CN116134628A - 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

本发明要解决的课题是，提供一种转换效率优异的太阳能电池的制造方法、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、形成于p电极上且以氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物为主体的p型光吸收层、形成于p型光吸收层上且含有含Ga的氧化物的n型层、和形成于n型层上的n电极。在p型光吸收层与n型层之间包含第1区域，第1区域为从距离p型光吸收层和n型层的界面朝n型层侧深2nm的位置起直到距离p型光吸收层和n型层的界面朝p型光吸收层侧深2nm以下的位置为止的区域，第1区域中含有Cu、Ga、M1及O。M1为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。第1区域的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1，a1、b1、c1及d1满足1.80≤a1≤2.20、0.005≤b1≤0.05、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤1.00。

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
作为新型太阳能电池之一，有在光吸收层中使用了氧化亚铜(Cu2O)的太阳能电池。Cu2O为宽带隙半导体。Cu2O由于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，因此被期待能够实现高效率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
发明要解决的课题
本发明要解决的课题是提供一种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。
用于解决课题的手段
实施方式的太阳能电池具有p电极、形成于p电极上且以氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物为主体的p型光吸收层、形成于p型光吸收层上且含有含Ga的氧化物的n型层、和形成于n型层上的n电极。在p型光吸收层与n型层之间包含第1区域，第1区域为从距离p型光吸收层和n型层的界面朝n型层侧深2nm的位置起直到距离p型光吸收层和n型层的界面朝p型光吸收层侧深2nm以下的位置为止的区域，第1区域中含有Cu、Ga、M1及O。M1为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。第1区域的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1，a1、b1、c1及d1满足1.80≤a1≤2.20、0.005≤b1≤0.05、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤1.00。
附图说明
图1是实施方式的太阳能电池的剖视图。
图2是用于说明实施方式的太阳能电池的分析点的图。
图3是实施方式的多结型太阳能电池的剖视图。
图4是实施方式的太阳能电池模块的立体图。
图5是实施方式的太阳能电池模块的剖视图。
图6是实施方式的太阳能发电系统的构成图。
图7是实施方式的车辆的示意图。
图8是实施方式的飞翔体的示意图。
图9是有关实施例的表。
图10是有关实施例的表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的适宜的一个实施方式详细地进行说明。再者，只要不特别说明，就表示25℃、1个气压(大气)下的物性值。
(第1实施方式)
第1实施方式涉及太阳能电池。图1中示出第1实施方式的太阳能电池100的剖视图。如图1所示的那样，本实施方式涉及的太阳能电池100具有基板1、作为第1电极的p电极2、p型光吸收层3、n型层4和作为第2电极的n电极5。在n型层4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因是透射型的太阳能电池，而优选用于多结型太阳能电池的顶电池(光入射侧)。图1中将基板1设在p电极2的p型光吸收层3侧的相反侧，但也可以将基板1设在n电极5的n型层4侧的相反侧。以下，对图1所示的形态进行说明，但是除了基板1的位置有所不同以外，将基板1设在n电极5侧的方式也相同。实施方式的太阳能电池100从n电极5侧朝p电极2侧入射光。
基板1是透明的基板。作为基板1，可使用透过光的丙烯酸类、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、聚醚砜及聚醚酰亚胺等有机系的基板及钠钙玻璃、白板玻璃、化学强化玻璃及石英等无机系的基板。基板1也可以层叠上述所列举的基板。
p电极2被设在基板1上，配置在基板1与p型光吸收层3之间。优选p电极2与p型光吸收层3欧姆接合。p电极2是设在p型光吸收层3侧的具有透光性的导电层。p电极2的厚度典型地为100nm以上且2000nm以下。图1中，p电极2与p型光吸收层3直接接触。p电极2优选包含1层以上的氧化物透明导电膜。作为氧化物透明导电膜，可采用铟锡氧化物(Indium TinOxide：ITO)、掺铝氧化锌(Al-dopedZinc Oxide：AZO)、掺硼氧化锌(Boron-doped ZincOxide：BZO)、掺镓氧化锌(Gallium-doped Zinc Oxide：GZO)、掺杂的氧化锡、掺钛氧化铟(Titanium-doped Indium Oxide：ITiO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide：IZO)及铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide：IGZO)、掺氢氧化铟(Hydrogen-doped IndiumOxide：IOH)等半导体导电膜，没有特别的限定。氧化物透明导电膜也可以是具有多层膜的层叠膜。作为氧化锡等膜中的掺杂剂，只要是选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的1种以上就不特别限定。优选p电极2包含掺杂了选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的1种以上的元素的氧化锡膜。在掺杂的氧化锡膜中，对于选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的1种以上的元素，相对于氧化锡膜所含的锡优选含有10原子％以下。作为p电极2，能够采用将氧化物透明导电膜和金属膜层叠而成的层叠膜。金属膜的厚度优选为1nm以上且2μm以下，金属膜中所含的金属(包括合金)并不特别局限于Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta及W等。此外，优选p电极2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1种以上)。点状、线状或网状的金属相对于氧化物透明导电膜优选开口率为50％以上。点状、线状或网状的金属并不特别限定于Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta及W等。当在p电极2中使用金属膜时，从透过性的观点出发，优选设定为5nm以下左右的膜厚。在采用线状及网状的金属膜时，由于以开口部来确保透射性，因此关于金属膜的膜厚，并不限定于此。
优选在氧化物透明导电膜的p型光吸收层3侧的最表面上设有掺杂的氧化锡膜。优选设在氧化物透明导电膜的p型光吸收层3侧的最表面上的掺杂的氧化锡膜的至少一部分与p型光吸收层3直接接触。
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直接接触，只要能够确保与p电极2的接触，则也可以存在其他层。p型光吸收层3配置在电极2与n型层4之间。p型光吸收层3与n型层4直接接触。p型光吸收层3是以Cu为主成分的金属氧化物的半导体层。以Cu为主成分的金属氧化物为氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物。优选p型光吸收层3为氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的多晶。氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物是平均组成可用CueM2fOg表示的氧化物。所谓平均组成，是从通过在p型光吸收层3的厚度方向和平面方向进行多点测定所得到的组成的平均值而得到的组成。M2优选为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Ga、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。优选e、f及g满足1.80≤e≤2.01、0.00≤f≤0.20及0.98≤g≤1.02。优选p型光吸收层3的90wt％以上且100wt％以下为氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物。更优选p型光吸收层3的95wt％以上且100wt％以下为氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物。进一步优选p型光吸收层3的98wt％以上且100wt％以下为氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物。优选p型光吸收层3几乎不含为异相的Cu或/及CuO。如果p型光吸收层3所含的异相少且结晶性良好，则p型光吸收层3的透光性提高，因此是优选的。如果p型光吸收层3中含有M2的元素，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以上且2.2eV以下。如果为此范围的带隙，则在将光吸收层中采用了Si的太阳能电池用于底电池、将实施方式的太阳能电池用于顶电池的多结型太阳能电池中，能够在顶电池及底电池双方高效率地利用太阳光。优选p型光吸收层3含有Sn或/及Sb。p型光吸收层3的Sn及Sb可以是添加到p型光吸收层3中的Sn及Sb，也可以是来自p电极2的Sn及Sb。p型光吸收层3中所含的Ga并不含在成膜p型光吸收层3的原料中，而是n型层4中所含的Ga扩散到p型光吸收层3中的Ga。当在成膜n型层4时还采用其它元素的情况下，这些元素也有时扩散到p型光吸收层3中。
上述p型光吸收层3的组成比为p型光吸收层3全体的组成比。此外，优选在p型光吸收层3中整体满足上述的p型光吸收层3的化合物组成比。再者，如果p型光吸收层3中的Sn及Sb的浓度较高，则使缺陷增加，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1.5x1019atoms/cm3以下。
在将p型光吸收层3的厚度设为d3时，p型光吸收层3的组成为距离p电极2侧的p型光吸收层3的表面为0.2d3、0.5d3、0.8d3的深度处的组成的平均值。除了存在使p型光吸收层3的化合物的元素组成比倾斜这样的条件的情况以外，优选在各深度处p型光吸收层3满足上述及下述的适宜组成。再者，分析例如可通过采用二次离子质谱分析法(Secondary IonMass Spectrometry：SIMS)，在距离n型层表面的各距离处对按图2的分析点说明图所示那样的等间隔尽可能无差别分布的分析点(A1～A9)进行分析来求出。图2是从光入射侧看太阳能电池100的示意图。在对p型光吸收层3的组成进行分析时，D1为p型光吸收层3的宽度方向的长度，D2为p型光吸收层3的纵深方向的长度。
p型光吸收层3的厚度可通过采用电子显微镜进行断面观察或通过段差仪来求出，优选为1000nm以上且10000nm以下。
p型光吸收层3因含有结晶性较高的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物，而使构成p型光吸收层3的结晶含有大粒径。p型光吸收层3中含有p型光吸收层3的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的结晶的直径(外接圆直径)为p型光吸收层3的厚度的80％以上且100％以下这样的结晶。p型光吸收层3的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的结晶的直径(外接圆直径)为p型光吸收层3的厚度的80％以上的结晶的截面积优选占p型光吸收层3的截面积的80％以上。大粒径的p型光吸收层3的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的结晶因透过性及转换效率优异，而有助于提高太阳能电池的转换效率。此外，通过存在第1区域6，且p型光吸收层3的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的结晶为大粒径，而使转换效率进一步提高。
p型光吸收层3优选例如通过溅射等进行成膜。
n型层4为n型的半导体层。n型层4配置在p型光吸收层3与n电极5之间。n型层4与p型光吸收层3的和p电极2接触的面的相反侧的面直接接触。n型层4是含有Ga的氧化物半导体层，且优选含有以Ga为主成分的化合物(氧化物)。n型层4也可以在以Ga为主成分的氧化物中混合其它氧化物，也可以在以Ga为主成分的氧化物中掺杂其它元素，也可以将掺杂了其它元素的以Ga为主成分的氧化物与其它氧化物混合。n型层4为单层或多层。在n型层4中所含的金属元素中，优选Ga为40原子％以上，更优选为50原子％以上。n型层4中所含的金属元素也可以从p型光吸收层3侧向n电极5侧倾斜。
n型层4优选含有用M3表示的元素和含Ga的氧化物。以Ga为主成分的氧化物例如是含有用M3表示的元素和Ga的氧化物。优选n型层4含有包含M3和Ga的氧化物，所述M3为选自Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。优选n型层4以90wt％以上且100wt％以下含有包含M3和Ga的氧化物，所述M3为选自Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。n型层4的以Ga为主成分的化合物优选为平均组成用GahM3iOj表示的含有M3和Ga的氧化物。优选h、i及j满足1.8≤h≤2.1、0≤i≤0.2及2.9≤j≤3.1。
优选n型层4的90wt％以上且100wt％以下为含有M3和Ga的氧化物。更优选n型层4的95wt％以上且100wt％以下为含有M3和Ga的氧化物。进一步优选n型层4的98wt％以上且100wt％以下为含有M3和Ga的氧化物所表示的化合物。n型层4中所含的Cu并非含在成膜n型层4的原料中，而是p型光吸收层3中所含的Cu扩散到n型层4中的Cu。在p型光吸收层3的成膜时还采用其它元素时，这些元素也有时扩散到n型层4中。
n型层4的膜厚典型地为3nm以上且100nm以下。如果n型层4的厚度低于3nm，则在n型层4的覆盖范围差的情况下发生漏电流，有时使特性降低。在覆盖范围优良时并不限定于上述膜厚。如果n型层4的厚度超过50nm则有时产生由n型层4的过度的高电阻化造成的特性下降及由透过率降低造成的短路电流下降。所以，n型层4的厚度更优选为3nm以上且20nm以下，进一步优选为5nm以上且20nm以下。
再者，关于n型层4的化合物的组成，只要不特别附加条件就为n型层4全体的平均组成。关于n型层4的组成，在将n型层4的厚度设为d4时，为距离p型光吸收层3侧的n型层4的表面为0.2d4、0.5d4、0.8d4的深度的组成的平均值。除了存在使n型层4的化合物的元素组成比倾斜这样的条件时以外，优选在各深度中n型层4满足上述及下述的适宜的组成。再者，在n型层4非常薄(例如5nm以下)时，可将距离p型光吸收层3侧的n型层4的表面为0.5d的深度处的组成看作为n型层4全体的组成。再者，分析例如可通过采用二次离子质谱分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry：SIMS)，对距离n型层4表面的各距离中，按图2的分析点说明图所示那样的等间隔尽可能无差别地分布的分析点(A1～A9)进行分析来求出。图2是从光入射侧看太阳能电池100的示意图。在对n型层4的组成进行分析时，D1为n型层4的宽度方向的长度，D2为n型层4的纵深方向的长度。
在Si系等普通的太阳能电池中，为了提高发电效率而优选p型光吸收层3的导带最小值(Conduction Band Minimum：CBM)与n型层4(在为多层时，为p型光吸收层3侧的n型层4)的导带最小值的差减小的、且再结合速度为10cm/sec以下左右的n型层4。可是，根据发明人们的研究，了解到在将氧化亚铜氧化物(复合氧化物)用于光吸收层的太阳能电池中，减小导带最小值的差，与再结合速度缓慢的方式正相反，导带最小值的差某种程度地增大，另外，在再结合速度较快的情况下，发电效率有所提高。p型光吸收层3的导带最小值与n型层4的导带最小值的差([p型光吸收层3的导带最小值]-[n型层4的导带最小值])优选为大于0.5eV且1.0eV以下。
优选在p型光吸收层3与n型层4之间包含第1区域6。第1区域6为p型光吸收层3和n型层4的过渡区域。第1区域6中含有p型光吸收层3的氧化亚铜氧化物和氧化亚铜的复合氧化物的异相，其成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷。第1区域6中含有用Cu、Ga、M1表示的元素及氧。
第1区域6为从距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝n型层4侧深2nm的位置(第1点)起直到距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝p型光吸收层3侧深2nm以下的位置(第2点)为止的区域。在将Cu2O用于p型光吸收层3的太阳能电池中，通过在4nm左右的非常薄的区域中具有缺陷，而使再结合速度加快，发电效率提高。在成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷的异相所存在的区域例如为10nm左右等较厚时，转换效率较大地降低。所谓成为缺陷的异相，是p型光吸收层3的相对于第4区域的异相，且是n型层4的相对于第3区域的异相。
有时p型光吸收层3和n型层4的边界不清晰。在p型光吸收层3和n型层4的边界不清晰时，将p型光吸收层3与n型层4之间的不清晰的部分的中心部分作为p型光吸收层3和n型层4的边界。p型光吸收层3和n型层4的边界有时不是平面而具有凹凸面。p型光吸收层3和n型层4的边界可通过观察p型光吸收层3和n型层4的截面来特定。由于在p型光吸收层3与n型层4之间的不清晰的部分中含有异相，所以p型光吸收层3与n型层4之间的不清晰的部分的宽度在p型光吸收层3和n型层4的层叠方向上为0nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且5nm以下，更优选为2nm以上且4nm以下。
第1区域6优选不是岛状而是层状。如果第1区域6以岛状存在，则存在再结合速度较快的区域和较慢的区域两者。层状的第1区域6优选存在于p型光吸收层3与n型层4之间。层状的第1p区域6存在于p型光吸收层3与n型层4之间，意味着在p型光吸收层3与n型层4之间不中断而连续地存在第1区域6。层状的第1区域6存在于p型光吸收层3与n型层4之间，意味着在p型光吸收层3和n型层4的层叠方向上，在p型光吸收层3与n型层4之间没有不存在第1区域6的部分。如果第1区域6的厚度低于2nm，则第1区域6容易以岛状存在，容易存在再结合速度大不相同的区域。
在第1区域6中，优选含有成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷的异相。成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷的异相优选含有p型光吸收层3中所含的金属元素和n型层4中所含的金属元素的双方。M1优选为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。作为p型光吸收层3的M2的元素而含有的元素及作为n型层4的M3的元素而含有的元素优选为M1的元素。当p型光吸收层3中不含Ga以外的M2的元素、且n型层4中不含M3的元素时，第1区域6中不含M1的元素。在p型光吸收层3中不含Ga以外的M2的元素、且n型层4中含有M3的元素时，优选第1区域6的M1的元素为n型层4中所含的M3的元素。在p型光吸收层3中除Ga以外还含有M2的元素、且n型层4中不含M3的元素时，第1区域6的M1的元素优选为p型光吸收层3中所含的Ga以外的M2的元素。
第1区域6的Cu、Ga、M1及O的比(Cu∶Ga∶M1∶O)为a1：b1：c1：d1。优选a1、b1、c1及d1满足1.80≤a1≤2.20、0.005≤b1≤0.05、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤1.00，更优选满足1.80≤a1≤2.05、0.005≤b1≤0.02、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤0.90。第1区域中的用CueM2fOg表示的氧化物的平均含有比率优选为p型光吸收层中的氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物的平均含有比率的50％以下。
第1区域6中所含的Cu、Ga、M1及O的总原子数为第1区域6中的95atom％以上且100atom％以下，优选为98atom％以上且100atom％以下。第1区域6中的Cu、Ga、M1及O以外的元素为杂质等不可避免的元素，第1区域6中所含的不可避免的元素的原子浓度低于第1区域6中的Cu、Ga、M1及O以外的元素的任一原子浓度。
与p型光吸收层3的厚度相比，优选第1区域6的厚度非常薄。因此，第1区域6的厚度优选为p型光吸收层3的厚度的0.001％以上且0.2％以下，更优选为0.005％以上且0.1％以下。此外，第1区域6的厚度优选为p型光吸收层3的厚度和n型层4的厚度的和的0.001％以上且0.2％以下，更优选为0.005％以上且0.1％以下。
在p型光吸收层3中的与n型层4的边界附近，在含Ga的部分中含有成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷的相。M2的元素中包含Ga，p型光吸收层3中含有该Ga的相(例如非晶相或晶体的外接圆直径为1nm以下的微晶)为异相。对于含有Ga的相，更具体地讲，含有Cu、Ga、M1及O的相为异相。p型光吸收层3在除去第1区域6的区域中实质上不含Ga。所以，在p型光吸收层3中，含有Ga的相为异相，异相位置选择性地存在于第1区域6中。
此外，在n型层4中的与p型光吸收层3的边界附近，在含有Cu的部分中含有成为p型光吸收层3和n型层4的接合部分的缺陷的相。M3的元素中包含Cu，在n型层4中含有该Cu的相(例如非晶相或结晶的外接圆直径为1nm以下的微晶)为异相。p型光吸收层3中的异相即使在n型层4中也为异相。含有Cu的相更具体地讲与p型光吸收层3的异相相同，为含有Cu、Ga、M1及O的相。n型层4在除去第1区域6的区域中，实质上不含Cu。所以，在n型层4中，含有Cu的相为异相，异相位置选择性地存在于第1区域6中。
除所述第1区域6以外的p型光吸收层3中所含的Ga浓度相对于p型光吸收层3中所含的金属元素优选为0atom％以上且0.05atom％以下，更优选为0atom％以上且0.00005atom％以下。此外，除第1区域6以外的n型层4中所含的Cu浓度相对于n型层4中所含的金属元素优选为0atom％以上且10atom％以下，更优选为0atom％以上且1atom％以下。除第1区域6以外的n型层4中所含的Cu的原子浓度为除第1区域6以外的p型光吸收层3中所含的Ga原子浓度的10倍以上。这是因为p型光吸收层3的膜厚为n型层4的厚度的至少10倍以上，因此即使扩散距离缩短，Cu也扩散到n型层4的比较深部。如果从p型光吸收层3侧扩散的Cu量与从n型层4侧扩散的Ga量的差大，则有时成为p型光吸收层3及/或n型层4的特性下降的原因。因此，除第1区域6以外的p型光吸收层3中所含的Ga的原子数优选为除第1区域以外的n型层4中所含的Cu的原子数的0.2倍以上且7倍以下。
所谓含有Cu、Ga、M1及O的相，是在将Cu、Ga、M1及O的比(Cu∶Ga∶M1∶O)设为a∶b∶c∶d时，满足0.65≤a/(a+b+c+d)≤0.72、0.001≤b/a≤0.01、0.005≤c/a≤0.05及0.27≤d/(a+b+c+d)≤0.31的相。在下述说明的分析点(A1～A9)中，当第1区域6中具有在至少1个点中含有Cu、Ga、M1及O的相时，意味着第1区域6中具有含有Cu、Ga、M1及O的相。
更优选在第1区域6中具有在过半数(5)以上的点中含有Cu、Ga、M1及O的相，进一步优选在第1区域6中具有在全部的点中含有Cu、Ga、M1及O的相。当在第1区域6中具有在低于过半数(5)的点中含有Cu、Ga、M1及O的相时，意味着在第1区域6的低于一半中具有含有Cu、Ga、M1及O的相。当在第1区域6中具有在过半数(5)以上的点中含有Cu、Ga、M1及O的相时，意味着在第1区域6的一半以上具有含有Cu、Ga、M1及O的相。当在第1区域6中具有在全部的点中含有Cu、Ga、M1及O的相时，意味着在第1区域6全体中具有含有Cu、Ga、M1及O的相。关于上述的含有Cu、Ga、M1及O的相的存在比率的定义，对于第1区域6以外的其它区域也同样。
将从距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝p型光吸收层3侧深5nm的位置(起点)起直到距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝p型光吸收层3侧深10nm以下的位置(终点)为止的区域作为第2区域。此时，第2区域中的Cu、Ga、M1及O的比(Cu：Ga：M1：O)为a2：b2：c2：d2。优选a2、b2、c2及d2满足1.90≤a2≤2.10、0.00≤b2≤0.01、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00，更优选满足1.95≤a2≤2.05、0≤b2≤0.001、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00。通过在p型光吸收层3侧中实质上不存在异相，而在非常窄的第1区域6中局部地存在异相，可在不提高整体的p型光吸收层3的再结合速度的情况下，提高p型光吸收层3和n型层4的边界的再结合速度。在第2区域中，优选全体不含含有Cu、Ga、M1及O的相，更优选一半以上不含含有Cu、Ga、M1及O的相，进一步优选不含含有Cu、Ga、M1及O的相。
从上述观点出发，第2区域优选由实质上不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成，优选由不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成。因此，优选满足0.87≤a2/a1≤1.16、0≤b2/b1≤0.2、0≤c2/c1≤2及1≤d2/d1≤1.33，更优选满足0.96≤a2/a1≤1.13、0≤b2/b1≤0.15、0≤c2/c1≤1.75及1.25≤d2/d1≤1.33。此外，从上述观点出发，更优选满足-0.3≤(a2-a1)≤0.3、0≤(b1-b2)<b1、-0.1≤(c1-c2)<c1及-0.2≤(d2-d1)≤0.4，进一步优选满足b2＝0。
在第2区域由实质上不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成时，第2区域中的Ga的比率(b2/(a2+b2+c2+d2))低于第1区域6中的Ga的比率(b1/(a1+b1+c1+d1))。所以，优选满足(b2/(a2+b2+c2+d2))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))，更优选满足10(b2/(a2+b2+c2+d2))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))，进一步优选满足50(b2/(a2+b2+c2+d2))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))。
关于第1区域6中、第2区域中、后述的第3区域中及第4区域中的含有Cu、Ga、M1及O的相的存在确认、组成及平均含有比率，可通过基于SIMS、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱分析(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectrometry：SEM-EDX)、透射电镜-能量色散X射线光谱分析(Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectrometry：TEM-EDX)或能量色散X射线光谱分析(EnergyDispersive X-ray Spectrometry：EDX)的组成分析来求出。说明书中0、0.0及0.00等的表述表示不含对象的元素及化合物(相)等。分析中在为检测界限以下时及/或定量界限以下时可看作不含对象的元素等。
将从距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝n型层4侧深5nm的位置(起点)起直到距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝n型层4侧深10nm以下的位置(终点)为止的区域作为第3区域。此时，第3区域中的Cu、Ga、M1及O的比(Cu∶Ga∶M1∶O)为a3：b3：c3：d3。优选a3、b3、c3及d3满足0≤a3≤0.05、2.8≤b3≤3.2、0≤c3≤0.4及1.8≤d3≤2.2，更优选满足0≤a3≤0.03、2.9≤b3≤3.1、0≤c3≤0.3及1.9≤d3≤2.1。通过在n型层4侧中实质上不存在异相，而在非常窄的第1区域6中局部地存在异相，能够在不使整体即第3区域的n型层4的电子陷阱密度增加的情况下，提高p型光吸收层3和n型层4的边界处的再结合速度。在第3区域中，优选全体不含含有Cu、Ga、M1及O的相，更优选一半以上不含含有Cu、Ga、M1及O的相，进一步优选不含含有Cu、Ga、M1及O的相。
优选第3区域中的Cu含有率小于第1区域6中的Cu含有率。因此，优选满足0.006≤a3/a1≤0.02、100≤b3/b1≤500、0.5≤c3/c1≤0.8及1.8≤d3/d1≤3，更优选满足0.1≤a3/a1≤0.16、200≤b3/b1≤450、0.5≤c3/c1≤0.7及2≤d3/d1≤2.6，进一步优选满足a3＝0。
在第3区域中的Cu含有率小于第1区域6中的Cu含有率时，第3区域中的Cu的比率(a3/(a3+b3+c3+d3))低于第1区域6中的Cu的比率(a1/(a1+b1+c1+d1))。所以，优选满足(a3/(a3+b3+c3+d3))＜(a1/(a1+b1+c1+d1))，更优选满足10(a3/(a3+b3+c3+d3))＜(a1/(a1+b1+c1+d1))，进一步优选满足50(a3/(a3+b3+c3+d3))＜(a1/(a1+b1+c1+d1))。
此外，在第3区域中的Cu含有率小于第1区域6中的Cu含有率时，第3区域中的Ga的比率(b3/(a3+b3+c3+d3))大于第1区域6中的Ga的比率(b1/(a1+b1+c1+d1))。所以，优选满足(b3/(a3+b3+c3+d3))＞(b1/(a1+b1+c1+d1))，更优选满足(b3/(a3+b3+c3+d3))＞10(b1/(a1+b1+c1+d1))，进一步优选满足(b3/(a3+b3+c3+d3))＞50(b1/(a1+b1+c1+d1))。
在第1区域6中，也可以进一步含有Cu相。优选通过Cu相含在第1区域6中，而在p型光吸收层3和n型层4的边界产生缺陷，使p型光吸收层3和n型层4的边界的再结合速度加快。此外，在第1区域6中，也可以进一步含有CuO相。
p型光吸收层3全体中所含的Ga含有比率优选低。通过在除第1区域6以外的p型光吸收层3侧中实质上不存在异相，而在非常窄的第1区域6中局部地存在异相，能够在不使整体即第4区域的p型光吸收层3中的再结合速度增加的情况下提高p型光吸收层3和n型层4的边界中的再结合速度。因此，在将p型光吸收层3全体的Cu的原子浓度设为CCu、将p型光吸收层全体的Ga浓度设为CGa时，优选满足0≤CGa/CCu≤0.001，更优选满足0≤CGa/CCu≤0.000001。
优选n型层4中的Cu含有比率非常低。因此，Cu原子在n型层4中所含的金属元素中所占的比率优选为0.0％以上且0.1％以下。通过在除第1区域6以外的n型层4侧中实质上不存在异相，而在非常窄的第1区域6中局部地存在异相，能够在不使整体即第3区域的n型层4的电子陷阱密度增加的情况下，提高p型光吸收层3和n型层4的边界的再结合速度。
将从距离p型光吸收层3和n型层4的边界朝p型光吸收层3侧深10nm的位置(起点)起直到p型光吸收层3的p电极侧的表面的位置(终点)为止的区域作为第4区域。此时，第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比(Cu∶Ga∶M1∶O)为a4∶b4∶c4∶d4。a4、b4、c4及d4优选满足1.8≤a4≤2.1、0≤b4≤0.001、0≤c4≤0.2及0.9≤d4≤1.0，更优选满足1.8≤a4≤2.03、0≤b4≤0.000001、0≤c4≤0.2及0.95≤d4≤1。通过在除第1区域6以外的p型光吸收层3侧中实质上不存在异相，而在非常窄的第1区域6中局部地存在异相，能够在不使整体即第4区域的p型光吸收层3中的再结合速度增加的情况下，提高p型光吸收层3和n型层4的边界的再结合速度。在第4区域中，优选全体不含含有Cu、Ga、M1及O的相，更优选一半以上不含含有Cu、Ga、M1及O的相，进一步优选不含含有Cu、Ga、M1及O的相。
第4区域优选由实质上不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成，优选由不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成。因此，优选满足0.82≤a4/a1≤1、0≤b4/b1≤0.02、0≤c4/c1≤2及1≤d4/d1≤1.6，更优选满足0.9≤a4/a1≤1、0≤b4/b1≤0.00005、0≤c4/c1≤1.9及1.3≤d4/d1≤1.5，进一步优选满足b4＝0。
第4区域在由实质上不含Ga的氧化亚铜氧化物或/及氧化亚铜氧化物的复合氧化物构成时，第4区域中的Ga的比率(b4/(a4+b4+c4+d4))低于第1区域6中的Ga的比率(b1/(a1+b1+c1+d1))。所以，优选满足10(b4/(a4+b4+c4+d4))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))，更优选满足40(b4/(a4+b4+c4+d4))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))，进一步优选满足100(b4/(a4+b4+c4+d4))＜(b1/(a1+b1+c1+d1))。
此外，在第4区域中的含有Cu、Ga、M1及O的相的平均含有率为第2区域6中的含有Cu、Ga、M1及O的相的平均含有率以下时，第4区域中的Ga的比率(b4/(a4+b4+c4+d4))为第2区域中的Ga的比率(b2/(a2+b2+c2+d2))以下。所以，优选满足(b4/(a4+b4+c4+d4))≤(b2/(a2+b2+c2+d2))，更优选满足5(b4/(a4+b4+c4+d4))≤(b2/(a2+b2+c2+d2))，进一步优选满足10(b4/(a4+b4+c4+d4))≤(b2/(a2+b2+c2+d2))。
n电极5是相对于可见光具有透光性的n型层4侧的电极。由n电极5和p型光吸收层3夹着n型层4。在n型层4与n电极5之间，可设置未图示的中间层。作为n电极5，优选使用氧化物透明导电膜。作为n电极5中使用的氧化物透明导电膜，优选为选自铟锡氧化物、掺铝氧化锌、掺硼氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟氧化锌、掺钛氧化铟、铟镓锌氧化物及掺氢氧化铟中的1种以上的半导体导电膜。作为氧化锡等膜中的掺杂剂，只要为选自In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等中的1种以上就不特别限定。对于n电极5，为了使氧化物透明导电膜低电阻化，能够含有网格及线形状的电极。作为网格及线形状的电极，并不特别限定Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta及W等。n电极5也能够使用石墨烯。优选石墨烯与银纳米线层叠。
n电极5的厚度可通过采用电子显微镜的截面观察、段差仪来求出，没有特别的限定，但典型地为50nm以上且2μm以下。
n电极5优选例如通过溅射等进行成膜。
(第2实施方式)
第2实施方式涉及多结型太阳能电池。图3中示出第2实施方式的多结型太阳能电池的截面概念图。图3的多结型太阳能电池200在光入射侧具有第1实施方式的太阳能电池(第1太阳能电池)100和第2太阳能电池201。第2太阳能电池201的光吸收层的带隙具有比第1实施方式的太阳能电池100的p型光吸收层3小的带隙。再者，实施方式的多结型太阳能电池200也包含将3个以上的太阳能电池接合而成的太阳能电池。
第1实施方式的第1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2太阳能电池201的光吸收层的带隙优选为1.0eV以上且1.6eV以下。作为第2太阳能电池的光吸收层，优选为选自In含有比率较高的CIGS系及CdTe系中的1种以上的化合物半导体层，优选为选自结晶硅及钙钛矿型化合物中的1种。
(第3实施方式)
第3实施方式涉及太阳能电池模块。图4中示出第3实施方式的太阳能电池模块300的立体图。图4的太阳能电池模块300是将第1太阳能电池模块301与第2太阳能电池模块302层叠而得到的太阳能电池模块。第1太阳能电池模块301为光入射侧，采用第1实施方式的太阳能电池100。优选在第2太阳能电池模块302中采用第2太阳能电池201。在第1太阳能电池模块301中，能够使用第2～第4实施方式的太阳能电池101-103。
图5中示出太阳能电池模块300的剖视图。图5中，详细地示出第1太阳能电池模块301的结构，没有示出第2太阳能电池模块302的结构。在第2太阳能电池模块302中，可根据所采用的太阳能电池的光吸收层等适宜选择太阳能电池模块的结构。图5的太阳能电池模块包含多个由虚线围成的子模块303，所述子模块303是多个太阳能电池100(太阳能电池单元)在横向上排列并通过布线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通过母线305而电连接。
相邻的太阳能电池100通过布线304连接上部侧的n电极5和下部侧的p电极2。第3实施方式的太阳能电池100也与第1实施方式的太阳能电池100同样，具有基板1、p电极2、p型光吸收层3、n型层4和n电极5。优选的是：子模块303中的太阳能电池100的两端与母线305连接，母线305以并联或串联的方式电连接多个子模块303，按照调节与第2太阳能电池模块302的输出电压的方式构成。再者，第3实施方式所示的太阳能电池100的连接方式为一个例子，也能够通过其它连接方式构成太阳能电池模块。
(第4实施方式)
第4实施方式涉及太阳能发电系统。第4实施方式的太阳能电池模块在第4实施方式的太阳能发电系统中可用作进行发电的发马达。实施方式的太阳能发电系统是采用太阳能电池模块进行发电的，具体地讲，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、和储存所发的电的蓄电机构或消耗所发的电的负载。图6中示出实施方式的太阳能发电系统400的构成图。图6的太阳能发电系统具有太阳能电池模块401(300)、转换器402、蓄电池403和负载404。也可以将蓄电池403和负载404中的任一方省略。负载404也可以形成能够利用储存在蓄电池403中的电能的构成。转换器402是DC-DC转换器、DC-AC转换器、AC-AC转换器等包含进行变压及直流交流转换等电力转换的电路或元件的装置。转换器402的构成只要根据发电电压、蓄电池403及负载404的构成采用适宜的构成就可以。
含在太阳能电池模块300中的受光了的子模块301所含的太阳能电池单元进行发电，通过转换器402转换其电能，储存在蓄电池403中，或被负载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总是朝着太阳的太阳光追踪驱动装置、或设置使太阳光聚光的聚光体、或附加用于提高发电效率的装置等。
太阳能发电系统400优选用于住宅、商业设施及工厂等不动产，或用于车辆、飞机及电子设备等动产。通过将实施方式的转换效率优异的光电转换元件用于太阳能电池模块，可期待增加发电量。
作为采用太阳能发电系统400的例子示出车辆。图7中示出车辆500的构成概念图。图7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、马达505和轮胎(车轮)506。通过设在车体501上部的太阳能电池模块502所发的电力，被电力转换装置503转换，充电在蓄电池504中，或由马达505等负载消耗电力。采用从太阳能电池模块502或蓄电池504供给的电力，通过马达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502，也可以不为多结型，而只由具备第1实施方式的太阳能电池100等的第1太阳能电池模块构成。在采用具有透过性的太阳能电池模块502时，除了在车体501的上部，还优选在车体501的侧面作为发电的窗使用太阳能电池模块502。
作为采用太阳能发电系统400的例子示出飞翔体(无人机)。飞翔体采用太阳能电池模块401。采用图9的飞翔体600的示意图对本实施方式涉及的飞翔体的构成简要地进行说明。飞翔体600具有太阳能电池模块401、机体骨架601、马达602、旋转翼603和控制单元604。太阳能电池模块401、马达602、旋转翼603和控制单元604配置在机体骨架601上。控制单元604对从太阳能电池模块401输出的电力进行转换或输出调整。马达602采用从太阳能电池模块401输出的电力使旋转翼603旋转。通过形成具有实施方式的太阳能电池模块401的本构成的飞翔体600，可提供能够采用更多的电力进行飞行的飞翔体。
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，在与玻璃接触的一侧在上表面沉积ITO(In：Sn＝80：20、膜厚20nm)和ATO(Sn：Sb＝98：2、膜厚150μm)。在透明的p电极上在氧、氩气气氛中通过溅射法在500℃下进行加热而成膜Cu2O光吸收层。然后，在200℃的含氧的气氛中使Cu2O光吸收层的表面局部氧化。接着通过ALD法，作为n型层沉积10nm的Ga1.92Al0.08O3.00，进而沉积14nm的Zn0.80Sn0.20O1.2。在n型层上沉积AZO透明导电膜作为n电极。然后，作为防反射膜成膜MgF2膜，由此得到太阳能电池。对所得到的太阳能电池，对短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性进行评价。
(实施例2)
除了作为n型层替代Ga1.92Al0.08O3.00而沉积12nm的Ga1.95Al0.05O3.00以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例3)
除了作为n型层替代Ga1.92Al0.08O3.00而沉积11nm的Ga2O3以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例4)
除了作为n型层替代Ga1.92Al0.08O3.00而沉积10nm的Ga2O3，另外替代Zn0.80Sn0.20O1.2而沉积12nm的Ga1.70Sn0.30O3.15以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例5)
除了成膜含有Si的Cu2O光吸收层以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例6)
除了在依次沉积了n型层后进行150度加热以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例7)
除了作为n型层替代Ga1.92Al0.08O3.00而沉积10nm的具有氧缺损的Ga1.95Al0.05O2.5，另外在沉积了Zn0.80Sn0.20O1.2后进行150度加热以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例8)
除了作为n型层沉积30nm的Ga2O3以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(实施例9)
除了在p电极上沉积掺杂了Sb及Sn的Cu2O，作为n型层沉积30nm的Ga2O3以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例1)
除了在500℃的氧气氛中使Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例2)
除了不进行Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例3)
除了在100℃的过氧化氢气氛中使Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例4)
除了在室温的水蒸气气氛中使Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例1同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例5)
除了在依次沉积了n型层后进行400度加热以外，与实施例5同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例6)
除了作为n型层替代Ga1.92Al0.08O3.00而沉积10nm的具有氧缺损的Ga1.95Al0.05O2.50，另外在沉积了Zn0.80Sn0.20O1.2后进行400度加热以外，与实施例7同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例7)
除了在500℃的氧气氛中使Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例8同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
(比较例8)
除了在500℃的氧气氛中使Cu2O光吸收层的表面氧化以外，与实施例9同样地制作太阳能电池。对所得到的太阳能电池，评价短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
采用模拟AM1.5G的光源的太阳光模拟器，在该光源下采用成为基准的Si电池，调节光量达到1sun。测定在大气压下进行，将测定室内的气温设为25℃。扫描电压，测定电流密度(将电流除以电池面积而得到的值)。在将横轴作为电压、将纵轴作为电流密度时，与横轴交叉的点为开路电压Voc，与纵轴交叉的点为短路电流密度Jsc。在测定曲线上，将电压乘以电流密度，如果将成为最大的点分别作为Vmpp、Jmpp(最大功率点)，则为FF＝(Vmpp*Jmpp)/(Voc*Jsc)，可通过Eff.＝Voc*Jsc*FF求出转换效率Eff.。
在图9的有关实施例的表中汇总地示出实施例及比较例的短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)、占空因数(FF)、转换效率及透光性。
关于透光性，将700nm以上且1200nm以下的波段的光的透光率为75％以上时评价为A，将700nm以上且1200nm以下的波段的光的透光率为70％以上且低于75％时评价为B，将700nm以上且1200nm以下的波段的光的透光率为低于70％时评价为C。
关于Jsc，将相对于比较例1的转换效率为1.1倍以上时评价为A，将相对于比较例1的Jsc为1.0倍以上且低于1.1倍时评价为B，将相对于比较例1的Jsc为低于1.0倍时评价为C。
关于Voc，将相对于比较例1的转换效率为1.3倍以上时评价为A，将相对于比较例1的Voc为1.1倍以上且低于1.3倍时评价为B，将相对于比较例1的Voc为低于1.1倍时评价为C。
关于FF，将相对于比较例1的转换效率为1.1倍以上时评价为A，将相对于比较例1的FF为1.0倍以上且低于1.1倍时评价为B，将相对于比较例1的FF为低于1.0倍时评价为C。
关于转换效率，将相对于比较例1的转换效率为1.5倍以上时评价为A，将相对于比较例1的转换效率为1.1倍以上且低于1.5倍时评价为B，将相对于比较例1的转换效率为低于1.1倍时评价为C。
在实施例8的透光性、Jsc、Voc、FF及转换效率的评价中，作为比较基准的比较例不是比较例1而是比较例7。在实施例9的透光性、Jsc、Voc、FF、及转换效率的评价中，作为比较基准的比较例不是比较例1而是比较例8。
图10中示出含有Cu、Ga、M1及O的相的M1的元素(表中M1)、Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1(表中R1)、第2区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1(表中R2)、第3区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1(表中R3)、第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1(表中R4)、第1区域中的Cu相的有无(表中Cu相)及第1区域中的CuO相的有无(表中CuO相)。
由图9、10的表可知，通过在第1区域中局部地存在含有Cu、Ga、M1及O的相，而使Jsc提高，太阳能电池的转换效率提高。即使在将实施例的太阳能电池用于顶电池、将光吸收层中采用Si的太阳能电池用于底电池的多结型太阳能电池中，也同样提高转换效率。
说明书中一部分元素只用元素符号表示。
以下，附记实施方式的技术方案。
技术方案1
一种太阳能电池，其具有：
p电极，
p型光吸收层，其形成于所述p电极上，且以氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物为主体，
n型层，其形成于所述p型光吸收层上，且含有含Ga的氧化物，和
n电极，其形成于所述n型层上；
在所述p型光吸收层与所述n型层之间包含第1区域，
所述第1区域为从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深2nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深2nm以下的位置为止的区域，
所述第1区域中含有Cu、Ga、M1及O，
所述M1为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素，
所述第1区域的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1，
所述a1、所述b1、所述c1及所述d1满足1.80≤a1≤2.20、0.005≤b1≤0.05、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤1.00。
技术方案2
根据技术方案1所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层含有90wt％以上用CueM2fOg表示的氧化物，
所述用CueM2fOg表示的氧化物中的M2为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Ga、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素，
所述e、所述f及所述g满足1.80≤e≤2.01、0.00≤f≤0.20及0.98≤g≤1.02。
技术方案3
根据技术方案1或2所述的太阳能电池，其中，所述第1区域中还含有Cu相。
技术方案4
根据技术方案1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第2区域，
所述第2区域的Cu、Ga、M1及O的比为a2：b2：c2：d2，
所述a2、所述b2、所述c2及所述d2满足1.90≤a2≤2.10、0.00≤b2≤0.01、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00。
技术方案5
根据技术方案1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第3区域，
所述第3区域的Cu、Ga、M1及O的比为a3：b3：c3：d3，
所述a3、所述b3、所述c3及所述d3满足0≤a3≤0.05、2.8≤b3≤3.2、0≤c3≤0.4及1.8≤d3≤2.2。
技术方案6
根据技术方案1～5中任一项所述的太阳能电池，其中，所述第1区域还含有CuO相。
技术方案7
根据技术方案1～6中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述n型层含有以Ga为主成分的氧化物，
所述n型层中所含的金属元素中，40原子％以上为Ga。
技术方案8
根据技术方案1～7中任一项所述的太阳能电池，其中，所述n型层含有包含M3和Ga的氧化物，所述M3为选自Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。
技术方案9
根据技术方案1～8中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的边界朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的所述p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a4：b4：c4：d4，
所述a4、所述b4、所述c4及所述d4满足1.8≤a4≤2.1、0≤b4≤0.001、0≤c4≤0.2及0.9≤d4≤1.0。
技术方案10
根据技术方案1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第2区域，
所述第2区域的Cu、Ga、M1及O的比为a2：b2：c2：d2，
所述a2、所述b2、所述c2及所述d2满足1.90≤a2≤2.10、0.00≤b2≤0.01、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00，
所述a1、所述a2、所述b1、所述b2、所述c1、所述c2、所述d1及所述d2满足0.87≤a2/a1≤1.16、0≤b2/b1≤0.2、0≤c2/c1≤2及1≤d2/d1≤1.33。
技术方案11
根据技术方案1～10中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第3区域，
所述第3区域的Cu、Ga、M1及O的比为a3：b3：c3：d3，
所述a3、所述b3、所述c3及所述d3满足0≤a3≤0.05、2.8≤b3≤3.2、0≤c3≤0.4及1.8≤d3≤2.2，
所述a1、所述a3、所述b1、所述b3、所述c1、所述c3、所述d1及所述d3满足0.006≤a3/a1≤0.02、100≤b3/b1≤500、0.5≤c3/c1≤0.8及1.8≤d3/d1≤3。
技术方案12
根据技术方案1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的边界朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的所述p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a4：b4：c4：d4，
所述a4、所述b4、所述c4及所述d4满足1.8≤a4≤2.1、0≤b4≤0.001、0≤c4≤0.2及0.9≤d4≤1.0，
所述a1、所述a4、所述b1、所述b4、所述c1、所述c4、所述d1及所述d4满足0.82≤a4/a1≤1、0≤b4/b1≤0.02、0≤c4/c1≤2及1≤d4/d1≤1.6。
技术方案13
根据技术方案1～12中任一项所述的太阳能电池，其中，
在将所述p型光吸收层全体的Cu的原子浓度设为CCu，
将所述p型光吸收层全体的Ga浓度设为CGa时，
所述CCu及所述CGa满足0≤CGa/CCu≤0.001。
技术方案14
根据技术方案1～13中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
所述第4区域中的含有Cu、Ga、M1及O的相的最大含有比率为1.0％以下。
技术方案15
根据技术方案1～14中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第1区域为层状，
所述第1区域的厚度为所述p型光吸收层的厚度的0.001％以上且0.2％以下，
所述第1区域中所含的Cu、Ga、M1及O的总原子数为所述第1区域中的95atom％以上且100atom％以下。
技术方案16
根据技术方案1～15中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第1区域包含含有Cu、Ga、M1及O的相，
在将所述含有Cu、Ga、M1及O的相中的Cu、Ga、M1及O的比设为a：b：c：d时，满足0.65≤a/(a+b+c+d)≤0.72、0.001≤b/a≤0.01、0.005≤c/a≤0.05及0.27≤d/(a+b+c+d)≤0.31，
所述第1区域的一半以上包含含有Cu、Ga、M1及O的相。
技术方案17
根据技术方案1～16中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层中所含的Ga为从所述n型层扩散了的Ga，
所述n型层中所含的Cu为从所述p型光吸收层扩散了的Cu。
技术方案18
一种多结型太阳能电池，其具备：
技术方案1～17中任一项所述的太阳能电池；和
具有与技术方案1～17中任一项所述的太阳能电池的p型光吸收层相比带隙更小的光吸收层的太阳能电池。
技术方案19
一种太阳能电池模块，其使用了技术方案1～17中任一项所述的太阳能电池或技术方案18所述的多结型太阳能电池。
技术方案20
一种太阳能发电系统，其使用技术方案19所述的太阳能电池模块进行太阳能发电。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不直接限定解释于上述实施方式，在实施阶段可在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形并具体化。此外，通过适宜组合上述实施方式中公开的多个构成要素可形成多种发明。例如，也可以如变形例那样将不同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1太阳能电池)，1－基板，2－p电极(第1p电极2a、第2p电极2b)，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2太阳能电池，
300－太阳能电池模块，6－基板，301－第1太阳能电池模块，
302－第2太阳能电池模块，303－子模块，304－母线，
400－太阳能发电系统，401－太阳能电池模块，402－转换器，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－马达，506－轮胎(车轮)，
600－飞翔体，601－机体骨架，602－马达，603－旋转翼，604－控制单元。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，其具有：
p电极，
p型光吸收层，其形成于所述p电极上，且以氧化亚铜或/及氧化亚铜的复合氧化物为主体，
n型层，其形成于所述p型光吸收层上，且含有含Ga的氧化物，和
n电极，其形成于所述n型层上；
在所述p型光吸收层与所述n型层之间包含第1区域，
所述第1区域为从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深2nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深2nm以下的位置为止的区域，
所述第1区域中含有Cu、Ga、M1及O，
所述M1为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素，
所述第1区域的Cu、Ga、M1及O的比为a1：b1：c1：d1，
所述a1、所述b1、所述c1及所述d1满足1.80≤a1≤2.20、0.005≤b1≤0.05、0≤c1≤0.20及0.60≤d1≤1.00。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层含有90wt％以上用CueM2fOg表示的氧化物，
所述用CueM2fOg表示的氧化物中的M2为选自Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Ga、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素，
所述e、所述f及所述g满足1.80≤e≤2.01、0.00≤f≤0.20及0.98≤g≤1.02。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，所述第1区域中还含有Cu相。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第2区域，
所述第2区域的Cu、Ga、M1及O的比为a2：b2：c2：d2，
所述a2、所述b2、所述c2及所述d2满足1.90≤a2≤2.10、0.00≤b2≤0.01、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第3区域，
所述第3区域的Cu、Ga、M1及O的比为a3：b3：c3：d3，
所述a3、所述b3、所述c3及所述d3满足0≤a3≤0.05、2.8≤b3≤3.2、0≤c3≤0.4及1.8≤d3≤2.2。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池，其中，所述第1区域还含有CuO相。
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n型层含有以Ga为主成分的氧化物，
所述n型层中所含的金属元素中，40原子％以上为Ga。
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n型层含有包含M3和Ga的氧化物，所述M3为选自Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca中的1种以上的元素。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的边界朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的所述p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a4：b4：c4：d4，
所述a4、所述b4、所述c4及所述d4满足1.8≤a4≤2.1、0≤b4≤0.001、0≤c4≤0.2及0.9≤d4≤1.0。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第2区域，
所述第2区域的Cu、Ga、M1及O的比为a2：b2：c2：d2，
所述a2、所述b2、所述c2及所述d2满足1.90≤a2≤2.10、0.00≤b2≤0.01、0≤c2≤0.20及0.80≤d2≤1.00，
所述a1、所述a2、所述b1、所述b2、所述c1、所述c2、所述d1及所述d2满足0.87≤a2/a1≤1.16、0≤b2/b1≤0.2、0≤c2/c1≤2及1≤d2/d1≤1.33。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深5nm的位置起直到距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述n型层侧深10nm以下的位置为止的区域作为第3区域，
所述第3区域的Cu、Ga、M1及O的比为a3：b3：c3：d3，
所述a3、所述b3、所述c3及所述d3满足0≤a3≤0.05、2.8≤b3≤3.2、0≤c3≤0.4及1.8≤d3≤2.2，
所述a1、所述a3、所述b1、所述b3、所述c1、所述c3、所述d1及所述d3满足0.006≤a3/a1≤0.02、100≤b3/b1≤500、0.5≤c3/c1≤0.8及1.8≤d3/d1≤3。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的边界朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的所述p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
第4区域中的Cu、Ga、M1及O的比为a4：b4：c4：d4，
所述a4、所述b4、所述c4及所述d4满足1.8≤a4≤2.1、0≤b4≤0.001、0≤c4≤0.2及0.9≤d4≤1.0，
所述a1、所述a4、所述b1、所述b4、所述c1、所述c4、所述d1及所述d4满足0.82≤a4/a1≤1、0≤b4/b1≤0.02、0≤c4/c1≤2及1≤d4/d1≤1.6。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的太阳能电池，其中，
在将所述p型光吸收层整体的Cu的原子浓度设为CCu，
将所述p型光吸收层整体的Ga浓度设为CGa时，
所述CCu及所述CGa满足0≤CGa/CCu≤0.001。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的太阳能电池，其中，
将从距离所述p型光吸收层和所述n型层的界面朝所述p型光吸收层侧深10nm的位置起直到所述p型光吸收层的p电极侧的表面的位置为止的区域作为第4区域，
所述第4区域中的含有Cu、Ga、M1及O的相的最大含有比率为1.0％以下。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第1区域为层状，
所述第1区域的厚度为所述p型光吸收层的厚度的0.001％以上且0.2％以下，
所述第1区域中所含的Cu、Ga、M1及O的总原子数为所述第1区域中的95atom％以上且100atom％以下。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第1区域包含含有Cu、Ga、M1及O的相，
在将所述含有Cu、Ga、M1及O的相中的Cu、Ga、M1及O的比设为a：b：c：d时，满足0.65≤a/(a+b+c+d)≤0.72、0.001≤b/a≤0.01、0.005≤c/a≤0.05及0.27≤d/(a+b+c+d)≤0.31，
所述第1区域的一半以上包含含有Cu、Ga、M1及O的相。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层中所含的Ga为从所述n型层扩散的Ga，
所述n型层中所含的Cu为从所述p型光吸收层扩散的Cu。
18.一种多结型太阳能电池，其具备：
权利要求1～17中任一项所述的太阳能电池；和
具有与权利要求1～17中任一项所述的太阳能电池的p型光吸收层相比带隙更小的光吸收层的太阳能电池。
19.一种太阳能电池模块，其使用了权利要求1～17中任一项所述的太阳能电池或权利要求18所述的多结型太阳能电池。
20.一种太阳能发电系统，其使用权利要求19所述的太阳能电池模块进行太阳能发电。
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