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公開番号2025044490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152083
出願日2023-09-20
発明の名称太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H10F 10/16 20250101AFI20250326BHJP()
要約【課題】変換効率に優れた太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】実施形態の太陽電池は、p電極と、n電極と、p電極上に設けられた亜酸化銅化合物を主体とするp型光吸収層と、p型光吸収層とn電極の間に設けられたn型層と、p型光吸収層とn型層の間に、第1金属の化合物と、有する。第1金属の化合物がp型光吸収層を覆う被覆率は、10[%]以上100[%]未満である。第1金属は、Al、Hf、Zr及びBからなる群より選ばれる1種以上の元素である。亜酸化銅化合物は、第1金属の化合物及びn型層と直接的に接する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ｐ電極と、
ｎ電極と、
前記ｐ電極上に設けられた亜酸化銅化合物を主体とするｐ型光吸収層と、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ電極の間に設けられたｎ型層と、
前記ｐ型光吸収層と前記ｎ型層の間に、第１金属の化合物と、有し、
前記第１金属の化合物が前記ｐ型光吸収層を覆う被覆率は、１０［％］以上１００［％］未満であり、
前記第１金属は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＢからなる群より選ばれる１種以上の元素であり、
前記亜酸化銅化合物は、前記第１金属の化合物及び前記ｎ型層と直接的に接する太陽電池。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記第１金属の化合物は、Ａｌ
ｘ１
Ｈｆ
ｘ２
Ｚｒ
ｘ３
Ｂ
ｘ４
Ｏ
ｙ
で表される化合物であり、
ｘ１、ｘ２、ｘ３及びｘ４は、０．８≦ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４≦１．２を満たし、
ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４及びｙは、０．３≦（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）／ｙ≦０．８を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１金属の化合物は、Ａｌ
ｘ１
Ｏ
ｙ
で表される化合物であり、
ｘ１及びｙは、０．５≦ｘ１／ｙ≦０．８を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第１金属の化合物は、Ｈｆ
ｘ２
Ｏ
ｙ
で表される化合物であり、
ｘ２及びｙは、０．３≦ｘ２／ｙ≦０．７を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第１金属の化合物は、Ｚｒ
ｘ３
Ｏ
ｙ
で表される化合物であり、
ｘ３及びｙは、０．３≦ｘ３／ｙ≦０．７を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記第１金属の化合物は、Ｂ
ｘ４
Ｏ
ｙ
で表される化合物であり、
ｘ４及びｙは、０．５≦ｘ４／ｙ≦０．８を満たす請求項１に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記亜酸化銅化合物は、赤銅鉱型構造を有する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記被覆率は、５０％以上１００％未満である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記被覆率は、６０％以上１００％未満である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第１金属の化合物の平均高さは、０．２［ｎｍ］以上１［ｎｍ］以下である請求項１に記載の太陽電池。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
新しい太陽電池の１つに、亜酸化銅（Ｃｕ
２
Ｏ）を光吸収層に用いた太陽電池がある。Ｃｕ
２
Ｏはワイドギャップ半導体である。Ｃｕ
２
Ｏは地球上に豊富に存在する銅と酸素からなる安全かつ安価な材料であるため、高効率かつ低コストな太陽電池が実現できると期待されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Johannes Lockingera et. al., The use of HfO2 in a point contact concept for front interface passivation of Cu(In,Ga)Se2 solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells 195 (2019) 213-219.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、変換効率に優れた太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の太陽電池は、ｐ電極と、ｎ電極と、ｐ電極上に設けられた亜酸化銅化合物を主体とするｐ型光吸収層と、ｐ型光吸収層とｎ電極の間に設けられたｎ型層と、ｐ型光吸収層とｎ型層の間に、第１金属の化合物と、有する。第１金属の化合物がｐ型光吸収層を覆う被覆率は、１０［％］以上１００［％］未満である。第１金属は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ及びＢからなる群より選ばれる１種以上の元素である。亜酸化銅化合物は、第１金属の化合物及びｎ型層と直接的に接する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態の太陽電池の模式断面図。
図２は、実施形態の太陽電池の分析スポットを説明する図。
図３は、実施形態の第１金属の化合物の分布を示す模式図。
図４は、実施形態の第１金属の化合物の分布を示す模式図。
図５は、実施形態の第１金属の化合物の分布を示す模式図。
図６は、実施形態の第１金属の化合物の分布を示す模式図。
図７は、実施形態の多接合型太陽電池の断面図。
図８は、実施形態の太陽電池モジュールの斜視図。
図９は、実施形態の太陽電池モジュールの断面図。
図１０は、実施形態の太陽光発電システムの構成図。
図１１は、実施形態の車両の模式図。
図１２は、実施形態の飛翔体の模式図。
図１３は、実施例に関する表。
図１４は、実施例に関する表。
図１５は、実施例に関する表。
図１６は、実施例に関する表。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、特に記載が無い限り、２５℃、１気圧（大気）における物性値を示している。また、平均は、算術平均値を表している。各濃度は、対象の領域又は層の平均濃度である。各層において、特定の元素が含まれるとは、例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）で存在が確認される元素であり、特定の元素が含まれないとは、例えば、ＳＩＭＳで存在が確認できない元素である。
【０００８】
明細書中、「／」は、割り算記号を表している。ただし、「又は／及び」の「／」は、「又は」を意味している。明細書中「・」はかけ算記号を表している。明細書の数値の「．」は、小数点を表している。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態は、太陽電池に関する。図１に、第１実施形態の太陽電池１００の模式断面図を示す。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池１００は、基板１、第１電極であるｐ電極２と、ｐ型光吸収層３と、ｎ型層４と、第２電極であるｎ電極５と、第１金属の化合物６を有する。ｎ型層４のｎ電極５との間等には、図示しない中間層が含まれていてもよい。太陽光はｎ電極５側、ｐ電極２側いずれから入射しても良いが、ｎ電極５側から入射するのがより好ましい。実施形態の太陽電池１００は、透過型の太陽電池であるため、多接合型太陽電池のトップセル側（光入射側）に用いることが好ましい。図１では基板１をｐ電極２のｐ型光吸収層３側とは反対側に設けているが、基板１をｎ電極５のｎ型層４側とは反対側に設けてもよい。以下は、図１に示す形態について説明するが、基板１の位置が異なること以外はｎ電極５側に基板１が設けられた形態も同様である。実施形態の太陽電池１００は、ｎ電極５側からｐ電極２側に向かって光が入射する。
【００１０】
実施形態の太陽電池１００は、ｐ電極２及びｎ電極５に透過型の電極を用いると、７００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長帯の光の透過率が高く、色が赤系（赤褐色）、黄色系やオレンジ系の透過型の太陽電池である。
（【００１１】以降は省略されています）

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