WO2020246074A1 - ４端子タンデム太陽電池 - Google Patents
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Abstract
本開示の太陽電池は、透光性を有する第１基板（１）と、透光性を有する第２基板（５，６）と、第１基板（１）との間に第２基板（５，６）が位置するように設けられた第３基板（７）と、第１基板（１）と第２基板（５，６）との間に設けられ、ペロブスカイト材料を含む第１光電変換層（３）と、第２基板（５，６）と第３基板（７）との間に設けられた第２光電変換層（９）と、第１基板（１）、第２基板（５，６）及び第３基板（７）の並び方向に垂直な方向において第１光電変換層（３）を挟むように設けられた１対の電極（２，４）と、を備えている。
Description
本開示は、４端子タンデム太陽電池に関する。
近年、組成式がＡＢＸ3で示されるペロブスカイト型結晶、及びその類似の構造体であるペロブスカイト化合物を光吸収材料として用いた、ペロブスカイト太陽電池の研究開発が活発に行われている。Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。
ペロブスカイト太陽電池の発電効率を上げるために、タンデム構造を採用することが検討されている。
非特許文献１には、ペロブスカイト太陽電池とＣＩＧＳ太陽電池とのタンデム構造を有する太陽電池が記載されている。
K. Lukas et. al., J. Phys. Chem. Lett., 2015, 6, 2676-2681.
従来の４端子タンデム太陽電池は、３つの透明電極を必要とする。ただし、透明電極を使用することで、光の透過率が減少したり、電気抵抗が増加したりする。その結果、太陽電池の発電効率が低下する。そのため、透明電極の使用を回避するための技術が望まれている。
本開示は、
第１基板、
第２基板、
第３基板、
第１光電変換層、
第２光電変換層、および
１対の電極、を備え、
ここで、
前記第１基板及び前記第２基板は、透光性を有し、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記第１光電変換層は、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記第２光電変換層は、前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記１対の電極は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられた太陽電池を提供する。
第１基板、
第２基板、
第３基板、
第１光電変換層、
第２光電変換層、および
１対の電極、を備え、
ここで、
前記第１基板及び前記第２基板は、透光性を有し、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記第１光電変換層は、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記第２光電変換層は、前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記１対の電極は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられた太陽電池を提供する。
本開示の技術によれば、透明電極の使用を回避できる。
＜本開示の基礎となった知見＞
本開示の基礎となった知見は以下のとおりである。
本開示の基礎となった知見は以下のとおりである。
タンデム太陽電池には、２端子型及び４端子型がある。２端子タンデム太陽電池では、ボトムセルのｐ型半導体層の上にトップセルの陰極及びｎ型半導体層が積層されている。ボトムセルの陽極及びトップセルの陰極のそれぞれに端子が取り付けられている。４端子タンデム太陽電池においては、ボトムセル及びトップセルのそれぞれが基板を有する。トップセルとボトムセルとは、電気的に絶縁されている。４端子タンデム太陽電池では、各セルの陰極及び陽極に端子が接続され、合計４つの端子が設けられている。
４端子タンデム太陽電池に求められるトップセルのバンドギャップの値、ボトムセルのバンドギャップの値、及び４端子タンデム太陽電池の理論効率は、文献「Alexis De Vos, J. Phys. D: Appl. Phys., 1980, 13, 839-846」に示されている。光源が黒体放射の場合、ボトムセルとしてバンドギャップが１．１ｅＶのシリコン太陽電池を配置し、トップセルとしてバンドギャップが１．９ｅＶのペロブスカイト太陽電池を配置すれば、４０％から４２％の効率が得られる。ボトムセルにもペロブスカイト太陽電池を使用し、ボトムセルとしてのペロブスカイト太陽電池のバンドギャップが１．０ｅＶである場合、最大効率は４２．３％であると見積もることができる。
特許４９５３５６２号明細書には、表面に電極が配置された太陽電池モジュールが開示されている。表面フィンガー電極とバスバー電極とは直交している。表面フィンガー電極の幅が０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であり、バスバー電極の幅が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが記載されている。また、一辺が１００ｍｍから１５０ｍｍの単結晶シリコンにバスバー電極が３本配置されていることが記載されている。
特開２０１０－８０８８７号公報には、バックコンタクト型電極が開示されている。バックコンタクト型電極によれば、電極が裏面にのみ配置されるため、発電面積を最大限に利用できる。
文献「Qingfeng Dong et al., Science, 2015, 347, 6225, 967-970」には、キャリア拡散長が１７５±２５μｍであるペロブスカイト光吸収材料が報告されている。
従来の太陽電池の構造では、タンデム構造を採用した場合、受光面に透明電極が設けられている。光電変換層に光を透過させるために、太陽電池は透明電極を必要とする。ただし、透明電極を使用することで、光の透過率が減少したり、電気抵抗が増加したりする。その結果、太陽電池の発電効率が低下する。光の透過率が減少することについて、後述する「（透明電極を３つ有するタンデム太陽電池の光学シミュレーション）」で詳細を説明する。
これらの知見を鑑み、本発明者らは、透明電極の使用を回避しうる４端子タンデム太陽電池の構造を見出した。
＜本開示に係る一態様の概要＞
本開示の第１態様に係る太陽電池は、
第１基板、
第２基板、
第３基板、
第１光電変換層、
第２光電変換層、および
１対の電極、を備え、
ここで、
前記第１基板及び前記第２基板は、透光性を有し、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記第１光電変換層は、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記第２光電変換層は、前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記１対の電極は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられている。
本開示の第１態様に係る太陽電池は、
第１基板、
第２基板、
第３基板、
第１光電変換層、
第２光電変換層、および
１対の電極、を備え、
ここで、
前記第１基板及び前記第２基板は、透光性を有し、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記第１光電変換層は、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記第２光電変換層は、前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記１対の電極は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられている。
言い換えると、本開示の第１態様に係る太陽電池は、
透光性を有する第１基板と、
透光性を有する第２基板と、
前記第１基板との間に前記第２基板が位置するように設けられた第３基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ペロブスカイト材料を含む第１光電変換層と、
前記第２基板と前記第３基板との間に設けられた第２光電変換層と、
前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられた１対の電極と、
を備えている。
透光性を有する第１基板と、
透光性を有する第２基板と、
前記第１基板との間に前記第２基板が位置するように設けられた第３基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ペロブスカイト材料を含む第１光電変換層と、
前記第２基板と前記第３基板との間に設けられた第２光電変換層と、
前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられた１対の電極と、
を備えている。
第１態様によれば、透明電極の使用を回避しうる。受光面から電極を排除した場合には、入射光が電極によって吸収されずに済むため、太陽電池の発電効率を向上させることもできる。「第１基板、第２基板及び第３基板の並び方向」とは、第１基板の法線方向を意味する。
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る太陽電池は、前記１対の電極が第１陰極及び第１陽極を含んでいてもよく、前記太陽電池は、前記第１陰極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１電子輸送層と、前記第１陽極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１正孔輸送層とをさらに備えていてもよい。このような構成によれば、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係る太陽電池では、前記第１陰極及びは前記第１陽極からなる群より選ばれた少なくとも一つは、金属材料で構成された非透明電極であってもよい。このような構成によれば、電極の抵抗を減少させることができる。そのため、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係る太陽電池は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第２光電変換層を挟むように設けられた他の１対の電極をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、透明電極の使用を回避しうる。受光面から電極を排除した場合には、太陽電池の発電効率を向上させることもできる。
本開示の第５態様において、例えば、第４態様に係る太陽電池では、前記他の１対の電極が第２陰極及び第２陽極を含んでいてもよく、前記太陽電池は、前記第２陰極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２電子輸送層と、前記第２陽極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２正孔輸送層と、をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
本開示の第６態様において、例えば、第５態様に係る太陽電池では、前記第２陰極及び前記第２陽極からなる群より選ばれた少なくとも一つは金属材料で構成された非透明電極であってもよい。このような構成によれば、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
本開示の第７態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係る太陽電池は、前記第２基板と前記第２光電変換層との間に設けられ、透光性を有する第２陽極と、前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陰極と、をさらに備えていてもよく、前記第２陽極は複数のバスバー電極及び複数のフィンガー電極を含んでいてもよく、前記複数のバスバー電極は前記複数のフィンガー電極を介して電気的に接続されていてもよい。ボトムセルの受光面に陽極が配置されていても、効率よく光電変換層に光を透過させることができる。
本開示の第８態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係る太陽電池は、前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陰極と、前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陽極と、をさらに備えていてもよく、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第２陰極と前記第２陽極とは交互に設けられていてもよく、かつ間隙を介して互いに電気的に分離していてもよい。このような構成によれば、ボトムセルの発電面積を増加させることができる。
本開示の第９態様において、例えば、第２態様に係る太陽電池では、前記第１電子輸送層及び前記第１正孔輸送層のそれぞれが無機材料で構成されていてもよい。
本開示の第１０態様において、例えば、第５態様に係る太陽電池では、前記第２電子輸送層及び前記第２正孔輸送層のそれぞれが無機材料で構成されていてもよい。
第９及び第１０態様によれば、電子輸送層及び正孔輸送層の作製において、光電変換層がダメージを受けにくい。そのため、熱及び光に対する耐久性に優れたタンデム太陽電池を提供できる。
本開示の第１１態様において、例えば、第１態様から第１０態様に係る太陽電池では、光電変換層がペロブスカイト材料を含んでいてもよい。
＜本開示の実施形態＞
以下、本開示の実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施形態１から実施形態１０に示した太陽電池は４端子タンデム太陽電池である。なお、以下の実施形態は一例であり、本開示は以下の実施形態に限定されない。
以下、本開示の実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施形態１から実施形態１０に示した太陽電池は４端子タンデム太陽電池である。なお、以下の実施形態は一例であり、本開示は以下の実施形態に限定されない。
［実施形態１］
［太陽電池の概要］
図１Ａは、実施形態１に係る太陽電池１００の断面図である。図１Ｂは、実施形態１に係る太陽電池１００の上面図である。
［太陽電池の概要］
図１Ａは、実施形態１に係る太陽電池１００の断面図である。図１Ｂは、実施形態１に係る太陽電池１００の上面図である。
太陽電池１００は、トップセル１１０及びボトムセル１２０を備える。太陽電池１００は、所定の方向から光４０を入射させる。トップセル１１０は、光の入射側に位置する。ボトムセル１２０は、光の進行方向に関して、トップセル１１０の下流に位置する。
トップセル１１０は、第１基板１、第２基板５及び第１光電変換層３を有する。第１光電変換層３は、第１基板１と第２基板５との間に設けられている。第１基板１、第１光電変換層３及び第２基板５がこの順番に設けられている。第１基板１及び第２基板５は、面平行である。第１光電変換層３は、第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。
トップセル１１０は、１対の電極２及び４をさらに有する。１対の電極２及び４は、第１基板１及び第２基板５の並び方向に垂直な方向において第１光電変換層３を挟むように設けられている。いいかえると、１対の電極２及び４は、第１基板１の法線方向に垂直な方向において、第１光電変換層３を挟むように設けられている。第１光電変換層３は、２つの主面と少なくとも１つの側面とを有する。第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な方向において、１対の電極２及び４は、少なくとも１つの側面に取り付けられている。本実施形態では、第１光電変換層３は、平面視で矩形の形状を有しており、４つの側面を有する。例えば、第１光電変換層３が円形の形状を有するとき、側面の数は１つである。「主面」とは、最も広い面積を有する面を意味する。「側面」とは、第１基板１及び第２基板５の並び方向に垂直な方向に存在する第１光電変換層３の表面を意味する。
１対の電極２及び４は、第１陰極２及び第１陽極４を含む。本明細書では、「第１陰極２、第１光電変換層３及び第１陽極４」を「トップセルの素子」と呼ぶことがある。
第１陰極２は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第１陰極２は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。第１陰極２は、第１基板１と第２基板５との間に設けられている。第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な平面に第１基板１及び第１陰極２を投影したとき、第１陰極２の投影像の一部又は全部が第１基板１の投影像の内側に収まっている。この場合、第１陰極２は、第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第１陰極２は、第１光電変換層３に接していてもよい。詳細には、第１陰極２は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１陰極２は、第１光電変換層３の側面にのみ接していてもよい。第１陰極２は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１陰極２は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。このような構成によれば、高い強度を有するトップセル１１０を作製できる。
第１陽極４は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第１陽極４は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。第１陽極４は、第１基板１と第２基板５との間に設けられている。第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な平面に第１基板１及び第１陽極４を投影したとき、第１陽極４の投影像の一部又は全部が第１基板１の投影像の内側に収まっている。この場合、第１陽極４は、第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第１陽極４は、第１光電変換層３に接していてもよい。詳細には、第１陽極４は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１陽極４は、第１光電変換層３の側面にのみ接していてもよい。第１陽極４は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１陽極４は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。
第１陰極２と第１陽極４とは、第１基板１及び第２基板５の並び方向に垂直な方向において互いに向かい合っている。第１陰極２と第１陽極４とは、第１光電変換層３に取り付けられている。第１陰極２及び第１陽極４は、入射光を遮らない位置にあるので、透明電極であることを必要としない。つまり、本実施形態の構造によれば、透明電極の使用を回避できる。ただし、第１陰極２及び／又は第１陽極４が透明電極であってもよい。
本実施形態において、電極は、入射光を遮らない位置にある。入射光が電極によって吸収されずに済むので、本実施形態の太陽電池１００は、高い光電変換効率を有する。
トップセル１１０は、端子１１ａ及び１１ｂをさらに有する。端子１１ａは、第１陰極２に電気的に接続されている。端子１１ｂは、第１陽極４に電気的に接続されている。
トップセル１１０は、封止部１２をさらに有する。封止部１２は、第１陰極２、第１光電変換層３及び第１陽極４を囲んでいる。封止部１２は、第１陰極２、第１光電変換層３及び第１陽極４のそれぞれに接していてもよい。封止部１２は、第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよい。このような構成によれば、トップセルの素子を外部環境から隔離できる。そのため、トップセルの素子に水分又は酸素が入ることによる太陽電池の劣化を抑制できる。
第１陰極２と第１陽極４との間の距離は、第１光電変換層３のキャリア拡散長から決定されうる。第１光電変換層３はペロブスカイト材料を含むため、第１光電変換層３のキャリア拡散長は、従来のシリコン太陽電池に使用されている光電変換材料より長い。ペロブスカイト材料を含む光電変換層のキャリア拡散長は、２００μｍ程度である。第１陰極２と第１陽極４との間の距離は、第１光電変換層３のキャリア拡散長の１０倍程度の長さに設定される。第１陰極２と第１陽極４のとの間の距離は、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
ボトムセル１２０は、第２基板６、第３基板７及び第２光電変換層９を有する。第３基板７は、第１基板１、第２基板５、及び第２基板６をこの順番で支持している。第２基板５及び６は、第３基板７と第１基板１との間に位置している。第２光電変換層９は、第２基板６と第３基板７との間に設けられている。第２基板６、第２光電変換層９及び第３基板７がこの順番に設けられている。第２基板６及び第３基板７は、面平行である。第２光電変換層９は、第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。
ボトムセル１２０は、１対の電極８及び１０をさらに有する。１対の電極８及び１０は、第２基板６及び第３基板７の並び方向に垂直な方向において第２光電変換層９を挟むように設けられている。第２光電変換層９は、２つの主面と少なくとも１つの側面とを有する。第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な方向において、１対の電極８及び１０は、少なくとも１つの側面に取り付けられている。本実施形態では、第２光電変換層９は、平面視で矩形の形状を有しており、４つの側面を有する。例えば、第２光電変換層９が円形の形状を有するとき、側面の数は１つである。
１対の電極８及び１０は、第２陰極８及び第２陽極１０を含む。本明細書では、「第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０」を「ボトムセルの素子」と呼ぶことがある。
第２陰極８は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第２陰極８は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。第２陰極８は、第２基板６と第３基板７との間に設けられていている。第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な平面に第２基板６及び第２陰極８を投影したとき、第２陰極８の投影像の一部又は全部が第２基板６の投影像の内側に収まっている。この場合、第２陰極８は、第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第２陰極８は、第２光電変換層９に接していてもよい。詳細には、第２陰極８は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２陰極８は、例えば、第２基板６と第２光電変換層９との間に設けられていてもよい。第２陰極８は、例えば、第２光電変換層９と第３基板７との間に設けられていてもよい。
第２陽極１０は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第２陽極１０は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。第２陽極１０は、第２基板６と第３基板７との間に設けられている。第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な平面に第２基板６及び第２陽極１０を投影したとき、第２陽極１０の投影像の一部又は全部が第２基板６の投影像の内側に収まっている。この場合、第２陽極１０は、第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第２陽極１０は、第２光電変換層９に接していてもよい。詳細には、第２陽極１０は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２陽極１０は、例えば、第２基板６と第２光電変換層９との間に設けられていてもよい。第２陽極１０は、例えば、第２光電変換層９と第３基板７との間に設けられていてもよい。
第２陰極８と第２陽極１０とは、第２基板６及び第３基板７の並び方向に垂直な方向において互いに向かい合っている。第２陰極８と第２陽極１０とは、第２光電変換層９に取り付けられている。第２陰極８及び第２陽極１０は、入射光を遮らない位置にあるので、透明電極であることを必要としない。つまり、本実施形態の構造によれば、透明電極の使用を回避できる。入射光が電極によって吸収されずに済むので、本実施形態の太陽電池１００は、高い光電変換の効率を達成しうる。
ボトムセル１２０は、端子１１ｃ及び１１ｄをさらに有する。端子１１ｃは、第２陰極８に電気的に接続されている。端子１１ｄは、第２陽極１０に電気的に接続されている。
ボトムセル１２０は、封止部１２をさらに有する。封止部１２は、第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０を囲んでいる。封止部１２は、第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０のそれぞれに接していてもよい。封止部１２は、第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよい。このような構成によれば、ボトムセルの素子を外部環境から隔離できる。そのため、ボトムセルの素子に水分又は酸素が入ることによる太陽電池の劣化を抑制できる。
第２陰極８と第２陽極１０との間の距離は、第２光電変換層９のキャリア拡散長から決定されうる。第２光電変換層９がペロブスカイト材料を含むため、第２光電変換層９のキャリア拡散長は、従来のシリコン太陽電池に使用されている光電変換材料より長い。ペロブスカイト材料を含む光電変換層のキャリア拡散長は、２００μｍ程度である。第２陰極８と第２陽極１０との間の距離は第２光電変換層９のキャリア拡散長の１０倍程度の長さに設定される。第２陰極８と第２陽極１０との間の距離は、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
第２光電変換層９がｎ型シリコン層である場合、第２光電変換層９のキャリア拡散長は、１００μｍ程度である。電極間の距離はキャリア拡散長の１０倍程度の長さに設定される。第２陰極８と第２陽極１０との間の距離は、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
次に、太陽電池１００の基本的な動作原理を説明する。太陽電池１００に光が照射されると、トップセル１１０では、第１光電変換層３が光を吸収し、電子と正孔とが発生する。電子は、第１陰極２に移動する。正孔は、第１陽極４に移動する。これによって、太陽電池１００は、負極としての第１陰極２と、正極としての第１陽極４とから、電流を取り出すことができる。ボトムセル１２０では、第２光電変換層９が光を吸収し、電子と正孔とが発生する。電子は、第２陰極８に移動する。正孔は、第２陽極１０に移動する。これによって、太陽電池１００は、負極としての第２陰極８と、正極としての第２陽極１０とから、電流を取り出すことができる。
従来の４端子タンデム太陽電池は、３つの透明電極を必要とする。「透明電極」とは、金属をドープした無機酸化物からなる電極を意味する。金属をドープした無機酸化物として、ＦＴＯ及びＩＴＯが挙げられる。透明電極を使用することで、光の透過率が減少したり、電気抵抗が増加したりする。その結果、太陽電池の発電効率が低下する。
本実施形態に係る太陽電池１００では、電極は光電変換層の側面に設けられている。入射光が電極によって吸収されずに済むため、太陽電池１００は、高い光電変換の効率を達成しうる。また、透明電極の使用を回避できる。
［太陽電池の具体的な構成］
以下、太陽電池１００の構成要素について、具体的に説明する。
以下、太陽電池１００の構成要素について、具体的に説明する。
（第１基板１）
第１基板１は、透光性を有する。第１基板を構成する材料は、透光性を有する材料であれば、特に限定されない。第１基板１は、トップセル１１０の各層を保持する役割を果たす。第１基板１として、ガラス基板又はプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、プラスチックフィルムであってもよい。第１基板１は、太陽電池１００の表面を無機又は有機の封止層を積層することによって構成されていてもよい。
第１基板１は、透光性を有する。第１基板を構成する材料は、透光性を有する材料であれば、特に限定されない。第１基板１は、トップセル１１０の各層を保持する役割を果たす。第１基板１として、ガラス基板又はプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、プラスチックフィルムであってもよい。第１基板１は、太陽電池１００の表面を無機又は有機の封止層を積層することによって構成されていてもよい。
第１基板１は、例えば、紫外領域から近赤外領域の光を透過する。透過すべき光の波長は、第１光電変換層３の吸収波長に依存する。透過すべき光の波長は、例えば、３８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。第１基板１の光の透過率は、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。「透光性を有する」とは、３８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長を有する光のうち、いずれかの波長において、９０％以上の光が基板を透過することを意味する。光の透過率の測定は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計を用いて行うことができる。第１基板１の厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。第１基板１の厚さを適切に設定することによって、第１基板１は、太陽電池１００のトップセル１１０の各層を保持でき、かつ効率よく光を透過できる。
（第２基板５及び６）
第２基板５は、透光性を有する。第２基板５を構成する材料は、透光性を有する材料であれば、特に限定されない。第２基板５は、太陽電池１００のトップセル１１０の各層を保持する。
第２基板５は、透光性を有する。第２基板５を構成する材料は、透光性を有する材料であれば、特に限定されない。第２基板５は、太陽電池１００のトップセル１１０の各層を保持する。
第２基板６は、透光性を有する。第２基板６を構成する材料は、透光性を有する材料であれば、特に限定されない。第２基板６は、太陽電池１００のボトムセル１２０の各層を保持する役割を果たす。
第２基板５及び６として、例えば、ガラス基板及びプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、プラスチックフィルムであってもよい。第２基板５を構成する材料及び第２基板６を構成する材料は同じであってもよく、異なっていてもよい。第２基板５を構成する材料及び第２基板６を構成する材料は、トップセル１１０とボトムセル１２０との間で電気的に絶縁できる材料であれば、特に限定されない。第２基板５及び６は、無機又は有機の封止層を積層することによって構成されていてもよい。
紫外領域から近赤外領域の光は、第２基板５及び６を透過する。。透過すべき光の波長は、第２光電変換層９の吸収波長に依存する。第２基板５が透過すべき光の波長は、例えば、３８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。第２基板６が透過すべき波長は、第２基板５が透過すべき波長と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２基板５の光の透過率は、９０％以上であってもよい。第２基板６の光の透過率は、第２基板５の光の透過率と同じであってもよく、異なっていてもよい。光の透過率の測定は、例えば、紫外可視近赤外分光光度計を用いて行うことができる。第２基板５の厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。第２基板６の厚さは、第２基板５の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。第２基板５の厚さ及び第２基板６の厚さを適切に設定することによって、第２基板５及び６は、トップセル１１０及びボトムセル１２０の各層を保持でき、かつ効率よく光を透過できる。
太陽電池１００は、第２基板５及び６を有する。ただし、太陽電池１００は、第２基板５又は６のみを有していてもよい。第２基板の数を減らすことによって、太陽電池は、光をより十分に透過できる。そのため、太陽電池１００のボトムセル１２０において、光電変換の効率を向上させることができる。
（第１光電変換層３）
第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料を含む。ペロブスカイト材料として、ペロブスカイト型結晶及びその類似の構造体が挙げられる。ペロブスカイト型結晶として、組成式がＡＢＸ3で示される化合物が挙げられる。Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。類似の構造体として、ハロゲンアニオンの欠陥を有するペロブスカイト化合物、及び１価のカチオン又はハロゲンアニオンが複数の種類の元素で構成されているペロブスカイト化合物が挙げられる。第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料を含んでいればよく、不純物を含みうる。第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料とは異なる他の化合物をさらに含んでいてもよい。
第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料を含む。ペロブスカイト材料として、ペロブスカイト型結晶及びその類似の構造体が挙げられる。ペロブスカイト型結晶として、組成式がＡＢＸ3で示される化合物が挙げられる。Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。類似の構造体として、ハロゲンアニオンの欠陥を有するペロブスカイト化合物、及び１価のカチオン又はハロゲンアニオンが複数の種類の元素で構成されているペロブスカイト化合物が挙げられる。第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料を含んでいればよく、不純物を含みうる。第１光電変換層３は、ペロブスカイト材料とは異なる他の化合物をさらに含んでいてもよい。
第１光電変換層３のバンドギャップは、後述する第２光電変換層９のバンドギャップより大きい。第１光電変換層３のバンドギャップは、１．９ｅＶ程度であってもよい。第１光電変換層３に使用されうるペロブスカイト材料として、ＣｓＰｂＩ3、及びＣｓＰｂＢｒ3が挙げられる。ＣｓＰｂＩ3のバンドギャップは１．７ｅＶである。ＣｓＰｂＢｒ3のバンドギャップは２．０ｅＶである。第１光電変換層３に使用されうる他のペロブスカイト材料として、ＣｓＰｂＢｒxＩ3-xが挙げられる。ｘは０≦ｘ≦３を示す。ＣｓＰｂＢｒxＩ3-xのバンドギャップは１．７ｅＶ以上２．０ｅＶ以下の間で適宜調節される。
第１光電変換層３の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。第１光電変換層３の厚さを適切に設定することによって、第１光電変換層３は可視光を十分に吸収できる。そのため、光電変換の効率が高い太陽電池１００を提供できる。
（第１陰極２）
第１陰極２は、導電性を有する。第１陰極２は、第１光電変換層３とオーミック接触しない。さらに、第１陰極２は第１光電変換層３からの正孔に対するブロック性を有する。第１光電変換層３からの正孔に対するブロック性とは、第１光電変換層３で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、真空準位に対する第１光電変換層３の価電子帯上端のエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料である。真空準位に対する第１光電変換層３のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。第１陰極２は、透明性を有していなくてもよい。第１陰極２は、非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。「主成分」とは、非透明電極に重量比で最も多く含まれた成分を意味する。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。「実質的に含まない」とは、酸化物が意図的に非透明電極に加えられていないことを意味する。第１陰極２は、金属材料で構成されていてもよい。第１陰極２の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第１陰極２の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
第１陰極２は、導電性を有する。第１陰極２は、第１光電変換層３とオーミック接触しない。さらに、第１陰極２は第１光電変換層３からの正孔に対するブロック性を有する。第１光電変換層３からの正孔に対するブロック性とは、第１光電変換層３で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、真空準位に対する第１光電変換層３の価電子帯上端のエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料である。真空準位に対する第１光電変換層３のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。第１陰極２は、透明性を有していなくてもよい。第１陰極２は、非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。「主成分」とは、非透明電極に重量比で最も多く含まれた成分を意味する。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。「実質的に含まない」とは、酸化物が意図的に非透明電極に加えられていないことを意味する。第１陰極２は、金属材料で構成されていてもよい。第１陰極２の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第１陰極２の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
（第１陽極４）
第１陽極４は、導電性を有する。第１陽極４は第１光電変換層３とオーミック接触しない。さらに、第１陽極４は、第１光電変換層３からの電子に対するブロック性を有する。第１光電変換層３からの電子に対するブロック性とは、第１光電変換層３で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、第１光電変換層３の伝導体下端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが低い材料である。上記の材料は、真空準位に対する第１光電変換層３のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、白金、金、及びグラフェンなどの炭素材料が挙げられる。第１陽極４は、透明性を有していなくてもよい。第１陽極４は、非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第１陽極４は、金属材料で構成されていてもよい。第１陽極４の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第１陽極４の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
第１陽極４は、導電性を有する。第１陽極４は第１光電変換層３とオーミック接触しない。さらに、第１陽極４は、第１光電変換層３からの電子に対するブロック性を有する。第１光電変換層３からの電子に対するブロック性とは、第１光電変換層３で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、第１光電変換層３の伝導体下端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが低い材料である。上記の材料は、真空準位に対する第１光電変換層３のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、白金、金、及びグラフェンなどの炭素材料が挙げられる。第１陽極４は、透明性を有していなくてもよい。第１陽極４は、非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第１陽極４は、金属材料で構成されていてもよい。第１陽極４の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第１陽極４の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
（第３基板７）
第３基板７は、付随的な構成要素である。第３基板７として、例えば、ガラス基板及びプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、プラスチックフィルムであってもよい。
第３基板７は、付随的な構成要素である。第３基板７として、例えば、ガラス基板及びプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、プラスチックフィルムであってもよい。
（第２光電変換層９）
第２光電変換層９は、例えば、ペロブスカイト材料を含む。ペロブスカイト材料として、ペロブスカイト型結晶及びその類似の構造体が挙げられる。ペロブスカイト型結晶として、組成式がＡＢＸ3で示される化合物が挙げられる。Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。類似の構造体として、ハロゲンアニオンの欠陥を有するペロブスカイト化合物、及び１価のカチオン又はハロゲンアニオンが複数の種類の元素で構成されているペロブスカイト化合物が挙げられる。第２光電変換層９は、ペロブスカイト材料を含んでいればよく、不純物を含みうる。第２光電変換層９は、ペロブスカイト材料とは異なる他の化合物をさらに含んでいてもよい。
第２光電変換層９は、例えば、ペロブスカイト材料を含む。ペロブスカイト材料として、ペロブスカイト型結晶及びその類似の構造体が挙げられる。ペロブスカイト型結晶として、組成式がＡＢＸ3で示される化合物が挙げられる。Ａは１価のカチオン、Ｂは２価のカチオン、Ｘはハロゲンアニオンを示す。類似の構造体として、ハロゲンアニオンの欠陥を有するペロブスカイト化合物、及び１価のカチオン又はハロゲンアニオンが複数の種類の元素で構成されているペロブスカイト化合物が挙げられる。第２光電変換層９は、ペロブスカイト材料を含んでいればよく、不純物を含みうる。第２光電変換層９は、ペロブスカイト材料とは異なる他の化合物をさらに含んでいてもよい。
第２光電変換層９のバンドギャップは、第１光電変換層３のバンドギャップより小さい。第２光電変換層９のバンドギャップは、１．０ｅＶ程度であってもよい。第２光電変換層９に使用されうるペロブスカイト材料として、ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3が挙げられる。ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3のバンドギャップは１．２５ｅＶである。
第２光電変換層９に使用されうる他の材料として、シリコンが挙げられる。第２光電変換層９は、ｎ型シリコンの単結晶を用いてもよい。シリコンのバンドギャップは１．１ｅＶ程度であり、第１光電変換層３のバンドギャップより小さい。第２光電変換層９にシリコンを使用する場合、ｎ型シリコン層としてリン（Ｐ）をドープしたシリコン基板が使用されうる。第２光電変換層９にシリコンを使用する場合、第２光電変換層９の膜厚は、２００μｍ以上３００μｍ以下である。
（第２陰極８）
第２陰極８は、導電性を有する。第２陰極８は、第２光電変換層９とオーミック接触しない。さらに、第２陰極８は第２光電変換層９からの正孔に対するブロック性を有する。第２光電変換層９からの正孔に対するブロック性とは、第２光電変換層９で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、真空準位に対する第２光電変換層９の価電子帯上端のエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料である。真空準位に対する第２光電変換層９のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。第２陰極８は、透明性を有していなくてもよい。第２電極８は、金属材料で構成された非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第２陰極８の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第２陰極８の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
第２陰極８は、導電性を有する。第２陰極８は、第２光電変換層９とオーミック接触しない。さらに、第２陰極８は第２光電変換層９からの正孔に対するブロック性を有する。第２光電変換層９からの正孔に対するブロック性とは、第２光電変換層９で発生した電子のみを通過させ、正孔を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、真空準位に対する第２光電変換層９の価電子帯上端のエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料である。真空準位に対する第２光電変換層９のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、アルミニウムが挙げられる。第２陰極８は、透明性を有していなくてもよい。第２電極８は、金属材料で構成された非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第２陰極８の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第２陰極８の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
（第２陽極１０）
第２陽極１０は、導電性を有する。第２陽極１０は第２光電変換層９とオーミック接触しない。さらに、第２陽極１０は、第２光電変換層９からの電子に対するブロック性を有する。第２光電変換層９からの電子に対するブロック性とは、第２光電変換層９で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、第２光電変換層９の伝導体下端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが低い材料である。上記の材料は、真空準位に対する第２光電変換層９のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、白金、金、及びグラフェンなどの炭素材料が挙げられる。第２陽極１０は、透明性を有していなくてもよい。第２陽極１０は、金属材料で構成された非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第２陽極１０の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第２陽極１０の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
第２陽極１０は、導電性を有する。第２陽極１０は第２光電変換層９とオーミック接触しない。さらに、第２陽極１０は、第２光電変換層９からの電子に対するブロック性を有する。第２光電変換層９からの電子に対するブロック性とは、第２光電変換層９で発生した正孔のみを通過させ、電子を通過させない性質を意味する。このような性質を有する材料とは、第２光電変換層９の伝導体下端のエネルギーよりも、フェルミエネルギーが低い材料である。上記の材料は、真空準位に対する第２光電変換層９のフェルミエネルギーの差分よりも、仕事関数が小さい材料であってもよい。具体的な材料としては、白金、金、及びグラフェンなどの炭素材料が挙げられる。第２陽極１０は、透明性を有していなくてもよい。第２陽極１０は、金属材料で構成された非透明電極であってもよい。非透明電極は、金属材料又は炭素材料を主成分として含む。非透明電極は、酸化物を実質的に含まない。第２陽極１０の膜厚は、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲にあってもよい。第２陽極１０の膜厚は、シート抵抗を下げるために１００ｎｍ以上であってもよい。
（端子１１）
端子１１は、トップセル１１０とボトムセル１２０とを直列に接続する。端子１１に使用されうる材料として、銀及び銅が挙げられる。
端子１１は、トップセル１１０とボトムセル１２０とを直列に接続する。端子１１に使用されうる材料として、銀及び銅が挙げられる。
（封止部１２）
封止部１２は、第１基板１及び第２基板５を接着する。封止部１２は、第２基板６及び第３基板７を接着する。封止部１２に使用されうる材料として、エポキシ樹脂及びエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。
封止部１２は、第１基板１及び第２基板５を接着する。封止部１２は、第２基板６及び第３基板７を接着する。封止部１２に使用されうる材料として、エポキシ樹脂及びエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。
［太陽電池の製造方法］
次に、本実施形態に係る太陽電池１００の製造方法の一例を説明する。
次に、本実施形態に係る太陽電池１００の製造方法の一例を説明する。
まず、太陽電池１００のトップセル１１０を作製する。
第１光電変換層３の形成方法として、スピンコート法及び真空蒸着が挙げられる。ここでは、スピンコート法を例に説明する。
まず、有機溶媒に、ＰｂＩ2と、ＰｂＩ2と同モル量のＣｓＩとを添加しペロブスカイト前駆体溶液を調製する。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）：Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）＝１：１の混合溶媒を用いる。
第２基板５としてガラス基板を用いる。ガラス基板上に、回転数６０００ｒｐｍの条件でスピンコート法によってペロブスカイト前駆体溶液を塗布する。核生成を促進するために、ペロブスカイト前駆体溶液に貧溶媒であるトルエンを６００μＬ滴下してもよい。ペロブスカイト前駆体溶液を塗布したガラス基板を１００℃のホットプレート上で３０分間焼成することによって、ペロブスカイト構造を持つＣｓＰｂＩ3膜が得られる。その後、ＤＭＦなどの溶媒を用いてＣｓＰｂＩ3膜の一部を除去することによって、第１光電変換層３が形成される。
次に、第１陰極２及び第１陽極４を真空蒸着によりガラス基板上に形成する。第１陰極２及び第１陽極４はどちらを先に形成してもよい。
具体的には、第１陰極２として、アルミニウム（Ａｌ）を第２基板上５に蒸着する。第１陽極４として、金（Ａｕ）を第２基板５上に蒸着する。
第１陰極２、第１光電変換層３、及び第１陽極４が形成された第２基板５に第１基板１としてガラス基板が配置される。第１基板１と第２基板５との間に設けられた第１陰極２、第１光電変換層３、及び第１陽極４をエポキシ樹脂で封止する。その後、エポキシ樹脂を紫外線（ＵＶ）で硬化させることによってトップセル１１０が作製される。
次に、太陽電池１００のボトムセル１２０を作製する。
第２光電変換層９にペロブスカイト材料を含む場合、第２光電変換層９は、第１光電変換層３の形成方法と同じ方法によって形成されうる。
第２光電変換層９にペロブスカイト材料を含む場合は、バンドギャップを考慮し、例えば、ＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3を含むことができる。
まず、有機溶媒に、ＳｎＩ2と、ＳｎＩ2と同モル量のＣＨ3ＮＨ3Ｉとを添加しペロブスカイト前駆体溶液を調製する。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）：Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）＝１：１の混合溶媒を用いる。
第３基板７としてガラス基板を用いる。ガラス基板上に、回転数６０００ｒｐｍの条件でスピンコート法によってペロブスカイト前駆体溶液を塗布する。核生成を促進するために、ペロブスカイト前駆体溶液に貧溶媒であるトルエンを６００μＬ滴下してもよい。ペロブスカイト前駆体溶液を塗布したガラス基板を１００℃のホットプレート上で３０分間焼成することによって、ペロブスカイト構造を持つＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3膜が得られる。その後、ＤＭＦなどの溶媒を用いてＣＨ3ＮＨ3ＳｎＩ3膜の一部を除去することによって、第２光電変換層９が形成される。
次に、第２陰極８及び第２陽極１０を真空蒸着によりガラス基板上に形成する。第２陰極８及び第２陽極１０はどちらを先に形成してもよい。
具体的には、第２陰極８として、アルミニウム（Ａｌ）を第３基板７上に蒸着する。第２陽極１０として、金（Ａｕ）を第３基板７上に蒸着する。
第２陰極８、第２光電変換層９、及び第２陽極１０が形成された第３基板７に第２基板６としてガラス基板が配置される。第２基板６と第３基板７との間に配置された第２陰極８、第２光電変換層９、及び第２陽極１０をエポキシ樹脂で封止する。その後エポキシ樹脂をＵＶで硬化させることによってボトムセル１２０が作製される。ボトムセル１２０の上にトップセル１１０が配置される。各セルの陰極及び陽極のそれぞれに端子を接続することによって太陽電池１００を得ることができる。
第２光電変換層９にリン（Ｐ）をドープしたｎ型単結晶シリコンを使用する場合、ボトムセルの素子は、蒸着、スパッタ法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）などによって作製されうる。例えば、ボトムセル１２０の各構成が積層された積層体を作製する。具体的には、第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０をこの順番で形成する。第２陰極８としてＡｌを蒸着する。第２陽極１０としてＡｇを蒸着する。その後、積層体を、例えば１ｍｍ間隔に切断することによってボトムセルの素子が作製される。
以下、他のいくつかの実施形態を説明する。実施形態１の太陽電池１００と他の実施形態の太陽電池とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。
［実施形態２］
図２Ａは、実施形態２に係る太陽電池２００の断面図である。図２Ｂは、実施形態２に係る太陽電池２００の上面図である。
図２Ａは、実施形態２に係る太陽電池２００の断面図である。図２Ｂは、実施形態２に係る太陽電池２００の上面図である。
第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な方向において、第１光電変換層３の大きさは、第１基板１の大きさと同じであってもよい。第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な方向において、第１光電変換層３の大きさは、第１基板１の大きさより大きくてもよい。この場合、第１光電変換層３の厚さ方向に垂直な平面に第１基板１及び第１光電変換層３を投影したとき、第１光電変換層３の投影像の一部が第１基板１の投影像の外側に位置する。このような構成によれば、第１光電変換層３の主面の面積をさらに増大させることができる。その結果、光電変換の効率を向上させることができる。
第１陰極２は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。第１陰極２は、第１光電変換層３に接していてもよい。詳細には、第１陰極２は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１陰極２は、第１基板１及び／又は第２基板５の側面に接していてもよい。この場合、第１陰極２の厚さは、第１光電変換層３の厚さより大きくてもよい。第１陰極２は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１陰極２は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。第１光電変換層３の一部は、第１陰極２の内部に埋め込まれていてもよい。第１陰極２の一部は、第１光電変換層３の内部に埋め込まれていてもよい。
第１陽極４は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。第１陽極４は、第１光電変換層３に接していてもよい。詳細には、第１陽極４は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１陽極４は、第１基板１及び／又は第２基板５の側面に接していてもよい。この場合、第１陽極４の厚さは、第１光電変換層３の厚さより大きくてもよい。第１陽極４は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１陽極４は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。第１光電変換層３の一部は、第１陽極４の内部に埋め込まれていてもよい。第１陽極４の一部は、第１光電変換層３の内部に埋め込まれていてもよい。
トップセル２１０は、封止部１２をさらに有する。封止部１２は、第１陰極２、第１光電変換層３及び第１陽極４を囲んでいる。封止部１２は、第１陰極２、第１光電変換層３及び第１陽極４のそれぞれに接していてもよい。封止部１２は、第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよい。詳細には、封止部１２は、第１基板１の側面及び第２基板５の側面のそれぞれに接していてもよい。このような構成によれば、トップセルの素子を外部環境から隔離できる。そのため、トップセルの素子に水分又は酸素が入ることによる太陽電池の劣化を抑制できる。
第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な方向において、第２光電変換層９の大きさは、第２基板６の大きさと同じであってもよい。第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な方向において、第２光電変換層９の大きさは、第２基板６の大きさより大きくてもよい。この場合、第２光電変換層９の厚さ方向に垂直な平面に第２基板６及び第２光電変換層９を投影したとき、第２光電変換層９の投影像の一部が第２基板６の投影像の外側に位置する。このような構成によれば、第２光電変換層９の主面の面積をさらに増大させることができる。その結果、光電変換の効率を向上させることができる。
第２陰極８は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。第２陰極８は、第２光電変換層９に接していてもよい。詳細には、第２陰極８は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２陰極８は、第２基板６及び／又は第３基板７の側面に接していてもよい。この場合、第２陰極８の厚さは、第２光電変換層９の厚さより大きくてもよい。第２陰極８は、例えば、第２基板６と第２光電変換層９との間に設けられていてもよい。第２陰極８は、例えば、第２光電変換層９と第３基板７との間に設けられていてもよい。第２光電変換層９の一部は、第２陰極８の内部に埋め込まれていてもよい。第２陰極８の一部は、第２光電変換層９の内部に埋め込まれていてもよい。
第２陽極１０は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。第２陽極１０は、第２光電変換層９に接していてもよい。詳細には、第２陽極１０は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２陽極１０は、第２基板６及び／又は第３基板７の側面に接していてもよい。この場合、第２陽極１０の厚さは、第２光電変換層９の厚さより大きくてもよい。第２陽極１０は、例えば、第２基板６と第２光電変換層９との間に設けられていてもよい。第２陽極１０は、例えば、第２光電変換層９と第３基板７との間に設けられていてもよい。第２光電変換層９の一部は、第２陽極１０の内部に埋め込まれていてもよい。第２陽極１０の一部は、第２光電変換層９の内部に埋め込まれていてもよい。
ボトムセル２２０は、封止部１２をさらに有する。封止部１２は、第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０を囲んでいる。封止部１２は、第２陰極８、第２光電変換層９及び第２陽極１０のそれぞれに接していてもよい。封止部１２は、第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよい。詳細には、封止部１２は、第２基板６の側面及び第３基板７の側面のそれぞれに接していてもよい。このような構成によれば、ボトムセルの素子を外部環境から隔離できる。そのため、ボトムセルの素子に水分又は酸素が入ることによる太陽電池の劣化を抑制できる。
［実施形態３］
図３Ａは、実施形態３に係る太陽電池３００の断面図である。図３Ｂは、実施形態３に係る太陽電池３００の上面図である。
図３Ａは、実施形態３に係る太陽電池３００の断面図である。図３Ｂは、実施形態３に係る太陽電池３００の上面図である。
図３Ａに示すように、太陽電池３００では、トップセル３１０は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えている。
第１電子輸送層１３は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第１電子輸送層１３は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。詳細には、第１電子輸送層１３は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１電子輸送層１３は、第１陰極２と第１光電変換層３との間に設けられている。第１電子輸送層１３は、第１陰極２に接している。第１電子輸送層１３は第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第１電子輸送層１３は、第１光電変換層３の側面にのみ接していてもよい。第１電子輸送層１３は、第１陰極２の側面にのみ接していてもよい。第１電子輸送層１３は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１電子輸送層１３は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。
第１正孔輸送層１４は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第１正孔輸送層１４は、第１光電変換層３の側面に取り付けられている。詳細には、第１正孔輸送層１４は、第１光電変換層３の側面全体に接していてもよい。第１正孔輸送層１４は、第１陽極４と第１光電変換層３との間に設けられている。第１正孔輸送層１４は、第１陽極４に接している。第１正孔輸送層１４は第１基板１及び第２基板５のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第１正孔輸送層１４は、第１光電変換層３の側面にのみ接していてもよい。第１電子輸送層１４は、第１陽極４の側面にのみ接していてもよい。第１正孔輸送層１４は、例えば、第１基板１と第１光電変換層３との間に設けられていてもよい。第１正孔輸送層１４は、例えば、第１光電変換層３と第２基板５との間に設けられていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
トップセル３１０において、第１電子輸送層１３と第１正孔輸送層１４とは、第１基板１及び第２基板５の並び方向に垂直な方向において互いに向かい合っている。第１電子輸送層１３と第１正孔輸送層１４とは、第１光電変換層３に取り付けられている。第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４は、入射光を遮らない位置にあるので、可視光及び赤外光を透過することを必要としない。
ボトムセル３２０は、第２電子輸送層１５及び第２正孔輸送層１６をさらに備えている。
第２電子輸送層１５は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第２電子輸送層１５は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。詳細には、第２電子輸送層１５は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２電子輸送層１５は、第２陰極８と第２光電変換層９との間に設けられている。第２電子輸送層１５は、第２陰極８に接している。第２電子輸送層１５は第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよい。接していなくてもよい。第２電子輸送層１５は、第２光電変換層９の側面にのみ接していてもよい。第２電子輸送層１５は、第２陰極８の側面にのみ接していてもよい。第２電子輸送層１５は、例えば、第２基板６と第２光電変換層９との間に設けられていてもよい。第２電子輸送層１５は、例えば、第２光電変換層９と第３基板７との間に設けられていてもよい。
第２正孔輸送層１６は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。第２正孔輸送層１６は、第２光電変換層９の側面に取り付けられている。詳細には、第２正孔輸送層１６は、第２光電変換層９の側面全体に接していてもよい。第２正孔輸送層１６は、第２陽極１０と第２光電変換層９との間に設けられている。第２正孔輸送層１６は、第２陽極１０に接している。第２正孔輸送層１６は第２基板６及び第３基板７のそれぞれに接していてもよく、接していなくてもよい。第２正孔輸送層１６は、第２光電変換層９の側面にのみ接していてもよい。第２正孔輸送層１６は、第２陽極１０の側面にのみ接していてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
ボトムセル３２０において、第２電子輸送層１５と第２正孔輸送層１６とは、第２基板６及び第３基板７の並び方向に垂直な方向において互いに向かい合っている。第２電子輸送層１５と第２正孔輸送層１６とは、第２光電変換層９に取り付けられている。第２電子輸送層１５及び第２正孔輸送層１６は、入射光を遮らない位置にあるので、可視光及び赤外光を透過することを必要としない。
太陽電池３００において、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４が設けられる一方、第２電子輸送層１５及び第２正孔輸送層１６が省略されていてもよい。第２電子輸送層１５及び第２正孔輸送層１６が設けられる一方、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４が省略されていてもよい。第１電子輸送層１３が設けられる一方、第１正孔輸送層１４が省略されていてもよい。第１正孔輸送層１４が設けられる一方、第１電子輸送層１３が省略されていてもよい。第２電子輸送層１５が設けられる一方、第２正孔輸送層１６が省略されていてもよい。第２正孔輸送層１６が設けられる一方、第２電子輸送層１５が省略されていてもよい。
（第１電子輸送層１３）
第１電子輸送層１３は、半導体を含む。半導体として、有機又は無機のｎ型半導体が挙げられる。第１電子輸送層１３は、例えば、無機材料で構成されている。
第１電子輸送層１３は、半導体を含む。半導体として、有機又は無機のｎ型半導体が挙げられる。第１電子輸送層１３は、例えば、無機材料で構成されている。
有機のｎ型半導体として、イミド化合物、キノン化合物、フラーレン及びフラーレンの誘導体が挙げられる。無機のｎ型半導体として、例えば、金属酸化物、金属窒化物及びペロブスカイト型化合物を用いることができる。金属元素の酸化物として、例えば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｉ及びＣｒの酸化物を用いることができる。より具体的には、ＴｉＯ2が挙げられる。金属元素の窒化物として、ＧａＮが挙げられる。ペロブスカイト型酸化物として、ＳｒＴｉＯ3及びＣａＴｉＯ3が挙げられる。
第１電子輸送層１３は、６．０ｅＶよりも大きいバンドギャップを有する物質によって形成されてもよい。バンドギャップが６．０ｅＶよりも大きな物質として、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属酸化物、及び二酸化ケイ素が挙げられる。アルカリ金属のハロゲン化物として、フッ化リチウムが挙げられる。アルカリ土類金属のハロゲン化物として、フッ化カルシウムが挙げられる。アルカリ土類金属酸化物として、酸化マグネシウムが挙げられる。第１電子輸送層１３の膜厚は、第１光電変換層３の形成を容易にするために、第１光電変換層３の膜厚より少し厚くてもよい。第１電子輸送層１３の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
（第１正孔輸送層１４）
第１正孔輸送層１４は、半導体を含む。半導体として、有機又は無機のｐ型半導体が挙げられる。第１正孔輸送層１４は、例えば、無機材料で構成されている。第１正孔輸送層１４は、複数の有機又は無機のｐ型半導体を含んでいてもよい。第１正孔輸送層１４のバンドギャップは、３．０ｅＶより大きい。
第１正孔輸送層１４は、半導体を含む。半導体として、有機又は無機のｐ型半導体が挙げられる。第１正孔輸送層１４は、例えば、無機材料で構成されている。第１正孔輸送層１４は、複数の有機又は無機のｐ型半導体を含んでいてもよい。第１正孔輸送層１４のバンドギャップは、３．０ｅＶより大きい。
第１光電変換層３がペロブスカイト材料を含む場合、第１正孔輸送層１４に使用されうるｐ型の無機半導体として、例えば、Ｎｉ酸化物及びＷ酸化物などを用いることができる。より具体的には、Ｎｉ2Ｏ3が挙げられる。
ｐ型の有機半導体として、具体的には、Ｎ2，Ｎ2，Ｎ2’，Ｎ2’，Ｎ7，Ｎ7，Ｎ7’，Ｎ7’－オクタキス（４－メトキシフェニル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２，２’，７，７’－テトラミン（Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）、ポリトリアリルアミン（ＰＴＡＡ）が挙げられる。また、４－ターシャリーブチルピリジン（４－ｔｅｒｔ－ブチルピリジン）及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）をドープすることで、有機半導体の導電性を上げることができる。
第１正孔輸送層１４の膜厚は、第１光電変換層３の形成を容易にするために、第１光電変換層３の膜厚より少し厚くてもよい。第１正孔輸送層１４の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
（第２電子輸送層１５）
第２光電変換層９がペロブスカイト材料を含む場合、第２電子輸送層１５の構成は、第１電子輸送層１３と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２電子輸送層１５は、例えば、無機材料で構成されている。第２電子輸送層１５の膜厚は、第２光電変換層９の形成を容易にするために、第２光電変換層９の膜厚より少し厚くてもよい。第２電子輸送層１５の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
第２光電変換層９がペロブスカイト材料を含む場合、第２電子輸送層１５の構成は、第１電子輸送層１３と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２電子輸送層１５は、例えば、無機材料で構成されている。第２電子輸送層１５の膜厚は、第２光電変換層９の形成を容易にするために、第２光電変換層９の膜厚より少し厚くてもよい。第２電子輸送層１５の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
第２光電変換層９がｎ型シリコンの単結晶を含む場合、第２電子輸送層１５には、リン（Ｐ）をドープしたシリコン層が使用できる。第２電子輸送層１５にシリコン層を使用する場合、第２電子輸送層１５はＣＶＤ法により形成できる。
（第２正孔輸送層１６）
第２光電変換層９がペロブスカイト材料を含む場合、第２正孔輸送層１６の構成は、第１正孔輸送層１４と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２正孔輸送層１６は、例えば、無機材料で構成されている。第２正孔輸送層１６の膜厚は、第２光電変換層９の形成を容易にするために、第２光電変換層９の膜厚より少し厚くてもよい。第２正孔輸送層１６の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
第２光電変換層９がペロブスカイト材料を含む場合、第２正孔輸送層１６の構成は、第１正孔輸送層１４と同じであってもよく、異なっていてもよい。第２正孔輸送層１６は、例えば、無機材料で構成されている。第２正孔輸送層１６の膜厚は、第２光電変換層９の形成を容易にするために、第２光電変換層９の膜厚より少し厚くてもよい。第２正孔輸送層１６の膜厚は、１５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。
第２光電変換層９がｎ型シリコンの単結晶を含む場合、第２正孔輸送層１６には、ボロン（Ｂ）をドープしたシリコン層が使用できる。第２正孔輸送層１６にシリコン層を使用する場合、第２正孔輸送層１６はＣＶＤ法により形成できる。
太陽電池３００は、例えば以下の方法により作製できる。
まず、太陽電池３００のトップセル３１０を作製する。
第２基板５上に第１電子輸送層１３の無機粒子のペーストを塗布する。塗布する方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ドクターブレード法、バーコート法、及びスプレー法が挙げられる。第１電子輸送層１３を塗布した第２基板５を、５００℃程度の電気炉で焼成する。次に、第２基板５上に第１正孔輸送層１４の無機粒子のペーストを塗布する。塗布する方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ドクターブレード法、バーコート法、及びスプレー法が挙げられる。第１正孔輸送層１４を塗布した第２基板５を５００℃程度の電気炉で焼成する。第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４を第２基板５上に形成する順番は特に限定されない。第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４は、焼成温度の高い層から形成してもよい。
次に、第２基板５上に第１光電変換層３を形成する。まず、有機溶媒に、ＰｂＩ2と、ＰｂＩ2と同モル量のＣＨ3ＮＨ3Ｉ（ヨウ化メチルアンモニウム：ＭＡＩ）とを添加しペロブスカイト前駆体溶液を調製する。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）：Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）＝１：１の混合溶媒を用いる。
第１光電変換層３は、例えば、塗布によって形成できる。ペロブスカイト前駆体溶液は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４の間に塗布される。塗布する方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ドクターブレード法、バーコート法、及びスプレー法が挙げられる。第１光電変換層３の形成において、核生成を促進するために、ペロブスカイト前駆体溶液にトルエンを滴下してもよい。ペロブスカイト前駆体溶液を塗布したガラス基板を１００℃のホットプレート上で３０分間焼成することによって、ペロブスカイト構造を有するＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3膜が得られる。
次に、第１陰極２及び第１陽極４を真空蒸着により第２基板５上に成膜する。第１陰極２及び第１陽極４はどちらを先に成膜してもよい。
具体的には、第１陰極２として、アルミニウム（Ａｌ）を第２基板５上に蒸着する。第１陽極４として、金（Ａｕ）を第２基板５上に蒸着する。
第１陰極２、第１光電変換層３、第１陽極４、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４が形成された第２基板５に第１基板１としてガラス基板を積層させる。第１基板１と第２基板５との間に設けられた第１陰極２、第１光電変換層３、第１陽極４、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をエポキシ樹脂で封止する。その後エポキシ樹脂をＵＶで硬化させることによってトップセル３１０が作製される。
次に、太陽電池３００のボトムセル３２０を作製する。
第２光電変換層９にペロブスカイト材料を含む場合、第２光電変換層９は、第１光電変換層３の形成方法と同じ方法によって形成されうる。
第２光電変換層９がｎ型シリコンの単結晶を含む場合、ボトムセルの素子は、蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって作製されうる。例えば、ボトムセル３２０の各構成が積層された積層体を作製する。具体的には、第２陰極８、第２電子輸送層１５、第２光電変換層９、第２正孔輸送層１６及び第２陽極１０をこの順番で形成する。その後、積層体を、例えば１ｍｍ間隔に切断することによってボトムセルの素子が作製される。
第２電子輸送層１５を形成する方法は、第１電子輸送層１３を形成する方法と同様であってもよい。第２正孔輸送層１６を形成する方法は、第１正孔輸送層１４を形成する方法と同様であってもよい。
本実施形態では、電子輸送層及び正孔輸送層は、例えば、無機材料で構成されている。電子輸送層及び正孔輸送層は、基板上に無機粒子のペーストを塗布することによって形成されうる。そのため、電子輸送層及び正孔輸送層を作製する際に、ペロブスカイト材料を含む光電変換層はダメージを受けにくい。さらに、電子輸送層及び正孔輸送層は、５００℃程度の高温で焼成することにより作製される。そのため、熱及び光に対する耐久性に優れたタンデム太陽電池を提供できる。
［実施形態４］
図４Ａは、実施形態４に係る太陽電池４００の断面図である。図４Ｂは、実施形態４に係る太陽電池４００の上面図である。
図４Ａは、実施形態４に係る太陽電池４００の断面図である。図４Ｂは、実施形態４に係る太陽電池４００の上面図である。
図４Ａに示すように、太陽電池４００では、トップセル４１０及びボトムセル４２０のそれぞれは、２つの素子を含む。トップセル４１０において、一方の素子の第１陽極４と他方の素子の第１陰極２とは、端子１７によって電気的に接続されている。ボトムセル４２０において、一方の素子の第２陽極１０と他方の素子の第２陰極８とは、端子１７によって電気的に接続されている。このような構成によれば、大面積の太陽電池を作製できる。
太陽電池４００では、トップセル４１０及びボトムセル４２０のそれぞれは、同じ数の素子を含んでいる。ただし、トップセル４１０及びボトムセル４２０のそれぞれに含まれる素子の数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。トップセル４１０の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。ボトムセル４２０の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。
太陽電池４００において、トップセル４１０の各素子は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。ボトムセル４２０の各素子は、第２電子輸送層１５及び第２正孔輸送層１６をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
［実施形態５］
図５Ａは、実施形態５に係る太陽電池５００の断面図である。図５Ｂは、実施形態５に係る太陽電池５００のトップセル５１０の上面図である。図５Ｃは、実施形態５に係る太陽電池５００のボトムセル５２０の上面図である。
図５Ａは、実施形態５に係る太陽電池５００の断面図である。図５Ｂは、実施形態５に係る太陽電池５００のトップセル５１０の上面図である。図５Ｃは、実施形態５に係る太陽電池５００のボトムセル５２０の上面図である。
図５Ａに示すように、太陽電池５００では、トップセル５１０は、トップセル１１０と同様の構造を有する。ただし、トップセル５１０は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
ボトムセル５２０は、表面電極を有するシリコン太陽電池である。ボトムセル５２０は、第２基板６、第３基板７、保護膜１８、第２陽極１９、第２陽極２６、第２正孔輸送層２０、第２正孔輸送層２１、第２光電変換層２２、第２電子輸送層２３、第２電子輸送層２４、及び第２陰極２５を備えている。
第２陽極１９及び第２陽極２６は、第２基板６と第２光電変換層２２との間に設けられている。より詳細には、第２光電変換層２２の上に第２正孔輸送層２１が設けられている。第２正孔輸送層２１の上に第２正孔輸送層２０が設けられている。第２正孔輸送層２０の上に第２陽極１９、第２陽極２６及び保護膜１８が設けられている。第２陽極１９及び２６の上に第２基板６が設けられている。
第２陰極２５は、第３基板７と第２光電変換層２２との間に設けられている。より詳細には、第３基板７の上に第２陰極２５が設けられている。第２陰極２５の上に第２電子輸送層２４が設けられている。第２電子輸送層２４の上に第２電子輸送層２３が設けられている。第２電子輸送層２３の上に第２光電変換層２２が設けられている。
ボトムセル５２０の表面には、第２陽極として複数のバスバー電極１９及び複数のフィンガー電極２６が設けられている。このような構成によれば、ボトムセル５２０の表面に陽極が配置されていても、効率よく光電変換層に光を透過させることができる。ボトムセル５２０は、陰極側のシート抵抗を下げる目的で、第２陰極２５と第３基板７との間にバスバー電極及びフィンガー電極を設けてもよい。
本明細書では、「保護膜１８、第２陽極１９、第２陽極２６、第２正孔輸送層２０、第２正孔輸送層２１、第２光電変換層２２、第２電子輸送層２３、第２電子輸送層２４、及び第２陰極２５」を「表面電極型の素子」と呼ぶことがある。
（第２光電変換層２２）
第２光電変換層２２は、ｎ型シリコン層である。第２光電変換層２２には、リン（Ｐ）をドープしたｎ型単結晶シリコン基板が使用されうる。
第２光電変換層２２は、ｎ型シリコン層である。第２光電変換層２２には、リン（Ｐ）をドープしたｎ型単結晶シリコン基板が使用されうる。
（第２正孔輸送層２１）
第２正孔輸送層２１は、ｉ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２１は、ＣＶＤ法によって第２光電変換層２２上にシリコン層を形成することによって作製される。
第２正孔輸送層２１は、ｉ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２１は、ＣＶＤ法によって第２光電変換層２２上にシリコン層を形成することによって作製される。
（第２正孔輸送層２０）
第２正孔輸送層２０は、ｐ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２０は、ＣＶＤ法によって第２正孔変換層２１上にホウ素（Ｂ：ボロン）をドープしたシリコン層を形成することによって作製される。
第２正孔輸送層２０は、ｐ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２０は、ＣＶＤ法によって第２正孔変換層２１上にホウ素（Ｂ：ボロン）をドープしたシリコン層を形成することによって作製される。
（第２陽極１９及び２６）
ボトムセル５２０の表面には、第２電極が設けられている。第２電極は、複数のバスバー電極１９及び複数のフィンガー電極２６を含む。ボトムセル５２０の表面には、互いに平行に延びている複数のバスバー電極１９と、バスバー電極１９に直交する複数のフィンガー電極２６とが設けられている。複数のバスバー電極１９は、複数のフィンガー電極２６のそれぞれに電気的に接続されている。複数のバスバー電極１９は、複数のフィンガー電極２６を介して電気的に接続されている。
ボトムセル５２０の表面には、第２電極が設けられている。第２電極は、複数のバスバー電極１９及び複数のフィンガー電極２６を含む。ボトムセル５２０の表面には、互いに平行に延びている複数のバスバー電極１９と、バスバー電極１９に直交する複数のフィンガー電極２６とが設けられている。複数のバスバー電極１９は、複数のフィンガー電極２６のそれぞれに電気的に接続されている。複数のバスバー電極１９は、複数のフィンガー電極２６を介して電気的に接続されている。
バスバー電極１９は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。１つの表面電極型の素子に配置されるバスバー電極１９の数は特に限定されず、例えば、４本である。バスバー電極１９の幅は特に限定されず、０．５ｍｍから２ｍｍであってもよい。複数のバスバー電極１９の間の距離は特に限定されず、２５ｍｍから５０ｍｍであってもよい。フィンガー電極２６は、例えば、平面視で矩形の形状を有する。フィンガー電極２６の幅は特に限定されず、０．０５ｍｍから０．１ｍｍであってもよい。複数のフィンガー電極２６の間の距離は特に限定されず、０．３ｍｍから０．６ｍｍであってもよい。本実施形態の太陽電池４００では、バスバー電極１９及びフィンガー電極２６はボトムセル５２０の表面、すなわち受光面に設けられている。
バスバー電極１９及びフィンガー電極２６は、Ａｇペーストを塗布することによって作製される。バスバー電極１９及びフィンガー電極２６は、Ａｇを蒸着することによっても作製できる。
バスバー電極１９及びフィンガー電極２６は、透光性を有していてもよい。バスバー電極１９及びフィンガー電極２６は、Ａｇの代わりに、ＩＴＯなどの透明電極をスパッタ法によって形成することによって作製されてもよい。ＩＴＯなどの透明電極を使用することによって発電面積を広げることができる。
（保護膜１８）
保護膜１８は、ボトムセル５２０の表面を保護する。保護膜１８は、反射防止膜を兼ねていてもよい。保護膜１８は、例えば、窒化シリコン膜である。保護膜１８は、ＣＶＤ法によってＳｉＮ3層を形成することによって作製される。
保護膜１８は、ボトムセル５２０の表面を保護する。保護膜１８は、反射防止膜を兼ねていてもよい。保護膜１８は、例えば、窒化シリコン膜である。保護膜１８は、ＣＶＤ法によってＳｉＮ3層を形成することによって作製される。
（第２電子輸送層２３）
第２電子輸送層２３は、ｉ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２３は、第２光電変換層２２を介して第２正孔輸送層２１の反対側の面に設けられている。第２電子輸送層２３は、シリコン層をＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
第２電子輸送層２３は、ｉ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２３は、第２光電変換層２２を介して第２正孔輸送層２１の反対側の面に設けられている。第２電子輸送層２３は、シリコン層をＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
（第２電子輸送層２４）
第２電子輸送層２４は、ｎ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２４は、リン（Ｐ）をドープしたシリコン層を第２電子変換層２３上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
第２電子輸送層２４は、ｎ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２４は、リン（Ｐ）をドープしたシリコン層を第２電子変換層２３上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
（第２陰極２５）
第２陰極２５は、Ａｌペーストを塗布することによって作製される。第２陰極２５は、Ａｌを蒸着することによっても作製できる。第２陰極２５は、Ａｌの代わりに、ＩＴＯなどの透明電極をスパッタ法によって形成することによって作製されてもよい。
第２陰極２５は、Ａｌペーストを塗布することによって作製される。第２陰極２５は、Ａｌを蒸着することによっても作製できる。第２陰極２５は、Ａｌの代わりに、ＩＴＯなどの透明電極をスパッタ法によって形成することによって作製されてもよい。
［実施形態６］
図６Ａは、実施形態６に係る太陽電池６００の断面図である。図６Ｂは、実施形態６に係る太陽電池６００の上面図である。
図６Ａは、実施形態６に係る太陽電池６００の断面図である。図６Ｂは、実施形態６に係る太陽電池６００の上面図である。
図６Ａに示すように、トップセル６１０は、トップセル４１０と同様の構造を有する。ボトムセル６２０は、ボトムセル５２０と同様の構造を有する。図６Ａに示すように、トップセル６１０は、２つの素子を含む。ただし、トップセル６１０に含まれる素子の数は特に限定されない。トップセル６１０に含まれる素子の数を適切に設定することによって、各素子の第１光電変換層３は、キャリアの移動距離を短くできる。その結果、各素子の第１光電変換層３は、キャリアの再結合を抑制できる。さらに、複数の素子がトップセル６１０に含まれることによって、例えば、一辺が１０ｃｍ程度の正方形の形状を有する大面積の太陽電池を作製できる。
トップセル６１０の各素子は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
［実施形態７］
図７Ａは、本実施形態に係る太陽電池７００の断面図である。図７Ｂは、太陽電池７００の上面図である。
図７Ａは、本実施形態に係る太陽電池７００の断面図である。図７Ｂは、太陽電池７００の上面図である。
図７Ａに示すように、トップセル７１０は、トップセル６１０と同様の構造を有する。ボトムセル７２０は、２つの表面電極型の素子を含む。ボトムセル７２０に設けられた表面電極型の素子において、一方の表面電極型の素子の第２陽極１９及び２６と他方の表面電極型の素子の第２陰極２５とは、端子１７によって電気的に接続されている。このような構成によれば、例えば、一辺が１０ｃｍ以上の正方形の形状を有する大面積の太陽電池を作製できる。
太陽電池７００では、トップセル７１０及びボトムセル７２０のそれぞれは、同じ数の素子を含んでいる。ただし、トップセル７１０及びボトムセル７２０のそれぞれに含まれる素子の数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。トップセル７１０の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。ボトムセル７２０の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。
トップセル７１０の各素子は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
［実施形態８］
図８Ａは、実施形態８に係る太陽電池８００の断面図である。図８Ｂは、実施形態８に係る太陽電池８００の上面図である。
図８Ａは、実施形態８に係る太陽電池８００の断面図である。図８Ｂは、実施形態８に係る太陽電池８００の上面図である。
図８Ａに示すように、太陽電池８００のトップセル８１０は、トップセル１１０と同様の構造を有する。ただし、トップセル８１０は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
ボトムセル８２０は、裏面電極を有するバックコンタクト型のシリコン太陽電池である。ボトムセル８２０は、第２基板６、第３基板７、第２光電変換層３３、第２正孔輸送層２７、第２正孔輸送層２８、第２電子輸送層２９、第２電子輸送層３０、第２陽極３１及び第２陰極３２を備えている。第２陽極３１は、第３基板７と第２光電変換層３３との間に設けられている。第２陰極３２は、第３基板７と第２光電変換層３３との間に設けられている。詳細には、第３基板７上に、第２陽極３１及び第２陰極３２が設けられている。第１基板１、第２基板５、第２基板６、及び第３基板７の並び方向に垂直な方向において第２陽極３１と第２陰極３２とは交互に設けられている。第２陽極３１及び第２陰極３２は、間隙を介して互いに電気的に分離して設けられている。第２陰極３２の上に、第２電子輸送層３０、第２電子輸送層２９、第２光電変換層３３及び第２基板６がこの順番に積層されている。第２陽極３１の上に第２正孔輸送層２７及び２８が設けられている。
本明細書では、「第２光電変換層３３、第２正孔輸送層２７、第２正孔輸送層２８、第２電子輸送層２９、第２電子輸送層３０、第２陽極３１及び第２陰極３２」を「バックコンタクト型の素子」と呼ぶことがある。
第２陽極３１と第２陰極３２との間の距離は、第２光電変換層３３のキャリア拡散長から決定されうる。第２光電変換層３３がｎ型シリコンの単結晶を含む場合、第２光電変換層３３のキャリア拡散長は１００μｍ程度である。電極間の距離はキャリア拡散長の１０倍程度の長さに設定できる。そのため、第２陽極３１と第２陰極３２との距離は、０．１ｍｍ以上１ｍｍであってもよい。
バックコンタクト型のシリコン太陽電池は、受光面に電極を有しない。そのため、表面電極型の太陽電池と比較して、ボトムセル８２０の発電面積は大きい。このような構成によれば、ボトムセル８２０において光の透過率が減少しにくいため、光電変換の効率を向上させることができる。
（第２光吸収層３３）
第２光電変換層３３は、ｎ型シリコン層である。第２光電変換層３３には、リン（Ｐ）をドープしたｎ型単結晶シリコン基板が使用されうる。
第２光電変換層３３は、ｎ型シリコン層である。第２光電変換層３３には、リン（Ｐ）をドープしたｎ型単結晶シリコン基板が使用されうる。
（第２電子輸送層２９）
第２電子輸送層２９は、ｉ型の真性アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２９は、シリコン層を第２光電変換層３３上に、ＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
第２電子輸送層２９は、ｉ型の真性アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層２９は、シリコン層を第２光電変換層３３上に、ＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
（第２電子輸送層３０）
第２電子輸送層３０は、ｎ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層３０は、リン（Ｐ）をドープしたシリコン層を第２電子変換層２９上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
第２電子輸送層３０は、ｎ型アモルファスシリコン層である。第２電子輸送層３０は、リン（Ｐ）をドープしたシリコン層を第２電子変換層２９上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
（第２正孔輸送層２７）
第２正孔輸送層２７は、ｉ型の真性アモルファスシリコン層である。まず、第２正孔輸送層２７は、エッチング法によって、第２電子輸送層２９の一部及び第２電子輸送層３０の一部を、２ｍｍ程度の間隔で除去することによって溝を形成する。次に、この溝にシリコン層をＣＶＤ法によって形成することによって、第２正孔輸送層２７が形成される。
第２正孔輸送層２７は、ｉ型の真性アモルファスシリコン層である。まず、第２正孔輸送層２７は、エッチング法によって、第２電子輸送層２９の一部及び第２電子輸送層３０の一部を、２ｍｍ程度の間隔で除去することによって溝を形成する。次に、この溝にシリコン層をＣＶＤ法によって形成することによって、第２正孔輸送層２７が形成される。
（第２正孔輸送層２８）
第２正孔輸送層２８は、ｐ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２８は、ホウ素（Ｂ：ボロン）をドープしたシリコン層を第２正孔輸送層２７上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
第２正孔輸送層２８は、ｐ型アモルファスシリコン層である。第２正孔輸送層２８は、ホウ素（Ｂ：ボロン）をドープしたシリコン層を第２正孔輸送層２７上にＣＶＤ法によって形成することにより作製される。
（第２陽極３１）
第２陽極３１は、第２正孔輸送層２８上にＡｇペーストを塗布することによって形成される。第２陽極３１を形成する際に、あらかじめ第２電子輸送層３０上にマスクを形成し、Ａｇを蒸着することによって第２陽極３１を形成してもよい。
第２陽極３１は、第２正孔輸送層２８上にＡｇペーストを塗布することによって形成される。第２陽極３１を形成する際に、あらかじめ第２電子輸送層３０上にマスクを形成し、Ａｇを蒸着することによって第２陽極３１を形成してもよい。
（第２陰極３２）
第２陰極３２は、あらかじめ第２陽極３１上にマスクを形成し、Ａｌを蒸着することによって形成される。
第２陰極３２は、あらかじめ第２陽極３１上にマスクを形成し、Ａｌを蒸着することによって形成される。
［実施形態９］
図９Ａは、本実施形態に係る太陽電池９００の断面図である。図９Ｂは、太陽電池９００の上面図である。
図９Ａは、本実施形態に係る太陽電池９００の断面図である。図９Ｂは、太陽電池９００の上面図である。
図９Ａに示すように、トップセル９１０は、トップセル４１０と同様の構造を有する。ボトムセル９２０は、ボトムセル８２０と同様の構造を有する。図９Ａに示すように、トップセル９１０は、２つの素子を含む。ただし、トップセル９１０に含まれる素子の数は特に限定されない。トップセル９１０に含まれる素子の数を適切に設定することによって、各素子の第１光電変換層３は、キャリアの移動距離を短くできる。その結果、各素子の第１光電変換層３は、キャリアの再結合を抑制できる。さらに、複数の素子がトップセル９１０に含まれることによって、例えば、一辺が１０ｃｍ程度の正方形の形状を有する大面積の太陽電池を作製できる。
トップセル９１０の各素子は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
［実施形態１０］
図１０Ａは、実施形態１０に係る太陽電池１０００の断面図である。図１０Ｂは、実施形態１０に係る太陽電池１０００の上面図である。
図１０Ａは、実施形態１０に係る太陽電池１０００の断面図である。図１０Ｂは、実施形態１０に係る太陽電池１０００の上面図である。
図１０Ａに示すように、トップセル１１００は、トップセル９１０と同様の構造を有する。ボトムセル１２００は、２つのバックコンタクト型の素子を含む。ボトムセル１２００のバックコンタクト型の素子において、一方のバックコンタクト型の素子の第２陽極３１と他方のバックコンタクト型の素子の第２陰極３２とは、端子１７によって電気的に接続されている。このような構成によれば、大面積の太陽電池を作製できる。また、このような構成によれば、光の透過率の減少を抑制しつつ、キャリアの再結合も抑制できる。さらに、複数の素子がボトムセル１２００に含まれることによって、例えば、一辺が１０ｃｍ以上の正方形の形状を有する大面積の太陽電池を作製できる。
太陽電池１０００では、トップセル１１００及びボトムセル１２００のそれぞれは、同じ数の素子を含んでいる。ただし、トップセル１１００及びボトムセル１２００のそれぞれに含まれる素子の数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。トップセル１１００の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。ボトムセル１２００の一方の素子と他方の素子との間には、短絡を防いだり、パターニングの精度を向上させたりする目的で絶縁層が設けられてもよい。
トップセル１１００の各素子は、第１電子輸送層１３及び第１正孔輸送層１４をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、光電変換の効率を向上させることができる。
実施形態１から実施形態１０の４端子タンデム太陽電池の構成を表１に示す。表１に記載の「透明でない電極」とは、金属をドープした無機酸化物を用いていない電極を意味する。透明でない電極として、金属及び層状炭素材料が挙げられる。層状炭素材料として、バンドギャップのないグラフェンが挙げられる。「本開示」のセルの構造とは、第１基板、第２基板及び第３基板の並び方向に垂直な方向において、１対の電極が光電変換層を挟むように設けられた構造を意味する。
（透明電極を３つ有するタンデム太陽電池の光学シミュレーション）
太陽電池シミュレータｅ－ＡＲＣ（提供元：国立研究開発法人 産業技術総合研究所）を用いて、透明電極を３つ有するタンデム太陽電池（すなわち、従来の４端子タンデム太陽電池。図１１Ａ参照）の光学特性を算出した。
太陽電池シミュレータｅ－ＡＲＣ（提供元：国立研究開発法人 産業技術総合研究所）を用いて、透明電極を３つ有するタンデム太陽電池（すなわち、従来の４端子タンデム太陽電池。図１１Ａ参照）の光学特性を算出した。
はじめに、以下の各層の厚みおよび光吸収層の品質パラメーターを太陽電池シミュレータｅ－ＡＲＣに入力した。光吸収層の品質パラメーターは、各波長の屈折率ｎと消衰係数ｋである。
１．各層の厚み
[トップセル]
・第１のＩＴＯ：５００ｎｍ
・ＭｏＯ３：２０ｎｍ
・Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ：１００ｎｍ
・ＦＡＰｂＩ３：５００ｎｍ
・ＴｉＯ２：１５ｎｍ
・第２のＩＴＯ：1００ｎｍ
・Ｇｌａｓｓ：５０００００ｎｍ
[ボトムセル]
・第３のＩＴＯ：1００ｎｍ
・ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ：５０ｎｍ
・（ＭＡＦＡ）（ＰｂＳｎ）Ｉ３：５００ｎｍ
・ＰＣＢＭ：３０ｎｍ
・Ａｇ：１００ｎｍ
[トップセル]
・第１のＩＴＯ：５００ｎｍ
・ＭｏＯ３：２０ｎｍ
・Ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ：１００ｎｍ
・ＦＡＰｂＩ３：５００ｎｍ
・ＴｉＯ２：１５ｎｍ
・第２のＩＴＯ：1００ｎｍ
・Ｇｌａｓｓ：５０００００ｎｍ
[ボトムセル]
・第３のＩＴＯ：1００ｎｍ
・ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ：５０ｎｍ
・（ＭＡＦＡ）（ＰｂＳｎ）Ｉ３：５００ｎｍ
・ＰＣＢＭ：３０ｎｍ
・Ａｇ：１００ｎｍ
２．光吸収層の品質パラメーター
各層の１ｎｍあたりの屈折率ｎと消衰係数ｋの値は、下記３つの文献を参照した。
[1] H. Fujiwara, R. W. Collins, editors, Spectroscopic Ellipsometry for Photovoltaics: Vol.2 Springer (2018),
[2] J. Werner et al., ACS Energy Lett. 3, 742 (2018),
[3] Maximilian T. Hoerantner et al.,ACS Energy Lett. 2, 2506 (2017)
各層の１ｎｍあたりの屈折率ｎと消衰係数ｋの値は、下記３つの文献を参照した。
[1] H. Fujiwara, R. W. Collins, editors, Spectroscopic Ellipsometry for Photovoltaics: Vol.2 Springer (2018),
[2] J. Werner et al., ACS Energy Lett. 3, 742 (2018),
[3] Maximilian T. Hoerantner et al.,ACS Energy Lett. 2, 2506 (2017)
次いで、太陽電池シミュレータｅ－ＡＲＣから、各層の反射量および吸収量が出力された。
そして、出力された各層の反射量および吸収量から、外部量子効率（すなわち、ＥＱＥ）および吸収量を算出した。
表２は、各層および各層の吸収量（すなわち、電流損失値）を示す。図１１Ｂは、波長（横軸）および外部量子効率（すなわち、ＥＱＥ：縦軸）を示す。
表１に示すように、実施形態１から実施形態１０に係る４端子タンデム太陽電池は、０又は１つの透明電極を使用する。一方、従来の４端子タンデム太陽電池は、３つの透明電極を必要とする。本開示の構成によれば、４端子タンデム太陽電池は、透明電極の使用を回避しうる。受光面から電極を排除した場合には、光の透過率が減少しにくい。さらに、金属材料で構成された非透明電極が電極に使用できるため、電気抵抗が増加しにくい。その結果、太陽電池の発電効率を向上させることもできる。
図１１Ｂおよび表２に示されるように、透明電極の一種であるＩＴＯは、他の各層と比べて、高い吸収量であった。この吸収量は、ＩＴＯによる電流損失値である。したがって、本実施形態のように、透明電極の数を従来の４端子タンデム太陽電池より減らすことで、太陽電池における電流損失値の低減が期待される。
本開示の技術は、４端子タンデム太陽電池として有用である。
１ 第１基板
２ 第１陰極
３ 第１光電変換層
４ 第１陽極
５，６ 第２基板
７ 第３基板
８，２５，３２ 第２陰極
９，２２，３３ 第２光電変換層
１０，３１ 第２陽極
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１７ 端子
１２ 封止部
１３ 第１電子輸送層
１４ 第１正孔輸送層
１５，２３，２４，２９，３０ 第２電子輸送層
１６，２０，２１，２７，２８ 第２正孔輸送層
１８ 保護膜
１９ バスバー電極
２６ フィンガー電極
４０ 光
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００ 太陽電池
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０，１１００ トップセル
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０，１２００ ボトムセル
２ 第１陰極
３ 第１光電変換層
４ 第１陽極
５，６ 第２基板
７ 第３基板
８，２５，３２ 第２陰極
９，２２，３３ 第２光電変換層
１０，３１ 第２陽極
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１７ 端子
１２ 封止部
１３ 第１電子輸送層
１４ 第１正孔輸送層
１５，２３，２４，２９，３０ 第２電子輸送層
１６，２０，２１，２７，２８ 第２正孔輸送層
１８ 保護膜
１９ バスバー電極
２６ フィンガー電極
４０ 光
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００ 太陽電池
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０，１１００ トップセル
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０，１２００ ボトムセル
Claims (11)
- 太陽電池であって、
第１基板、
第２基板、
第３基板、
第１光電変換層、
第２光電変換層、および
１対の電極、を備え、
ここで、
前記第１基板及び前記第２基板は、透光性を有し、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第３基板との間に設けられ、
前記第１光電変換層は、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記第２光電変換層は、前記第２基板と前記第３基板との間に設けられ、かつ
前記１対の電極は、前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第１光電変換層を挟むように設けられた、
太陽電池。 - 前記１対の電極が第１陰極及び第１陽極を含み、
前記太陽電池は、前記第１陰極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１電子輸送層と、前記第１陽極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１正孔輸送層と、をさらに備えている、
請求項１に記載の太陽電池。 - 前記第１陰極及び前記第１陽極からなる群より選ばれた少なくとも一つは、金属材料で構成された非透明電極である、
請求項２に記載の太陽電池。 - 前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第２光電変換層を挟むように設けられた他の１対の電極をさらに備えている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池。 - 前記他の１対の電極が第２陰極及び第２陽極を含み、
前記太陽電池は、前記第２陰極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２電子輸送層と、前記第２陽極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２正孔輸送層と、をさらに備えている、
請求項４に記載の太陽電池。 - 前記第２陰極及び前記第２陽極からなる群より選ばれた少なくとも一つは、金属材料で構成された非透明電極である、
請求項５に記載の太陽電池。 - 前記第２基板と前記第２光電変換層との間に設けられ、透光性を有する第２陽極と、
前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陰極と、
をさらに備え、
前記第２陽極は、複数のバスバー電極及び複数のフィンガー電極を含み、
前記複数のバスバー電極は、前記複数のフィンガー電極を介して電気的に接続されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池。 - 前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陰極と、
前記第３基板と前記第２光電変換層との間に設けられた第２陽極と、
をさらに備え、
前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板の並び方向に垂直な方向において前記第２陰極と前記第２陽極とは交互に設けられ、かつ間隙を介して互いに電気的に分離している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池。 - 前記第１電子輸送層及び前記第１正孔輸送層のそれぞれが無機材料で構成されている、
請求項２に記載の太陽電池。 - 前記第２電子輸送層及び前記第２正孔輸送層のそれぞれが無機材料で構成されている、
請求項５に記載の太陽電池。 - 第１光電変換層は、ペロブスカイト材料を含む、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の太陽電池。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022266207A1 (en) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | Conti SPE, LLC. | Mechanically stacked solar transmissive cells or modules |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014224006A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付き部材とその製造方法、および封着材料層付き部材の製造装置 |
| US20160248028A1 (en) * | 2013-12-19 | 2016-08-25 | Nutech Ventures | Method for single crystal growth of photovoltaic perovskite material and devices |
| JP2018093168A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | タンデム太陽電池及びその製造方法 |
| JP3220083U (ja) * | 2018-11-20 | 2019-02-14 | 有限会社ディアックス | 四端子型タンデム太陽電池セル |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080079058A (ko) * | 2007-02-26 | 2008-08-29 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 태양전지 모듈과 그의 제조방법 |
| US20110017298A1 (en) * | 2007-11-14 | 2011-01-27 | Stion Corporation | Multi-junction solar cell devices |
| CN107924933B (zh) * | 2015-06-12 | 2022-04-15 | 牛津光电有限公司 | 多结光伏装置 |
-
2020
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-
2021
- 2021-11-18 US US17/529,334 patent/US11943941B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014224006A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 旭硝子株式会社 | 封着材料層付き部材とその製造方法、および封着材料層付き部材の製造装置 |
| US20160248028A1 (en) * | 2013-12-19 | 2016-08-25 | Nutech Ventures | Method for single crystal growth of photovoltaic perovskite material and devices |
| JP2018093168A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | タンデム太陽電池及びその製造方法 |
| JP3220083U (ja) * | 2018-11-20 | 2019-02-14 | 有限会社ディアックス | 四端子型タンデム太陽電池セル |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DUPRÉ OLIVIER, NIESEN BJOERN, DE WOLF STEFAAN, BALLIF CHRISTOPHE: "Field Performance versus Standard Test Condition Efficiency of Tandem Solar Cells and the Singular Case of Perovskites/ Silicon Devices", JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, vol. 9, 5 January 2018 (2018-01-05), pages 446 - 458, XP055766596 * |
| FUJII, SHUNJIRO ET AL.,: "Semitransparent tandem organic solar cells using stacked structure", 76TH JSAP AUTUMN MEETING, vol. 20150831, pages 11 - 130 * |
| ORIKOSHI TAKUYA ET AL.: "Stacking number effect on photocurrent in lateral organic thin-film solar cells", EXTENDED ABSTRACTS OF THE 71ST MEETING, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, pages 12 - 122 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022266207A1 (en) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | Conti SPE, LLC. | Mechanically stacked solar transmissive cells or modules |
| US11894802B2 (en) | 2021-06-16 | 2024-02-06 | Conti Innovation Center, Llc | Solar module racking system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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