(57)【要約】  本発明は、より高い変換効率を有する新規な太陽電池素子を提供することを目的とする。  本発明の太陽電池素子は、ｐ側電極、ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層、およびＶｘＺｎ１−ｘ層、を具備する。ｐ側電極（５３）は、ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層（３１）に電気的に接続されており、ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層（３１）、ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層（３２）、ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層（４，４１，４２）、およびＶｘＺｎ１−ｘ層（５１）は、この順で積層されている。ＶｘＺｎ１−ｘ層（５１）は、ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層に接しており、ｘは０．３以上０．９９以下の値を表し、ＶｘＺｎ１−ｘ層（５１）は、１ナノメートル以上５ナノメートル以下の厚みを有する。
2013105488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池素子であって、以下を具備する：
ｐ側電極、
ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、
ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、
ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層、および
ＶｘＺｎ１−ｘ層、ここで、
前記ｐ側電極は、前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層に電気的に接続されており、
前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、前記ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層、前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層、および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層は、この順で積層されており、
前記ＶｘＺｎ１−ｘ層は、前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層に接しており、
ｘは０．３以上０．９９以下の値を表し、
そして前記ＶｘＺｎ１−ｘ層は、１ナノメートル以上５ナノメートル以下の厚みを有する。
【請求項２】
さらに透明導電層を具備し、
前記ＶｘＺｎ１−ｘ層は、前記透明電極層および前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層の間に挟まれている、
請求項１記載の太陽電池素子。
【請求項３】
太陽電池素子を用いて、電力を発生する方法であって、以下の工程を具備する：
請求項１に記載の太陽電池素子を用意する工程（ａ）、
および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層およびｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層を介して前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層および前記ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層に入射光を照射させ、前記ｐ側電極および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層の間に電圧差を発生させる工程（ｂ）。
【請求項４】
前記太陽電池素子は更に透明導電層を具備し、
前記ＶｘＺｎ１−ｘ層は、前記透明電極層および前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層の間に挟まれている、
請求項３に記載の太陽電池素子を用いて電力を発生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、特許文献１に開示されている太陽電池素子を示す。この太陽電池素子は、ガラス基板９１、第１透明導電膜９２、金属薄膜９８、ｐ型層９５、Ｉ型層９６、ｎ型層９７、および第２透明導電膜９４をこの順で具備する。金属薄膜９８は、高い仕事関数を有する。入射光は、ガラス基板９１を介して層９５〜９７に進む。金属薄膜９８の材料の例は、ロジウム、イリジウム、金、パラジウム、またはニッケルである。金属薄膜９８は、１〜１０ナノメートルの厚みを有する。【０００３】
図１１は、特許文献２に開示されている有機太陽電池素子を示す。この太陽電池素子は、基板９２０、第１電極９３２、第１金属層９４２、活性層９５０、第２金属層９４４、および第２電極９３４をこの順に具備する。第１電極９３２および第２電極９３４の材料の例は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの混合体である。第１金属層９４２は３．７ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の仕事関数を有する。第１金属層９４２の酸化物は半導体性質を有する。第１金属層９４２は、２ナノメートル〜５０ナノメートルの厚みを有する。第１金属層９４２の材料の例は、亜鉛、錫、チタン、またはニオブである。第２金属層９４４は、第１金属層９４２と同じである。【０００４】
特許文献３、特許文献４、および特許文献５は、バナジウム、銅、亜鉛、金、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、タングステン、銀、錫、チタン、パラジウム、白金、およびこれらの合金が、高い仕事関数を有することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６１−０４３８７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１９６７８号公報
【特許文献３】特開２０００−０９１０７８号公報（段落番号００２３を参照）
【特許文献４】特開２０１０−５１８５５７号公報（段落番号００３５を参照）
【特許文献５】特開２００１−０５２８７７号公報（段落番号００３０を参照）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｊｅｎｎｙ  Ｎｅｌｓｏｎ  （２００３），  Ｔｈｅ  ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，  Ｉｍｐｅｒｉａｌ  ｃｏｌｌｅｇｅ  ｐｒｅｓｓ，  ｐｐ．１１−１３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、より高い変換効率を有する新規な太陽電池素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
Ａ１．太陽電池素子であって、以下を具備する：
ｐ側電極５３、ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３１、ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３２、ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４、および
ＶｘＺｎ１−ｘ層５１。ここで、前記ｐ側電極５３は、前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３１に電気的に接続されており、前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３１、前記ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３２、前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４、および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、この順で積層されており、前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４に接しており、ｘは０．３以上０．９９以下の値を表し、そして前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、１ナノメートル以上５ナノメートル以下の厚みを有する。【０００９】
Ａ２．項目Ａ１に記載の太陽電池素子であって、さらに透明導電層５２を具備する。ここで前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、前記透明電極層５２および前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４の間に挟まれている。【００１０】
Ｂ１．太陽電池素子を用いて、電力を発生する方法であって、以下の工程を具備する：
項目Ａ１に記載の太陽電池素子を用意する工程（ａ）、および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１およびｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４を介して前記ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３１および前記ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層３２に入射光を照射させ、前記ｐ側電極５３および前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１の間に電圧差を発生させる工程（ｂ）。【００１１】
Ｂ２．項目Ｂ１に記載の太陽電池素子を用いて電力を発生する方法であって、さらに透明導電層５２を具備する。ここで前記ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、前記透明電極層５２および前記ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４の間に挟まれている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、より高い光電変換効率を有する新規な太陽電池素子およびその製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態による太陽電池装置８１の断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態による太陽電池素子７１の断面図を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施形態による発電層４６の断面図を示す。
【図２】図２は、太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図３】図３は、図２に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図４】図４は、図３に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図５】図５は、図４に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図６】図６は、図５に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図７】図７は、図６に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図８】図８は、図７に続く太陽電池素子７１を製造する方法に含まれる１工程の断面図を示す。
【図９】図９は、実施例１において得られたＩ−Ｖ曲線を示す。
【図１０】図１０は、特許文献１に開示されている太陽電池素子を示す図である。
【図１１】図１１は、特許文献２に開示されている有機太陽電池素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態が、図面を参照しながら、以下、説明される。
【００１５】
（実施形態）
図１Ａは、本実施形態による太陽電池装置８１の断面図を示す。
【００１６】
太陽電池装置８１は、太陽電池素子７１、集光レンズ７２、放熱板７３、反射防止膜７４、配線板７５、およびスペーサ７６を具備する。配線板７５は放熱板７３上に設けられている。太陽電池素子７１は、配線板７５上に設けられている。スペーサ７６が、集光レンズ７２および放熱板７３の間に挟まれている。
【００１７】
放熱板７３は、アルミ板または銅板であることが望ましい。
【００１８】
配線板７５は、表面に金属配線を有する絶縁板から構成されることが望ましい。この絶縁板の好適な材料は、エポキシ樹脂である。
【００１９】
スペーサ７６は、太陽電池素子７１および集光レンズ７２の間に形成される間隔を一定の距離に保持する。さらに、スペーサ７６は、集光レンズ７２および配線板７５の間の接着層として機能することが望ましい。スペーサ７６の好適な材料の例は、ガラスまたはエポキシ樹脂である。
【００２０】
図１Ｂは、本実施形態による太陽電池素子７１の断面図を示す。
【００２１】
太陽電池素子７１は、表面電極５３、発電層４６、および裏面電極５４を具備する。
【００２２】
表面電極５３は、ｐ側電極として機能する。表面電極５３は、ｐ側バス電極層５３１、およびｐ側電極配線部５３２により構成されることが望ましい。表面電極５３は、さらに透明電極層５２を具備することが好ましい。透明電極層５２の材料の例は、酸化亜鉛である。
【００２３】
裏面電極５４は、ｎ側バス電極層５４１およびｎ側電極配線部５４２により構成されることが望ましい。
【００２４】
表面電極５３および裏面電極５４は、独立して配線板５５に設けられた金属配線（図示せず）に電気的に接続されている。より詳細には、ｐ側電極配線部５３２の下面およびｎ側接続部５４２の下面が、独立して金属配線に電気的に接続されている。
【００２５】
図１Ｃは、発電層４６の断面図を示す。
【００２６】
発電層４６は、ｎ側コンタクト層４２、ｎ側窓層４１、ｎ型エミッタ層３２、ｐ型ベース層３１、ｐ側窓層２２、およびｐ側コンタクト層２１を具備している。これらの層はこの順に積層されている。ｐ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層２は、ｐ側コンタクト層２１およびｐ側窓層２２を含む。ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層４は、ｎ側コンタクト層４１およびｎ側窓層４２を含む。ｎ型半導体層は、ｎ側コンタクト層４２、ｎ側窓層４１、およびｎ型エミッタ層３２を具備している。ｐ型半導体層は、ｐ型ベース層３１、ｐ側窓層２２、およびｐ側コンタクト層２１を具備している。これらの層は、有機金属気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という）のような一般的な半導体結晶成長方法により形成され得る。
【００２７】
図１Ｂおよび図１Ｃに示されるように、ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、透明電極層５２およびｎ型半導体層に挟まれている。ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、ｎ型半導体層に接する。
【００２８】
より詳細には、ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、透明電極層５２およびｎ側コンタクト層４２に挟まれている。ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、ｎ側コンタクト層４２に接する。
【００２９】
透明電極層５２は、反射防止膜７４により被覆され得る。反射防止膜７４の好適な材料は、酸化チタンまたはフッ化マグネシウムである。
【００３０】
ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、バナジウムおよび亜鉛の合金からなる。ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、スパッタ法により形成され得る。文字「ｘ」は０．３以上０．９９以下の値を表す。ｘが０．３未満である場合、光電変換効率が低下する。後述される比較例１を参照せよ。同様に、ｘが０．９９を超えると、光電変換効率が低下する。後述される比較例２を参照せよ。
【００３１】
ＶｘＺｎ１−ｘ層５１は、１ナノメートル以上５ナノメートル以下の厚みを有する。ＶｘＺｎ１−ｘ層５１が形成されない場合、光電変換効率が低下する。後述される比較例３を参照せよ。ＶｘＺｎ１−ｘ層５１が５ナノメートルを超える厚みを有する場合、光電変換効率が低下する。後述される比較例４を参照せよ。
【００３２】
ｐｎ接合が、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層の間に挟まれる界面に形成されている。より詳細には、ｐｎ接合は、ｐ型ベース層３１およびｎ型エミッタ層３２の間に挟まれる界面に形成されている。
【００３３】
ｎ側コンタクト層４２は、ｎ側窓層４１と裏面電極５４との間にオーミック接合を形成する。ｎ側コンタクト層４２の材料はｎ型ＧａＡｓであることが望ましい。
【００３４】
ｎ側窓層４１は、ＧａＡｓの格子定数と近い格子定数を持ち、かつＧａＡｓよりも大きなバンドギャップを有するｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体からなる。ｎ側窓層４１の材料の例は、ｎ型ＩｎＧａＰ、ｎ型ＩｎＡｌＰ、またはｎ型ＩｎＡｌＧａＰである。
【００３５】
ｎ型エミッタ層３２は、ｐ型ベース層３１とｐｎ接合を形成するＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体からなる。ｎ型エミッタ層３２の材料の例は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ、ｎ型ＧａＡｓ、またはｎ型ＩｎＧａＰである。
【００３６】
ｐ型ベース層３１は、ｎ型エミッタ層３２とｐｎ接合を形成するＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体からなる。ｐ型ベース層３１の材料の例は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ、ｐ型ＧａＡｓ、またはｐ型ＩｎＧａＰである。
【００３７】
ｐ側窓層２２は、ＧａＡｓの格子定数と近い格子定数を持ち、かつＧａＡｓよりも大きなバンドギャップを有するｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体からなる。ｐ側窓層２２の材料の例は、ｐ型ＩｎＧａＰ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＰ、またはｐ型ＩｎＡｌＰである。
【００３８】
ｐ側コンタクト層２１は、ｐ側窓層２２とｐ側バス電極層５３１と間にオーミック接続を形成する。ｐ側コンタクト層２１の材料の例は、ｐ型ＧａＡｓのようなｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族の化合物半導体である。
【００３９】
絶縁膜５５が発電層４６の周面に形成される。絶縁膜５５の好適な材料の例は、ノンドープのＩｎＧａＰ、二酸化シリコン、または窒化シリコンである。
【００４０】
集光レンズ７２の表側の面には入射光が照射される。入射光は、太陽光であることが望ましい。入射光は集光レンズ７２によって太陽電池素子７１に集束される。集光レンズ７２は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の直径、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚み、および１．１以上２．０以下の屈折率を有することが望ましい。集光レンズ７２の材料は、高い透過率を有するガラスまたは樹脂が望ましい。
【００４１】
反射防止膜７４を介して太陽電池素子７１に到達した入射光は、透明電極層５２、ＶｘＺｎ１−ｘ層５１、ｎ側コンタクト層４２、およびｎ側窓層４１をこの順で透過する。その後、入射光は、ｎ型エミッタ層３２およびｐ型ベース層３１において光電変換される。この光電変換により、表面電極５３およびＶｘＺｎ１−ｘ層５１の間に電圧が生じる。
【００４２】
（実施例）
以下の実験例は本発明をより詳細に説明する。
【００４３】
（実施例１）
図２に示される積層体１が以下のように用意された。
【００４４】
まず、４インチの直径および４５０マイクロメートルの厚みを有するノンドープＧａＡｓ基板４５上に、１００ナノメートルの厚みを有するＡｌＡｓ犠牲層４４がＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００４５】
次に、以下のように積層体１がＡｌＡｓ犠牲層４４上に形成された。
【００４６】
より具体的には、ＴｅがドープされたＧａＡｓ層（ドープ濃度１．０×１０１９、厚み：２０ナノメートル）からなるｎ側コンタクト層４２がＡｌＡｓ犠牲層４４上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００４７】
次に、ＳｉがドープされたＩｎＧａＰ層（ドープ濃度：１．０×１０１８、厚み：１００ナノメートル）からなるｎ側窓層４１がｎ側コンタクト層４２上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００４８】
ＳｉがドープされたＧａＡｓ層（ドープ濃度：１．０×１０１８、厚み：１００ナノメートル）からなるｎ型エミッタ層３２がｎ側窓層４１上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００４９】
ＺｎがドープされたＧａＡｓ層（ドープ濃度：１．０×１０１６、厚み：２．５マイクロメートル）からなるｐ型ベース層３１がｎ型エミッタ層３２上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００５０】
ＺｎがドープされたＩｎＧａＰ層（ドープ濃度：１．０×１０１９、厚み：５０ナノメートル）からなるｐ側窓層２２がｐ型ベース層３１上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００５１】
ＺｎがドープされたＧａＡｓ層（ドープ濃度：１．０×１０１９、厚み：２０ナノメートル）からなるｐ側コンタクト層２１がｐ型窓側２２上にＭＯＣＶＤ法により形成された。
【００５２】
このようにして、図２に示される積層体１が得られた。
【００５３】
次に、図３に示されるように、ｐ側コンタクト層２１の上に、フォトリソグラフィーにより５００マイクロメートル四方のレジスト膜２３が形成された。このレジスト膜２３を第１マスクとして用いて、ＩＣＰプラズマエッチング法により、積層体１の不要な部分が除去された。このＩＣＰプラズマエッチング法においては、ＢＣｌ３およびＳＦ６の混合ガスが用いられた。積層体１の表面積Ｓは２５０００平方マイクロメートルであった。
【００５４】
その後、剥離液によりレジスト膜２３が除去され、発電層４６が得られた。
【００５５】
次に、図４に示されるように、レジスト膜（図示せず）がＡｌＡｓ犠牲層４４上に形成された後、５０ナノメートルの厚みを有するチタン膜および２５０ナノメートルの厚みを有する金膜が積層体１の上面上の一部に電子ビーム蒸着法により形成され、ｐ側バス電極層５３１を形成した。
【００５６】
同様に、レジスト膜（図示せず）が積層体１の上面上に形成された後、５０ナノメートルの厚みを有するチタン膜および２５０ナノメートルの厚みを有する金膜が犠牲層４４上の一部に電子ビーム蒸着法により形成され、ｎ側バス電極層５４１を形成した。
【００５７】
その後、これらのレジスト膜は除去された。次いで、絶縁膜５５が、ｐ側バス電極層５３１、ｎ側バス電極層５４１、および積層体１の側面に形成された。この絶縁膜５５は、３００ナノメートルの厚みを有するＳｉＮ膜から形成された。次いで、レジスト膜が形成され、そしてドライエッチングにより開口部５６が絶縁膜５５に設けられた。ｎ側バス電極層５４１は、開口部５６から露出していた。このようにして、図４に示される積層体１を得た。
【００５８】
図５に示されるように、第２のマスク５６１が、絶縁膜５５上にフォトリソグラフィーにより形成された。その後、５０ナノメートルの厚みを有するチタン膜および２５０ナノメートルの厚みを有する金膜が積層体１の上面に電子ビーム蒸着法により形成され、ｐ側電極配線部５３２を形成した。同様に、チタン膜および金膜がｎ側バス電極層５４１の上面に形成され、ｎ側電極配線部５４２を形成した。
【００５９】
図６に示されるように、積層体１がひっくり返された後、第２のマスク５６１が除去された。ｐ側電極配線部５３２およびｎ側電極配線部５４２の上面に、スピンコータ法によりワックスが塗布された。ワックスが乾燥された後、ワックス上に支持基板６が固定された。ＡｌＡｓ犠牲層４４が、フッ化水素酸を用いるウェットエッチングによって除去され、積層体１の底部にｎ側コンタクト層４２を露出した。
【００６０】
図７に示されるように、再度、積層体１がひっくり返された後、ｎ側コンタクト層４２上にＶ０．９９Ｚｎ０．０１層５１が形成された。具体的には、フォトリソグラフィーにより５００マイクロメートル四方のレジスト膜（図示せず）が形成された。その後、Ｖ０．９９Ｚｎ０．０１層５１が、スパッタ蒸着法により形成された。Ｖ０．９９Ｚｎ０．０１層５１は５ナノメートルの厚みを有していた。その後、レジスト膜が除去された。
【００６１】
最後に、図８に示されるように、パルスレーザー堆積法により、透明電極層５２がＶ０．９９Ｚｎ０．０１層５１上に形成された。透明電極層５２の材料は酸化亜鉛であった。このようにして、Ｖ０．９９Ｚｎ０．０１層５１はｎ側バス電極層５４１に電気的に接続された。透明電極層５２は、３００ナノメートルの厚みを有していた。透明電極層５２は、２重量％のガリウム濃度を有していた。
【００６２】
このようにして、太陽電池素子７１が得られた。
【００６３】
図１Ａに示されるように、集光レンズ７２および得られた太陽電池素子７１が用いられて、太陽電池装置８１を組み立てた。
【００６４】
より詳細には、電子ビーム蒸着法を用いて、１４０ナノメートルの厚みを有するＭｇＦ２膜からなる反射防止膜７４が透明電極層５２上に形成された。
【００６５】
図１Ａに示されるように、配線板７５およびスペーサ７６を表面に具備する放熱板７３上に、太陽電池素子７１がセットされた。配線板７５の上には、表面電極５３および裏面電極５４に電気的に接続されている２つの電気配線（図示せず）が前もって形成されていた。
【００６６】
集光レンズ７２の焦点に、太陽電池素子７１が固定され、太陽電池装置８１を得た。
【００６７】
光電変換効率の測定時には、集光レンズ７２に後述される擬似太陽光が照射された。
【００６８】
太陽電池８１の光電変換効率が、以下のように算出された。
【００６９】
１００ｍＷ／ｃｍ２の出力エネルギーを有する擬似太陽光が、集光レンズ７２に照射された。
【００７０】
擬似太陽光は、５００ワットのキセノンランプ（株式会社ワコム電創より入手）および４００ワットのハロゲンランプ（株式会社ワコム電創より入手）が組み合わされたランプより放射された。
【００７１】
表面電極５３および裏面電極５４の間が開放された際の開放電圧Ｖｏｃ（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）が測定された。
【００７２】
表面電極５３および裏面電極５４の間が短絡された際の短絡電流Ｉｓｃ（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が測定された。
【００７３】
ソーラーシミュレータ（株式会社ワコム電創より入手、商品名：スーパーソーラシミュレータ：ＷＸＳ−９０Ｓ−Ｌ２として入手）を用いて、図９に示されるようなＩ−Ｖ曲線が得られた。
【００７４】
図９に基づいて、非特許文献１に開示されている方法により、曲線因子（ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ、以下、「ＦＦ」という）が得られた。
【００７５】
曲線因子ＦＦは、以下の式から算出される。
【００７６】
【数１】
2013105488.tif 000003
【００７７】
ここで、Ｖｍａｘは、図９において、Ｉ−Ｖ曲線のＶ・Ｉの値が最大となる場合（図９の矢印を参照）における電圧を意味する。
【００７８】
Ｉｍａｘは、図９において、Ｉ−Ｖ曲線のＶ・Ｉの値が最大となる場合（図９の矢印を参照）における電流を意味する。
【００７９】
光電変換効率は以下の式から算出される。
【００８０】
光電変換効率＝Ｖｏｃ・Ｊｓｃ・ＦＦ
ここで、Ｊｓｃ＝Ｉｓｃ／Ｓ
有効受光面積Ｓ＝２５０００平方マイクロメートル
結果は、表１に示される。
【００８１】
（実施例２）
Ｖ０．９９Ｚｎ０．０１層が１ナノメートルの厚みを有していたこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８２】
（実施例３）
ｘ＝０．３であること以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８３】
（実施例４）
ｘ＝０．３であること、およびＶ０．７Ｚｎ０．３層が１ナノメートルの厚みを有していたこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８４】
（比較例１）
ｘ＝０．０１であること以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８５】
（比較例２）
ｘ＝１であること以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８６】
（比較例３）
ＶｘＺｎ１−ｘ層が設けられなかったこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８７】
（比較例４）
Ｖ０．９９Ｚｎ０．０１層が、２０ナノメートルの厚みを有していたこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。結果は表１に示される。
【００８８】
【表１】
2013105488.tif 000004
【００８９】
表１から明らかなように、以下の条件Ａおよび条件Ｂの両者が満たされた場合に、高い光電変換効率が得られる。
【００９０】
（条件Ａ）  ｘの値が０．３以上０．９９以下であること、および
（条件Ｂ）  ＶｘＺｎ１−ｘ層５１が、１ナノメートル以上５ナノメートル以下の厚みを有すること。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、より高い光電変換効率を有する太陽電池素子を提供する。
【符号の説明】
【００９２】
１    積層体
２    ｐ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層
２１    ｐ側コンタクト層
２２    ｐ側窓層
３１    ｐ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層
３１    ｐ型ベース層
３２    ｎ型ＩＩＩ族−Ｖ族化合物半導体層
３２    ｎ型エミッタ層
４    ｎ側ＩＩＩ族−Ｖ族化合物電極層
４１    ｎ側窓層
４２    ｎ側コンタクト層
４４    犠牲層
４５    基板
４６    発電層
５１    ＶｘＺｎ１−ｘ層
５２    透明電極層
５３    表面電極
５３１    ｐ側バス電極層
５３２    ｐ側電極配線部
５４    裏面電極
５４１    ｎ側バス電極層
５４２    ｎ側電極配線部
５５    絶縁膜
５６    開口部
５６１    第２のマスク
６    支持基板
７１    太陽電池素子
７２    集光レンズ
７３    放熱板
７４    反射防止膜
７５    配線板
７６    スペーサ
８１    太陽電池
【図１Ａ】
2013105488.tif 000005
【図１Ｂ】
2013105488.tif 000006
【図１Ｃ】
2013105488.tif 000007
【図２】
2013105488.tif 000008
【図３】
2013105488.tif 000009
【図４】
2013105488.tif 000010
【図５】
2013105488.tif 000011
【図６】
2013105488.tif 000012
【図７】
2013105488.tif 000013
【図８】
2013105488.tif 000014
【図９】
2013105488.tif 000015
【図１０】
2013105488.tif 000016
【図１１】
2013105488.tif 000017
【国際調査報告】
2013105488.tif 000018
2013105488.tif 000019