CN115380392A - 太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发电系统 - Google Patents

太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明解决的课题在于，提供转换效率优异的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发电系统。实施方式的太阳能电池具有：p电极(2)、n电极(5)、以氧化亚铜作为主体的p型光吸收层(3)、以及具有第1n型层(4A)及第2n型层(4B)或者具有第1n区域及第2n区域的n型层(4)，第1n型层(4A)及第1n区域以由Gax1M1x2Ox3表示的化合物作为主体，M1为选自Hf、Zr、In、Zn、Ti、Al、B、Sn、Si及Ge中的一种以上，x1、x2及x3是大于0的数值，在将x1及x2之和设为2的情况下，x3为3.0～3.8，第2n型层(4B)及第2n区域以由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物作为主体，M2为Hf、Zr、In、Ti、Al、B、Si及Ge，M3为Sn和/或Mg，y1、y2、y3及y4为0以上的数值，并且y3与y4之和大于0，在将y1、y2、y3及y4之和设为2的情况下，y5为2.2～3.6。

Description

太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发 电系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发电系统。
背景技术
作为新的太阳能电池之一，有将氧化亚铜(Cu2O)用于光吸收层的太阳能电池。Cu2O是宽带隙半导体。Cu2O是由在地球上丰富存在的铜和氧构成的安全且廉价的材料，因此可期待能够实现高效率并且低成本的太阳能电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-46196号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明解决的课题在于，提供转换效率优异的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能发电系统。
用于解决问题的手段
实施方式的太阳能电池具有：p电极、n电极、位于p电极与n电极之间并且以氧化亚铜作为主体的p型光吸收层、以及位于p型光吸收层与n电极之间并且具有第1n型层及第2n型层或者具有第1n区域及第2n区域的n型层，第1n型层及第1n区域位于p型光吸收层侧，第2n型层及第2n区域位于n电极侧，第1n型层及第1n区域以由Gax1M1x2Ox3表示的化合物作为主体，M1为选自Hf、Zr、In、Zn、Ti、Al、B、Sn、Si及Ge中的一种以上，x1、x2及x3是大于0的数值，在将x1及x2之和设为2的情况下，x3为3.0～3.8，第2n型层及第2n区域以由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物作为主体，M2为Hf、Zr、In、Ti、Al、B、Si及Ge，M3为Sn和/或Mg，y1、y2、y3及y4为0以上的数值，并且y3与y4之和大于0，在将y1、y2、y3及y4之和设为2的情况下，y5为2.2～3.6。
附图说明
图1是实施方式的太阳能电池的剖视图。
图2是对实施方式的太阳能电池的分析点进行说明的图。
图3是实施方式的太阳能电池的剖视图。
图4是实施方式的太阳能电池的剖视图。
图5是实施方式的多结型太阳能电池的剖视图。
图6是实施方式的太阳能电池模块的立体图。
图7是实施方式的太阳能电池模块的剖视图。
图8是实施方式的太阳能发电系统的构成图。
图9是实施方式的车辆的概念图。
图10是实施例的表。
图11是实施例的表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的一个实施方式详细地进行说明。此外，只要没有特别记载，则表示25℃、1个气压(大气)下的值。
(第一实施方式)
第一实施方式涉及太阳能电池。在图1中示出第一实施方式的太阳能电池100的剖视图。如图1所示，本实施方式的太阳能电池100具有：基板1、作为第一电极的p电极2、p型光吸收层3、包含第1n型层4A及第2n型层4B的n型层4、以及作为第二电极的n电极5。在n型层4的第2n型层4B与n电极5之间等也可以包含未图示的中间层。太阳光可以从n电极5侧、p电极2侧中的任一侧入射，但更优选从n电极5侧入射。实施方式的太阳能电池100为透射型的太阳能电池，因此，优选用于多结型太阳能电池的顶部单元(光入射侧)。在图1中，将基板1设置于p电极2的与p型光吸收层3侧相反侧，但是也可以将基板1设置于n电极5的与第2n型层4B侧相反侧。以下，对图1所示的方式进行说明，但除了基板1的位置不同以外，在n电极5侧设置有基板1的方式也是同样的。对于实施方式的太阳能电池100而言，光从n电极5侧朝向p电极2侧入射。
基板1为透明的基板。基板1可以使用使光透射的丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、氟系树脂(聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)等)、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺等有机系基板、碱石灰玻璃、白板玻璃、化学增强玻璃、石英等无机系基板。基板1也可以将上述举出的基板层叠而成。
p电极2设置于基板1上，配置于基板1与p型光吸收层3之间。p电极2是设置于p型光吸收层3侧的具有透光性的导电层。p电极2的厚度典型性地为100nm～2,000nm。在图1中，p电极2与光吸收层3直接相接。p电极2优选包含一层以上氧化物透明导电膜。作为氧化物透明导电膜，为氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)、铝掺杂氧化锌(Al-doped Zinc Oxide；AZO)、硼掺杂氧化锌(Boron-doped Zinc Oxide；BZO)、镓掺杂氧化锌(Gallium-doped ZincOxide；GZO)、经掺杂的氧化锡、钛掺杂氧化铟(Titanium-doped Indium Oxide；ITiO)、氧化铟氧化锌(Indium Zinc Oxide；IZO)、氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide；IGZO)、氢掺杂氧化铟(Hydrogen-doped Indium Oxide；IOH)等，没有特别限定。氧化物透明导电膜可以是具有多个膜的层叠膜。作为对氧化锡等的膜的掺杂剂，只要是选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的一种以上，就没有特别限定。p电极2优选包含掺杂有选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的一种以上元素的氧化锡膜。在经掺杂的氧化锡膜中，优选包含相对于氧化锡膜中所含的锡为10原子％以下的选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的一种以上元素。作为p电极2，可以使用将氧化物透明导电膜与金属膜层叠而成的层叠膜。金属膜的厚度优选为10nm以下，金属膜中所含的金属(包含合金)为Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等，没有特别限定。另外，p电极2优选在氧化物透明导电膜与基板1之间、或氧化物透明导电膜与p型光吸收层3之间包含点状、线状或网状的电极(选自金属、合金、石墨烯、导电性氮化物及导电性氧化物中的一种以上)。点状、线状或网状的金属优选相对于透明导电膜的开口率为50％以上。点状、线状或网状的金属为Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等，没有特别限定。在第一电极1使用金属膜的情况下，从透射性的观点考虑，优选设为5nm以下左右的膜厚。在使用线状、网状的金属膜的情况下，透射性通过开口部来确保，因此，金属膜的膜厚不限定于此。
p型光吸收层3为p型的半导体层。p型光吸收层3可以与p电极2直接相接，只要能够确保与p电极2的接触，也可以存在其他层。p型光吸收层3配置于电极2与第1n型层4A之间。p型光吸收层3与第1n型层4A形成pn接合。作为p型光吸收层3，为以Cu作为主成分的金属的氧化物的半导体层。以Cu作为主成分的金属的氧化物为氧化亚铜和/或氧化亚铜的复合氧化物。优选p型光吸收层3的90wt％以上为氧化亚铜和/或氧化亚铜的复合氧化物。更优选p型光吸收层3的95wt％以上为氧化亚铜和/或氧化亚铜的复合氧化物。进一步更优选p型光吸收层3的98wt％以上为氧化亚铜和/或氧化亚铜的复合氧化物。p型光吸收层3优选几乎不包含作为异相(hetero-phase)的Cu和/或CuO。p型光吸收层3中所含的异相少，结晶性良好时，p型光吸收层3的透光性变高，因而优选。在以Cu作为主成分的金属的氧化物中，Cu为60.0原子％～67.0原子％，O(氧)为32.5原子％～34.0原子％。在氧化亚铜的复合氧化物中包含除Cu以外的金属。氧化亚铜的复合氧化物中所含的金属除Cu以外，为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、Ga、In、Zn、Mg及Ca中的一种以上金属。如果除Cu以外还包含选自Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、Ga、In、Zn、Mg及Ca中的一种以上金属，则能够调整p型光吸收层3的带隙。p型光吸收层3的带隙优选为2.0eV～2.2eV。如果为该范围的带隙，则在将光吸收层中使用了Si的太阳能电池使用于底部单元、并将实施方式的太阳能电池使用于顶部单元的多结型太阳能电池中，能够在顶部单元及底部单元这两者中高效地利用太阳光。可以在p型光吸收层3中进一步包含Sn、Sb。p型光吸收层3的Sn、Sb可以是添加于光吸收层3中Sn、Sb，也可以是来自p电极2的Sn、Sb。p型光吸收层3是由CuaMbOc表示的氧化物的层。M为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、Ga、In、Zn、Mg及Ca中的一种以上金属。a、b及c优选满足1.80≤a≤2.01、0.00≤b≤0.20及0.98≤c≤1.02。上述p型光吸收层3的组成比是p型光吸收层3整体的组成比。另外，上述的p型光吸收层3的化合物组成比优选在p型光吸收层3中整体地满足。此外，如果Sn及Sb在p型光吸收层3中的浓度高，则缺陷增加，载流子再结合增加。因此，p型光吸收层3中的Sb及Sn的合计体积浓度优选为1.5×1019原子/cm3以下。p型光吸收层3与n型层4的组成通过SIMS(二次离子质谱法，Secondary Ion Mass Spectrometry)求出。分析位置与p电极2同样地，可以将求出的值的平均值作为各层组成。
p型光吸收层3的厚度通过基于电子显微镜的截面观察、高低差计而求出，优选为1,000nm～10,000nm。
p型光吸收层3优选通过例如溅射等成膜。
第1n型层4A为n型的半导体层。第1n型层4A配置于p型光吸收层3与第2n型层4B之间。第1n型层4A与p型光吸收层3的与p电极2相接的一面相反侧的一面直接相接。第1n型层4A优选为包含Ga的氧化物半导体层，其包含以Ga作为基础的化合物。第1n型层4A可以在以Ga作为基础的氧化物中混合有其他氧化物，也可以在以Ga作为基础的氧化物中掺杂有其他元素，还可以将掺杂有其他元素的以Ga为基础的氧化物与其他氧化物混合。
第1n型层4A优选为以由Gax1M1x2Ox3表示的化合物作为主体(50wt％以上)的层，并且M1为选自Hf、Zr、In、Zn、Ti、Al、B、Sn、Si及Ge中的一种以上。x1、x2及x3是大于0的数值。在将x1及x2之和设为2的情况下，x3优选为3.0～3.8。在以Ga作为基础的氧化物中混合有其他氧化物的形态、在以Ga作为基础的氧化物中掺杂有其他元素的形态及掺杂有其他元素的以Ga为基础的氧化物与其他氧化物混合在一起的形态均由Gax1M1x2Ox3表示。
优选第1n型层4A的90wt％以上为由Gax1M1x2Ox3表示的化合物。更优选第1n型层4A的95wt％以上为由Gax1M1x2Ox3表示的化合物。进一步优选第1n型层4A的98wt％以上为由Gax1M1x2Ox3表示的化合物。第1n型层4A更优选由以Gax1M1x2Ox3表示的化合物构成。
此外，第1n型层4A的化合物的组成如果没有特别标注条件，则为第1n型层4A整体的平均组成。在将第1n型层4A的厚度设为d的情况下，第1n型层4A的组成是从p型光吸收层3侧的第1n型层4A的表面起0.2d、0.5d、0.8d的深度处的组成的平均值。除了具有第1n型层4A的化合物的元素组成比倾斜这样的条件的情况以外，在各深度处，第1n型层4A优选满足上述及下述的适当的组成。此外，在第1n型层4A非常薄的情况(例如5nm以下)下，可以将从p型光吸收层3侧的第1n型层4A的表面起0.5d的深度处的组成作为第1n型层4A的整体的组成。此外，分析中，在从n型层的表面起的各距离中，例如通过二次离子质谱法(Secondary IonMass Spectrometry；SIMS)，对如图2的分析点所示的以等间隔尽可能均匀地分布的分析点进行分析而求出。图2是从光的入射侧观察太阳能电池100的示意图。D1为第1n型层4A的宽度方向的长度，D2为第1n型层4A的进深方向的长度。
优选p型光吸收层3的导带底(Conduction Band Minimum：CBM)与第1n型层4A的导带底之差变小的第1n型层4A。Ga2O3的导带底相对于p型光吸收层3非常低，为了减小导带底之差，使M1的元素包含于第1n型层4A的化合物中。p型光吸收层3的导带底与第1n型层4A的导带底之差([p型光吸收层3的导带底]-[第1n型层4A的导带底])优选为0.0eV～0.4eV。
实施方式的第1n型层4A的导带底通过M1的元素的种类、Ga和M1的元素来调整。通过提高M1的元素比率，第1n型层4A的导带底提高，能够减小p型光吸收层3的导带底之差。从减小第1n型层4A与p型光吸收层3的导带底之差的观点考虑，在由Gax1M1x2Ox3表示的化合物中，M1优选包含选自Al、B、Hf及Zr中的一种以上。
x2/(x1+x2)优选为0.10～0.60。在x2/(x1+x2)小于0.10的情况下，产生pn接合界面的导带变得不连续的大的凹口(cliff)，Voc低，因此，难以得到转换效率高的太阳能电池。另外，在x2/(x1+x2)大于0.60的情况下，产生pn接合界面的导带变得不连续的尖峰(spike)，FF变低，因此，难以得到转换效率高的太阳能电池。从上述观点考虑，x2/(x1+x2)更优选为0.10～0.40。
由M1表示的元素为选自Hf、Zr、In、Zn、Ti、Al、B、Sn、Si及Ge中的一种以上。更详细地对M1x2进行记载，为Hfx20Zrx21Inx22Znx23Tix24Alx25Bx26Snx27Six28Gex29。而且，x2＝x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29、x20～x29分别独立地为0.00～0.60。(x20+x21+x25+x26)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)优选为0.70～1.00。如果为该范围，则容易减小第1n型层4A的导带底与p型光吸收层3的导带底之差，能够得到具有高转换效率的太阳能电池。(x20+x21+x25+x26)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)更优选为0.80～1.00，进一步优选为0.90～1.00。
在第1n型层4A的化合物中可以包含选自M1的In、Ti及Zn中的一种以上。In、Ti及Zn是能够提高第1n型层4A的折射率的元素。这些元素优选在第1n型层4A与p型光吸收层3的折射率之差大的情况下使用。另外，In、Ti及Zn能够调整第1n型层4A的导带底。第1n型层4A的导体底主要通过Ga、Hr、Zr、Al及B之比来调整。如果In、Ti及Zn过多，则存在第1n型层4A与p型光吸收层3的导带底之差变大的情况。因此，(x22+x23+x24)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)优选为0.00～0.20，更优选为0.00～0.10，进一步优选为0.00～0.05。
第1n型层4A的化合物中可以包含选自M1的Sn、Si及Ge中的一种以上。Sn、Si及Ge能够提高第1n型层4A的载流子浓度。如果Sn、Si及Ge过多，则存在第1n型层4A与p型光吸收层3的导带底之差变大的情况。因此，(x27+x28+x29)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)优选为0.00～0.20，更优选为0.00～0.10，更优选为0.00～0.05。在第1n型层4A中，Sn浓度优选为低浓度。因此，x27/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)优选小于0.05。
选自Ga及M1的元素中的一种以上元素的组成比率可以在第1n型层4A中在第1n型层4A的膜厚方向上变化。选自In、Ti、Zn、Sn、Si及Ge中的一种以上元素优选在p型光吸收层3侧少，在n电极5侧多。选自Al、B、Hf及Zr中的一种以上元素优选在p型光吸收层3侧多，在n电极5侧少。组成的变化优选为倾斜的、阶梯状或倾斜的变化与阶梯状的变化的组合。另外，组成的变化在太阳能电池100的各层的层叠方向上整体或部分发生。通过改变这些元素的组成分布，能够从p型光吸收层3侧朝向n电极5侧调整载流子浓度、导带底及折射率，能够有助于转换效率的提高。
第1n型层4A优选通过例如溅射、ALD(原子层沉积，Atomic Layer Deposition)等成膜。
第2n型层4B位于第1n型层4A与n电极5之间。在图1中，第2n型层4B的第1n型层4A侧的面与第1n型层4A直接相接。第2n型层4B优选为包含Ga和/或Zn的氧化物半导体层，其包含以Ga和/或Zn作为基础的化合物。第1n型层4A与第2n型层4B的界面存在清楚的情况和不清楚的情况。第2n型层4B可以在以Ga和/或Zn作为基础的氧化物中混合有其他氧化物，也可以在以Ga和/或Zn作为基础的氧化物中掺杂有其他元素，还可以将掺杂有其他元素的以Ga和/或Zn为基础的氧化物与其他氧化物混合。在第2n型层4B与n电极5之间可以设置未图示的中间层。
第2n型层4B是以由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物作为主体(50wt％以上)的层，并且M2为Hf、Zr、In、Ti、Al、B、Si及Ge，M3为Sn和/或Mg。y1、y2、y3及y4为0以上的数值，并且y3与y4之和大于0。在将y1、y2、y3及y4之和设为2的情况下，y5优选为2.2～3.6。在以Ga和/或Zn作为基础的氧化物中混合有其他氧化物的形态、在以Ga和/或Zn作为基础的氧化物中掺杂有其他元素的形态及掺杂有其他元素的以Ga和/或Zn作为基础的氧化物与其他氧化物混合的形态均由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示。
优选第2n型层4B的90wt％以上为由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物。更优选第2n型层4b的95wt％以上为由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物。进一步优选第2n型层4B的98wt％以上为由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物。第2n型层4B更优选由以Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物构成。
第2n型层4B主要通过Ga、Zn、Sn及Mg，以使与第1n型层4A及n电极5的导带底之差变少的方式进行调整。MgO的电动底高于Ga2O3，SnO2的导带底高于ZnO。因此，通过在ZnO中混合MgO和/或SnO2，能够提高ZnO的导带底。由此，第2n型层4B的导带底能够在Ga2O3与n电极5之间调整。通过使Zn、Sn的元素比率高于第1n型层4A的Zn与Sn的元素比率，从而使第2n型层4B的导带底低于第1n型层4A。而且，第1n型层4A至n电极5之间的导带底的连接的连续性提高。
第2n型层4B是以Ga、Zn作为基础的氧化物，因此(y1+y2)/(y1+y2+y3+y4)优选为0.60～0.98。从该观点考虑，在第2n型层4B中，(y1+y2)/(y1+y2+y3+y4)优选为0.65～0.95。更优选为0.70～0.95。从该观点考虑，(y3+y4)/(y1+y2+y3+y4)更优选为0.02～0.40。另外，从该观点考虑，(y3+y4)/(y1+y2+y3+y4)优选为0.05～0.35。
第2n型层4B在n型层4中位于最靠近n电极5侧的位置，优选第2n型层4B与n电极5直接相接。在第1n型层4A中包含Zn和/或Sn的情况下，第1n型层4A中的Zn和Sn的组成比率优选低于第2n型层4B中的Zn和Sn各自的浓度。
M2的元素优选包含于第2n型层4B中。第2n型层4B中所含的M2的元素优选包含于第1n型层4A中所含的元素和/或n电极5中的任一者中。另外，在第2n型层4B包含Zn的情况下，n电极5优选为包含Zn的氧化物透明导电膜。通过在第2n型层4B与第1n型层4A及n电极5中包含共同的元素，第2n型层4B与第1n型层4A及n电极5这两者的接触良好。
由M2表示的元素为选自Hf、Zr、In、Ti、Al、B、Si及Ge中的一种以上。第2n型层4B中所含的M2的比率即y3优选小于第1n型层中所含的M1的元素的比率x2。更详细地对M2y3进行记载，为Hfy30Zry31Iny32Tiy33Aly34By35Siy36Gey3，y3＝y30+y31+y32+y33+y34+y35+y36+y37，y30～y37分别独立地为0.00～0.40。(y30+y31+y34+y35)/(y30+y31+y32+y33+y34+y35+y36+y37)优选为0.70～1.00。如果为该范围，则容易减小第2n型层4B的导带底与第1n型层4A的导带底之差，能够得到具有高转换效率的太阳能电池。(y30+y31+y34+y35)/(y30+y31+y32+y33+y34+y35+y36+y37)更优选为0.80～1.00，进一步更优选为0.90～1.00。
另外，优选在第2n型层4B中包含作为M3的元素的Mg、Sn。如果Sn包含于第2n型层4B中，则导带底的连接的连续性提高，载流子浓度增加，是优选的。如果Mg包含于第2n型层4B中，则导带底的连接的连续性提高，是优选的。因此，y4/(y1+y2+y3+y4)优选为0.02～0.40，更优选为0.05～0.35。
选自Ga、Zn、M2及M3的元素中的一种以上元素的组成比率可以在第2n型层4B中在第2n型层4B的膜厚方向上变化。选自In、Ti、Zn、Sn、Si及Ge中的一种以上元素优选在p型光吸收层3侧少，在n电极5侧多。选自Al、B、Hf及Zr中的一种以上元素优选在p型光吸收层3侧多，在n电极5侧少。组成的变化优选为倾斜的、阶梯状或倾斜的变化与阶梯状的变化的组合。另外，组成的变化在太阳能电池100的各层的层叠方向上整体或部分发生。通过改变这些元素的组成分布，能够从p型光吸收层3侧朝向n电极5侧调整载流子浓度、导带底及折射率，能够有助于转换效率的提高。
在将第2n型层4B的厚度设为d4B的情况下，从第1n型层侧的第2n型层4B的表面至朝向n电极5侧0.25d4B的位置为止的区域d0-0.25中的Ga比率优选为1.10y1(y1的1.10倍)～2.50y1(y1的2.5倍)。自从第1n型层侧的第2n型层4B的表面朝向n电极5侧0.25d4B的位置起、直到朝向n电极5侧0.50d4B的位置为止的区域d0.25-0.50中的Ga比率优选为0.75y1～1.5y1。自从第1n型层侧的第2n型层4B的表面朝向n电极5侧0.50d4B的位置起、直到朝向n电极5侧0.75d4B的位置为止的区域d0.50-0.75中的Ga比率优选为0.30y1～1.5y1。自从第1n型层侧的第2n型层4B的表面朝向n电极5侧0.75d4B的位置起、直到朝向n电极5侧1.00d4B的位置为止的区域d0.75-1中的Ga比率优选为0.00y1～0.75y1。另外，在组成变化的情况下，考虑到导带底的连接的连续性，n型层4中所含的元素的组成变化优选为单向。具体而言，区域d0-0.25中的Ga比率优选高于区域d0.25-0.50中的Ga比率。区域d0.25-0.50中的Ga比率优选高于区域d0.50-0.75中的Ga比率。区域d0.50-0.75中的Ga比率优选高于区域d0.75-1中的Ga比率。M2的元素也优选与Ga同样地组成变化。
另外，区域d0-0.25中的Zn比率优选为0～0.75y2。区域d0.25-0.50中的Zn比率优选为0.30y2～1.5y2。区域d0.50-0.75中的Zn比率优选为0.75y2～1.5y2。区域d0.75-1中的Zn比率优选为1.10y2～2.50y2。另外，在组成变化的情况下，考虑到导带底的连接的连续性，n型层4中所含的元素的组成变化优选为单向。具体而言，区域d0-0.25中的Zn比率优选低于区域d0.25-0.50中的Zn比率。区域d0.25-0.50中的Zn比率优选低于区域d0.50-0.75中的Zn比率。区域d0.50-0.75中的Zn比率优选低于区域d0.75-1中的Zn比率。M3的元素也优选与Zn同样地组成变化。
第2n型层4B优选通过例如溅射、ALD(原子层沉积，Atomic Layer Deposition)等成膜。ALD成膜能够精密地控制组成，因而更优选。在仅将第1n型层4A与第2n型层4B层叠的情况下，元素仅扩散，因此，难以在第2n型层4B的整体上将对象的元素配置于希望的位置。
第1n型层4A的膜厚与第2n型层4B的膜厚之和典型性地为3nm～100nm。如果第1n型层4A的膜厚与第2n型层4B的膜厚之和小于3nm，则在n型层4的覆盖范围差的情况下，可能会产生漏电流，使特性降低。在覆盖范围良好的情况下，不限定于上述膜厚。如果第1n型层4A的膜厚与第2n型层4B的膜厚之和超过50nm，则有时会发生由从第1n型层4A至第2n型层4B的n型层4的过度高电阻化导致的特性降低、由透射率降低导致的短路电流降低。因此，第1n型层4A的膜厚与第2n型层4B的膜厚之和优选为3nm～30nm，进一步优选为5nm～30nm。
n电极5是相对于可见光具有透光性的n型层5侧的电极。通过n电极5和p型光吸收层3夹持第1n型层4A及第2n型层4B。在第2n型层4B与n电极5之间可以设置未图示的中间层。在该中间层中可以包含网、线形状的电极。n电极5中优选使用氧化物透明导电膜。作为在n电极5中使用的氧化物透明导电膜，优选为选自氧化铟锡、铝掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、钛掺杂氧化铟、氧化铟镓锌及氢掺杂氧化铟中的一种以上的透明导电膜。
在n电极5中使用了氧化铟锡的情况下，优选在第2n型层4B中包含In和/或Sn。在n电极5中使用了铝掺杂氧化锌的情况下，优选在第2n型层4B中包含Al和/或Zn。在n电极5中使用了硼掺杂氧化锌的情况下，优选在第2n型层4B中包含B和/或Zn。在n电极5中使用了镓掺杂氧化锌的情况下，优选在第2n型层4B中包含Ga和/或Zn。在n电极5中使用了铟掺杂氧化锌的情况下，优选在第2n型层4B中包含In和/或Zn。在n电极5中使用了钛掺杂氧化铟的情况下，优选在第2n型层4B中包含Ti和/或In。在n电极5中使用了氧化铟镓锌的情况下，优选在第2n型层4B中包含选自In、Ga及Zn中的一种以上。在n电极5中使用了氢掺杂氧化铟的情况下，优选在第2n型层4B中包含In。
n电极5的厚度通过基于电子显微镜的截面观察、高低差计而求出，没有特别限定，但典型性地为1nm～2μm。
n电极5优选通过例如溅射等成膜。
(第二实施方式)
第二实施方式涉及太阳能电池。在图3中示出第二实施方式的太阳能电池101的截面概念图。第二实施方式的太阳能电池101在具有包含与第1n型层4A相当的第一区域4a和与第2n型层4B相当的第二区域4b的n型层4的方面与第一实施方式的太阳能电池100不同。省略第一实施方式与第二实施方式中共同的说明。
第二实施方式的太阳能电池101中的n型层4在层中没有界面，但是在n型层4的p型光吸收层3侧的区域中，满足第一实施方式的第1n型层4A的要件。将该区域设为第一区域4a。另外，在n型层4的n电极5侧的区域中，满足第一实施方式的第2n型层4B的要件。将该区域设为第二区域4b。在将n型层4的膜厚设为d的情况下，在从p型光吸收层3侧的表面起0.1d的距离的位置、0.3d的距离、0.5d的距离的位置、0.7d的距离的位置及0.9d的距离的位置进行分析，可以判断在n型层4中是否包含第一区域4a及第二区域4b。在n型层4的厚度薄、例如为10nm左右的厚度的情况下，在n型层4中，优选在从p型光吸收层3侧的表面起0.25d的距离、0.50d的距离的位置及0.75d的距离的位置进行分析。
在n型层4中，在层中的膜厚方向上整体地发生组成变化的情况下，难以确定第一区域4a与第二区域4b的边界。在这样的情况下，在从p型光吸收层3侧的表面起0.1d的距离的位置、0.3d的距离、0.5d的距离的位置、0.7d的距离的位置及0.9d的距离的位置进行分析，可以将y4/(y1+y2+y3+y4)满足0.10以上的位置确定为第一区域4a与第二区域4b的边界。可以将比该边界更靠近p型光吸收层3侧的区域设为第一区域4a，并求出第一区域4a的平均组成。另外，可以将比上述区域更靠近n电极5侧的区域设为第二区域4b，并求出第二区域4b的平均组成。在n型层4的厚度薄的情况下，关于分析的深度，优选采用上述的位置。
在使用了第二实施方式的n型层4的情况下，从p型光吸收层3至n电极5的导带底的连接的连续性也提高，Voc、Jsc、FF及转换效率提高。
(第三实施方式)
第三实施方式涉及太阳能电池。在图4中示出第三实施方式的太阳能电池102的截面概念图。第三实施方式的太阳能电池102在使用在第1n电极4A与第2n型层4B之间具有第3n型层4C的n型层4等方面与第一实施方式的太阳能电池100不同。省略在第一实施方式与第二实施方式中共同的说明。
第3n型层4C位于第1n型层4A与第2n型层4B之间。第3n型层4C的第1n型层4A侧的面优选与第1n型层4A直接相接。第3n型层4C优选为包含Ga的氧化物半导体层，其包含以Ga作为基础的化合物。第1n型层4A与第3n型层4C的界面存在清楚的情况和不清楚的情况。第3n型层4C可以在以Ga作为基础的氧化物中混合有其他氧化物，也可以在以Ga作为基础的氧化物中掺杂有其他元素，还可以将掺杂有其他元素的以Ga为基础的氧化物与其他氧化物混合。从减少反射的观点考虑，第3n型层4C的折射率优选小于第1n型层4A的折射率。
第3n型层4C优选为以由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示的化合物作为主体(50wt％以上)的层，并且M4为Hf和/或Zr，M5为选自In、Ti及Zn中的一种以上，M6为Al和/或B，M7为选自Sn、Si及Ge中的一种以上。z1及z6是大于0的数值。z2、z3、z4及z5为0以上的数值。在将z1、z2、z3、z4及z5之和设为2的情况下，z6优选为3.0～3.8。在以Ga作为基础的氧化物中混合有其他氧化物的形态、在以Ga作为基础的氧化物中掺杂有其他元素的形态及掺杂有其他元素的以Ga为基础的氧化物与其他氧化物混合在一起的形态均由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示。
优选第3n型层4C的90wt％以上为由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示的化合物。更优选第3n型层4C的95wt％以上为由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示的化合物。进一步更优选第3n型层4C的98wt％以上为由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示的化合物。第3n型层4C更优选由以Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示的化合物构成。
第3n型层4C主要通过Ga、M4及M6的元素来调整导带底。通过使M4及M6的元素比率少于第1n型层4A，从而使第2n型层4A的导带底低于第1n型层4A。而且，第1n型层4A至n电极5之间的导带底的连接的连续性提高。在第3n型层4C中，(z1+z2+z4)/(z1+z2+z3+z4+z5)优选为0.60～1.00。从该观点考虑，在第3n型层4C中，(z1+z2+z4)/(z1+z2+z3+z4+z5)优选为0.8～1.00，更优选为0.90～1.00。
第3n型层4C是导带底低于第1n型层4A的层，第3n型层4C的导体底处于第1n型层4A与第2n型层4B之间。通过使用第3n型层4C，导带底从p型光吸收层3至n电极5连续地连接，FF及Voc提高，有助于转换效率的提高。在z2和/或z4为大于0的数值的情况下，优选第3n型层4C也具有与第1n型层4A共同的M4和/或M6的元素。也就是说，如果在第1n型层4A中包含Hf、Zr、Al和/或B，则与第3n型层4C中不含Hf、Zr、Al和/或B相比，优选包含Hf、Zr、Al和/或B。而且，由于z1大于x1、(z2+z4)小于(x20+x21+x25+x26)，因而第3n型层4C的导带底低于第1n型层4A的导带底，导带底的连接的连续性提高。从该观点考虑，(z2+z4)/(z1+z2+z4)优选为0.00～0.30，更优选为0.00～0.20。另外，如果(x20+x21+x25+x26)与(z2+z4)为相近的值，则由设置第3n型层4C带来的导带底的连接的连续性的提高少。因此，(z2+z4)优选为(x20+x21+x25+x26)的90％以下，(z2+z4)更优选为(x20+x21+x25+x26)的80％以下，(z2+z4)更优选为(x20+x21+x25+x26)的70％以下。
z3及z5的数值分别优选为第一实施方式的(x22+x23+x24)及(x27+x28+x29)的适当的数值。因此，z3/(z1+z2+z3+z4+z5)优选为0.00～00.20，更优选为0.00～0.10，进一步优选为0.00～0.05。z5/(z1+z2+z3+z4+z5)优选为0.00～0.20，更优选为0.00～0.10。
第1n型层4A的膜厚、第3n型层4C的膜厚及第2n型层4B的膜厚之和典型地为3nm～100nm。如果第1n型层4A的膜厚、第3n型层4C的膜厚及第2n型层4B的膜厚之和小于3nm，则在第1n型层4A、第3n型层4C及第2n型层4B厚的覆盖范围差的情况下，存在产生漏电流、使特性降低的情况。在覆盖范围良好的情况下，不限定于上述膜厚。如果第1n型层4A的膜厚、第3n型层4C的膜厚及第2n型层4B的膜厚之和超过50nm，则有时会发生由将第1n型层4A、第3n型层4C及第2n型层4B合并的n型层的过度高电阻化导致的特性降低、由透射率降低导致的短路电流降低。因此，第1n型层4A的膜厚、第3n型层4C的膜厚及第2n型层4B的膜厚之和更优选为3nm～30nm，进一步优选为5nm～30nm。
选自Ga、M4的元素、M5的元素、M6的元素及M7的元素中的一种以上的组成比率可以在第3n型层4C中在第3n型层4C的膜厚方向上变化。M5及M7的元素优选在p型光吸收层3侧少，在n电极5侧多。M6的元素优选在p型光吸收层3侧多，在n电极5侧少。组成的变化优选为倾斜的、阶梯状或倾斜的变化与阶梯状的变化的组合。另外，组成的变化在太阳能电池100的各层的层叠方向上整体或部分发生。通过改变这些元素的组成分布，能够从p型光吸收层3侧朝向n电极5侧调整载流子浓度、导带底及折射率，能够有助于转换效率的提高。
此外，作为第二实施方式和第三实施方式的变形例，可举出在第二实施方式的第1n型层4A中，在第2n型层4B侧的区域中包含满足第3n型层4C的要件的区域的方式。
(第四实施方式)
第四实施方式涉及多结型太阳能电池。在图5中示出第四实施方式的多结型太阳能电池的截面概念图。图5的多结型太阳能电池200在光入射侧具有第一实施方式的太阳能电池(第一太阳能电池)100、和第二太阳能电池201。第二太阳能电池201的光吸收层的带隙具有比第一实施方式的太阳能电池100的p型光吸收层3小的带隙。此外，实施方式的多结型太阳能电池也包含将三个以上的太阳能电池接合而成的太阳能电池。此外，在第四实施方式中，可以使用第二实施方式～第三实施方式的太阳能电池101-102来代替第一实施方式的太阳能电池100。
第一实施方式的第一太阳能电池100的p型光吸收层3的带隙为2.0eV-2.2eV左右，因此第二太阳能电池200的光吸收层的带隙优选为1.0eV～1.6eV。作为第二太阳能电池的光吸收层，优选为从由选自In的含有比率高的CIGS系、CuZnSnSSe系及CdTe系中的一种以上的化合物半导体层、结晶硅及钙钛矿型化合物构成的组中选择的一种。
(第五实施方式)
第五实施方式涉及太阳能电池模块。在图6中示出第五实施方式的太阳能电池模块300的立体图。图6的太阳能电池模块300是将第一太阳能电池模块301与第二太阳能电池模块302层叠而成的太阳能电池模块。第一太阳能电池模块301为光入射侧，使用第一实施方式的太阳能电池100。在第二的太阳能电池模块302中，优选使用第二太阳能电池201。
在图7中示出太阳能电池模块300的剖视图。在图7中，详细示出第一太阳能电池模块301的结构，未示出第二太阳能电池模块302的结构。在第二太阳能电池模块301中，根据所使用的太阳能电池的光吸收层等而适当选择太阳能电池模块的结构。图7的太阳能电池模块300包含多个由虚线所围成的子模块303，所述子模块303是多个太阳能电池100(太阳能电池单元)在横向上排列并且通过配线304以串联的方式电连接而成的，多个子模块303以并联或串联的方式电连接。相邻的子模块303通过汇流条305而电连接。
相邻的太阳能电池100的上部侧的n电极5与下部侧的p电极2通过配线304连接。第五实施方式的太阳能电池100也与第一实施方式的太阳能电池100同样地具有基板1、p电极2、p型光吸收层3、n型层4及n电极5。优选子模块303中的太阳能电池100的两端与汇流条305连接，汇流条305将多个子模块303以并联或串联的方式电连接，按照调整与第二太阳能电池模块302的输出电压的方式而构成。此外，第五实施方式所示的太阳能电池100的连接方式为一个例子，可以通过其他连接方式构成太阳能电池模块。
(第六实施方式)
第六实施方式涉及太阳能发电系统。第五实施方式的太阳能电池模块在第六实施方式的太阳能发电系统中可以作为进行发电的发电机使用。实施方式的太阳光发电系统是使用太阳能电池模块进行发电的系统，具体而言，具有进行发电的太阳能电池模块、将所发的电进行电力转换的机构和蓄积所发的电的蓄电机构或消耗所发的电的负载。图8中示出实施方式的太阳光发电系统400的构成图。图8的太阳光发电系统具有太阳能电池模块401(300)、变换器402、蓄电池403和负载404。蓄电池403和负载404可以省略任一者。负载404也可以设定为也可以利用蓄电池403中蓄积的电能的构成。变换器402是包含DC-DC变换器、DC-AC变换器、AC-AC变换器等进行变压、直流交流转换等电力转换的电路或元件的装置。变换器402的构成只要根据发电电压、蓄电池403、负载404的构成而采用适当的构成即可。
太阳能电池模块300中所含的受光的子模块301中所含的太阳能电池单元进行发电，其电能通过变换器402被转换，被蓄电池403蓄积、或者被负载404消耗。在太阳能电池模块401中，优选设置用于使太阳能电池模块401总是朝向太阳的太阳光跟踪驱动装置、或者设置将太阳光聚光的聚光体、或者附加用于提高发电效率的装置等。
太阳光发电系统400优选用于住宅、商业设施、工厂等不动产、或者用于车辆、飞机、电子设备等动产。通过将实施方式的转换效率优异的太阳能电池用于太阳能电池模块，可以期待发电量的增加。
作为太阳能发电系统400的利用例，示出车辆。在图9中示出车辆500的构成概念图。图9的车辆500具有：车体501、太阳能电池模块502、电力转换装置503、蓄电池504、发动机505及轮胎(车轮)506。通过设置于车体501的上部的太阳能电池模块501所发的电力被电力转换装置503转换，通过蓄电池504进行充电，或者通过发动机505等负载消耗电力。使用由太阳能电池模块501或蓄电池504供给的电力，通过发动机505使轮胎(车轮)506旋转，由此能够使车辆500移动。作为太阳能电池模块501，也可以不是多结型，而仅由具备第一实施方式的太阳能电池100等的第一太阳能电池模块构成。在采用具有透射性的太阳能电池模块502的情况下，也优选除车体501的上部以外，在车体501的侧面使用太阳能电池模块502作为发电的窗。
以下，基于实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限定于以下的实施例。
(实施例1)
在玻璃基板上，作为背面侧的p电极，在与玻璃相接的一侧的上表面沉积ITO(In：Sn＝90：10、膜厚20nm)和ATO(Sn：Sb＝98：2、膜厚150μm)。在透明的p电极上，在氧气、氩气气氛中通过溅射法以500℃进行加热，将Cu2O光吸收层成膜。然后，通过ALD法，作为n型层，沉积10nm的没有组成倾斜的Ga1.40Al0.60O3.0，接着沉积10nm的没有组成倾斜的Ga0.30Zn1.30Al0.10Sn0.30O2.50，作为表面侧的n电极，沉积AZO透明导电膜。然后，作为防反射膜，将MgF2膜成膜，由此得到太阳能电池。对于所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)、转换效率及透光性。此外，n型层的氧组成比根据金属氧化物的金属的种类和组成比求出。
评价太阳能电池的透光性。太阳能电池的透射性是通过分光光度计测定波长700-1200nm时的平均透射率。
(实施例2-22、比较例)
在图10、11中示出实施例的表。在图10的表中示出实施例及比较例的n型层的条件及n电极。除了n型层的条件以外，与实施例1同样。在实施例中形成三层n型层(区域)的情况下，将各n型层(区域)的厚度设为6nm(合计18nm)。在实施例20～23和比较例2中，以使第1n型层的Al在p型光吸收层侧多、朝向n电极侧变少的方式使Al的组成倾斜地变化。实施例20～实施例22中，n型层为一层，并且以成为表中所示的组成比的方式变更Ga与Zn靶比率。在实施例19中，以在p型光吸收层侧的Al多且Ga少、在n电极侧的Al少且Ga多的方式使组成以阶梯状变化。在实施例20～22中，从第2n型层(第二区域)的第1n型层侧的表面朝向n电极5侧，Ga变少，Zn增加。从第2n型层(第二区域)的第1n型层侧的表面朝向n电极5侧，Ga和Zn的组成分别以相同的变化率发生组成变化，在从第2n型层(第二区域)的第1n型层侧的表面至膜厚方向上2.5nm为止的区域中，Ga：Zn为0.20：1.20，在从第2n型层(第二区域)的n电极侧的表面至膜厚方向上2.5nm为止的区域中，Ga：Zn为0.00：1.40。在实施例22中，在n型层中没有界面，以包含图10的表中所示的多个n型区域的方式形成n型层。
使用对AM1.5G的光源进行模拟的太阳模拟器，在该光源下使用成为基准的Si单元，以成为1sun的方式调节光量。测定在大气压下将测定室内的气温设为25℃。对电压进行扫描，测定电流密度(用电流除以单元面积而得到的值)。将横轴设为电压、并将纵轴设为电流密度时，与横轴相交的点成为开路电压Voc，与纵轴相交的点成为短路电流密度Jsc。在测定曲线上，将电压与电流密度相乘，将成为最大的点分别设为Vmpp、Jmpp(最大功率点)时，FF＝(Vmpp＊Jmpp)/(Voc＊Jsc)，转换效率Eff.通过Eff.＝Voc＊Jsc＊FF求出。
在图11的表中一起示出实施例及比较例的短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)、转换效率及透光性。
对于透光性而言，将700nm～1200nm的波段的光的透光率为75％以上的情况评价为A，将700nm～1200nm的波段的光的透光率为70％以上且小于75％的情况评价为B，将700nm～1200nm的波段的光的透光率小于70％的情况评价为C。
对于Jsc而言，将相对于比较例1的Jsc为1.15倍以上的情况评价为A，将相对于比较例1的Jsc为0.85倍以上且小于1.15倍的情况评价为B，将相对于比较例1的Jsc小于0.85倍的情况评价为C。
对于Voc而言，将相对于比较例1的Voc为1.15倍以上的情况评价为A，将相对于比较例1的Voc为0.85倍以上且小于1.15倍的情况评价为B，将相对于比较例21的Voc小于0.85倍的情况评价为C。
对于FF而言，将相对于比较例1的FF为1.15倍以上的情况评价为A，将相对于比较例1的FF为1倍以上且小于1.15倍的情况评价为B，将相对于比较例1的FF小于1倍的情况评价为C。
对于转换效率而言，将相对于比较例1的转换效率为1.5倍以上的情况评价为A，将相对于比较例1的转换效率为1倍以上且小于1.5倍的情况评价为B，将相对于比较例1的转换效率小于1倍的情况评价为C。
根据图11的表可知，作为第1n型层，在Ga2O3中添加Al、Hf、Zr或B时，带隙变宽，透射率增大，通过添加Ti，反射率降低，透射率增大。另外，通过在第1n型层中添加Ti，带隙变小，但是如果添加Sn、Si或Ge，则载流子浓度增大，因此，Voc稍微增大。通过在第1n型层中应用添加有Al的Ga2O3，在第2n型层中应用以Zn和Sn作为主成分的化合物，能够将第1n型层4A与第2n型层的导带底、第2n型层的导带底与n电极平滑地连接，因此，Voc及FF变高。此外，通过应用成为第1n型层与第2n型层的导带底之间的材料作为第3n型层的导带底，Voc及FF进一步变高。另外，通过对组成施加倾斜，将第1n型层、第3n型层及第2n型层的导带底、与n电极平滑地连接，Voc及FF更进一步提高。在使用实施例的太阳能电池作为顶部单元、并且使用以Si作为光吸收层的太阳能电池作为底部单元的多结型太阳能电池中，通过顶部单元高的透光率和转换效率，在多结型太阳能电池中也得到优异的转换效率。
说明书中一部分元素仅以元素符号表示。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不被限定解释为上述实施方式的状态，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内可以改变构成要素并具体化。另外，通过上述实施方式中公开的多个构成要素的适宜的组合可以形成各种发明。例如也可以如变形例那样将不同的实施方式中的构成要素适当组合。
符号说明
100、101…太阳能电池(第一太阳能电池)、1…基板、2…p电极、3…p型光吸收层、4…n型层、5…n电极
200…多结型太阳能电池、201…第二太阳能电池、
300…太阳能电池模块、6…基板、301第一太阳能电池模块、302…第二太阳能电池模块、303…子模块、304…汇流条、
400…太阳能发电系统、401…太阳能电池模块、402…变换器、403…蓄电池、404…负载
500…车辆、501…车体、502…太阳能电池模块、503…电力转换装置、504…蓄电池、505…发动机、506…轮胎(车轮)。

Claims (19)

1.一种太阳能电池，其具有：
p电极、
n电极、
位于所述p电极与所述n电极之间并且以氧化亚铜作为主体的p型光吸收层、以及
位于所述p型光吸收层与所述n电极之间、并且具有第1n型层及第2n型层或者具有第1n区域及第2n区域的n型层，
所述第1n型层及所述第1n区域位于所述p型光吸收层侧，
所述第2n型层及所述第2n区域位于所述n电极侧，
所述第1n型层及所述第1n区域以由Gax1M1x2Ox3表示的化合物作为主体，所述M1为选自Hf、Zr、In、Zn、Ti、Al、B、Sn、Si及Ge中的一种以上，所述x1、x2及x3是大于0的数值，在将所述x1及x2之和设为2的情况下，所述x3为3.0～3.8，
所述第2n型层及所述第2n区域以由Gay1Zny2M2y3M3y4Oy5表示的化合物作为主体，所述M2为Hf、Zr、In、Ti、Al、B、Si及Ge，所述M3为Sn和/或Mg，所述y1、y2、y3及y4为0以上的数值，并且y3与y4之和大于0，在将所述y1、y2、y3及y4之和设为2的情况下，所述y5为2.2～3.6。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，
(y1+y2)/(y1+y2+y3+y4)为0.60～0.98，
(y3+y4)/(y1+y2+y3+y4)为0.02～0.40。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，
(y1+y2)/(y1+y2+y3+y4)为0.65～0.95，
(y3+y4)/(y1+y2+y3+y4)为0.05～0.35。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
在所述第1n型层或所述第一区域中包含Zn和/或Sn的情况下，所述第1n型层或所述第一区域中的Zn和Sn的组成比率比所述第2n型层或所述n区域中的Zn和Sn各自的浓度低。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述M2的元素包含于所述第1n型层或所述第一区域所含的元素中和/或n电极中。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池，其中，
在所述第2n型层或所述第二区域包含Zn的情况下，所述n电极为包含Zn的氧化物透明导电膜。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述y3小于所述x2。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述M2y3由Hfy30Zry31Iny32Tiy33Aly34By35Siy36Gey3表示，并且满足y3＝y30+y31+y32+y33+y34+y35+y36+y37，
y30为0.00～0.40，
y31为0.00～0.40，
y32为0.00～0.40，
y33为0.00～0.40，
y34为0.00～0.40，
y35为0.00～0.40，
y36为0.00～0.40，
y37为0.00～0.40，
(y30+y31+y34+y35)/(y30+y31+y32+y33+y34+y35+y36+y37)为0.70～1.00。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的太阳能电池，其中，
y4/(y1+y2+y3+y4)为0.10～0.50。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第2n型层或所述第二区域的选自In、Ti、Zn、Sn、Si及Ge中的一种以上元素在所述p型光吸收层侧少，在所述n电极侧多，
所述第2n型层或所述第二区域的选自Al、B、Hf及Zr中的一种以上元素在所述p型光吸收层侧多，在所述n电极侧少。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的太阳能电池，其中，
x2/(x1+x2)为0.10～0.60。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述M1x2由Hfx20Zrx21Inx22Znx23Tix24Alx25Bx26Snx27Six28Gex29表示，并且满足x2＝x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29，
x20为0.00～0.60，
x21为0.00～0.60，
x22为0.00～0.60，
x23为0.00～0.60，
x24为0.00～0.60，
x25为0.00～0.60，
x26为0.00～0.60，
x27为0.00～0.60，
x28为0.00～0.60，
x29为0.00～0.60，
(x20+x21+x25+x26)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)为0.70～1.00。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述M1x2由Hfx20Zrx21Inx22Znx23Tix24Alx25Bx26Snx27Six28Gex29表示，并且满足x2＝x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29，
x21为0.00～0.60，
x22为0.00～0.60，
x23为0.00～0.60，
x24为0.00～0.60，
x25为0.00～0.60，
x26为0.00～0.60，
x27为0.00～0.60，
x28为0.00～0.60，
x29为0.00～0.60，
(x20+x21+x25+x26)/(x20+x21+x22+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29)为0.80～1.00。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的太阳能电池，其中，
选自所述Ga及M1的元素中的一种以上元素的组成比率在所述第1n型层或所述第一区域中在膜厚方向上变化。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池，其中，
在所述第1n型层或所述第一区域中，选自In、Ti、Zn、Sn、Si及Ge中的一种以上元素在所述p型光吸收层侧少，在所述n电极侧多，
在所述第1n型层或所述第一区域中，选自Al、B、Hf及Zr中的一种以上元素在所述p型光吸收层侧多，在所述n电极侧少。
16.根据权利要求1～权利要求15中任一项所述的太阳能电池，其中，
在所述第1n型层或所述第一区域与所述第2n型层或所述第二区域之间具有第3n型层或第3n型区域，
所述第3n型层及所述第3n型区域由Gaz1M4z2M5z3M6z4M7z5Oz6表示，M4为Hf和/或Zr，M5为选自In、Ti及Zn中的一种以上，M6为Al和/或B，M7为选自Sn、Si及Ge中的一种以上，z1及z6为大于0的数值，z2、z3、z4及z5为0以上的数值，在将z1、z2、z3、z4及z5之和设为2的情况下的z6为3.0～3.8。
17.一种多结型太阳能电池，其具有：
权利要求1～16中任一项所述的太阳能电池、和
具有带隙比权利要求1～16中任一项所述的太阳能电池的p型光吸收层小的光吸收层的太阳能电池。
18.一种太阳能电池模块，其使用了权利要求1～16中任一项所述的太阳能电池。
19.一种太阳能发电系统，其使用权利要求18所述的太阳能电池模块进行太阳能发电。
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