JP2018133369A - 薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】従来とは異なる構成で変換効率を概ねより向上させることができる薄膜太陽電池の提供。
【解決手段】薄膜太陽電池１は、基板２上に、裏面電極３、光吸収層４、第一バッファ層５、第二バッファ層６、透明電極層７が順次積層されて構成される。ここで、光吸収層４は、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２により構成される。第一バッファ層５は、Ｃｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳ（ここで、０＜ｘ＜１）により構成される。第二バッファ層６は、Ｚｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯ（ここで、０＜ｙ≦１）により構成される。透明電極層７は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ａｌ（ここで、０＜ｚ≦１）により構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜太陽電池に関するものである。

従来、図４に示されるような薄膜太陽電池１０１が知られている。この薄膜太陽電池１０１は、基板１０２上に、裏面電極１０３、光吸収層１０４、第一バッファ層１０５、第二バッファ層１０６、透明電極層１０７が順次積層されると共に、裏面電極１０３上および透明電極層１０７上にそれぞれ取り出し電極１０８が成膜される。

ここで、基板１０２は、ガラスにより構成される。裏面電極１０３は、Ｍｏ（モリブデン）により構成される。光吸収層１０４は、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２（以下、「ＣＩＧＳＳｅ」と記載する。また、Ｃｕは銅、Ｉｎはインジウム、Ｇａはガリウム、Ｓは硫黄、Ｓｅはセレンである。）により構成される。第一バッファ層１０５は、ＣｄＳ（Ｃｄはカドミウム、Ｓは硫黄である。）またはＺｎＳ（Ｏ，ＯＨ）（Ｚｎは亜鉛、Ｓは硫黄、Ｏは酸素である。）により構成される。第二バッファ層１０６は、ＺｎＯ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素である。）により構成される。透明電極層１０７は、酸化インジウムスズ（以下、「ＩＴＯ」と記載する）、ＺｎＯ：Ｂ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素、Ｂはホウ素である。）またはＺｎＯ：Ａｌ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素、Ａｌはアルミニウムである。）により構成される。各取り出し電極１０８は、ＮｉＣｒ／Ａｌ（Ｎｉはニッケル、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムである。）により構成される。

また、本件特許出願人は先に、下記特許文献１に開示されるように、基板上に裏面電極、光吸収層、透明電極が順次積層されると共に、裏面電極上および透明電極上にそれぞれ取り出し電極が成膜される薄膜太陽電池を提案している。なお、この薄膜太陽電池では、透明電極の伝導帯の不連続量が光吸収層に対して０ｅＶ以上０．５５ｅＶ以下とされている。

特開２０１３−８９６６９号公報

いずれの薄膜太陽電池も、太陽光が照射されることにより発電し、発電した電力を取り出し電極により取り出すことができるが、従来とは全く異なる構成の薄膜太陽電池について、出願人はその後も鋭意研究に努めてきた。たとえば、第一バッファ層、第二バッファ層および透明電極層の構成について、鋭意研究に努めてきた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡易な構成で、かつ従来とは異なる構成の薄膜太陽電池を提供することにある。また、変換効率を概ねより向上させることができる薄膜太陽電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る薄膜太陽電池は、基板上に、裏面電極、光吸収層、第一バッファ層、第二バッファ層、透明電極層が順次積層された薄膜太陽電池であって、前記第一バッファ層がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳ（ここで、０＜ｘ＜１）により構成されると共に、前記第二バッファ層がＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯ（ここで、０＜ｙ≦１）により構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る薄膜太陽電池は、前記透明電極層は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕（ここで、０＜ｚ≦１）により構成され、前記〔Ａ〕が１３族元素とされることを特徴とする。

さらに、本発明に係る薄膜太陽電池は、前記光吸収層は、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２により構成されることを特徴とする。

本発明に係る薄膜太陽電池によれば、基板上に裏面電極、光吸収層、第一バッファ層、第二バッファ層、透明電極層が順次積層される薄膜太陽電池の場合、第一バッファ層がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳにより構成されると共に、第二バッファ層がＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯにより構成される。従って、従来とは異なる構成で変換効率を概ねより向上させることができる薄膜太陽電池を実現することができる。

また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、透明電極層がＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕（〔Ａ〕は１３族元素）により構成される。従って、従来とは全く異なる構成で変換効率を概ねより一層向上させることができる薄膜太陽電池を実現することができる。

さらに、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、光吸収層がＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２により構成される。従って、従来とは全く異なる構成で変換効率を概ねさらに向上させることができる薄膜太陽電池を実現することができる。

本発明の薄膜太陽電池の一実施例を示す側面模式図である。 試験１に用いられた本実施例の薄膜太陽電池の変換効率を示すグラフである。 試験２に用いられた本実施例の薄膜太陽電池の変換効率を示すグラフである。 従来の薄膜太陽電池の一例を示す側面模式図である。

以下、本発明の薄膜太陽電池の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の薄膜太陽電池の一実施例を示す側面模式図である。本実施例の薄膜太陽電池１は、基板２上に、裏面電極３、光吸収層４、第一バッファ層５、第二バッファ層６、透明電極層７を備え、それらが順次積層される。

基板２は、ガラスにより構成される。典型的には、基板２は、青板ガラスまたは白板ガラスにより構成される。この基板２は、薄膜太陽電池１を製造する際、超音波洗浄法などにより洗浄される。なお、基板２には、可撓性を有する材料、たとえば、ステンレス箔、チタン箔、ポリイミドフィルム、アルミ箔、銅箔を使用することもできる。これにより、フレキシブル太陽電池を作製することができる。

裏面電極３は、Ｍｏ（モリブデン）により構成される。本実施例では、裏面電極３は、基板２の上面全域に成膜される。裏面電極３の基板２への成膜は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などを用いて行われる。なお、裏面電極３は、Ｍｏに限定されるものではなく、たとえば、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）などにより構成してもよい。これらの場合においても、裏面電極３は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などにより、基板２上に成膜することができる。

光吸収層４は、太陽光を吸収して電力に変換するものであり、本実施例では、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２（以下、「ＣＩＧＳＳｅ」と記載する。また、Ｃｕは銅、Ｉｎはインジウム、Ｇａはガリウム、Ｓは硫黄、Ｓｅはセレンである。）により構成される。光吸収層４は、裏面電極３の上面全域に成膜される。なお、図１では、裏面電極３の上面の一部が露出しているが、これについては後述する。本実施例では、光吸収層４の裏面電極３への成膜は、セレン化硫化法を用いて行われるが、これに限定されるわけではなく、たとえば、蒸着法、セレン法、電着法、印刷法、スプレー法などにより行ってもよい。

第一バッファ層５は、Ｃｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳ（０＜ｘ＜１）により構成され、好ましくは、Ｃｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳ（０＜ｘ≦０．４）により構成される。この第一バッファ層５において、Ｃｄはカドミウム、Ｚｎは亜鉛、Ｓは硫黄である。本実施例では、第一バッファ層５は、裏面電極３の上面全域に成膜された光吸収層４の上面全域に成膜される。なお、図１では、裏面電極３の上面の一部が露出しているが、これについては後述する。第一バッファ層５の光吸収層４への成膜は、ＣＢＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により行われる。この場合、成長溶液中のＣｄイオンとＺｎイオンとの濃度によってＣｄ／Ｚｎ比を制御することができる。すなわち、出発材料のＣｄ塩とＺｎ塩との濃度を変えることで、ｘの値を制御することができる。なお、第一バッファ層５の光吸収層４への成膜方法は、ＣＢＤ法に限定されるものではなく、たとえば、スパッタリング法であってもよい。この場合、ターゲットのスパッタリングレートを調整することで、第一バッファ層５を構成するＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳのｘの値を任意に制御することができる。

第二バッファ層６は、Ｚｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯ（０＜ｙ≦１）により構成され、好ましくは、Ｚｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯ（０＜ｙ≦０．５）により構成される。この第二バッファ層６において、Ｚｎは亜鉛、Ｍｇはマグネシウム、Ｏは酸素である。本実施例では、第二バッファ層６は、裏面電極３の上面全域に成膜された光吸収層４の上面全域に第一バッファ層５が成膜された後、第一バッファ層５の上面全域に成膜される。なお、図１では、裏面電極３の上面の一部が露出しているが、これについては後述する。第二バッファ層６の第一バッファ層５への成膜は、スパッタリング法により行われる。この成膜の際、ターゲットのスパッタリングレートを調整することで、第二バッファ層６を構成するＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯのｙの値を任意に制御することができる。なお、第二バッファ層６の第一バッファ層５への成膜方法は、スパッタリング法に限定されるものではなく、たとえば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スプレー法、スピンコーティング法であってもよい。

透明電極層７は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕（０＜ｚ≦１）により構成され、好ましくは、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕（０＜ｚ≦０．３）により構成される。ここで、前記〔Ａ〕は、１３族元素とされる。この透明電極層７において、Ｚｎは亜鉛、Ｍｇはマグネシウム、Ｏは酸素である。本実施例では、透明電極層７は、裏面電極３の上面全域に成膜された光吸収層４の上面全域に第一バッファ層５が成膜され、その第一バッファ層５の上面全域に第二バッファ層６が成膜された後、第二バッファ層６の上面全域に成膜される。なお、図１では、裏面電極３の上面の一部が露出しているが、これについては後述する。透明電極層７の第二バッファ層６への成膜は、スパッタリング法により行われる。この成膜の際、ターゲットのスパッタリングレートを調整することで、透明電極層７を構成するＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕のｚの値を任意に制御することができる。なお、透明電極層７の第二バッファ層６への成膜方法は、スパッタリング法に限定されるものではなく、たとえば、ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＤ法、スプレー法、スピンコーティング法であってもよい。

透明電極層７を構成するＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕の〔Ａ〕は、１３族元素であれば特に問わないが、典型的にはＡｌ（アルミニウム）またはＢ（ホウ素）とされる。前記〔Ａ〕がＡｌの場合、すなわち、透明電極層７がＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ａｌにより構成される場合、透明電極層７の第二バッファ層６への成膜は、スパッタリング法により行われるのが好ましい。また、前記〔Ａ〕がＢの場合、すなわち、透明電極層７がＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ｂにより構成される場合、透明電極層７の第二バッファ層６への成膜は、ＭＯＣＶＤ法により行われるのが好ましい。なお、透明電極層７の前記〔Ａ〕は、ＡｌまたはＢに限定されるものではなく、たとえば、Ｇａ（ガリウム）であってもよい。また、透明電極層７は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕に限定されるものではなく、たとえば、ＺｎＯ：Ａｌ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素、Ａｌはアルミニウムである。）などの従来の透明電極層であってもよい。

このようにして、基板２上に裏面電極３、光吸収層４、第一バッファ層５、第二バッファ層６、透明電極層７が順次成膜された後、メカニカルスクライブにより、光吸収層４、第一バッファ層５、第二バッファ層６および透明電極層７の一部が除去される。これにより、裏面電極３の上面の一部が露出される。そして、その露出箇所および透明電極層７に取り出し電極８が成膜される。図１に示されるように、裏面電極３に成膜される取り出し電極８は、裏面電極３の上面の露出箇所の一部に成膜される。また、透明電極層７に成膜される取り出し電極８は、透明電極層７の上面の一部に成膜される。

取り出し電極８としては、ＮｉＣｒ／Ａｌが用いられる。この取り出し電極８において、Ｎｉはニッケル、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムである。取り出し電極８の裏面電極３への成膜、および取り出し電極８の透明電極層７への成膜は、電子ビーム蒸着法により行われるが、これに限定されるものではなく、抵抗加熱蒸着法により行ってもよい。なお、取り出し電極８は、ＮｉＣｒ／Ａｌに限定されるものではなく、たとえばＩｎ（インジウム）を用いてもよい。この場合、Ｉｎ線を半田ゴテで溶かして、裏面電極３および透明電極層７につけることができる。また、Ｉｎが用いられた取り出し電極８の裏面電極３および透明電極層７への成膜方法は、蒸着法であってもよい。ところで、薄膜太陽電池１をパネルとする場合などにおいて、取り出し電極８が不要な場合には、取り出し電極８の成膜を省略することができる。

本実施例の薄膜太陽電池１によれば、第一バッファ層５がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳにより構成されると共に、第二バッファ層６がＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯにより構成されるので、従来とは異なる構成とすることができ、変換効率を概ねより向上させることができる。これに加えて、本実施例の薄膜太陽電池１によれば、透明電極層７がＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：ＡｌまたはＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ｂにより構成されるので、従来とは全く異なる構成とすることができ、変換効率を概ねより一層向上させることができる。さらに、本実施例の薄膜太陽電池１によれば、光吸収層４がＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２により構成されるので、従来とは全く異なる構成とすることができ、光吸収層４がＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２（以下、「ＣＩＧＳ」と記載する。また、Ｃｕは銅、Ｉｎはインジウム、Ｇａはガリウム、Ｓｅはセレンである）の場合と比較して、変換効率を概ねさらに向上させることができる。

次に、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率についての試験１について説明する。図２は、本試験１に用いられた本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率を示すグラフである。なお、図２の破線は、本試験１に用いられた比較例の薄膜太陽電池の変換効率を示している。

本試験１に用いられた本実施例の薄膜太陽電池１は、第一バッファ層５がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳにより構成されており、ｘ＝０．２５に固定されている。この第一バッファ層５は、光吸収層４にＣＢＤ法により成膜されており、その膜厚は５０ｎｍ程度とされている。第二バッファ層６は、Ｚｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯにより構成されている。この第二バッファ層６は、第一バッファ層５にスパッタリング法により成膜されており、その膜厚は６０ｎｍ程度とされている。その他、基板２、裏面電極３、光吸収層４、透明電極層７はそれぞれ、ガラス、Ｍｏ、ＣＩＧＳＳｅ、ＺｎＯ：Ａｌ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素、Ａｌはアルミニウムである。）により構成されている。透明電極層７は、透明な導電性酸化物として、第二バッファ層６に３００ｎｍ程度の膜厚でスパッタリング法により成膜されている。なお、透明電極層７上の取り出し電極８は、ＮｉＣｒ／Ａｌにより構成されており、電子ビーム蒸着法により成膜されている。一方、裏面電極３上の取り出し電極８は、Ｉｎにより構成されており、Ｉｎ線を半田ゴテで溶かして形成されている。

一方、本試験１に用いられた比較例の薄膜太陽電池は、基本的には本実施例の薄膜太陽電池１と同様の構成であり、基板上に裏面電極、光吸収層、第一バッファ層、第二バッファ層、透明電極層が順次成膜されると共に、裏面電極上および透明電極層上に取り出し電極が成膜されて構成される。比較例の薄膜太陽電池は、第一バッファ層がＣｄＳ（Ｃｄはカドミウム、Ｓは硫黄である。）により構成されている。この第一バッファ層は、光吸収層にＣＢＤ法により成膜されており、その膜厚は５０ｎｍ程度とされている。第二バッファ層は、ＺｎＯ（Ｚｎは亜鉛、Ｏは酸素である。）により構成されている。この第二バッファ層は、第一バッファ層にスパッタリング法により成膜されており、その膜厚は６０ｎｍ程度とされている。その他、基板、裏面電極、光吸収層、透明電極層、両取り出し電極は、本試験１で用いられた本実施例の薄膜太陽電池１と同様である。

本試験１では、ＡＭ（Ａｉｒ Ｍａｓｓ）１．５Ｇ、照度１００ｍＷ／ｃｍ^２の照明の下で、本実施例の薄膜太陽電池１および比較例の薄膜太陽電池の変換効率についての試験を行った。この際、本実施例の薄膜太陽電池１の第二バッファ層６を構成するＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯのｙの値を０から０．４まで変化させた。なお、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、各ｙの値において４回測定した場合の平均値である。

図２から分かるように、比較例の薄膜太陽電池と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率が概ね向上していることが確認された。これは、比較例の薄膜太陽電池の短絡電流密度と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の短絡電流密度が大きいためと考えられる。

本実施例の薄膜太陽電池１では、比較例の薄膜太陽電池と比較して、４００〜５２０ｎｍの波長の範囲で外部量子効率の増加が見られた。このことから、比較例の薄膜太陽電池の第一バッファ層の禁制帯と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の第一バッファ層５の禁制帯が大きいことが分かり、これにより、比較例の薄膜太陽電池の短絡電流密度と比較した場合、本実施例の薄膜太陽電池１の短絡電流密度が大きくなると考えられる。

また、本実施例の薄膜太陽電池１では、３２０〜４００ｎｍの波長の範囲で外部量子効率の増加が見られた。このことから、比較例の薄膜太陽電池の第二バッファ層の禁制帯と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の第二バッファ層６の禁制帯が大きいことが分かり、これにより、比較例の薄膜太陽電池の短絡電流密度と比較した場合、本実施例の薄膜太陽電池１の短絡電流密度が大きくなると考えられる。

ところで、本実施例の薄膜太陽電池１では、ｙの値が変化することで、曲線因子が大きくなることが確認された。この曲線因子の増加は、本実施例の薄膜太陽電池１の第二バッファ層６の抵抗の増加に起因していると考えられる。従って、本実施例の薄膜太陽電池１においてシャントパスを減少させることができ、これにより、漏れ電流を減少させることができる。この漏れ電流の減少により、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率をより向上させることができると考えられる。

ここで、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、第二バッファ層６を構成するＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯのｙの値に依存することが分かった。これは、ｙの値を大きくすることで、禁制帯が増加して短絡電流密度が増加すると共に、シャントパスが低減すると考えられるからである。従って、本実施例の薄膜太陽電池１は、ｙの値を大きくすることで、変換効率を概ね向上させることができる。本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、第一バッファ層５のｘの値が０．２５で、かつｙの値が０．２１１の際にピークの値である１９．６％となる。従って、本実施例の薄膜太陽電池１は、比較例の薄膜太陽電池の変換効率の値である１８．６％と比較して、変換効率の向上を実現できることが確認された。

次に、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率についての試験２について説明する。図３は、本試験２に用いられた本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率を示すグラフである。なお、図３の破線は、本試験２に用いられた比較例の薄膜太陽電池の変換効率を示している。

本試験２に用いられた本実施例の薄膜太陽電池１は、第一バッファ層５がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳにより構成されており、ｘ＝０．２５に固定されている。この第一バッファ層５は、光吸収層４にＣＢＤ法により成膜されており、その膜厚は５０ｎｍ程度とされている。第二バッファ層６は、Ｚｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯにより構成されており、ｙ＝０．２１１に固定されている。この第二バッファ層６は、第一バッファ層５にスパッタリング法により成膜されており、その膜厚は６０ｎｍ程度とされている。透明電極層７は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ａｌにより構成されている。この透明電極層７は、第二バッファ層６にスパッタリング法により成膜されており、その膜厚は５００ｎｍ程度とされている。その他、基板２、裏面電極３、光吸収層４はそれぞれ、ガラス、Ｍｏ、ＣＩＧＳＳｅにより構成されている。なお、透明電極層７上の取り出し電極８は、ＮｉＣｒ／Ａｌにより構成されており、電子ビーム蒸着法により成膜されている。一方、裏面電極３上の取り出し電極８は、Ｉｎにより構成されており、Ｉｎ線を半田ゴテで溶かして形成されている。

一方、本試験２に用いられた比較例の薄膜太陽電池は、基本的には本実施例の薄膜太陽電池１と同様の構成であり、基板上に裏面電極、光吸収層、第一バッファ層、第二バッファ層、透明電極層が順次成膜されると共に、裏面電極上および透明電極層上に取り出し電極が成膜されて構成される。比較例の薄膜太陽電池は、第一バッファ層がＣｄＳにより構成されている。この第一バッファ層は、光吸収層にＣＢＤ法により成膜されており、その膜厚は５０ｎｍ程度とされている。第二バッファ層は、ＺｎＯにより構成されている。この第二バッファ層は、第一バッファ層にスパッタリング法により成膜されており、その膜厚は６０ｎｍ程度とされている。透明電極層は、ＺｎＯ：Ａｌにより構成されている。この透明電極層は、透明な導電性酸化物として、第二バッファ層に５００ｎｍ程度の膜厚でスパッタリング法により成膜されている。その他、基板、裏面電極、光吸収層、両取り出し電極は、本試験２で用いられた本実施例の薄膜太陽電池１と同様である。

本試験２では、ＡＭ１．５Ｇ、照度１００ｍＷ／ｃｍ^２の照明の下で、本実施例の薄膜太陽電池１および比較例の薄膜太陽電池の変換効率についての試験を行った。この際、本実施例の薄膜太陽電池１の透明電極層７を構成するＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ａｌのｚの値を０から０．２まで変化させた。なお、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、各ｚの値において４回測定した場合の平均値である。

図３から分かるように、比較例の薄膜太陽電池と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率が概ね向上していることが確認された。これは、前述した第一バッファ層５および第二バッファ層６による効果に加えて、比較例の薄膜太陽電池の開放電圧と比較して、本実施例の薄膜太陽電池１の開放電圧が大きいためと考えられる。本実施例の薄膜太陽電池１では、透明電極層７にＭｇを添加することで内蔵電位が大きくなり、これにより開放電圧が大きくなると考えられる。

ここで、本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、透明電極層７を構成するＺｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：Ａｌのｚの値に依存することが分かった。これは、ｚの値を大きくすることで、開放電圧が増加すると考えられるからである。この際、薄膜太陽電池１の直列抵抗は、ｚの値を大きくすることで若干大きくなるが、それは曲線因子を小さくするほどではなく、許容範囲である。従って、本実施例の薄膜太陽電池１は、ｚの値を大きくすることで、変換効率を概ね向上させることができる。本実施例の薄膜太陽電池１の変換効率は、ｚの値が０から０．１２の範囲で高くなり、ｚの値が０．１２の際にピークの値である２０．６４％となる。従って、本実施例の薄膜太陽電池１は、比較例の薄膜太陽電池の変換効率の値である１８．３０％と比較して、変換効率の向上を実現できることが確認された。

本発明の薄膜太陽電池は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明は、従来とは異なる構成で変換効率の高い薄膜太陽電池として利用することができる。

１ 薄膜太陽電池
２ 基板
３ 裏面電極
４ 光吸収層
５ 第一バッファ層
６ 第二バッファ層
７ 透明電極層

Claims (3)

1. 基板上に、裏面電極、光吸収層、第一バッファ層、第二バッファ層、透明電極層が順次積層された薄膜太陽電池であって、
   前記第一バッファ層がＣｄ_１−ｘＺｎ_ｘＳ（ここで、０＜ｘ＜１）により構成されると共に、前記第二バッファ層がＺｎ_１−ｙＭｇ_ｙＯ（ここで、０＜ｙ≦１）により構成される
   ことを特徴とする薄膜太陽電池。
2. 前記透明電極層は、Ｚｎ_１−ｚＭｇ_ｚＯ：〔Ａ〕（ここで、０＜ｚ≦１）により構成され、
   前記〔Ａ〕が１３族元素とされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
3. 前記光吸収層は、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２により構成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜太陽電池。

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