JP7330015B2 - Solar cells, multi-junction solar cells, solar cell modules and photovoltaic power generation systems - Google Patents

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Description

実施形態は太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。 Embodiments relate to solar cells, multi-junction solar cells, solar cell modules, and photovoltaic systems.

高効率な太陽電池として多接合型(タンデム)太陽電池がある。タンデム太陽電池は、波長帯毎に分光感度が高いセルを用いることができるため、単接合よりも高効率化できる。またタンデム太陽電池のトップセルとして、安価な材料でかつバンドギャップが広い亜酸化銅化合物などが期待されている。 There is a multi-junction (tandem) solar cell as a highly efficient solar cell. A tandem solar cell can use a cell with high spectral sensitivity for each wavelength band, and therefore can be more efficient than a single junction. Cuprous oxide compounds, which are inexpensive materials and have a wide bandgap, are also expected as top cells for tandem solar cells.

Sang Woon Lee et al. Advanced Energy Material., 4 (2014) 1301916Sang Woon Lee et al. Advanced Energy Materials., 4 (2014) 1301916

実施形態は、特性を向上させた太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。 Embodiments provide solar cells, multi-junction solar cells, solar cell modules, and photovoltaic systems with improved properties.

実施形態の太陽電池は、透明な第1電極と、第1電極上に亜酸化銅を主体とする光電変換層と、光電変換層上に、Zn、Sn並びにB、又は/及び、Si、Zr及びHfからなる群より選ばれる1種以上の元素である元素Mを含む金属酸化物層であるn型層と、n型層上に透明な第2電極とを有する。n型層は、Zn Sn で表される化合物で構成された層であり、x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<1.00を満たし、xは、0.77≦x≦0.8を満たし、yは、0.19≦y≦0.22を満たす。 The solar cell of the embodiment comprises a transparent first electrode, a photoelectric conversion layer mainly composed of cuprous oxide on the first electrode, and Zn, Sn and B, or/and Si on the photoelectric conversion layer . It has an n-type layer which is a metal oxide layer containing element M which is one or more elements selected from the group consisting of Zr and Hf, and a transparent second electrode on the n-type layer. The n-type layer is a layer composed of a compound represented by ZnxSnyMzOw, where x, y and z satisfy 0.001≤(z/(x + y ) ) < 1.00 . , x satisfies 0.77≦x≦0.8, and y satisfies 0.19≦y≦0.22.

実施形態の太陽電池の断面概念図。The cross-sectional conceptual diagram of the solar cell of embodiment. 実施形態の太陽電池の分析スポットを説明する図。The figure explaining the analysis spot of the solar cell of embodiment. 実施形態の多接合太陽電池の断面概念図。1 is a conceptual cross-sectional view of a multi-junction solar cell according to an embodiment; FIG. 実施形態の太陽電池モジュールの概念図。The conceptual diagram of the solar cell module of embodiment. 実施形態の太陽電池モジュールの断面概念図。1 is a conceptual cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment; FIG. 実施形態の太陽光発電システムの概念図。The conceptual diagram of the solar power generation system of embodiment. 実施形態の車両の概念図。1 is a conceptual diagram of a vehicle according to an embodiment; FIG.

(第1実施形態)
第1実施形態は、太陽電池に関する。図1に、第1実施形態の太陽電池100の概念図を示す。図1に示すように、本実施形態に係る太陽電池100は、第1電極1と、第1電極1上に光電変換層2と、光電変換層2上にn型層3(3A)と、n型層3(3A)上に第2電極4と、を備える。第1電極1と光電変換層2との間やn型層3(3A)と第2電極4との間には、図示しない中間層が含まれていてもよい。光は第1電極1側から入射しても第2電極4側から入射してもよい。光が太陽電池100に入射して発電することができる。
(First embodiment)
A first embodiment relates to a solar cell. FIG. 1 shows a conceptual diagram of a solar cell 100 of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the solar cell 100 according to the present embodiment includes a first electrode 1, a photoelectric conversion layer 2 on the first electrode 1, an n-type layer 3 (3A) on the photoelectric conversion layer 2, A second electrode 4 is provided on the n-type layer 3 (3A). An intermediate layer (not shown) may be included between the first electrode 1 and the photoelectric conversion layer 2 and between the n-type layer 3 (3A) and the second electrode 4 . The light may be incident from the first electrode 1 side or from the second electrode 4 side. Light can be incident on the solar cell 100 to generate electricity.

(第1電極)
実施形態の第1電極1は、光電変換層2側に設けられた透明な導電層である。図1では、第1電極1は、光電変換層2と直接接している。第1電極1としては、透明導電膜、金属膜と透明導電膜と金属膜を積層したものが好ましい。透明導電膜としては、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide;ITO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(Al-doped Zinc Oxide;AZO)、ボロンドープ酸化亜鉛(Boron-doped Zinc Oxide;BZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(Gallium-doped Zinc Oxide;GZO)、フッ素ドープ酸化スズ(Fluorine-doped Tin Oxide;FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(Antimony-doped Tin Oxide;ATO)、チタンドープ酸化インジウム(Titanium-doped Indium Oxide;ITiO)、酸化インジウム酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide;IZO)や酸化インジウムガリウム亜鉛(Indium Gallium Zinc Oxide;IGZO)、タンタルドープ酸化スズ(Ta-doped Tin Oxide;SnO:Ta)、ニオブドープ酸化スズ(Nb-doped Tin Oxide;SnO:Nb)、タングステンドープ酸化スズ(W-doped Tin Oxide;SnO:W)、モリブデンドープ酸化スズ(Mo-doped Tin Oxide;SnO:Mo)、フッ素ドープ酸化スズ(F-doped Tin Oxide;SnO:F)、水素ドープ酸化インジウム(Hydrogen-doped Indium Oxide;IOH)など特に限定されない。透明導電膜は、複数の膜を持つ積層膜であってもよく、上記酸化物の他に酸化スズなどの膜が積層膜に含まれていてもよい。酸化スズなどの膜へのドーパントとしては、In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、F、Ta、W、Mo、F、Clなど特に限定されない。金属膜としては、Mo、Au、Cu、Ag、Al、TaやWの膜など特に限定されない。また、第1電極1は、透明導電膜上にドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属を設けた電極でもよい。このとき、ドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属は、透明導電膜と光電変換層2の間や透明導電膜の光電変換層2とは反対側に配置される。ドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属は、透明導電膜に対して開口率が50%以上であることが好ましい。ドット状、ライン状もしくはメッシュ状の金属は、Mo、Au、Cu、Ag、Al、TaやWなど特に限定されない。第1電極1に金属膜を用いる場合、透過性の観点から5nm以下程度の膜厚とすることが好ましい。
(first electrode)
The first electrode 1 of the embodiment is a transparent conductive layer provided on the photoelectric conversion layer 2 side. In FIG. 1 , the first electrode 1 is in direct contact with the photoelectric conversion layer 2 . The first electrode 1 is preferably a transparent conductive film, or a laminate of a metal film, a transparent conductive film, and a metal film. Transparent conductive films include Indium Tin Oxide (ITO), Al-doped Zinc Oxide (AZO), Boron-doped Zinc Oxide (BZO), and Gallium-doped Zinc Oxide (BZO). -doped Zinc Oxide (GZO), Fluorine-doped Tin Oxide (FTO), Antimony-doped Tin Oxide (ATO), Titanium-doped Indium Oxide (ITiO), Indium Zinc Oxide (IZO), Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Ta-doped Tin Oxide (SnO 2 : Ta), Niobium-doped Tin Oxide (Nb-doped Tin Oxide). Oxide; SnO2 : Nb), tungsten-doped tin oxide (W-doped Tin Oxide; SnO2 : W), molybdenum-doped tin oxide (Mo-doped Tin Oxide; SnO2 : Mo), fluorine-doped tin oxide (F-doped Tin Oxide; SnO2 :F), hydrogen-doped indium oxide (IOH), etc. are not particularly limited. The transparent conductive film may be a laminated film having a plurality of films, and the laminated film may contain a film of tin oxide or the like in addition to the above oxides. As a dopant for a film such as tin oxide, In, Si, Ge, Ti, Cu, Sb, Nb, F, Ta, W, Mo, F, Cl and the like are not particularly limited. The metal film is not particularly limited and may be Mo, Au, Cu, Ag, Al, Ta or W films. Also, the first electrode 1 may be an electrode in which a dot-like, line-like or mesh-like metal is provided on a transparent conductive film. At this time, the dot-shaped, line-shaped or mesh-shaped metal is arranged between the transparent conductive film and the photoelectric conversion layer 2 or on the opposite side of the transparent conductive film from the photoelectric conversion layer 2 . The dot-shaped, line-shaped or mesh-shaped metal preferably has an aperture ratio of 50% or more with respect to the transparent conductive film. The dot-shaped, line-shaped or mesh-shaped metal is not particularly limited and may be Mo, Au, Cu, Ag, Al, Ta or W. When a metal film is used for the first electrode 1, the film thickness is preferably about 5 nm or less from the viewpoint of transparency.

(光電変換層)
実施形態の光電変換層2は、第1電極1とn型層3の間に配置された半導体層である。光電変換層2としては、化合物半導体層が好ましい。光電変換層2としては、亜酸化銅を主体(90wt%以上)とする半導体層が挙げられる。光電変換層2は、より具体的には、p型の化合物半導体層である。光電変換層2が厚くなると透過率が低下し、また、スパッタでの成膜を考慮すると10μm以下が実用的であり、化合物半導体層としては、亜酸化銅を主体とする半導体層が好ましい。光電変換層2の厚さは、800nm以上10μm以下であることが好ましい。化合物半導体層としては、亜酸化銅等を主体とする半導体層には、添加物を含んでもよい。光電変換層2は全体としては、p型(p-型やp+型を含む)である。光電変換層2のn型層3側には、一部n型の領域が含まれてもよい。
(Photoelectric conversion layer)
The photoelectric conversion layer 2 of the embodiment is a semiconductor layer arranged between the first electrode 1 and the n-type layer 3 . As the photoelectric conversion layer 2, a compound semiconductor layer is preferable. Examples of the photoelectric conversion layer 2 include a semiconductor layer mainly composed of cuprous oxide (90 wt % or more). The photoelectric conversion layer 2 is more specifically a p-type compound semiconductor layer. As the photoelectric conversion layer 2 becomes thicker, the transmittance decreases, and considering film formation by sputtering, a thickness of 10 μm or less is practical, and a semiconductor layer mainly composed of cuprous oxide is preferable as the compound semiconductor layer. The thickness of the photoelectric conversion layer 2 is preferably 800 nm or more and 10 μm or less. As the compound semiconductor layer, a semiconductor layer mainly composed of cuprous oxide or the like may contain an additive. The photoelectric conversion layer 2 as a whole is p-type (including p-type and p+-type). A partial n-type region may be included on the n-type layer 3 side of the photoelectric conversion layer 2 .

光電変換層2はスパッタリングによって作製する。スパッタ中の雰囲気は、Arなどの不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気とすることが好ましい。太陽電池100を保持する基板の種類にもよるが、基板温度を100℃以上600℃以下に加熱して、Cuを含むターゲットを用いてスパッタする。例えば、スパッタリングの温度や酸素分圧を調整することによって大粒径な亜酸化銅薄膜を第1電極1上に成膜することができる。太陽電池100を作製するために用いる基板(第1電極1を保持する基板)としては、アクリル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)など)、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォンやポリエーテルイミドなどの有機系の基板やソーダライムガラス、白板ガラス、化学強化ガラスや石英などの無機系の基板を用いることができる。 The photoelectric conversion layer 2 is produced by sputtering. The atmosphere during sputtering is preferably a mixed gas atmosphere of an inert gas such as Ar and an oxygen gas. Depending on the type of the substrate holding the solar cell 100, the substrate temperature is heated to 100° C. or more and 600° C. or less, and sputtering is performed using a target containing Cu. For example, a cuprous oxide thin film having a large grain size can be formed on the first electrode 1 by adjusting the sputtering temperature and oxygen partial pressure. As the substrate (substrate holding the first electrode 1) used to fabricate the solar cell 100, acrylic, polyimide, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), fluorine-based resin (polytetrafluoroethylene (PTFE ), perfluoroethylene propene copolymer (FEP), ethylenetetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), perfluoroalkoxyalkane (PFA), etc.), polyarylate, polysulfone, polyethersulfone and poly Organic substrates such as etherimide and inorganic substrates such as soda lime glass, white plate glass, chemically strengthened glass, and quartz can be used.

光電変換層2の95%以上は亜酸化銅で構成されていることが好ましい。光電変換層2の98%以上が亜酸化銅で構成されていることがより好ましい。つまり、光電変換層2は、CuOやCu等の異相をほとんど(実質的に)含まないことが好ましい。光電変換層2には、CuOやCuなどの異相が含まれず、実質的にCuO単相の薄膜であると、非常に高い透光性を有するため好ましい。光電変換層2が実質的にCuOの単相であることは、フォトルミネッセンス法(Photo Luminescence;PL法)により測定することで確認できる。 95% or more of the photoelectric conversion layer 2 is preferably composed of cuprous oxide. More preferably, 98% or more of the photoelectric conversion layer 2 is composed of cuprous oxide. That is, it is preferable that the photoelectric conversion layer 2 hardly (substantially) contain a different phase such as CuO or Cu. It is preferable that the photoelectric conversion layer 2 is a Cu 2 O single-phase thin film that does not contain a heterogeneous phase such as CuO or Cu, because the photoelectric conversion layer 2 has a very high translucency. That the photoelectric conversion layer 2 is substantially a single phase of Cu 2 O can be confirmed by measurement by a photoluminescence method (Photo Luminescence; PL method).

(n型層)
n型層3Aは、光電変換層2と第2電極4の間に配置されたn型の半導体層である。n型層3Aの光電変換層2を向く面は、光電変換層2のn型層3Aを向く面と直接的に接していることが好ましい。n型層3Aはアモルファスの薄膜であることが好ましい。n型層3Aは、Zn、Sn並びにAl、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含む金属酸化物層が好ましい。元素MはIII族の元素であり、III族の元素がn型層3Aに含まれることで、n型層3Aをワイドギャップ化でき、尚且つ、n型層3Aの電子親和力を小さくできることで、光電変換層2との伝導帯オフセットを小さくすることができる。金属酸化物層(n型層3A)は、ZnSnで表される化合物で構成された層であることが好ましく、x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<1.00を満たすことが好ましい。この範囲外となると、主構成元素から成るZnSnの物性と大きくかけ離れるため好ましくない。x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<0.5を満たすことがより好ましく、0.001≦(z/(x+y))<0.25、0.001≦(z/(x+y))<0.1を満たすことがさらにより好ましい。金属酸化物層は、不可避的な不純物を除き実質的にZnSnであることが好ましい。これは、(z/(x+y))を少なくすることで、ZnSnがZnSnとMに相分離せずにワイドギャップ化するためである。さらに、x、y及びzは、0.6≦(x+y+z)/w≦1.4を満たすことがより好ましい。元素Mは、Al、Ga及びInからなる群より選ばれる1種以上の元素であることがより好ましい。
(n-type layer)
The n-type layer 3A is an n-type semiconductor layer arranged between the photoelectric conversion layer 2 and the second electrode 4 . The surface of the n-type layer 3A facing the photoelectric conversion layer 2 is preferably in direct contact with the surface of the photoelectric conversion layer 2 facing the n-type layer 3A. The n-type layer 3A is preferably an amorphous thin film. The n-type layer 3A is preferably a metal oxide layer containing Zn, Sn and one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B. The element M is a group III element, and by including a group III element in the n-type layer 3A, the n-type layer 3A can be wide-gap, and the electron affinity of the n-type layer 3A can be reduced. A conduction band offset from the photoelectric conversion layer 2 can be reduced. The metal oxide layer (n-type layer 3A ) is preferably a layer composed of a compound represented by ZnxSnyMzOw , where x, y and z are 0.001≦(z/ (x+y))<1.00 is preferably satisfied. If it is out of this range, it is not preferable because the physical properties are greatly different from those of ZnxSnyOw , which is the main constituent element. x, y and z more preferably satisfy 0.001≦(z/(x+y))<0.5, 0.001≦(z/(x+y))<0.25, 0.001≦( It is even more preferred to satisfy z/(x+y))<0.1. The metal oxide layer is preferably substantially ZnxSnyMzOw except for unavoidable impurities . This is because ZnxSnyMzOw does not phase-separate into ZnxSnyOw and MzOw by reducing (z/ ( x +y)) to widen the gap . Furthermore, x, y and z more preferably satisfy 0.6≦(x+y+z)/w≦1.4. Element M is more preferably one or more elements selected from the group consisting of Al, Ga and In.

上記の組成比は、エネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy;EDX)で図1の模式図の方向の断面を切り出して、n型層3側から光電変換層2に向かって走査して求める。光電変換層2とn型層3の境界(界面)もEDXから求まる。光電変換層2とn型層3の境界は、次のようにして求める。EDXでCu濃度とZn濃度を測定し、n型層3側からCu濃度がZn濃度以上になった最も第2電極4側の位置を境界とする。測定位置は、図2の分析スポットを説明する図に示すように太陽電池100を第2電極4側から見た表面の9スポットA1~A9を定める。各スポットは、正方形状で少なくとも5mmの領域を有する。そして、図2に示すように、長さD1と幅D2(D1≧D2)とした場合、太陽電池100の幅方向に対向する2辺からそれぞれ内側にD3(=D1/10)の距離のところに仮想線を引き、太陽電池100の長さ方向に対向する2辺からそれぞれ内側にD4(=D2/10)の距離のところに仮想線を引き、さらに、太陽電池100の中心を通る幅方向に平行な仮想線を引き、太陽電池100の中心を通る長さ方向に平行な仮想線を引き、仮想線の交点9点を中心とする領域を観察スポットA1~A9とする。SEMやTEMによる観察断面は、図2の面に対して垂直方向である。なお、太陽電池100を第2電極4側からみた形状が矩形ではない場合は、内接する矩形を基準に分析スポットを定めることが好ましい。濃度は、9点の分析スポットにおける値の最大値と最小値を除く7点の分析結果の平均値とする。 The above composition ratio is obtained by cutting out a cross section in the direction of the schematic diagram of FIG. Scan and find. A boundary (interface) between the photoelectric conversion layer 2 and the n-type layer 3 is also obtained from EDX. The boundary between the photoelectric conversion layer 2 and the n-type layer 3 is obtained as follows. The Cu concentration and Zn concentration are measured by EDX, and the position closest to the second electrode 4 from the n-type layer 3 side where the Cu concentration exceeds the Zn concentration is taken as the boundary. As the measurement positions, nine spots A1 to A9 on the surface of the solar cell 100 viewed from the second electrode 4 side are determined as shown in FIG. Each spot is square and has an area of at least 5 mm 2 . As shown in FIG. 2, when the length is D1 and the width is D2 (D1≧D2), the distance D3 (=D1/10) inward from each of the two opposite sides in the width direction of the solar cell 100 , a virtual line is drawn at a distance of D4 (=D2/10) inward from two sides facing each other in the length direction of the solar cell 100, and a width direction passing through the center of the solar cell 100 is drawn. , a virtual line passing through the center of the solar cell 100 and parallel to the longitudinal direction is drawn, and areas centered on nine points of intersection of the virtual lines are defined as observation spots A1 to A9. A cross section observed by SEM or TEM is perpendicular to the plane of FIG. If the shape of the solar cell 100 viewed from the second electrode 4 side is not rectangular, it is preferable to determine the analysis spot based on the inscribed rectangle. The density is the average value of 7 analysis results excluding the maximum and minimum values of the 9 analysis spots.

亜酸化銅を主体とする光電変換層2上に設けるn型層3AとしてAl、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含まないZnとSnの酸化物であるZnSnOを用いることができる。Al、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含まないZnSnOは、ワイドバンドギャップな光電変換層2が吸収する350nmを含む波長帯の光を比較的多く吸収してしまうため、太陽電池100の変換効率を低下させてしまう要因となる。短波長帯は、例えばモニターなどの表示装置では、可視光の波長帯から一部外れるものであるため、これらの用途で用いられる透明電極や透明半導体層では、このような短波長帯の透過率は重要ではない。一方、ワイドバンドギャップな光電変換層2を用いた太陽電池100では、このような短波長帯を含む波長帯域の光を電気に変換するために短波長帯を比較的多く吸収してしまうため、変換効率の向上を妨げる一因となってしまう。 ZnSnO which is an oxide of Zn and Sn not containing one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B as the n-type layer 3A provided on the photoelectric conversion layer 2 mainly made of cuprous oxide can be used. ZnSnO that does not contain at least one element M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B absorbs a relatively large amount of light in the wavelength band including 350 nm, which is absorbed by the wide bandgap photoelectric conversion layer 2. Therefore, it becomes a factor of lowering the conversion efficiency of the solar cell 100 . For display devices such as monitors, the short wavelength band is partly out of the wavelength band of visible light. is not important. On the other hand, in the solar cell 100 using the photoelectric conversion layer 2 with a wide bandgap, since light in a wavelength band including such a short wavelength band is converted into electricity, a relatively large amount of light in the short wavelength band is absorbed. This is one of the factors that hinder improvement in conversion efficiency.

実施形態では、n型層3AにAl、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを添加することによって、光電変換層2における光の吸収を妨げないn型層3Aを得ることにより、n型層3Aと太陽電池100の透過率が向上した。また、Al、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを添加することによってZnSnOをn型層3に用いた場合よりも光電変換層2の伝導帯下端とn型層3Aの伝導帯下端の差が小さくなることで、Vocが改善されて、透過率の向上に加えて伝導体不連続が解消されて変換効率が向上した。Al、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含むZnSnで表される化合物で構成されたn型層3Aの350nmの波長の透過率は、90%以上であることが好ましい。Al、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含むZnSnで表される化合物で構成されたn型層3Aは、光電変換層2の吸収波長帯の透過率も優れる。つまり、実施形態のn型層3Aは、ZnSnOよりも光電変換層2に届く光量を増やすことができ、太陽電池100の発電量と太陽電池100の透過性の両方を向上させることができる。 In the embodiment, by adding one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B to the n-type layer 3A, the n-type layer 3A that does not interfere with light absorption in the photoelectric conversion layer 2 is formed. As a result, the transmittance of n-type layer 3A and solar cell 100 was improved. In addition, by adding one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B, the lower end of the conduction band of the photoelectric conversion layer 2 and the n-type layer are more improved than when ZnSnO is used for the n-type layer 3 . By reducing the difference between the 3A conduction band bottoms, the Voc was improved, and in addition to the improvement of the transmittance, the conduction discontinuity was eliminated and the conversion efficiency was improved. The transmittance at a wavelength of 350 nm of the n-type layer 3A made of a compound represented by ZnxSnyMzOw containing one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B is , is preferably 90% or more. The n-type layer 3A made of a compound represented by ZnxSnyMzOw containing one or more elements M selected from the group consisting of Al, Ga, In and B is the absorption of the photoelectric conversion layer 2. Excellent transmittance in the wavelength band. That is, the n-type layer 3A of the embodiment can increase the amount of light reaching the photoelectric conversion layer 2 more than ZnSnO, and can improve both the power generation amount of the solar cell 100 and the transparency of the solar cell 100.

n型層3の膜厚は、典型的には、3nm以上50nm以下で好ましい。n型層3の厚さが3nm未満であるとn型層3のカバレッジが悪い場合にリーク電流が発生し、特性を低下させてしまう場合がある。カバレッジが良い場合は上記膜厚に限定されない。n型層3の厚さが50nmを超えるとn型層3の過度の高抵抗化による特性低下や、透過率低下による短絡電流低下が起こる場合がある。従って、n型層3の厚さは5nm以上50nm以下がより好ましく、5nm以上10nm以下がさらにより好ましい。また、カバレッジの良い膜を実現するためにn型層3の表面粗さは5nm以下が好ましい。 The thickness of the n-type layer 3 is typically preferably 3 nm or more and 50 nm or less. If the thickness of the n-type layer 3 is less than 3 nm, a leakage current may occur when the coverage of the n-type layer 3 is poor, resulting in deterioration of the characteristics. If the coverage is good, the film thickness is not limited to the above. If the thickness of the n-type layer 3 exceeds 50 nm, the resistance of the n-type layer 3 becomes excessively high, which may lead to deterioration in characteristics, or a decrease in short-circuit current due to a decrease in transmittance. Therefore, the thickness of the n-type layer 3 is more preferably 5 nm or more and 50 nm or less, and even more preferably 5 nm or more and 10 nm or less. Further, the surface roughness of the n-type layer 3 is preferably 5 nm or less in order to realize a film with good coverage.

n型層3は、例えば、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition;ALD)やスパッタ法などで成膜することができる。 The n-type layer 3 can be formed by, for example, an atomic layer deposition (ALD) method, a sputtering method, or the like.

光電変換層2の伝導帯下端(Conduction Band Minimum:CBM)の位置(Ecp(eV))とn型層3の伝導帯下の位置(Ecn(eV))の差である伝導帯オフセット(ΔE=Ecp-Ecn)は、-0.2eV以上0.6eV以下(-0.2eV≦ΔE≦+0.6eV)であることが好ましい。伝導帯オフセットが0より大きいとpn接合界面の伝導帯が不連続となりスパイクが生じる。伝導帯オフセットが0より小さいとpn接合界面の伝導帯が不連続となりクリフが生じる。スパイク及びクリフはどちらも光生成電子の障壁となるため小さい方が好ましい。従って、伝導帯オフセットは、0.0eV以上0.4eV以下(0.0eV≦ΔE≦+0.4eV)であることがより好ましい。ただし、ギャップ内準位を利用して伝導する場合はこの限りではない。CBMの位置は、以下の手法を用いて見積もることができる。電子占有準位の評価法である光電子分光により価電子帯上端(Valence Band Maximum:VBM)を実測し、続いて測定対象の材料のバンドギャップを仮定してCBMを算出する。しかしながら、実際のpn接合界面では、相互拡散や陽イオンの空孔発生など理想的な界面を維持していないため、バンドギャップが変化する可能性が高い。このため、CBMも直接的に光電子放出の逆過程を利用する逆光電子分光により評価することが好ましい。具体的には、太陽電池表面を低エネルギーイオンエッチングと正・逆光電子分光測定の繰り返しにより、pn接合界面の電子状態を評価できる。n型層3のZnとSnに加えてB、Al、In及びGaからなる群より選ばれる1種以上の元素Mが含まれることで電子親和力が小さくなり、光電変換層2とn型層3のCBMの差が小さくなる。 Conduction band offset (ΔE= Ecp−Ecn) is preferably −0.2 eV or more and 0.6 eV or less (−0.2 eV≦ΔE≦+0.6 eV). If the conduction band offset is greater than 0, the conduction band at the pn junction interface becomes discontinuous and spikes occur. If the conduction band offset is less than 0, the conduction band at the pn junction interface becomes discontinuous and a cliff occurs. Since both spikes and cliffs act as barriers to photogenerated electrons, smaller ones are preferable. Therefore, the conduction band offset is more preferably 0.0 eV or more and 0.4 eV or less (0.0 eV≦ΔE≦+0.4 eV). However, this is not the case when the in-gap level is used for conduction. The location of the CBM can be estimated using the following technique. The valence band maximum (VBM) is actually measured by photoelectron spectroscopy, which is an evaluation method for electron occupied levels, and then the CBM is calculated assuming the bandgap of the material to be measured. However, since an actual pn junction interface does not maintain an ideal interface due to interdiffusion and generation of cation vacancies, there is a high possibility that the bandgap will change. Therefore, it is preferable to evaluate CBM by reverse photoelectron spectroscopy that directly utilizes the reverse process of photoelectron emission. Specifically, the electronic state of the pn junction interface can be evaluated by repeating low-energy ion etching and forward/reverse photoelectron spectroscopy on the surface of the solar cell. Since one or more elements M selected from the group consisting of B, Al, In and Ga are included in the n-type layer 3 in addition to Zn and Sn, the electron affinity is reduced, and the photoelectric conversion layer 2 and the n-type layer 3 are separated. difference in CBM becomes smaller.

第2電極4は、第1電極1で挙げた電極と同様の透明電極を用いることが好ましい。第2電極4としては他にも金属ワイヤーを含む取出電極が設けられた多層グラフェン等の他の透明電極を採用することもできる。 As for the second electrode 4, it is preferable to use a transparent electrode similar to the electrode mentioned for the first electrode 1. As shown in FIG. As the second electrode 4, other transparent electrodes such as multilayer graphene provided with extraction electrodes containing metal wires can also be employed.

(反射防止膜)
実施形態の反射防止膜は、光電変換層2へ光を導入しやすくするための膜であって、第1電極1上又は第2電極4上の光電変換層2側とは反対側に形成されていることが好ましい。反射防止膜としては、例えば、MgFやSiOを用いることが望ましい。なお、実施形態において、反射防止膜を省くことができる。各層の屈折率に応じて膜厚を調整する必要があるが、70~130nm(好ましくは、80~120nm)程度の厚さの薄膜を蒸着することが好ましい。
(Anti-reflection film)
The antireflection film of the embodiment is a film for facilitating the introduction of light into the photoelectric conversion layer 2, and is formed on the first electrode 1 or the second electrode 4 on the side opposite to the photoelectric conversion layer 2 side. preferably. As the antireflection film, it is desirable to use, for example, MgF 2 or SiO 2 . Note that the antireflection film can be omitted in the embodiment. Although it is necessary to adjust the film thickness according to the refractive index of each layer, it is preferable to deposit a thin film having a thickness of about 70 to 130 nm (preferably 80 to 120 nm).

(第2実施形態)
第2実施形態は、太陽電池に関する。図1に、第2実施形態の太陽電池101の概念図を示す。図1に示すように、本実施形態に係る太陽電池101は、第1電極1と、第1電極1上に光電変換層2と、光電変換層2上にn型層3(3B)と、n型層3(3B)上に第2電極4と、を備える。第1電極1と光電変換層2との間やn型層3(3B)と第2電極4との間には、図示しない中間層が含まれていてもよい。光は第1電極1側から入射しても第2電極4側から入射してもよい。光が太陽電池101に入射して発電することができる。第2実施形態のn型層3Bの元素M以外は、第1実施形態の太陽電池101と共通する。第1実施形態において説明されていた内容で第2実施形態において説明されていない内容は、第1実施形態と共通する。
(Second embodiment)
A second embodiment relates to a solar cell. FIG. 1 shows a conceptual diagram of a solar cell 101 of the second embodiment. As shown in FIG. 1, the solar cell 101 according to the present embodiment includes a first electrode 1, a photoelectric conversion layer 2 on the first electrode 1, an n-type layer 3 (3B) on the photoelectric conversion layer 2, A second electrode 4 is provided on the n-type layer 3 (3B). An intermediate layer (not shown) may be included between the first electrode 1 and the photoelectric conversion layer 2 and between the n-type layer 3 ( 3 B) and the second electrode 4 . The light may be incident from the first electrode 1 side or from the second electrode 4 side. Light can be incident on the solar cell 101 to generate electricity. The elements other than the element M of the n-type layer 3B of the second embodiment are common to the solar cell 101 of the first embodiment. Contents described in the first embodiment but not described in the second embodiment are common to the first embodiment.

n型層3Bは、Zn、Sn並びにSi、Ge、Zr及びHfからなる群より選ばれる1種以上の元素Mを含む金属酸化物層が好ましい。第2実施形態の元素Mは、IVA族(第4族元素)及びIVB族(第14族元素)の元素であり、これらIV族の元素がn型層3Bに含まれることで、第1実施形態のIII族(第13族元素)の元素と同様、n型層3Bをワイドギャップ化でき、尚且つ、n型層3の電子親和力を小さくできることで、光電変換層2との伝導帯オフセットを小さくすることができる。なお、元素Mには、さらにAl、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上のIII族元素を含むことができ、Al、Ga、In及びBからなる群より選ばれる1種以上のIII族元素を含むことが好ましい。金属酸化物層(n型層3B)は、ZnSnで表される化合物で構成された層であることが好ましく、x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<1.00を満たすことが好ましい。この範囲外となると、主構成元素から成るZnSnの物性と大きくかけ離れるため好ましくない。x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<0.5を満たすことがより好ましく、0.001≦(z/(x+y))<0.25や0.001≦(z/(x+y))<0.1を満たすことがさらにより好ましい。金属酸化物層は、不可避的な不純物を除き実質的にZnSnであることが好ましい。これは、(z/(x+y))を少なくすることで、ZnSnがZnSnとMに相分離せずにワイドギャップ化するためである。さらに、x、y及びz、は、0.6≦(x+y+z)/w≦1.4を満たすことがより好ましい。 The n-type layer 3B is preferably a metal oxide layer containing one or more elements M selected from the group consisting of Zn, Sn and Si, Ge, Zr and Hf. Element M in the second embodiment is an element of group IVA (group 4 element) and group IVB (group 14 element). In the same manner as the group III element (group 13 element) of the morphology, the n-type layer 3B can be wide-gap, and the electron affinity of the n-type layer 3 can be reduced, thereby reducing the conduction band offset with the photoelectric conversion layer 2. can be made smaller. The element M may further include one or more group III elements selected from the group consisting of Al, Ga, In and B, and one or more selected from the group consisting of Al, Ga, In and B. Group III elements of The metal oxide layer (n-type layer 3B ) is preferably a layer composed of a compound represented by ZnxSnyMzOw , where x, y and z are 0.001≦(z/ (x+y))<1.00 is preferably satisfied. If it is out of this range, it is not preferable because the physical properties are greatly different from those of ZnxSnyOw , which is the main constituent element. x, y and z more preferably satisfy 0.001≦(z/(x+y))<0.5, 0.001≦(z/(x+y))<0.25 or 0.001≦( It is even more preferred to satisfy z/(x+y))<0.1. The metal oxide layer is preferably substantially ZnxSnyMzOw except for unavoidable impurities . This is because ZnxSnyMzOw does not phase-separate into ZnxSnyOw and MzOw by reducing (z/ ( x +y)) to widen the gap . Furthermore, x, y and z more preferably satisfy 0.6≦(x+y+z)/w≦1.4.

n型層3Bの元素Mとして、Al、Ga、In及びBからなるIII族元素の群と、Si、Ge、Zr及びHfのIVA族及びIVB族元素の群はいずれも適していることが分かった。太陽電池特性で比べると、後者のIV族元素の群が、特性が改善傾向にあり、より好ましい。具体的には、IV族の群及びIII族の群いずれの元素も、n型層3の電子親和力を小さくできることでVocが同程度に向上する。さらに、IV族の群の元素を用いた場合には、Vocに加えて、FF(Fill Factor)も改善する。IV族とIII族のFFの差異は、IV族元素とIII族元素のいずれかを添加した場合では、n型層3の電子親和力は同程度であるが、n型層3の電子物性(電子濃度と電子移動度)が異なるために、それがFFの違いとして現れたものと推察される。n型層3Bにおいて、IV族元素の添加により、光電変換層2の吸収帯波長の透過率が向上する。FFを向上させる観点から、元素MがIV族元素及びIII族元素の両方を含む場合、III族元素の濃度よりもIV族元素の濃度が高いことが好ましい。 As the element M of the n-type layer 3B, it has been found that the group III elements consisting of Al, Ga, In and B and the group IVA and IVB elements Si, Ge, Zr and Hf are all suitable. Ta. Compared with solar cell characteristics, the latter group of IV group elements tends to improve characteristics and is more preferable. Specifically, both the elements of the IV group and the III group can reduce the electron affinity of the n-type layer 3, thereby improving Voc to the same extent. Furthermore, when an element belonging to Group IV is used, FF (Fill Factor) is improved in addition to Voc. The difference between the FFs of the IV group and the III group is that when either the IV group element or the III group element is added, the electron affinity of the n-type layer 3 is about the same, but the electronic physical properties of the n-type layer 3 (electron It is presumed that the difference in FF appeared due to the difference in concentration and electron mobility). In the n-type layer 3B, the addition of the group IV element improves the transmittance of the absorption band wavelength of the photoelectric conversion layer 2 . From the viewpoint of improving FF, when the element M contains both a group IV element and a group III element, the concentration of the group IV element is preferably higher than that of the group III element.

(第3実施形態)
第3実施形態は、多接合型太陽電池に関する。図3に第3実施形態の多接合型太陽電池200の断面概念図を示す。図3の多接合型太陽電池200は、光入射側に第1実施形態又は第2実施形態の太陽電池(第1太陽電池)100(101)と、第2太陽電池201を有する。第2太陽電池201の光電変換層のバンドギャップは、第1実施形態又は第2実施形態の太陽電池100(101)の光電変換層2よりも小さいバンドギャップを有する。なお、実施形態の多接合型太陽電池は、3以上の太陽電池を接合させた太陽電池も含まれる。
(Third Embodiment)
A third embodiment relates to a multi-junction solar cell. FIG. 3 shows a conceptual cross-sectional view of a multi-junction solar cell 200 of the third embodiment. The multi-junction solar cell 200 of FIG. 3 has the solar cell (first solar cell) 100 (101) of the first embodiment or the second embodiment and the second solar cell 201 on the light incident side. The bandgap of the photoelectric conversion layer of the second solar cell 201 is smaller than that of the photoelectric conversion layer 2 of the solar cell 100 (101) of the first embodiment or the second embodiment. Note that the multi-junction solar cell of the embodiment also includes a solar cell in which three or more solar cells are joined.

第1実施形態又は第2実施形態の太陽電池100(101)の光電変換層2のバンドギャップが約2eVであるため、第2太陽電池201の光電変換層のバンドギャップは、1.0eV以上1.4eV以下であることが好ましい。第2太陽電池201の光電変換層としては、Inの含有比率が高いCIGS系、CIT系及びCdTe系、酸化銅系のうちのいずれか1種以上の化合物半導体層又は結晶シリコンであることが好ましい。 Since the bandgap of the photoelectric conversion layer 2 of the solar cell 100 (101) of the first embodiment or the second embodiment is about 2 eV, the bandgap of the photoelectric conversion layer of the second solar cell 201 is 1.0 eV or more. It is preferably 0.4 eV or less. The photoelectric conversion layer of the second solar cell 201 is preferably a compound semiconductor layer of one or more of CIGS, CIT, CdTe, and copper oxide-based compounds having a high In content, or crystalline silicon. .

第1実施形態又は第2実施形態に係る太陽電池100(101)を第1太陽電池とすることで、第1太陽電池での意図しない波長域の光を吸収してしまうことによりボトムセル(第2太陽電池)の変換効率を低下させることを防ぐことができるので、効率の良い多接合型太陽電池とすることができる。 By using the solar cell 100 (101) according to the first embodiment or the second embodiment as the first solar cell, the bottom cell (second Since it is possible to prevent the conversion efficiency of the solar cell from being lowered, an efficient multi-junction solar cell can be obtained.

(第4実施形態)
第4実施形態は、太陽電池モジュールに関する。図4に第4実施形態の太陽電池モジュール300の斜視概念図を示す。図4の太陽電池モジュール300は、第1太陽電池モジュール301と第2太陽電池モジュール302を積層した太陽電池モジュールである。第1太陽電池モジュール301は、光入射側であり、第1実施形態の太陽電池100を用いている。第2太陽電池モジュール302には、第2太陽電池201を用いることが好ましい。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a solar cell module. FIG. 4 shows a conceptual perspective view of a solar cell module 300 of the fourth embodiment. A solar cell module 300 in FIG. 4 is a solar cell module in which a first solar cell module 301 and a second solar cell module 302 are stacked. The first solar cell module 301 is on the light incident side and uses the solar cell 100 of the first embodiment. Second solar cell 201 is preferably used for second solar cell module 302 .

図5に太陽電池モジュール300の断面概念図を示す。図5では、第1太陽電池モジュール301の構造を詳細に示し、第2太陽電池モジュール302の構造は示していない。第2太陽電池モジュール302では、用いる太陽電池の光電変換層などに応じて適宜、太陽電池モジュールの構造を選択する。図5の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池100(太陽電池セル)が横方向に並んで電気的に直列に接続した破線で囲われたサブモジュール303が複数含まれ、複数のサブモジュール303が電気的に並列もしくは直列に接続している。 FIG. 5 shows a conceptual cross-sectional view of the solar cell module 300. As shown in FIG. In FIG. 5, the structure of the first solar cell module 301 is shown in detail, and the structure of the second solar cell module 302 is not shown. In the second solar cell module 302, the structure of the solar cell module is appropriately selected according to the photoelectric conversion layer of the solar cell used. The solar cell module of FIG. 5 includes a plurality of sub-modules 303 surrounded by dashed lines in which a plurality of solar cells 100 (solar cells) are horizontally arranged and electrically connected in series. They are electrically connected in parallel or in series.

太陽電池100は、スクライブされていて、隣り合う太陽電池100は、上部側の第2電極4と下部側の第1電極1が接続している。第4実施形態の太陽電池100も第1実施形態又は第2実施形態の太陽電池100(101)と同様に、基板10、第1電極1、光電変換層2、n型層3と第2電極4を有する。 The solar cells 100 are scribed, and adjacent solar cells 100 have the second electrode 4 on the upper side and the first electrode 1 on the lower side connected. As with the solar cell 100 (101) of the first or second embodiment, the solar cell 100 of the fourth embodiment also includes a substrate 10, a first electrode 1, a photoelectric conversion layer 2, an n-type layer 3, and a second electrode. 4.

モジュール毎に出力電圧が異なると電圧の低い部分に電流が逆流したり、余計な熱を発生させたりすることがあるためモジュールの出力低下につながる。 If the output voltage is different for each module, the current may flow backward to the part with the lower voltage, or excessive heat may be generated, leading to a decrease in the output of the module.

また、本願の太陽電池を用いると各波長帯に適した太陽電池を用いることができるため、トップセルやボトムセルの太陽電池を単体で用いたときと比較して効率良く発電できるようになり、モジュールの全体の出力が増大するため望ましい。 In addition, by using the solar cell of the present application, it is possible to use a solar cell suitable for each wavelength band. is desirable because it increases the overall output of the

モジュール全体の変換効率が高いと、照射された光エネルギーのうち、熱になるエネルギー割合を低くすることができる。そのためモジュール全体の温度が上昇することによる効率の低下を抑制することができる。 If the conversion efficiency of the entire module is high, it is possible to reduce the proportion of energy that becomes heat in the irradiated light energy. Therefore, it is possible to suppress a decrease in efficiency due to an increase in the temperature of the entire module.

(第5実施形態)
第5実施形態は太陽光発電システムに関する。第4実施形態の太陽電池モジュール300は、第5実施形態の太陽光発電システムにおいて、発電を行う発電機として用いることができる。実施形態の太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを用いて発電を行うものであって、具体的には、発電を行う太陽電池モジュールと、発電した電気を電力変換する手段と、発電した電気をためる蓄電手段又は発電した電気を消費する負荷とを有する。図6に実施形態の太陽光発電システム400の構成概念図を示す。図6の太陽光発電システムは、太陽電池モジュール401(300)と、電力変換装置402と、蓄電池403と、負荷404とを有する。蓄電池403と負荷404は、どちらか一方を省略しても良い。負荷404は、蓄電池403に蓄えられた電気エネルギーを利用することもできる構成にしてもよい。電力変換装置402は、変圧や直流交流変換などの電力変換を行う回路又は素子を含む装置である。電力変換装置402の構成は、発電電圧、蓄電池403や負荷404の構成に応じて好適な構成を採用すればよい。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment relates to a photovoltaic power generation system. The solar cell module 300 of the fourth embodiment can be used as a generator for generating power in the solar power generation system of the fifth embodiment. A solar power generation system according to an embodiment generates power using a solar cell module. It has a storage means for storing electricity or a load for consuming the generated electricity. FIG. 6 shows a configuration conceptual diagram of a photovoltaic power generation system 400 of the embodiment. The photovoltaic power generation system of FIG. 6 has a photovoltaic module 401 (300), a power conversion device 402, a storage battery 403, and a load 404. Either one of the storage battery 403 and the load 404 may be omitted. The load 404 may be configured to use the electrical energy stored in the storage battery 403 . The power conversion device 402 is a device including a circuit or element that performs power conversion such as transformation and DC/AC conversion. As for the configuration of the power conversion device 402 , a suitable configuration may be adopted according to the generated voltage, the configuration of the storage battery 403 and the load 404 .

太陽電池モジュール300に含まれる受光したサブモジュール303に含まれる太陽電池セルが発電し、その電気エネルギーは、コンバーター402で変換され、蓄電池403で蓄えられるか、負荷404で消費される。太陽電池モジュール401には、太陽電池モジュール401を常に太陽に向けるための太陽光追尾駆動装置を設けたり、太陽光を集光する集光体を設けたり、発電効率を向上させるための装置等を付加することが好ましい。 Photovoltaic cells included in sub-module 303 included in photovoltaic module 300 generate electric power, and the electrical energy is converted by converter 402 and stored in storage battery 403 or consumed by load 404 . The solar cell module 401 is provided with a sunlight tracking drive device for always directing the solar cell module 401 toward the sun, a light collector for collecting sunlight, a device for improving power generation efficiency, and the like. Adding is preferred.

太陽光発電システム400は、住居、商業施設や工場などの不動産に用いられたり、車両、航空機や電子機器などの動産に用いられたりすることが好ましい。実施形態の変換効率に優れた太陽電池を太陽電池モジュール401に用いることで、発電量の増加が期待される。 The photovoltaic power generation system 400 is preferably used in real estate such as residences, commercial facilities, and factories, and in movable properties such as vehicles, aircraft, and electronic equipment. By using the solar cell with excellent conversion efficiency of the embodiment for the solar cell module 401, an increase in power generation is expected.

太陽光発電システム400の利用例として車両を示す。図7に車両500の構成概念図を示す。図7の車両500は、車体501、太陽電池モジュール502、電力変換装置503、蓄電池504、モーター505とタイヤ(ホイール)506を有する。車体501の上部に設けられた太陽電池モジュール501で発電した電力は、電力変換装置503変換されて、蓄電池504にて充電されるか、モーター505等の負荷で電力が消費される。太陽電池モジュール501又は蓄電池504から供給される電力を用いてモーター505によってタイヤ(ホイール)506を回転させることにより車両500を動かすことができる。太陽電池モジュール501としては、多接合型ではなく、第1実施形態の太陽電池100を備えた第1太陽電池モジュールだけで構成されていてもよい。透過性のある太陽電池モジュール501を採用する場合は、車体501の上部に加え、車体501の側面に発電する窓として太陽電池モジュール501を使用することも好ましい。 A vehicle is shown as an example of use of the photovoltaic power generation system 400 . FIG. 7 shows a structural conceptual diagram of the vehicle 500. As shown in FIG. A vehicle 500 in FIG. 7 has a vehicle body 501 , a solar cell module 502 , a power conversion device 503 , a storage battery 504 , a motor 505 and tires (wheels) 506 . The power generated by the solar cell module 501 provided on the upper part of the vehicle body 501 is converted by the power conversion device 503 and charged by the storage battery 504 or consumed by the load such as the motor 505 . Vehicle 500 can be moved by rotating tires (wheels) 506 with motor 505 using power supplied from solar cell module 501 or storage battery 504 . The solar cell module 501 may be composed only of the first solar cell module provided with the solar cell 100 of the first embodiment instead of the multi-junction type. When adopting a transparent solar cell module 501, it is also preferable to use the solar cell module 501 as a power-generating window on the side surface of the vehicle body 501 in addition to the upper portion of the vehicle body 501.

以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be more specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
白板ガラス基板上に、裏面側の第1電極としてITO透明導電膜、その上にSbドープしたSnO透明導電膜を堆積する。透明な第1電極上に酸素とアルゴンガスの混合ガス雰囲気中でスパッタリング法により基板を450℃で加熱して亜酸化銅化合物を成膜する。その後、原子層堆積法によりp-亜酸化銅層上にn型のZn0.78Sn0.21Al0.02(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=1.01)を10nm堆積する。その後表面側の第2電極としてAZO透明導電膜を堆積する。その上に反射防止膜としてMgFを堆積して太陽電池を得る。
(Example 1)
On a white plate glass substrate, an ITO transparent conductive film is deposited as a first electrode on the back side, and an Sb-doped SnO 2 transparent conductive film is deposited thereon. A cuprous oxide compound is formed on the transparent first electrode by heating the substrate at 450° C. by sputtering in a mixed gas atmosphere of oxygen and argon gas. Thereafter, n-type Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.02 O 1 (z/(x+y)=0.02, (x+y+z)/w=1) was deposited on the p-cuprous oxide layer by atomic layer deposition. .01) is deposited to a thickness of 10 nm. After that, an AZO transparent conductive film is deposited as a second electrode on the surface side. A solar cell is obtained by depositing MgF2 as an antireflection film thereon.

AM1.5Gの光源を模擬したソーラーシミュレータを用い、その光源下で基準となるSiセルを用いて1sunになるように光量を調節する。気温は25℃とする。電圧をスイープし、電流密度(電流をセル面積で割ったもの)を測定する。横軸を電圧、縦軸を電流密度とした際に、横軸と交わる点が開放電圧Vocとなり、縦軸と交わる点が短絡電流密度Jscとなる。測定曲線上において、電圧と電流密度を掛け合わせ、最大になる点をそれぞれVmpp、Jmpp(マキシマムパワーポイント)とすると、FF(=(Vmpp*Jmpp)/(Voc*Jsc))と効率Eff.(=Voc*Jsc*FF)が求まる。 A solar simulator simulating an AM1.5G light source is used, and the amount of light is adjusted to 1 sun using a reference Si cell under the light source. The air temperature shall be 25°C. The voltage is swept and the current density (current divided by cell area) is measured. When the horizontal axis is the voltage and the vertical axis is the current density, the point at which the horizontal axis intersects is the open circuit voltage Voc, and the point at which the vertical axis intersects is the short circuit current density Jsc. On the measurement curve, multiply the voltage by the current density, and let Vmpp and Jmpp (maximum power point) be the maximum points, respectively, then FF (=(Vmpp*Jmpp)/(Voc*Jsc)) and efficiency Eff. (=Voc*Jsc*FF) is obtained.

(実施例2)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Ga0.05(z/(x+y)=0.05、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 2)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Ga 0.05 O 1 (z/(x+y)=0.05, (x+y+z)/w=1.04) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例3)
n型層として、Zn0.78Sn0.21In0.10(z/(x+y)=0.1、(x+y+z)/w=1.09)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 3)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 In 0.10 O 1 (z/(x+y)=0.1, (x+y+z)/w=1.09) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例4)
n型層として、Zn0.78Sn0.210.05(z/(x+y)=0.051、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 4)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 B 0.05 O 1 (z/(x+y)=0.051, (x+y+z)/w=1.04) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例5)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.001(z/(x+y)=0.001、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 5)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.001 O 1 (z/(x+y)=0.001, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例6)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.98(z/(x+y)=0.99、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 6)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.98 O 2 (z/(x+y)=0.99, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例7)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.01(z/(x+y)=0.01、(x+y+z)/w=1.00)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 7)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.01 O 1 (z/(x+y)=0.01, (x+y+z)/w=1.00) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例8)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.1(z/(x+y)=0.1、(x+y+z)/w=1.09)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 8)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.1 O 1 (z/(x+y)=0.1, (x+y+z)/w=1.09) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例9)
n型層として、Zn0.78Sn0.20Al0.02(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=1.00)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 9)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.20 Al 0.02 O 1 (z/(x+y)=0.02, (x+y+z)/w=1.00) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例10)
n型層として、Zn0.78Sn0.22Al0.03(z/(x+y)=0.03、(x+y+z)/w=1.03)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 10)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.22 Al 0.03 O 1 (z/(x+y)=0.03, (x+y+z)/w=1.03) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例11)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.015Ga0.015(z/(x+y)=0.03、(x+y+z)/w=1.02)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 11)
Except for depositing Zn0.78Sn0.21Al0.015Ga0.015O1 (z/(x+y)=0.03, (x+y+z) /w=1.02 ) to 10 nm as the n - type layer . A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例12)
n型層として、Zn0.77Sn0.19Al0.020.8(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=1.23)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 12)
except that Zn0.77Sn0.19Al0.02O0.8 (z/( x +y)=0.02, (x+y+z)/w=1.23) is deposited to 10 nm as the n-type layer . A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例13)
n型層として、Zn0.77Sn0.19Al0.021.3(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=0.75)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 13)
Zn 0.77 Sn 0.19 Al 0.02 O 1.3 (z/(x+y)=0.02, (x+y+z)/w=0.75) was deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例14)
n型層として、Zn0.8Sn0.21Al0.02(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=1.03)を3nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 14)
Example 1 except that Zn 0.8 Sn 0.21 Al 0.02 O 1 (z/(x+y)=0.02, (x+y+z)/w=1.03) is deposited to 3 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例15)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.021.6(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=0.63)を50nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 15)
except that Zn0.78Sn0.21Al0.02O1.6 (z/ ( x+y)=0.02, (x+y+z)/w=0.63) is deposited to 50 nm as the n-type layer . A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例16)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.0008(z/(x+y)=0.0008、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 16)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.0008 O 1 (z/(x+y)=0.0008, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例17)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al1.1(z/(x+y)=1.1、(x+y+z)/w=1.05)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 17)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 1.1 O 2 (z/(x+y)=1.1, (x+y+z)/w=1.05) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例18)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.6(z/(x+y)=0.6、(x+y+z)/w=1.59)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 18)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.6 O 1 (z/(x+y)=0.6, (x+y+z)/w=1.59) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例19)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.49(z/(x+y)=0.50、(x+y+z)/w=1.48)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 19)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.49 O 1 (z/(x+y)=0.50, (x+y+z)/w=1.48) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例20)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.40(z/(x+y)=0.40、(x+y+z)/w=1.39)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 20)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.40 O 1 (z/(x+y)=0.40, (x+y+z)/w=1.39) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例21)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.25(z/(x+y)=0.25、(x+y+z)/w=1.24)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 21)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.25 O 1 (z/(x+y)=0.25, (x+y+z)/w=1.24) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例22)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.20(z/(x+y)=0.20、(x+y+z)/w=1.19)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 22)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.20 O 1 (z/(x+y)=0.20, (x+y+z)/w=1.19) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例23)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.0004(z/(x+y)=0.0004、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 23)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.0004 O 1 (z/(x+y)=0.0004, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例24)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al1.5(z/(x+y)=1.52、(x+y+z)/w=1.25)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 24)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Al 1.5 O 2 (z/(x+y)=1.52, (x+y+z)/w=1.25) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例25)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.016In0.016Ga0.016(z/(x+y)=0.048、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 25)
Zn 0.78 Sn 0.21 Al 0.016 In 0.016 Ga 0.016 O 2 (z/(x+y)=0.048, (x+y+z)/w=1.04) with a thickness of 10 nm as the n-type layer A solar cell is produced in the same manner as in Example 1 except for the deposition, and the characteristics are evaluated.

(実施例26)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Al0.0022.5(z/(x+y)=0.002、(x+y+z)/w=0.40)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 26)
except that Zn0.78Sn0.21Al0.002O2.5 (z/(x+y)= 0.002 , (x+y+z)/w=0.40) is deposited to 10 nm as the n-type layer . A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例27)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.01(z/(x+y)=0.01、(x+y+z)/w=1.00)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 27)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.01 O 1 (z/(x+y)=0.01, (x+y+z)/w=1.00) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例28)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Ge0.04(z/(x+y)=0.04、(x+y+z)/w=1.03)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 28)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Ge 0.04 O 1 (z/(x+y)=0.04, (x+y+z)/w=1.03) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例29)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Zr0.08(z/(x+y)=0.08、(x+y+z)/w=1.07)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 29)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Zr 0.08 O 1 (z/(x+y)=0.08, (x+y+z)/w=1.07) is deposited as an n-type layer to a thickness of 10 nm. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例30)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Hf0.08(z/(x+y)=0.08、(x+y+z)/w=1.07)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 30)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Hf 0.08 O 1 (z/(x+y)=0.08, (x+y+z)/w=1.07) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例31)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.002(z/(x+y)=0.002、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 31)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.002 O 1 (z/(x+y)=0.002, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例32)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.77(z/(x+y)=0.78、(x+y+z)/w=0.88)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 32)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.77 O 2 (z/(x+y)=0.78, (x+y+z)/w=0.88) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例33)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.02(z/(x+y)=0.02、(x+y+z)/w=1.01)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 33)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.02 O 1 (z/(x+y)=0.02, (x+y+z)/w=1.01) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例34)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.17(z/(x+y)=0.17、(x+y+z)/w=1.16)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 34)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.17 O 1 (z/(x+y)=0.17, (x+y+z)/w=1.16) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例35)
n型層として、Zn0.78Sn0.20Si0.04(z/(x+y)=0.04、(x+y+z)/w=1.02)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 35)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.20 Si 0.04 O 1 (z/(x+y)=0.04, (x+y+z)/w=1.02) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例36)
n型層として、Zn0.78Sn0.22Si0.05(z/(x+y)=0.05、(x+y+z)/w=1.05)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 36)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.22 Si 0.05 O 1 (z/(x+y)=0.05, (x+y+z)/w=1.05) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例37)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.025Hf0.025(z/(x+y)=0.05、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 37)
Except for depositing Zn0.78Sn0.21Si0.025Hf0.025O1 (z/(x+y)=0.05, ( x+y+z)/w=1.04) to 10 nm as the n -type layer A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例38)
n型層として、Zn0.77Sn0.19Si0.010.8(z/(x+y)=0.01、(x+y+z)/w=1.23)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 38)
Zn 0.77 Sn 0.19 Si 0.01 O 0.8 (z/(x+y)=0.01, (x+y+z)/w=1.23) was deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例39)
n型層として、Zn0.77Sn0.19Si0.011.3(z/(x+y)=0.01、(x+y+z)/w=0.75)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 39)
Zn 0.77 Sn 0.19 Si 0.01 O 1.3 (z/(x+y)=0.01, (x+y+z)/w=0.75) was deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例40)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.008(z/(x+y)=0.008、(x+y+z)/w=1.00)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 40)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.008 O 1 (z/(x+y)=0.008, (x+y+z)/w=1.00) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例41)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.011.6(z/(x+y)=0.01、(x+y+z)/w=0.63)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 41)
Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.01 O 1.6 (z/(x+y)=0.01, (x+y+z)/w=0.63) was deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例42)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.0020.7(z/(x+y)=0.002、(x+y+z)/w=1.42)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 42)
Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.002 O 0.7 (z/(x+y)=0.002, (x+y+z)/w=1.42) was deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例43)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si1.2(z/(x+y)=1.21、(x+y+z)/w=1.10)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 43)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 1.2 O 2 (z/(x+y)=1.21, (x+y+z)/w=1.10) is deposited as an n-type layer to a thickness of 10 nm. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例44)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.032Al0.0161(z/(x+y)=0.048、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 44)
Except for depositing Zn0.78Sn0.21Si0.032Al0.016O1 (z/(x+y)= 0.048 , (x+y+z)/w=1.04) to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(実施例45)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.5(z/(x+y)=0.51、(x+y+z)/w=1.49)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 45)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.5 O 1 (z/(x+y)=0.51, (x+y+z)/w=1.49) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例46)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.6(z/(x+y)=0.61、(x+y+z)/w=1.59)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 46)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.6 O 1 (z/(x+y)=0.61, (x+y+z)/w=1.59) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例47)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.4(z/(x+y)=0.40、(x+y+z)/w=1.39)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 47)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.4 O 1 (z/(x+y)=0.40, (x+y+z)/w=1.39) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例48)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.3(z/(x+y)=0.30、(x+y+z)/w=1.29)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 48)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.3 O 1 (z/(x+y)=0.30, (x+y+z)/w=1.29) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例49)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.00002(z/(x+y)=0.00002、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 49)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.00002 O 1 (z/(x+y)=0.00002, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例50)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.0002(z/(x+y)=0.0002、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 50)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 0.0002 O 1 (z/(x+y)=0.0002, (x+y+z)/w=0.99) is deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例51)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si1.5(z/(x+y)=1.52、(x+y+z)/w=1.25)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 51)
Example 1 except that Zn 0.78 Sn 0.21 Si 1.5 O 2 (z/(x+y)=1.52, (x+y+z)/w=1.25) is deposited to 10 nm as the n-type layer. A solar cell is fabricated in the same manner as in , and its characteristics are evaluated.

(実施例52)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.024Ge0.012Zr0.012(z/(x+y)=0.048、(x+y+z)/w=1.04)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 52)
Zn0.78Sn0.21Si0.024Ge0.012Zr0.012O2 (z/(x+y)= 0.048 , (x+y + z)/w=1.04) with a thickness of 10 nm as the n-type layer A solar cell is produced in the same manner as in Example 1 except for the deposition, and the characteristics are evaluated.

(実施例53)
n型層として、Zn0.78Sn0.21Si0.0022.5(z/(x+y)=0.002、(x+y+z)/w=0.40)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Example 53)
except that Zn0.78Sn0.21Si0.002O2.5 (z/(x+y)= 0.002 , (x+y+z)/w=0.40) is deposited to 10 nm as the n-type layer . A solar cell is produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics are evaluated.

(比較例1)
n型層として、Zn0.78Sn0.21(z/(x+y)=0、(x+y+z)/w=0.99)を10nm堆積すること以外は実施例1と同様に太陽電池を作製し、特性を評価する。
(Comparative example 1)
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1, except that Zn 0.78 Sn 0.21 O 1 (z/(x+y)=0, (x+y+z)/w=0.99) was deposited to a thickness of 10 nm as the n-type layer. Fabricate and evaluate properties.

表1、2に実施例及び比較例の結果を示す。比較例1のVocに対して0.2V以上向上している場合をAと評価する。比較例1のVocと同じか比較例1のVocに対して0.2V未満向上している場合(Vocが低下している場合も含む)をBと評価する。比較例1のVocよりも低下している場合をCと評価する。比較例1の350nmの透過率よりも高く、透過率が50%以上である場合は、Aと評価し、それ以外は、Bと評価する。比較例1のFFに対し、実施例のFFが一割以上高い場合はA+と評価し、同じく実施例のFFが一割未満五分以上高い場合はAと評価し、それ以外(例えば、同程度)をBと評価する。なお、実施例及び比較例におけるn型層の組成は、成膜時の条件から求めた組成である。 Tables 1 and 2 show the results of Examples and Comparative Examples. An improvement of 0.2 V or more compared to Voc of Comparative Example 1 is evaluated as A. If the Voc is the same as the Voc of Comparative Example 1 or is improved by less than 0.2 V with respect to the Voc of Comparative Example 1 (including the case where the Voc is lowered), it is evaluated as B. A case where the Voc is lower than that of Comparative Example 1 is evaluated as C. If the transmittance is higher than the transmittance at 350 nm of Comparative Example 1 and is 50% or more, it is evaluated as A, otherwise it is evaluated as B. When the FF of the example is higher than the FF of Comparative Example 1 by 10% or more, it is evaluated as A +. degree) is evaluated as B. The composition of the n-type layer in Examples and Comparative Examples is obtained from the conditions during film formation.

実施例の太陽電池は、いずれもIII族元素を添加していない比較例1と比較して透過率に優れまた、Vocが向上している。Vocが0.2V増えることは、Vocが約20%以上増えるため、変換効率の向上に大きく寄与する。III族元素を変えた実施例においても同様に透過率とVocの高い太陽電池が得られる。III元素の添加量がある程度多くても良いが、添加量が多すぎる場合には、特性が低下する傾向がある。また、III族元素の添加量が少ない場合は、特性が比較例1に近づくが無添加に比べて特性に優れる。また、実施例の太陽電池では、いずれも比較例よりもFFが高かった。これはVocが比較例よりも高いことが影響したと推察される。さらに、実施例27から53では、実施例1から26よりもFFが高かった。これはIV族元素を含むn型層の方が電子物性(電子濃度と電子移動度)が優れており、n層の電気抵抗がより小さくなることが影響したと推察される。実施例の太陽電池は、短波長の透過率だけでなく、長波長の透過率にも優れるため、実施形態他の太陽電池をトップセルに用い、例えばSiをボトムセルに用いた多接合型太陽電池において、総発電量の向上に寄与する。
明細書中、一部の元素は、元素記号のみで表している。
All of the solar cells of Examples are excellent in transmittance and improved in Voc as compared with Comparative Example 1 in which no Group III element is added. An increase in Voc by 0.2 V increases Voc by about 20% or more, which greatly contributes to the improvement of conversion efficiency. Solar cells with high transmittance and Voc are similarly obtained in the examples in which the Group III element is changed. The amount of element III added may be large to some extent, but if the amount added is too large, the characteristics tend to deteriorate. Also, when the amount of the Group III element added is small, the characteristics approach those of Comparative Example 1, but are superior to those when no addition is made. Moreover, all the solar cells of the examples had higher FF than the comparative example. It is presumed that this was influenced by the Voc being higher than that of the comparative example. Furthermore, Examples 27-53 had higher FF than Examples 1-26. It is presumed that this is because the n-type layer containing the IV group element has better electronic physical properties (electron concentration and electron mobility) and the electric resistance of the n-layer becomes smaller. The solar cells of the examples are excellent not only in short wavelength transmittance but also in long wavelength transmittance. contributes to the improvement of total power generation.
In the specification, some elements are represented only by element symbols.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not to be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, like modifications, constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.

100、101…太陽電池(第1太陽電池、トップセル)、1…第1電極、2…光電変換層、3(3A、3B)…n型層、4…第2電極、200…多接合型太陽電池、201…第2太陽電池(ボトムセル)、300…太陽電池モジュール、301第1太陽電池モジュール、302…第2太陽電池モジュール、10…基板、303…サブモジュール、400…太陽光発電システム、401…太陽電池モジュール、402…電力変換装置、403…蓄電池、404…負荷、500…車両、501…車体、502…太陽電池モジュール、503…電力変換装置、504…蓄電池、505…モーター、506…タイヤ(ホイール) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 101... Solar cell (1st solar cell, top cell), 1... 1st electrode, 2... Photoelectric conversion layer, 3 (3A, 3B)... n-type layer, 4... 2nd electrode, 200... Multijunction type Solar cell 201 Second solar cell (bottom cell) 300 Solar cell module 301 First solar cell module 302 Second solar cell module 10 Substrate 303 Submodule 400 Photovoltaic system DESCRIPTION OF SYMBOLS 401... Solar cell module, 402... Power converter, 403... Storage battery, 404... Load, 500... Vehicle, 501... Vehicle body, 502... Solar cell module, 503... Power converter, 504... Storage battery, 505... Motor, 506... tire (wheel)

Claims (7)

透明な第1電極と、
前記第1電極上に亜酸化銅を主体とする光電変換層と、
前記光電変換層上に、Zn、Sn並びにB、又は/及び、Si、Zr及びHfからなる群より選ばれる1種以上の元素である元素Mを含む金属酸化物層であるn型層と、
前記n型層上に透明な第2電極とを有し、
前記n型層は、Zn Sn で表される化合物で構成された層であり、
x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<1.00を満たし、
xは、0.77≦x≦0.8を満たし、
yは、0.19≦y≦0.22を満たす太陽電池。
a transparent first electrode;
a photoelectric conversion layer mainly composed of cuprous oxide on the first electrode;
An n-type layer which is a metal oxide layer containing an element M which is one or more elements selected from the group consisting of Zn, Sn and B and/or Si , Zr and Hf on the photoelectric conversion layer. and,
a transparent second electrode on the n-type layer ;
The n- type layer is a layer composed of a compound represented by ZnxSnyMzOw ,
x, y and z satisfy 0.001≦(z/(x+y))<1.00,
x satisfies 0.77≦x≦0.8,
y is a solar cell satisfying 0.19≦y≦0.22 .
x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<0.5を満たす請求項1に記載の太陽電池。 2. The solar cell according to claim 1 , wherein x, y and z satisfy 0.001≤(z/(x+y))<0.5. x、y及びzは、0.001≦(z/(x+y))<1.00を満たし、
x、y、z及びwは、0.6≦(x+y+z)/w≦1.4を満たす請求項1又は2に記載の太陽電池。
x, y and z satisfy 0.001≦(z/(x+y))<1.00,
3. The solar cell according to claim 1, wherein x, y, z and w satisfy 0.6≤(x+y+z)/w≤1.4.
前記n型層の厚さは3nm以上50nm以下である請求項1ないしのいずれか1項に記載の太陽電池。 4. The solar cell according to claim 1, wherein the n-type layer has a thickness of 3 nm or more and 50 nm or less. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の太陽電池を用いた多接合型太陽電池。 A multi-junction solar cell using the solar cell according to any one of claims 1 to 4 . 請求項1ないしのいずれか1項に記載の太陽電池を用いた太陽電池モジュール。 A solar cell module using the solar cell according to any one of claims 1 to 4 . 請求項に記載の太陽電池モジュールを用いて発電する太陽光発電システム。 A photovoltaic power generation system that generates power using the photovoltaic module according to claim 6 .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005239526A (en) 2004-02-27 2005-09-08 Kanazawa Inst Of Technology Method for producing cuprous oxide plate, and photovoltaic device
JP2017098479A (en) 2015-11-27 2017-06-01 学校法人金沢工業大学 Photoelectric conversion element, tandem type photoelectric conversion element, and light-charging type battery device
US20170271622A1 (en) 2016-06-03 2017-09-21 Solar-Tectic, Llc High efficiency thin film tandem solar cells and other semiconductor devices
KR101848319B1 (en) 2016-12-15 2018-04-13 인천대학교 산학협력단 Transparent Photoelectric Element and Method for fabricating the same
JP3220083U (en) 2018-11-20 2019-02-14 有限会社ディアックス Four-terminal tandem solar cell
JP2019057536A (en) 2017-09-19 2019-04-11 株式会社東芝 Solar cell, multi-junction type solar cell, solar cell module and photovoltaic power generation system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005239526A (en) 2004-02-27 2005-09-08 Kanazawa Inst Of Technology Method for producing cuprous oxide plate, and photovoltaic device
JP2017098479A (en) 2015-11-27 2017-06-01 学校法人金沢工業大学 Photoelectric conversion element, tandem type photoelectric conversion element, and light-charging type battery device
US20170271622A1 (en) 2016-06-03 2017-09-21 Solar-Tectic, Llc High efficiency thin film tandem solar cells and other semiconductor devices
KR101848319B1 (en) 2016-12-15 2018-04-13 인천대학교 산학협력단 Transparent Photoelectric Element and Method for fabricating the same
JP2019057536A (en) 2017-09-19 2019-04-11 株式会社東芝 Solar cell, multi-junction type solar cell, solar cell module and photovoltaic power generation system
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