WO2024053603A1 - 太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法 - Google Patents

太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法 Download PDF

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WO2024053603A1
WO2024053603A1 PCT/JP2023/032232 JP2023032232W WO2024053603A1 WO 2024053603 A1 WO2024053603 A1 WO 2024053603A1 JP 2023032232 W JP2023032232 W JP 2023032232W WO 2024053603 A1 WO2024053603 A1 WO 2024053603A1
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WO
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level
region
carrier transport
section
solar cell
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PCT/JP2023/032232
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浩孝 佐野
浩平 藤田
諒 佐藤
弥生 根本
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京セラ株式会社
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/84—Layers having high charge carrier mobility
    • H10K30/86—Layers having high hole mobility, e.g. hole-transporting layers or electron-blocking layers

Definitions

  • the present disclosure relates to a solar cell element, a solar cell module, and a method for manufacturing a solar cell element.
  • Patent Document 1 describes a technology related to the energy level of an electron transport layer in a solar cell element. In recent years, there has been an increasing demand for improved power generation efficiency for solar cell elements and solar cell modules.
  • One embodiment of the solar cell element includes a first electrode section, a photoelectric conversion section, and a first carrier transport section located between the first electrode section and the photoelectric conversion section.
  • the first carrier transport section has a first surface in contact with the photoelectric conversion section and a second surface in contact with the first electrode section.
  • the first level which is the energy level of the highest occupied orbit in the first interface region along the first surface
  • the second level which is the energy level of the orbital.
  • One embodiment of the solar cell element includes a first electrode section, a photoelectric conversion section, and a first carrier transport section located between the first electrode section and the photoelectric conversion section.
  • the first carrier transport section has a first surface in contact with the photoelectric conversion section and a second surface in contact with the first electrode section.
  • the carrier density in the first interface region along the first surface is higher than the carrier density in the second interface region along the second surface.
  • One aspect of the solar cell module includes a first electrode section, a photoelectric conversion section, and a first carrier transport section located between the first electrode section and the photoelectric conversion section.
  • the first carrier transport section has a first surface in contact with the photoelectric conversion section and a second surface in contact with the first electrode section.
  • the first level which is the energy level of the highest occupied orbit in the first interface region along the first surface
  • the second level which is the energy level of the orbital.
  • One aspect of the method for manufacturing a solar cell element includes a first step of forming a photoelectric conversion section, a second step of forming a first carrier transport section on the photoelectric conversion section, and a second step of forming a first carrier transport section on the first carrier transport section. and a third step of forming one electrode section.
  • the second step includes a second A step, a second B step, and a second C step.
  • a first layer is formed on the photoelectric conversion section.
  • the second B step a second layer is formed on the first layer.
  • the second C step by heating the first layer and the second layer, the dopant contained in the first layer is diffused into the second layer, thereby removing the dopant from the first layer and the second layer.
  • the first layer has a higher concentration of dopants than the second layer.
  • the second layer has a lower concentration of dopants than the first layer or does not contain dopants.
  • the second layer includes a semiconductor material constituting the first carrier transport section.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a first example of a cross-sectional configuration of a solar cell element according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a first example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the first embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a second example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a second example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the first embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a first example of a cross-sectional configuration of a solar cell element according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a first example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a third example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a third example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the first embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a fourth example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a fourth example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the first embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 6 shows a third example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the first embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of the method for manufacturing a solar cell element according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of the cross-sectional configuration of the solar cell module according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a first example of a cross-sectional configuration of a solar cell element according to a second embodiment.
  • FIG. 12 shows a first example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the second embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the flow of the method for manufacturing a solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the flow of the method for manufacturing a solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a second example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 15 shows a second example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the second embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a third example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 17 shows a third example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the second embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 15 shows a second example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the second embodiment. It is a band diagram.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing a fourth example of the cross-sectional configuration of the solar cell element according to the second embodiment.
  • FIG. 19 shows a fourth example of the relationship of energy levels between the first electrode section, the first carrier transport section, the photoelectric conversion section, and the second carrier transport section of the solar cell element according to the second embodiment. It is a band diagram.
  • a solar cell having a structure in which a first electrode part, a first carrier transport part for transporting holes, a photoelectric conversion part, a second carrier transport part for transporting electrons, and a second electrode part are laminated in the order described above.
  • the Fermi level and the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level (hereinafter also referred to as HOMO level) in the first carrier transporting part are constant or constant in the thickness direction of the first carrier transporting part. Almost constant.
  • energy barriers energy barriers
  • VBM Value Band Maximum
  • the Fermi level and HOMO level in the first carrier transport section are set to be lower than the Fermi level in the first electrode section and higher than the VBM level or HOMO level in the photoelectric conversion section.
  • the photovoltaic force is determined by the Fermi level in the material of the second carrier transport section, assuming that the second carrier transport section, the photoelectric conversion section, the first carrier transport section, and the first electrode section are not connected. It is determined by the difference between the Fermi level and the material of the first carrier transport section. Therefore, in order to increase the photovoltaic force in the solar cell element, by lowering the Fermi level and HOMO level in the material of the first carrier transport part, the VBM level or HOMO level in the material of the photoelectric conversion part is lowered. It is possible to bring it closer to the level.
  • the Fermi level and HOMO level of the material of the first carrier transporting part are lowered, the Fermi level and HOMO level of the material of the first carrier transporting part and the Fermi level of the material of the first electrode part are lowered.
  • the difference becomes larger. This can increase the energy barrier at the interface between the first carrier transport section and the first electrode section in the solar cell element. As a result, power generation efficiency in the solar cell element may decrease.
  • the Fermi level and HOMO level of the material of the first carrier transporting part are set to the first electrode part. It is possible to approach the Fermi level in the material. In this case, the difference between the Fermi level in the material of the second carrier transporting part and the Fermi level in the material of the first carrier transporting part can be small. For this reason, the photovoltaic force in the solar cell element may decrease.
  • the Fermi level and HOMO level in the first carrier transporting section usually have a constant or substantially constant distribution in the thickness direction of the first carrier transporting section. Therefore, it has not been easy to simultaneously increase the photovoltaic force of the solar cell element and reduce energy loss due to the energy barrier at the interface between the first carrier transport section and the first electrode section. Therefore, there is room for improvement in solar cell elements and solar cell modules in terms of increasing power generation efficiency.
  • the inventor of the present disclosure has created a technology that can improve the power generation efficiency of a solar cell element and a solar cell module.
  • the normal direction of the first element surface F1 of the solar cell elements 10, 40 is the +Z direction.
  • One direction along the first element surface F1 is defined as the +X direction.
  • the +Y direction is a direction along the first element surface F1 and perpendicular to both the +X direction and the +Z direction.
  • the solar cell element 10 mainly includes a surface (also referred to as a first element surface) F1 on which light enters, and a surface (second surface) located on the opposite side of the first element surface F1. (also referred to as element surface) F2.
  • the first element surface F1 faces the +Z direction.
  • the second element surface F2 faces the ⁇ Z direction.
  • the +Z direction may be set in a direction toward the sun, which is at its mid-south point.
  • the solar cell element 10 includes a first electrode section 106, a first carrier transport section 105, a photoelectric conversion section 104, a second carrier transport section 103, a second electrode section 102, A substrate section 101 is provided.
  • a second electrode section 102, a second carrier transport section 103, a photoelectric conversion section 104, a first carrier transport section 105, and a first electrode section 106 are provided on the substrate section 101. They are located in a stacked state in the order of this description. Therefore, the first carrier transport section 105 is located between the first electrode section 106 and the photoelectric conversion section 104.
  • an antireflection film may be located on the surface of the solar cell element 10.
  • an insulating film made of silicon nitride or the like is applied to the antireflection film.
  • a passivation film may be located between the solar cell element 10 and the antireflection film.
  • a thin film made of an oxide such as aluminum oxide or a nitride is used as the passivation film.
  • the substrate portion 101 is, for example, an insulating substrate having light-transmitting properties. This substrate portion 101 has, for example, transparency for light in a specific wavelength range.
  • the specific wavelength range includes, for example, a wavelength range of light that can be absorbed by the photoelectric conversion unit 104 to cause photoelectric conversion.
  • the specific wavelength range may include, for example, a wavelength range of visible light from about 400 nanometers (nm) to 700 nm and a wavelength range of infrared light from about 700 nm to 1200 nm.
  • light irradiated onto the first element surface F1 can be transmitted through the substrate section 101 toward the photoelectric conversion section 104.
  • the specific wavelength range includes wavelengths of light with high irradiation intensity that constitute sunlight, the power generation efficiency of the solar cell element 10 can be improved.
  • the material of the substrate portion 101 for example, glass, acrylic, polycarbonate, or the like is applied.
  • the shape of the substrate portion 101 may be, for example, a flat plate, a sheet, or a film.
  • the thickness of the substrate portion 101 is, for example, approximately 0.01 millimeter (mm) to 5 mm.
  • Second electrode section 102 is located on the substrate section 101.
  • the second electrode section 102 is located on the second element surface F2 side of the substrate section 101. In other words, the second electrode section 102 is located on the -Z direction side of the substrate section 101.
  • the second electrode section 102 can collect carriers generated by photoelectric conversion in response to irradiation of light onto a photoelectric conversion section 104, which will be described later.
  • the second electrode section 102 can serve, for example, as an electrode (also referred to as a negative electrode) that collects electrons as carriers.
  • the second electrode section 102 may be formed on the substrate section 101 by, for example, a vacuum process such as sputtering.
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium tin oxide
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • BZO boron-doped zinc oxide
  • BZO gallium-doped zinc oxide
  • Gallium-doped Zinc Oxide GZO
  • Fluorine-doped Tin Oxide FTO
  • Antimony-doped Tin Oxide ATO
  • Titanium-doped Indium Oxide T
  • Indium Zinc Oxide IZO
  • Indium Gallium Zinc Oxide IGZO
  • Tantalum-doped tin oxide SnO 2 :Ta
  • Niobium-doped tin oxide SnO 2 :Nb
  • Oxides such as tungsten-doped tin oxide (SnO 2 :W), molybdenum-doped tin oxide (SnO 2 :Mo), fluorine-doped tin oxide (SnO 2 :F), or hydrogen-doped indium oxide (IOH) May contain things.
  • the second electrode section 102 may be made of a transparent conductive oxide film.
  • the transparent conductive oxide film may be a laminated film having a plurality of films.
  • the above oxide film may be applied to each of the plurality of films.
  • a film of an oxide containing a dopant, such as tin oxide may be applied to the plurality of films.
  • this dopant examples include indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), titanium (Ti), copper (Cu), antimony (Sb), niobium (Nb), fluorine (F), tantalum (Ta), One or more elements selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), bromine (Br), iodine (I), chlorine (Cl), etc. may be employed.
  • Second carrier transport section 103 The second carrier transport section 103 is located above the second electrode section 102.
  • the second carrier transport section 103 is located on the second element surface F2 side of the second electrode section 102. In other words, the second carrier transport section 103 is located on the -Z direction side of the second electrode section 102.
  • a semiconductor made of an inorganic material (also referred to as an inorganic semiconductor) having a higher electrical resistance than the second electrode part 102 may be applied to the second carrier transporting part 103. This makes electrical contact between the second electrode section 102 and the photoelectric conversion section 104 less likely to occur.
  • the second carrier transport section 103 has a function as, for example, a so-called hole blocking layer and an electron transport layer (ETL).
  • the electron transport layer can collect and output electrons, for example.
  • a metal oxide that is transparent to light in a specific wavelength range is used.
  • the metal oxide for example, titanium dioxide (TiO 2 ), tin dioxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), or indium oxide (In 2 O 3 ) is applied.
  • an n-type dopant may be added to this metal oxide.
  • the metal oxide is ZnO, aluminum (Al), boron (B), or the like may be used as the n-type dopant.
  • the thickness of the second electrode portion 102 may be, for example, approximately 10 nm to 50 nm.
  • the second carrier transport unit 103 applies, for example, a raw material solution prepared by dissolving a raw material such as a metal chloride or a metal isopropoxide in a polar solution onto the second electrode unit 102, and hydrolyzes the raw material. It may be formed on the second electrode part 102 by generating a metal oxide.
  • the metal chloride includes, for example, titanium chloride, tin chloride, zinc chloride, or indium chloride.
  • Metal isopropoxides include, for example, titanium isopropoxide, tin isopropoxide, zinc isopropoxide, or indium isopropoxide.
  • Photoelectric conversion unit 104 The photoelectric conversion section 104 is located above the second carrier transport section 103.
  • the photoelectric conversion section 104 is located on the second element surface F2 side of the second carrier transport section 103. In other words, the photoelectric conversion section 104 is located on the -Z direction side of the second carrier transport section 103.
  • This photoelectric conversion section 104 can absorb the light that has passed through the substrate section 101, the second electrode section 102, and the second carrier transport section 103.
  • an intrinsic semiconductor also referred to as an i-type semiconductor
  • a semiconductor having a perovskite structure also referred to as a perovskite semiconductor
  • a perovskite semiconductor may be applied to the i-type semiconductor.
  • Perovskite semiconductors can include, for example, halide-based organic-inorganic perovskite semiconductors.
  • a halide-based organic-inorganic perovskite semiconductor is a semiconductor having a perovskite structure with a composition of ABX3 .
  • a of ABX 3 above includes, for example, methylammonium (CH 3 NH 3 ), formamidinium (CH(NH 2 ) 2 ), cesium (Cs), rubidium (Rb), and potassium (K).
  • One or more of these ions are applied.
  • B in ABX 3 for example, one or more ions of lead (Pb) and tin (Sn) are applied.
  • a semiconductor having a perovskite structure with a composition of ABX 3 is composed of an organic perovskite such as CH 3 NH 3 PbI 3 or (CH(NH 2 ) 2 ,Cs)Pb(I,Br) 3 . It's okay.
  • the organic perovskite can be formed, for example, by applying the first raw material liquid onto the second carrier transporting portion 103 and then drying the applied first raw material liquid.
  • the organic perovskite may be a thin film with crystallinity.
  • the first raw material liquid can be produced, for example, by dissolving the raw materials, halogenated alkylamine and lead halide, in a solvent.
  • the thickness of the photoelectric conversion section 104 may be, for example, about 100 nm to 2000 nm.
  • VBM level the VBM energy level in the photoelectric conversion unit 104 will be referred to as a third level EL3.
  • First carrier transport section 105 The first carrier transport section 105 is located above the photoelectric conversion section 104.
  • the first carrier transport section 105 is located on the second element surface F2 side of the photoelectric conversion section 104. In other words, the first carrier transport section 105 is located on the -Z direction side of the photoelectric conversion section 104.
  • a semiconductor having a p-type conductivity type may be applied to the first carrier transport section 105, for example.
  • the first carrier transport section 105 has a function as, for example, a so-called electron blocking layer and a hole transport layer (HOLE Transport Layer: HTL).
  • HTL can collect and output holes, for example.
  • Examples of the material for the first carrier transport portion 105 include soluble diamine derivative [2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-P-methoxyphenylamino)-9,9'- spirobifluorene] (2,2',7,7'-Tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene: spiro-OMeTAD), etc. may be applied.
  • the first carrier transport portion 105 may be formed, for example, by applying the second raw material liquid onto the perovskite semiconductor layer serving as the photoelectric conversion portion 104 and then drying the second raw material liquid after being applied.
  • the thickness of the carrier transport layer may be, for example, about 50 nm to 200 nm.
  • first carrier transport section 105 examples include, for example, poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triphenylmethyl)amine] (Poly[bis(4-phenyl)(2,4, 6-trimethylphenyl)amine]:PTAA), poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(P3HT), or poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)/poly(4-styrene sulfonate) (PEDOT/PSS), etc. may be applied.
  • poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triphenylmethyl)amine] Poly[bis(4-phenyl)(2,4, 6-trimethylphenyl)amine]:PTAA
  • P3HT poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)
  • P3HT poly(3,4-ethylenedioxy thiophene)/poly(4-styrene sulfonate)
  • the first carrier transport section 105 has a surface (also referred to as a first surface) CF1 that is in contact with the photoelectric conversion section 104 and a surface (also referred to as a second surface) CF2 that is in contact with the first electrode section 106.
  • the energy level (HOMO level) of the highest occupied orbital in the region (also referred to as first interface region) Ab1 along the first surface CF1 of the first carrier transporting portion 105 is referred to as the first level EL1. to be called.
  • the energy level (HOMO level) of the highest occupied orbital in the region (also referred to as second interface region) Ab2 of the first carrier transport portion 105 along the second surface CF2 is referred to as a second level EL2. .
  • the first interface region Ab1 may be a region forming the first surface CF1 along the first surface CF1 of the first carrier transport section 105.
  • This first interface region Ab1 may have a predetermined thickness along the -Z direction, which is the first direction from the first surface CF1 to the second surface CF2.
  • This predetermined thickness may be determined, for example, based on the spatial resolution of a device that measures the HOMO level.
  • this predetermined thickness is determined by the etching rate when the device for measuring the HOMO level measures the HOMO level in the depth direction of the sample to be measured while performing a predetermined etching on the surface of the sample to be measured. It may be determined based on the error in the etching operation or the time resolution of the etching operation.
  • the predetermined thickness may be, for example, 5 nm, 3 nm, 1 nm, 0.5 nm, 0.3 nm, or 0.1 nm.
  • the second interface region Ab2 may be a region forming the second surface CF2 along the second surface CF2 of the first carrier transport section 105.
  • This second interface region Ab2 may have a predetermined thickness along the +Z direction, which is the second direction opposite to the first direction.
  • This predetermined thickness may be determined, for example, based on the spatial resolution of a device that measures the HOMO level.
  • this predetermined thickness is determined by the etching rate when the device for measuring the HOMO level measures the HOMO level in the depth direction of the sample to be measured while performing a predetermined etching on the surface of the sample to be measured. It may be determined based on the error in the etching operation or the time resolution of the etching operation.
  • the predetermined thickness may be, for example, 5 nm, 3 nm, 1 nm, 0.5 nm, 0.3 nm, or 0.1 nm.
  • First electrode section 106 The first electrode section 106 is located above the first carrier transport section 105. The first electrode section 106 is located on the second element surface F2 side of the first carrier transport section 105. In other words, the first electrode section 106 is located on the -Z direction side of the first carrier transport section 105.
  • This first electrode section 106 can collect carriers generated by photoelectric conversion in response to irradiation of light to the photoelectric conversion section 104.
  • a metal with excellent conductivity such as gold (Au), or TCO is applied.
  • TCO includes, for example, ITO, FTO, or ZnO.
  • a layered electrode also referred to as a first electrode layer
  • the thickness of the first electrode portion 106 is, for example, about 10 nm to 1000 nm.
  • the first electrode section 106 may be formed on the first carrier transport section 105 by, for example, a vacuum process such as sputtering.
  • the first electrode section 106 when TCO is applied to the material of the first electrode section 106, the first electrode section 106 has translucency to light in a specific wavelength range. At this time, for example, the light irradiated onto the second element surface F2 may pass through the first electrode section 106 and reach the photoelectric conversion section 104. Thereby, both surfaces of the solar cell element 10 including not only the first element surface F1 but also the second element surface F2 can serve as light-receiving surfaces.
  • the Fermi level in the first electrode section 106 will be referred to as a fourth level EL4.
  • a wiring 20 such as a lead wire may be electrically connected to each of the first electrode section 106 and the second electrode section 102.
  • the first wiring 20a may be electrically connected to the first electrode section 106
  • the second wiring 20b may be connected to the second electrode section 102.
  • Each wiring 20 may be connected to each of the first electrode section 106 and the second electrode section 102 by soldering or the like, for example.
  • the output obtained by photoelectric conversion can be taken out by the first wiring 20a and the second wiring 20b.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 2, for example.
  • the horizontal axis indicates the position in the ⁇ Z direction
  • the vertical axis indicates the energy level.
  • the energy level of the forbidden band B103 in the second carrier transport section 103, the energy level of the forbidden band B104 in the photoelectric conversion section 104, and the energy level of the forbidden band B104 in the first carrier transport section The energy level of the forbidden band B105 at 105 and the Fermi level at the first electrode 106 are shown in the order of description.
  • the first level EL1 which is the HOMO level in the first interface region Ab1 along the first surface CF1, which is the surface in contact with the photoelectric conversion section 104
  • the first level EL1 which is the HOMO level, on the surface in contact with the first electrode section 106. is different from the second level EL2 which is the HOMO level in the second interface region Ab2 along the second surface CF2.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 is approximately constant in the thickness direction.
  • the second carrier transport section 103, the photoelectric conversion section 104, the first carrier transport section 105, and the first electrode section 106 are not bonded.
  • the HOMO level in the material of the first carrier transport section 105 approaches the VBM level in the material of the photoelectric conversion section 104
  • the HOMO level in the material of the first carrier transport section 105 and the material of the first electrode section 106 are The difference from the Fermi level can become large.
  • the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 may increase.
  • the second carrier transport section 103, the photoelectric conversion section 104, and the first carrier transport section 105 are connected to each other. Assuming that the first carrier transporting part 106 is not bonded to the first carrier transporting part 106, if the HOMO level of the material of the first carrier transporting part 105 approaches the Fermi level of the first electrode part 106, the first carrier transporting part The difference between the HOMO level in the material of the second carrier transport section 105 and the Fermi level in the material of the second carrier transport section 103 can be reduced. In other words, the difference between the Fermi level in the material of the first carrier transport section 105 and the Fermi level in the material of the second carrier transport section 103 can be reduced. Thereby, the photovoltaic force of the solar cell element 10 may decrease.
  • the first level EL1 and the second level EL2 are different.
  • the second level EL2 can be changed without changing the first level EL1.
  • the first level EL1 can be changed without changing the second level EL2.
  • the first level EL1 is set to be the VBM level of the photoelectric conversion part 104. It can be brought close to the third level EL3.
  • the second level EL2 is brought close to the fourth level EL2 which is the Fermi level of the first electrode section 106. It can be brought close to the level EL4.
  • the photovoltaic force can be increased without increasing the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106.
  • the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be lowered without reducing the photovoltaic force.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 can be measured using, for example, ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS).
  • UPS ultraviolet photoelectron spectroscopy
  • the VBM level in the photoelectric conversion unit 104 can also be measured using a UPS or the like, for example, like the HOMO level.
  • the VBM level can be estimated from the position where the spectrum of the detected photoelectrons rises.
  • the VBM level can be specified.
  • the HOMO level and VBM level of each part may be measured by other measurement methods such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the distribution of HOMO levels in the depth direction of the sample can be measured by etching the surface of the sample with a gas cluster ion beam (GCIB) and performing measurement using UPS or XPS. obtain.
  • GCIB gas cluster ion beam
  • the Fermi level in the first electrode section 106 can be measured using, for example, a UPS.
  • UPS the Fermi level can be estimated from the position where the spectrum of detected photoelectrons rises. This allows the Fermi level to be identified.
  • the Fermi level in the first electrode section 106 may be measured by other measurement methods such as, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • two energy levels being different means that the absolute value of the difference between the two energy levels is greater than or equal to a predetermined value.
  • the absolute value of the difference between two energy levels is smaller than a predetermined value, it may be considered that the two energy levels are equal.
  • the absolute value of the difference between two energy levels is smaller than a predetermined value, it may be considered that the two energy levels are substantially the same. It may be said that two energy levels are substantially the same as having the same meaning as two energy levels being substantially the same.
  • the predetermined value may be determined, for example, based on a measurement error of a measurement device that measures energy levels, such as UPS or XPS.
  • 0.1 eV electron volt
  • two energy levels being substantially the same may mean, for example, that the absolute value of the difference between the two energy levels is less than a predetermined value of 0.1 eV.
  • the HOMO level of the first carrier transport section 105 can be changed by changing the concentration of the dopant.
  • the HOMO level of the first carrier transport section 105 can be changed by changing the carrier density.
  • the carrier density of the first carrier transport section 105 may be changed by changing the concentration of the dopant in the first carrier transport section 105.
  • the concentration of the dopant in the first carrier transport portion 105 may change, for example, in such a manner that the concentration of the dopant decreases from the first surface CF1 toward the second surface CF2.
  • the concentration of the dopant in the first carrier transport section 105 is, for example, from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab2 along the second surface CF2. may vary in the form of decreasing concentrations of .
  • the concentration of the dopant may be expressed, for example, in the number of atoms of the dopant per unit volume or the number of moles (mol) of the dopant per unit volume.
  • the concentration of the dopant in the first carrier transport section 105 changes, for example, from the first surface CF1 to the second surface CF2. This can be achieved by spreading. Changes in the concentration of the dopant in the first carrier transport section 105 may be controlled, for example, by selecting the material of the dopant, or when forming the first carrier transport section 105, the dopant is added in a layer of a semiconductor material. It may be controlled by the conditions for diffusion. In other words, for example, the change in the concentration of the dopant in the first carrier transport section 105 can be controlled by the conditions for forming the first carrier transport section 105.
  • the first level EL1 is smaller than the second level EL2.
  • the third level EL3 of the photoelectric conversion section 104 is smaller than the fourth level EL4 of the first electrode section 106. Therefore, by making the first level EL1 of the first carrier transport section 105 smaller than the second level EL2, the difference between the first level EL1 and the third level EL3 is reduced, and the second level EL1 is made smaller than the second level EL2. The difference between the level EL2 and the fourth level EL4 can be reduced.
  • the first level EL1 of the first carrier transport section 105 is made smaller than the second level EL2.
  • the difference between the level EL1 and the third level EL3 can be reduced.
  • the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be reduced while increasing the photovoltaic force in the solar cell element 10.
  • the photovoltaic force in the solar cell element 10 can be increased while reducing the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106.
  • the power generation efficiency in the solar cell element 10 can be improved.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 is set along the first direction from the first surface CF1 to the second surface CF2. It may be increasing. In other words, in the first carrier transport section 105, for example, the HOMO level is shifted from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab1 along the second surface CF2 along the first direction. It may increase towards Ab2.
  • the HOMO level of the first carrier transport section 105 may increase continuously or discretely.
  • the HOMO level of the first carrier transporting section 105 monotonically increases along the first direction. It's okay.
  • the rate of change of the HOMO level in the first direction may or may not be constant.
  • the rate of change in the HOMO level in the first direction may be a value obtained by dividing the amount of change in the HOMO level with respect to the amount of change in position in the first direction by the amount of change in position in the first direction.
  • the HOMO level of the first carrier transporting section 105 when the distribution of the HOMO level of the first carrier transporting section 105 along the first direction is expressed in a graph, the HOMO level of the first carrier transporting section 105 is shown stepwise along the first direction. It may be increasing. If the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the first direction, the shape of the graph showing the distribution of the HOMO level in the first direction of the first carrier transport section 105 changes from the first surface CF1 to the first surface CF1. The shape does not become concave in the direction in which the energy level becomes higher on the way to the second plane CF2.
  • the shape of the graph showing the distribution of HOMO levels in the first direction of the first carrier transport section 105 has a concave portion in the direction where the energy level becomes higher, the movement of carriers in this concave portion would be This may cause the power generation efficiency of the solar cell element 10 to decrease.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the first direction, holes, which are carriers, can move easily within the first carrier transport section 105. Thereby, a decrease in power generation efficiency in the solar cell element 10 can be reduced.
  • the first level EL1 may be substantially the same as the third level EL3, for example. That is, the absolute value of the difference between the first level EL1 and the third level EL3 may be less than or equal to a predetermined value. As described above, this predetermined value may be determined, for example, based on the measurement error of a measurement device that measures energy levels, such as UPS or XPS. In this case, for example, 0.1 eV may be used as the predetermined value. If the first level EL1 and the third level EL3 are substantially the same, the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the photoelectric conversion section 104 can be reduced.
  • the first level EL1 may be larger than the third level EL3 and substantially the same as the third level EL3. good.
  • the first level EL1 is larger than the third level EL3. Therefore, holes, which are carriers, easily move from the photoelectric conversion section 104 to the first carrier transport section 105. This is because electrons with a negative charge tend to move toward a lower energy level, whereas holes with a positive charge, which is the opposite of the negative charge, move toward a higher energy level. This is because there is a tendency to
  • the second level EL2 may be substantially the same as the fourth level EL4, for example. That is, the absolute value of the difference between the second level EL2 and the fourth level EL4 may be less than or equal to a predetermined value. As described above, this predetermined value may be determined, for example, based on the measurement error of a measurement device that measures energy levels, such as UPS or XPS. In this case, for example, 0.1 eV may be used as the predetermined value. If the second level EL2 and the fourth level EL4 are substantially the same, the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be reduced.
  • the second level EL2 may be smaller than the fourth level EL4 and substantially the same as the fourth level EL4. good.
  • the fourth level EL4 is larger than the second level EL2. Therefore, holes, which are carriers, easily move from the first carrier transport section 105 to the first electrode section 106. This is because electrons with a negative charge tend to move toward a lower energy level, whereas holes with a positive charge, which is the opposite of the negative charge, move toward a higher energy level. This is because there is a tendency to
  • the area 1051 may also be included.
  • the first region 1051 has a first predetermined thickness from the first surface CF1 along the ⁇ Z direction as the first direction.
  • the first area 1051 is an area forming the first surface CF1.
  • the first region 1051 is in contact with the photoelectric conversion unit 104 on the first surface CF1.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 4, for example.
  • the energy band diagram of FIG. 4 is based on the energy band diagram of FIG.
  • the energy level of the forbidden band B1051, the energy level of the forbidden band B1053 of the third region 1053, which will be described later, and the energy level of the forbidden band B1052 of the second region 1052, which will be described later, are the energies shown in the order of description. It is a band diagram.
  • the HOMO level in the first region 1051 may be substantially the same as the third level EL3.
  • the HOMO level is approximately the same as the third level EL3 by the first predetermined thickness along the first direction from the first surface CF1. good.
  • the HOMO level in the first region 1051 can be said to be approximately the same as the third level EL3 along the -Z direction as the first direction.
  • the first carrier transport section 105 has the first region 1051, even if the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the -Z direction as the first direction, Compared to the case where one region 1051 is not provided, the amount of decrease in the photovoltaic force of the solar cell element 10 may be smaller.
  • the photovoltaic force of the solar cell element 10 is determined in proportion to the difference between the Fermi level of the material of the first carrier transporting section 105 and the Fermi level of the material of the second carrier transporting section 103.
  • the The Fermi level in the material of the first carrier transporting section 105 is, for example, approximate to the average value of the Fermi level in the region of the first carrier transporting section 105 that is in contact with the photoelectric conversion section 104 (also referred to as the first contact region). It's fine.
  • the thickness of the first contact region along the ⁇ Z direction as the first direction may be, for example, 1 nm or more and less than 100 nm. Therefore, for example, in the first contact region, if the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the -Z direction as the first direction, the Fermi level in the first carrier transport section 105 increases. Also, like the HOMO level, it can increase along the ⁇ Z direction as the first direction. As a result, the average value of the Fermi level in the region of the first carrier transport section 105 that is in contact with the photoelectric conversion section 104 (first contact region) can increase.
  • the first carrier transport section 105 when it is assumed that the second carrier transport section 103, the photoelectric conversion section 104, the first carrier transport section 105, and the first electrode section 106 are not connected, the first The difference between the Fermi level in the first carrier transport section 105 and the Fermi level in the second carrier transport section 103 can be reduced. For this reason, the photovoltaic force of the solar cell element 10 may become small.
  • the region of the first carrier transport section 105 that is in contact with the photoelectric conversion section 104 (first contact region)
  • the average value of the Fermi level can be approximately the same as the third level EL3.
  • the first carrier that contributes to the determination of photovoltaic force assuming a state in which the second carrier transport section 103, the photoelectric conversion section 104, the first carrier transport section 105, and the first electrode section 106 are not joined.
  • the amount by which the difference between the Fermi level in the transport section 105 and the Fermi level in the second carrier transport section 103 decreases can be reduced. Therefore, the amount of decrease in the photovoltaic force of the solar cell element 10 can be reduced.
  • the first predetermined thickness may be, for example, 10 nm or more. In this way, if the first predetermined thickness does not become too small, the average value of the Fermi level in the region of the first carrier transporting section 105 that is in contact with the photoelectric conversion section 104 (first contact region) It can be substantially the same as the third level EL3. Further, the first predetermined thickness may be, for example, 100 nm or less. In this way, as long as the first predetermined thickness does not become too large, when the first carrier transport section 105 has a second region 1052 described later, the thickness of the second region 1052 will not become too small and the first An increase in the energy barrier between the carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be reduced.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 may also include area 1052.
  • the second region 1052 has a second predetermined thickness from the second surface CF2 along the +Z direction, which is the second direction opposite to the first direction.
  • the second region 1052 is a region forming the second surface CF2.
  • the second region 1052 is in contact with the first electrode section 106 on the second surface CF2.
  • the HOMO level in the second region 1052 may be approximately the same as the fourth level EL4.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 is approximately the same as the fourth level EL4 by the second predetermined thickness along the second direction from the second surface CF2. good.
  • the HOMO level in the second region 1052 can be said to be approximately the same as the fourth level EL4 along the +Z direction as the second direction.
  • the first carrier transport section 105 has the second region 1052, even if the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the -Z direction as the first direction, the first carrier transport section 105 has the second region 1052.
  • the size of the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be smaller than when the two regions 1052 are not provided.
  • the magnitude of the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 is as follows: It is determined according to the difference between the HOMO level in the material of the first carrier transporting part 105 and the Fermi level in the material of the first electrode part 106, assuming that the first carrier transporting part 105 is not bonded to the part 106.
  • the HOMO level in the material of the first carrier transporting part 105 which contributes to determining the size of the energy barrier between the first carrier transporting part 106 and the first carrier transporting part 106, is, for example, the region of the first carrier transporting part 105 that is in contact with the first electrode part 106. (also referred to as the second contact region) may be approximated to the average value of the HOMO level.
  • the thickness of the second contact region along the +Z direction as the second direction may be, for example, 1 nm or more and less than 100 nm. Therefore, for example, in the second contact region, when the HOMO level in the first carrier transporting section 105 increases along the -Z direction as the first direction, the HOMO level of the first carrier transporting section 105 increases. The average value of can decrease. As a result, in the case where it is assumed that the second carrier transport section 103, the photoelectric conversion section 104, the first carrier transport section 105, and the first electrode section 106 are not bonded, The difference between the HOMO level in the region in contact with the first electrode section 106 (second contact region) and the Fermi level in the first electrode section 106 may become large. For this reason, the first The size of the energy barrier between the carrier transport section 105 and the first electrode section 106 may become large.
  • the region of the first carrier transport section 105 that is in contact with the first electrode section 106 (second contact region)
  • the average value of the HOMO level at can be approximately the same as the fourth level EL4.
  • the relationship between the first carrier transport portions 105 and the first electrode portions 106 is The amount by which the difference between the HOMO level in the first carrier transport section 105 and the Fermi level in the first electrode section 106 increases, which contributes to determining the size of the energy barrier between the two, can be reduced. Therefore, in the solar cell element 10, the size of the energy barrier between the first carrier transport section 105 and the first electrode section 106 can be reduced.
  • the second predetermined thickness may be, for example, 10 nm or more. In this way, if the second predetermined thickness does not become too small, the average value of the HOMO level in the region of the first carrier transporting section 105 that is in contact with the first electrode section 106 (second contact region) will be the fourth It can be approximately the same as the level EL4. Further, the second predetermined thickness may be, for example, 100 nm or less. In this way, if the second predetermined thickness does not become too large, when the first carrier transport section 105 has the first region 1051 described above, the thickness of the first region 1051 will not become too small and the solar cell The amount by which the photovoltaic force of the element 10 decreases can be reduced.
  • the first carrier transport section 105 is located between the first region 1051 and the second region 1052, for example, as shown in FIG. It may also include a third region 1053.
  • the HOMO level in the third region 1053 may increase along the -Z direction as the first direction.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 may increase continuously or discretely. For example, when the distribution of the HOMO level of the first carrier transporting section 105 along the first direction is expressed in a graph, the HOMO level of the first carrier transporting section 105 monotonically increases along the first direction. It's okay.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases in a stepwise manner along the first direction. You can leave it there. If the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases along the first direction, the shape of the graph showing the distribution of the HOMO level in the first direction of the first carrier transport section 105 changes from the first region 1051 side. The shape does not become concave in the direction in which the energy level becomes higher on the way toward the second region 1052 side.
  • the shape of the graph showing the distribution of HOMO levels in the first direction of the first carrier transport section 105 has a concave portion in the direction where the energy level becomes higher, the movement of carriers in this concave portion would be This may cause the conversion efficiency of the solar cell element 10 to decrease.
  • the HOMO level in the third region 1053 of the first carrier transport section 105 increases along the first direction, holes, which are carriers, move within the first carrier transport section 105. It becomes easier. Thereby, a decrease in conversion efficiency in the solar cell element 10 can be reduced.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment for example, as shown in FIG. It is not necessary to have the second region 1052 located between.
  • the first carrier transport section 105 may include the third region 1053 located between the first region 1051 and the first electrode section 106.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 6, for example.
  • the energy band diagram of FIG. 6 is based on the energy band diagram of FIG. 4, with the energy level of the forbidden band B1052 of the second region 1052 deleted.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment for example, as shown in FIG. It is not necessary to have the first region 1051 located in between.
  • the first carrier transport section 105 may include the third region 1053 located between the second region 1052 and the photoelectric conversion section 104.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 10 according to the first embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 8, for example.
  • the energy band diagram of FIG. 8 is based on the energy band diagram of FIG. 4, with the energy level of the forbidden band B1051 of the first region 1051 deleted.
  • the explanation so far has been made using the HOMO level in the first carrier transport section 105, the explanation is not limited thereto.
  • the fact that the HOMO level in the first carrier transport section 105 is relatively small may be translated into the fact that the carrier density in the first carrier transport section 105 is relatively high.
  • the fact that the HOMO level in the first carrier transport section 105 is relatively high may be translated into the fact that the carrier density in the first carrier transport section 105 is relatively low.
  • the difference between the first level EL1 and the second level EL2 in the first carrier transport section 105 means that the carrier density in the first interface region Ab1 along the first surface CF1 in the first carrier transport section 105 is This can also be expressed as a difference in the carrier density in the second interface region Ab2 along the second plane CF2.
  • the fact that the first level EL1 in the first carrier transport section 105 is smaller than the second level EL2 means that the carrier density in the first interface region Ab1 along the first surface CF1 in the first carrier transport section 105 is lower than the second level EL2. This may be rephrased as being larger than the carrier density in the second interface region Ab2 along the second surface CF2.
  • the fact that the HOMO level of the first carrier transport section 105 increases along the first direction can be translated into the fact that the carrier density of the first carrier transport section 105 decreases along the first direction. Good too. Further, the fact that the HOMO level of the first carrier transporting section 105 increases from the first interface region Ab1 to the second interface region Ab2 along the first direction means that the carrier density of the first carrier transporting section 105 increases. This may be rephrased as a decrease from the first interface area Ab1 to the second interface area Ab2 along the first direction.
  • step S3 corresponds to the first step of the present disclosure
  • step S4 corresponds to the second step of the present disclosure
  • step S5 corresponds to the third step of the present disclosure.
  • the second electrode section 102 is formed on the substrate section 101.
  • the second electrode part 102 can be formed on the substrate part 101 by depositing the material of the second electrode part 102 on the substrate part 101, for example, by a vacuum process such as sputtering.
  • As the material of the second electrode part 102 for example, TCO such as ITO, FTO, or ZnO is applied.
  • the second electrode section 102 may be made of a metal with excellent conductivity, such as Au, for example.
  • the second carrier transport section 103 is formed on the second electrode section 102.
  • the material of the second carrier transport section 103 is, for example, a metal oxide such as TiO 2 , SnO 2 , ZnO, or In 2 O 3 .
  • a raw material solution prepared by dissolving raw materials such as metal chlorides or metal isopropoxides in a polar solution is applied onto the second electrode part 102, and the raw materials are hydrolyzed to generate metal oxides.
  • the second carrier transport section 103 may be formed on the second electrode section 102.
  • Metal chlorides include, for example, titanium chloride, tin chloride, zinc chloride or indium chloride.
  • Metal isopropoxides include, for example, titanium isopropoxide, tin isopropoxide, zinc isopropoxide, or indium isopropoxide.
  • a titanium tetrachloride aqueous solution is applied onto the second electrode portion 102 by spin coating or the like and dried. Thereafter, for example, the titanium tetrachloride is hydrolyzed by heating at about 150° C. on a hot plate, thereby forming the second carrier transporting portion 103 of TiO 2 on the second electrode portion 102 .
  • an n-type dopant may be added to the metal oxide.
  • the metal oxide is ZnO
  • an element such as Al or B may be applied as the n-type dopant. In this case, an n-type dopant may be added to the raw material liquid.
  • an organic material may be applied to the material of the second carrier transport section 103.
  • a fullerene derivative such as PCBM ([6,6]-Phenyl-C 61 -Butyric Acid Methyl Ester) may be applied to this organic material.
  • a raw material solution prepared by dissolving a fullerene derivative in a chlorobenzene solvent may be used.
  • 1 milliliter (1 ml) of the raw material liquid may contain, for example, about 5 milligrams (mg) to 20 mg of the fullerene derivative.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of the fullerene derivative is about 5 milligrams per milliliter (mg/ml) to 20 mg/ml.
  • the second carrier transport section 103 of PCBM may be formed on the second electrode section 102 by drying and annealing the raw material liquid applied on the second electrode section 102.
  • the organic material used as the material of the second carrier transport section 103 for example, the functional groups may be changed to change the solubility in the organic solvent and the physical properties. Also in this case, for example, an n-type dopant may be added to the organic material.
  • the photoelectric conversion section 104 is formed on the second carrier transport section 103.
  • the photoelectric conversion section 104 is formed.
  • the photoelectric conversion unit 104 can be formed, for example, by applying a raw material liquid onto the second carrier transporting unit 103 and annealing the applied raw material liquid.
  • the raw material liquid can be generated, for example, by dissolving a halogenated alkylamine and lead halide or tin halide, which are raw materials of the photoelectric conversion unit 104, in a solvent.
  • the photoelectric conversion section 104 may be formed of a thin film of a halogenated perovskite semiconductor having crystallinity.
  • step S4 the first carrier transport section 105 is formed on the photoelectric conversion section 104.
  • the first carrier transport section 105 can be formed on the photoelectric conversion section 104 by performing the processes of step S4a, step S4b, and step S4c in the order described.
  • step S4a corresponds to the second A step of the present disclosure
  • step S4b corresponds to the second B step of the present disclosure
  • step S4c corresponds to the second C step of the present disclosure.
  • step S4a a first layer is formed on the photoelectric conversion section 104.
  • step S4b a second layer is formed on the first layer.
  • step S4c the first carrier transporting portion 105 is generated from the first layer and the second layer by heating the first layer and the second layer to diffuse the dopant contained in the first layer into the second layer. do.
  • the first layer has a higher concentration of dopants than the second layer.
  • the second layer has a lower concentration of dopant than the first layer or contains no dopant.
  • the second layer includes a semiconductor material that constitutes the first carrier transport section 105 .
  • the dopant may be a p-type dopant for making the semiconductor a p-type semiconductor.
  • the first layer may be a layer containing a material or an element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105.
  • the first layer may contain a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105, or may not contain a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105. It's okay.
  • the second layer is a layer containing a semiconductor material for configuring the semiconductor of the first carrier transporting section 105, and may contain a material or an element that becomes a dopant in the first carrier transporting section 105. 1 carrier transporting portion 105 does not need to contain a material or element that becomes a dopant.
  • a dopant layer as the first layer is formed on the photoelectric conversion section 104.
  • the dopant layer may be a layer that does not contain a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105 but contains a material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105.
  • a dopant layer can be formed on the photoelectric conversion part 104 by applying a raw material liquid onto the photoelectric conversion part 104 and drying or annealing the raw material liquid.
  • LiTFSI lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide
  • TBP 4-tert-butylpyridine
  • LiTFSI and TBP are materials that serve as dopants in the first carrier transport section 105.
  • a highly doped layer as the first layer is formed on the photoelectric conversion section 104.
  • the highly doped layer may be a layer containing a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105 and a material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105.
  • a highly doped layer can be formed on the photoelectric conversion part 104 by applying a raw material liquid onto the photoelectric conversion part 104 and drying and annealing the raw material liquid.
  • the semiconductor material for configuring the semiconductor of the first carrier transport section 105 includes, for example, an organic semiconductor material such as spiro-OMeTAD, P3HT, PTAA, or Poly-TPD (4-Butyl-N,N-diphenylaniline homopolymer). may be applied.
  • a raw material liquid can be prepared by dissolving spiro-OMeTAD and LiTFSI or TBP as a dopant material in the first carrier transporting section 105 in chlorobenzene.
  • 1 ml of the raw material liquid may contain about 10 mg to 85 mg of spiro-OMeTAD.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of spiro-OMeTAD is approximately 10 mg/ml to 85 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving P3HT and LiTFSI or TBP as a dopant material in the first carrier transporting section 105 in dichlorobenzene.
  • 1 ml of the raw material liquid may contain about 5 mg to 20 mg of P3HT.
  • a raw material solution in which the solvent is dichlorobenzene and the concentration of P3HT is about 5 mg/ml to 20 mg/ml may be used.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving PTAA and LiTFSI or TBP as a material to be a dopant in the first carrier transporting section 105 in toluene.
  • 1 ml of the raw material liquid may contain about 5 mg to 20 mg of PTAA.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is toluene and the concentration of PTAA is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving Poly-TPD and LiTFSI or TBP as a material to be a dopant in the first carrier transport section 105 in chlorobenzene.
  • 1 ml of the raw material liquid may contain about 5 mg to 20 mg of Poly-TPD.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of Poly-TPD is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • the second layer contains a material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105
  • a lightly doped layer as the second layer is formed on the first layer in step S4b.
  • the lightly doped layer may be a layer containing a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105 and a material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105.
  • the lightly doped layer as the second layer is a layer in which the concentration of the material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105 is reduced based on the highly doped layer. It may be.
  • a low dope layer can be formed on the first layer by applying a raw material liquid onto the first layer and drying the raw material liquid.
  • a raw material liquid can be applied to the semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105.
  • a raw material liquid can be prepared by dissolving spiro-OMeTAD and LiTFSI or TBP as a dopant material in the first carrier transporting section 105 in chlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of spiro-OMeTAD is about 10 mg/ml to 85 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving P3HT and LiTFSI or TBP as a dopant material in the first carrier transporting section 105 in dichlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is dichlorobenzene and the concentration of P3HT is about 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving PTAA and LiTFSI or TBP as a material to be a dopant in the first carrier transporting section 105 in toluene.
  • a raw material liquid may be used in which the solvent is toluene and the concentration of PTAA is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving Poly-TPD and LiTFSI or TBP as a material to be a dopant in the first carrier transport section 105 in chlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of Poly-TPD is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • an undoped layer as the second layer is formed on the first layer.
  • the undoped layer may be a layer that contains a semiconductor material for forming the semiconductor of the first carrier transport section 105 and does not contain a material or element that becomes a dopant in the first carrier transport section 105.
  • the undoped layer as the second layer is a layer in which the material or element that becomes the dopant in the first carrier transport section 105 is removed from the highly doped layer. It's fine.
  • an undoped layer can be formed on the first layer by applying a raw material liquid onto the first layer and drying the raw material liquid.
  • a raw material liquid can be prepared by dissolving spiro-OMeTAD in chlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of spiro-OMeTAD is about 10 mg/ml to 85 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving P3HT in dichlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is dichlorobenzene and the concentration of P3HT is about 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • the raw material liquid may be prepared by dissolving PTAA in toluene.
  • a raw material liquid may be used in which the solvent is toluene and the concentration of PTAA is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • a raw material liquid may be prepared by dissolving Poly-TPD in chlorobenzene.
  • a raw material solution may be used in which the solvent is chlorobenzene and the concentration of Poly-TPD is 5 mg/ml to 20 mg/ml.
  • step S4c the dopant contained in the first layer is diffused into the second layer by heating the first layer and the second layer.
  • the heating of the first layer and the second layer may be annealing of the first layer and the second layer.
  • the temperature and time for heating the first layer and the second layer may be appropriately set depending on, for example, the semiconductor material and the dopant material in the first layer and the second layer.
  • the first layer is a dopant layer that does not contain a semiconductor material for configuring the semiconductor of the first carrier transporting part 105
  • the first carrier transporting part Diffusion of the semiconductor material to constitute the semiconductor 105 may also occur.
  • the first electrode section 106 is formed on the first carrier transport section 105.
  • the first electrode part 106 can be formed by depositing the material of the first electrode part 106 on the first carrier transport part 105 by, for example, a vacuum process such as sputtering.
  • a vacuum process such as sputtering.
  • the material of the first electrode part 106 for example, a metal with excellent conductivity such as Au or a TCO such as ITO, FTO, or ZnO is used.
  • the first electrode portion 106 may be formed by, for example, applying a metal paste as a coating liquid by screen printing or the like, and then drying the applied metal paste and solidifying the metal paste. good.
  • step S4 for example, a dopant layer or a highly doped layer is employed as the first layer, a lightly doped layer or an undoped layer is employed as the second layer, and the thickness of each of the first layer and the second layer is and the temperature and time conditions for heating the first layer and the second layer may be set as appropriate.
  • the concentration of the dopant changes from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab2 along the second surface CF2 along the -Z direction as the first direction.
  • a lowered first carrier transport section 105 may be formed.
  • the HOMO level is directed from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab2 along the second surface CF2 along the -Z direction as the first direction.
  • the first carrier transport portion 105 may be formed to increase in number.
  • the first carrier transport section 105 may have an energy band structure as shown in FIG. 2.
  • the first level EL1 which is the HOMO level in the first interface region Ab1
  • the second level EL2 which is the HOMO level in the second interface region Ab2. It can be small.
  • the HOMO level may increase from the first interface region Ab1 to the second interface region Ab2 along the -Z direction as the first direction.
  • the HOMO level in the first interface region Ab1 can be adjusted.
  • the first level EL1 may be made substantially the same as the third level EL3, which is the VBM level of the photoelectric conversion unit 104.
  • the HOMO level in the second interface region Ab2 can be adjusted.
  • the second level EL2 which is the Fermi level, may be made substantially the same as the fourth level EL4, which is the Fermi level in the first electrode section 106.
  • step S4 for example, a highly doped layer is adopted as the first layer, a lightly doped layer or an undoped layer is adopted as the second layer, and the thickness of each of the first layer and the second layer is determined.
  • the temperature and time conditions for heating the first layer and the second layer may be set as appropriate.
  • the first carrier transport section 105 including the first region 1051 may be formed.
  • the HOMO level in the first region 1051 can be adjusted to the photoelectric conversion section. It may be substantially the same as the third level EL3 which is the VBM level in 104.
  • the first region 1051, the second region 1052, and the third region 1053 can be heated as shown in FIG.
  • a first carrier transporting section 105 including a first region 1051 and a third region 1053 may be formed.
  • the first carrier transport section 105 including the first region 1051, the second region 1052, and the third region 1053 is formed, for example, the first carrier transport section 105 is It may have an energy band structure as shown in 4.
  • the HOMO level in the second region 1052 can be adjusted.
  • the level may be substantially the same as the fourth level EL4, which is the Fermi level in the first electrode section 106.
  • the first carrier transport section 105 including the first region 1051 and the third region 1053 is formed as shown in FIG. 5, for example, the first carrier transport section 105 is formed as shown in FIG. It can have an energy band structure like this.
  • the second level EL2 which is the HOMO level, may be made substantially the same as the fourth level EL4, which is the Fermi level in the first electrode section 106.
  • step S4 for example, a dopant layer or a highly doped layer is employed as the first layer, a lightly doped layer or an undoped layer is employed as the second layer, and the thickness of each of the first layer and the second layer is
  • the temperature and time conditions for heating the first layer and the second layer may be set as appropriate.
  • the first carrier transport section 105 including the second region 1052 may be formed.
  • the HOMO level in the second region 1052 can be adjusted by appropriately setting the semiconductor material in the first carrier transport section 105 and the dopant concentration in the lightly doped layer or undoped layer as the second layer.
  • the fourth level EL4 which is the Fermi level in the first electrode section 106.
  • the fourth level EL4 is the Fermi level in the first electrode section 106.
  • the HOMO level in the first interface region Ab1 can be adjusted.
  • a certain first level EL1 may be made substantially the same as the third level EL3, which is the VBM level of the photoelectric conversion unit 104.
  • the solar cell module 1 includes a plurality of solar cell elements 10 and a current collector 30.
  • the plurality of solar cell elements 10 share one substrate section 101.
  • a plurality of second electrode parts 102 are formed on one substrate part 101.
  • the current collector 30 functions as an extraction electrode.
  • the current collector 30 may be, for example, aluminum or copper wiring.
  • the current collector 30 is connected, for example, to a terminal from which electricity generated by the solar cell element 10 is taken out.
  • Second embodiment> The second embodiment will be described below. In the following, differences from the first embodiment will be mainly explained.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a first example of the cross-sectional configuration of the solar cell element 40 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 shows the relationship of energy levels between the first electrode section 106, the first carrier transport section 105, the photoelectric conversion section 104, and the second carrier transport section 103 of the solar cell element 40 according to the second embodiment.
  • FIG. 2 is an energy band diagram showing one example.
  • the solar cell element 40 according to the second embodiment is based on the example of the solar cell element 10 according to the first embodiment shown in FIG. , has a configuration including a fourth region 1054 instead of the third region 1053.
  • the fourth region 1054 is located between the first region 1051 and the second region 1052.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 according to the second embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 12, for example.
  • the energy band diagram of FIG. 12 is based on the energy band diagram of FIG. 4, and the energy level of the forbidden band B1054 of the fourth region 1054 is shown instead of the energy level of the forbidden band B1053 of the third region 1053. It is an energy band diagram.
  • the HOMO level in the fourth region 1054 is approximately the same as the fifth level EL5, which is an energy level between the first level EL1 and the second level EL2.
  • the HOMO level of the fourth region 1054 of the first carrier transport section 105 is approximately the same as the fifth level EL5 by the fourth predetermined thickness from the first region 1051 to the second region 1052. It can be said that it is.
  • the HOMO level in the fourth region 1054 is substantially the same as the fifth level EL5 along the -Z direction as the first direction.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases discretely from the first surface CF1 toward the second surface CF2.
  • the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases discretely from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab2 along the second surface CF2. There is. More specifically, the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases stepwise from the first surface CF1 toward the second surface CF2. In other words, the HOMO level in the first carrier transport section 105 increases stepwise from the first interface region Ab1 along the first surface CF1 to the second interface region Ab2 along the second surface CF2. There is. Note that the difference between the first level EL1 and the fifth level EL5 and the difference between the second level EL2 and the fifth level EL5 may be the same or different.
  • step S4A the solar cell element 40 according to the second embodiment illustrated in FIG. After that, the process of step S4A is performed, and then, as in the first embodiment, the process of step S5 described above can be performed.
  • step S4A the processes of step S41, step S42, and step S43 are performed in the order described.
  • the first region 1051 of the first carrier transport section 105 is formed on the photoelectric conversion section 104.
  • the first region 1051 is formed on the photoelectric conversion unit 104 by applying the second A raw material liquid onto the photoelectric conversion unit 104 and drying and annealing the applied second A raw material liquid. Can be done.
  • the material of the second A raw material liquid for example, a material obtained by adding a dopant to an organic semiconductor material such as spiro-OMeTAD, P3HT, PTAA, or Poly-TPD may be used.
  • the concentration of the dopant in the 2A raw material liquid is higher than the dopant concentration in each of the 2B raw material liquid and the 2C raw material liquid, which will be described later.
  • LiTFSI or TBP may be used as the dopant.
  • the fourth region 1054 of the first carrier transport section 105 is formed on the first region 1051 of the first carrier transport section 105.
  • the second B raw material solution is applied onto the first region 1051, and the second B raw material solution after application is dried and annealed to form the fourth region 1054 on the first region 1051.
  • the material of the second B raw material liquid for example, a material obtained by adding a dopant to an organic semiconductor material such as spiro-OMeTAD, P3HT, PTAA, or Poly-TPD can be used.
  • the concentration of the dopant in the 2B raw material liquid is higher than the dopant concentration in the 2C raw material liquid, which will be described later.
  • LiTFSI or TBP may be used as the dopant.
  • the second region 1052 of the first carrier transport section 105 is formed on the fourth region 1054 of the first carrier transport section 105.
  • the second region 1052 is formed on the fourth region 1054 by applying the second C raw material liquid on the fourth region 1054 and drying and annealing the applied second C raw material liquid.
  • the material of the second C raw material liquid for example, a material obtained by adding a dopant to an organic semiconductor material such as spiro-OMeTAD, P3HT, PTAA, or Poly-TPD may be used.
  • the dopant LiTFSI, TBP, or the like may be employed.
  • the thicknesses of the first region 1051 and the second region 1052 can be controlled without controlling the conditions for diffusing the dopant. This makes it possible to easily control the thicknesses of the first region 1051 and the second region 1052 even when the first carrier transport section 105 has a large thickness.
  • the first carrier transport section 105 was composed of three regions: the first region 1051, the fourth region 1054, and the second region 1052, but the first carrier transport section 105 The structure is not limited to this type.
  • the first carrier transport unit 105 includes a plurality of regions having mutually different HOMO levels between the first level EL1 and the second level EL2 between the first region 1051 and the second region 1052. may be provided.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 in the second embodiment has a first interface located between the first region 1051 and the fourth region 1054.
  • Layer 1055 may also be included.
  • the material of the first region 1051 and the material of the fourth region 1054 may be different due to the presence of the first interface layer 1055. Deterioration of one or more of the material of the first region 1051 and the material of the fourth region 1054 due to contact can be reduced.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 according to the second embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 15, for example.
  • the HOMO level in the first interface layer 1055 may be higher than the HOMO level in the first region 1051 and lower than the HOMO level in the fourth region 1054.
  • the HOMO level in the first interface layer 1055 is equal to or higher than the first level EL1, which is approximately the same as the HOMO level in the first region 1051, and is approximately the same as the HOMO level in the fourth region 1054. It may be lower than the fifth level EL5.
  • the first interface layer 1055 may be made of, for example, a material that is transparent to light in a specific wavelength range.
  • the material of the first interface layer 1055 may be, for example, a transparent conductive oxide (TCO) or a material used for a buffer layer of a tandem solar cell.
  • the first interface layer 1055 may be formed, for example, by applying a raw material liquid containing the material of the first interface layer 1055 onto the first region 1051, and drying and annealing the applied raw material liquid. Further, the first interface layer 1055 may be formed by, for example, a vacuum process such as sputtering.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 in the second embodiment has a second interface located between the second region 1052 and the fourth region 1054.
  • Layer 1056 may also be included.
  • the material of the second region 1052 and the material of the fourth region 1054 may be different due to the presence of the second interface layer 1056. Deterioration of one or more of the material of the second region 1052 and the material of the fourth region 1054 due to contact between the two regions can be reduced.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 according to the second embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 17, for example.
  • the energy band diagram in FIG. 17 is based on the energy band diagram in FIG. It is an energy band diagram to which the energy level of forbidden band B1056 of layer 1056 is added.
  • the HOMO level in the second interface layer 1056 may be higher than the HOMO level in the fourth region 1054 and lower than the HOMO level in the second region 1052.
  • the HOMO level in the second interface layer 1056 is equal to or higher than the fifth level EL5, which is approximately the same as the HOMO level in the fourth region 1054, and is approximately the same as the HOMO level in the second region 1052. It may be lower than the second level EL2.
  • the second interface layer 1056 may be made of, for example, a material that is transparent to light in a specific wavelength range.
  • the material of the second interface layer 1056 may be, for example, a transparent conductive oxide (TCO) or a material used for a buffer layer of a tandem solar cell.
  • TCO transparent conductive oxide
  • the second interface layer 1056 may be formed, for example, by applying a raw material liquid containing the material of the second interface layer 1056 onto the fourth region 1054, and drying and annealing the applied raw material liquid. Further, the second interface layer 1056 may be formed by, for example, a vacuum process such as sputtering.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 in the second embodiment includes the above first interface layer 1055 and the above second interface layer 1056. It's okay to stay.
  • the first interface layer 1055 is located between the first region 1051 and the fourth region 1054.
  • the second interface layer 1056 is located between the second region 1052 and the fourth region 1054.
  • the first carrier transport section 105 of the solar cell element 40 according to the second embodiment may have an energy band structure as shown in FIG. 19, for example.
  • the energy band diagram of FIG. 19 is based on the energy band diagram of FIG. 12, and is based on the energy band diagram of FIG.
  • the energy level of the forbidden band B1055 of the layer 1055 is added, and the energy level of the forbidden band B1055 of the second region 1052 and the energy level of the forbidden band B1054 of the fourth region 1054 are added, and the energy level of the second interface layer 1056 is added. It is an energy band diagram to which the energy level of forbidden band B1056 is added.
  • the HOMO level in the first interface layer 1055 may be higher than the HOMO level in the first region 1051 and lower than the HOMO level in the fourth region 1054.
  • the HOMO level in the first interface layer 1055 is equal to or higher than the first level EL1, which is approximately the same as the HOMO level in the first region 1051, and is approximately the same as the HOMO level in the fourth region 1054. It may be lower than the fifth level EL5.
  • the HOMO level in the second interface layer 1056 may be higher than the HOMO level in the fourth region 1054 and lower than the HOMO level in the second region 1052.
  • the HOMO level in the second interface layer 1056 is equal to or higher than the fifth level EL5, which is approximately the same as the HOMO level in the fourth region 1054, and is approximately the same as the HOMO level in the second region 1052. It may be lower than the second level EL2.
  • the third level EL3 is the VBM level in the photoelectric conversion unit 104, but the present invention is not limited to this.
  • the third level EL3 is the energy level of the highest occupied orbit (HOMO level) in the photoelectric conversion unit 104. It's okay.
  • a solar cell element includes a first electrode section, a photoelectric conversion section, and a first carrier transport section located between the first electrode section and the photoelectric conversion section.
  • the first carrier transporting portion has a first level, which is the energy level of the highest occupied orbit, on the first surface, which is the surface in contact with the photoelectric conversion portion, and a second level, which is the energy level of the highest occupied orbit, on the second surface, which is the surface in contact with the first electrode portion. It is smaller than the second level, which is the energy level of the highest occupied orbital on the surface.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion is the energy level of the first carrier transporting portion along the first direction from the first surface to the second surface. It increases from the surface toward the second surface.
  • the first level is approximately the same as the third level, which is the energy level at the top of the valence band of the photoelectric conversion section. be.
  • the second level is substantially the same as the fourth level, which is the Fermi level of the first electrode portion.
  • the first carrier transporting portion has a first predetermined thickness along the first direction from the first surface. Equipped with area. The energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the first region is substantially the same as the third level.
  • the first carrier transport portion extends a second predetermined thickness from the second surface along a direction opposite to the first direction. further comprising a second region having The energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the second region is approximately the same as the fourth level.
  • the first carrier transport section further includes a third region between the first region and the first electrode section.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the third region increases along the first direction.
  • the first carrier transport section further includes a fourth region between the first region and the second region.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the fourth region is approximately the same as the fifth level, which is an energy level that is equal to or higher than the first level and equal to or lower than the second level. .
  • the first carrier transporting section includes a first interface layer between the first region and the fourth region, and a first interface layer between the first region and the fourth region. and a second interface layer between the region and the fourth region.
  • a solar cell module includes a first electrode section, a photoelectric conversion section, and a first carrier transport section located between the first electrode section and the photoelectric conversion section.
  • the first carrier transporting portion has a first level, which is the energy level of the highest occupied orbit, on the first surface, which is the surface in contact with the photoelectric conversion portion, and a second level, which is the energy level of the highest occupied orbit, on the second surface, which is the surface in contact with the first electrode portion. It is smaller than the second level, which is the energy level of the highest occupied orbital on the surface.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion is the energy level of the first carrier transporting portion along the first direction from the first surface to the second surface. It increases from the surface toward the second surface.
  • the first level is approximately the same as the third level, which is the energy level at the top of the valence band of the photoelectric conversion section. be.
  • the second level is substantially the same as the fourth level, which is the Fermi level of the first electrode portion.
  • the first carrier transport portion has a first predetermined thickness along the first direction from the first surface. Equipped with area. The energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the first region is substantially the same as the third level.
  • the first carrier transport portion extends a second predetermined thickness from the second surface along a direction opposite to the first direction. further comprising a second region having a second area.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the second region is approximately the same as the fourth level.
  • the first carrier transport section further includes a third region between the first region and the first electrode section.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the third region increases along the first direction.
  • the first carrier transport section further includes a fourth region between the first region and the second region.
  • the energy level of the highest occupied orbit of the first carrier transport portion in the fourth region is approximately the same as the fifth level, which is an energy level that is equal to or higher than the first level and equal to or lower than the second level. .
  • the first carrier transport section includes a first interface layer between the first region and the fourth region, and a first interface layer between the first region and the fourth region. and a second interface layer between the region and the fourth region.
  • a method for manufacturing a solar cell element includes a first step of forming a photoelectric conversion section, a second step of forming a dopant layer on the photoelectric conversion section, and a first carrier transport on the dopant layer. and a fourth step of forming a first electrode part on the first carrier transport part.
  • Solar cell module 10 Solar cell element 101: Substrate section 102: Second electrode section 103: Second carrier transport section 104: Photoelectric conversion section 105: First carrier transport section 1051: First region 1052: Second region 1053 : Third region 1054 : Fourth region 1055 : First interface layer 1056 : Second interface layer 106 : First electrode part F1 : First element surface F2 : Second element surface CF1 : First surface CF2 : Second surface EL1 : 1st level EL2 : 2nd level EL3 : 3rd level EL4 : 4th level EL5 : 5th level 20 : Conducting wire 30 : Current collector 40 : Solar cell element

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Abstract

太陽電池素子の一態様は、第１電極部（１０６）と、光電変換部（１０４）と、第１キャリア輸送部（１０５）と、を備えている。第１キャリア輸送部（１０５）は、第１電極部（１０６）と光電変換部（１０４）との間に位置している。第１キャリア輸送部（１０５）は、光電変換部（１０４）と接している第１面（ＣＦ１）と、第１電極部（１０６）と接している第２面（ＣＦ２）と、を有する。第１キャリア輸送部（１０５）では、第１面（ＣＦ１）に沿った第１界面領域（Ａｂ１）における最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位（ＥＬ１）が、第２面（ＣＦ２）に沿った第２界面領域（Ａｂ２）における最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位（ＥＬ２）よりも小さい。

Description

太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法 関連出願の相互参照
　本出願は、日本国出願２０２２－１４１５２１号（２０２２年９月６日出願）の優先権を主張する出願であり、当該日本国出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび太陽電池素子の製造方法に関する。
　特許文献１には、太陽電池素子における電子輸送層のエネルギー準位に関する技術が記載されている。近年、太陽電池素子ならびに太陽電池モジュールについては、発電効率を向上させる要求が高まっている。
特開２０２２－３１９９０号公報
　太陽電池素子の一態様は、第１電極部と、光電変換部と、前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備えている。前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部と接している第２面と、を有する。前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第２面に沿った第２界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい。
　太陽電池素子の一態様は、第１電極部と、光電変換部と、前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備えている。前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部に接している第２面と、を有する。前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域におけるキャリア密度が、前記第２面に沿った第２界面領域におけるキャリア密度よりも大きい。
　太陽電池モジュールの一態様は、第１電極部と、光電変換部と、前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備えている。前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部と接している第２面と、を有する。前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第２面に沿った第２界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい。
　太陽電池素子の製造方法の一態様は、光電変換部を形成する第１ステップと、前記光電変換部上に第１キャリア輸送部を形成する第２ステップと、前記第１キャリア輸送部上に第１電極部を形成する第３ステップと、を有する。前記第２ステップは、第２Ａステップと、第２Ｂステップと、第２Ｃステップと、を含む。前記第２Ａステップにおいて、前記光電変換部上に第１層を形成する。前記第２Ｂステップにおいて、前記第１層上に第２層を形成する。前記第２Ｃステップにおいて、前記第１層および前記第２層を加熱することで前記第１層に含まれているドーパントを前記第２層に拡散させることで前記第1層および前記第２層から前記第１キャリア輸送部を生成する。前記第１層は、前記第２層よりも高いドーパントの濃度を有する。前記第２層は、前記第１層よりも低いドーパントの濃度を有するか、またはドーパントを含まない。前記第２層は、前記第１キャリア輸送部を構成する半導体の材料を含む。
図１は、第１実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第１例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第１例を示すエネルギーバンド図である。 図３は、第１実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第２例を模式的に示す図である。 図４は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第２例を示すエネルギーバンド図である。 図５は、第１実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第３例を模式的に示す図である。 図６は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第３例を示すエネルギーバンド図である。 図７は、第１実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第４例を模式的に示す図である。 図８は、第１実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第４例を示すエネルギーバンド図である。 図９は、第１実施形態に係る太陽電池素子の製造方法についてのフローの一例を示す流れ図である。 図１０は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの断面構成の一例を模式的に示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第１例を模式的に示す図である。 図１２は、第２実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第１例を示すエネルギーバンド図である。 図１３は、第２実施形態に係る太陽電池素子の製造方法についてのフローの一例を示す流れ図である。 図１４は、第２実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第２例を模式的に示す図である。 図１５は、第２実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第２例を示すエネルギーバンド図である。 図１６は、第２実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第３例を模式的に示す図である。 図１７は、第２実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第３例を示すエネルギーバンド図である。 図１８は、第２実施形態に係る太陽電池素子の断面構成の第４例を模式的に示す図である。 図１９は、第２実施形態に係る太陽電池素子の第１電極部、第１キャリア輸送部、光電変換部、および第２キャリア輸送部の間におけるエネルギー準位の関係の第４例を示すエネルギーバンド図である。
　例えば、第１電極部、正孔を輸送する第１キャリア輸送部、光電変換部、電子を輸送する第２キャリア輸送部、および第２電極部が、この記載の順に積層された構造を有する太陽電池素子がある。通常、第１キャリア輸送部におけるフェルミ準位および最高被占軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ　Ｏｃｃｕｐｉｅｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌｅ　Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）のエネルギー準位（以下、ＨＯＭＯ準位ともいう）は、第１キャリア輸送部の厚み方向において一定もしくは略一定である。
　太陽電池素子については、例えば、半導体と金属などの電極との接触または半導体と半導体との接触で生じるエネルギーの障壁（以下、単にエネルギー障壁ともいう）によるエネルギーの損失を低減させる観点が考えられる。この観点から言えば、理想的には、第１電極部におけるフェルミ準位と、第１キャリア輸送部におけるフェルミ準位または最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位）と、光電変換部における価電子帯の上端（Ｖａｌｅｎｃｅ　Ｂａｎｄ　Ｍａｘｉｍｕｍ：ＶＢＭ）のエネルギー準位（以下、ＶＢＭ準位ともいう）もしくは最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位）とを一致させることが考えられる。
　しかし、これらのエネルギー準位を一致させることができない場合がある。この場合には、第１電極部と第１キャリア輸送部との界面におけるエネルギー準位の違いおよび第１キャリア輸送部と光電変換部との界面におけるエネルギー準位の違いを小さくすることが考えられる。ここでは、第１キャリア輸送部におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位を、第１電極部におけるフェルミ準位以下であり、且つ光電変換部におけるＶＢＭ準位もしくはＨＯＭＯ準位以上とする。
　ここで、太陽電池素子の変換効率を向上させるためには、太陽電池素子における光起電力を大きくすることが考えられる。光起電力は、第２キャリア輸送部と光電変換部と第１キャリア輸送部と第１電極部とが接合されていない状態を仮定した場合における、第２キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位と第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位との差によって決定される。このため、太陽電池素子での光起電力を大きくするためには、第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位を低下させることで、光電変換部の材料におけるＶＢＭ準位もしくはＨＯＭＯ準位に近付けることが考えられる。
　ところが、第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位を低下させると、第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位と第１電極部の材料におけるフェルミ準位との差が大きくなる。これにより、太陽電池素子において、第１キャリア輸送部と第１電極部との界面におけるエネルギー障壁が大きくなり得る。その結果、太陽電池素子における発電効率が低下し得る。
　また、太陽電池素子において、第１キャリア輸送部と第１電極部との界面におけるエネルギー障壁を小さくするために、第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位を、第１電極部の材料におけるフェルミ準位に近付けることが考えられる。この場合には、第２キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位と第１キャリア輸送部の材料におけるフェルミ準位との差が小さくなり得る。このため、太陽電池素子における光起電力が低下し得る。
　以上をまとめると、通常は、第１キャリア輸送部におけるフェルミ準位およびＨＯＭＯ準位が第１キャリア輸送部の厚み方向において一定もしくは略一定の分布を有する。このため、太陽電池素子の光起電力の増加と、第１キャリア輸送部と第１電極部との界面におけるエネルギー障壁によるエネルギーの損失の低減と、を両立することは容易ではなかった。したがって、太陽電池素子および太陽電池モジュールについては、発電効率を高める点で、改善の余地がある。
　そこで、本開示の発明者は、太陽電池素子および太陽電池モジュールについて、太陽電池素子の発電効率を向上させることができる技術を創出した。
　これについて、以下、各種の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面においては同一もしくは略同一の構成および機能を有する部分に同じ符号が付されている。これにより、下記の説明では重複する説明が省略されている。図面は模式的に示されている。図１、図３、図５、図７、図１０、図１１、図１４、図１６および図１８には、それぞれ右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、太陽電池素子１０，４０の第１素子面Ｆ１の法線方向が＋Ｚ方向とされている。第１素子面Ｆ１に沿った一方向が＋Ｘ方向とされている。第１素子面Ｆ１に沿った方向であって、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向との両方に直交する方向が＋Ｙ方向とされている。
　＜１．第１実施形態＞
　＜１－１．太陽電池素子１０＞
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０について、図１から図８を参照しつつ説明する。図１で示されるように、太陽電池素子１０は、主に光が入射する面（第１素子面ともいう）Ｆ１と、この第１素子面Ｆ１の逆側に位置している面（第２素子面ともいう）Ｆ２と、を有する。第１実施形態では、第１素子面Ｆ１が、＋Ｚ方向を向いている。第２素子面Ｆ２が、－Ｚ方向を向いている。例えば、＋Ｚ方向は、南中している太陽に向かう方向に設定されてよい。
　図１で示されるように、太陽電池素子１０は、第１電極部１０６と、第１キャリア輸送部１０５と、光電変換部１０４と、第２キャリア輸送部１０３と、第２電極部１０２と、基板部１０１と、を備えている。第１実施形態では、基板部１０１の上に、第２電極部１０２と、第２キャリア輸送部１０３と、光電変換部１０４と、第１キャリア輸送部１０５と、第１電極部１０６と、がこの記載の順に積層されている状態で位置している。このため、第１キャリア輸送部１０５は、第１電極部１０６と光電変換部１０４との間に位置している。
　なお、図示していないが、太陽電池素子１０の表面上には反射防止膜が位置していてもよい。反射防止膜には、例えば、窒化シリコンなどで構成された絶縁膜が適用される。また、図示していないが、太陽電池素子１０と反射防止膜との間に、パッシベーション膜が位置していてもよい。パッシベーション膜には、例えば、酸化アルミニウムなどの酸化物または窒化物などで構成された薄膜が適用される。
　＜１－１－１．基板部１０１＞
　基板部１０１は、例えば、透光性を有する絶縁性の基板である。この基板部１０１は、例えば、特定波長域の光に対する透光性を有する。特定波長域には、例えば、光電変換部１０４が吸収して光電変換を生じ得る光の波長域が含まれる。具体的には、特定波長域には、例えば、４００ナノメートル（ｎｍ）から７００ｎｍ程度の可視光の波長域および７００ｎｍから１２００ｎｍ程度の赤外光の波長域が含まれ得る。これにより、例えば、第１素子面Ｆ１に照射される光が、基板部１０１を光電変換部１０４に向けて透過し得る。ここで、例えば、特定波長域に、太陽光を構成する照射強度の高い光の波長が含まれていれば、太陽電池素子１０の発電効率が向上し得る。基板部１０１の材料には、例えば、ガラス、アクリルまたはポリカーボネートなどが適用される。基板部１０１の形状としては、例えば、平板状、シート状またはフィルム状などが採用される。基板部１０１の厚さは、例えば、０．０１ミリメートル（ｍｍ）から５ｍｍ程度とされる。
　＜１－１－２．第２電極部１０２＞
　第２電極部１０２は、基板部１０１の上に位置している。第２電極部１０２は、基板部１０１の第２素子面Ｆ２側に位置している。言い換えると、第２電極部１０２は、基板部１０１の－Ｚ方向の側に位置している。
　第２電極部１０２は、後述する光電変換部１０４に対する光の照射に応じて光電変換で生じたキャリアを集めることができる。第２電極部１０２は、例えば、キャリアとしての電子を集める電極（負電極ともいう）としての役割を果たすことができる。第２電極部１０２は、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって、基板部１０１上に形成されてよい。
　第２電極部１０２の材料としては、特定波長域の光に対して透光性を有する透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）が適用される。ＴＣＯは、例えば、特に限定されないものの、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）、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（ＳｎＯ２：Ｔａ）、ニオブドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｎｂ）、タングステンドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｗ）、モリブデンドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｍｏ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＳｎＯ２：Ｆ）、または水素ドープ酸化インジウム（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｄｏｐｅｄ　Ｉｎｄｉｕｍ　Ｏｘｉｄｅ：ＩＯＨ）などの酸化物を含み得る。第２電極部１０２は、透明導電性酸化物の膜で構成されていてよい。透明導電性酸化物の膜は、複数の膜を有する積層膜であってもよい。複数の膜のそれぞれには、例えば、上記の酸化物の膜が適用されてもよい。また、複数の膜には、上記の酸化物の膜の他に、ドーパントを含む酸化スズなどの酸化物の膜が適用されてもよい。このドーパントとしては、インジウム（Ｉｎ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アンチモン（Ｓｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、フッ素（Ｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）および塩素（Ｃｌ）などからなる群より選ばれる１種以上の元素が採用され得る。
　＜１－１－３．第２キャリア輸送部１０３＞
　第２キャリア輸送部１０３は、第２電極部１０２の上に位置している。第２キャリア輸送部１０３は、第２電極部１０２の第２素子面Ｆ２側に位置している。言い換えると、第２キャリア輸送部１０３は、第２電極部１０２の－Ｚ方向の側に位置している。
　第２キャリア輸送部１０３には、例えば、第２電極部１０２よりも高い電気抵抗を有する無機材料の半導体（無機半導体ともいう）が適用されてよい。これにより、第２電極部１０２と光電変換部１０４との電気的なコンタクトが生じにくくなる。
　第１実施形態では、無機半導体の材料には、例えば、ｎ型の導電型を有する半導体（ｎ型半導体ともいう）が適用されてよい。この場合には、第２キャリア輸送部１０３は、例えば、いわゆるホールブロッキング層および電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）としての機能を有する。電子輸送層は、例えば、電子を収集して出力することができる。
　第２キャリア輸送部１０３の材料としては、特定波長域の光に対して透光性を有する金属酸化物が適用される。金属酸化物には、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）などが適用される。この金属酸化物には、例えば、ｎ型のドーパントが添加されていてよい。例えば、金属酸化物がＺｎＯであれば、ｎ型のドーパントには、アルミニウム（Ａｌ）またはボロン（Ｂ）などが適用されてよい。第２電極部１０２の厚さは、例えば、１０ｎｍから５０ｎｍ程度とされてもよい。第２キャリア輸送部１０３は、例えば、金属塩化物または金属イソプロポキシドなどの原料を極性溶液に溶解させることで調製した原料液を第２電極部１０２上に塗布し、原料を加水分解させて金属酸化物を生成することによって、第２電極部１０２上に形成されてよい。ここで、金属塩化物は、例えば、塩化チタン、塩化スズ、塩化亜鉛または塩化インジウムなどを含む。金属イソプロポキシドは、例えば、チタンイソプロポキシド、スズイソプロポキシド、亜鉛イソプロポキシドまたはインジウムイソプロポキシドなどを含む。
　＜１－１－４．光電変換部１０４＞
　光電変換部１０４は、第２キャリア輸送部１０３の上に位置している。光電変換部１０４は、第２キャリア輸送部１０３の第２素子面Ｆ２側に位置している。言い換えると、光電変換部１０４は、第２キャリア輸送部１０３の－Ｚ方向の側に位置している。
　この光電変換部１０４は、基板部１０１と第２電極部１０２と第２キャリア輸送部１０３とを透過した光を吸収することができる。第１実施形態では、光電変換部１０４には、例えば、真性半導体（ｉ型半導体ともいう）が適用される。ｉ型半導体には、例えば、ペロブスカイト構造を有する半導体（ペロブスカイト半導体ともいう）が適用されてよい。
　ペロブスカイト半導体は、例えば、ハライド系有機－無機ペロブスカイト半導体を含み得る。ハライド系有機－無機ペロブスカイト半導体は、ＡＢＸ３の組成のペロブスカイト構造を有する半導体である。ここで、上記ＡＢＸ３のうちのＡには、例えば、メチルアンモニウム（ＣＨ３ＮＨ３）、ホルムアミジニウム（ＣＨ（ＮＨ２）２）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）およびカリウム（Ｋ）のうちの１種以上のイオンが適用される。また、上記ＡＢＸ３のうちのＢには、例えば、鉛（Ｐｂ）およびスズ（Ｓｎ）のうちの１種以上のイオンが適用される。また、上記ＡＢＸ３のうちのＸには、例えば、ヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）および塩素（Ｃｌ）のうちの１種以上のイオンが適用される。具体的には、ＡＢＸ３の組成のペロブスカイト構造を有する半導体は、例えば、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３または（ＣＨ（ＮＨ２）２，Ｃｓ）Ｐｂ（Ｉ，Ｂｒ）３などの有機ペロブスカイトによって構成されてもよい。有機ペロブスカイトは、例えば、第２キャリア輸送部１０３の上に第１原料液が塗布された後に、塗布後の第１原料液が乾燥されることで形成され得る。ここでは、有機ペロブスカイトは、結晶性を有する薄膜であってよい。第１原料液は、例えば、原料であるハロゲン化アルキルアミンとハロゲン化鉛とが溶媒に溶かされることで生成され得る。光電変換部１０４の厚さは、例えば、１００ｎｍから２０００ｎｍ程度であってよい。以下では、光電変換部１０４におけるＶＢＭのエネルギー準位（ＶＢＭ準位）を第３準位ＥＬ３と称する。
　＜１－１－５．第１キャリア輸送部１０５＞
　第１キャリア輸送部１０５は、光電変換部１０４の上に位置している。第１キャリア輸送部１０５は、光電変換部１０４の第２素子面Ｆ２側に位置している。言い換えると、第１キャリア輸送部１０５は、光電変換部１０４の－Ｚ方向の側に位置している。
　第１実施形態では、第１キャリア輸送部１０５には、例えば、ｐ型の導電型を有する半導体（ｐ型半導体ともいう）が適用されてよい。この場合には、第１キャリア輸送部１０５は、例えば、いわゆる電子ブロッキング層および正孔輸送層（ＨＯＬＥ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）としての機能を有する。ＨＴＬは、例えば、正孔を収集して出力することができる。
　第１キャリア輸送部１０５の材料のとしては、例えば、可溶性ジアミン誘導体である［２，２'，７，７'－テトラキス（Ｎ，Ｎ－ジ－Ｐ－メトキシフェニルアミノ）－９，９'－スピロビフルオレン］（２，２’，７，７’－Ｔｅｔｒａｋｉｓ－（Ｎ，Ｎ－ｄｉ－４－ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）－９，９’－ｓｐｉｒｏｂｉｆｌｕｏｒｅｎｅ：ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ）などが適用されてよい。第１キャリア輸送部１０５は、例えば、光電変換部１０４としてのペロブスカイト半導体の層の上に第２原料液が塗布された後に、塗布後の第２原料液が乾燥されることで形成され得る。キャリア輸送層の厚さは、例えば、５０ｎｍから２００ｎｍ程度であってよい。
　第１キャリア輸送部１０５の他の材料としては、例えば、ポリ［ビス（４－フェニル）（２，４，６－トリフェニルメチル）アミン］（Ｐｏｌｙ［ｂｉｓ（４－ｐｈｅｎｙｌ）（２，４，６－ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｅ］：ＰＴＡＡ）、ポリ（３－ヘキシルチオフェン－２，５－ジイル）（Ｐｏｌｙ（３－ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－２，５－ｄｉｙｌ）：Ｐ３ＨＴ）、またはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルホン酸塩）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などが適用されてもよい。
　第１キャリア輸送部１０５は、光電変換部１０４と接している面（第１面ともいう）ＣＦ１と、第１電極部１０６と接している面（第２面ともいう）ＣＦ２と、を有する。以下では、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１面ＣＦ１に沿った領域（第１界面領域ともいう）Ａｂ１における最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位）を第１準位ＥＬ１と称する。また、第１キャリア輸送部１０５のうちの第２面ＣＦ２に沿った領域（第２界面領域ともいう）Ａｂ２における最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位）を第２準位ＥＬ２と称する。
　ここで、第１界面領域Ａｂ１は、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１面ＣＦ１に沿って第１面ＣＦ１を成している領域であってよい。この第１界面領域Ａｂ１は、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向かう第１方向としての－Ｚ方向に沿って所定の厚みを有していてよい。この所定の厚みは、例えば、ＨＯＭＯ準位を計測する装置の空間分解能に基づいて定められてよい。また、この所定の厚みは、ＨＯＭＯ準位を計測する装置が計測対象の試料の表面を所定のエッチングを行いつつ計測対象の試料の深さ方向におけるＨＯＭＯ準位を計測する場合には、エッチングレートの誤差またはエッチング操作の時間分解能などに基づいて定められてもよい。所定の厚みは、例えば、５ｎｍ、３ｎｍ、１ｎｍ、０．５ｎｍ、０．３ｎｍ、または０．１ｎｍなどであってよい。
　第２界面領域Ａｂ２は、第１キャリア輸送部１０５のうちの第２面ＣＦ２に沿って第２面ＣＦ２を成している領域であってよい。この第２界面領域Ａｂ２は、第１方向とは逆の第２方向としての＋Ｚ方向に沿って所定の厚みを有していてよい。この所定の厚みは、例えば、ＨＯＭＯ準位を計測する装置の空間分解能に基づいて定められてよい。また、この所定の厚みは、ＨＯＭＯ準位を計測する装置が計測対象の試料の表面を所定のエッチングを行いつつ計測対象の試料の深さ方向におけるＨＯＭＯ準位を計測する場合には、エッチングレートの誤差またはエッチング操作の時間分解能などに基づいて定められてもよい。所定の厚みは、例えば、５ｎｍ、３ｎｍ、１ｎｍ、０．５ｎｍ、０．３ｎｍ、または０．１ｎｍなどであってよい。
　＜１－１－６．第１電極部１０６＞
　第１電極部１０６は、第１キャリア輸送部１０５の上に位置している。第１電極部１０６は、第１キャリア輸送部１０５の第２素子面Ｆ２側に位置している。言い換えると、第１電極部１０６は、第１キャリア輸送部１０５の－Ｚ方向の側に位置している。
　この第１電極部１０６は、光電変換部１０４に対する光の照射に応じて光電変換で生じたキャリアを集めることができる。ここで、第１電極部１０６の材料には、例えば、金（Ａｕ）などの導電性に優れた金属、あるいはＴＣＯが適用される。ＴＣＯには、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯまたはＺｎＯなどが含まれる。第１電極部１０６には、例えば、層状の電極（第１電極層ともいう）などが適用される。第１電極部１０６の厚さは、例えば、１０ｎｍから１０００ｎｍ程度とされる。第１電極部１０６は、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって、第１キャリア輸送部１０５上に形成され得る。ここで、例えば、第１電極部１０６の材料にＴＣＯが適用される場合には、第１電極部１０６は、特定波長域の光に対する透光性を有する。このとき、例えば、第２素子面Ｆ２に照射される光が、第１電極部１０６を透過して光電変換部１０４に到達し得る。これにより、太陽電池素子１０は、第１素子面Ｆ１だけでなく第２素子面Ｆ２も含めた両面が受光面となり得る。以下では、第１電極部１０６におけるフェルミ準位を第４準位ＥＬ４と称する。
　第１電極部１０６および第２電極部１０２のそれぞれには、例えば、リード線などの配線２０が電気的に接続され得る。具体的には、例えば、第１電極部１０６に第１配線２０ａが電気的に接続され、第２電極部１０２に第２配線２０ｂが接続され得る。各配線２０は、例えば、半田付けなどによって第１電極部１０６および第２電極部１０２のそれぞれに接合され得る。太陽電池素子１０では、例えば、第１配線２０ａおよび第２配線２０ｂによって、光電変換で得られる出力が取り出され得る。
　＜１－２．第１キャリア輸送部１０５のエネルギーバンドの構造＞
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図２で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図２では、横軸が－Ｚ方向における位置を示しており、縦軸がエネルギー準位を示している。また、図２では、左方から右方に向かって、第２キャリア輸送部１０３における禁制帯Ｂ１０３のエネルギー準位と、光電変換部１０４における禁制帯Ｂ１０４のエネルギー準位と、第１キャリア輸送部１０５における禁制帯Ｂ１０５のエネルギー準位と、第１電極１０６におけるフェルミ準位と、がこの記載の順に示されている。
　第１キャリア輸送部１０５では、光電変換部１０４と接する面である第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１におけるＨＯＭＯ準位である第１準位ＥＬ１と、第１電極部１０６と接する面である第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２におけるＨＯＭＯ準位である第２準位ＥＬ２とが異なる。
　ここで、仮に、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が厚み方向において略一定である場合を想定する。この場合には、光起電力を大きくするために、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合において、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位を、光電変換部１０４の材料におけるＶＢＭ準位に近づけると、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位と第１電極部１０６の材料におけるフェルミ準位との差が大きくなり得る。これにより、太陽電池素子１０の状態では、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁が増加し得る。また、太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁を低減するために、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合において、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位を、第１電極部１０６におけるフェルミ準位に近づけると、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位と第２キャリア輸送部１０３の材料におけるフェルミ準位との差が小さくなり得る。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるフェルミ準位と第２キャリア輸送部１０３の材料におけるフェルミ準位との差が小さくなり得る。これにより、太陽電池素子１０の光起電力が低下し得る。
　これに対して、上述したように、第１準位ＥＬ１と第２準位ＥＬ２とが異なる場合を想定する。この場合には、例えば、第１準位ＥＬ１を変化させることなく、第２準位ＥＬ２を変化させることができる。また、例えば、第２準位ＥＬ２を変化させることなく、第１準位ＥＬ１を変化させることができる。換言すれば、例えば、第２準位ＥＬ２を第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４に近づけた状態で、第１準位ＥＬ１を光電変換部１０４のＶＢＭ準位である第３準位ＥＬ３に近づけることができる。また、例えば、第１準位ＥＬ１を光電変換部１０４のＶＢＭ準位である第３準位ＥＬ３に近づけた状態で、第２準位ＥＬ２を第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４に近づけことができる。これにより、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁を増大させずに、光起電力を増加させることができる。別の見方をすると、光起電力を低下させずに、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁を低下させることができる。
　第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、例えば、紫外光電子分光法（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＵＰＳ)などを用いて計測され得る。ＵＰＳを用いる場合には、検出される光電子のスペクトルが立ち上がる位置からＨＯＭＯ準位が推定され得る。これにより、ＨＯＭＯ準位が特定され得る。光電変換部１０４におけるＶＢＭ準位も、例えば、ＨＯＭＯ準位と同じく、ＵＰＳなどを用いて計測され得る。この場合には、検出される光電子のスペクトルが立ち上がる位置からＶＢＭ準位が推定され得る。これにより、ＶＢＭ準位が特定され得る。各部のＨＯＭＯ準位およびＶＢＭ準位は、例えば、Ｘ線光電子分光法（Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ)などの他の計測方法によって計測されてもよい。また、例えば、ガスクラスターイオンビーム（Ｇａｓ　Ｃｌｕｓｔｅｒ　Ｉｏｎ　Ｂｅａｍｓ：ＧＣＩＢ）によって試料の表面をエッチングしつつＵＰＳまたはＸＰＳを用いた計測を行うことで、試料の深さ方向におけるＨＯＭＯ準位の分布が計測され得る。また、第１電極部１０６におけるフェルミ準位は、例えば、ＵＰＳなどを用いて計測され得る。ＵＰＳを用いる場合には、検出される光電子のスペクトルが立ち上がる位置からフェルミ準位が推定され得る。これにより、フェルミ準位が特定され得る。第１電極部１０６におけるフェルミ準位は、例えば、Ｘ線光電子分光法（Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ)などの他の計測方法によって計測されてもよい。
　本開示において、二つのエネルギー準位が異なるとは、二つのエネルギー準位の差の絶対値が所定値以上であることをいう。一方で、二つのエネルギー準位の差の絶対値が所定値よりも小さいことを、二つのエネルギー準位が等しいと考えてもよい。また、二つのエネルギー準位の差の絶対値が所定値よりも小さいことを、二つのエネルギー準位が略同一であると考えてもよい。二つのエネルギー準位が略同一であるとは、二つのエネルギー準位が実質的に同一であることと同義であると言ってもよい。所定値は、例えば、ＵＰＳまたはＸＰＳなどのエネルギー準位を計測する計測装置の測定誤差に基づいて決定されてよい。この場合には、所定値として、例えば、０．１ｅＶ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｖｏｌｔ）が用いられ得る。換言すれば、二つのエネルギー準位が略同一であることは、例えば、二つのエネルギー準位の差の絶対値が、所定値である０．１ｅＶ未満であることと同義であってよい。
　第１キャリア輸送部１０５においては、ドーパントの濃度を変化させることによって、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位を変化させることができる。言い換えると、第１キャリア輸送部１０５においては、キャリア密度を変化させることによって、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位を変化させることができる。別の観点から言えば、第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度を変化させることで、第１キャリア輸送部１０５のキャリア密度を変化させてもよい。第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度は、例えば、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向けて、ドーパントの濃度が低下する形態で変化してよい。より具体的には、第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度は、例えば、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて、ドーパントの濃度が低下する形態で変化してよい。言い換えると、図１のように太陽電池素子１０をＸ－Ｚ断面で観察したときに、第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度は、例えば、－Ｚ方向に沿って、ドーパントの濃度が低下する形態で変化してよい。ドーパントの濃度は、例えば、単位体積当たりのドーパントの原子数または単位体積当たりのドーパントのモル（ｍｏｌ）数で表されてよい。第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度の変化は、例えば、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向けて、ドーパントが第１キャリア輸送部１０５を構成している半導体の材料の層の中を拡散することで実現されてよい。第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度の変化は、例えば、ドーパントの材料の選定によって制御されてもよいし、第１キャリア輸送部１０５を形成する際に半導体の材料の層の中においてドーパントを拡散させる条件によって制御されてもよい。換言すれば、例えば、第１キャリア輸送部１０５を形成する条件によって、第１キャリア輸送部１０５におけるドーパントの濃度の変化が制御され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、第１準位ＥＬ１は第２準位ＥＬ２よりも小さい。一般的に、光電変換部１０４の第３準位ＥＬ３は、第１電極部１０６の第４準位ＥＬ４よりも小さい。このため、第１キャリア輸送部１０５の第１準位ＥＬ１を第２準位ＥＬ２よりも小さくすることで、第１準位ＥＬ１と第３準位ＥＬ３との差を小さくしつつ、第２準位ＥＬ２と第４準位ＥＬ４との差を小さくすることができる。言い換えると、第１キャリア輸送部１０５の第１準位ＥＬ１を第２準位ＥＬ２よりも小さくすることで、第２準位ＥＬ２と第４準位ＥＬ４との差を小さくした状態で、第１準位ＥＬ１と第３準位ＥＬ３との差を小さくすることができる。これにより、太陽電池素子１０における光起電力を増加させつつ、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁を低減することができる。別の見方をすると、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁を低減しつつ、太陽電池素子１０における光起電力を増加させることができる。その結果、太陽電池素子１０における発電効率を向上させることができる。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向かう第１方向に沿って増加していてもよい。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５において、例えば、ＨＯＭＯ準位は、第１方向に沿って、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて増加していてよい。ここで、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位は、連続的に増加してもよいし、離散的に増加してもよい。例えば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向に沿ったＨＯＭＯ準位の分布をグラフにあらわした場合に、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って単調に増加していてもよい。この場合には、第１方向におけるＨＯＭＯ準位の変化率は、一定であっても、一定でなくてもよい。第１方向におけるＨＯＭＯ準位の変化率は、第１方向における位置の変化量に対するＨＯＭＯ準位の変化量を、その第１方向における位置の変化量で除した値であってよい。また、例えば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向に沿ったＨＯＭＯ準位の分布をグラフにあらわした場合に、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って階段状に増加していてもよい。第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って増加すれば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向におけるＨＯＭＯ準位の分布を示すグラフの形状は、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向かう途中でエネルギー準位が高くなる方向に凹んだ形状とならない。仮に、第１キャリア輸送部１０５の第１方向におけるＨＯＭＯ準位の分布を示すグラフの形状にエネルギー準位が高くなる方向に凹んだ部分がある場合には、この凹んだ部分においてキャリアの移動が阻害され、太陽電池素子１０の発電効率が低下するおそれがある。これに対して、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って増加していることで、第１キャリア輸送部１０５内をキャリアである正孔が移動しやすくなる。これにより、太陽電池素子１０における発電効率の低下が低減され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、第１準位ＥＬ１は、第３準位ＥＬ３と略同一であってもよい。つまり、第１準位ＥＬ１と第３準位ＥＬ３との差の絶対値が所定値以下であってもよい。この所定値は、上述したように、例えば、ＵＰＳまたはＸＰＳなどのエネルギー準位を計測する計測装置の測定誤差に基づいて決定されてよい。この場合には、所定値としては、例えば、０．１ｅＶが用いられてよい。第１準位ＥＬ１と第３準位ＥＬ３とが略同一であれば、第１キャリア輸送部１０５と光電変換部１０４との間におけるエネルギー障壁が低減され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、第１準位ＥＬ１は、第３準位ＥＬ３よりも大きく、かつ第３準位ＥＬ３と略同一であってもよい。この場合には、第３準位ＥＬ３よりも第１準位ＥＬ１の方が大きい。このため、光電変換部１０４から第１キャリア輸送部１０５にキャリアである正孔が移動しやすくなる。これは、負の電荷をもつ電子はエネルギー準位が小さい方に移動する性質があるのに対して、負の電荷とは逆の正の電荷を有する正孔はエネルギー準位が大きい方に移動する性質があるからである。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、第２準位ＥＬ２は、第４準位ＥＬ４と略同一であってもよい。つまり、第２準位ＥＬ２と第４準位ＥＬ４との差の絶対値が所定値以下であってもよい。この所定値は、上述したように、例えば、ＵＰＳまたはＸＰＳなどのエネルギー準位を計測する計測装置の測定誤差に基づいて決定されてよい。この場合には、所定値としては、例えば、０．１ｅＶが用いられてよい。第２準位ＥＬ２と第４準位ＥＬ４とが略同一であれば、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁が低減され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、第２準位ＥＬ２は、第４準位ＥＬ４よりも小さく、かつ第４準位ＥＬ４と略同一であってもよい。この場合には、第２準位ＥＬ２よりも第４準位ＥＬ４の方が大きい。このため、第１キャリア輸送部１０５から第１電極部１０６にキャリアである正孔が移動しやすくなる。これは、負の電荷をもつ電子はエネルギー準位が小さい方に移動する性質があるのに対して、負の電荷とは逆の正の電荷を有する正孔はエネルギー準位が大きい方に移動する性質があるからである。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、図３で示されるように、第１キャリア輸送部１０５は、第１面ＣＦ１に沿って位置している第１領域１０５１を含んでいてもよい。第１領域１０５１は、第１方向としての－Ｚ方向に沿って第１面ＣＦ１から第１の所定の厚みを有する。第１領域１０５１は、第１面ＣＦ１を成している領域である。第１領域１０５１は、第１面ＣＦ１において光電変換部１０４に接している。この場合には、第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図４で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図４のエネルギーバンド図は、図２のエネルギーバンド図を基礎として、第１キャリア輸送部１０５の禁制帯Ｂ１０５のエネルギー準位の代わりに、左方から右方に向かって、第１領域１０５１の禁制帯Ｂ１０５１のエネルギー準位と、後述する第３領域１０５３の禁制帯Ｂ１０５３のエネルギー準位と、後述する第２領域１０５２の禁制帯Ｂ１０５２のエネルギー準位と、がこの記載の順に示されたエネルギーバンド図である。ここで、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位は、第３準位ＥＬ３と略同一であってよい。言い換えると、第１キャリア輸送部１０５では、第１面ＣＦ１から第１方向に沿った第１の所定の厚みの分だけ、ＨＯＭＯ準位が第３準位ＥＬ３と略同一であると言ってもよい。さらに言い換えると、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位は、第１方向としての－Ｚ方向に沿って、第３準位ＥＬ３と略同一であると言ってもよい。ここでは、例えば、第１キャリア輸送部１０５が第１領域１０５１を有することで、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加していても、第１領域１０５１がない場合と比べて、太陽電池素子１０の光起電力の低下量が小さくなり得る。
　太陽電池素子１０の光起電力は、上述したように、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるフェルミ準位と第２キャリア輸送部１０３の材料におけるフェルミ準位との差に比例して決まる。ここで、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合に、光起電力の決定に寄与する、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるフェルミ準位は、例えば、第１キャリア輸送部１０５のうちの光電変換部１０４に接する領域（第１接触領域ともいう）におけるフェルミ準位の平均値と近似していてよい。第１接触領域の第１方向としての－Ｚ方向に沿った厚みは、例えば、１ｎｍ以上でかつ１００ｎｍ未満であってよい。したがって、例えば、第１接触領域において、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加している場合には、第１キャリア輸送部１０５におけるフェルミ準位もＨＯＭＯ準位と同じく第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加し得る。これにより、第１キャリア輸送部１０５のうちの光電変換部１０４に接する領域（第１接触領域）におけるフェルミ準位の平均値が増加し得る。その結果、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合に、光起電力の決定に寄与する、第１キャリア輸送部１０５におけるフェルミ準位と第２キャリア輸送部１０３におけるフェルミ準位との差が小さくなり得る。このため、太陽電池素子１０の光起電力が小さくなり得る。
　これに対して、例えば、第１キャリア輸送部１０５が上記の第１領域１０５１を有していれば、第１キャリア輸送部１０５のうちの光電変換部１０４に接する領域（第１接触領域）におけるフェルミ準位の平均値が、第３準位ＥＬ３と略同一となり得る。これにより、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加していても、第１キャリア輸送部１０５が上記の第１領域１０５１を有していれば、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合に、光起電力の決定に寄与する、第１キャリア輸送部１０５におけるフェルミ準位と第２キャリア輸送部１０３におけるフェルミ準位との差が小さくなる量が低減され得る。よって、太陽電池素子１０の光起電力の低下量が小さくなり得る。
　第１の所定の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上であってよい。このように、第１の所定の厚みが小さくなり過ぎなければ、第１キャリア輸送部１０５のうちの光電変換部１０４に接している領域（第１接触領域）におけるフェルミ準位の平均値が第３準位ＥＬ３と略同一となり得る。また、第１の所定の厚みは、例えば、１００ｎｍ以下であってもよい。このように、第１の所定の厚みが大きくなり過ぎなければ、第１キャリア輸送部１０５が後述する第２領域１０５２を有する場合には、第２領域１０５２の厚みが小さくなり過ぎず、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁の増大が低減され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、図３で示されるように、第１キャリア輸送部１０５は、第２面ＣＦ２に沿って位置している第２領域１０５２を含んでいてもよい。第２領域１０５２は、第１方向とは逆の第２方向としての＋Ｚ方向に沿って第２面ＣＦ２から第２の所定の厚みを有する。第２領域１０５２は、第２面ＣＦ２を成している領域である。第２領域１０５２は、第２面ＣＦ２において第１電極部１０６に接している。この場合には、例えば、図４で示されるように、第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位は、第４準位ＥＬ４と略同一であってよい。言い換えると、第１キャリア輸送部１０５では、第２面ＣＦ２から第２方向に沿った第２の所定の厚みの分だけ、ＨＯＭＯ準位が第４準位ＥＬ４と略同一であると言ってもよい。さらに言い換えると、第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位は、第２方向としての＋Ｚ方向に沿って、第４準位ＥＬ４と略同一であると言ってもよい。ここでは、例えば、第１キャリア輸送部１０５が第２領域１０５２を有することで、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加していても、第２領域１０５２がない場合と比べて、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁の大きさが小さくなり得る。
　第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁の大きさは、上述したように、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合における、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位と第１電極部１０６の材料におけるフェルミ準位との差に応じて決まる。ここで、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合に、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間のエネルギー障壁の大きさの決定に寄与する、第１キャリア輸送部１０５の材料におけるＨＯＭＯ準位は、例えば、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１電極部１０６に接する領域（第２接触領域ともいう）におけるＨＯＭＯ準位の平均値と近似していてよい。第２接触領域の第２方向としての＋Ｚ方向に沿った厚みは、例えば、１ｎｍ以上でかつ１００ｎｍ未満であってよい。したがって、例えば、第２接触領域において、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加している場合には、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位の平均値は低下し得る。その結果、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合における、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１電極部１０６と接する領域（第２接触領域）におけるＨＯＭＯ準位と第１電極部１０６におけるフェルミ準位との差が大きくなり得る。このため、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１電極部１０６と接する領域（第２接触領域）におけるＨＯＭＯ準位と第１電極部１０６におけるフェルミ準位との差の増大に応じて第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間のエネルギー障壁の大きさが大きくなり得る。
　これに対して、例えば、第１キャリア輸送部１０５が上記の第２領域１０５２を有していれば、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１電極部１０６に接する領域（第２接触領域）におけるＨＯＭＯ準位の平均値が、第４準位ＥＬ４と略同一となり得る。これにより、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加していても、第１キャリア輸送部１０５が第２領域１０５２を有していれば、第２キャリア輸送部１０３と光電変換部１０４と第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６とが接合されていない状態を仮定した場合に、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間のエネルギー障壁の大きさの決定に寄与する、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位と第１電極部１０６におけるフェルミ準位との差が大きくなる量が低減され得る。よって、太陽電池素子１０において、第１キャリア輸送部１０５と第１電極部１０６との間におけるエネルギー障壁の大きさが小さくなり得る。
　第２の所定の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上であってよい。このように、第２の所定の厚みが小さくなり過ぎなければ、第１キャリア輸送部１０５のうちの第１電極部１０６に接する領域（第２接触領域）におけるＨＯＭＯ準位の平均値が第４準位ＥＬ４と略同一となり得る。また、第２の所定の厚みは、例えば、１００ｎｍ以下であってもよい。このように、第２の所定の厚みが大きくなり過ぎなければ、第１キャリア輸送部１０５が上記の第１領域１０５１を有する場合には、第１領域１０５１の厚みが小さくなり過ぎず、太陽電池素子１０の光起電力の低下量が低減され得る。
　第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、図３で示されるように、第１キャリア輸送部１０５は、第１領域１０５１と第２領域１０５２の間に位置している第３領域１０５３を含んでいてもよい。この場合には、例えば、図４で示されるように、第３領域１０５３におけるＨＯＭＯ準位は、第１方向としての－Ｚ方向に沿って増加していてよい。第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、連続的に増加してもよいし、離散的に増加してもよい。例えば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向に沿ったＨＯＭＯ準位の分布をグラフにあらわした場合に、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って単調に増加していてもよい。また、例えば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向におけるＨＯＭＯ準位の分布をグラフにあらわした場合に、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って階段状に増加していてもよい。第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って増加すれば、第１キャリア輸送部１０５の第１方向におけるＨＯＭＯ準位の分布を示すグラフの形状は、第１領域１０５１側から第２領域１０５２側に向かう途中でエネルギー準位が高くなる方向に凹んだ形状とはならない。仮に、第１キャリア輸送部１０５の第１方向におけるＨＯＭＯ準位の分布を示すグラフの形状にエネルギー準位が高くなる方向に凹んだ部分がある場合には、この凹んだ部分においてキャリアの移動が阻害され、太陽電池素子１０の変換効率が低下するおそれがある。これに対して、第１キャリア輸送部１０５の第３領域１０５３におけるＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って増加していることで、第１キャリア輸送部１０５内をキャリアである正孔が移動しやすくなる。これにより、太陽電池素子１０における変換効率の低下が低減され得る。
　なお、第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、図５で示されるように、第１キャリア輸送部１０５は、第３領域１０５３と第１電極部１０６との間に位置している第２領域１０５２を有していなくてもよい。換言すれば、例えば、第１キャリア輸送部１０５は、第１領域１０５１と第１電極部１０６との間に位置している第３領域１０５３を含んでいてもよい。この場合には、第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図６で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図６のエネルギーバンド図は、図４のエネルギーバンド図を基礎として、第２領域１０５２の禁制帯Ｂ１０５２のエネルギー準位、が削除されたエネルギーバンド図である。
　また、第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５において、例えば、図７で示されるように、第１キャリア輸送部１０５は、光電変換部１０４と第３領域１０５３との間に位置している第１領域１０５１を有していなくてもよい。換言すれば、例えば、第１キャリア輸送部１０５は、第２領域１０５２と光電変換部１０４との間に位置している第３領域１０５３を含んでいてもよい。この場合には、第１実施形態に係る太陽電池素子１０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図８で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図８のエネルギーバンド図は、図４のエネルギーバンド図を基礎として、第１領域１０５１の禁制帯Ｂ１０５１のエネルギー準位、が削除されたエネルギーバンド図である。
　ここまでの説明では、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位を用いて説明したが、これに限られない。例えば、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が相対的に小さいことは、第１キャリア輸送部１０５におけるキャリア密度が相対的に大きいことと言い換えてもよい。また、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位が相対的に大きいことは、第１キャリア輸送部１０５におけるキャリア密度が相対的に小さいことと言い換えてもよい。
　例えば、第１キャリア輸送部１０５における第１準位ＥＬ１と第２準位ＥＬ２とが異なることは、第１キャリア輸送部１０５において第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１におけるキャリア密度と第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２におけるキャリア密度とが異なることと言い換えてもよい。また、例えば、第１キャリア輸送部１０５における第１準位ＥＬ１が第２準位ＥＬ２よりも小さいことは、第１キャリア輸送部１０５において第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１におけるキャリア密度が第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２におけるキャリア密度よりも大きいことと言い換えてもよい。また、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って増加していることは、第１キャリア輸送部１０５のキャリア密度が第１方向に沿って低下していることと言い換えてもよい。また、第１キャリア輸送部１０５のＨＯＭＯ準位が第１方向に沿って第１界面領域Ａｂ１から第２界面領域Ａｂ２に向けて増加していることは、第１キャリア輸送部１０５のキャリア密度が第１方向に沿って第１界面領域Ａｂ１から第２界面領域Ａｂ２に向けて低下していることと言い換えてもよい。
　＜１－３．太陽電池素子１０の製造方法＞
　例えば、図９で示されるように、ステップＳ１からステップＳ５の処理を、この記載の順に行うことで、図１などで例示された第１実施形態に係る太陽電池素子１０を製造することができる。ここでは、例えば、ステップＳ３は、本開示の第１ステップに相当し、ステップＳ４は、本開示の第２ステップに相当し、ステップＳ５は、本開示の第３ステップに相当する。
　ステップＳ１では、基板部１０１上に第２電極部１０２を形成する。ここでは、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって、基板部１０１上に第２電極部１０２の材料を堆積させることで、基板部１０１上に第２電極部１０２を形成することができる。第２電極部１０２の材料には、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯまたはＺｎＯなどのＴＣＯが適用される。第１電極部１０６が特定波長域の光に対する透光性を有する場合には、第２電極部１０２の材料には、例えば、Ａｕなどの導電性に優れた金属が適用されてもよい。
　ステップＳ２では、第２電極部１０２上に第２キャリア輸送部１０３を形成する。第２キャリア輸送部１０３の材料には、例えば、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３などの金属酸化物が適用される。ここで、例えば、金属塩化物または金属イソプロポキシドなどの原料を極性溶液に溶解させることで調製した原料液を第２電極部１０２上に塗布し、原料を加水分解させて金属酸化物を生成することで、第２電極部１０２上に第２キャリア輸送部１０３を形成してよい。金属塩化物は、例えば、塩化チタン、塩化スズ、塩化亜鉛または塩化インジウムなどを含む。金属イソプロポキシドは、例えば、チタンイソプロポキシド、スズイソプロポキシド、亜鉛イソプロポキシドまたはインジウムイソプロポキシドなどを含む。具体的には、例えば、４塩化チタン水溶液をスピンコートなどで第２電極部１０２上に塗布して乾燥させる。その後、例えば、ホットプレートにおける約１５０℃の加熱によって４塩化チタンを加水分解させることで、第２電極部１０２上にＴｉＯ２の第２キャリア輸送部１０３を形成することができる。ここで、金属酸化物には、例えば、ｎ型のドーパントが添加されていてもよい。例えば、金属酸化物がＺｎＯであれば、ｎ型のドーパントには、ＡｌまたはＢなどの元素が適用されてよい。この場合には、原料液に、ｎ型のドーパントが添加されていてもよい。
　また、ここでは、例えば、第２キャリア輸送部１０３の材料に、有機材料が適用されてもよい。この有機材料には、例えば、ＰＣＢＭ（［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ６１－Ｂｕｔｙｒｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｍｅｔｈｙｌ　Ｅｓｔｅｒ）などのフラーレン誘導体を適用してもよい。この場合には、例えば、フラーレン誘導体をクロロベンゼン溶媒に溶解させることで調製した原料液を用いてよい。ここでは、１ミリリットル（１ｍｌ）の原料液は、例えば、５ミリグラム（ｍｇ）から２０ｍｇ程度のフラーレン誘導体を含んでいてよい。換言すれば、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、フラーレン誘導体の濃度が５ミリグラム毎ミリリットル（ｍｇ／ｍｌ）から２０ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてよい。そして、第２電極部１０２上に塗布した原料液に乾燥およびアニールを施すことで、第２電極部１０２上にＰＣＢＭの第２キャリア輸送部１０３を形成してもよい。また、第２キャリア輸送部１０３の材料に適用される有機材料については、例えば、官能基を変更して、有機溶媒に対する溶解性および物性を変えてもよい。この場合にも、有機材料には、例えば、ｎ型のドーパントが添加されていてもよい。
　ステップＳ３では、第２キャリア輸送部１０３上に光電変換部１０４を形成する。換言すれば、ステップＳ３では、光電変換部１０４を形成する。ここでは、光電変換部１０４は、例えば、第２キャリア輸送部１０３上に原料液を塗布し、この塗布後の原料液にアニールを施すことで、形成され得る。原料液は、例えば、光電変換部１０４の原料であるハロゲン化アルキルアミンとハロゲン化鉛もしくはハロゲン化錫とが溶媒に溶かされることで生成され得る。この場合、光電変換部１０４は、結晶性を有するハロゲン化ペロブスカイト半導体の薄膜によって構成され得る。
　ステップＳ４では、光電変換部１０４上に第１キャリア輸送部１０５を形成する。ここでは、例えば、ステップＳ４ａ、ステップＳ４ｂおよびステップＳ４ｃの処理を、この記載の順に行うことで、光電変換部１０４上に第１キャリア輸送部１０５を形成することができる。ここでは、例えば、ステップＳ４ａは、本開示の第２Ａステップに相当し、ステップＳ４ｂは、本開示の第２Ｂステップに相当し、ステップＳ４ｃは、本開示の第２Ｃステップに相当する。
　ステップＳ４ａでは、光電変換部１０４上に第１層を形成する。ステップＳ４ｂでは、第１層上に第２層を形成する。ステップＳ４ｃでは、第１層および第２層を加熱することで第１層に含まれているドーパントを第２層に拡散させることで第１層および第２層から第１キャリア輸送部１０５を生成する。ここで、第１層は、第２層よりも高いドーパントの濃度を有する。第２層は、第１層よりも低いドーパントの濃度を有するか、またはドーパントを含んでいない。第２層は、第１キャリア輸送部１０５を構成する半導体の材料を含む。ここで、ドーパントは、半導体をｐ型の半導体とするためのｐ型のドーパントであってよい。第１層は、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含む層であってよい。第１層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含んでいてもよいし、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含んでいなくてもよい。第２層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含む層であって、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含んでいてもよいし、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含んでいなくてもよい。
　例えば、第１層が、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含んでいない場合には、ステップＳ４ａでは、光電変換部１０４上に第１層としてのドーパント層を形成する。ドーパント層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含まず、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含む層であってよい。ここでは、例えば、光電変換部１０４上に原料液を塗布し、この原料液に乾燥またはアニールなどを施すことで、光電変換部１０４上にドーパント層を形成することができる。例えば、クロロベンゼン溶液に、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄｅ：ＬｉＴＦＳＩ）または４－ｔｅｒｔ－ブチルピリジン（４－ｔｅｒｔ－Ｂｕｔｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ：ＴＢＰ）を溶解させることで生成された原料液を使用してよい。ここで、ＬｉＴＦＳＩおよびＴＢＰは、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料である。
　例えば、第１層が、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含む場合には、ステップＳ４ａでは、光電変換部１０４上に第１層としての高ドープ層を形成する。高ドープ層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料と、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素と、を含む層であってよい。ここでは、例えば、光電変換部１０４上に原料液を塗布し、この原料液に乾燥およびアニールを施すことで、光電変換部１０４上に高ドープ層を形成することができる。第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤ（４－Ｂｕｔｙｌ－Ｎ，Ｎ－ｄｉｐｈｅｎｙｌａｎｉｌｉｎｅ　ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ）などの有機半導体の材料が適用され得る。ここで、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製することができる。ここでは、例えば、１ｍｌの原料液は、１０ｍｇから８５ｍｇ程度のｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤを含んでいてよい。換言すれば、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤの濃度が１０ｍｇ／ｍｌから８５ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてよい。また、例えば、Ｐ３ＨＴと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをジクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、１ｍｌの原料液は、５ｍｇから２０ｍｇ程度のＰ３ＨＴを含んでいてよい。換言すれば、例えば、溶媒がジクロロベンゼンであり、Ｐ３ＨＴの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてもよい。また、例えば、ＰＴＡＡと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをトルエンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、１ｍｌの原料液は、５ｍｇから２０ｍｇ程度のＰＴＡＡを含んでいてよい。換言すれば、例えば、溶媒がトルエンであり、ＰＴＡＡの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。また、例えば、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、１ｍｌの原料液は、５ｍｇから２０ｍｇ程度のＰｏｌｙ－ＴＰＤを含んでいてよい。換言すれば、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。
　例えば、第２層が、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含んでいる場合には、ステップＳ４ｂでは、第１層上に第２層としての低ドープ層を形成する。低ドープ層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料と、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素と、を含む層であってよい。例えば、第１層が高ドープ層であれば、第２層としての低ドープ層は、高ドープ層を基礎として、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素の濃度が低減された層であってよい。ここでは、例えば、第１層上に原料液を塗布し、この原料液に乾燥を施すことで、第１層上に低ドープ層を形成することができる。第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤなどの有機半導体の材料が適用され得る。ここで、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製することができる。ここでは、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤの濃度が１０ｍｇ／ｍｌから８５ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてよい。また、例えば、Ｐ３ＨＴと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをジクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がジクロロベンゼンであり、Ｐ３ＨＴの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてもよい。また、例えば、ＰＴＡＡと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをトルエンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がトルエンであり、ＰＴＡＡの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。また、例えば、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤと第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料としてのＬｉＴＦＳＩもしくはＴＢＰとをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。
　例えば、第２層が、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含んでいない場合には、ステップＳ４ｂでは、第１層上に第２層としての無ドープ層を形成する。無ドープ層は、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含んでいるとともに、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素を含んでいない層であってよい。例えば、第１層が高ドープ層であれば、第２層としての無ドープ層は、高ドープ層を基礎として、第１キャリア輸送部１０５においてドーパントとなる材料または元素が除かれた層であってよい。ここでは、例えば、第１層上に原料液を塗布し、この原料液に乾燥を施すことで、第１層上に無ドープ層を形成することができる。第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤなどの有機半導体の材料が適用され得る。ここで、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製することができる。ここでは、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤの濃度が１０ｍｇ／ｍｌから８５ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてよい。また、例えば、Ｐ３ＨＴをジクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がジクロロベンゼンであり、Ｐ３ＨＴの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌ程度である原料液を用いてもよい。また、例えば、ＰＴＡＡをトルエンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がトルエンであり、ＰＴＡＡの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。また、例えば、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤをクロロベンゼンに溶解させることで原料液を調製してもよい。ここでは、例えば、溶媒がクロロベンゼンであり、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤの濃度が５ｍｇ／ｍｌから２０ｍｇ／ｍｌである原料液を用いてもよい。
　ステップＳ４ｃでは、第１層および第２層を加熱することで第１層に含まれているドーパントを第２層に拡散させる。これにより、第１層および第２層から第１キャリア輸送部１０５を生成する。ここでは、第１層および第２層の加熱は、第１層および第２層のアニールであってよい。第１層および第２層の加熱における温度および時間は、例えば、第１層および第２層における半導体の材料およびドーパントの材料などに応じて適宜設定されてよい。ここで、例えば、第１層が第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料を含まないドーパント層であれば、第２層から第１層に向けて、第１キャリア輸送部１０５の半導体を構成するための半導体の材料の拡散も生じ得る。
　ステップＳ５では、第１キャリア輸送部１０５上に第１電極部１０６を形成する。ここでは、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって、第１キャリア輸送部１０５上に第１電極部１０６の材料を堆積させることで、第１電極部１０６を形成することができる。第１電極部１０６の材料には、例えば、Ａｕなどの導電性に優れた金属あるいはＩＴＯ、ＦＴＯまたはＺｎＯなどのＴＣＯが適用される。また、第１電極部１０６は、例えば、塗布液としての金属ペーストがスクリーン印刷などによって塗布された後に、この塗布後の金属ペーストが乾燥されて該金属ペーストが固化されることで形成されてもよい。
　ここで、ステップＳ４については、例えば、第１層としてドーパント層もしくは高ドープ層を採用し、第２層として低ドープ層もしくは無ドープ層を採用し、第１層および第２層のそれぞれの厚みと、第１層および第２層の加熱における温度および時間の条件と、を適宜設定してよい。これにより、例えば、ドーパントの濃度が、第１方向としての－Ｚ方向に沿って、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて低下している第１キャリア輸送部１０５が形成され得る。換言すれば、例えば、ＨＯＭＯ準位が、第１方向としての－Ｚ方向に沿って、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて増加している第１キャリア輸送部１０５が形成され得る。この場合には、例えば、第１キャリア輸送部１０５は、図２で示されたようなエネルギーバンド構造を有し得る。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５では、例えば、第１界面領域Ａｂ１におけるＨＯＭＯ準位である第１準位ＥＬ１が、第２界面領域Ａｂ２におけるＨＯＭＯ準位である第２準位ＥＬ２よりも小さくなり得る。さらに、第１キャリア輸送部１０５では、例えば、ＨＯＭＯ準位が、第１方向としての－Ｚ方向に沿って、第１界面領域Ａｂ１から第２界面領域Ａｂ２に向けて増加し得る。ここで、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第１層としてのドーパント層もしくは高ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第１界面領域Ａｂ１におけるＨＯＭＯ準位である第１準位ＥＬ１を、光電変換部１０４のＶＢＭ準位である第３準位ＥＬ３と略同一にしてもよい。また、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第２層としての低ドープ層もしくは無ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第２界面領域Ａｂ２におけるＨＯＭＯ準位である第２準位ＥＬ２を、第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４と略同一にしてもよい。
　ここで、ステップＳ４については、例えば、第１層として高ドープ層を採用し、第２層として低ドープ層もしくは無ドープ層を採用し、第１層および第２層のそれぞれの厚みと、第１層および第２層の加熱における温度および時間の条件と、を適宜設定してもよい。これにより、例えば、図３および図５で示されたように、第１領域１０５１を含む第１キャリア輸送部１０５が形成され得る。ここでは、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第１層として高ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位を、光電変換部１０４におけるＶＢＭ準位である第３準位ＥＬ３と略同一としてもよい。さらに、例えば、第１層および第２層の加熱における温度および時間の条件を適宜設定することで、図３で示されたように、第１領域１０５１、第２領域１０５２および第３領域１０５３を含む第１キャリア輸送部１０５が形成されてもよいし、図５で示されたように、第１領域１０５１および第３領域１０５３を含む第１キャリア輸送部１０５が形成されてもよい。図３で示されたように、第１領域１０５１、第２領域１０５２および第３領域１０５３を含む第１キャリア輸送部１０５が形成される場合には、例えば、第１キャリア輸送部１０５は、図４で示されたようなエネルギーバンド構造を有し得る。この場合には、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第２層として低ドープ層もしくは無ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位を、第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４と略同一としてもよい。図５で示されたように、第１領域１０５１および第３領域１０５３を含む第１キャリア輸送部１０５が形成される場合には、例えば、第１キャリア輸送部１０５は、図６で示されたようなエネルギーバンド構造を有し得る。この場合には、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第２層としての低ドープ層もしくは無ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第２界面領域Ａｂ２におけるＨＯＭＯ準位である第２準位ＥＬ２を、第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４と略同一にしてもよい。
　ここで、ステップＳ４については、例えば、第１層としてドーパント層もしくは高ドープ層を採用し、第２層として低ドープ層もしくは無ドープ層を採用し、第１層および第２層のそれぞれの厚みと、第１層および第２層の加熱における温度および時間の条件と、を適宜設定してもよい。これにより、例えば、図７で示されたように、第２領域１０５２を含む第１キャリア輸送部１０５が形成され得る。ここでは、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第２層として低ドープ層もしくは無ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位を、第１電極部１０６におけるフェルミ準位である第４準位ＥＬ４と略同一としてもよい。また、例えば、第１キャリア輸送部１０５における半導体の材料と、第１層としてのドーパント層もしくは高ドープ層におけるドーパントの濃度と、を適宜設定することで、第１界面領域Ａｂ１におけるＨＯＭＯ準位である第１準位ＥＬ１を、光電変換部１０４のＶＢＭ準位である第３準位ＥＬ３と略同一にしてもよい。
　＜１－４．太陽電池モジュール１＞
　図１０で示されるように、例えば、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子１０と、集電部３０とを備えている。第１実施形態に係る太陽電池モジュール１において、複数の太陽電池素子１０は、１つの基板部１０１を共有している。言い換えると、第１実施形態に係る太陽電池モジュール１において、1つの基板部１０１の上に、複数の第２電極部１０２が形成されている。
　集電部３０は、取出電極として機能する。集電部３０は、例えば、アルミニウムまたは銅の配線であってよい。集電部３０は、例えば、太陽電池素子１０で発電した電気を取り出す端子と接続している。
　＜２．他の実施形態＞
　本開示は上述の第１実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
　＜２－１．第２実施形態＞
　以下において、第２実施形態について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
　図１１は、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の断面構成の第１例を模式的に示す図である。図１２は、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の第１電極部１０６、第１キャリア輸送部１０５、光電変換部１０４、および第２キャリア輸送部１０３の間におけるエネルギー準位の関係の第１例を示すエネルギーバンド図である。
　図１１で示されるように、第２実施形態に係る太陽電池素子４０は、図３で示された上記第１実施形態に係る太陽電池素子１０の一例を基礎として、第１キャリア輸送部１０５が、第３領域１０５３の代わりに第４領域１０５４を含んでいる構成を有する。第４領域１０５４は、第１領域１０５１と第２領域１０５２との間に位置している。この場合には、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図１２で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図１２のエネルギーバンド図は、図４のエネルギーバンド図を基礎として、第３領域１０５３の禁制帯Ｂ１０５３のエネルギー準位の代わりに、第４領域１０５４の禁制帯Ｂ１０５４のエネルギー準位が示されたエネルギーバンド図である。第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位は、第１準位ＥＬ１と第２準位ＥＬ２との間のエネルギー準位である第５準位ＥＬ５と略同一である。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５の第４領域１０５４は、第１領域１０５１から第２領域１０５２までの第４の所定の厚みの分だけ、ＨＯＭＯ準位が第５準位ＥＬ５と略同一となっていると言ってもよい。さらに換言すれば、第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位は、第１方向としての－Ｚ方向に沿って、第５準位ＥＬ５と略同一であると言ってもよい。この場合、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向けて離散的に増加している。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて離散的に増加している。より具体的には、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、第１面ＣＦ１から第２面ＣＦ２に向けて階段状に増加している。換言すれば、第１キャリア輸送部１０５におけるＨＯＭＯ準位は、第１面ＣＦ１に沿った第１界面領域Ａｂ１から第２面ＣＦ２に沿った第２界面領域Ａｂ２に向けて階段状に増加している。なお、第１準位ＥＬ１と第５準位ＥＬ５との差と、第２準位ＥＬ２と第５準位ＥＬ５との差とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
　図１１で例示された第２実施形態に係る太陽電池素子４０は、例えば、図１３に示されるように、上記第１実施形態と同じく、上記のステップＳ１からステップＳ３の処理をこの記載の順に行った後に、ステップＳ４Ａの処理を行い、さらに上記第１実施形態と同じく、上記のステップＳ５の処理を行うことで、製造され得る。ステップＳ４Ａでは、ステップＳ４１、ステップＳ４２およびステップＳ４３の処理をこの記載の順に行う。
　ステップＳ４１では、光電変換部１０４上に第１キャリア輸送部１０５の第１領域１０５１を形成する。ここでは、例えば、光電変換部１０４上に第２Ａ原料液を塗布し、この塗布後の第２Ａ原料液に乾燥およびアニールを施すことで、光電変換部１０４上に第１領域１０５１を形成することができる。第２Ａ原料液の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤなどの有機半導体の材料にドーパントが添加された材料が適用され得る。ここで、第２Ａ原料液におけるドーパントの濃度は、後述する第２Ｂ原料液および第２Ｃ原料液のそれぞれにおけるドーパントの濃度よりも大きい。ドーパントとしては、例えば、ＬｉＴＦＳＩまたはＴＢＰなどが採用され得る。
　ステップＳ４２では、第１キャリア輸送部１０５の第１領域１０５１上に第１キャリア輸送部１０５の第４領域１０５４を形成する。ここでは、例えば、第１領域１０５１の上に第２Ｂ原料液を塗布し、この塗布後の第２Ｂ原料液に乾燥およびアニールを施すことで、第１領域１０５１上に第４領域１０５４を形成することができる。第２Ｂ原料液の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤなどの有機半導体の材料にドーパントが添加された材料が適用され得る。ここで、第２Ｂ原料液におけるドーパントの濃度は、後述する第２Ｃ原料液におけるドーパントの濃度よりも大きい。ドーパントとしては、例えば、ＬｉＴＦＳＩまたはＴＢＰなどが採用され得る。
　ステップＳ４３では、第１キャリア輸送部１０５の第４領域１０５４上に第１キャリア輸送部１０５の第２領域１０５２を形成する。ここでは、例えば、第４領域１０５４の上に第２Ｃ原料液を塗布し、この塗布後の第２Ｃ原料液に乾燥およびアニールを施すことで、第４領域１０５４上に第２領域１０５２を形成することができる。第２Ｃ原料液の材料には、例えば、ｓｐｉｒｏ－ＯＭｅＴＡＤ、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＡＡまたはＰｏｌｙ－ＴＰＤなどの有機半導体の材料にドーパントが添加された材料が適用され得る。ドーパントとしては、ＬｉＴＦＳＩまたはＴＢＰなどが採用され得る。
　このような構造を有する第１キャリア輸送部１０５が採用されることで、ドーパントを拡散させる条件を制御することなく、第１領域１０５１および第２領域１０５２の厚みを制御することができる。これにより、第１キャリア輸送部１０５の厚みが大きい場合でも、第１領域１０５１と第２領域１０５２の厚みを制御しやすくすることができる。
　なお、以上の第２実施形態の説明では、第１キャリア輸送部１０５が第１領域１０５１第４領域１０５４および第２領域１０５２の３つの領域で構成されていたが、第１キャリア輸送部１０５はこのような構造に限られない。例えば、第１キャリア輸送部１０５は、第１領域１０５１と第２領域１０５２との間に、第１準位ＥＬ１と第２準位ＥＬ２との間において相互に異なるＨＯＭＯ準位を有する複数の領域を備えてもよい。
　また、例えば、図１４で示されるように、第２実施形態における太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、第１領域１０５１と第４領域１０５４との間に位置している第１界面層１０５５を含んでいてもよい。この場合には、例えば、第１領域１０５１の材料と第４領域１０５４の材料とが異なっていても、第１界面層１０５５の存在によって、第１領域１０５１の材料と第４領域１０５４の材料とが接触して第１領域１０５１の材料および第４領域１０５４の材料のうちの１つ以上の材料が劣化することが低減され得る。この場合には、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図１５で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図１５のエネルギーバンド図は、図１２のエネルギーバンド図を基礎として、第１領域１０５１の禁制帯Ｂ１０５１のエネルギー準位と第４領域１０５４の禁制帯Ｂ１０５４のエネルギー準位との間に第１界面層１０５５の禁制帯Ｂ１０５５のエネルギー準位が加えられたエネルギーバンド図である。例えば、図１５で示されるように、第１界面層１０５５におけるＨＯＭＯ準位は、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位以上であり且つ第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位以下であってよい。換言すれば、第１界面層１０５５におけるＨＯＭＯ準位は、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第１準位ＥＬ１以上であり且つ第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第５準位ＥＬ５以下であってもよい。第１界面層１０５５の材料には、例えば、特定波長域の光に対する透光性を有する材料が用いられてよい。第１界面層１０５５の材料には、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）またはタンデム型太陽電池のバッファ層に用いられる材料などが適用されてよい。第１界面層１０５５は、例えば、この第１界面層１０５５の材料を含む原料液を第１領域１０５１上に塗布し、この塗布後の原料液に乾燥およびアニールを施すことで形成されてよい。また、第１界面層１０５５は、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって形成されてもよい。
　また、例えば、図１６で示されるように、第２実施形態における太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、第２領域１０５２と第４領域１０５４との間に位置している第２界面層１０５６を含んでいてもよい。この場合には、例えば、第２領域１０５２の材料と第４領域１０５４の材料とが異なっていても、第２界面層１０５６の存在によって、第２領域１０５２の材料と第４領域１０５４の材料とが接触して第２領域１０５２の材料および第４領域１０５４の材料のうちの１つ以上の材料が劣化することが低減され得る。この場合には、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図１７で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図１７のエネルギーバンド図は、図１２のエネルギーバンド図を基礎として、第２領域１０５２の禁制帯Ｂ１０５２のエネルギー準位と第４領域１０５４の禁制帯Ｂ１０５４のエネルギー準位との間に第２界面層１０５６の禁制帯Ｂ１０５６のエネルギー準位が加えられたエネルギーバンド図である。例えば、図１７で示されるように、第２界面層１０５６におけるＨＯＭＯ準位は、第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位以上であり且つ第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位以下であってよい。換言すれば、第２界面層１０５６におけるＨＯＭＯ準位は、第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第５準位ＥＬ５以上であり且つ第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第２準位ＥＬ２以下であってもよい。第２界面層１０５６の材料には、例えば、特定波長域の光に対する透光性を有する材料が用いられてよい。第２界面層１０５６の材料には、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）またはタンデム型太陽電池のバッファ層に用いられる材料などが適用されてよい。第２界面層１０５６は、例えば、この第２界面層１０５６の材料を含む原料液を第４領域１０５４上に塗布し、この塗布後の原料液に乾燥およびアニールを施すことで形成されてよい。また、第２界面層１０５６は、例えば、スパッタリングなどの真空プロセスによって形成されてもよい。
　また、例えば、図１８で示されるように、第２実施形態における太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、上記の第１界面層１０５５と、上記の第２界面層１０５６と、を含んでいてもよい。第１界面層１０５５は、第１領域１０５１と第４領域１０５４との間に位置している。第２界面層１０５６は、第２領域１０５２と第４領域１０５４との間に位置している。この場合には、第２実施形態に係る太陽電池素子４０の第１キャリア輸送部１０５は、例えば、図１９で示されるようなエネルギーバンド構造を有していてよい。図１９のエネルギーバンド図は、図１２のエネルギーバンド図を基礎として、第１領域１０５１の禁制帯Ｂ１０５１のエネルギー準位と第４領域１０５４の禁制帯Ｂ１０５４のエネルギー準位との間に第１界面層１０５５の禁制帯Ｂ１０５５のエネルギー準位が加えられ、かつ第２領域１０５２の禁制帯Ｂ１０５２のエネルギー準位と第４領域１０５４の禁制帯Ｂ１０５４のエネルギー準位との間に第２界面層１０５６の禁制帯Ｂ１０５６のエネルギー準位が加えられたエネルギーバンド図である。例えば、図１９で示されるように、第１界面層１０５５におけるＨＯＭＯ準位は、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位以上であり且つ第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位以下であってよい。換言すれば、第１界面層１０５５におけるＨＯＭＯ準位は、第１領域１０５１におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第１準位ＥＬ１以上であり且つ第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第５準位ＥＬ５以下であってもよい。また、例えば、図１９で示されるように、第２界面層１０５６におけるＨＯＭＯ準位は、第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位以上であり且つ第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位以下であってよい。換言すれば、第２界面層１０５６におけるＨＯＭＯ準位は、第４領域１０５４におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第５準位ＥＬ５以上であり且つ第２領域１０５２におけるＨＯＭＯ準位と略同一である第２準位ＥＬ２以下であってもよい。
　＜２－２．その他の実施形態＞
　上記第１実施形態および上記第２実施形態において、第３準位ＥＬ３が、光電変換部１０４におけるＶＢＭ準位であったが、これに限られない。例えば、光電変換部１０４に適用されるｉ型半導体が、有機半導体である場合には、第３準位ＥＬ３は、光電変換部１０４における最高被占軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ準位）であってもよい。
　本開示を各種の図面および各種の実施形態に基づいて説明してきたが、当業者であれば本開示に基づいた種々の変形および修正を行うことが可能である。したがって、これらの変形および修正は、本開示の範囲に含まれる。例えば、各機能部および各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しない形態で再配置を行うことが可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本開示は、上記の各実施形態を忠実に実施することに限定されない。適宜、各実施形態の一部の特徴を組み合わせてもよいし、各実施形態の一部を省略してもよい。
　＜２－３．本開示のまとめ＞
　本開示には、以下の内容が含まれる。
　一実施形態において、（１）太陽電池素子は、第１電極部と、光電変換部と、前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置する第１キャリア輸送部と、を備える。前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接する面である第１面での最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第１電極部と接する面である第２面での最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい。
　（２）上記（１）の太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１面から前記第２面に向かう第１方向に沿って前記第１面から前記第２面に向けて増加する。
　（３）上記（１）から（２）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１準位は、前記光電変換部の価電子帯上端のエネルギー準位である第３準位と略同一である。
　（４）上記（１）から（３）のいずれかの太陽電池素子において、前記第２準位は、前記第１電極部のフェルミ準位である第４準位と略同一である。
　（５）上記（１）から（４）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部は、前記第１面から前記第１方向に沿って第１の所定の厚みを有する第１領域を備える。前記第１領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第３準位と略同一である。
　（６）上記（１）から（５）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部は、前記第１方向と逆方向に沿って前記第２面から第２の所定の厚みを有する第２領域をさらに備える。前記第２領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第４準位と略同一である。
　（７）上記（１）から（６）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第１電極部との間に第３領域をさらに備える。前記第３領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１方向に沿って増加する。
　（８）上記（１）から（７）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第２領域との間に第４領域をさらに備える。前記第４領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１準位以上かつ前記第２準位以下のエネルギー準位である第５準位と略同一である。
　（９）上記（１）から（８）のいずれかの太陽電池素子において、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第４領域との間に第１界面層と、前記第２領域と前記第４領域との間に第２界面層と、を備える。
　一実施形態において、（１０）太陽電池モジュールは、第１電極部と、光電変換部と、前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置する第１キャリア輸送部と、を備える。前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接する面である第１面での最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第１電極部と接する面である第２面での最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい。
　（１１）上記（１０）の太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１面から前記第２面に向かう第１方向に沿って前記第１面から前記第２面に向けて増加する。
　（１２）上記（１０）から（１１）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１準位は、前記光電変換部の価電子帯上端のエネルギー準位である第３準位と略同一である。
　（１３）上記（１０）から（１２）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第２準位は、前記第１電極部のフェルミ準位である第４準位と略同一である。
　（１４）上記（１０）から（１３）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部は、前記第１面から前記第１方向に沿って第１の所定の厚みを有する第１領域を備える。前記第１領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第３準位と略同一である。
　（１５）上記（１０）から（１４）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部は、前記第１方向と逆方向に沿って前記第２面から第２の所定の厚みを有する第２領域をさらに備える。前記第２領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第４準位と略同一である。
　（１６）上記（１０）から（１５）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第１電極部との間に第３領域をさらに備える。前記第３領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１方向に沿って増加する。
　（１７）上記（１０）から（１６）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第２領域との間に第４領域をさらに備える。前記第４領域における前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１準位以上かつ前記第２準位以下のエネルギー準位である第５準位と略同一である。
　（１８）上記（１０）から（１７）のいずれかの太陽電池モジュールにおいて、前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第４領域との間に第１界面層と、前記第２領域と前記第４領域との間に第２界面層と、を備える。
　一実施形態において、（１１）太陽電池素子の製造方法において、光電変換部を形成する第１ステップと、光電変換部上にドーパント層を形成する第２ステップと、ドーパント層上に第１キャリア輸送部を形成する第３ステップと、第１キャリア輸送部上に第１電極部を形成する第４ステップと、を備える。
１　　　：太陽電池モジュール
１０　　：太陽電池素子
１０１　：基板部
１０２　：第２電極部
１０３　：第２キャリア輸送部
１０４　：光電変換部
１０５　：第１キャリア輸送部
１０５１：第１領域
１０５２：第２領域
１０５３：第３領域
１０５４：第４領域
１０５５：第１界面層
１０５６：第２界面層
１０６　：第１電極部
Ｆ１　　：第１素子面
Ｆ２　　：第２素子面
ＣＦ１　：第１面
ＣＦ２　：第２面
ＥＬ１　：第１準位
ＥＬ２　：第２準位
ＥＬ３　：第３準位
ＥＬ４　：第４準位
ＥＬ５　：第５準位
２０　　：導線
３０　　：集電部
４０　　：太陽電池素子

Claims (17)

  1. 　第１電極部と、
    　光電変換部と、
    　前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備え、
    　前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部と接している第２面と、を有し、
    　前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第２面に沿った第２界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい、太陽電池素子。
  2. 　前記第１キャリア輸送部の最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１面から前記第２面に向かう第１方向に沿って前記第１界面領域から前記第２界面領域に向けて増加している、請求項１に記載の太陽電池素子。
  3. 　前記第１準位は、前記光電変換部における価電子帯上端のエネルギー準位である第３準位と略同一である、請求項１または請求項２に記載の太陽電池素子。
  4. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第１面に沿って位置している第１領域、を含み、
    　前記第１領域は、前記第１面から前記第２面に向かう第１方向に沿って前記第１面から第１の所定の厚みを有し、
    　前記第１領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第３準位と略同一である、請求項３に記載の太陽電池素子。
  5. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第１電極部との間に位置している第３領域、を含み、
    　前記第３領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１方向に沿って増加している、請求項４に記載の太陽電池素子。
  6. 　前記第２準位は、前記第１電極部におけるフェルミ準位である第４準位と略同一である、請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の太陽電池素子。
  7. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第２面に沿って位置している第２領域、を含み、
    　前記第２領域は、前記第１面から前記第２面に向かう第１方向とは逆の第２方向に沿って前記第２面から第２の所定の厚みを有し、
    　前記第２領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第４準位と略同一である、請求項６に記載の太陽電池素子。
  8. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第２領域と前記光電変換部との間に第３領域、を含み、
    　前記第３領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１方向に沿って増加している、請求項７に記載の太陽電池素子。
  9. 　前記第２準位は、前記第１電極部におけるフェルミ準位である第４準位と略同一である、請求項４に記載の太陽電池素子。
  10. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第２面に沿って位置している第２領域、を含み、
    　前記第２領域は、前記第１方向とは逆の第２方向に沿って前記第２面から第２の所定の厚みを有し、
    　前記第２領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第４準位と略同一である、請求項９に記載の太陽電池素子。
  11. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第２領域との間に位置している第３領域、を含み、
    　前記第３領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１方向に沿って増加している、請求項１０に記載の太陽電池素子。
  12. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第２領域との間に位置している第４領域、をさらに含み、
    　前記第４領域における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１準位と前記第２準位との間のエネルギー準位である第５準位と略同一である、請求項１０に記載の太陽電池素子。
  13. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第１領域と前記第４領域との間に位置している第１界面層、を含み、
    　前記第１界面層における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第１領域における最高被占軌道のエネルギー準位以上であり、且つ前記第４領域における最高被占軌道のエネルギー準位以下である、請求項１２に記載の太陽電池素子。
  14. 　前記第１キャリア輸送部は、前記第２領域と前記第４領域との間に位置している第２界面層、を含み、
    　前記第２界面層における最高被占軌道のエネルギー準位は、前記第４領域における最高被占軌道のエネルギー準位以上であり、且つ前記第２領域における最高被占軌道エネルギー準位以下である、請求項１２または請求項１３に記載の太陽電池素子。
  15. 　第１電極部と、
    　光電変換部と、
    　前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備え、
    　前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部と接している第２面と、を有し、
    　前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域におけるキャリア密度が、前記第２面に沿った第２界面領域におけるキャリア密度よりも大きい、太陽電池素子。
  16. 　第１電極部と、
    　光電変換部と、
    　前記第１電極部と前記光電変換部との間に位置している第１キャリア輸送部と、を備え、
    　前記第１キャリア輸送部は、前記光電変換部と接している第１面と、前記第１電極部と接している第２面と、を有し、
    　前記第１キャリア輸送部では、前記第１面に沿った第１界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第１準位が、前記第２面に沿った第２界面領域における最高被占軌道のエネルギー準位である第２準位よりも小さい、太陽電池モジュール。
  17. 　光電変換部を形成する第１ステップと、
    　前記光電変換部上に第１キャリア輸送部を形成する第２ステップと、
    　前記第１キャリア輸送部上に第１電極部を形成する第３ステップと、を有し、
    　前記第２ステップは、前記光電変換部上に第１層を形成する第２Ａステップと、前記第１層上に第２層を形成する第２Ｂステップと、前記第１層および前記第２層を加熱することで前記第１層に含まれているドーパントを前記第２層に拡散させることで前記第1層および前記第２層から前記第１キャリア輸送部を生成する第２Ｃステップと、を含み、
    　前記第１層は、前記第２層よりも高いドーパントの濃度を有し、
    　前記第２層は、前記第１層よりも低いドーパントの濃度を有するか、またはドーパントを含まず、前記第１キャリア輸送部を構成する半導体の材料を含む、太陽電池素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007134444A (ja) * 2005-11-09 2007-05-31 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku 太陽電池
WO2014061857A1 (ko) * 2012-10-18 2014-04-24 서울대학교 산학협력단 낮은 최고준위점유분자궤도 에너지 준위의 전자 공여체를 사용한 유기 태양전지에서 Ｓ형태의 전류-전압 그래프를 극복하기 위한 효과적인 ｐ형 도펀트, 레늄 산화물
JP2017534179A (ja) * 2014-11-05 2017-11-16 学校法人沖縄科学技術大学院大学学園 ペロブスカイトベースのデバイス用ドーピング操作正孔輸送層
WO2020175501A1 (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 京セラ株式会社 太陽電池素子、および太陽電池素子の製造方法

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