CN117136439A - 太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块以及太阳能发电系统 - Google Patents

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

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Abstract

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。实施方式的太阳能电池包含p电极、n电极、设置于p电极上的p型光吸收层、以及设置于p型光吸收层与n电极之间的n型层。从p型光吸收层的n型层侧的表面朝向p电极侧包含第一区域，第一区域包含n型掺杂剂，第一区域的厚度为1500[nm]以上且p型光吸收层的厚度[nm]以下，第一区域的n型掺杂剂的浓度为1.0×1014[cm‑3]以上且1.0×1019[cm‑3]以下，在第一区域中，n型掺杂剂的浓度及空穴浓度满足10≤{n型掺杂剂的浓度[cm‑3}/{空穴浓度[cm‑3}≤5.0×1026。

Description

太阳能电池、多结型太阳能电池、太阳能电池模块以及太阳能 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、太阳能电池模块以及太阳能发电系统。
背景技术
新的太阳能电池之一是光吸收层中使用氧化亚铜(Cu2O)的太阳能电池。Cu2O是宽带隙半导体。Cu2O是由地球上丰富存在的铜和氧构成的安全且廉价的材料，因此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
[发明所要解决的技术问题]
本发明要解决的技术问题在于，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。
[用于解决技术问题的手段]
实施方式的太阳能电池包含p电极、n电极、设置于p电极上的p型光吸收层、以及设置于p型光吸收层与n电极之间的n型层。从p型光吸收层的n型层侧的表面朝向p电极侧包含第一区域，第一区域包含n型掺杂剂，第一区域的厚度为1500[nm]以上且p型光吸收层的厚度[nm]以下，第一区域的n型掺杂剂的浓度为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下，在第一区域中，n型掺杂剂的浓度以及空穴浓度满足10≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3}/{空穴浓度[cm-3}≤5.0×1026。
附图说明
图1是实施方式的太阳能电池的示意剖视图。
图2是实施方式的太阳能电池的示意剖视图。
图3是说明实施方式的太阳能电池的分析点的图。
图4是实施方式的多结型太阳能电池的剖视图。
图5是实施方式的太阳能电池模块的立体图。
图6是实施方式的太阳能电池模块的剖视图。
图7是实施方式的太阳能发电系统的结构图。
图8是实施方式的车辆的示意图。
图9是实施方式的飞行体的示意图。
图10是关于实施例的表。
图11是关于实施例的表。
图12是关于实施例的表。
图13是关于实施例的表。
图14是关于实施例的表。
图15是关于实施例的表。
图16是关于实施例的表。
图17是关于实施例的表。
图18是关于实施例的表。
图19是关于实施例的表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选的一个实施方式进行详细说明。另外，只要没有特别记载，则表示25℃、1气压(大气)下的物性值。此外，平均表示算术平均值。各浓度是对象的区域或层的平均浓度。在各层中，包含特定元素是指例如在SIMS(Secondary Ion MassSpectrometry：二次离子质谱)中确认存在的元素，不包含特定元素是指，例如在SIMS中无法确认存在的元素。
在说明书中，“/”表示除法符号。其中，“或/和”的“/”是指“或”。在说明书中，“·”表示乘法符号。说明书的数值的“.”表示小数点。
(第一实施方式)
第一实施方式涉及太阳能电池。图1表示第一实施方式的太阳能电池100的示意剖视图。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、n型层4、作为第二电极的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侧的任一侧入射，从n电极5侧入射更优选。实施方式的太阳能电池100是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侧(光入射侧)。在图1中，将基板1设置在p电极2的与p型光吸收层3侧相反一侧，但也可以将基板1设置在n电极5的与n型层4侧相反一侧。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的方式也同样。实施方式的太阳能电池100的光从n电极5侧朝向p电极2侧入射。
基板1是透明的基板。基板1可以使用透射光的丙烯酸、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)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、过氟烷基化物(PFA)等)、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺等有机系的基板、钠钙玻璃、白板玻璃、化学强化玻璃、石英等无机系的基板。基板1也可以层叠上述列举的基板。
p电极2设置在基板1上，配置在基板1与p型光吸收层3之间。p电极2优选与p型光吸收层3欧姆接合。p电极2是设置在p型光吸收层3侧的具有光透射性的导电层。p电极2的厚度典型地为100nm以上且2000nm以下。在图1中，p电极2与p型光吸收层3直接接触。p电极2优选含有1层以上的氧化物透明导电膜。作为氧化物透明导电膜，可以使用氧化铟锡(IndiumTin Oxide；ITO)、铝掺杂氧化锌(Al-doped Zinc Oxide；AZO)、硼掺杂氧化锌(Boron-dopedZinc Oxide；BZO)、镓掺杂氧化锌(Gallium-doped Zinc Oxide；GZO)、掺杂氧化锡、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 IndiumOxide；IOH)等半导体导电膜，但没有特别限定。氧化物透明导电膜也可以是具有多个膜的层叠膜。作为向氧化锡等膜的掺杂剂，只要是选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等组成的组中的一种以上即可，没有特别限定。p电极2优选含有掺杂有选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等组成的组中的一种以上元素的氧化锡膜。在掺杂的氧化锡膜中，选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等组成的组中的一种以上元素相对于氧化锡膜中所含的锡优选含有10原子％以下。作为p电极2，可以使用将氧化物透明导电膜和金属膜层叠而成的层叠膜。金属膜厚度为1[nm]以上且2[μm]以下是优选的，金属膜中所含的金属(包括合金)不特别限定于Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等。另外，p电极2优选在氧化物透明导电膜与基板1之间、或在氧化物透明导电膜与p型光吸收层3之间含有点状、线状或网状的电极(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一种以上)。点状、线状或网状的金属优选相对于氧化物透明导电膜而言的开口率为50％以上。点状、线状或网状的金属不特别限定于Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等。在p电极2使用金属膜的情况下，从透射性的观点考虑，优选为5[nm]以下左右的膜厚。在使用线状或网状的金属膜的情况下，由于透射性由开口部确保，所以金属膜的膜厚不受此限制。
在氧化物透明导电膜的p型光吸收层3侧的最表面上，优选设置与p型光吸收层3欧姆接合的掺杂的氧化锡膜。在氧化物透明导电膜的p型光吸收层3侧的最表面设置的掺杂的氧化锡膜的至少一部分优选与p型光吸收层3直接接触。
p型光吸收层3是p型半导体层。p型光吸收层3设置在p电极2上。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的电接触，也可以存在其他层。p型光吸收层3配置在电极2和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包含第一区域3a。p型光吸收层3优选为化合物半导体。当未掺杂时，p型光吸收层3优选为p型化合物半导体。作为未掺杂时p型化合物半导体层，是包含氧化亚铜(氧化亚铜化合物)、具有黄铜矿(chalcopyrite)结构的化合物、具有硫铜锡锌矿(kesterite)结构的化合物、具有黄锡矿(stannite)结构的化合物及具有钙钛矿(perovskite)结构的化合物中的任一种的半导体层，且优选仅包含任一种的半导体层。
在p型光吸收层3包含氧化亚铜的情况下，优选为以氧化亚铜为主体的氧化亚铜化合物。即，p型光吸收层3优选为包含氧化亚铜化合物的半导体层。p型光吸收层3优选为氧化亚铜化合物的多晶。氧化亚铜化合物中，作为一部分杂质，可以微量含有选自由铜(Cu)、氧化铜(CuO)及氢氧化铜(Cu(OH)2)组成的组中的一种以上的氧化亚铜的杂质。在模拟中，未考虑杂质，但即使在微量(在p型光吸收层3中所占的质量比率为0.1％以下)含有杂质的情况下，也与不存在杂质的情况同样地得到第一区域3a的效果。
若将铜的原子数设为1，则氧化亚铜化合物中所含的氧的原子数优选为0.48以上且0.56以下。若相对于铜而氧多，则氧化亚铜化合物中所含的氧化铜的比率变高，由此带隙变窄，p型光吸收层3的透光性降低，因此不优选。若相对于铜的比率而言氧少，则氧化亚铜化合物中所含的铜变多，从而透光性降低，因此并不优选。
氧化亚铜化合物是以氧化亚铜为主体的氧化物。在将p型光吸收层3所含的全部金属元素设为100[％]时，p型光吸收层3所含的铜元素优选为95[％]以上且100[％]以下，更优选为98[％]以下以上且100[％]以下，进一步更优选为99[％]以上且100[％]以下。
氧化亚铜化合物包含铜、氧以及由M1表示的元素且任选包含M3表示的元素，或者包含铜、氧、由M1表示的元素或/和M2表示的元素且任选包含M3表示的元素。由M1表示的元素优选为选自由Cl、F、Br及I组成的组中的一种以上的卤素。由M2表示的元素优选选自由Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上的金属元素。M3优选为选自由Sn、Sb、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Ga、Si、Ge、N、P、B、Ti、Hf、Zr及Ca组成的组中的一种以上的元素。p型光吸收层3在氧化亚铜或包含由M3表示的元素的氧化亚铜的复合氧化物中掺杂有作为n型掺杂剂的由M1表示的元素或/和由M2表示的元素。根据不含由M3表示的元素的条件的模拟，求出第一区域3a等条件，但在p型光吸收层3中包含由M3表示的元素的情况下，具体而言在包含在氧化亚铜的复合氧化物中掺杂了n型掺杂剂的第一区域3a的p型光吸收层3中，能够得到第一区域3a的效果。
p型光吸收层3的95[wt％]以上且100[wt％]以下优选为氧化亚铜化合物，p型光吸收层3的98[wt％]以上且100[wt％]以下更优选为氧化亚铜化合物，进一步更优选99[wt％]以上且100[wt％]以下为氧化亚铜化合物。可以由氧化亚铜化合物构成p型光吸收层3的100[wt％]。
若p型光吸收层3所含的异相少且结晶性好，则p型光吸收层3的透光性变高，因此优选。若p型光吸收层3中含有M3的元素，则可以调整p型光吸收层3的带隙。p型光吸收层3的带隙优选为2.0[eV]以上且2.2[eV]以下。若是该范围的带隙，则在将光吸收层中使用Si的太阳能电池用于底部单元、将实施方式的太阳能电池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两者中高效地利用太阳能。p型光吸收层3优选包含Sn或/和Sb。p型光吸收层3的Sn或Sb可以是被添加到p型光吸收层3中的，也可以是来自p电极2的。p型光吸收层3中含有的Ga是在成膜出p型光吸收层3的原料中不包含而n型层4中含有的Ga扩散到p型光吸收层3的Ga。在n型层4成膜时还使用其他元素的情况下，这些元素有时也扩散到p型光吸收层3。
上述p型光吸收层3的组成比是p型光吸收层3的整体的组成比。另外，上述p型光吸收层3的化合物组成比优选在p型光吸收层3中整体满足。
在p型光吸收层3与n型层4为不同种类的化合物且pn为异质结的情况下，若n型层4的元素向p型光吸收层3扩散或/和p型光吸收层3的元素向n型层4扩散，则有时在p型光吸收层3与n型层4之间存在相互的元素扩散的厚度为20nm以下的混合区域。占混合区域的金属元素的90[atom％]以下为包含于p型光吸收层3的金属，进而，占混合区域的金属元素的10[atom％]以上为n型层4中所含的金属元素。在存在混合区域的情况下，p型光吸收层3的n型层4侧的表面是除混合区域以外的p型光吸收层3的n型层4侧的表面，n型层4的p型光吸收层3侧的表面是除混合区域以外的n型层4的p型光吸收层3侧的表面。
p型光吸收层3的厚度通过利用电子显微镜的截面观察、阶梯差计求出，优选为2000[nm]以上且15000[nm]以下(1[μm]以上且15[μm]以下)，更优选为2500[nm]以上且10000[nm]以下，进一步更优选为4000[nm]以上且10000[nm]以下，优选为4000[nm]以上且8000[nm]以下。p型光吸收层3的表面凹凸的高低差少，p型光吸收层3的最小厚度与最大厚度之差优选为0[nm]以上且100[nm]以下，更优选为0[nm]以上且50[nm]以下。p型光吸收层3具有长方体形状。
作为模拟软件，使用SCAPS(SCAPS-1D for thin film solar cells developedat ELIS，University of Gent)，通过进行求解泊松方程式和电流连续式的计算的模拟发现：在p型光吸收层3的n型层4侧存在作为p-型、i型或n-型的任一型的第一区域3a，第一区域3a和n型层4接合，从而与不存在第一区域3a的情况相比短路电流密度增加，转换效率提高。
第一区域3a是p型光吸收层3中包含n型掺杂剂的区域。第一区域3a从n型层4侧的表面朝向p电极2侧存在。由M1表示的元素和由M2表示的元素是氧化亚铜的n型掺杂剂，在第一区域3a中包含由M1表示的元素，或者包含由M1或/和M2表示的元素。第一区域3a是包含p-型、i型或n型掺杂剂但电子浓度[cm-3]为1015[cm-3]以上的不完全n型化的n-型。作为第一区域3a中所含的n型掺杂剂，优选包括Cl。第一区域3a中所含的n型掺杂剂优选为Cl。
第一区域3a的n型掺杂剂的浓度有时以n型层4侧为高浓度且p电极2侧为低浓度的方式倾斜。此时，在第一区域3a中存在n-型、i型和p-型中的2个或3个导电型。
即使设置第一区域3a的厚度为10[nm]左右或100[nm]左右的第一区域3a，也未确认到转换效率的提高，但通过设置比上述厚度非常厚的第一区域3a，短路电流密度显著增加，转换效率提高。即使设置厚的第一区域3a，FF(曲线因子)也以相同程度增加，因此厚的第一区域3a有助于转换效率的提高。第一区域3a的厚度优选为1500[nm]以上且p型光吸收层3的厚度[nm]以下，更优选为2000[nm]以上且p型光吸收层3的厚度[nm]以下。从模拟可知，与不存在第一区域3a的方式相比，p型光吸收层3整体为第一区域3a的方式和一部分为第一区域3a的方式的短路电流密度和转换效率均提高。
第一区域3a优选为连续的一个区域。若第一区域3a在p型光吸收层3中作为分割的两个以上的区域存在，则由于p型光吸收层内的耗尽层宽度变窄的原因导致短路电流密度降低。若在第一区域3a与n型层4之间存在非第一区域3a的p型光吸收层3，则由于p型光吸收层内的耗尽层宽度变窄的原因导致短路电流密度降低。因此，优选存在从p型光吸收层3的n型层4侧的表面朝向p电极2侧地连续的一个第一区域3a。
若在p型光吸收层3的n型层4侧的表面存在第一区域3和不是第一区域3a的p型光吸收层3这两者，则n型层4包含与第一区域3a接合的部分和与不是第一区域3a的p型光吸收层3接合的部分这两者，由此，由于耗尽层宽度局部变窄的原因，导致短路电流密度降低。因此，优选在p型光吸收层3的n型层4侧的表面的整面存在第一区域3a。
若第一区域3a为薄的区域，则由于设置第一区域3a而导致的短路电流密度增加的效果几乎没有。通过充分地具有第一区域3a的厚度，短路电流密度增加。
在p型光吸收层3的厚度为2000[nm]以上且小于4000nm的情况下，从增大短路电流密度的观点考虑，第一区域3a的厚度更优选为1500[nm]以上且p型光吸收层3的厚度[nm]以下。从提高转换效率的观点考虑，p型光吸收层3的厚度优选为4000[nm]m以上且10000[nm]以下。当p型光吸收层3厚度为4000[nm]以上时，当p型光吸收层3的厚度为t[nm]时，第一区域3a的厚度优选为((t-4000)/2)+1500[nm]以上且t[nm]以下((t-2000)/2)+1000[nm]以上且t[nm]以下更优选，((t-2000)/2)+2000[nm]以上且t[nm]以下更优选。
当p型光吸收层3的厚度为2000[nm]以上且小于4000[nm]的情况下，从增大短路电流密度的观点考虑，第一区域3a的厚度优选为1500[nm]以上且小于t[nm]，更优选为1500[nm]以上且0.9t[nm]以下。另外，当p型光吸收层3的厚度为4000[nm]以上的情况下，第一区域3a的厚度优选为((t-4000)/2)+1500[nm]以上且小于t[nm]，更优选为((t-2000)/2)+1000[nm]以上且小于t[nm]，((t-2000)/2)+2000[nm]以上且t[nm]以下进一步优选。另外，当p型光吸收层3的厚度为4000[nm]以上的情况下，第一区域3a的厚度优选为((t-4000)/2)+1500[nm]以上且0.9t[nm]以下，更优选为((t-2000)/2)+1000[nm]以上且0.9t[nm]以下，((t-2000)/2)+2000[nm]以上且0.9t[nm]以下进一步优选。
短路电流密度的增加效果在第一区域3a的厚度为2000[nm]以上时变得显著。因此，p型光吸收层3的厚度优选为2000[nm]以上且15000[nm]以下，第一区域3a的厚度优选为2000[nm]以上且t[nm]以下。在p型光吸收层3的一部分不是第一区域3a的情况下，第一区域3a的厚度优选为2000[nm]以上且小于t[nm]，优选为2000[nm]以上且0.9t[nm]以下。在将第一区域3a的厚度设为2000nm以上的情况下，p型光吸收层3的厚度优选为4000nm以上且10000nm以下，更优选为4000nm以上且8000nm以下，进一步更优选为4000nm以上且6000nm以下。
从增加短路电流密度的观点考虑，p型光吸收层3的厚度为2000[nm]以上且15000[nm]以下，优选为4000[nm]以上且10000[nm]以下，更优选为4000[nm]以上且8000[nm]以下，进一步更优选为4000[nm]以上且6000[nm]以下，第一区域3a的厚度为2000[nm]以上((p型光吸收层3的厚度[nm])-(p型光吸收层3的厚度[nm]-2000[nm])/4)[nm]以下。
第一区域3a的最小厚度与最大厚度之差优选为0[nm]以上且500[nm]以下，更优选为0[nm]以上且300[nm]以下。由于若第一区域3a的厚度的偏差少则p型光吸收层3内的耗尽层宽度的偏差少这一原因而优选。
在第一区域3a中，满足从由Cl、F、Br及I组成的组中选择的一种以上的卤素元素的总浓度(n型掺杂剂的浓度)[cm-3]为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下，且1.0×101≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3]}/{空穴浓度[cm-3]}≤5.0×1026是优选的。在第一区域3a中含有由M2表示的元素的情况下，n型掺杂剂的浓度[cm-3]是选自由Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上的元素的总浓度，或者是选自由Cl、F、Br、I、Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上元素的总浓度[cm-3]。当满足上述{n型掺杂剂的浓度[cm-3]}/{空穴浓度[cm-3]}范围时，短路电流密度提高，开路电压及曲率因子为中等以上，因此能够得到转换效率高的太阳能电池100。
通过n型掺杂剂能够确认短路电流密度增加的p型光吸收层3的块体(bulk)的空穴浓度(不包含n型掺杂剂的状态的空穴浓度)为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下。在满足上述n型掺杂剂的浓度的情况下，在第一区域3a的空穴浓度高或空穴浓度低的情况下，通过设置第一区域3a，短路电流密度不会增加或降低。根据块体的空穴浓度，第一区域3a的优选空穴浓度的范围不同。因此，根据发明人的模拟，发现了根据第一区域3a的n型掺杂剂的浓度与第一区域3a的空穴浓度的关系而短路电流密度增加的条件。在第一区域3a中为1.0×101≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3]}/{空穴浓度[cm-3]}≤5.0×1026优选满足。
另外，即使在第一区域3a厚度小于1500nm的情况下，也有短路电流密度显著增加的情况，但在第一区域3a的厚度小于1500nm的情况下也包含因n型掺杂剂的浓度或块体的空穴浓度(不包含n型掺杂剂的状态的空穴浓度)而短路电流密度难以增加的方式。在满足第一区域3a为1500nm以上、且1.0×101≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3]}/{空穴浓度[cm-3]}≤5.0×1026时，无论哪个模拟结果，短路电流密度都增加。
在第一区域3a中，n型掺杂剂浓度[cm-3]为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下、并且空穴浓度为4.0×10-12〔cm-3〕以上且9.0×1013[cm-3]以下进一步优选。在第一区域3a中，n型掺杂剂浓度[cm-3]为9.0×1014[cm-3]以上且1.0×1017[cm-3]以下、并且空穴浓度为5.0×10-11〔cm-3〕以上且2.0×106[cm-3]以下进一步优选。
第一区域3a的n型掺杂剂的浓度的最小值与最大值之差优选为1倍以上且1000倍以下，更优选为1倍以上且100倍以下，进一步更优选为1倍以上且50倍以下。但是，在第一区域3a的n型掺杂剂浓度以在n型层4侧高且朝向p电极2侧变低的方式倾斜的情况下，有时比上述n型掺杂剂浓度的最小值与最大值之差大。
p型光吸收层3的整体可以是第一区域3a，但p型光吸收层3的p电极2侧优选不是第一区域3a。非第一区域3a的区域的p型光吸收层3的空穴浓度优选为第一区域3a的空穴浓度的1倍以上且100，000倍以下，更优选为第一区域3a的空穴浓度的5倍以上且100000倍以下，进一步优选为第一区域3a的空穴浓度的10倍以上且100000倍以下。非第一区域3a的区域的p型光吸收层3的空穴浓度优选为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下，更优选为1.0×1015[cm-3]以上且1.0×1018[cm-3]以下。在非第一区域3a的区域的p型光吸收层3中，不满足n型掺杂剂的浓度[cm-3]为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下或/和1.0×101≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3}/{空穴浓度[cm-3}≤5.0×1026。
在氧化亚铜化合物M3中，Si、Ge、N及P是氧化亚铜的p型掺杂剂。在p型光吸收层3中含有选自由Si、Ge、N及P组成的组中的一种以上的情况下，在第一区域3a中有时含有氧化亚铜的p型掺杂剂。第一区域3a中的Si、Ge、N及P的总浓度[cm-3]优选为n型掺杂剂的浓度[cm-3]的30％以下，更优选为n型掺杂剂的浓度[cm-3]的10％以下，优选为n型掺杂剂的浓度[cm-3]的1％以下。在第一区域3a中含有p型掺杂剂情况下，n型掺杂剂的浓度[cm-3]为从选自由Cl、F、Br及I组成的组中的一种以上卤素的总浓度、选自由Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上元素的总浓度、或选自由Cl、F、Br、I、Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上的总浓度[cm-3]中减去Si、Ge、N及P的总浓度[cm-3]。
在p型光吸收层3中，第一区域3a从p型光吸收层3的朝向n型层4侧的表面朝向p型光吸收层3的p电极2侧而存在。p型光吸收层3的整体为第一区域3a的太阳能电池100和p型光吸收层3的一部分为第一区域3a的太阳能电池100都是优选的方式。
第一区域3a与非第一区域3a的p型光吸收层3的边界是不满足n型掺杂剂的浓度[cm-3]的条件及空穴浓度[cm-3]和{n型掺杂剂的浓度[cm-3}/{空穴浓度[cm-3}的条件的边界，而且不是结晶组织的界面。在p型光吸收层3的整体为p型区域3a的情况下，不存在第一区域3a与非第一区域3a的p型光吸收层3的边界。
如图2的太阳能电池的示意剖视图所示那样，包含p型区域3a的p型光吸收层3优选在p电极2侧包含p+型的第二区域3b。通过设置第二区域3b，能够抑制再结合，使短路电流密度增加。
第二区域3b是空穴浓度为5.0×1017[cm-3]以上且1.0×1020[cm-3]以下的区域。有时在非第一区域3a的p型光吸收层3中包含第二区域3b。若第二区域3b的区域厚度过薄，则再结合抑制的效果变少。另外，若第二区域3b的区域厚度过厚，则第二区域3b的光载流子生成的量子效率比第二区域3b以外的光载流子层的量子效率低，因此短路电流降低而不优选。因此，第二区域3b的厚度优选为0[nm]以上且100nm以下，更优选为1[nm]以上且100[nm]以下，更优选为10[nm]以上且100[nm]以下。
在p型光吸收层3中包含第一区域3a及第二区域3b双方情况下，p型光吸收层3的既不是第一区域3a也不是第二区域3b的区域的空穴浓度优选为第一区域3a空穴浓度的1倍以上且100000倍以下、第二区域3b的空穴浓度的0.00001倍以上且0.1倍以下，更优选为第一区域3a空穴浓度的5倍以上且100000倍以下、第二区域3b的空穴浓度的0.00001倍以上且0.01倍以下，更优选为第一区域3a的空穴浓度的10倍以上且100000倍以下、第二区域3b的空穴浓度的0.00001倍以上且0.01倍以下。
第二区域3b优选包含选自由Si、Ge、N及P组成的组中的一种以上的p型掺杂剂。第二区域3b中包含的p型掺杂剂的浓度为5.0×1017[cm-3]以上且1.0×1021[cm-3]以下是优选的，为1.0×1018[cm-3]以上1.0×1021[cm-3]以下进一步优选。
p型光吸收层3等的组成分析，例如通过用例如二次离子质谱法(Secondary IonMass Spectrometry，SIMS)分析在图3的说明分析点的图所示的等间隔内尽可能不隔开地分布的分析点(A1～A9)来求出。图2是从光的入射侧观察太阳能电池100的示意图。在分析p型光吸收层3的组成时，D1是p型光吸收层3的宽度方向的长度，D2是p型光吸收层3的进深方向的长度。组成分析例如从n型层4的表面朝向p电极2进行。
关于p型光吸收层3的组成，在将p型光吸收层3的厚度设为d1的情况下，距p电极2侧的p型光吸收层3的表面为0.1d1、0.2d1、0.3d1、0.4d1、0.5d1、0.6d1、0.7d1、0.8d1、0.9d1的深度处的组成的平均值。在SIMS的情况下，若分析p型光吸收层3的表面，则容易检测n型层4的元素，因此优选通过从0.1d1地点起分析p型光吸收层3而求出平均组成。首先在0.1d1、0.2d1、0.3d1、0.4d1、0.5d1、0.6d1、0.7d1、0.8d1、0.9d1的深度处求出包含n型掺杂剂的整体组成。再次通过SIMS测定仅对n型掺杂剂的浓度进行分析，由此求出详细的n型掺杂剂的浓度分布。能够根据求出的n型掺杂剂的浓度分布求出p型光吸收层3中的第一区域3a的存在推定位置、第二区域3b的存在位置和p型光吸收层3整体的n型掺杂剂的浓度。
使用根据n型掺杂剂的浓度求出的第一区域3a和第二区域3b的存在推定位置的信息，求出p型光吸收层3的空穴浓度。例如，推定为p型光吸收层3的厚度为6μm、且第一区域3a存在于p型光吸收层3的n型层4侧的表面起到4μm的深度时，例如，首先，从n型层4侧向p型光吸收层3侧通过研磨或蚀刻除去部件，测定p型光吸收层3单体的整体的空穴浓度。接着，从p型光吸收层3的p电极2侧除去p型光吸收层3的同时，例如每隔500nm的除去厚度测定空穴浓度。从p电极2侧除去p型光吸收层3直到p型光吸收层3的距n型层4侧的表面起的厚度为4μm左右，而求出满足上述第一区域3a的空穴浓度条件的位置。通过将求出空穴浓度时的除去厚度的间隔从500nm设为100nm，能够提高测定精度。并且，将满足n型掺杂剂的浓度和空穴浓度的条件的区域作为第一区域3a。另外，也可以根据所求出的空穴浓度，求出p型光吸收层3的除了第一区域3a以外的区域的空穴浓度。
p型光吸收层3例如优选通过溅射等成膜。
当p型光吸收层3包含具有黄铜矿结构的化合物的情况下，具有黄铜矿结构的化合物包含例如包含11族元素(Cu、Ag)、13族元素(Al、Ga、In)及16族(S、Se、Te)的化合物。作为具有黄铜矿结构的化合物的n型掺杂剂，优选Zn或/和Cd。
当p型光吸收层3含有具有硫铜锡锌矿结构的化合物时，作为具有硫铜锡锌矿结构的化合物，例如可举出Cu2ZnSn(S，Se)4。作为具有硫铜锡锌矿结构的化合物的n型掺杂剂，优选Cd。
在p型光吸收层3包含具有黄锡矿结构的化合物的情况下，作为具有黄锡矿结构的化合物，例如可举出Cu2(Fe、Zn)Sn(S、Se)4。作为具有黄锡矿结构的化合物的n型掺杂剂，优选Cd。
在p型光吸收层3包含具有钙钛矿结构的化合物的情况下，作为具有钙钛矿结构的化合物，可举出CH3NH3PbX3(X为至少一种以上的卤素)。
n型层4是n型半导体层。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优选设置在p型光吸收层3上。n型层4与p型光吸收层3的与p电极2接触的面的相反侧的面直接接触。n型层4优选包含含有包含Ga的氧化物的半导体层、或含有n型的氧化亚铜化合物的半导体层。含有包含Ga的氧化物的半导体层、或含有n型的氧化亚铜化合物的半导体层与p型光吸收层3形成pn结(如果混合区域为i型则为pin结)。在n型层4使用含有包含Ga的氧化物的半导体层时，太阳能电池100是异质结型的太阳能电池。在n型层4使用含有氧化亚铜化合物的半导体层时，太阳能电池100是同质接合型的太阳能电池。n型层4可以是含有包含Ga的氧化物的半导体层、或者含有n型的氧化亚铜化合物的半导体层的单层，也可以是多层。多层的n型层4可举出包含多层包含组成不同的包含Ga的氧化物的半导体层的方式、包含多层包含n型的氧化亚铜化合物的半导体层组成不同含有包含Ga的氧化物的半导体层的方式。无论是异质结型的太阳能电池，还是同质结型的太阳能电池，耗尽层宽度都扩大，从而理论上短路电流密度提高，因此通过在异质结型的太阳能电池以及同质结型的太阳能电池中设置第一区域3a，短路电流密度及转换效率提高。
优选含有以Ga为主要成分的化合物(氧化物)。n型层4可以在以Ga为主要成分的氧化物中混合其他氧化物，也可以在以Ga为主要成分的氧化物中掺杂其他元素，还可以将以掺杂了其他元素的Ga为主要成分的氧化物和其他氧化物混合。n型层4为单层或多层。n型层4所含的金属元素中，Ga优选为40原子％以上，更优选为50原子％以上。n型层4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优选包含含有由M3表示的元素和Ga的氧化物。以Ga为主要成分的氧化物例如是含有由M3表示的元素和Ga的氧化物。n型层4优选包含含有M3和Ga的氧化物，所述M3是选自由H、Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca组成的组中的一种以上元素。n型层4优选包含90wt％以上且100wt％以下的含有M3和Ga的氧化物氧化物，该M3选自由H、Sn、Sb、Cu、Ag、Li、Na、K、Cs、Rb、Al、In、Zn、Mg、Si、Ge、N、B、Ti、Hf、Zr及Ca组成的组中的一种以上元素。n型层4的以Ga为主要成分的化合物优选为平均组成由GahM3iOj表示的含有M3和Ga的氧化物。h、i及j优选满足1.8≤h≤2.1、0≤i≤0.2及2.9≤j≤3.1。
优选n型层4的90[wt％]以上且100[wt％]以下为包含M3和Ga的氧化物。更优选n型层4的95[wt％]以上且100[wt％]以下为包含M3和Ga的氧化物。更优选n型层4的98[wt％]以上且100[wt％]以下为由包含M3和Ga的氧化物表示的化合物。n型层4所含的Cu是成膜出n型层4的原料中不包含、而p型光吸收层3所含的Cu扩散至n型层4的。在p型光吸收层3的成膜时还使用其他元素的情况下，这些元素有时也扩散到n型层4。
n型层4的膜厚典型地为3nm以上且100nm以下。若n型层4的厚度小于3nm，则有时在n型层4的覆盖率差的情况下产生漏电流，使特性降低。在覆盖率良好的情况下，并不限定于上述膜厚。若n型层4的厚度超过50[nm]，则有时发生由于n型层4的过度高电阻化而引起特性降低、由透射率降低引起的短路电流降低。因此，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。
另外，n型层4的化合物的组成只要没有附带特别条件，则为n型层4整体的平均组成。在将n型层4的厚度设为d4的情况下，n型层4的组成是距p型光吸收层3侧的n型层4的表面为0.2d4、0.5d4、0.8d4的深度处的组成的平均值。除了存在n型层4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，n型层4优选满足上述及下述的优选组成。另外，在n型层4非常薄的情况下(例如5nm以下)，能够将距p型光吸收层3侧的n型层4的表面为0.5d的深度处的组成视为n型层4的整体的组成。另外，分析通过在距n型层4的表面的各距离处利用例如二次离子质谱分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry；SIMS)对图3的说明分析点的图所示那样的等间隔地尽可能无间隔地分布的分析点(A1～A9)进行分析而求出。图3是从光的入射侧观察太阳能电池100的示意图。在分析n型层4的组成的情况下，D1是n型层4的宽度方向的长度，D2是n型层4的进深方向的长度。
在p型光吸收层3不含氧化亚铜的方式中，可以使用n型的氧化物层等作为n型层4。
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。n电极5优选设置在n型层4上。n电极5和p型光吸收层3夹着n型层4。在n型层4和n电极5之间可以设置未图示的中间层。n电极5优选使用氧化物透明导电膜。作为n电极5中使用氧化物透明导电膜，优选是选自由氧化铟锡、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组成的组中的一种以上的半导体导电膜。作为向氧化锡等膜的掺杂剂，只要是选自由In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、Ta、W、Mo、F及Cl等组成的组中的一种以上即可，没有特别限定。n电极5可以包含网状或线状电极，以使氧化物透明导电膜低电阻化。对于网状或线状的电极，不特别限定Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta或W等。n电极5也可以使用石墨烯。石墨烯优选与银纳米线层叠。
n电极5的厚度通过利用电子显微镜的截面观察、阶梯差计求出，没有特别限定，典型地为50[nm]以上且2[μm]以下。
n电极5优选通过例如溅射等成膜。
(第二实施方式)
第二实施方式涉及多结型太阳能电池。图4表示第二实施方式的多结型太阳能电池的截面概念图。图4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。另外，实施方式的多结型太阳能电池200也包括使3个以上的太阳能电池接合而成的太阳能电池。
由于第一实施方式的第一太阳能电池100的p型光吸收层(氧化亚铜)3的带隙为2.0[eV]以上且2.2[eV]以下左右，因此第二太阳能电池201的光吸收层的带隙优选为1.0[eV]以上且1.6[eV]以下。作为第二太阳能电池201的光吸收层，优选为选自由In的含有比率高的CIGS系和CdTe系组成的组中的一种以上的化合物半导体层、选自由结晶硅和钙钛矿型化合物组成的组中的一种。
(第三实施方式)
第三实施方式涉及太阳能电池模块。图5表示第3实施方式的太阳能电池模块300的立体图。图5的太阳能电池模块300是层叠了第一太阳能电池模块301和第二太阳能电池模块302的太阳能电池模块。第一太阳能电池模块301是光入射侧，使用第一实施方式的太阳能电池100。第二太阳能电池模块302优选使用第二太阳能电池201。
图6表示太阳能电池模块300的剖视图。在图6中，详细示出了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302中，根据所使用的太阳能电池的光吸收层等适当地选择太阳能电池模块的结构。图6的太阳能电池模块300包含多个由多个太阳能电池100(太阳能电池单元)横向排列并通过布线304串联电连接的以虚线包围的子模块303，多个子模块303并联电连接或串联电连接。相邻的子模块303通过母线305电连接。
相邻的太阳能电池100的上部侧的n电极5和下部侧的p电极2通过布线304连接。第3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，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。优选构成为，子模块303中的太阳能电池100的两端与母线305连接，母线305将多个子模块303并联电连接或串联电连接，调整与第二太阳能电池模块302的输出电压。另外，第3实施方式所示的太阳能电池100的连接方式是一例，能够通过其他的连接方式构成太阳能电池模块。
(第四实施方式)
第四实施方式涉及太阳能发电系统。第四实施方式的太阳能电池模块在第四实施方式的太阳能发电系统中，能够用作进行发电的发电机。实施方式的太阳能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、对发电的电力进行电力转换的单元、以及储存发电出的电的蓄电单元或消耗发电出的电力的负载。图7表示实施方式的太阳能发电系统400的结构图。图7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。蓄电池403和负载404也可以省略任一方。负载404也可以构成为还能够利用蓄积于蓄电池403的电能。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、直流交流转换等电力转换的电路或元件的装置。转换器402的结构只要根据发电电压、蓄电池403、负载404的结构而采用适当的结构即可。
太阳能电池模块300所包含的受光的子模块303所包含的太阳能电池单元发电，其电能由转换器402转换，由蓄电池403蓄积或由负载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始终朝向太阳的太阳光跟踪驱动装置，或者设置对太阳光进行聚光的聚光体，或者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、商业设施或工厂等的不动产，或者用于车辆、飞机或电子设备等的动产。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，期待发电量的增加。
作为太阳能发电系统400的利用例，示出了车辆。图8表示车辆500的结构概念图。图8的车辆500包含车体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。由设置在车身501上部的太阳能电池模块502发电出的电力被电力转换装置503转换，由蓄电池504充电或者以马达505等的负荷消耗电力。通过使用从太阳能电池模块502或蓄电池504提供的电力通过马达505使轮胎(车轮)506旋转，由此车辆500可以移动。作为太阳能电池模块502，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，除了车身501的上部之外，还优选使用太阳能电池模块502作为向车身501的侧面发电的窗。
作为太阳能发电系统400的利用例，示出了飞行体(无人机)。飞行体使用太阳能电池模块401。使用图9的飞行体600的示意图简单地说明本实施方式的飞行体的结构。飞行体600具有太阳能电池模块401、机体骨架601、马达602、旋翼603和控制单元604。太阳能电池模块401、马达602、旋翼603和控制单元604配置在机体骨架601上。控制单元604转换或输出调整从太阳能电池模块401输出的电力。马达602使用从太阳能电池模块401输出的电力使旋翼603旋转。通过设为具有实施方式的太阳能电池模块401的本结构的飞行体600，提供能够使用更多的电力飞行的飞行体。
以下，根据实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于以下实施例。
(实施例A-1～A-9、比较例A-1～A-15)
在以下条件下进行模拟。太阳能电池100是依次层叠p型光吸收层3、n型层4、n电极5而成的结构。通过模拟，求出开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子、转换效率。在模拟中，虽然没有考虑基板1，但由于在模拟中没有考虑基板1的有无，所以即使在基板1存在的情况下也能够得到与下述实施方式相同的结果。在模拟中，在模拟中没有考虑p电极2。模拟软件对太阳能电池层数有限制。如果p型光吸收层3和p电极2进行欧姆接合，则即使不考虑p电极2的具体的层组成，也可以作为太阳能电池100的串联电阻Rs的电阻值进行评价。因此，在p型光吸收层3和p电极2欧姆接合的前提下(在串联电阻Rs中反映p电极2的薄层电阻和界面电阻的前提下)，进行了不包含p电极2的太阳能电池100的模拟。
p型光吸收层3：Cu2O层厚度、缺陷能级、掺杂有n型掺杂剂的状态的第一区域3a的空穴浓度(空穴浓度)、第一区域3a的厚度示于图10的表中。
n型层4：Ga2O3层厚度11[nm]。
n电极5：Zn0.80Sn0.20O1.2层(厚度11nm)和Al掺杂ZnO层(厚度57[nm])的层压。
n型掺杂剂：Cl。
串联电阻Rs＝8[Ω·cm]
模拟方法：求解SCAPS泊松方程和电流连续的式子。
在图10的表中，还示出了各实施例和比较对象(控制)的比较例编号。n型掺杂剂的浓度为0的比较例的空穴浓度是未掺杂n型掺杂剂的状态的空穴浓度。实施例的p型光吸收层3的未掺杂状态的空穴浓度是比较对象的比较例的空穴浓度。通过进行模拟而获得的开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子和转换效率示于图11的表中。
在实施例A中，对第一区域3a的厚度进行评价。p型光吸收层3的厚度为4000nm及6000nm时，第一区域3a的膜厚较厚时短路电流密度及转换效率提高。在第一区域3a的厚度薄的情况下，短路电流密度和转换效率的提高少，第一区域3a的厚度优选为1500nm以上。但是确认了：在p型光吸收层3的膜厚较厚的情况下，如果第一区域3a的厚度过厚，则块体内再结合的影响变大，曲线因子降低。当p型光吸收层3的厚度为6000nm的情况下，当第一区域3a的厚度为4000nm时，转换效率提高最多。
(实施例B-1～B-15、比较例B-1～B-13)
在以下条件下进行模拟。太阳能电池100与实施例A相同，是依次层叠p型光吸收层3、n型层4、n电极5而成的结构。通过模拟，求出开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子、转换效率。与实施例A同样，在p型光吸收层3中使用Cu2O层，p型光吸收层3的厚度、缺陷能级、掺杂了n型掺杂剂的状态下的第一区域3a的空穴浓度(空穴浓度)、第一区域3a的厚度如图12的表所示。通过进行模拟获得的开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子和转换效率示于图13的表中。
在实施例B中，对n型掺杂剂的浓度进行评价。由于以耗尽层宽度的扩大为目的，所以第一区域3a越接近i型越能得到高的转换效率。但是，当第一区域3a成为明显的n型时，短路电流密度降低。在第一区域3a为明显的n型的情况下(比较例B-6、B-12、B-13)，第一区域3a的厚度越厚，短路电流密度越大地降低。n型掺杂剂的浓度/空穴浓度小于10(例如，比较例B-1至比较例B-5)时，曲率因子有降低的倾向。n型掺杂剂的浓度/空穴浓度为10以上(例如，实施例B-1至实施例B-4)时，曲率因子有增加的倾向，并且短路电流密度的增加也被确认。当n型掺杂剂的浓度/空穴浓度为大于5.0×1026时，短路电流密度和曲率因子趋于降低。
(实施例C-1～C-5、比较例C-1～C-27)
在以下的条件下进行了模拟。太阳能电池100与实施例A相同，是p型光吸收层3、n型层4、n电极5依次层叠的结构。通过模拟，求出开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子、转换效率。与实施例A同样地，p型光吸收层3使用Cu2O层，p型光吸收层3的厚度、缺陷能级、掺杂有n型掺杂剂的状态的第一区域3a的空穴浓度(空穴浓度)、第一区域3a的厚度示于图14、图16的表中。将进行模拟而得到的开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子、转换效率示于图15、图17的表中。
如图14、图15、图16及图17所示，在实施例C中，改变n型掺杂剂的掺杂前的状态下的空穴浓度和n型掺杂剂的浓度来进行评价。在掺杂前的状态下的p型光吸收层3的空穴浓度低的情况下，耗尽层宽度已经宽，因此n型掺杂剂的短路电流密度的提高效果低。在p型光吸收层3的空穴浓度为1017[cm-3]以上的情况下，当n型掺杂剂浓度/空穴浓度为1021以下时，耗尽层宽度不扩大，只增加块体内再结合，短路电流密度和曲线因子降低。另外，在掺杂前的状态下的p型光吸收层3的空穴浓度高的情况下、中间的情况下、低的情况下，空穴浓度的数值与短路电流密度及转换效率提高的关系性不存在，但除了n型掺杂剂浓度之外，还考虑n型掺杂剂浓度/空穴浓度，从而发现了提高短路电流密度和转换效率的掺杂条件。在通过考虑n型掺杂剂浓度/空穴浓度而判明的掺杂条件下，掺杂前的p型光吸收层3的空穴浓度在1014至1019的范围内短路电流密度和转换效率提高。在掺杂前的状态下短路电流密度和转换效率高的太阳能电池中，第一区域3a的短路电流密度和转换效率大大提高，可知设置第一区域3a能够使高效率的太阳能电池更高效率。n型掺杂剂浓度/空穴浓度小于10时和大于5.0×1026的情况下，由于短路电流密度低等原因，转换效率低或不充分高。n型掺杂剂浓度/空穴浓度为10以上且5.0×1026，型掺杂剂浓度为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下的情况下，确认了短路电流密度和转换效率的提高。
(实施例D-1～D-4、比较例D-1)
在以下条件下进行模拟。太阳能电池100与实施例A相同，是依次层叠p型光吸收层3、n型层4、n电极5而成的结构。通过模拟，求出开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子、转换效率。与实施例A同样地，p型光吸收层3使用Cu2O层，p型光吸收层3的厚度、缺陷能级、第二区域3b的空穴浓度(空穴浓度)、第二区域3b的厚度示于图18的表中。通过进行模拟获得的开路电压[V]、短路电流密度[mA/cm3]、曲率因子和转换效率示于图19的表中。
在实施例D中，对第二区域3b进行评价。若第二区域3b即p+型区域存在于p型光吸收层3的背面侧，则背面侧的空穴浓度增加。由于背面侧的局部空穴浓度的增加，背面复合减少，短路电流密度增加。
说明书中的一些元素仅用元素符号表示。
[附图标记说明]
100…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、3a…第一区域、3b…第二区域、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…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…飞行体、601…机身框架、602…马达、603…旋翼、604…控制单元。

Claims (17)

1.一种太阳能电池，具备：
p电极；
n电极；
设置在所述p电极上p型光吸收层；以及
设置在所述p型光吸收层和所述n电极间n型层；
从所述p型光吸收层的所述n型层侧的表面朝向所述p电极侧包含第一区域，
所述第一区域包含n型掺杂剂，
所述第一区域的厚度为1500[nm]以上且所述p型光吸收层的厚度[nm]以下，
所述第一区域的所述n型掺杂剂的浓度为1.0×1014[cm-3]以上且1.0×1019[cm-3]以下，
在所述第一区域中，所述n型掺杂剂浓度及空穴浓度满足10≤{n型掺杂剂的浓度[cm-3]}/{空穴浓度[cm-3]}≤5.0×1026。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层的厚度为2000nm以上且15000nm以下，
所述第一区域的厚度为1000[nm]以上且所述p型光吸收层的厚度[nm]以下。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层的厚度为4000[nm]以上且10000[nm]以下，
在将所述p型光吸收层的厚度设为t[nm]时，所述第一区域的厚度为((t-4000)/2)+1000[nm]以上且t[nm]以下。
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p型光吸收层的厚度为4000[nm]以上且10000[nm]以下，
在将所述p型光吸收层的厚度设为t[nm]时，为((t-2000)/2)+1000[nm]以上且t[nm]以下。
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p型光吸收层的厚度为4000[nm]以上且10000[nm]以下，
在将所述p型光吸收层的厚度设为t[nm]时，为((t-2000)/2)+2000[nm]以上且0.9t[nm]以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一区域的所述空穴浓度为4.0×10-12[cm-3]以上且9.0×1013[cm-3]以下[cm-3]以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的太阳能电池，其中，
在所述第一区域中，所述n型掺杂剂浓度[cm-3]为9.0×1014[cm-3]以上且1.0×1017[cm-3]以下，
在所述第一区域中，所述空穴浓度为5.0×10-11[cm-3]以上且2.0×106[cm-3]以下。
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p型光吸收层含有氧化亚铜化合物，
所述n型掺杂剂是选自由Cl、F、Br、I、Mn、Tc及Re组成的组中的一种以上的元素。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层含有氧化亚铜化合物，
所述n型掺杂剂是选自由Cl、F、Br及I组成的组中的一种以上的元素。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述第一区域的所述n型掺杂剂浓度从所述n型层侧向所述p电极侧倾斜。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的太阳能电池，其中，
所述p型光吸收层在所述p电极侧包含第二区域。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池，其中，
在将所述p型光吸收层中所含的全部的金属元素设为100[％]时，所述p型光吸收层中所含的铜元素为95[％]以上且100[％]以下。
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p型光吸收层的95[wt％]以上且100[wt％]以下为氧化亚铜化合物。
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n型掺杂剂包含Cl。
15.一种多结型太阳能电池，使用了权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池。
16.一种太阳能电池模块，使用了权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池。
17.一种太阳能发电系统，使用权利要求16所述的太阳能电池模块发电。
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