CN116888744A - 太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统 - 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电池发电系统 Download PDF

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CN116888744A CN202180094675.5A CN202180094675A CN116888744A CN 116888744 A CN116888744 A CN 116888744A CN 202180094675 A CN202180094675 A CN 202180094675A CN 116888744 A CN116888744 A CN 116888744A
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芝崎聪一郎
保西祐弥
中川直之
水野幸民
山崎六月
西田靖孝
山本和重
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Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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Abstract

根据实施方式，太阳能电池包含第一导电层(11)、第一对置导电层(11o)、第一光电转换层(21)、第一化合物层(31)、第二导电层(12)、第二对置导电层(12o)、第二光电转换层(22)及第二化合物层(32)。第一对置导电层(11o)包含第一导电区域(11a)。从第一导电层(11)朝向第一导电区域(11a)的方向沿着第一方向。第一化合物层(31)包含设置在第一光电转换层(21)与第一导电区域(11a)之间的第一化合物区域(31a)。从第一导电层(11)朝向第二导电层(12)的第二方向与第一方向交叉。第二对置导电层(12o)包含与第一导电层(11)电连接的第二导电区域(12b)。从第二导电层(12)朝向第二导电区域(12b)的方向沿着第一方向。从第一导电区域(11a)朝向第二导电区域(12b)的方向沿着第二方向。第二化合物层(32)包含第二化合物区域(32b)及第三化合物区域(32c)。第二化合物区域(32b)设置在第二光电转换层(22)与第二导电区域(12b)之间。第三化合物区域(32c)的至少一部分位于第一导电层(11)与第二导电层(12)之间。

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电 池发电系统
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统。
背景技术
期望在太阳能电池中提高效率。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特表2020-508559号公报
发明内容
[发明所要解决的技术问题]
本发明的实施方式提供能够提高效率的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统。
[用于解决技术问题的手段]
根据本发明的实施方式，太阳能电池包含第一导电层、第一对置导电层、第一光电转换层、第一化合物层、第二导电层、第二对置导电层、第二光电转换层及第二化合物层。所述第一对置导电层包含第一导电区域。从所述第一导电层朝向所述第一导电区域的方向沿着第一方向。所述第一光电转换层设置在所述第一导电层与所述第一导电区域之间。所述第一化合物层包含设置在所述第一光电转换层与所述第一导电区域之间的第一化合物区域。从所述第一导电层朝向所述第二导电层的第二方向与所述第一方向交叉。所述第二对置导电层包含与所述第一导电层电连接的第二导电区域。从所述第二导电层朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第一方向。从所述第一导电区域朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第二方向。所述第二光电转换层设置在所述第二导电层与所述第二导电区域之间。从所述第一光电转换层朝向所述第二光电转换层的方向沿着所述第二方向。所述第二化合物层包含第二化合物区域及第三化合物区域。所述第二化合物区域设置在所述第二光电转换层与所述第二导电区域之间。所述第三化合物区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
附图说明
图1是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
图2是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
图3的(a)～图3的(h)是例示第一实施方式的太阳能电池的制造方法的示意性剖视图。
图4的(a)和图4的(b)是例示第一实施方式的太阳能电池的特性的曲线图。
图5是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
图6是例示第二实施方式的多结型太阳能电池的示意性剖视图。
图7是例示第三实施方式的太阳能电池模块的示意性立体图。
图8是例示第三实施方式的太阳能电池模块的示意性剖视图。
图9是例示第四实施方式的太阳能电池发电系统的示意图。
图10是表示第四实施方式的太阳能电池发电系统的利用例的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
此外，附图是示意性的或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等未必与现实的相同。另外，即使在表示相同的部分的情况下，也存在根据附图而彼此的尺寸、比率不同地进行表示的情况。
此外，在本申请说明书和各图中，对于关于已经出现的图在前面叙述过的要素相同的要素标注相同的附图标记并适当省略详细的说明。
(第一实施方式)
图1是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
如图1所示，实施方式的太阳能电池110包含第一导电层11、第一对置导电层11o、第一光电转换层21、第一化合物层31、第二导电层12、第二对置导电层12o、第二光电转换层22及第二化合物层32。
第一对置导电层11o包含第一导电区域11a。从第一导电层11向第一导电区域11a的方向沿着第一方向。
将第一方向D1设为Z轴方向。将与Z轴方向垂直的一个方向设为X轴方向。将与Z轴方向及X轴方向垂直的方向设为Y轴方向。
第一光电转换层21设置在第一导电层11与第一导电区域11a之间。
第一化合物层31包含第一化合物区域31a。第一化合物区域31a设置在第一光电转换层21与第一导电区域11a之间。
从第一导电层11向第二导电层12的第二方向D2与第一方向D1交叉。第二方向D2例如是X轴方向。
第二对置导电层12o包含第二导电区域12b。第二导电区域12b与第一导电层11电连接。在该例子中，第二对置导电层12o包含第三导电区域12c。第三导电区域12c将第一导电层11与第二导电区域12b电连接。第三导电区域12c与第二导电区域12b连续。第三导电区域12c与第二导电区域12b之间的边界可以明确也可以不明确。
从第二导电层12向第二导电区域12b的方向沿着第一方向D1。从第一导电区域11a向第二导电区域12b的方向沿着第二方向D2。
第二光电转换层22设置在第二导电层12与第二导电区域12b之间。从第一光电转换层21向第二光电转换层22的方向沿着第二方向D2。
第二化合物层32包含第二化合物区域32b及第三化合物区域32c。第二化合物区域32b设置在第二光电转换层22与第二导电区域12b之间。第三化合物区域32c的至少一部分位于第一导电层11与第二导电层12之间。
例如，光经由第一导电层11及第一对置导电层11o中的某一个入射到第一光电转换层21。在第一光电转换层21中产生的电荷被提取为电流。例如，光经由第二导电层12及第二对置导电层12o中的某一个入射到第二光电转换层22。在第二光电转换层22中产生的电荷被提取为电流。第一导电层11、第一对置导电层11o、第二导电层12及第二对置导电层12o例如作为电极发挥功能。第一光电转换层21及第二光电转换层22是光吸收层。第一导电层11及第一对置导电层11o中的至少某一个为透光性。第二导电层12及第二对置导电层12o中的至少某一个为透光性。
在实施方式中，通过设置第一化合物层31的第一化合物区域31a及第二化合物层32的第二化合物区域32b，更容易取出电荷。可得到更高的效率。例如，这些化合物层的导电率低于光电转换层的导电率。这些化合物层的电阻率高于光电转换层的电阻率。
第一导电层11、第一对置导电层11o及第一光电转换层21包含于第一单元11E。第二导电层12、第二对置导电层12o及第二光电转换层22包含于第二单元12E。在实施方式中，第一导电层11与第二对置导电层12o电连接。第一单元11E与第二单元12E串联连接。由此，例如得到作为目标的电压。
在彼此串联连接的第一单元11E及第二单元12E中，第一导电层11与第二导电层12分离。
考虑在第一导电层11与第二导电层12之间的空间设置与光电转换层相同的材料的第一参考例。在第一参考例的太阳能电池的制造中，以覆盖相互分离的第一导电层11及第二导电层12的方式形成光电转换膜。然后，通过分离该光电转换膜来制作第一参考例的太阳能电池。由此，能够比较简单地制造太阳能电池。
在这样的第一参考例中，在第一导电层11与第二导电层12之间的空间设置有与光电转换层相同的材料。光电转换层的材料的导电性比较高。因此，在第一参考例中，在第一导电层11与第二导电层12之间容易产生漏电流。由此，效率的提高不充分。
在实施方式中，第二化合物层32的第三化合物区域32c的至少一部分设置在第一导电层11与第二导电层12之间。由此，能够抑制第一导电层11与第二导电层12之间的漏电流。根据实施方式，能够提供能够提高效率的太阳能电池。在实施方式中，第三化合物区域32c作为电分离层发挥功能。
在第一参考例中，在将多个单元串联连接的导电部件(例如，第三导电区域12c)与第二导电层12之间也容易产生漏电流。
如图1所示，在实施方式中，在第三导电区域12c与第二导电层12之间设置有第三化合物区域32c的一部分。由此，也能够抑制第三导电区域12c与第二导电层12之间的漏电流。由此，可得到更高的效率。
在实施方式中，作为电分离层发挥功能的第三化合物区域32c与第二化合物区域32b连续。例如，第三化合物区域32c的材料与第二化合物区域32b的材料相同。通过第二化合物区域32b的材料的第三化合物区域32c进行电分离。由此，能够以简单的制造工艺抑制漏电流。
例如，考虑在第一导电层11与第二导电层12之间设置其他绝缘部件的第二参考例。在第二参考例中，能够抑制第一导电层11与第二导电层12之间的漏电流。但是，在第二参考例中，使用另外的绝缘部件，因此制造工艺变得复杂。在第二参考例中，实用性低。
在实施方式中，能够在维持简单的制造工艺的同时抑制漏电流。能够在维持简单的制造工艺的同时获得高效率。
在实施方式中，例如，第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个包含铜及氧。例如，第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个包含Cu2O。例如，第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个包含含有Cu2O的晶体。通过使用这样的材料，容易得到高的光电转换效率。在这样的材料中，光电转换层的电阻率比较低。在使用这样的材料的情况下，容易产生上述的漏电流。在使用这样的材料的光电转换层的情况下，通过设置上述第三化合物区域32c，能够有效地抑制漏电流。
在实施方式中，例如，第一化合物层31的导电率低于第一光电转换层21的导电率。例如，第二化合物层32的导电率低于第二光电转换层22的导电率。例如，第一化合物层31的电阻率高于第一光电转换层21的电阻率。例如，第二化合物层32的电阻率高于第二光电转换层22的电阻率。通过第二化合物层32的第三化合物区域32c，容易得到电绝缘。
第一化合物层31及第二化合物层31中的至少某一个例如包含氧化物及硫化物中的至少某一种。该氧化物例如包含选自由Ga、Al、B、In、Ti、Zn、Hf、Zr、Sn、Si及Ge组成的组中的至少一种。第一化合物层31及第二化合物层31中的至少某一个例如包含选自由Ga2O3、包含Al的Ga2O3(例如GaAlO)、包含Sn的Ga2O3(例如GaSnO)、ZnO及包含Sn的ZnO(例如ZnSnO)组成的组中的至少一种。例如，通过第一化合物区域31a及第二化合物区域32b，容易得到电荷的高取出效率。例如，在第三化合物区域32c中，容易得到高绝缘性。
在实施方式中，第一化合物层31及第二化合物层32中的至少某一个为n型。
如图1所示，太阳能电池110还可以包含基体10s。基体10s包含第一面10F。第一面10F包含第一基体区域10a及第二基体区域10b。第一导电层11与第一基体区域10a对置。第一导电层11在第一方向D1上位于第一基体区域10a与第一导电区域11a之间。第二导电层12与第二基体区域10b对置。第二导电层12在第一方向D1上位于第二基体区域10b与第二导电区域12b之间。
基体10s、第一导电层11、第一导电区域11a、第一光电转换层21、第一化合物区域31a、第二导电层12、第二导电区域12b、第二光电转换层22、第二化合物区域32b是沿着X-Y平面扩展的层状。
如图1所示，第二对置导电层12o还可以包含第四导电区域12d。第二化合物层32也可以包含第四化合物区域32d。第三化合物区域32c位于第四导电区域12d与第二光电转换层22的一部分之间。第三化合物区域32c也能够与基体10s接触。第四化合物区域32d位于第四导电区域12d与第二光电转换层22的另一部分之间。例如，第四导电区域12d在第二方向D2上位于第四化合物区域32d与第三化合物区域32c之间。第二化合物层32也可以包含第五化合物区域32e。第五化合物区域32e的至少一部分位于基体10s与第四导电区域12d之间。第五化合物区域32e与基体10s接触。在该例子中，第三化合物区域32c及第四化合物区域32d通过第五化合物区域32e连接。
如图1所示，例如，第四化合物区域32d的至少一部分也可以设置在第一导电层11与第二导电层12之间。有效地进行电分离。
如图1所示，第四导电区域12d的至少一部分也可以设置在第一导电层11与第二导电层12之间。在第一导电层11与第四导电区域12d的一部分之间存在第四化合物区域32d的一部分。在第四导电区域12d的一部分与第二导电层12之间存在第三化合物区域32c的一部分。通过这样的结构，稳定地进行电分离。
如图1所示，第三导电区域12c的至少一部分在第二方向D2上位于第一光电转换层21与第二光电转换层22之间。多个单元通过第三导电区域12c被串联连接。
如上所述，在太阳能电池110中，通过在第一导电层11与第二导电层12之间设置第三化合物区域32c，从而抑制漏电流。在太阳能电池110中，也可以省略第二导电区域12d。在太阳能电池110中，也可以省略第四化合物区域32d。太阳能电池110所包含的多个单元的数量为2以上，是任意的。
如上所述，可以在第一导电层11与第二导电层12之间设置第三化合物区域32c。第三化合物区域32c可以与基体10s接触，也可以与基体10s分离。第三化合物区域32c可以与第一导电层11接触，也可以与第一导电层11分离。第三化合物区域32c可以与第二导电层12接触，也可以与第二导电层12分离。
图2是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
图2将包含第一单元11E及第二单元12E的连接部分的区域放大例示。如图2所示，在实施方式的太阳能电池111中，也设置有第一导电层11、第一对置导电层11o、第一光电转换层21、第一化合物层31、第二导电层12、第二对置导电层12o、第二光电转换层22及第二化合物层32。在太阳能电池111中，第二对置导电层12o包含第四导电区域12d及第五导电区域12e。太阳能电池111中的除此以外的结构可以与太阳能电池110的结构相同。
第五导电区域12e在第二方向D2上位于第四化合物区域32d与第四导电区域12d之间。从第五导电区域12e向第四导电区域12d的方向沿着第二方向D2。
在该例子中，第二对置导电层12o还包含第六导电区域12f。第六导电区域12f将第五导电区域12e与第四导电区域12d电连接。第五化合物区域32e设置在第三化合物区域32c与第四化合物区域32d之间。
这样的结构可以如下形成。例如，在第二光电转换层22设置槽。在槽的内侧形成成为第二化合物层32的化合物膜。在其上形成成为第二对置导电层12o的导电膜。由此，得到上述的结构。
成为第二对置导电层12o的导电膜与第一导电层11电连接。在第一单元11E与第二单元12E之间设置有槽T1。通过槽T1，第一光电转换层21与第二光电转换层22分离。第一导电层11从第一单元11E侧朝向第二单元12E延伸。在延伸的部分电连接有第三导电区域12c。
如图2所示，将第二光电转换层22的第一方向D1上的长度(厚度)设为长度t1。将第三化合物区域32c的第二方向D2上的长度(厚度)设为长度t2。长度t2比长度t1短。
将第四导电区域12d的第二方向D2上的长度(厚度)设为长度t3。长度t3比长度t1(第二光电转换层22的第一方向D1上的长度)短。通过这样的结构，例如能够缩窄用于电绝缘的区域。由此，用于光电转换的面积变大。容易得到高效率。
在实施方式中，长度t1(厚度)例如为100nm以上且200μm以下。长度t2(厚度)例如为5nm以上且100nm以下。长度t3(厚度)例如为30nm以上且1μm以下。
以下，对太阳能电池111的制造方法的例子进行说明。
图3的(a)～图3的(h)是例示第一实施方式的太阳能电池的制造方法的示意性剖视图。
如图3的(a)所示，在基体10s之上设置导电膜11F。
如图3的(b)所示，去除导电膜11F的一部分。由此，得到第一导电层11及第二导电层12。导电膜11F的一部分的去除例如通过蚀刻处理及划线加工中的至少某一个来进行。
如图3的(c)所示，在基体10s、第一导电层11及第二导电层12之上设置光电转换膜20F。光电转换膜20F例如通过溅射形成。
如图3的(d)所示，去除光电转换膜20F的一部分。由此，得到第一光电转换层21及第二光电转换层22。光电转换膜20F的一部分的去除例如通过划线加工来进行。
如图3的(e)所示，在第一光电转换层21及第二光电转换层22之上形成化合物膜30F。化合物膜30F也形成于第一光电转换层21的侧面以及第二光电转换层22的侧面。化合物膜30F例如能够通过蒸镀或原子层沉积等形成。
如图3的(f)所示，形成槽T2。通过槽T2，化合物膜30F被分离。由此，从化合物膜30F得到第一化合物层31及第二化合物层32。得到第二化合物层32的第三化合物区域32c及第四化合物区域32d。槽T2的形成例如通过划线加工等进行。
如图3的(g)所示，在加工体之上形成导电膜10G。导电膜10G也形成在槽T2的内部。由此，形成第三导电区域12c。导电膜10G也设置在第三化合物区域32c与第四化合物区域32d之间。由此，形成第四导电区域12d。导电膜10G例如能够通过蒸镀等形成。
如图3的(h)所示，形成槽T1。通过槽T1切断导电膜10G。由此，形成第一对置导电层11o(第一导电区域11a)及第二对置导电层12o(第二导电区域12b)。槽T1的形成例如能够通过划线加工等来实施。
由此，得到太阳能电池111。在图3的(d)的工序中，也可以根据第一光电转换层21与第二光电转换层22之间的槽的宽度，得到不形成第四导电区域12d的至少一部分的结构。也可以根据第一光电转换层21与第二光电转换层22之间的槽的宽度，得到不形成第五导电区域12e的至少一部分的结构。
在本实施方式的太阳能电池中，例如存在于第一导电层11之上的光电转换层被第三导电区域12c和槽T1划分。因此，在从截面观察太阳能电池111时，存在于第一导电层11之上的光电转换层被划分为两个以上。
以下，对太阳能电池111的特性的例子进行说明。
图4的(a)及图4的(b)是例示第一实施方式的太阳能电池的特性的曲线图。
这些图的横轴是在包含第一单元11E及第二单元12E的结构的两个端子之间施加的电压V1(相对值)。两个端子中的一个例如与第一对置导电层11o电连接。两个端子中的另一个例如与第二导电层12电连接。这些图的纵轴是得到的电流密度J1。图4的(a)对应于暗状态。图4的(图4的(b)对应于光照射于太阳能电池时的特性。光的特性对应于太阳光的特性。在这些图中，示出了实施方式的太阳能电池111的特性和第一参考例的太阳能电池119的特性。如已说明的那样，在第一参考例中，未设置第三化合物区域32c，在第一导电层11与第二导电层12之间仅设置有与光电转换层22相同的材料。
在图4的(a)所示的暗状态下，在太阳能电池111中，电压V1为0.8以下的实用范围中的电流密度J1低。在太阳能电池119中，电压V1为0.8以下的实用范围中的电流密度J1高。在实施方式的太阳能电池111中，与第一参考例的太阳能电池119相比，漏电流小。
在图4的(b)所示的光照射状态下，在太阳能电池111中，电压V1为0.8以下的实用范围中的电流密度J1高。在太阳能电池119中，电压V1为0.8以下的实用范围中的电流密度J1低。在实施方式的太阳能电池111中，与第一参考例的太阳能电池119相比，能够得到高电流密度。
太阳能电池111的效率是太阳能电池119的效率的1.13倍。在实施方式中，能够得到高效率。
图5是例示第一实施方式的太阳能电池的示意性剖视图。
如图5所示，在实施方式的太阳能电池112中，也设置有第一导电层11、第一对置导电层11o、第一光电转换层21、第一化合物层31、第二导电层12、第二对置导电层12o、第二光电转换层22及第二化合物层32。在太阳能电池112中，第一导电层11的一部分在Z轴方向上与第五化合物区域32e及第六导电区域12f重叠。太阳能电池112中的除此以外的结构可以与太阳能电池111的结构相同。
在太阳能电池112中，第一导电层11的一部分在Z轴方向上设置在基体10s与第五化合物区域32e之间。第一导电层11的一部分在Z轴方向上设置在基体10s与第六导电区域12f之间。在第一导电层11与第二导电层12之间设置有第五化合物区域32e的一部分。也可以在第一导电层11与第二导电层12之间设置第六导电区域12f的一部分。在第一导电层11与第二导电层12之间设置有第三化合物区域32c的一部分。
在实施方式中，第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个可以包含第一氧化物。第一氧化物例如包含氧化亚铜及氧化亚铜的复合氧化物中的至少某一种。第一氧化物例如是由CuaM1bOc表示的氧化物。“M1”优选包含选自例如Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg及Ca中的至少一种。“a”、“b”及“c”优选满足1.80≤a≤2.01、0.00≤b≤0.20、及0.98≤c≤1.02。第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个中的第一氧化物的浓度例如优选为90wt％以上。第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个中的第一氧化物的浓度例如更优选为95wt％以上。第一光电转换层21及第二光电转换层22中的第一氧化物的浓度例如更优选为98wt％以上。第一光电转换层21及第二光电转换层22中的至少某一个优选实质上不含Cu或CuO。Cu或CuO为异相。
在实施方式中，第一化合物层31及第二化合物层31中的至少某一个包含第二氧化物及硫化物中的至少某一种。第二氧化物优选包含含有选自Ga、Al、B、In、Ti、Zn、Hf、Zr、Sn、Si及Ge中的至少一种的氧化物。例如，存在光电转换层包含上述的第一氧化物的情况。在该情况下，例如，在形成第一化合物层31和第二化合物层32时，上述第二氧化物容易将与光电转换层中包含的第一氧化物的Cu结合的氧抽出。
在实施方式中，第一化合物层31及第二化合物层31中的至少某一个中包含的硫化物也可以包含从第一氧化物扩散的Cu。
在实施方式中，在第一化合物层31及第二化合物层31包含含有Ga的氧化物的情况下，Ga相对于该氧化物所包含的金属元素(金属元素的整体的量)的比优选为50atom％以上。
基体10s例如可以是透光性的基板。基体10s例如可以包含含有有机材料的基板。有机材料例如可以包含选自由丙烯酸、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组成的组中的至少一种。基体10s例如可以包含含有无机材料的基板。无机材料例如可以包含选自由苏打玻璃、白板玻璃、化学强化玻璃及石英组成的组中的至少一种。
基体10s可以包含含有上述有机材料的层和含有上述无机材料的层。这些层被层叠。在实施方式中，也可以省略基体10s。
第一对置导电层11o具有透光性。第一对置导电层11o优选包含氧化物透光性导电膜(半导体导电膜)。氧化物透光性导电膜例如包含选自由氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)、掺杂铝的氧化锌(Al-doped Zinc Oxide；AZO)、掺杂硼的氧化锌(Boron-doped ZincOxide；BZO)、掺杂镓的氧化锌(Gallium-doped Zinc Oxide；GZO)、掺杂的氧化锡、掺杂钛的氧化铟(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)、及氢掺杂氧化铟(Hydrogen-dopedIndium Oxide；IOH)组成的组中的至少一种。氧化物透光性导电膜也可以是包含多个膜的层叠膜。
第一导电层11例如也可以具有透光性。第一导电层11不具有透光性。第一导电层11可以包含金属膜。金属膜例如包含选自由Au及Ag组成的组中的至少一种。
在被掺杂的氧化锡中，掺杂剂例如包含选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的至少一种。
第一导电层11优选包含被掺杂的氧化锡。在第一导电层11包含被掺杂的氧化锡的情况下，例如，优选被掺杂的氧化锡与光电转换层直接接触。在第一导电层11包含被掺杂有的氧化锡膜的情况下，优选在第一导电层11的朝向光电转换层侧的面上设置有被掺杂的氧化锡膜。被掺杂的氧化锡膜优选与光电转换层直接接触。第一导电层11例如优选包含被掺杂的氧化锡膜，该氧化锡膜包含选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的至少一种。在被掺杂的氧化锡膜中，选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl组成的组中的至少一种的浓度相对于氧化锡膜中所含的锡优选为10原子％以下。
第一导电层11例如可以包含含有氧化物透光性导电膜和金属膜的层叠膜。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)例如包含选自Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta及W中的至少一种。
第一导电层11可以包含层间导电膜。层间导电膜设置在氧化物透光性导电膜与基体10s之间、及氧化物透光性导电膜与光电转换层之间。层间导电膜例如可以是点状、线状或网状。层间导电膜例如优选包含选自由金属、合金、石墨烯、导电性氮化物及导电性氧化物组成的组中的至少一种。层间导电膜的开口率例如优选为50％以上。层间导电膜例如包含选自由Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta及W组成的组中的至少一种。
在第一导电层11包含金属膜的情况下，从透过性的观点出发，金属膜的厚度优选为5nm以下。在第一导电层11包含线状或网状的金属膜的情况下，金属膜的厚度也可以超过5nm。
例如，可以通过在基体10s之上形成氧化物透光性导电膜来形成第一导电层11。氧化物透光性导电膜例如可以通过溅射形成。可以通过在基体10s之上形成包含金属的膜来形成第一导电层11。包含金属的膜可以根据需要进行图案化。例如，能够得到网状的金属或者线状的金属。
第二对置导电层12o可以包含与第一对置导电层11o相同的材料及相同的结构。第二导电层12可以包含与第一导电层11相同的材料及相同的结构。
(第二实施方式)
第二实施方式的多结型太阳能电池包含第一实施方式的太阳能电池(例如太阳能电池110或太阳能电池111等)。
图6是例示第二实施方式的多结型太阳能电池的示意性剖视图。
如图6所示，实施方式的多结型太阳能电池200包含第一太阳能电池101及第二太阳能电池201。第一太阳能电池101是第一实施方式的太阳能电池(例如太阳能电池110或太阳能电池111)。第一太阳能电池101和第二太阳能电池201相互层叠。例如，光81通过第一太阳能电池101后入射到第二太阳能电池201。在多结型太阳能电池200中，被层叠的太阳能电池的数量为2以上，是任意的。
第二太阳能电池201的光电转换层的带隙小于太阳能电池101的光电转换层的带隙。第一太阳能电池101的光电转换层的带隙例如为2.10eV以上。第二太阳能电池201的光电转换层的带隙例如为1.0eV以上且1.4eV以下。第二太阳能电池201的光电转换层例如包含化合物半导体层及结晶硅中的至少某一种。化合物半导体层例如包含CIGS系化合物、CIT系化合物及CdTe系化合物中的至少某一种。CIGS系化合物中的In的含有比率高。
第一太阳能电池101几乎透射第二太阳能电池201的光电转换层的吸收带波长的光。能够抑制第二太阳能电池201中的转换效率的降低。得到效率高的多结型太阳能电池。
(第三实施方式)
第三实施方式的太阳能电池模块包含第二实施方式的多结型太阳能电池。
图7是例示第三实施方式的太阳能电池模块的示意性立体图。
如图7所示，实施方式的太阳能电池模块300包含第一太阳能电池模块301及第二太阳能电池模块302。第一太阳能电池模块301及第二太阳能电池模块302彼此层叠。通过了第一太阳能电池模块301的光入射到第二太阳能电池模块302。第一太阳能电池模块301包含第一实施方式的太阳能电池(例如第一太阳能电池110或太阳能电池111)。第一太阳能电池模块301例如包含第二太阳能电池201。
图8是例示第三实施方式的太阳能电池模块的示意性剖视图。
在图8中，简化图示了第一太阳能电池模块301的结构。在图8中，省略了用于电绝缘的化合物层等。在图8中，省略了第二太阳能电池模块302的结构。在第二太阳能电池模块302中，可以根据所使用的太阳能电池的光电转换层等适当地应用太阳能电池模块的结构。
如图8所示，太阳能电池组件300包含多个子模块303。多个子模块303中的一个由虚线包围而示出。多个子模块303相互并联电连接或串联电连接。多个子模块303中的一个包含多个太阳能电池100(太阳能电池单元)。多个太阳能电池100被串联连接。多个太阳能电池100例如沿着X-Y平面排列。
多个太阳能电池100通过分离区域P1～P3(例如划线区域)而被分离。在多个太阳能电池100之一中，在第一电极11A与第二电极12A之间存在光电转换层20A。多个太阳能电池100的一个第一电极11A与多个太阳能电池100的另一个第二电极12A电连接。多个太阳能电池100中的另一个是多个太阳能电池100中的一个的旁边。第一电极11A例如是第一导电层11或第二导电层12。第二电极12A例如是第一对置导电层11o或者第二对置导电层12o。如图8所示，可以设置与这些电极电连接的连接用电极304。这些电极可以经由连接用电极304与外部电连接。连接用电极304例如是端子。
若多个太阳能电池模块彼此间输出电压不同，则存在电流向电压低的太阳能电池模块逆流的情况。由此，产生热。例如，太阳能电池模块的输出降低。
在实施方式中，也可以使用适于各波段的太阳能电池。与将顶部单元的太阳能电池和底部单元的太阳能电池以单体使用时相比，能够得到高发电效率。例如，太阳能电池模块的整体的输出增大。
若太阳能电池模块整体的转换效率高，则能够降低所照射的光能中的成为热的能量比例。例如，能够抑制太阳能电池模块整体的温度。能够抑制伴随温度上升的效率的降低。
(第四实施方式)
第四实施方式的太阳能电池发电系统包含第三实施方式的太阳能电池模块。太阳能发电系统例如被用作进行发电的发电机。例如，太阳能发电系统使用太阳能电池模块进行发电。太阳能发电系统例如可以包含太阳能电池模块及电力转换部。太阳能电池模块进行发电。电力转换部对所发电的电力进行电力转换。太阳能发电系统例如可以包含蓄电部及负载中的至少某一个。蓄积部蓄积发电的电力。负载消耗电力。
图9是例示第四实施方式的太阳能电池发电系统的示意图。
如图9所示，太阳能发电系统400包含太阳能电池模块401(例如太阳能电池模块300)、电力转换装置402、蓄电池403和负载404。蓄电池403及负载404中的一方可以省略。负载404也可以利用蓄积于蓄电池403的电能。电力转换装置402包含电路和元件中的至少某一个。电路及元件中的至少某一个进行电力转换。电力转换包含变压及直流交流转换中的至少某一个。电力转换装置402可以应用与发电电压、蓄电池403及负载404的结构对应的结构。
太阳能电池模块401(例如太阳能电池模块300)包含子模块(第一太阳能电池模块301)。子模块(第一太阳能电池模块301)所包含的太阳能电池发电。发电的电能由电力转换装置402转换。转换后的电能储存于蓄电池403。或者，转换后的电能被负载404消耗。在太阳能电池模块401中，可以设置使太阳能电池模块401追随太阳的移动的太阳光跟踪驱动装置。在太阳能电池模块401可以设置对太阳光进行聚光的聚光体。太阳能电池模块401可以附加用于提高发电效率的装置等。
太阳能发电系统400例如可以用于住宅、商业设施或工厂等不动产。太阳能发电系统400例如可以用于车辆、航空器或电子设备等的动产。
对太阳能发电系统400的利用例进行说明。
图10是表示第四实施方式的太阳能电池发电系统的利用例的示意图。
如图10所示，太阳能电池发电系统被用于车辆500。车辆500包含车身501、太阳能电池模块502、电力转换装置503、蓄电池504、马达505及车轮506。在车体501的上部设置有太阳能电池模块502。由太阳能电池模块502发出的电力由电力转换装置503转换。电力蓄积于蓄电池504。或者，电力被马达505等负载所消耗。利用从太阳能电池模块502或蓄电池504供给的电力，通过电动机505使车轮506旋转。由此，车辆500移动。太阳能电池模块502也可以包含不是多结型的太阳能电池。太阳能电池模块502也可以仅由具备透光性的太阳能电池100的第一太阳能电池模块构成。太阳能电池模块502的至少一部分也可以是透过性的。在该情况下，太阳能电池模块502也可以作为窗设置于车身501的侧面。
实施方式可以包含以下的结构(例如技术方案)。
(结构1)
一种太阳能电池，具备：
第一导电层；
第一对置导电层，包含第一导电区域，从所述第一导电层朝向所述第一导电区域的方向沿着第一方向；
第一光电转换层，设置在所述第一导电层与所述第一导电区域之间；
第一化合物层，包含设置在所述第一光电转换层与所述第一导电区域之间的第一化合物区域；
第二导电层，从所述第一导电层朝向所述第二导电层的第二方向与所述第一方向交叉；
第二对置导电层，包含与所述第一导电层电连接的第二导电区域，从所述第二导电层朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第一方向，从所述第一导电区域朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第二方向；
第二光电转换层，设置在所述第二导电层与所述第二导电区域之间；以及
第二化合物层，包含第二化合物区域及第三化合物区域，所述第二化合物区域设置在所述第二光电转换层与所述第二导电区域之间，所述第三化合物区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
(结构2)
根据结构1所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第三导电区域，
所述第三导电区域将所述第一导电层与所述第二导电区域电连接。
(结构3)
根据结构2所述的太阳能电池，其中，
所述第三导电区域的至少一部分在所述第二方向上位于所述第一光电转换层与所述第二光电转换层之间。
(结构4)
根据结构1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第四导电区域，
所述第二化合物层包含第四化合物区域，
所述第三化合物区域位于所述第四导电区域与所述第二光电转换层的一部分之间，
所述第四化合物区域位于所述第四导电区域与所述第二光电转换层的另一部分之间。
(结构5)
根据结构4所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域在所述第二方向上处于所述第四化合物区域与所述第三化合物区域之间。
(结构6)
根据结构4或5所述的太阳能电池，其中，
所述第四化合物区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
(结构7)
根据结构4～6中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
(结构8)
根据结构4～7中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第五导电区域，
所述第五导电区域在所述第二方向上位于所述第四化合物区域与所述第四导电区域之间，
从所述第五导电区域朝向所述第四导电区域的方向沿着所述第二方向。
(结构9)
根据结构8所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第六导电区域，所述第六导电区域将所述第五导电区域与所述第四导电区域电连接。
(结构10)
根据结构1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一光电转换层及所述第二光电转换层中的至少某一个包含铜及氧。
(结构11)
根据结构1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一光电转换层及所述第二光电转换层中的至少某一个包含Cu2O。
(结构12)
根据结构1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层及所述第二化合物层中的至少某一个包含氧化物，所述氧化物包含选自由Ga、Al、B、In、Ti、Zn、Hf、Zr、Sn、Si及Ge组成的组中的至少一种。
(结构13)
根据结构1～12中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层的导电率低于所述第一光电转换层的导电率，
所述第二化合物层的导电率低于所述第二光电转换层的导电率。
(结构14)
根据结构1～13中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层及所述第二化合物层中的至少某一个为n型。
(结构15)
根据结构1～14中任一项所述的太阳能电池，其中，
还具备基体，
所述基体包含第一面，所述第一面包含第一基体区域及第二基体区域，
所述第一导电层在所述第一方向上位于所述第一基体区域与所述第一导电区域之间，
所述第二导电层在所述第一方向上位于所述第二基体区域与所述第二导电区域之间。
(结构16)
根据结构1～15中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第三化合物区域的所述第二方向上的长度比所述第二光电转换层的所述第一方向上的长度短。
(结构17)
根据结构4所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域的所述第二方向上的长度比所述第二光电转换层的所述第一方向上的长度短。
(结构18)
一种多结型太阳能电池，具备结构1～17中任一项所述的太阳能电池。
(结构19)
一种太阳能电池模块，具备结构18所述的多结型太阳能电池。
(结构20)
一种太阳能电池发电系统，具备结构19所述的太阳能电池模块。
根据实施方式，提供能够提高效率的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统。
以上，参照具体例，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如，关于太阳能电池中包含的导电层、光电转换层、化合物层及基体等各要素的具体结构，只要本领域技术人员通过从公知的范围中适当选择而能够同样地实施本发明并能够得到同样的效果，就包含在本发明的范围内。
另外，将各具体例中的任两个以上的要素在技术上可能的范围内组合而得的具体例，只要包含本发明的主旨，也包含在本发明的范围内。
此外，以作为本发明的实施方式而前述过的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统为基础，本领域技术人员能够适当设计变更而实施的全部的太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块及太阳能电池发电系统，只要包含本发明的主旨，就属于本发明的范围。
此外，在本发明的思想范畴内，本领域技术人员能够想到各种变更例及修正例，这些变更例及修正例也属于本发明的范围。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
[附图标记说明]
10F…第一面、10G…导电膜、10a、10b…第一、第二基体区域、10s…基体、11、12…第一、第二导电层、11A、12A…第一、第二电极、11E、12E…第一、第二单元、11F…导电膜、11a…第一导电区域、11o、12o…第一、第二对置导电层、12b～12f…第二～第六导电区域、20A…光电转换层、20F…光电转换膜、21、22…第一、第二光电转换层、30F…化合物膜、31、32…第一、第二化合物层、31a…第一化合物区域、32b～32e…第二～第五化合物区域、81…光、100、101、110、111、119…太阳能电池、200…多结型太阳能电池、201…太阳能电池、300～303…太阳能电池模块、303…子模块、304…连接用电极、400…太阳能发电系统、401…太阳能电池模块、402…电力转换装置、403…蓄电池、404…负载、500…车辆、501…车身、502…太阳能电池模块、503…电力转换装置、504…蓄电池、505…马达、506…车轮、D1、D2…第一、第二方向、J1…电流密度、P1～P3…分离区域、T1、T2…槽、V1…电压、t1～t3…长度。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，具备：
第一导电层；
第一对置导电层，包含第一导电区域，从所述第一导电层朝向所述第一导电区域的方向沿着第一方向；
第一光电转换层，设置在所述第一导电层与所述第一导电区域之间；
第一化合物层，包含设置在所述第一光电转换层与所述第一导电区域之间的第一化合物区域；
第二导电层，从所述第一导电层朝向所述第二导电层的第二方向与所述第一方向交叉；
第二对置导电层，包含与所述第一导电层电连接的第二导电区域，从所述第二导电层朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第一方向，从所述第一导电区域朝向所述第二导电区域的方向沿着所述第二方向；
第二光电转换层，设置在所述第二导电层与所述第二导电区域之间；以及
第二化合物层，包含第二化合物区域及第三化合物区域，所述第二化合物区域设置在所述第二光电转换层与所述第二导电区域之间，所述第三化合物区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第三导电区域，
所述第三导电区域将所述第一导电层与所述第二导电区域电连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，
所述第三导电区域的至少一部分在所述第二方向上位于所述第一光电转换层与所述第二光电转换层之间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第四导电区域，
所述第二化合物层包含第四化合物区域，
所述第三化合物区域位于所述第四导电区域与所述第二光电转换层的一部分之间，
所述第四化合物区域位于所述第四导电区域与所述第二光电转换层的另一部分之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域在所述第二方向上处于所述第四化合物区域与所述第三化合物区域之间。
6.根据权利要求4或5所述的太阳能电池，其中，
所述第四化合物区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域的至少一部分位于所述第一导电层与所述第二导电层之间。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第五导电区域，
所述第五导电区域在所述第二方向上位于所述第四化合物区域与所述第四导电区域之间，
从所述第五导电区域朝向所述第四导电区域的方向沿着所述第二方向。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，
所述第二对置导电层还包含第六导电区域，
所述第六导电区域将所述第五导电区域与所述第四导电区域电连接。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一光电转换层及所述第二光电转换层中的至少某一个包含铜及氧。
11.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一光电转换层及所述第二光电转换层中的至少某一个包含Cu2O。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层及所述第二化合物层中的至少某一个包含氧化物，所述氧化物包含选自由Ga、Al、B、In、Ti、Zn、Hf、Zr、Sn、Si及Ge组成的组中的至少一种。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层的导电率低于所述第一光电转换层的导电率，
所述第二化合物层的导电率低于所述第二光电转换层的导电率。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一化合物层及所述第二化合物层中的至少某一个为n型。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池，其中，
还具备基体，
所述基体包含第一面，所述第一面包含第一基体区域及第二基体区域，
所述第一导电层在所述第一方向上位于所述第一基体区域与所述第一导电区域之间，
所述第二导电层在所述第一方向上位于所述第二基体区域与所述第二导电区域之间。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第三化合物区域的所述第二方向上的长度比所述第二光电转换层的所述第一方向上的长度短。
17.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，
所述第四导电区域的所述第二方向上的长度比所述第二光电转换层的所述第一方向上的长度短。
18.一种多结型太阳能电池，具备权利要求1～17中任一项所述的太阳能电池。
19.一种太阳能电池模块，具备权利要求18所述的多结型太阳能电池。
20.一种太阳能电池发电系统，具备权利要求19所述的太阳能电池模块。
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