に係る太陽電池では、第１光吸収層のバンドギャップに対応する波長の光に関する第２セルの光透過率が向上し、第２光吸収層に吸収される光量が増加する。これにより、第１セルの短絡電流密度すなわち光電流が増大し、太陽電池の全体での光電変換効率が向上する。第２光吸収層における開口部の開口率を１％以上とすることによって、第２セルを通過して第１光吸収層に吸収される光量を効果的に増大させることができる。第２光吸収層における開口部の開口率を５５％以下とすることによって、第２光吸収層において吸収される光量の過度な減少を抑制することができる。開口部は第２セルの全体に分散されていることにより、第１光吸収層及び第２光吸収層のそれぞれにおいて受光面の面内方向における光量のムラを低減し、第１セル及び第２セルのそれぞれにおいて受光面の面内方向における光電流のムラを抑制することができる。
【発明の効果】
【0009】
本願発明によれば、光電変換効率が向上した太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る太陽電池の断面構造の一例を示す図である。
【図2】第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。
【図3】第２光吸収層の平面構造の一例を示す図である。
【図4】比較例の性能を示すグラフである。
【図5】第１実施例の性能を示すグラフである。
【図6】夏至における第１実施例及び比較例の性能を示すグラフである。
【図7】冬至における第１実施例及び比較例の性能を示すグラフである。
【図8】第２実施形態に係る第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。
【図9】第２実施例の性能を示すグラフである。
【図10】第３実施形態に係る第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。
【図11】第４実施形態に係る太陽電池の断面構造の一例を示す図である。
【図12】第５実施形態に係る第２光吸収層の平面構造の一例を示す図である。
【図13】開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。
【図14】開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。
【図15】開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【0012】
なお、各図には、位置関係及び移動方向等を説明するために、便宜的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標を付すことがある。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とする。Ｚ軸正方向側を受光面側とする。
【0013】
【0014】
図１に示すように、太陽電池１００は、ボトムセル１００Ａと、トップセル１００Ｂとが直列接続された二端子タンデム型太陽電池である。ボトムセル１００Ａ及びトップセル１００Ｂは、互いに異なる波長の光を電気に変換する太陽電池である。トップセル１００Ｂは、ボトムセル１００Ａの受光面側に積層され、ボトムセル１００Ａ及びトップセル１００Ｂは互いに接合されている。ボトムセル１００Ａの吸収帯は、トップセル１００Ｂの吸収帯よりも長波長側に位置していることが好ましい。ボトムセル１００Ａは第１セルの一例に相当し、トップセル１００Ｂは第２セルの一例に相当する。
【0015】
なお、本実施形態においては、本発明の一態様として、二端子タンデム型太陽電池を例に挙げて説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。本発明の一実施形態に係る太陽電池は、後述する四端子タンデム型太陽電池又は三端子タンデム型太陽電池であってもよい。また、本発明の一実施形態に係る太陽電池は、それぞれが異なる吸収帯を有する３つ以上の太陽電池が太陽光の入射方向に積層して接合されている多接合型太陽電池であってもよい。このような多接合型太陽電池の場合、ボトムセルよりも受光面側に設けられる少なくとも一つのセルの光吸収層に、当該光吸収層を貫通する後述の開口部が形成されていればよい。例えば、トップセル、ミドルセル及びトップセルを備える三層型太陽電池の場合、ミドルセル及びトップセルの光吸収層の少なくとも一方に、後述する開口部が形成されていればよい。
【0016】
太陽電池１００は、基板１０１、第１電極層１０２、第１正孔輸送層１０３、第１光吸収層１１０、第１電子輸送層１０４、第２電極層１０５、第２正孔輸送層１０６、第２光吸収層１２０、第２電子輸送層１０７、第３電極層１０８及びグリッド電極１０９を有している。
【0017】
第１電極層１０２は基板１０１の上に設けられ、第１正孔輸送層１０３は第１電極層１０２の上に設けられ、第１光吸収層１１０は第１正孔輸送層１０３の上に設けられ、第１電子輸送層１０４は第１光吸収層１１０の上に設けられ、第２電極層１０５は、第１電子輸送層１０４の上に設けられ、第２正孔輸送層１０６は第２電極層１０５の上に設けられ、第２光吸収層１２０は第２正孔輸送層１０６の上に設けられ、第２電子輸送層１０７は第２光吸収層１２０の上に設けられ、第３電極層１０８は第２電子輸送層１０７の上に設けられ、グリッド電極１０９は第３電極層１０８の上に設けられている。太陽電池１００は、グリッド電極１０９側からの光を受光して発電する。太陽電池１００は、第１電極層１０２及びグリッド電極１０９の二端子から電流を出力する。
【0018】
第１電極層１０２はボトムセル１００Ａの正極であり、第１正孔輸送層１０３はボトムセル１００Ａの正孔輸送層であり、第１光吸収層１１０はボトムセル１００Ａの光吸収層であり、第１電子輸送層１０４はボトムセル１００Ａの電子輸送層であり、第２電極層１０５はボトムセル１００Ａの負極且つトップセル１００Ｂの正極であり、第２正孔輸送層１０６はトップセル１００Ｂの正孔輸送層であり、第２光吸収層１２０はトップセル１００Ｂの光吸収層であり、第２電子輸送層１０７はトップセル１００Ｂの電子輸送層であり、第３電極層１０８はトップセル１００Ｂの負極である。
【0019】
（基板）
基板１０１は、例えば太陽電池１００を支持しハンドリングするために設けられる。基板１０１は、例えば、ソーダガラス、低アルカリガラス若しくは無アルカリガラス等のガラス基板、ステンレス、アルミニウム若しくはチタン等の金属基板、又は、ポリイミド若しくはエポキシ等の樹脂基板によって設けられている。基板１０１の厚さは、特に限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以上２５０μｍ以下であり、さらに好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下である。基板１０７の厚さが上記範囲内であることにより、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。
基板１０１は、例えば太陽電池１００を支持しハンドリングするために設けられる。基板１０１は、例えば、ソーダガラス、低アルカリガラス若しくは無アルカリガラス等のガラス基板、ステンレス、アルミニウム若しくはチタン等の金属基板、又は、ポリイミド若しくはエポキシ等の樹脂基板によって設けられている。基板１０１の厚さは、特に限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以上２５０μｍ以下であり、さらに好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下である。基板１０７の厚さが上記範囲内であることにより、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。
【0020】
（電極層）
第１電極層１０２は、第１光吸収層１１０において生じた正孔による電流を取り出す。第１電極層１０２の材質は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）などの金属材料である。第１電極層１０２の厚さは、例えば２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下であり、好ましくは３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。第１電極層１０２の厚さを上記の範囲とすることによって、電流をロスなく充分に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる。
第１電極層１０２は、第１光吸収層１１０において生じた正孔による電流を取り出す。第１電極層１０２の材質は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）などの金属材料である。第１電極層１０２の厚さは、例えば２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下であり、好ましくは３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。第１電極層１０２の厚さを上記の範囲とすることによって、電流をロスなく充分に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる。
【0021】
なお、基板１０１が金属基板である場合、基板１０１をボトムセル１００Ａの下部電極として機能させ、第１電極層１０２を省略してもよい。
【0022】
なお、第１電極層１０２の材質は金属材料に限定されるものではない。第１電極層１０２の材質は、導電性セラミックなどの導電性無機化合物、又は、導電性樹脂などの導電性有機化合物であってもよい。但し、太陽光を反射して反射光を第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０に吸収させ、太陽電池１００の変換効率を向上させる観点から、基板１０１及び第１電極層１０２のいずれかは、反射率の高い金属材料によって設けられていることが好ましい。
【0023】
第２電極層１０５は、第１光吸収層１１０において生じた電子による電流を取り出し、第２光吸収層１２０において生じた正孔による電流を取り出す。また、第２電極層１０５は、ボトムセル１００Ａとトップセル１００Ｂとを電気的に直列接続している。第３電極層１０８は、第２光吸収層１２０において生じた電子による電流を取り出す。
【0024】
太陽電池１００において、第３電極層１０８を通過した光を第２光吸収層１２０が吸収するため、第２光吸収層１２０において吸収される光量を増大させるために、第３電極層１０８は透明電極層であることが好ましい。また、第２電極層１０５を通過した光を第１光吸収層１１０が吸収するため、第１光吸収層１１０において吸収される光量を増大させるために、第２電極層１０５は透明電極であることが好ましい。透明電極とは、高い電気伝導性と高い可視光透過性を兼ね備えた材料を用いた電極である。高い電気伝導性とは、特に限定されないが、例えば、比抵抗率が５．０×１０-3Ωｃｍ以下であることを意味する。高い可視光透過性とは、特に限定されないが、例えば、４００～１３００ｎｍの波長領域での平均透過率が８０％以上であることを意味する。透明電極の材料としては、公知の材料を用いることができ、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、水素含有酸化インジウム（ＩＯＨ）、フッ素含有酸化スズ（ＦＴＯ）、ホウ素含有酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｂ）、アルミニウム含有酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）等が挙げられる。
【0025】
第２電極層１０５を透明電極とする場合の、上記材料の含有量は、第２電極層１０５が透明電極として機能すれば特に限定されない。より具体的には、特に限定されないが、上記材料の含有量は、第２電極層１０５の総質量に対して、好ましくは５０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは６０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは７０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは８０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９５質量％以上１００質量％以下である。第３電極層１０８を透明電極とする場合の上記材料の含有量についても同様である。
【0026】
例えば、第２電極層１０５の厚さは０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、第３電極層１０８の厚さは０．１μｍ以上１．５μｍ以下であるが、これに限定されるものではない。第２電極層１０５の厚さは、好ましくは０．０１μｍ以上３．０μｍ以下であり、より好ましくは０．０２μｍ以上２．５μｍ以下であり、より好ましくは０．０４μｍ以上２．０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１．５μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、より好ましくはより好ましくは０．１μｍ以上０．３μｍ以下である。第２電極層１０５の厚さが上記範囲内であることにより、電流をロスなく十分に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。第３電極層１０８の厚さについても同様である。
【0027】
なお、第２電極層１０５及び第３電極層１０８のそれぞれの材質は、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第２電極層１０５及び第３電極層１０８のそれぞれの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0028】
（正孔輸送層）
第１正孔輸送層１０３は、第１光吸収層１１０において生じた正孔を第１光吸収層１１０から効率的に取り出し、第１光吸収層１１０における電子と正孔との再結合を抑制する。第２正孔輸送層１０６は、第２光吸収層１２０において生じた正孔を第２光吸収層１２０から効率的に取り出し、第２光吸収層１２０における電子と正孔との再結合を抑制する。
第１正孔輸送層１０３は、第１光吸収層１１０において生じた正孔を第１光吸収層１１０から効率的に取り出し、第１光吸収層１１０における電子と正孔との再結合を抑制する。第２正孔輸送層１０６は、第２光吸収層１２０において生じた正孔を第２光吸収層１２０から効率的に取り出し、第２光吸収層１２０における電子と正孔との再結合を抑制する。
【0029】
第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６の材質は、ｐ型半導体であることが好ましい。ｐ型半導体に含まれる物質としては、特に限定されないが、例えば、ポリ（３，４－エチレン－ジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、及びポリ（３－オクチルチオフェン）（Ｐ３ＯＴ）等のポリチオフェン誘導体；２，２’－７，７’－テトラキス－（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－メトキシフェニルアミン）－９，９’－スピロビフルオレン（ｓｐｉｒｏ－ＭｅＯ－ＴＡＤ）等のフルオレン誘導体；ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体；トリフェニルアミン誘導体；ジフェニルアミン誘導体；ポリシラン誘導体；ポリアニリン誘導体等の有機化合物、並びに、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化ガリウム銅、酸化アルミニウム銅、セレン化モリブデン、セレン化硫化モリブデン、及びテルル化亜鉛等の無機化合物が挙げられる。第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６に用いられるｐ型半導体は、１種単独であってもよく、２種以上であってもよい。
【0030】
第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６は、前述の有機化合物又は無機化合物から実質的に構成されることが好ましく、前述の有機化合物又は無機化合物であることがさらに好ましい。第１正孔輸送層１０３における前述の有機化合物又は無機化合物の含有量は、第１正孔輸送層１０３の総量に対して、好ましくは８０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９５質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９９質量％以上１００質量％以下である。第２正孔輸送層１０６における前述の有機化合物又は無機化合物の含有量も同様である。
【0031】
例えば、第１正孔輸送層１０３の厚さは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、第２正孔輸送層１０６の厚さは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であるが、これに限定されるものではない。第１正孔輸送層１０３の厚さは、好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。第１正孔輸送層１０３の厚さを上記の範囲とすることによって、第１光吸収層１１０において生じた正孔を第１光吸収層１１０から効率的に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。第２正孔輸送層１０６の厚さについても同様である。
【0032】
なお、第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６のそれぞれの材質は、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６のそれぞれの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。第１正孔輸送層１０３及び第２正孔輸送層１０６の少なくとも一方が省略されてもよい。
【0033】
（光吸収層）
第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０は、近赤外光、可視光、紫外光等の光を吸収して電子と正孔とを発生させる。第１光吸収層１１０のバンドギャップは、第２光吸収層１２０のバンドギャップと異なっている。第１光吸収層１１０のバンドギャップは、好ましくは第２光吸収層１２０のバンドギャップよりも小さい。すなわち、第１光吸収層１１０は、第２光吸収層１２０が吸収する光よりも長波長の光を吸収する。散乱され易く透過性の低い短波長の光を受光面に近い第２光吸収層１２０に吸収させ、散乱され難く透過性の高い長波長の光を受光面から遠い第１光吸収層１１０に吸収させることによって、太陽電池１００全体での光の利用効率が向上する。
第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０は、近赤外光、可視光、紫外光等の光を吸収して電子と正孔とを発生させる。第１光吸収層１１０のバンドギャップは、第２光吸収層１２０のバンドギャップと異なっている。第１光吸収層１１０のバンドギャップは、好ましくは第２光吸収層１２０のバンドギャップよりも小さい。すなわち、第１光吸収層１１０は、第２光吸収層１２０が吸収する光よりも長波長の光を吸収する。散乱され易く透過性の低い短波長の光を受光面に近い第２光吸収層１２０に吸収させ、散乱され難く透過性の高い長波長の光を受光面から遠い第１光吸収層１１０に吸収させることによって、太陽電池１００全体での光の利用効率が向上する。
【0034】
第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０の光電変換材料は特に限定されるものではなく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン及びアモルファスシリコンなどのシリコン系光電変換材料であってもよく、ＣＩＧＳなどのカルコパイライト化合物、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）化合物などのＩＩＩ－Ｖ族化合物及びカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）化合物などのＩＩ－ＶＩ族化合物などの化合物系光電変換材料であってもよく、有機半導体、色素増感及びペロブスカイトなどの有機系光電変換材料であってもよい。第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０の光電変換材料は、例えば、ペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物、ケステライト化合物又はカドミウムテルル化合物を含んでいることが好ましい。第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０に用いられる光電変換材料は、１種単独であってもよく、２種以上であってもよい。
【0035】
但し、二端子タンデム太陽電池である太陽電池１００において、ボトムセル１００Ａとトップセル１００Ｂとは直列に接続されるため、発生する光電流を揃えて電流ミスマッチを低減する観点から、第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０の材質には好ましい組み合わせが存在する。第１光吸収層１１０の材質は、バンドギャップが１．００ｅＶ以上１．１５ｅＶ以下程度の材料であることが好ましく、例えばバンドギャップが１．００ｅＶ程度のカルコパイライト化合物、又は、バンドギャップが１．１３ｅＶ程度の結晶シリコンであることが好ましい。第２光吸収層１２０の材質は、バンドギャップが１．４０ｅＶ以上１．７０ｅＶ以下程度のペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物又はカドミウムテルル化合物であることが好ましい。
【0036】
第１光吸収層１１０として好適なカルコパイライト化合物は、ＩＩＩ族元素としてインジウムを、ＶＩ族元素としてセレンを多く含む。第２光吸収層１２０として好適なペロブスカイト化合物は、ＶＩＩ族元素としてヨウ素を多く含む。第２光吸収層１２０として好適なカルコパイライト化合物は、ＩＩＩ族元素としてインジウムを、ＶＩ族元素としてイオウを多く含む。
【0037】
第１光吸収層１１０における光電変換材料の含有量は、第１光吸収層１１０が、可視光、紫外光等の光を吸収して電子と正孔とを生じる機能を有すれば特に限定されない。より具体的には、特に限定されないが、第１光吸収層１１０の総質量に対して、５０質量％以上１００質量％以下であり、６０質量％以上１００質量％以下であり、７０質量％以上１００質量％以下であり、８０質量％以上１００質量％以下であり、９０質量％以上１００質量％以下である。第２光吸収層１２０における光電変換材料の含有量についても同様である。
【0038】
例えば、第１光吸収層１１０の厚さは１μｍ以上３μｍ以下であり、第２光吸収層１２０の厚さは０．４μｍ以上１μｍ以下であるが、これに限定されるものではない。第１光吸収層１１０の厚さは、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下であり、さらに好ましくは０．２μｍ以上４μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下以上３μｍ以下であり、さらに好ましくは０．４μｍ以上２μｍ以下であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上１μｍ以下である。第１光吸収層１１０の厚さを上記の範囲とすることによって、第１光吸収層１１０にける電子と正孔とを効率的に生成しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。第２光吸収層１２０の厚さについても同様である。
【0039】
なお、第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０のそれぞれの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0040】
なお、光電変換材料として用いられるペロブスカイト化合物としては、一般式ＡＭＸ3で表されるもの、及び一般式Ａ2ＭＸ4で表されるものが挙げられる。ここで、Ｍは２価のカチオンを、Ａは１価のカチオンを、Ｘは１価のアニオンを指す。
【0041】
１価のカチオンＡとしては、特に限定されず、例えば、周期表第１族元素のカチオン、及び有機カチオンが挙げられる。これらの中でも、セシウムイオン、ルビジウムイオン、置換基を有していてもよいアンモニウムイオン（アミジニウムイオンを含む）、置換基を有していてもよいホスホニウムイオン、又は置換基を有していてもよいアミジニウムイオンが好ましい。置換基を有していてもよいアンモニウムイオンの例としては、１級アンモニウムイオン、及び２級アンモニウムイオンが挙げられる。置換基を有していてもよいアンモニウムイオンの具体例としては、アルキルアンモニウムイオン、アリールアンモニウムイオン、アミジニウムイオン、及びグアニジウムイオン等が挙げられる。特に、立体障害を避けるために、モノアルキルアンモニウムイオンが好ましく、安定性向上の観点からは、１つ以上のフッ素原子により置換されたアルキルアンモニウムイオンを用いることが好ましい。また、カチオンＡとして２種類以上のカチオンの組み合わせを用いることもできる。１価のカチオンＡとしては、例えば、メチルアンモニウムイオン、モノフッ化メチルアンモニウムイオン、ジフッ化メチルアンモニウムイオン、トリフッ化メチルアンモニウムイオン、エチルアンモニウムイオン、イソプロピルアンモニウムイオン、ｎ－プロピルアンモニウムイオン、イソブチルアンモニウムイオン、ｎ－ブチルアンモニウムイオン、ｔ－ブチルアンモニウムイオン、ジメチルアンモニウムイオン、ジエチルアンモニウムイオン、フェニルアンモニウムイオン、ベンジルアンモニウムイオン、フェネチルアンモニウムイオン、グアニジウムイオン、ホルムアミジニウムイオン、アセトアミジニウムイオン、及びイミダゾリウムイオン等が挙げられる。
【0042】
２価のカチオンＭとしては、特に限定されず、例えば、２価の金属カチオン、及び半金属カチオンが挙げられる。具体的な例としては周期表第１４族元素のカチオンが挙げられ、より具体的な例としては、鉛カチオン（Ｐｂ2+）、スズカチオン（Ｓｎ2+）、及びゲルマニウムカチオン（Ｇｅ2+）が挙げられる。また、カチオンＭとして２種類以上のカチオンの組み合わせを用いることもできる。
【0043】
１価のアニオンＸとしては、特に限定されず、例えば、ハロゲン化物イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン、アセチルアセトナートイオン、炭酸イオン、クエン酸イオン、硫黄イオン、テルルイオン、チオシアン酸イオン、チタン酸イオン、ジルコン酸イオン、２，４－ペンタンジオナトイオン、及びケイフッ素イオン等が挙げられる。Ｘは１種類のアニオンであってもよいし、２種類以上のアニオンの組み合わせであってもよい。Ｘとしては、ハロゲン化物イオン、又はハロゲン化物イオンとその他のアニオンとの組み合わせを用いることが好ましい。ハロゲン化物イオンＸの例としては、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオン等が挙げられる。
【0044】
ペロブスカイト化合物としては、有機－無機ペロブスカイト化合物が挙げられ、特にハライド系有機－無機ペロブスカイト化合物が挙げられる。ペロブスカイト化合物の具体例としては、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＣｌ3、ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＣｌ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ(3-x)Ｃｌx、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ(3-x)Ｂｒx、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ(3-x)Ｃｌx、ＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＩ3、ＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＣｌ3、ＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＩ(3-x)Ｃｌx、ＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＩ(3-x)Ｂｒx、及びＣＨ3ＮＨ3Ｐｂ(1-y)ＳｎyＢｒ(3-x)Ｃｌx、並びに、上記の化合物においてＣＨ3ＮＨ3の代わりにＣＦＨ2ＮＨ3、ＣＦ2ＨＮＨ3、ＣＦ3ＮＨ3、又はＮＨ2ＣＨ＝ＮＨ2を用いたもの等が挙げられる。なお、上記式中、ｘは０以上３以下、ｙは０以上１以下の任意の値を示す。
【0045】
なお、光電変換材料として用いられるカルコパイライト化合物としては、好ましくは、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ2族カルコパイライト化合物が挙げられる。Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ2族カルコパイライト化合物としては、特に限定されないが、例えば、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＡｌＴｅ2、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＣｕＧａＴｅ2、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＴｅ2、ＡｇＡｌＳ2、ＡｇＡｌＳｅ2、ＡｇＡｌＴｅ2、ＡｇＧａＳ2、ＡｇＧａＳｅ2、ＡｇＧａＴｅ2、ＡｇＩｎＳ2、ＡｇＩｎＳｅ2、ＡｇＩｎＴｅ2、及びこれらの組み合わせが挙げられる。「これらの組み合わせ」とは、特に限定されないが、例えば、ＣｕＧａＳ2及びＣｕＩｎＳｅ2を組み合わせたときのＣｕ（ＩｎxＧａ1-x）（ＳｅyＳ1-y）2（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）が挙げられる。これらのカルコパイライト化合物の中でも、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ（ＩｎxＧａ1-x）（ＳｅyＳ1-y）2（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）が好ましく、Ｃｕ（ＩｎxＧａ1-x）（ＳｅyＳ1-y）2（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）がより好ましい。なお、本実施形態において、ＣＩＳ化合物というときは、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅを含むカルコパイライト化合物であり、ＣＩＧＳ化合物というときは、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを含むカルコパイライト化合物であり、ＣＩＧＳＳ化合物というときは、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｓを含むカルコパイライト化合物である。
【0046】
なお、光電変換材料として用いられるケステライト化合物としては、好ましくは、Ｉ2－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ4族ケステライト化合物が挙げられる。Ｉ2－ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ4族ケステライト化合物としては、特に限定されないが、例えば、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳｅ4、Ｃｕ2ＺｎＧｅＳ4、Ｃｕ2ＺｎＧｅＳｅ4、Ｃｕ2ＭｎＳｎＳ4、Ｃｕ2ＭｎＳｎＳｅ4、Ｃｕ2ＭｎＧｅＳ4、Ｃｕ2ＭｎＧｅＳｅ4、Ａｇ2ＺｎＳｎＳ4、Ａｇ2ＺｎＳｎＳｅ4、Ａｇ2ＺｎＧｅＳ4、Ａｇ2ＺｎＧｅＳｅ4、Ａｇ2ＭｎＳｎＳ4、Ａｇ2ＭｎＳｎＳｅ4、Ａｇ2ＭｎＧｅＳ4、Ａｇ2ＭｎＧｅＳｅ4、及びこれらの組み合わせが挙げられる。「これらの組み合わせ」とは、特に限定されないが、例えば、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4及びＡｇ2ＺｎＳｎＳｅ4を組み合わせたときの（ＣｕxＡｇ1-x）2ＺｎＳｎ（ＳyＳｅ1-y）4（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）、及び、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4及びＣｕ2ＺｎＳｎＳｅ4を組み合わせたときのＣｕ2ＺｎＳｎ（ＳxＳｅ1-x）4（０＜ｘ＜１）が挙げられる。これらのケステライト化合物の中でも、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳｅ4、Ａｇ2ＺｎＳｎＳ4、Ａｇ2ＺｎＳｎＳｅ4、（ＣｕxＡｇ1-x）2ＺｎＳｎ（ＳyＳｅ1-y）4（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）が好ましく、（ＣｕxＡｇ1-x）2ＺｎＳｎ（ＳyＳｅ1-y）4（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）がより好ましい。なお、本実施形態において、ＣＺＴＳ化合物というときは、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓを含むケステライト化合物であり、ＡＣＺＴＳ化合物というときは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓを含むケステライト化合物であり、ＡＣＺＴＳＳ化合物というときは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅを含むケステライト化合物である。
【0047】
なお、光電変換材料として用いられるカドミウムテルル化合物としては、特に限定されないが、例えば、ＣｄＴｅ、ＣｄＭｇＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＭｇＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＭｇＳ、ＣｄＺｎＳ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。「これらの組み合わせ」とは、特に限定されないが、例えば、ＣｄＭｇＴｅ及びＣｄＭｇＳｅを組み合わせたときの（ＣｄxＭｇ1-x）（ＴｅyＳｅ1-y）（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）が挙げられる。
【0048】
（電子輸送層）
第１電子輸送層１０４は、第１光吸収層１１０において生じた電子を第１光吸収層１１０から効率的に取り出し、第１光吸収層１１０における電子と正孔との再結合を抑制する。第２電子輸送層１０７は、第２光吸収層１２０において生じた電子を第２光吸収層１２０から効率的に取り出し、第２光吸収層１２０における電子と正孔との再結合を抑制する。
第１電子輸送層１０４は、第１光吸収層１１０において生じた電子を第１光吸収層１１０から効率的に取り出し、第１光吸収層１１０における電子と正孔との再結合を抑制する。第２電子輸送層１０７は、第２光吸収層１２０において生じた電子を第２光吸収層１２０から効率的に取り出し、第２光吸収層１２０における電子と正孔との再結合を抑制する。
【0049】
第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７の材質は、ｎ型半導体であることが好ましい。ｎ型半導体に含まれる物質としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ60フラーレン、２，９－ジメチル‐４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（バソクプロイン：ＢＣＰ）等のフェナントロリン誘導体、４，６－ビス（３，５－ジ－４－ピリジニルフェニル）－２－メチルピリミジン（Ｂ４ＰｙｍＰｍ）やトリス（２，４，６－トリメチル－３－（ピリジン－３－イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）等のフェニルピリジン誘導体等の有機化合物、並びに、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（Ｉｎ2Ｓ3）、酸化硫化インジウム（ＩｎＯＳ）、酸化硫化亜鉛（ＺｎＯＳ）、酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯx）、酸化チタン亜鉛（ＺｎＴｉＯx）、酸化スズ亜鉛（ＺｎＳｎＯx）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ2）等の無機化合物が挙げられる。第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７に用いられるｐ型半導体は、１種単独であってもよく、２種以上であってもよい。
【0050】
第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７は、前述のｎ型半導体から実質的に構成されることが好ましく、前述のｎ型半導体であることがさらに好ましい。第１電子輸送層１０４における前述のｎ型半導体の含有量は、第１電子輸送層１０４の総量に対して、好ましくは８０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９０質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９５質量％以上１００質量％以下であり、さらに好ましくは９９質量％以上１００質量％以下である。第２電子輸送層１０７おける前述のｎ型半導体の含有量も同様である。
【0051】
第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７のそれぞれの厚さは、例えば２０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であるが、これに限定されるものではない。第１電子輸送層１０４の厚さは、好ましくは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である、さらに好ましくは１５ｎｍ以上１６０ｎｍ以下である。第１電子輸送層１０４の厚さを上記の範囲とすることによって、第１光吸収層１１０において生じた正孔を第１光吸収層１１０から効率的に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。第２電子輸送層１０７の厚さについても同様である。
【0052】
なお、第１電子輸送層１０４は、単層であってもよく、多層であってもよい。第２電子輸送層１０７も同様に、単層であってもよく、多層であってもよい。第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７のそれぞれの材質は、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１電子輸送層１０４及び第２電子輸送層１０７のそれぞれの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0053】
（グリッド電極）
グリッド電極１０９は、第３電極層１０８から電気を取り出すために設けられる。グリッド電極１０９の導電性材料は、グリッド電極１０９が第３電極層１０８よりも低い抵抗率を示すのであれば特に限定されるものではない。グリッド電極１０９として用いられる導電性材料は、例えばＭｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ又はＴｉ等の金属であるが、金属以外の導電性無機化合物又は導電性有機化合物であってもよい。グリッド電極１０９に用いられる導電性材料は、１種単独であってもよく、２種以上であってもよい。
グリッド電極１０９は、第３電極層１０８から電気を取り出すために設けられる。グリッド電極１０９の導電性材料は、グリッド電極１０９が第３電極層１０８よりも低い抵抗率を示すのであれば特に限定されるものではない。グリッド電極１０９として用いられる導電性材料は、例えばＭｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ又はＴｉ等の金属であるが、金属以外の導電性無機化合物又は導電性有機化合物であってもよい。グリッド電極１０９に用いられる導電性材料は、１種単独であってもよく、２種以上であってもよい。
【0054】
グリッド電極１０９における前述の導電性材料の含有量は、グリッド電極１０９が第３電極層１０８よりも低い抵抗率を示すのであれば特に限定されるものではない。グリッド電極１０９における前述の導電性材料の含有量は、グリッド電極１０９の総質量に対して、好ましくは５０質量％以上１００質量％以下であり、より好ましくは６０質量％以上１００質量％以下であり、より好ましくは７０質量％以上１００質量％以下であり、より好ましくは８０質量％以上１００質量％以下であり、より好ましくは９０質量％以上１００質量％以下である。
【0055】
グリッド電極１０９の厚さは、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下である。グリッド電極１０９の厚さが上記範囲内であることにより、電流をロスなく十分に取り出しつつ、太陽電池の軽量化やフレキシブル化が可能となる傾向にある。
【0056】
次に、図２及び図３を参照しつつ、第２光吸収層１２０の構成について説明する。図２は、第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。図３は、第２光吸収層の平面構造の一例を示す図である。以下、図２に示すように受光面と交差する断面を断面視することを、単に「断面視」という。また、図３に示すように受光面側から平面視することを、単に「平面視」という。
【0057】
第２光吸収層１２０には、開口部１２２が設けられている。図２に示すように、開口部１２２は、受光面と交差するＺ軸方向において、第２光吸収層１２０を貫通している。つまり、開口部１２２は、第２光吸収層１２０のボトムセル１００Ａ側及び受光面側の両側に開口している。また、図３に示すように、開口部１２２は、受光面と平行なＸＹ面方向において、トップセル１００Ｂの全体に分散されている。ここで、平面視において開口部１２２が第２光吸収層１２０に占める割合を「開口率ＣＲ」としたとき、「開口部１２２が全体に分散されている」とは、任意の複数の１０μｍ角内における開口率ＯＲの標準偏差が５％以内であることを意味する。開口部１２２の開口率ＯＲは、例えば１％以上５５％以下であり、好ましくは１％以上７０％以下であり、さらに好ましくは５％以上６０％以下であり、さらに好ましくは１０％以上６０％以下であり、さらに好ましくは１５％以上５０％以下である。
【0058】
開口部１２２の内部には高抵抗な透明部材が設けられている。当該透明部材は、例えば開口部１２２に隙間なく充填されている。第１光吸収層１１０のバンドギャップに対応する波長に関して、当該透明部材の光透過率は、好ましくは、第２光吸収層１２０の光透過率よりも高い。また、当該透明部材の抵抗率は、第２光吸収層１２０の抵抗率よりも高く、当該透明部材の材質は、好ましくは絶縁体である。当該透明材料の屈折率は、好ましくは第２光吸収層１２０の屈折率よりも低く、さらに好ましくは２以下である。当該透明材料の屈折率は、好ましくは、第２光吸収層１２０の屈折率よりも、第２電子輸送層１０７の屈折率に近い。
【0059】
開口部１２２の内部に設けられる透明部材を構成する物質としては、例えば、酸化ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化シリコン（ＳｉＯx）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、フッ化セリウム（ＣｅＦ3）、フッ化ランタン（ＬａＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）等及びこれらを組み合わせた無機化合物、並びに、シリコーン、エポキシ、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂が挙げられる。
【0060】
なお、開口部１２２の内部に設けられた透明部材は、開口部１２２の外部に延出してもよいが、凸部１２１の上底１２１Ｂが当該透明部材から露出していることが好ましい。また、当該透明部材と第２光吸収層１２０との間に熱履歴による隙間が生じることを抑制する観点から、当該透明部材の熱膨張係数は、好ましくは、基板１０１、第２電極層１０５、第３電極層１０８又はグリッド電極１０９の熱膨張係数よりも、第２光吸収層１２０の熱膨張係数に近い。
【0061】
図３に示すように、開口部１２２は格子状に設けられており、第２光吸収層１２０は、開口部１２２によって区画された複数の凸部１２１を有する。複数の凸部１２１のそれぞれは、互いに離間し、開口部１２２によって囲まれている。図３に示すように平面視したときの凸部１２１の形状（以下、「平面形状」という。）は正方形状である。図２に示すように断面視したときの凸部１２１の形状（以下、「断面形状」という。）は台形状である。すなわち、凸部１２１の形状は平面形状が正方形の四角錐台状である。凸部１２１がどの程度柱状に近いかを示す指標を「柱状度ＣＲ」としたとき、四角錐台状となる凸部１２１の柱状度ＣＲは特に限定されるものではなく、例えば、１％以上９９％以下であり、５％以上９０％以下であり、１０％以上８０％以下であり、１５％以上７０％以下であり、２０％以上６０％以下であり、２５％以上５０％以下である。なお、柱状度ＣＲは、１００％のときに柱状となり、０％のとき錘状となるものとする。
【0062】
図３に示す平面図において、複数の凸部１２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に設けられており、マトリクス状に並んでいる。それぞれの凸部１２１は、Ｘ軸方向に沿って平行に延在する一対の辺と、Ｙ軸方向に沿って平行に延在する一対の辺とを有する。複数の凸部１２１のそれぞれのＸ軸方向に延在する辺は互いに平行であり、複数の凸部１２１のそれぞれのＹ軸方向に延在する辺は互いに平行である。複数の凸部１２１のうち互いに最も近くに配置された２つの凸部１２１は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向において隣接する。以下、このような２つの凸部１２１を、単に「隣接する凸部１２１」とする。
【0063】
図３に示すように、凸部１２１は、受光面と平行なＸＹ面方向において、トップセル１００Ｂの全体に分散されている。ここで、「凸部１２１が全体に分散されている」とは、平面視したときの任意の複数の１０μｍ角内における凸部１２１の投影面積の標準偏差が５％以内であることを意味する。
【0064】
なお、開口部の数は１つに限定されるものではなく、開口部の形状は格子状に限定されるものではない。開口部が複数設けられている場合、複数の開口部のそれぞれの形状は、例えば、帯状、逆多角錐台状、逆円錐台状、逆楕円錐台状、逆多角錐状、逆円錐状、逆楕円錐状、多角柱状、円柱状、楕円柱状、多面体状、球状、楕円球状又はこれらの組み合わせであってもよい。開口部が複数設けられている場合、凸部の平面形状は特に限定されるものではなく、例えば、正方形状、長方形状、矩形以外の多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組み合わせであってもよい。ここで、逆錐台状とは受光面側の上底の面積が受光面とは反対側の下底の面積よりも大きい錐台形状であり、逆錐状とは受光面側を底面とする錐形状である。複数の開口部は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に設けられてマトリクス状に並んでいてもよく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交互にずらして設けられて千鳥状に並んでいてもよい。
【0065】
なお、平面視において、凸部１２１の後述する下開口面１２１Ａ及び上開口面１２１Ｂは重なっているが、凸部の形状はこれに限定されるものではない。平面視において、下開口面は、一部が上開口面と重なり且つ一部が上開口面の外側に位置していてもよく、全部が上開口面の外側に位置していてもよい。
【0066】
なお、凸部の形状は、平面形状が正方形の四角錐台状に限定されるものではない。凸部の形状は、例えば、多角錘台状、円錐台状、楕円錐台状、多角錘状、円錐状、楕円錐状、多角柱状、円柱状、楕円柱状、多面体状、球状、楕円球状又はこれらの組み合わせであってもよい。凸部の平面形状は正方形状に限定されるものではなく、例えば、長方形状、矩形以外の多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組み合わせであってもよい。凸部の形状は、例えば、複数の粒子が凝集して形成された多孔質状であってもよい。凸部は、例えば、格子状又は帯状に設けられてもよい。複数の凸部の並び方はマトリクス状に限定されるものではなく、複数の凸部は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交互にずらして設けられて千鳥状に並んでいてもよい。
【0067】
凸部１２１は、ボトムセル１００Ａ側に位置する下底１２１Ａと、受光面側に位置する上底１２１Ｂとを有している。凸部１２１の下底１２１Ａの面積をＳ１とし、凸部１２１の上底１２１Ｂの面積をＳ２としたとき、Ｓ２＜Ｓ１の関係が成り立つ。
【0068】
開口部１２２の開口率ＯＲは、平面視したときの単位面積及び凸部１２１の投影面積を用いて、「（単位面積－凸部１２１の投影面積）／単位面積」と表すものとする。したがって、単位面積に含まれる凸部１２１の数をＮとし、単位面積をＳとしたとき、開口部１２２の開口率ＯＲは、｛（Ｓ－Ｓ１×Ｎ）／Ｓ｝×１００％＝（１－Ｓ１×Ｎ／Ｓ）×１００（％）と定義される。凸部１２１の柱状度ＣＲは、「上底１２１Ｂの面積／下底１２１Ａの面積」と表すものとする。したがって、凸部１２１の柱状度ＣＲは、（Ｓ２／Ｓ１）×１００（％）と定義される。
【0069】
開口部１２２は、ボトムセル１００Ａ側に第２光吸収層１２０を開口する下開口面１２２Ａと、受光面側に第２光吸収層１２０を開口する上開口面１２２Ｂとを有している。隣接する２つの凸部１２１の間の開口部１２２における下開口面１２２Ａ側の幅をＧ１とし、隣接する２つの凸部１２１の間の開口部１２２における上開口面１２２Ｂ側の幅をＧ２としたとき、Ｇ１＜Ｇ２の関係が成り立つ。
【0070】
互いに最も近くに配置された２つの凸部の間隔の幅は、凸部１２１の形状が四角錐台状である本実施形態においては幅Ｇ１に相当する。隣接する２つの凸部１２１の間隔の幅、すなわち下開口面１２２Ａ側の幅Ｇ１は、例えば１ｎｍ以上９８０ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0071】
上開口面１２２Ｂ側の幅Ｇ２は、例えば、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、１５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。
【0072】
なお、隣接する２つの凸部の互いに対向する辺又は面が平行に設けられていない場合、隣接する２つの凸部の間隔の幅は、当該２つの凸部の間の最短距離とする。このような場合であっても、隣接する２つの凸部の間隔の幅は、好ましくは１ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0073】
凸部１２１の下底１２１Ａにおける一辺の幅をＬ１とし、凸部１２１の上底１２１Ｂにおける一辺の幅をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係が成り立つ。凸部１２１の形状が四角錐台状である本実施形態においては、凸部１２１の幅は例えば幅Ｌ１である。凸部１２１の幅、すなわち下底１２１Ａにおける一辺の幅Ｌ１は、例えば４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、好ましくは２００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【0074】
上底１２１Ｂにおける一辺の幅Ｌ２は、好ましくは２００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【0075】
なお、凸部の平面形状が正方形状ではない場合、凸部の幅は、平面視したときの凸部の投影面を等面積のまま正方形状に変形したときの一辺の長さとする。このような場合であっても、凸部の幅は、好ましくは２００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【0076】
Ｚ軸方向に沿った凸部１２１の高さをＴとしたとき、凸部１２１の下底１２１Ａは第２光吸収層１２０の下面を形成し、凸部１２１の上底１２１Ｂは第２光吸収層１２０の上面を形成するため、高さＴは第２光吸収層１２０の厚さに相当する。第２光吸収層１２０の厚さ、すなわち高さＴは、例えば４００ｎｍであり、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下であり、さらに好ましくは０．２μｍ以上４μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下以上３μｍ以下であり、さらに好ましくは０．４μｍ以上２μｍ以下であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上１μｍ以下である。
【0077】
凸部１２１がＸ軸方向又はＹ軸方向に並ぶ周期をＰとしたとき、周期Ｐは、例えば４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、好ましくは２００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。ここで、周期Ｐは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向で隣接する２つの凸部１２１の平面視における中心間の距離である。
【0078】
次に、図４乃至図７を参照しつつ、本実施形態における作用効果について説明する。図４は、比較例の性能を示すグラフである。図５は、第１実施例の性能を示すグラフである。図６は、夏至における第１実施例及び比較例の性能を示すグラフである。図７は、冬至における第１実施例及び比較例の性能を示すグラフである。図４は、標準状態における比較例の外部量子効率ＥＱＥ及び光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示すグラフである。図５は、標準状態における第１実施例の外部量子効率ＥＱＥ及び光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示すグラフである。図４及び図５において、縦軸は外部量子効率ＥＱＥを示し、横軸は光の波長（ｎｍ）を示している。図６及び図７は、日照条件の変化による光電変換効率Ｅｆｆ（％）の変化を示すグラフである。図６は、太陽電池を水平面設置したときの、日本の夏至である６月２１日における日の出から日の入りまでの光電変換効率Ｅｆｆ（％）の変化を示すグラフである。図７は、太陽電池を水平面設置したときの、日本の冬至である１１月２２日における日の出から日の入りまでの光電変換効率Ｅｆｆ（％）の変化を示すグラフである。図６及び図７において、横軸は時刻を示し、縦軸は光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。
【0079】
第１実施例の構成は第１実施形態に基づいており、各層の材質及び厚さは以下の通りである。
第１電極層：モリブデン（Ｍｏ）、２００～８００ｎｍ
第１正孔輸送層：セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ）、１０～５０ｎｍ
第１光吸収層：カルコパイライト化合物（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）2）、１～３μｍ
第１電子輸送層：酸化チタン亜鉛（ＺｎＴｉＯx）、２０～１４０ｎｍ
第２電極層：水素含有酸化インジウム（ＩＯＨ）、０．１～０．３μｍ
第２正孔輸送層：酸化ニッケル（ＮｉＯx）、５～２０ｎｍ
第２光吸収層：ペロブスカイト化合物（（Ｃｓ，ＦＡ）ＰｂＩ3）、０．４～１．０μｍ
第２電子輸送層：酸化スズ（ＳｎＯ2）、２０～１４０ｎｍ
第３電極層：水素含有酸化インジウム（ＩＯＨ）、０．１～０．３μｍ
グリッド電極：銀（Ａｇ）、５～２５μｍ
第１電極層：モリブデン（Ｍｏ）、２００～８００ｎｍ
第１正孔輸送層：セレン化モリブデン（ＭｏＳｅ）、１０～５０ｎｍ
第１光吸収層：カルコパイライト化合物（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）2）、１～３μｍ
第１電子輸送層：酸化チタン亜鉛（ＺｎＴｉＯx）、２０～１４０ｎｍ
第２電極層：水素含有酸化インジウム（ＩＯＨ）、０．１～０．３μｍ
第２正孔輸送層：酸化ニッケル（ＮｉＯx）、５～２０ｎｍ
第２光吸収層：ペロブスカイト化合物（（Ｃｓ，ＦＡ）ＰｂＩ3）、０．４～１．０μｍ
第２電子輸送層：酸化スズ（ＳｎＯ2）、２０～１４０ｎｍ
第３電極層：水素含有酸化インジウム（ＩＯＨ）、０．１～０．３μｍ
グリッド電極：銀（Ａｇ）、５～２５μｍ
【0080】
第１実施例において、第１光吸収層のバンドギャップはＥｇ＝１．０１ｅＶであり、第２光吸収層のバンドギャップはＥｇ＝１．５５ｅＶである。前述の通り、開口率ＯＲは｛（Ｓ－Ｓ１×Ｎ）／Ｓ｝×１００％＝（１－Ｓ１×Ｎ／Ｓ）×１００（％）と定義され、柱状度ＣＲは（Ｓ２／Ｓ１）×１００（％）と定義されるが、第２光吸収層の開口率ＯＲは２３％であり、柱状度ＣＲは２２％である。
【0081】
比較例の構成は、第２光吸収層に開口部が設けられていない点を除いて、実施例と同様である。
【0082】
図４に示すように、比較例において、トップセルの短絡電流密度はＪSC＝２４．２ｍＡ／ｃｍ2であり、ボトムセルの短絡電流密度はＪSC＝１７．６ｍＡ／ｃｍ2であり、全体の光電変換効率はＥｆｆ＝２７．６％である。図５に示すように、第１実施例において、トップセルの短絡電流密度はＪSC＝２１．７ｍＡ／ｃｍ2であり、ボトムセルの短絡電流密度はＪSC＝２１．６ｍＡ／ｃｍ2であり、全体の光電変換効率はＥｆｆ＝３２．４％である。
【0083】
比較例においては、トップセルの短絡電流密度ＪSCがボトムセルの短絡電流密度ＪSCに対して大きすぎるため、トップセルの光電流とボトムセルの光電流との間に電流ミスマッチが生じている。トップセルとボトムセルは直列接続されているため、全体として取り出し可能な電流はボトムセルがボトルネックとなり、全体の光電変換効率Ｅｆｆは小さくなっている。
【0084】
対して、第１実施例におけるトップセルの短絡電流密度ＪSCは比較例の短絡電流密度ＪSCよりも小さいが、第１実施例におけるボトムセルの短絡電流密度ＪSCは比較例の短絡電流密度ＪSCよりも大きい。これは、第２光吸収層に開口部を設けたことにより、第２光吸収層において吸収される光量が低下するとともにトップセルを通過してボトムセルに到達する光量が増加し、第１光吸収層において吸収される光量が増加したからである。この結果、第１実施例においては電流ミスマッチが低減され、第１実施例における全体の光電変換効率Ｅｆｆは、比較例における全体の光電変換効率Ｅｆｆよりも大きくなっている。なお、トップセルの短絡電流密度ＪSCは、第２光吸収層の開口部の形状や寸法によって適宜調整可能である。
【0085】
また、第１実施例において、第２光吸収層の凸部はＺ軸方向及びＹ軸方向に周期的に設けられ、凸部の形状は四角錐台状であり、凸部の寸法はｎｍオーダーであるため、第２光吸収層は、平均屈折率がＺ軸方向において連続的に変化するモスアイ構造となっている。このため、第２光吸収層と第２電子輸送層との界面での界面反射が低減されるため、開口部に起因した第２光吸収層において吸収される光量の低下は抑制され、全体の光電変換効率Ｅｆｆが大きくなっている。
【0086】
第２光吸収層に周期的な凸部を設けたことによる界面反射の低減は、太陽電池への光の入射角度に依らない。図６及び図７に示すように、太陽の高さが変化する日中の全時間帯に亘って、第１実施例の光電変換効率Ｅｆｆは、比較例の光電変換効率Ｅｆｆよりも高くなる。また、太陽の南中高度が最も高い夏至から、南中高度が最も低い冬至まで、第１実施例は比較例よりも高い光電変換効率を維持している。したがって、幅広い太陽光の入射角度に対して、第１実施形態において低い反射率を示すことが、光電変換効率の向上に寄与していることが示されている。
【0087】
以上説明したように、本発明の一態様として、太陽電池１００は、第１光吸収層１１０を有するボトムセル１００Ａと、第１光吸収層１１０よりもバンドギャップが広い第２光吸収層１２０を有するトップセル１００Ｂとを備え、第２光吸収層１２０には第２光吸収層１２０をＺ軸方向に貫通する開口部１２２が設けられており、開口部１２２はトップセル１００Ｂの全体に分散されており、開口部１２２の開口率ＯＲは１％以上５５％以下である。
【0088】
これによれば、第１光吸収層１１０のバンドギャップに対応する波長の光に関するトップセル１００Ｂの光透過率が向上し、第２光吸収層１２０に吸収される光量が増加する。これにより、ボトムセル１００Ａの短絡電流密度すなわち光電流が増大し、太陽電池１００の全体での光電変換効率が向上する。第２光吸収層１２０における開口部１２２の開口率ＯＲを１％以上とすることによって、トップセル１００Ｂを通過して第１光吸収層１１０に吸収される光量を効果的に増大させることができる。第２光吸収層１２０における開口部１２２の開口率ＯＲを５５％以下とすることによって、第２光吸収層１２０において吸収される光量の過度な減少を抑制することができる。開口部１２２はトップセル１００Ｂの全体に分散されていることにより、第１光吸収層１１０及び第２光吸収層１２０のそれぞれにおいて受光面の面内方向における光量のムラを低減し、ボトムセル１００Ａ及びトップセル１００Ｂのそれぞれにおいて受光面の面内方向における光電流のムラを抑制することができる。
【0089】
なお、第２光吸収層１２０における開口部１２２の開口率ＯＲは、好ましくは５％以上であり、さらに好ましくは１０％以上であり、さらに好ましくは１５％以上である。これによれば、トップセル１００Ｂを通過して第１光吸収層１１０に吸収される光量をさらに効果的に増大させることができる。また、第２光吸収層１２０における開口部１２２の開口率ＯＲは、好ましくは７０％以下であり、さらに好ましくは６０％以下であり、さらに好ましくは５０％以下である。これによれば、第２光吸収層１２０において吸収される光量の過度な減少をさらに抑制することができる。
【0090】
上記の一態様として、第２光吸収層１２０は、開口部１２２によって区画された複数の凸部１２１を有し、隣接する凸部１２１の間隔の幅Ｇ１は、１ｎｍ以上９８０ｎｍ以下である。
【0091】
これによれば、隣接する凸部１２１の間隔の幅Ｇ１を１ｎｍ以上とすることによって、トップセル１００Ｂを通過して第１光吸収層１１０に吸収される光量を効果的に増大させることができる。また、製造バラツキに起因して開口部１２２が閉塞される可能性を低下させ、トップセル１００Ｂを通過して第１光吸収層１１０に吸収される光量が低下する可能性を低下させる。隣接する凸部１２１の間隔の幅Ｇ１を９８０ｎｍ以下とすることによって、第２光吸収層１２０において吸収される光量の過度な減少を抑制することができる。
【0092】
上記の一態様として、平面視における凸部１２１の幅Ｌ１は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0093】
これによれば、幅Ｌ１を４００ｎｍ以上とすることによって、第２光吸収層１２０において吸収される光量の過度な減少を抑制することができる。幅Ｌ１を１０００ｎｍ以下とすることによって、第１光吸収層１１０において吸収される光量を効果的に向上させることができる。また、第１光吸収層１１０において受光面の面内方向における光量のムラを低減し、ボトムセル１００Ａにおいて受光面の面内方向における光電流のムラを抑制することができる。
【0094】
上記の一態様として、第２光吸収層１２０の厚さ、すなわち凸部１２１の高さＴは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0095】
これによれば、高さＴを３００ｎｍ以上とすることによって、第２光吸収層１２０における光電変換効率の低下を抑制することができる。また、凸部を錐台状又は錘状とする場合に、充分な長さの傾斜面を確保し、モスアイ構造を効果的に形成することができる。高さＴを１０００ｎｍ以下とすることによって、第１光吸収層１１０のバンドギャップに対応する波長の光に関するトップセル１００Ｂの光透過率の低下を抑制し、第２光吸収層１２０に吸収される光量の低下を抑制することができる。また、凸部１２１の損傷を抑制することができる。
【0096】
上記の一態様として、凸部１２１は周期的に設けられている。また、凸部１２１の受光面側の上底１２１Ｂの面積Ｓ２が受光面とは反対側の下底１２１Ａの面積Ｓ１よりも大きい。
【0097】
これによれば、第２光吸収層１２０をモスアイ構造とすることができ、反射率を低下させつつ、光の入射角度に依存した反射率の変化を抑制することができる。したがって、時刻や季節による光電変換効率の変動を抑制することができる。
【0098】
上記の一態様として、開口部１２２には透明部材が設けられており、当該透明部材の屈折率は第２光吸収層１２０の屈折率よりも低く、当該透明部材の抵抗率は第２光吸収層１２０の抵抗率よりも高い。
【0099】
これによれば、開口部１２２を透明部材で埋めることにより、開口部１２２を設けることによる機械的強度の低下を抑制することができる。透明部材を第２光吸収層１２０よりも低屈折率な材料によって設けることにより、透明部材と第２正孔輸送１０６との界面における界面反射、及び、透明部材と第２電子輸送層１０７との界面における界面反射を抑制することができる。透明部材を第２光吸収層１２０よりも高抵抗な材料によって設けることにより、リーク電流を抑制することができる。
【0100】
上記の一態様として、ボトムセル１００Ａとトップセル１００Ｂとは電気的に直列接続されている。
【0101】
これによれば、太陽電池１００は二端子タンデム構造であり、四端子タンデム構造に比べて電極数が少ない分だけ製造プロセスを簡略化することができ、パワーコンディショナーや配線の数も減らすことができる。したがって、製造コスト及びシステムコストを低減することができる。凸部１２１及び開口部１２２の形状や寸法によってボトムセル１００Ａ及びトップセル１００Ｂの光電流を適宜調整することができる。したがって、二端子タンデム構造において光電変換効率を低下させる要因となるボトムセル１００Ａとトップセル１００Ｂとの間での電流ミスマッチを低減し、光電変換効率を向上させることができる。
【0102】
上記の一態様として、第１光吸収層１１０の材質はバンドギャップＥｇが１．００ｅＶ以上１．１５ｅＶ以下のカルコパイライト化合物又はシリコンであり、第２光吸収層１２０の材質は、バンドギャップが１．４０ｅＶ以上１．７０ｅＶ以下のペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物又はカドミウムテルル化合物である。
【0103】
これによれば、開口部１２２が省略された状態におけるボトムセル１００Ａとトップセル１００Ｂとの間での電流ミスマッチが小さいため、凸部１２１及び開口部１２２の形状や寸法によるボトムセル１００Ａ及びトップセル１００Ｂの光電流の調整をし易くすることができる。
【0104】
以下に、本発明の他の実施形態に係る太陽電池の構成について説明する。なお、下記の実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。
【0105】
＜第２実施形態＞
次に、図８及び図９を参照しつつ、第２実施形態に係る太陽電池における第２光吸収層２２０の構成について説明する。図８は、第２実施形態に係る第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。図９は、第２実施例の性能を示すグラフである。図９は、標準状態における第２実施例の外部量子効率（ＥＱＥ）及び光電変換効率（Ｅｆｆ）を示すグラフである。図９において、縦軸は外部量子効率（ＥＱＥ）を示し、横軸は光の波長を示している。
次に、図８及び図９を参照しつつ、第２実施形態に係る太陽電池における第２光吸収層２２０の構成について説明する。図８は、第２実施形態に係る第２光吸収層の断面構造の一例を示す図である。図９は、第２実施例の性能を示すグラフである。図９は、標準状態における第２実施例の外部量子効率（ＥＱＥ）及び光電変換効率（Ｅｆｆ）を示すグラフである。図９において、縦軸は外部量子効率（ＥＱＥ）を示し、横軸は光の波長を示している。
【0106】
第２実施形態に係る第２光吸収層２２０において、凸部２２１の平面形状は正方形状であり、凸部２２１の形状は四角柱状である。つまり、隣接する２つの凸部２２１の間の開口部２２２における下開口面２２２Ａ側の幅Ｇ１と、隣接する２つの凸部２２１の間の開口部２２２における上開口面２２２Ｂ側の幅Ｇ２との間には、Ｇ１＝Ｇ２の関係が成り立。また、凸部２２１の下底２２１Ａにおける一辺の幅Ｌ１と、凸部２２１の上底２２１Ｂにおける一辺の幅Ｌ２との間には、Ｌ１＝Ｌ２の関係が成り立つ。また、凸部２２１の下底２２１Ａの面積Ｓ１と、凸部２２１の上底２２１Ｂの面積Ｓ２との間には、Ｓ２＝Ｓ１の関係が成り立つ。
【0107】
単位面積に含まれる凸部２２１の数をＮとし、単位面積をＳとしたとき、開口部２２２の開口率ＯＲは、｛（Ｓ－Ｓ１×Ｎ）／Ｓ｝×１００％＝（１－Ｓ１×Ｎ／Ｓ）×１００（％）と定義される。第２実施例の構成は第２実施形態に基づいている。第２実施例において、第２光吸収層の開口率ＯＲは５３％である。第２実施例は、第２光吸収層における凸部及び開口部の形状を除して、第１実施例と同様である。
【0108】
図９に示すように、第２実施例において、トップセルの短絡電流密度はＪSC＝２１．３ｍＡ／ｃｍ2であり、ボトムセルの短絡電流密度はＪSC＝２１．２ｍＡ／ｃｍ2であり、全体の光電変換効率はＥｆｆ＝３１．６％である。第２実施形態に基づく第２実施例においても、第１実施形態に基づく第１実施例と同様、トップセルの短絡電流密度ＪSCは比較例の短絡電流密度ＪSCよりも小さく、ボトムセルの短絡電流密度ＪSCは比較例の短絡電流密度ＪSCよりも大きい。また、第２実施例における全体の光電変換効率Ｅｆｆは、比較例における全体の光電変換効率Ｅｆｆよりも大きくなっている。
【0109】
【0110】
第３実施形態において、凸部３２１の形状は粒状であり、第３光吸収層３２０の形状は複数の粒状の凸部３２１が凝集して形成された多孔質状である。複数の凸部３２１の間には、受光部側とその反対側との両側に開口し、受光部側とその反対側とを繋ぐ連続した間隙が存在する。当該間隙は開口部の一例に相当する。当該隙間の受光面側の上開口面と、当該隙間の受光面とは反対側の下開口面とは、例えばＺ軸方向において重なっているが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向にずれていてもよい。複数の凸部３２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に整列してもよく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に入り組んで配置されていてもよい。複数の凸部３２１が入り組んで配置されている場合であっても、複数の凸部３２１の間に形成される複数の間隙の少なくとも一部は、受光部側とその反対側との両側に開口し、受光部側とその反対側とを繋いでいる。
【0111】
【0112】
図１１に示すように、太陽電池４００は、ボトムセル４００Ａとトップセル４００Ｂとが並列接続された四端子タンデム型太陽電池である。太陽電池４００は、第１電子輸送層１０４と第２正孔輸送層１０６との間に、第２電極層１０５の代わりに、電極層４５１、絶縁層４５２及び電極層４５３を備えている。電極層４５１は第１電子輸送層１０４の上に設けられ、電極層４５３は第２正孔輸送層１０６の下に設けられ、絶縁層４５２は電極層４５１と電極層５４３との間に設けられている。電極層４５１はボトムセル４００Ａの負極であり、電極層４５３はトップセル４００Ｂの正極である。絶縁層４５２は、ボトムセル４００Ａとトップセル４００Ｂとを電気的に絶縁するものであれば、その材質や厚さは特に限定されるものではない。電極層４５１，４５３は透明電極層であることが好ましく、例えば第１実施形態における第２電極層１０５と同様に設けられる。絶縁層４５２は、透明絶縁層であることが好ましい。
【0113】
太陽電池４００は、第１電極層１０２、電極層４５１，４５３及びグリッド電極１０９の四端子から電流を出力する。具体的には、太陽電池４００は、第１電極層１０２及び電極層４５１の二端子からからボトムセル４００Ａの電流を出力し、電極層４５３及びグリッド電極１０９の二端子からトップセル４００Ｂの電流を出力する。
【0114】
第２光吸収層１２０に周期的に設けられた開口部及び凸部が、トップセル４００Ｂの内部での界面反射を抑制するため、第２光吸収層１２０に開口部を設けたことに起因する、トップセル４００Ｂに吸収される光量の低下を抑制することができる。また、第２光吸収層１２０に設けられた開口部は、トップセル４００Ｂを通過してボトムセル４００Ａに吸収される光量を増加させる。このため、第２光吸収層１２０に開口部を設けたとしても、トップセル４００Ｂの光電変換効率の低下は抑制され、ボトムセル４００Ａの光電変換効率は向上する。したがって、ボトムセル４００Ａとトップセル４００Ｂとの電流ミスマッチを考慮する必要がない四端子タンデム型太陽電池である太陽電池４００においても、全体の光電変換効率を向上させることができる。
【0115】
【0116】
第２光吸収層５２０において、凸部５２１は格子状に設けられており、複数の開口部５２２を区画している。開口部５２２は、凸部５２１に囲まれている。開口部５２２の形状は逆四角錐台状であり、開口部５２２の平面形状は正方形状である。複数の開口部５２２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に設けられており、マトリクス状に並んでいる。それぞれの開口部５２２の下開口面５２２Ａ及び上開口面５２２Ｂは、Ｘ軸方向に沿って平行に延在する一対の辺と、Ｙ軸方向に沿って平行に延在する一対の辺とを有する。複数の下開口面５２２Ａ及び上開口面５２２ＢのそれぞれのＸ軸方向に延在する辺は互いに平行であり、複数の下開口面５２２Ａ及び上開口面５２２ＢのそれぞれのＹ軸方向に延在する辺は互いに平行である。
【0117】
＜開口率及び柱状度の評価＞
次に、図１３乃至図１５を参照しつつ、二端子タンデム型太陽電池と、四端子タンデム型太陽電池における、開口率ＯＲ及び柱状度ＣＲが光電変換効率Ｅｆｆ（％）に与える影響について説明する。図１３は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１４は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１５は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１３乃至図１５において、横軸は開口率ＯＲ（％）を示し、縦軸は光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。なお、前述の通り、開口率ＯＲは｛（Ｓ－Ｓ１×Ｎ）／Ｓ｝×１００％＝（１－Ｓ１×Ｎ／Ｓ）×１００（％）と定義され、柱状度ＣＲは（Ｓ２／Ｓ１）×１００（％）と定義される。
次に、図１３乃至図１５を参照しつつ、二端子タンデム型太陽電池と、四端子タンデム型太陽電池における、開口率ＯＲ及び柱状度ＣＲが光電変換効率Ｅｆｆ（％）に与える影響について説明する。図１３は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１４は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１５は、開口率と光電変換効率の関係を示すグラフである。図１３乃至図１５において、横軸は開口率ＯＲ（％）を示し、縦軸は光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。なお、前述の通り、開口率ＯＲは｛（Ｓ－Ｓ１×Ｎ）／Ｓ｝×１００％＝（１－Ｓ１×Ｎ／Ｓ）×１００（％）と定義され、柱状度ＣＲは（Ｓ２／Ｓ１）×１００（％）と定義される。
【0118】
図１３は、二端子タンデム型太陽電池及び四端子タンデム型太陽電池において、第２光吸収層の厚さに相当する凸部の高さＴを４９０ｎｍ又は９８０ｎｍとし、柱状度ＣＲを１００％に固定し、開口率ＯＲを０％から７５％まで変化させたときの光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。
【0119】
二端子タンデム型太陽電池の場合、開口率ＯＲが０％から大きくなるにつれて光電変換効率Ｅｆｆが増大する。Ｔ＝４９０ｎｍの場合、光電変換効率Ｅｆｆが最大となる開口率ＯＲ（以下、「最適開口率」とする。）が５５％程度である。ＯＲ＝０％すなわち開口部が設けられない状態の光電変換効率Ｅｆｆ（以下、「従来光電変換効率」とする。）は２７．６％程度であり、最適開口率のときの光電変換効率Ｅｆｆ（以下、「最適光電変換効率」とする。）は３１．６％程度である。Ｔ＝９８０ｎｍの場合、最適開口率は７５％よりも大きい。従来光電変換効率は２６．９％程度であり、最適光電変換効率は３１．７％よりも大きい。Ｔが大きくなると、従来光電変換効率は小さくなるが、最適開口率及び最適光電変換効率は大きくなる。
【0120】
四端子タンデム型太陽電池の場合も、二端子タンデム型太陽電池の場合と同様に、開口率ＯＲが０％から大きくなるにつれて光電変換効率Ｅｆｆは増大する。Ｔ＝４９０ｎｍの場合、最適開口率は１０％程度であり、従来光電変換効率は３３．１％程度であり、最適光電変換効率は３３．２％程度である。Ｔ＝９８０ｎｍの場合、最適開口率は４５％程度であり、従来光電変換効率は３３．４％程度であり、最適光電変換効率は３３．９％程度である。Ｔが大きくなると、二端子タンデム型太陽電池とは異なり従来光電変換効率が大きくなり、二端子タンデム型太陽電池と同様に最適開口率及び最適光電変換効率は大きくなる。四端子タンデム型太陽電池における最適開口率は、二端子タンデム型太陽電池における最適開口率よりも小さい。四端子タンデム型太陽電池における従来光電変換効率から最適光電変換効率までの変化量は、二端子タンデム型太陽電池における従来光電変換効率から最適光電変換効率までの変化量よりも小さい。
【0121】
図１４は、二端子タンデム型太陽電池において、第２光吸収層の厚さに相当する凸部の高さＴを４９０ｎｍ又は９８０ｎｍとし、柱状度ＣＲ＝１２．５％、２５％、５０％，１００％とし、開口率ＯＲを０％から７５％まで変化させたときの光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。
【0122】
Ｔ＝４９０ｎｍの場合、柱状度ＣＲ＝１００％のときの従来光電変換効率は２７．６％程度であり最適開口率は５５％程度であり最適光電変換効率は３１．６％程度、柱状度ＣＲ＝５０％のときの最適開口率は３５％程度であり最適光電変換効率は３２．１％程度、柱状度ＣＲ＝２５％のときの最適開口率は２０％程度であり最適光電変換効率は３２．４％程度、柱状度ＣＲ＝１２．５％のときの最適開口率は８％程度であり最適光電変換効率は３２．４％程度である。
【0123】
Ｔ＝９８０ｎｍの場合、柱状度ＣＲ＝１００％のときの従来光電変換効率は２６．９％程度であり最適開口率は７５％以上であり最適光電変換効率は３１．７％以上、柱状度ＣＲ＝５０％のときの最適開口率は６５％程度であり最適光電変換効率は３２．０％程度、柱状度ＣＲ＝２５％のときの最適開口率は５７％程度であり最適光電変換効率は３２．２％程度、柱状度ＣＲ＝１２．５％のときの最適開口率は５０％程度であり最適光電変換効率は３２．５％程度である。
【0124】
Ｔ＝４９０ｎｍ，９８０ｎｍのいずれの場合においても、柱状度ＣＲの大きさに依らず、開口率ＯＲが０％から大きくなるにつれて光電変換効率Ｅｆｆは大きくなり、光電変換効率Ｅｆｆは最適開口率で最大となる。柱状度ＣＲが小さくなり凸部の形状が錘状に近付くほど、最適開口率は小さくなる。また、柱状度ＣＲが小さくなり凸部の形状が錘状に近付くほど、最適光電変換効率は大きくなる。Ｔが大きくなると、最適開口率は大きくなるが、最適光電変換効率は略変わらない。
【0125】
図１５は、四端子タンデム型太陽電池において、第２光吸収層の厚さに相当する凸部の高さＴを４９０ｎｍ又は９８０ｎｍとし、柱状度ＣＲ＝１２．５％、２５％、５０％，１００％とし、開口率ＯＲを０％から７５％まで変化させたときの光電変換効率Ｅｆｆ（％）を示している。
【0126】
Ｔ＝４９０ｎｍの場合、柱状度ＣＲ＝１００％のときの従来光電変換効率は３３．１％程度であり最適開口率は１０％以上であり最適光電変換効率は３３．２％程度である。柱状度ＣＲ＝５０％，２５％，１２．５％のとき、開口率ＯＲが０％から大きくなるほど光電変換効率Ｅｆｆは小さくなり、最適開口率及び最適光電変換効率は存在しない。
【0127】
Ｔ＝９８０ｎｍの場合、柱状度ＣＲ＝１００％のときの従来光電変換効率は３３．４％程度であり最適開口率は４５％以上であり最適光電変換効率は３３．９％程度であり、柱状度ＣＲ＝５０％のときの最適開口率は２０％以上であり最適光電変換効率は３４．５％程度である。柱状度ＣＲ＝２５％，１２．５％のとき、開口率ＯＲが０％から大きくなるほど光電変換効率Ｅｆｆは小さくなり、最適開口率及び最適光電変換効率は存在しない。
【0128】
Ｔ＝４９０ｎｍ，９８０ｎｍのいずれの場合においても、柱状度ＣＲが大きいと、開口率ＯＲが０％から大きくなるにつれて光電変換効率Ｅｆｆは大きくなり、光電変換効率Ｅｆｆは最適開口率で最大となる。Ｔが大きくなると、最適開口率は大きくなり、最適光電変換効率も大きくなる。柱状度ＣＲが小さくなり凸部の形状が錘状に近付くほど、最適開口率は小さくなり、最適光電変換効率は大きくなる。柱状度ＣＲが一定値（以下、「最低柱状度」とする。）よりも小さくなると、最適開口率及び最適光電変換効率は存在しなくなる。つまり、柱状度ＣＲが最低柱状度よりも小さい場合、第２光吸収層１２０に開口部１２２を設けたとしても、全体の光電変換効率は向上しない。Ｔが大きくなるほど、最低柱状度は小さくなる。
【0129】
なお、ここまで二端子タンデム型太陽電池及び四端子タンデム型太陽電池を例に挙げて説明したが、本発明は三端子タンデム型太陽電池に適用してもよい。例えば、本発明の一実施形態に係る太陽電池は、第１実施形態に係る太陽電池１００の第１電極層１０２、第２電極層１０５及びグリッド電極１０９を三端子として機能させる、中間電極型の三端子タンデム型太陽電池であってもよい。すなわち、第１光吸収層１１０において発生した電流を、第１電極層１０２と第２電極層１０５とから出力し、第２光吸収層１２０において発生した電流を、第２電極層１０５とグリッド電極１０９とから出力してもよい。
【0130】
また、本発明の一実施形態に係る太陽電池は、バックコンタクト型の三端子タンデム型太陽電池であってもよい。例えば、ボトムセルの光吸収層を結晶シリコンによって設け、ボトムセルの光吸収層のトップセルとは反対側にｎ型シリコン領域（ｎ－Ｓｉ）及びｐ型シリコン領域（ｐ－Ｓｉ）を設け、ボトムセルのｎ－Ｓｉ及びｐ－Ｓｉ並びにトップセルのグリッド電極を三端子として機能させてもよい。すなわち、ボトムセル及びトップセルの光吸収層において発生した電流を、ｎ－Ｓｉとグリッド電極とから出力し、且つ、ｐ－Ｓｉとｎ－Ｓｉとから出力してもよい。
【0131】
以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。
【0132】
［１］
第１光吸収層を有する第１セルと、
第１セルの受光面側に配置され、前記第１光吸収層よりもバンドギャップが広い第２光吸収層を有する第２セルと
を備え、
前記第２光吸収層には、前記第２光吸収層を貫通する開口部が設けられており、
前記開口部は、前記第２セルの全体に分散されており、
前記開口部の開口率は、１％以上５５％以下である、
太陽電池。
第１光吸収層を有する第１セルと、
第１セルの受光面側に配置され、前記第１光吸収層よりもバンドギャップが広い第２光吸収層を有する第２セルと
を備え、
前記第２光吸収層には、前記第２光吸収層を貫通する開口部が設けられており、
前記開口部は、前記第２セルの全体に分散されており、
前記開口部の開口率は、１％以上５５％以下である、
太陽電池。
【0133】
［２］
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
隣接する凸部の間隔の幅は、１ｎｍ以上９８０ｎｍ以下である、
［１］に記載の太陽電池。
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
隣接する凸部の間隔の幅は、１ｎｍ以上９８０ｎｍ以下である、
［１］に記載の太陽電池。
【0134】
［３］
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
平面視における前記複数の凸部のそれぞれの幅は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
［１］又は［２］に記載の太陽電池。
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
平面視における前記複数の凸部のそれぞれの幅は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
［１］又は［２］に記載の太陽電池。
【0135】
［４］
前記第２光吸収層は、前記開口部の少なくとも一部を区画する連続した凸部を有する、
［１］から［３］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第２光吸収層は、前記開口部の少なくとも一部を区画する連続した凸部を有する、
［１］から［３］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0136】
［５］
前記第２光吸収層の厚さは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
［１］から［４］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第２光吸収層の厚さは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
［１］から［４］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0137】
［６］
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
前記複数の凸部は、周期的に設けられている、
［１］から［５］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第２光吸収層は、前記開口部によって区画された複数の凸部を有し、
前記複数の凸部は、周期的に設けられている、
［１］から［５］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0138】
［７］
前記複数の凸部は、受光面側の面積が前記受光面とは反対側の面積よりも小さい、
［６］に記載の太陽電池。
前記複数の凸部は、受光面側の面積が前記受光面とは反対側の面積よりも小さい、
［６］に記載の太陽電池。
【0139】
［８］
前記複数の凸部は、柱状を成している、
［６］又は［７］に記載の太陽電池。
前記複数の凸部は、柱状を成している、
［６］又は［７］に記載の太陽電池。
【0140】
［９］
前記第２光吸収層は、複数の粒子が凝集して形成された多孔質状を成している、
［１］から［８］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第２光吸収層は、複数の粒子が凝集して形成された多孔質状を成している、
［１］から［８］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0141】
［１０］
前記開口部の内部には、透明部材が設けられており、
前記透明部材の屈折率は、前記第２光吸収層の屈折率よりも低く、
前記透明部材の抵抗率は、前記第２光吸収層の抵抗率よりも高い、
［１］から［９］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記開口部の内部には、透明部材が設けられており、
前記透明部材の屈折率は、前記第２光吸収層の屈折率よりも低く、
前記透明部材の抵抗率は、前記第２光吸収層の抵抗率よりも高い、
［１］から［９］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0142】
［１１］
前記第１セル及び前記第２セルとは、電気的に直列接続されている、
［１］から［１０］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第１セル及び前記第２セルとは、電気的に直列接続されている、
［１］から［１０］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0143】
［１２］
前記第１光吸収層の材質は、バンドギャップが１．００ｅＶ以上１．１５ｅＶ以下のカルコパイライト化合物又はシリコンである、
［１］から［１１］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第１光吸収層の材質は、バンドギャップが１．００ｅＶ以上１．１５ｅＶ以下のカルコパイライト化合物又はシリコンである、
［１］から［１１］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0144】
［１３］
前記第２光吸収層の材質は、バンドギャップが１．４０ｅＶ以上１．７０ｅＶ以下のペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物又はカドミウムテルル化合物である、
［１］から［１２］のいずれか一つに記載の太陽電池。
前記第２光吸収層の材質は、バンドギャップが１．４０ｅＶ以上１．７０ｅＶ以下のペロブスカイト化合物、カルコパイライト化合物又はカドミウムテルル化合物である、
［１］から［１２］のいずれか一つに記載の太陽電池。
【0145】
以上説明したように、本発明に係る一態様によれば、光電変換効率が向上した太陽電池を提供することができる。
【0146】
以上説明した実施形態は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、本願発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【0147】
１００…太陽電池
１００Ａ…ボトルネック
１００Ｂ…トップセル
１０１…基板
１０２…第１電極層
１０３…第１正孔輸送層
１０４…第１電子輸送層
１０５…第２電極層
１０６…第２正孔輸送層
１０７…第２電子輸送層
１０８…第３電極層
１０９…グリッド電極
１１０…第１光吸収層
１２０…第２光吸収層
１２１…凸部
１２１Ａ…下底
１２１Ｂ…上底
１２２…開口部
１２２Ａ…下開口面
１２２Ｂ…上開口面
１００Ａ…ボトルネック
１００Ｂ…トップセル
１０１…基板
１０２…第１電極層
１０３…第１正孔輸送層
１０４…第１電子輸送層
１０５…第２電極層
１０６…第２正孔輸送層
１０７…第２電子輸送層
１０８…第３電極層
１０９…グリッド電極
１１０…第１光吸収層
１２０…第２光吸収層
１２１…凸部
１２１Ａ…下底
１２１Ｂ…上底
１２２…開口部
１２２Ａ…下開口面
１２２Ｂ…上開口面
【要約】
【課題】光電変換効率が向上した太陽電池を提供する。
【解決手段】太陽電池１００は、第１光吸収層１１０を有する第１セル１００Ａと、第１セル１００Ａの受光面側に配置され、第１光吸収層１１０よりもバンドギャップが広い第２光吸収層１２０を有する第２セル１００Ｂとを備え、第２光吸収層１２０には、第２光吸収層１２０を貫通する開口部１２２が設けられており、開口部１２２は、第２セル１００Ｂの全体に分散されており、開口部１２２の開口率ＯＲは、１％以上５５％以下である。
【選択図】図１
【解決手段】太陽電池１００は、第１光吸収層１１０を有する第１セル１００Ａと、第１セル１００Ａの受光面側に配置され、第１光吸収層１１０よりもバンドギャップが広い第２光吸収層１２０を有する第２セル１００Ｂとを備え、第２光吸収層１２０には、第２光吸収層１２０を貫通する開口部１２２が設けられており、開口部１２２は、第２セル１００Ｂの全体に分散されており、開口部１２２の開口率ＯＲは、１％以上５５％以下である。
【選択図】図１
【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】