(57)【要約】【課題】感度波長領域が異なる３つの要素セルをもつ多接合太陽電池において、中波長域に感度を有する要素セルの律速度合を定量的に評価できる評価装置を提供する。【解決手段】光照射装置は、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であって、かつ、疑似太陽光に対して第２要素セルの最大吸収波長における放射照度を優先的に制限した第１制限光を照射可能であり、太陽電池を評価する際には、疑似太陽光を太陽電池に照射したときの電流値と、第１制限光を太陽電池に照射したときの電流値を直接又は間接的に比較する構成とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、
前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、
光照射装置を有し、
前記光照射装置は、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であって、かつ、前記疑似太陽光に対して第２要素セルの最大吸収波長における放射照度を所定の割合で優先的に制限した第１制限光を照射可能であり、
前記太陽電池を評価する際には、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値と、前記第１制限光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値を直接又は間接的に比較することを特徴とする太陽電池の評価装置。
【請求項２】
第２要素セルの最大吸収波長において、前記第１制限光の放射照度は、疑似太陽光の放射照度の６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項３】
前記第２要素セルの最大吸収波長は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域にあるものであり、
前記疑似太陽光に対して放射照度を制限する制限フィルターを有し、
前記制限フィルターは、前記第２要素セルの最大吸収波長から５０ｎｍの範囲内全体の透過率が６０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項４】
前記光照射装置は、放射照度が６５０ｎｍ以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が６５０ｎｍよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光によって前記疑似太陽光を照射可能であり、
前記光照射装置は、第１光線を照射する第１光線条件と、第２光線を照射する第２光線条件を実施可能であり、
前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも小さいものであり、
前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも大きいものであり、
前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射し、前記第１光線条件での電流値と前記第２光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して、前記太陽電池を評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の評価装置。
【請求項５】
前記第１光線条件における混合光に対する長波長光の比率α１と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３との差は、前記第２光線条件における混合光に対する長波長光の比率α２と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項６】
前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３の０．９６以上であり、
前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３の１．０４以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項７】
第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、
前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、
光照射装置を有し、
前記光照射装置は、放射照度が６５０ｎｍ以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が６５０ｎｍよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光を前記太陽電池の受光面に照射可能であり、
前記光照射装置は、前記混合光によって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であり、
前記光照射装置は、第１光線を照射する第１光線条件と、第２光線を照射する第２光線条件を実施可能であり、
前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも小さいものであり、
前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも大きいものであり、
前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射し、前記第１光線条件での電流値と前記第２光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して前記太陽電池を評価することを特徴とする太陽電池の評価装置。
【請求項８】
第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、
前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、
請求項１〜６のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値に対する前記第１制限光を前記太陽電池の受光面に照射したときの短絡電流値の比率が７３％以上７５％以下となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項９】
第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、
前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、
請求項４〜６のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの電流値に対する前記第１制限光を前記太陽電池に照射したときの電流値の比率が７３％以上７５％以下であって、前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射したときの前記第２光線条件での電流値に対する前記第１光線条件での電流値の比率が１．０２以上となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の評価装置及び太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池の評価は、１又は複数の光源を組み合わせたソーラーシミュレータを用いて、太陽光の一状態である「エアマス１．５、１０００Ｗ／ｍ2、２５℃」という
基準状態（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ＳＴＣ）に相当する条件を満たす疑似太陽光を作成して行われることが多い。そして、この太陽電池の評価は、例えば、ＳＴＣに相当する条件を満たす擬似太陽光を太陽電池に照射し、その太陽電池の短絡電流や開放電位、曲線因子、変換効率といった太陽電池特性の評価を行っている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、近年、相対分光感度が異なる３つ以上の要素セルが接合された多接合太陽電池が開発されている（例えば、特許文献２）。この多接合太陽電池は、各要素セルで光電変換を行うことによって、広い波長域で光電変換を行うことが可能となり、高変換効率を確保できる。
特許文献２の記載の太陽電池は、ボトムセル（結晶質シリコンゲルマニウム光電変換ユニット）、ミドルセル（結晶質シリコン光電変換ユニット）、及びトップセル（非晶質シリコン光電変換ユニット）が直列接続された３接合太陽電池であり、ボトムセル、ミドルセル、及びトップセルがそれぞれ短波長域、中波長域、及び長波長域において分光感度を有し、各波長域での光を吸収して発電することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３５１９６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０３５６８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この３接合太陽電池の出力は、各要素セルが直列接続されているので、その出力は律速となる要素セルの出力特性に依存する。そのため、この３接合太陽電池の設計には、各要素セルの電流バランスが重要となる。
ここで、例えば東京における太陽光は、ＳＴＣに相当する条件に比べて短波長域の放射照度が他の波長域に比べて強い場合が多い。そのため、システム出力係数を考慮すると、短波長域に吸収波長を取るトップセル側に律速が起こる電流バランスが好ましい。
【０００６】
しかしながら、一般的にソーラーシミュレータで調整した疑似太陽光は、太陽光を完全に再現することが極めて難しいとされている。
例えば、あるソーラーシミュレータで生成される疑似太陽光は、図９のようなスペクトルをとり、ミドルセルの吸収波長域である約５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの中波長域において、実際の太陽光よりも放射照度が３％〜７％程度高くなる。
このような場合、ＳＴＣに相当する条件を設定した疑似太陽光を使用した評価では、ミドルセルが太陽光を照射した場合に比べて過大評価されてしまい、各要素セルの電流バランスを正確に判断できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、感度波長領域が異なる３つの要素セルをもつ多接合太陽電池において、中波長域に感度を有する要素セルの律速度合を定量的に評価できる評価装置を提供することを目的とする。また、当該評価装置を用いて、一定の品質を確保した太陽電池を量産できる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、光照射装置を有し、前記光照射装置は、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であって、かつ、前記疑似太陽光に対して第２要素セルの最大吸収波長における放射照度を所定の割合で優先的に制限した第１制限光を照射可能であり、前記太陽電池を評価する際には、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値と、前記第１制限光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値を直接又は間接的に比較することを特徴とする太陽電池の評価装置である。
【０００９】
ここでいう「電流値を直接又は間接的に比較する」とは、電流値同士を比較する場合だけではなく、電流値に定数項を加算又は積算したものも含む。
【００１０】
本発明の構成によれば、第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる。すなわち、各要素セルの最大吸収波長は、第１要素セル、第２要素セル、第３要素セルの順に大きくなり、第２要素セルは、第１要素セル、第２要素セル、及び第３要素セルのうち中波長域に最大吸収波長をとる。
本発明の構成によれば、例えば、以下の（１），（２）を実施する。
（１）疑似太陽光を太陽電池に照射することによって太陽電池の全体の性能の一つである短絡電流値を算出する。
（２）疑似太陽光に対して第２要素セルの吸収波長において所定の割合で優先的に光を制限した第１制限光を太陽電池に照射することによって、意図的に第２要素セルを律速にし、第２要素セルの成分が主に反映された短絡電流値を算出する。
そして、これら（１），（２）により算出した各短絡電流値を比較し、第１制限光による短絡電流値の疑似太陽光による短絡電流値に対する割合が、第２要素セルの最大吸収波長における第１制限光の疑似太陽光に対する割合よりも小さければ、評価対象である太陽電池は、疑似太陽光を制限することによる影響が小さく、第２要素セルが短絡電流値の支配的要因となっていることがわかる。そのため、第２要素セルが律速となっていることが推定できる。
また、本発明の構成によれば、第２要素セルの最大吸収波長における第１制限光の疑似太陽光に対する割合と、疑似太陽光による短絡電流値に対する減少率を比較することによって、第２要素セルの律速度合を推定することもできる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、第２要素セルの最大吸収波長において、前記第１制限光の放射照度は、疑似太陽光の放射照度の６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の評価装置である。
【００１２】
本発明の構成によれば、太陽電池から第２要素セルの特性のみを抽出しやすい。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記第２要素セルの最大吸収波長は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域にあるものであり、前記疑似太陽光に対して放射照度を制限する制限フィルターを有し、前記制限フィルターは、前記第２要素セルの最大吸収波長から５０ｎｍの範囲内全体の透過率が６０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の評価装置である。
【００１４】
本発明の構成によれば、第２要素セルの最大吸収波長は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域にあり、例えば、東京における太陽光と、ＳＴＣに相当する条件での疑似太陽光との間で大きく誤差が出る範囲である。つまり、太陽光の一状態に相当する条件をＳＴＣに相当する条件に設定した場合に、大きく誤差が出る範囲である。
そこで、本発明の構成によれば、制限フィルターは、第２要素セルの最大吸収波長の±５０ｎｍの範囲の透過率が６０％以下であり、第２要素セルの最大吸収波長付近の波長域において大きく制限している。そのため、第１制限光による短絡電流値は、第２要素セルの成分が大きく反映され、第２要素セルの成分を抽出しやすく、第２要素セルの律速度合をより正確に判断しやすい。
【００１５】
ところで、ソーラーシミュレータで生成される疑似太陽光は、ソーラーシミュレータの種類やその調整によって、短波長域においても大きくずれてしまう場合がある。例えば、図９に示される、あるソーラーシミュレータでの疑似太陽光スペクトルでは、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの短波長域において、一般的なトップセルの最大吸収波長とずれてはいるものの、トップセルの主な吸収波長と重なっており、実際の太陽光よりも放射照度が１０％〜２０％程度高い。そのため、従来のように、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光を照射すると、トップセルが太陽光を照射した場合に比べて大きく評価されてしまい、各セルの電流バランスを正確に判断できないという問題がある。
【００１６】
そこで、請求項４に記載の発明は、前記光照射装置は、放射照度が６５０ｎｍ以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が６５０ｎｍよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光によって前記疑似太陽光を照射可能であり、前記光照射装置は、第１光線を照射する第１光線条件と、第２光線を照射する第２光線条件を実施可能であり、前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも小さいものであり、前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも大きいものであり、前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射し、前記第１光線条件での電流値と前記第２光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して、前記太陽電池を評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の評価装置である。
【００１７】
本発明の構成によれば、疑似太陽光よりも混合光に対する長波長光の比率α１が小さい第１光線を照射して、疑似的に第１要素セルの律速状態を作り出して、その短絡電流値を求め、さらに疑似太陽光よりも混合光に対する長波長光の比率α２が大きい第２光線を照射して、疑似的に第３要素セルの律速状態を作り出して短絡電流値を求める。そして、これらを比較し、第１光線での短絡電流値が第２光線での短絡電流値よりも大きければ、第１要素セル側に律速があり、第１光線での短絡電流値が第２光線での短絡電流値よりも小さければ、第３要素セル側に律速があることが推定できる。
また、本発明の構成によれば、第１光線での短絡電流値と第２光線での短絡電流値を比較することによって、第１要素セルと第３要素セルの相対的な律速度合を推定することもできる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記第１光線条件における混合光に対する長波長光の比率α１と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３との差は、前記第２光線条件における混合光に対する長波長光の比率α２と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池の評価装置である。
【００１９】
ここでいう「ほぼ等しい」とは、その差が±０．２％以内であることをいう。勿論、等しい場合も含む。
【００２０】
本発明の構成によれば、第１光線の比率α１と疑似太陽光の比率α３の差（α３−α１）が第２光線の比率α２と疑似太陽光の比率α３の差（α３−α２）と略等しいため、条件上は、疑似的な律速状態を同程度とすることができ、第１要素セルと第３要素セルの律速度合を比較しやすい。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３の０．９６以上であり、前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３の１．０４以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の太陽電池の評価装置である。
【００２２】
本発明の構成によれば、より正確に第１要素セルと第３要素セルの律速度合を推定できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、光照射装置を有し、前記光照射装置は、放射照度が６５０ｎｍ以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が６５０ｎｍよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光を前記太陽電池の受光面に照射可能であり、前記光照射装置は、前記混合光によって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であり、前記光照射装置は、第１光線を照射する第１光線条件と、第２光線を照射する第２光線条件を実施可能であり、前記第１光線は、混合光に対する長波長光の比率α１が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも小さいものであり、前記第２光線は、混合光に対する長波長光の比率α２が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α３よりも大きいものであり、前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射し、前記第１光線条件での電流値と前記第２光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して前記太陽電池を評価することを特徴とする太陽電池の評価装置である。
【００２４】
本発明の構成によれば、第１要素セルと第３要素セルの相対的な律速位置及び律速度合を推定できる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、請求項１〜６のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値に対する前記第１制限光を前記太陽電池の受光面に照射したときの短絡電流値の比率が７３％以上７５％以下となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【００２６】
本発明の方法によれば、評価結果に合わせて製造時の処方等の調整が可能であり、一定の品質の太陽電池を大量に製造できる。また、本発明の方法によれば、不良品が発生しにくく、従来に比べて歩留まりも向上できる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、第１要素セルと、第２要素セルと、第３要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、前記第１要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第３要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第２要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、請求項４〜６のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの電流値に対する前記第１制限光を前記太陽電池に照射したときの電流値の比率が７３％以上７５％以下であって、前記第１光線条件及び前記第２光線条件の前記第１光線及び第２光線を前記太陽電池に照射したときの前記第２光線条件での電流値に対する前記第１光線条件での電流値の比率が１．０２以上となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【００２８】
本発明の方法によれば、評価結果に合わせて製造時の処方等を調整して太陽電池を製造でき、高品質の太陽電池を大量に製造できる。また、本発明の方法によれば、不良品が発生しにくく、従来に比べて歩留まりも向上できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の評価装置によれば、感度波長領域が異なる３つの要素セルをもつ多接合太陽電池において、中波長域に感度を有する要素セルの律速度合を定量的に評価できる。
本発明の製造方法によれば、一定の品質を確保した太陽電池を量産できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の評価装置の模式図である。
【図２】図１の評価装置に使用される制限フィルターの説明図であり、上図はフィルターの透過率を表すグラフであり、下図は太陽電池の各要素セルの相対分光感度を表すグラフである。
【図３】混合光に対する長波長光の照度比に対する短絡電流をプロットしたグラフである。
【図４】短絡電流比Ｒａに対する短絡電流比Ｒｂをプロットしたグラフである。
【図５】図１の評価装置での評価に好適な太陽電池を模式的に示した断面図であり、理解を容易にするため、ハッチングを省略している。
【図６】実施例１〜４の太陽電池の混合光に対する長波長光の照度比に対する短絡電流をプロットしたグラフである。
【図７】実施例５〜８の太陽電池の短絡電流比Ｒａに対する短絡電流比Ｒｂをプロットしたグラフである。
【図８】実施例９〜１２の太陽電池の短絡電流比Ｒａに対する短絡電流比Ｒｂをプロットしたグラフである。
【図９】あるソーラーシミュレータを使用した場合の太陽光のスペクトルと疑似太陽光のスペクトルを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、物性は標準状態（２５℃、１気圧）を基準とする。
【００３２】
本発明の第１実施形態の太陽電池の評価装置１は、３つの要素セル５１，５２，５３を備えた太陽電池１００の性能を評価するものである。
具体的には、評価装置１は、要素セル５１，５２，５３のうち、律速となる要素セルを特定し、さらにこの要素セルがどの程度律速となっているかを評価する装置である。
【００３３】
評価装置１は、図１に示されるように、光源装置２と、光透過部材５と、制限フィルター６と、ステージ７と、分光感度測定装置８と、電流電圧測定装置１０を備えている。
【００３４】
光源装置２は、光を太陽電池１００に照射する光照射装置であり、照射光を発光時間が０．００１秒〜１．０秒程度のパルス光として照射可能となっている。
また、光源装置２は、複数のランプを組み合わせた光源であり、照射光を所望の放射照度に調整可能となっている。具体的には、光源装置２は、短波長光源１１と、長波長光源１２を備えており、これらを組み合わせることによって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能となっている。
【００３５】
短波長光源１１は、６５０ｎｍ以下の波長領域に放射照度のピークをもつ短波長光１５を照射可能な光源である。
長波長光源１２は、６５０ｎｍ超過の波長領域に放射照度のピークをもつ長波長光１６であって、短波長光源１１よりも長波長側に放射照度のピークをもつ長波長光１６を照射可能な光源である。
短波長光源１１としてキセノンランプ、長波長光源１２としてハロゲンランプが採用されている。
そして、光源装置２は、これらの短波長光１５と長波長光１６の混合光１７を太陽電池１００に照射可能となっている。
【００３６】
光透過部材５は、透明な板状部材であり、光源装置２側からの光を制限フィルター６側に透過する部材である。
光透過部材５は、透光性を有していれば特に限定されるものではなく、アクリル板やガラス板など透光性板が採用できる。
【００３７】
制限フィルター６は、特定の波長域における放射照度（制限フィルター６側からみたら照度）を優先的に制限するフィルターである。制限フィルター６は、具体的には特定の波長域を通過させ、特定の波長域を制限するカラーフィルターである。
制限フィルター６の詳細については後述する。
【００３８】
ステージ７は、光の照射対象たる太陽電池１００を固定する基台であり、太陽電池１００の受光面が入射側を向くように固定可能となっている。
【００３９】
分光感度測定装置８は、波長依存性のない定エネルギー、定フォトンの単色光を太陽電池１００に照射し、各要素セル５１，５２，５３の分光感度特性、量子効率を測定する装置である。
【００４０】
電流電圧測定装置１０は、太陽電池１００の電流電圧特性を測定する装置である。
【００４１】
太陽電池１００は、図５のように、受光面側（光入射側）から第１要素セル５１（以下、トップセル５１ともいう）、第２要素セル５２（以下、ミドルセル５２ともいう）、及び第３要素セル５３（以下、ボトムセル５３ともいう）が直列接続されたものである。
太陽電池１００は、図２に示されるように、相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が異なる３つの要素セル５１，５２，５３を備えるものである。すなわち、各要素セル５１，５２，５３は、各吸収波長に対する相対分光感度をプロットしてグラフ化したときに、最大ピーク位置が異なっている。
【００４２】
具体的には、第１要素セル５１は、図２に示されるように、他の要素セル５２，５３に比べて短波長側に最大ピークがある。第２要素セル５２は、第１要素セル５１の最大ピークと第３要素セル５３の最大ピークの間に最大ピークがある。第３要素セル５３は、第２要素セル５２よりも長波長側に最大ピークがある。
すなわち、第１要素セル５１の相対分光感度のグラフは、第２要素セル５２の相対分光感度のグラフよりも短波長側にずれており、第３要素セル５３の相対分光感度のグラフは、第２要素セル５２の相対分光感度のグラフよりも長波長側にずれている。
【００４３】
第１要素セル５１の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ１は、第２要素セル５２の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ２よりも１００ｎｍ以上短波長側にある。
第３要素セル５３の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ３は、第２要素セル５２の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ２よりも１００ｎｍ以上長波長側にある。
【００４４】
第１要素セル５１の相対分光感度のグラフと第２要素セル５２の相対分光感度のグラフは、図２のように、互いに交差した交点Ａを備えている。
交点Ａは、隣接する２つの要素セル５１，５２の交点であり、第１要素セル５１の最大吸収波長λ１よりも長波長側であって、第２要素セル５２の最大吸収波長λ２よりも短波長側にある。すなわち、交点Ａは、第１要素セル５１と第２要素セル５２との間での支配因子が切り替わる境界点であり、交点Ａよりも短波長側では、第１要素セル５１での光吸収が第２要素セル５２での光吸収よりも支配的となり、交点Ａよりも長波長側では、第２要素セル５２での光吸収が第１要素セル５１での光吸収よりも支配的となる。
【００４５】
また、第２要素セル５２の相対分光感度のグラフと第３要素セル５３の相対分光感度のグラフは、互いに交差した交点Ｂを備えている。
交点Ｂは、隣接する２つの要素セル５２，５３の交点であり、第２要素セル５２の最大吸収波長λ２よりも長波長側であって、第３要素セル５３の最大吸収波長λ３よりも短波長側にある。すなわち、交点Ｂは、第２要素セル５２と第３要素セル５３との間での支配因子が切り替わる境界点であり、交点Ｂよりも短波長側では、第２要素セル５２での光吸収が第３要素セル５３での光吸収よりも支配的となり、交点Ｂよりも長波長側では、第３要素セル５３での光吸収が第２要素セル５２での光吸収よりも支配的となる。
【００４６】
さらに第１要素セル５１の相対分光感度のグラフと第３要素セル５３の相対分光感度のグラフは、互いに交差した交点Ｃを備えている。
交点Ｃは、交点Ａと交点Ｂの間であって、第１要素セル５１の最大吸収波長λ１と第３要素セル５３の最大吸収波長λ３の間にある。
太陽電池１００の詳細な積層構造については、説明の都合上、後述する。
【００４７】
ここで、制限フィルター６についてさらに詳細する。
制限フィルター６は、特定の要素セルの最大吸収波長付近の波長域の放射照度を優先的に制限するものである。すなわち、制限フィルター６は、特定の要素セルの最大吸収波長付近の波長域の透過率が小さいものである。
本実施形態の制限フィルター６は、図２から読み取れるように、第２要素セル５２の最大吸収波長λ２付近の放射照度が、他の要素セル５１，５３の最大吸収波長λ１，λ３付近の放射照度に比べて制限されるものである。
すなわち、制限フィルター６は、第１要素セル５１、第２要素セル５２、及び第３要素セル５３の最大吸収波長がλ１，λ２，λ３である場合、制限対象である第２要素セル５２の最大吸収波長λ２における透過率が波長λ１，λ３における透過率よりも小さい値を取る。
本実施形態の制限フィルター６は、図２に示されるように、第２要素セル５２の波形において、第１要素セル５１と第２要素セル５２の交点Ａから第２要素セル５２と第３要素セル５３の交点Ｂまでの波長域において、優先的に放射照度が下がるものである。
【００４８】
制限フィルター６は、波長λ２における透過率が小さくなりすぎると、太陽電池１００の光電変換特性が波長λ２以外の波長域での光の影響を大きく受けてしまうので、波長λ２における透過率が４０％以上であることが好ましい。すなわち、制限フィルター６は、波長λ２における制限率が６０％以下であることが好ましい。
制限フィルター６は、制限対象である要素セル５２を他の要素セル５１，５３と区別する観点から、波長λ２における透過率が６０％以下であることが好ましく、５５％以下であることがより好ましい。すなわち、制限フィルター６は、波長λ２における制限率が４０％以上であることが好ましい。
制限フィルター６は、波長λ２における透過率と波長λ１，λ３における透過率の差が１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。
また、制限フィルター６は、第２要素セル５２の成分のみを正確に抜き出す観点から、波長λ１における透過率と波長λ３における透過率の差が１０％以下であることが好ましく、７％以下であることがより好ましい。
本実施形態の制限フィルター６は、第２要素セル５２の最大吸収波長λ２から５０ｎｍの範囲内全体の透過率が６０％以下であり、波長λ１における透過率が約７５％、波長λ２における透過率が約５５％、波長λ３における透過率が約８０％である。
【００４９】
続いて、太陽電池の評価方法について説明する。
【００５０】
本実施形態の評価方法は、主に３つの工程を含んでいる。すなわち、本実施形態の評価方法は、太陽電池１００のミドルセル５２（第２要素セル５２）の律速度合を評価するミドル評価工程と、太陽電池１００のトップセル５１（第１要素セル５１）及びボトムセル５３（第３要素セル５３）の相対的な律速度合を評価するトップボトム評価工程と、ミドル評価工程とトップボトム評価工程の結果を踏まえて評価する総合評価工程を含んでいる。
以下、各工程を詳細に説明する。
【００５１】
ミドル評価工程は、制限フィルター６でミドルセル５２の吸収波長域を優先的に制限し、ミドルセル５２を疑似的に律速状態に近づける工程である。
【００５２】
このミドル評価工程では、太陽光の一状態である基準状態（ＳＴＣ）に相当する条件（エアマス１．５、１０００Ｗ／ｍ2、２５℃）の疑似太陽光を太陽電池１００の受光面に照射し、電流電圧特性を測定し、電流電圧特性からＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光での短絡電流値Ｉｓｃを算出する。
また、制限フィルター６を用いて、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光を制限フィルター６によって放射照度を制限した第１制限条件での第１制限光を太陽電池１００の受光面に照射し、電流電圧特性を測定し、電流電圧特性から第１制限光での短絡電流値Ｉ１を算出する。
そして、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光を照射したときの短絡電流値Ｉｓｃと第１制限条件の第１制限光を照射したときの短絡電流値Ｉ１を比較する。
具体的には、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光を照射したときの短絡電流値Ｉｓｃに対する第１制限条件の第１制限光を照射したときの短絡電流値Ｉ１の比率（Ｒａ＝Ｉ１／Ｉｓｃ）を算出する。そして、算出した短絡電流比Ｒａが小さくなるにつれてミドルセル５２の律速度合が高くなり、算出した短絡電流比Ｒａが大きくなるにつれてミドルセル５２の律速度合が小さくなると判定する。
【００５３】
このとき、第１制限条件の第１制限光は、上記した制限フィルター６によってＳＴＣに相当する条件の擬似太陽光よりもミドルセル５２の相対分光感度の最大ピークに対応する最大吸収波長λ２付近の波長域について優先的に放射照度を絞っており、３つの要素セル５１，５２，５３の最大吸収波長のうち、ミドルセル５２の最大吸収波長λ２において最も放射照度が小さくなっている。
本実施形態では、第１制限光は、図２から読み取れるように、各要素セル５１，５２，５３において、各吸収波長に対する相対分光感度をグラフ化したときに、トップセル５１のグラフとミドルセル５２のグラフとの交点Ａに対応する波長からミドルセル５２のグラフとボトムセル５３のグラフとの交点Ｂに対応する波長までの波長域において、ミドルセル５２の放射照度を他の要素セル５１，５２に比べて優先的に絞っている。
【００５４】
トップボトム工程は、短波長光１５と長波長光１６の混合比を変化させて、トップセル５１とボトムセル５３を疑似的に律速状態に近づけて、トップセル５１とボトムセル５３の律速度合を比較する工程である。
トップボトム工程は、短波長光１５と長波長光１６の混合比を変化させ、ＳＴＣに相当する条件の混合光１７に対する長波長光１６の比率α３に対して、長波長光１６の比率を下げた第１光線条件の第１光線を太陽電池１００の受光面に照射する第１光線測定工程と、長波長光１６の比率を上げた第２光線条件の第２光線を太陽電池１００の受光面に照射する第２光線測定工程を含んでいる。
この第１光線測定工程では、混合光１７に対する長波長光１６の比率α１がＳＴＣに相当する条件の混合光１７に対する長波長光１６の比率α３よりも小さい第１光線を太陽電池１００の受光面に照射し、電流電圧特性を測定する。そしてし、電流電圧特性から第１光線での短絡電流値Ｉα１を算出する。
一方、第２光線測定工程では、混合光１７に対する長波長光１６の比率α２がＳＴＣに相当する条件の混合光１７に対する長波長光１６の比率α３よりも大きい第２光線を太陽電池１００の受光面に照射し、電流電圧特性を測定する。そして、電流電圧特性から第２光線での短絡電流値Ｉα２を算出する。
【００５５】
本実施形態のトップボトム工程の第１光線測定工程は、混合光１７に対する長波長光１６の比率α１がＳＴＣに相当する条件での混合光１７に対する長波長光１６の比率α３よりもβだけ小さい第１短波長条件と、混合光１７に対する長波長光１６の比率α１が第１短波長条件よりもβだけ小さい第２短波長条件のそれぞれの第１光線での短絡電流値Ｉα１を算出する。
一方、第２光線測定工程は、混合光１７に対する長波長光１６の比率α１がＳＴＣに相当する条件での混合光１７に対する長波長光１６の比率α３よりもβだけ大きい第１長波長条件と、混合光１７に対する長波長光１６の比率α１が第１長波長条件よりもβだけ大きい第２長波長条件のそれぞれの第２光線での短絡電流値Ｉα２を算出する。
その後、図３のように、第２短波長条件（比率α３−２β）、第１短波長条件（比率α３−β）、ＳＴＣに相当する条件（α３）、第１長波長条件（比率α３＋β）、及び第２長波長条件（比率α３＋２β）での各短絡電流値をプロットし、その波形が連続した山なり形状であり、第１短波長条件及び第１長波長条件が測定不良点でないことを確認する。
【００５６】
第１短波長条件及び第１長波長条件が測定不良点でないことを確認した後、第１短波長条件（比率α３−β）における短絡電流値Ｉα１と第１長波長条件（比率α３＋β）における短絡電流値Ｉα２を比較し、第１長波長条件における短絡電流値Ｉα２に対する短波長条件における短絡電流値Ｉα１の比率（Ｒｂ＝Ｉα１／Ｉα２）を算出する。そして、算出した短絡電流比Ｒｂが小さくなるにつれて、ボトムセル５３の律速度合が高くなり、算出した短絡電流比Ｒｂが大きくなるにつれて、トップセル５１の律速度合が高くなると判定する。
【００５７】
総合評価工程では、ミドル評価工程により算出した短絡電流比Ｒａと、ボトムトップ評価工程により算出した短絡電流比Ｒｂの関係からどの要素セルが律速となっているか評価する。
この点について図４を用いて説明する。なお、説明の都合上、実際には座標としてプロットせず、数値のみでコンピュータが処理する。
【００５８】
総合評価工程は、測定結果が測定点３０のように、短絡電流比Ｒａが第１閾値よりも小さくて、短絡電流比Ｒｂが第２閾値よりも小さい場合（図４の左下のＩ領域）は、ミドルセル５２が律速であって、かつ、ミドルセル５２の中でもボトムセル５３側に律速があると判定する。
測定結果が測定点３１のように、短絡電流比Ｒａが第１閾値よりも小さくて、短絡電流比Ｒｂが第２閾値以上の場合（図４の左上のII領域）は、ミドルセル５２が律速であって、かつ、ミドルセル５２の中でもトップセル５１側に律速があると判定する。
測定結果が測定点３２のように、短絡電流比Ｒａが第１閾値以上であって、短絡電流比Ｒｂが第２閾値よりも小さい場合（図４の右下のIII領域）は、ボトムセル５３が律速であると判定する。
測定結果が測定点３３のように、短絡電流比Ｒａが第１閾値以上であって、短絡電流比Ｒｂが第２閾値以上である場合（図４の右上のIV領域）は、トップセル５１が律速であると判定する。
【００５９】
ここで、本実施形態では、ミドルセル５２の律速判断の基準たる第１閾値を制限フィルター６の透過率に設定している。すなわち、算出した短絡電流比Ｒａが制限フィルター６の透過率より小さければ、ミドルセル５２が律速であり、算出した短絡電流比Ｒａが制限フィルター６の透過率以上であれば、トップセル５１又はボトムセル５３が律速となると判定する。
また、本実施形態では、トップセル５１とボトムセル５３の律速判断の基準たる第２閾値を１に設定している。すなわち、算出した短絡電流比Ｒｂが１以上あれば、トップセル５１側の律速があり、算出した短絡電流比Ｒｂが１未満であれば、ボトムセル５３側に律速があると判定する。
【００６０】
以上のように、本実施形態の評価方法によれば、太陽電池１００において律速となる要素セルを判定できる。
また、本実施形態の評価方法によれば、各律速セルの律速度合を相対的な数値として算出できるため、律速度合を判断しやすい。
【００６１】
続いて、本実施形態では、上記した評価装置を使用して太陽電池１００を製造する。この太陽電池の製造方法について以下に説明する。特に、本実施形態の特徴の一つである太陽電池の評価工程について重点的に説明し、残りの工程については従来と同様であるため、簡単に説明する。
【００６２】
まず、太陽電池１００を形成する太陽電池形成工程を実施する。
具体的には、透明絶縁基板１０２をＣＶＤ装置に導入し、透明電極層１０３を製膜する（透明電極層形成工程）。
【００６３】
透明電極層形成工程が終了すると、各要素セル５１，５２，５３をＣＶＤ装置によって製膜し、光電変換層１０５を形成する（光電変換層形成工程）。
このときに使用するＣＶＤ装置は、プラズマＣＶＤ装置であり、製膜用の電極を製膜対象となる基板の製膜面との距離が所定の距離となるように対面させて製膜するものである。また、このＣＶＤ装置は、出力を変更させたり、原料ガスの混合比を変更したり、製膜温度や製膜時間を調整することによって、所望の膜を製膜可能となっている。
【００６４】
光電変換層形成工程が終了すると、光電変換層１０５が形成された基板に対して、スパッタ法や真空蒸着法等によって裏面電極層１０６を形成する（裏面電極層形成工程）。
以上が太陽電池形成工程である。
【００６５】
続いて、上記の太陽電池形成工程で製造した太陽電池１００を使用して、評価装置１によって評価し、その評価結果をそれ以降の太陽電池１００の製造にフィードバックする。
本実施形態では、太陽電池１００の律速がトップセル５１側になるように光電変換層形成工程の処方を調整する。すなわち、太陽電池１００を製造し、製造した太陽電池１００に対して評価装置１によって律速セルを特定及び評価し、その評価結果が、短絡電流比Ｒａが所定の基準よりも大きく、かつ、短絡電流比Ｒｂも所定の基準より大きくなるように処方を調整する。
【００６６】
具体的には、それ以降の太陽電池１００の製造において、トップセル５１が律速となって、かつ所定の律速度合となるように、評価結果に基づいて、図４の領域IVの所定の範囲に属するように各要素セル５１，５２，５３をＣＶＤ装置で製膜する際に以下の（１）〜（５）のいずれかの条件を変更する。
（１）相対膜厚
（２）製膜温度
（３）原料ガス比
（４）仕掛太陽電池基板とＣＶＤ装置の電極との距離
（５）ＣＶＤ装置の出力
【００６７】
さらに詳細には、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光を太陽電池１００に照射したときの電流値Ｉｓｃに対する第１制限光を太陽電池１００に照射したときの電流値Ｉ１の比率Ｒａが７３％以上７５％以下であって、第１光線条件の第１光線及び第２光線条件の第２光線を太陽電池１００の受光面に照射したときの第１光線条件での電流値Ｉα１に対する第２光線条件での電流値Ｉα２の比率Ｒｂが１．０２以上となるように処方を調整する。
【００６８】
この調整の一例を挙げると、短絡電流比Ｒａが第１閾値以上であって、かつ、短絡電流比Ｒｂも第２閾値より小さい場合（領域IIIの場合）には、ボトムセル５３の膜厚を増やしたり、トップセル５１の膜厚を減らしたりして、ボトムセル５３のトップセル５１に対する相対的な膜厚を増やすことによって、トップセル５１が律速になるように調整する。
【００６９】
また、他の一例では、短絡電流比Ｒｂが大きすぎる場合には、トップセル５１の膜厚を増やしたり、ミドルセル５２及びボトムセル５３の膜厚を減らしたりして、トップセル５１のミドルセル５２及びボトムセル５３に対する相対的な膜厚を増やすことによって、トップセル５１が所定の律速度合となるように調整する。
【００７０】
本実施形態の太陽電池１００の製造方法によれば、評価装置１を用いた評価結果を使用してフィードバックするため、トップセル５１が所定の律速度合となる一定品質以上の太陽電池１００を量産できる。
【００７１】
最後に、本実施形態の評価装置１の評価対象として推奨される太陽電池１００について説明する。
【００７２】
太陽電池１００は、図５に示されるように、透明絶縁基板１０２上に、透明電極層１０３、３つの要素セル５１，５２，５３を備えた光電変換層１０５、裏面電極層１０６が積層したものである。
【００７３】
透明絶縁基板１０２は、透明性及び絶縁性を有した基板であって、各層を支持する支持基板である。
透明絶縁基板１０２としては、透明性及び絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板や、透明性樹脂基板などが使用できる。
なお、透明絶縁基板１０２は可撓性を有した可撓性基板であってもよい。
【００７４】
透明電極層１０３は、透明性及び導電性を備えた導電層である。
透明電極層１０３としては、電気伝導性と透光性を備えていれば、特に限定されるものではなく、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ2）などの透明導電性金属酸化物、グラフェンシートなどの有機導電性物質、銀、アルミニウム、銅など導電性金属の薄膜が採用できる。
また透明電極層１０３は、これらの単層構造であっても多層構造であってもよい。
【００７５】
光電変換層１０５は、図５に示されるように、透明電極層１０３側（光入射側）から、第１要素セル５１と、第２要素セル５２と、第３要素セル５３とがこの順に積層されて電気的及び物理的に直列に接続されたものである。すなわち、太陽電池１００は、３つの要素セル５１，５２，５３が直列に接合された３接合型の太陽電池である。
【００７６】
第１要素セル５１は、光電変換層１０５のトップセルとして機能するものであり、非晶質シリコン光電変換ユニットである。
【００７７】
第１要素セル５１は、透明電極層１０３側からｐ型非晶質半導体層６０、ｉ型非晶質半導体層６１、及びｎ型非晶質半導体層６２から構成されており、いずれの層もＣＶＤ装置によって製膜可能となっている。
【００７８】
ｐ型非晶質半導体層６０は、ｐ型半導体として機能する層であり、例えば、ｐ型非晶質シリコンカーバイド層である。
ｉ型非晶質半導体層６１は、ｉ型半導体（実質的に真性である真性半導体）として機能する層であり、例えば、ｉ型非晶質シリコン層である。
ｎ型非晶質半導体層６２は、ｎ型半導体として機能する層であり、例えば、ｎ型非晶質シリコン層である。
【００７９】
第２要素セル５２は、光電変換層１０５のミドルセルとして機能するものであり、非晶質ゲルマニウム光電変換ユニットである。
第２要素セル５２は、ｉ型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層６６を含む光電変換ユニットである。
第２要素セル５２は、ｐ型非晶質半導体層６５、ｉ型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層６６、ｎ型結晶質半導体層６７から構成されており、いずれの層もＣＶＤ装置によって製膜可能となっている。
【００８０】
ｐ型非晶質半導体層６５は、ｐ型半導体として機能する層であり、例えば、ｐ型非晶質シリコン層である。
ｉ型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層６６は、ｉ型半導体として機能する層であり、例えば、ｉ型非晶質シリコンゲルマニウム層である。
ｎ型結晶質半導体層６７は、ｎ型半導体として機能する層であり、例えば、ｎ型結晶質シリコン層である。
【００８１】
第３要素セル５３は、光電変換層１０５のボトムセルとして機能するものであり、結晶質シリコン光電変換ユニットである。
第３要素セル５３は、ｐ型結晶質半導体層７０、ｉ型結晶質半導体層７１、及びｎ型結晶質半導体層７２から構成されており、いずれの層もＣＶＤ装置によって製膜可能となっている。
ｐ型結晶質半導体層７０は、ｐ型半導体として機能する層であり、例えば、ｐ型結晶シリコン層である。
ｉ型結晶質半導体層７１は、ｉ型半導体として機能する層であり、例えば、ｉ型結晶質シリコン層である。
ｎ型結晶質半導体層７２は、ｎ型半導体として機能する層であり、例えば、ｎ型結晶シリコン層である。
【００８２】
裏面電極層１０６は、透明電極層１０３と対をなし、電極として機能する電極層である。
裏面電極層１０６は、導電性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、白金、クロムなどの金属、金属合金、金属複合体などが使用できる。
なお、裏面電極層１０６は、多層構造であってもよい。裏面電極層１０６は、例えば透明導電酸化物層と金属層との多層構造であってもよい。
【００８３】
上記した実施形態では、光電変換部として第１要素セル５１、第２要素セル５２、及び第３要素セル５３がこの順に積層されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１要素セル５１、第２要素セル５２、及び第３要素セル５３の積層順は特に限定されない。
【００８４】
上記した実施形態では、絶対量である短絡電流を短絡電流で割った短絡電流比を使用して評価したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、短絡電流密度を短絡電流密度で割った短絡電流密度比で評価してもよいし、短絡電流を電圧や電力に換算して電圧比や電力比で評価してもよい。すなわち、他のファクターを使用して１：１で対応する単位に換算して短絡電流比を間接的に評価してもよい。
【００８５】
上記した実施形態では、基準状態に相当する条件を疑似太陽光の基準としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基準状態以外の太陽光の状態に相当する条件を疑似太陽光の基準としてもよい。
【００８６】
上記した実施形態の説明では、ミドル評価工程、トップボトム評価工程の順に説明したが、ミドル評価工程、トップボトム評価工程の工程順は特に限定されない。ミドル評価工程の後にトップボトム評価工程を行っても良いし、トップボトム評価工程の後にミドル評価工程を行っても良い。
【００８７】
以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００８８】
本発明の具体的な実施例の太陽電池の評価手順と、これらの評価結果を説明する。
【００８９】
（実施例１）
実施例１は、３接合太陽電池であって、あるソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、トップセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
【００９０】
（実施例２）
実施例２は、実施例１と同様の３接合太陽電池であって、実施例１と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、実施例１よりもさらにトップセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
【００９１】
（実施例３）
実施例３は、実施例１と同様の３接合太陽電池であって、実施例１と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、ミドルセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
【００９２】
（実施例４）
実施例４は、実施例１と同様の３接合太陽電池であって、実施例１と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、いずれの要素セルもバランスが取れている太陽電池を使用した。すなわち、各要素セルの電流密度が概ね近い値をとる太陽電池を使用した。
【００９３】
トップボトム評価工程として、太陽光の一状態である基準状態（ＳＴＣ）に相当する条件（エアマス１．５、１０００Ｗ／ｍ2、２５℃）の擬似太陽光（混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６８５）と、擬似太陽光に対して短波長光１５と長波長光１６の混合比を変化させ、混合光１７に対する長波長光１６の比率を下げた第１光線条件の第１光線と、混合光１７に対する長波長光１６の比率を上げた第２光線条件の第２光線を実施例１〜４の太陽電池の受光面に照射した。
具体的には、実施例１〜４の太陽電池に対して、第１光線条件として、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６０５となる第２短波長条件と、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６４５となる第１短波長条件で実施し、第２光線条件として、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．７２５となる第１長波長条件と、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．７６５となる第２長波長条件で実施した。
そして、実施例１〜４の太陽電池について、ＳＴＣに相当する条件の擬似太陽光下での短絡電流値と、第２短波長条件、第１短波長条件、第１長波長条件、及び第２長波長条件での短絡電流値を、各照度比に対してプロットした。
【００９４】
その結果を図６に示す。
図６から読み取れるように、各実施例１〜４の波形は、いずれも連続した山なり形状であった。
トップ律速となる実施例１，２の太陽電池では、ＳＴＣに相当する条件の擬似太陽光の照度比である０．６８５に対して、ピークが低照度比側にシフトしており、ミドル律速となる実施例３の太陽電池セルでは、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光の照度比である０．６８５に対して、ピークが高照度比側にシフトしていた。また、よりトップセル側に律速をもつ実施例２の太陽電池では、実施例１の太陽電池よりもピークが低照度比側にシフトしていた。
トップセルが律速となる実施例１，２のピークは、各セルのバランスがとれた実施例４のピークに比べて低照度比側にシフトしており、ミドルセルが律速となる実施例３のピークは、各セルのバランスがとれた実施例４のピークに比べて高照度比側にシフトしていた。
【００９５】
（実施例５）
実施例５は、３接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめトップセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
【００９６】
（実施例６）
実施例６は、実施例５と同様の３接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめトップセルが律速であることが既知の太陽電池であり、実施例５よりもミドルセル側に律速をもつ太陽電池を使用した。
【００９７】
（実施例７）
実施例７は、実施例５と同様の３接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめミドルセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
【００９８】
（実施例８）
実施例８は、実施例５と同様の３接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめボトムセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
【００９９】
実施例５〜８の太陽電池に対して、太陽電池の評価を行った。
【０１００】
まず、ミドル評価工程として、ＳＴＣに相当する条件の疑似太陽光（混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６８５）を実施例５〜８の太陽電池の受光面に対して照射し、電流電圧特性を測定した。続いて、波長λ１における透過率が約７５％、波長λ２における透過率が約５５％、波長λ３における透過率が約８０％である制限フィルター６を使用し、第１制限条件の第１制限光を太陽電池の受光面に照射し、電流電圧特性を測定した。
【０１０１】
次に、トップボトム評価工程として、上記と同様にして、ＳＴＣに相当する条件の擬似太陽光を基準として短波長光１５と長波長光１６の混合比を変化させ、混合光１７に対する長波長光１６の比率を下げた第１光線条件の第１光線と、混合光１７に対する長波長光１６の比率を上げた第２光線条件の第２光線を実施例５〜８の太陽電池の受光面に照射した。
具体的には、第１光線条件として、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６０５となる第２短波長条件と、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．６４５となる第１短波長条件で実施し、第２光線条件として、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．７２５となる第１長波長条件と、混合光１７の照度に対する長波長光１６の照度比が０．７６５となる第２長波長条件で実施した。
各実施例５〜８のスペクトル波形は、いずれも連続した山なり形状であった。
【０１０２】
そして、総合評価工程として、実施例５〜８について、ＳＴＣに相当する条件での短絡電流値Ｉｓｃに対する第１制限条件での短絡電流値Ｉ１の比率Ｒａ、及び第１短波長条件での短絡電流値に対する第１長波長条件での短絡電流値の比率Ｒｂをそれぞれ算出し、短絡電流比Ｒａに対する短絡電流比Ｒｂをそれぞれプロットした。
【０１０３】
その結果を図７に示す。図７から読み取れるように、トップ律速である実施例５，６の太陽電池では、短絡電流比Ｒａが０．７を上回り、さらに短絡電流比Ｒｂが１を上回って、領域IVに属した。このことから、実施例５，６の太陽電池がトップ律速であることを同定できた。
ミドル律速である実施例７の太陽電池では、短絡電流比Ｒａが０．７を下回り、短絡電流比Ｒｂが１を上回って、領域IIに属した。このことから、実施例７の太陽電池がミドル律速の中でもトップ側に律速をもつことを同定できた。
ボトム律速である実施例８の太陽電池では、短絡電流比Ｒａが０．７を上回り、さらに短絡電流比Ｒｂが１を下回って、領域IIIに属した。このことから、実施例８の太陽電池がボトム律速であることを同定できた。
【０１０４】
以上より、いずれの実施例５〜８においても正確に律速セル及び律速度合を評価できた。
【０１０５】
（実施例９）
実施例９は、基準となるリファレンス処方にて作製した太陽電池を用いた。
【０１０６】
（実施例１０）
実施例１０は、実施例９に対し、トップセルの膜厚を薄くし、さらにミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
【０１０７】
（実施例１１）
実施例１１は、実施例９に対し、トップセルの膜厚を厚くし、さらにミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
【０１０８】
（実施例１２）
実施例１２は、実施例９に対し、ミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
【０１０９】
上記と同様にして、実施例９〜１２について、太陽電池の評価を行い、ＳＴＣに相当する条件での短絡電流値Ｉｓｃに対する第１制限条件での短絡電流値Ｉ１の比率Ｒａ、及び第１短波長条件での短絡電流値に対する第１長波長条件での短絡電流値の比率Ｒｂをそれぞれ算出し、短絡電流比Ｒａに対する短絡電流比Ｒｂをそれぞれプロットした。
【０１１０】
図８のように各実施例９〜１２において、概ね同様の位置にプロットされ、それぞれ概ね律速セルを同定することができた。
【符号の説明】
【０１１１】
１  評価装置
２  光源装置（光照射装置）
６  制限フィルター
１１  短波長光源
１２  長波長光源
１５  短波長光
１６  長波長光
１７  混合光
５１  トップセル（第１要素セル）
５２  ミドルセル（第２要素セル）
５３  ボトムセル（第３要素セル）
１００  太陽電池
Ｉ１，Ｉｓｃ，Ｉα１，Ｉα２  短絡電流
Ｒａ  短絡電流比
Ｒｂ  短絡電流比
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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