In、Ga、Zn、O及びNを含む光半導体であって、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。において、Oの一部がNで置換された組成を有する、光半導体。前記一般式において、xが0.5である、請求項1に記載の光半導体。前記一般式において、yが1以上6以下である、請求項2に記載の光半導体。前記一般式において、yが2又は6である、請求項3に記載の光半導体。ウルツ鉱型結晶構造を有する、請求項1に記載の光半導体。導電基板と、前記導電基板上に設けられた光半導体層と、を備え、前記光半導体層において、前記光半導体層の前記導電基板との接合面近傍領域は、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。で表される組成物Aによって構成されており、前記光半導体層の表面近傍領域は、前記一般式において、Oの一部がNで置換された組成を有する組成物Bによって構成されており、前記組成物Aのフェルミ準位が、前記組成物Bのフェルミ準位よりも大きい、光半導体電極。前記一般式において、xが0.5である、請求項6に記載の光半導体電極。前記一般式において、yが1以上6以下である、請求項7に記載の光半導体電極。前記一般式において、yが2又は6である、請求項8に記載の光半導体電極。前記組成物Bがウルツ鉱型結晶構造を有する、請求項6に記載の光半導体電極。前記光半導体層は、前記導電基板上に配置された、前記組成物Aを含む第1層と、前記第1層上に配置された、前記組成物Bを含む第2層と、によって形成されている、請求項6に記載の光半導体電極。前記光半導体層において、窒素元素の濃度が、前記光半導体層の厚さ方向に沿って、前記接合面近傍領域から前記表面近傍領域に向かって増加している、請求項6に記載の光半導体電極。導電基板と、前記導電基板上に配置された、請求項1に記載の光半導体を含む光半導体層と、を含む光半導体電極と、前記導電基板と電気的に接続された対極と、前記光半導体層及び前記対極の表面と接触する、水を含む電解液と、前記光半導体電極、前記対極及び前記電解液を収容する容器と、を備え、前記光半導体層に光が照射されることによって水素を発生する、光電気化学セル。請求項6に記載の光半導体電極と、前記光半導体電極の導電基板と電気的に接続された対極と、前記光半導体電極の光半導体層及び前記対極の表面と接触する、水を含む電解液と、前記光半導体電極、前記対極及び前記電解液を収容する容器と、を備え、前記光半導体層に光が照射されることによって水素を発生する、光電気化学セル。請求項13又は14に記載の光電気化学セルと、前記光電気化学セルと第1の配管によって接続されており、前記光電気化学セル内で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵器と、前記水素貯蔵器と第2の配管によって接続されており、前記水素貯蔵器に貯蔵された水素を電力に変換する燃料電池と、備えたエネルギーシステム。本発明は、GaNにInNを固溶させた単結晶において高In組成を実現することにより、バンドギャップがより小さい半導体材料、すなわち可視光を利用できる光半導体を提供することを課題とする。さらに、本発明は、このような光半導体を利用した光半導体電極及び光電気化学セルを提供することも課題とする。さらに、本発明は、前記光電気化学セルを用いたエネルギーシステムを提供することも課題とする。本発明者らは、キャリアの移動度が高く、優れた半導体特性を有するインジウムIn、ガリウムGa及び亜鉛Znの酸化物に着目した。具体的には、本発明者らは、特許文献3に開示されている高In組成の酸化物半導体の酸素を窒素に置き換えることに着目した。すなわち、本発明者らは、結晶相がウルツ鉱型であるInN、GaN及びZnOを固溶させることによって、結晶相の少なくとも一部が安定なウルツ鉱型を有し、かつ、バンドギャップが小さな半導体材料が得られる可能性に着目した。その結果、本発明者らは、In、Ga、Zn、O及びNを含む光半導体であって、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。において、Oの一部がNで置換された組成を有する、本発明の光半導体に到達した。本発明の光半導体電極は、導電基板と、前記導電基板上に設けられた光半導体層と、を備え、前記光半導体層において、前記光半導体層の前記導電基板との接合面近傍領域は、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。で表される組成物Aによって構成されており、前記光半導体層の表面近傍領域は、前記一般式において、Oの一部がNで置換された組成を有する組成物Bによって構成されており、前記組成物Aのフェルミ準位が、前記組成物Bのフェルミ準位よりも大きい。本発明の第1の光電気化学セルは、導電基板と、前記導電基板上に配置された、上記本発明の光半導体を含む光半導体層と、を含む光半導体電極と、前記導電基板と電気的に接続された対極と、前記光半導体層及び前記対極の表面と接触する、水を含む電解液と、前記光半導体電極、前記対極及び前記電解液を収容する容器と、を備え、前記光半導体層に光が照射されることによって水素を発生する。本発明の第2の光電気化学セルは、導電基板と、前記導電基板上に設けられた光半導体層とを備え、前記光半導体層において、前記光半導体層の前記導電基板との接合面近傍領域が、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。で表される組成物Aによって構成されており、前記光半導体層の表面近傍領域が、前記一般式において、Oの一部がNで置換された組成を有する組成物Bによって構成されており、前記組成物Aのフェルミ準位が、前記組成物Bのフェルミ準位よりも大きい、光半導体電極と、前記光半導体電極の導電基板と電気的に接続された対極と、前記光半導体電極の光半導体層及び前記対極の表面と接触する、水を含む電解液と、前記光半導体電極、前記対極及び前記電解液を収容する容器と、を備え、前記光半導体層に光が照射されることによって水素を発生する。本発明のエネルギーシステムは、上記本発明の第1又は第2の光電気化学セルと、前記光電気化学セルと第1の配管によって接続されており、前記光電気化学セル内で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵器と、前記水素貯蔵器と第2の配管によって接続されており、前記水素貯蔵器に貯蔵された水素を電力に変換する燃料電池と、を備える。本発明の光半導体は、結晶相がウルツ鉱型であるInN、GaN及びZnOが固溶した、結晶相の少なくとも一部が安定なウルツ鉱型を有する。さらに、本発明の光半導体は、GaNにInNを固溶させた従来の窒化物半導体と比較して、高In組成を有する。したがって、本発明の光半導体は、より小さいバンドギャップを実現し、可視光の利用が可能である。さらに、本発明の光半導体は、キャリア移動度が高いので量子効率が高く、優れた光半導体である。これらにより、本発明の光半導体は、例えば、太陽光を有効に利用できるとともに、高量子効率な光半導体性能を有する。本発明の光半導体電極は、光半導体層の表面近傍領域の材料に、本発明の光半導体と同様の組成を有する組成物Bを用いている。これにより、本発明の光半導体電極は、本発明の光半導体によって得られる効果と同様の効果を有する。さらに、光半導体層の導電基板との接合面近傍領域には、組成物Aが用いられている。組成物Aは、酸素が窒素によって置換されていない、Ga、In及びZnを含む酸化物であって、かつ組成物Bよりもフェルミ準位が高い。このように、光半導体層が組成物Aと組成物Bとを含むことによって、光半導体層における電荷分離能が向上する。その結果、量子効率がさらに向上する。本発明の第1及び第2の光電気化学セルは、本発明の光半導体を利用している。本発明の第1及び第2の光電気化学セルは、本発明の光半導体によって得られる効果によって、光の照射による水素生成反応の量子効率を向上させることができる。本発明のエネルギーシステムは、このような光電気化学セルを備えているので、効率良く電力を供給できる。実施の形態1本発明の実施の形態1の光半導体は、In、Ga、Zn、O及びNを含む光半導体であって、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。において、Oの一部がNで置換された組成を有する。このような組成を有する光半導体は、結晶相がウルツ鉱型であるInNとGaNとZnOとが固溶することで、結晶相の少なくとも一部が安定なウルツ鉱型を有する。さらに、この光半導体は、Inが高い比率が含まれた高In組成を有するので、GaNにInNを固溶させた単結晶InzGa1zNからなる従来の光半導体よりも、小さいバンドギャップを有する。これらの理由から、この光半導体は、優れた半導体特性を有する光半導体であり、例えば、太陽光を有効に利用できるとともに、高量子効率な光半導体性能を得ることができる。本発明の光半導体は、上記一般式において、x=0.5であることが好ましい。本発明の光半導体がこの構成を有する場合一般式:In2xGa2O3ZnOyx=0.5、かつ、0.5≦yにおいて、Oの一部がNで置換された組成を有する場合、InzGa1zNでは実現できない高In組成が実現できるとともに、バンドギャップが900nm付近となる。このようなバンドギャップは、例えば、水の光分解吸収波長端が1000nm以下となるバンドギャップが要求される用途にとっては、太陽光の利用効率を高める観点から最適である。なお、本発明の光半導体において、x=0.5を満たすことが好ましい理由は、水の光分解に最適であることに加え、InGaO3ZnOy、及び、前記化合物の酸素の一部が窒素で置換された組成物が非常に安定であるということである。本発明の光半導体は、ZnOが固溶しているので、比較的安定な化合物である。したがって、高い比率でInが含まれた場合であっても、InzGa1zNのように相分離が起こらない。その結果、前記一般式においてx>0.2とすることができ、これによって従来のInzGa1zNでは実現できなかった狭いバンドギャップを実現できる。このように、本発明によれば、ZnOの固溶効果が発揮されて、新規の光半導体を得ることができる。また、本発明の光半導体では、上記一般式においてyが1以上6以下であることが好ましい。本発明の光半導体がこの組成を有する場合一般式:In2xGa2O3ZnOyx=0.5、かつ、1≦y≦6において、Oの一部がNで置換された組成を有する場合、本発明の光半導体は、単一相を実現しやすく、優れた光半導体性能を有することができる。なお、単一相の光半導体がより得やすいので、上記一般式においてyが整数であることが望ましい。しかし、化学量論が成立するのであれば、yの値は整数に限らない。例えば、yが3/2であれば、本発明の光半導体はIn2Ga2O6ZnO3となる。本発明の光半導体は、上記一般式においてyが2又は6であることが好ましい。本発明の光半導体がこの組成を有する場合一般式:In2xGa2O3ZnOyx=0.5、かつ、y=2又は6において、Oの一部がNで置換された組成を有する場合、当該光半導体は安定なウルツ鉱型結晶構造になりうる。したがって、In2xGa2O3ZnOyの酸素格子の一部が、容易に窒素で置換されることができる。その結果、単一相の光半導体がより得られやすくなる。本発明の光半導体は、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。において、Oの一部がNで置換された組成を有していればよい。したがって、Oを置換するNの量は、特に限定されない。しかし、光半導体に含まれる陽イオンIn、Ga及びZnがすべて同じウルツ鉱型結晶構造になると、互いに固溶できるので安定となり、好ましい。すなわち、光半導体の結晶構造がウルツ鉱構造となり、好ましい。そのためには、GaイオンはGaN、InイオンはInN、ZnイオンはZnOとなることが要求される。したがって、好ましくは、光半導体の結晶構造がウルツ鉱型となるまで、OをNで置換することである。実施の形態2本発明の光半導体電極は、導電基板と、前記導電基板上に設けられた光半導体層と、を備える。前記光半導体層において、前記光半導体層の前記導電基板との接合面近傍領域は、一般式:In2xGa2O3ZnOyx及びyは、0.2<x<1、及び、0.5≦yを満たす。で表される組成物Aによって構成されている。前記光半導体層の表面近傍領域は、前記一般式において、Oの一部がNで置換された組成を有する組成物Bによって構成されている。前記組成物Aのフェルミ準位は、前記組成物Bのフェルミ準位よりも大きい。なお、組成物Aのフェルミ準位及び組成物Bのフェルミ準位の調整は、例えば、材料合成時の温度によって酸素及び窒素の格子欠陥の数を制御したり、あるいは、Siをドープしたりすることにより可能である。本発明の光半導体電極では、光半導体層の表面近傍領域が組成物Bによって構成されている。組成物Bは、実施の形態1で説明された、本発明の光半導体と同じである。したがって、本発明の光半導体電極は、太陽光を有効に利用できるとともに、高量子効率な光半導体性能を有する。さらに、本発明の光半導体電極を構成する光半導体層は、組成物Aと組成物Bとを含み、かつ上記のような構成を有するので、電荷分離能が向上する。したがって、本発明の光半導体電極は、量子効率がさらに向上する。この原理を、図1、図2及び図3を用いて説明する。本実施の形態では、光半導体層が、導電基板上に配置された、前記組成物Aを含む第1層と、前記第1層上に配置された、前記組成物Bを含む第2層とによって形成されている場合を例に挙げて、説明する。第1層は、実質的に組成物Aからなっていてもよい。また、第2層は、実質的に組成物Bからなっていてもよい。なお、ここでいう、第1層が実質的に組成物Aからなるには、第1層が組成物Aのみから形成されている場合だけでなく、第1層が不純物等として組成物A以外の成分を微量に含む場合も含まれる。同様に、第2層が実質的に組成物Bからなるには、第2層が組成物Bのみから形成されている場合だけでなく、第2層が不純物等として組成物B以外の成分を微量に含む場合も含まれる。したがって、この場合、第1層及び第2層に、不純物等の他の成分が、微量に例えば1原子以下、好ましくは0.001原子以下含まれていてもよい。図1は、真空準位を基準として、導電基板21、In2xGa2O3ZnOyの組成を有する組成物Aからなる第1層22、及び組成物Aの酸素の一部が窒素で置換された組成物Bからなる第2層23のエネルギー準位を示す。第1層22と第2層23の伝導帯のバンドエッジEC1とEC2は、陽イオンIn、Ga及びZnのs及びp軌道の混成軌道からなるため、ほぼ同じである。一方、第1層22の価電子帯のバンドエッジEV1は酸素のp軌道からなるのに対し、第2層23の価電子帯のバンドエッジEV2は酸素のp軌道と窒素のp軌道との混成からなる。このため、エネルギー準位は、EV2のほうがEV1よりも高い。ここで、第1層22組成物Aのフェルミ準位EF1が、第2層23組成物Bフェルミ準位EF2よりも高い場合、導電基板21と第1層22と第2層23とが接合されると、フェルミ準位が一致するように価電子帯及び伝導帯が移動する。これにより、図2に示すようなエネルギー準位が得られ、導電基板21、第1層22及び第2層23の接合はオーミック接合となる。この結果、第2層23に太陽光が照射されると、第2層23の光が照射された部分において、伝導帯に電子が、価電子帯にホールが、それぞれ生じる。このとき生じたホールは、価電子帯のバンドエッジに沿って、第2層23の表面に移動する。一方、電子は、価電子帯のバンドエッジに沿って第2層23から、第1層22を経由して、導電基板21まで移動する。この結果、光が照射されたことによって発生した電子とホールとは互いに分離される。このように、優れた電荷分離能を有する光半導体層24が得られる。一方、比較形態として、第1層22のフェルミ準位EF1が第2層23のフェルミ準位EF2よりも低い場合について検討する。この場合、導電基板21と第1層22と第2層23とが接合されると、フェルミ準位が一致するように価電子帯及び伝導帯が移動する。これにより、図3に示すようなエネルギー準位が得られ、導電基板21、第1層22及び第2層23の接合はショットキー接合となる。この結果、第2層23で井戸型ポテンシャルとなる。したがって、第2層23に太陽光が照射されて、第2層23の光が照射された部分において、伝導帯に電子が、価電子帯にホールがそれぞれ生じても、電子とホールとの再結合がおこる。このように、第1層22のフェルミ準位EF1が第2層23のフェルミ準位EF2よりも低い場合、光半導体層24は電荷分離能が低下する。本実施の形態では、光半導体層24が、組成物Aからなる第1層22上に、組成物Bからなる第2層23が設けられた2層構造を有する。この光半導体層24は、例えば、In2xGa2O3ZnOyターゲットを用いて、酸素雰囲気でスパッタ成膜した後、続いて窒素雰囲気でスパッタ成膜することによって作製できる。なお、本発明の光半導体電極を構成する光半導体層は、2層構造に限定されない。In2xGa2O3ZnOyをスパッタリングターゲットとして用いて、成膜開始は酸素雰囲気で、その後徐々に窒素雰囲気傾斜させる雰囲気中の窒素濃度を増加させる方法を用いて、光半導体層を作製してもよい。この方法によって作製される光半導体層は、組成物Aから組成物Bへ組成傾斜した層構造を有する。ここで、組成物Aから組成物Bへ組成傾斜した層構造とは、次の1及び2の条件を満たす構造のことを意味する。1光半導体層における接合面近傍領域が組成物Aであり、光半導体層における表面近傍領域が組成物Bであること。2光半導体層において、窒素元素の濃度が、光半導体層の厚さ方向に沿って、接合面近傍領域から表面近傍領域に向かって増加すること。このような組成傾斜した層構造を有する光半導体層は、2層構造を有する場合よりも電荷分離能が高いため、好ましい。本発明の光半導体電極を構成する導電基板には、例えば、Ti、Ni、Ta、Al、Cu及びAg等の金属、又は、ITOIndiuyTinOxide及びFTOFluorinedopedTinOxide等の導電性材料を用いることができる。また、In、Ga及びZnの酸化物の層を有する基板も使用可能である。具体的には、In2xGa2O3ZnOyで、x及びyが0.2<x<1及び0.5≦yを満たす組成物の層を有する基板が使用可能である。このような基板は、導電基板と組成物Bとの両方の働きを有し、しかも構成が簡単となり有用である。実施の形態3本発明の一実施形態に係る光電気化学セルについて説明する。本実施の形態の光電気化学セルは、光半導体電極と、対極と、水を含む電解液と、これらを収容する容器と、を備える。光半導体電極は、導電基板と、前記導電基板上に配置された、実施の形態1で説明したような本発明の光半導体を含む光半導体層と、を含む。対極は、光半導体電極の導電基板と電気的に接続されている。電解液は、光半導体層及び対極の表面と接触する。光電気化学セルは、光半導体層に光が照射されることによって、水素を発生する。この構成によれば、光励起した光半導体の電荷分離が起こるので、量子効率を高めることができる。さらに、電荷分離によって生成した電子とホールとが、それぞれ、対極と光半導体電極とに分かれるので、互いに異なる電極表面上で水素と酸素とを発生させることができる。すなわち、水素と酸素を分離して生成することができる。本発明の光電気化学セルを、図4を用いて説明する。図4に示すように、本実施の形態の光電気化学セル100は、光半導体電極120と、光半導体電極120と対をなす電極である対極130と、水を含む電解液140と、光半導体電極120、対極130及び電解液140を収容する、開口部を有する容器110とを備えている。容器110内において、光半導体電極120及び対極130は、その表面が電解液140と接触するように配置されている。光半導体電極120は、導電基板121と、導電基板121上に配置された光半導体層124とを備えている。容器110のうち、容器110内に配置された光半導体電極120の光半導体層124と対向する部分以下、光入射部112と略称するは、太陽光等の光を透過させる材料で構成されている。光半導体電極120における導電基板121と、対極130とは、導線150により電気的に接続されている。なお、ここでの対極とは、光半導体電極との間で電解液を介さずに電子の授受を行う電極のことを意味する。したがって、本実施の形態における対極130は、光半導体電極120を構成している導電基板121と電気的に接続されていればよく、光半導体電極120との位置関係等は特に限定されない。なお、本実施の形態では光半導体層124はn型半導体によって形成されている。したがって、対極130は、光半導体電極120から電解液140を介さずに電子を受け取る電極となる。次に、本実施の形態の光電気化学セル100の動作について図5を用いて説明する。光電気化学セル100における容器110の光入射部112から、容器110内に配置された光半導体電極120の光半導体層124に太陽光が照射される。これにより、光半導体層124の光が照射された部分本実施の形態では、光半導体層124の表面近傍領域124-NSにおいて、伝導帯に電子が、価電子帯にホールが生じる。本発明の光半導体がn型半導体であるので、光半導体層124の表面124-Sの電位が、光半導体層124の内部124-Bの電位より高くなる。そのため、このとき生じたホールは、価電子帯のバンドエッジEVに沿って、光半導体層124の表面124-Sに移動する。これにより、光半導体層124の表面124-Sにおいて、下記反応式1により水が分解されて、酸素が発生する。一方、電子は、伝導帯のバンドエッジECに沿って、光半導体層124の表面近傍領域124-NSから、光半導体層の内部124-Bを経由して、導電基板121まで移動する。導電基板121に移動した電子は、導線150を介して、導電基板121と電気的に接続された対極130側に移動する。これにより、対極130の表面において、下記反応式2により水素が発生する。4h2H2O→O2↑4H14e4H→2H2↑2本発明の光半導体は優れた半導体特性を有するので、光半導体層124は、ホールと電子とが再結合する確率が低い。さらに、本発明のような、光半導体電極と対極とを備えた光電気化学セルとすることで、ホールと電子とは電荷分離されて、それぞれ、光半導体電極と対極とに分かれる。これにより、光の照射による水素生成反応の量子効率を向上させるだけでなく、さらに水素と酸素とを分離して発生させる異なる電極表面上で発生させることが可能になる。導電基板121において、光半導体層124で被覆されない部分は、例えば樹脂等の絶縁体によって被覆されることが好ましい。このようにすると、光半導体層124で被覆されていない導電基板121の部分が、電解液140内に溶解するのを防ぐことができる。対極130としては、過電圧の小さい材料を用いることが好ましい。例えば、対極130にPt、Au、Ag、Fe、Ni等金属触媒を用いることは、対極130の活性が高まるので好ましい。電解液140は、水を含む電解液であればよい。水を含む電解液は、酸性であってもよいし、アルカリ性であってもよい。光半導体電極120と対極130との間に固体電解質を配置する場合は、光半導体電極120の光半導体層124の表面と対極130の表面に接触する電解液140を、電解用水としての純水に置き換えることも可能である。なお、本実施の形態の光電気化学セルの光半導体電極を、実施の形態2で説明したような本発明の光半導体電極に置き換えてもよい。このような構成によれば、本実施の形態の光電気化学セルと同様の効果が得られ、かつ、より高い電荷分離能も実現できる。実施の形態4本発明の一実施形態に係るエネルギーシステムについて説明する。本実施の形態のエネルギーシステムは、実施の形態3で説明したような本発明の光電気化学セルと、前記光電気化学セルと第1の配管によって接続されており、前記光電気化学セル内で生成した水素を貯蔵する水素貯蔵器と、前記水素貯蔵器と第2の配管によって接続されており、前記水素貯蔵器に貯蔵された水素を電力に変換する燃料電池と備える。この構成にすると、高効率で、必要に応じて電力を取り出すことができるシステムを構築できる。なお、本実施の形態のエネルギーシステムは、前記燃料電池により変換された電力を蓄える蓄電池をさらに備えていてもよい。次に、本実施の形態のエネルギーシステム200の動作について、図6及び図7を参照しながら説明する。本実施の形態のエネルギーシステム200は、光電気化学セル300と、水素貯蔵器230と、燃料電池240と、蓄電池250とを備えている。図7に示されるように、光電気化学セル300は、筐体容器304と、セパレータ306と、光半導体電極320と、対極309とを備えている。筐体304の内部は、セパレータ306によって第1室312及び第2室314の2室に分離されている。第1室312及び第2室314には、水を含む電解液301がそれぞれ収容されている。第1室312内には、電解液301と接触する位置に光半導体電極320が配置されている。光半導体電極320は、導電基板321と、導電基板321上に配置された光半導体層324とを備えている。また、第1室312は、第1室312内で発生した酸素を排気するための第1の排気口316と、第1室312内に水を供給するための給水口317とを備えている。筐体304のうち、第1室312内に配置された光半導体電極320の光半導体層324と対向する部分以下、光入射部305と略称するは、太陽光等の光を透過させる材料で構成されている。一方、第2室314内には、電解液301と接触する位置に対極309が配置されている。また、第2室314は、第2室314内で発生した水素を排気するための第2の排気口318を備えている。光半導体電極320における導電基板321と対極309とは、導線350により電気的に接続されている。本実施の形態における光半導体電極320及び導電基板321は、実施の形態3で説明した光半導体電極120及び導電基板121と、それぞれ同じ構成を有する。セパレータ306は、電解液301を透過させ、第1室312及び第2室314内で発生した各ガスを遮断する機能を有する材料で形成されている。セパレータ306の材料としては、例えば高分子固体電解質等の固体電解質が挙げられる。高分子固体電解質としては、例えばナフィオン登録商標等のイオン交換膜が挙げられる。このようなセパレータを用いて容器の内部空間を2つの領域に分けることによって、一方の領域では電解液と光半導体電極の表面光半導体層とが接触し、他方の領域では電解液と対極の表面とが接触する。このような構成により、容器の内部で発生した酸素と水素とを容易に分離することができる。本実施の形態では、図7に示された構成を有する光電気化学セル300を用いた。しかし、本実施の形態のエネルギーシステム200に用いられる光電気化学セルは、これに限定されない。本発明の光電気化学セルであれば利用可能であり、例えば図4に示された光電気化学セル100も使用できる。水素貯蔵器230は、第1の配管232によって、光電気化学セル300の第2室314と接続されている。水素貯蔵器230としては、例えば、光電気化学セル300において生成された水素を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーにより圧縮された水素を貯蔵する高圧水素ボンベと、から構成することができる。燃料電池240は、発電部242と、発電部242を制御するための燃料電池制御部244とを備えている。燃料電池240は、第2の配管246によって、水素貯蔵器230と接続されている。第2の配管246には、遮断弁248が設けられている。燃料電池240としては、例えば、高分子固体電解質型燃料電池を用いることができる。蓄電池250の正極及び負極は、燃料電池240における発電部242の正極及び負極と、第1の配線252及び第2の配線254によって、それぞれ電気的に接続されている。蓄電池250には、蓄電池250の残存容量を計測するための容量計測部256が設けられている。蓄電池250としては、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。次に、本実施の形態のエネルギーシステム200の動作について説明する。光電気化学セル300の光入射部305を通して、第1室312内に配置された光半導体電極320の光半導体層324の表面に太陽光が照射されると、光半導体層324内に電子とホールとが生じる。このとき生じたホールは、光半導体層324の価電子帯のバンドエッジに沿って表面近傍領域に移動する。これにより、光半導体層324の表面において、上記反応式1により水が分解されて、酸素が発生する。一方、電子は、光半導体層324の導電基板321との接合面近傍領域から、導電基板321と光半導体層324との接合による伝導帯のバンドエッジに沿って、導電基板321まで移動する。導電基板321に移動した電子は、導線350を介して導電基板321と電気的に接続された対極309側に移動する。これにより、対極309の表面において、上記反応式2により水素が発生する。第1室312内で発生した酸素は、第1の排気口316から光電気化学セル300外に排気される。一方、第2室314内で発生した水素は、第2の排気口318及び第1の配管232を介して水素貯蔵器230内に供給される。燃料電池240において発電するときには、燃料電池制御部244からの信号により遮断弁248が開かれ、水素貯蔵器230内に貯蔵された水素が、第2の配管246によって燃料電池240の発電部242に供給される。燃料電池240の発電部242において発電された電気は、第1の配線252及び第2の配線254を介して蓄電池250内に蓄えられる。蓄電池250内に蓄えられた電気は、第3の配線260及び第4の配線262によって、家庭、企業等に供給される。本実施の形態における光電気化学セル300によれば、光の照射による水素生成反応の量子効率を向上させることができる。したがって、このような光電気化学セル300を備えている本実施の形態のエネルギーシステム200によれば、効率良く電力を供給することができる。実施例1InGaO3ZnOyの窒化窒化方法In2xGa2O3ZnOyにおいてx=0.5を満たす酸化物について、窒化を行った。In2Ga2ZnO7y=1/2、InGaZnO4y=1、InGaZn2O5y=2、InGaZn6O9y=6、InGaZn7O10y=7の各粉末2gを、それぞれアルミナボートにいれた。これを、内径50mmφ×1000mmの石英管の中心部に設置した。その後、石英管にアンモニアを1L/minを流通させながら、石英管の中心部から前後150mmを、環状炉で650°Cで4時間加熱した。In2Ga2ZnO7y=1/2、InGaZnO4y=1、InGaZn2O5y=2、InGaZn6O9y=6については、窒化前後でピークが若干高角側にシフトした。しかし、窒化前後でのピークに変化が見られなかった。これに対し、InGaZn7O10y=7は、InGaZn6O9y=6のピークが認められた。重量変化In2Ga2ZnO7y=1/2では、約10の重量減少が認められた。さらに、石英管のアンモニアの出口側の石英管の壁に、金属らしきものが付着しているのが確認された。その他のものの重量変化は、ほとんど認められなかった。UV-vis拡散反射スペクトル図8A~図8Cは、窒化前後のInGaZnO4y=1、InGaZn2O5y=2及びInGaZn6O9y=6のUV-vis拡散反射スペクトルを、それぞれ示す。図8A~図8Cによれば、400~700nm付近に新たな吸収が生じることがわかる。ただ、400nm付近の吸収端が残っていることから、酸化物が残っていると考えられる。考察InGaO3ZnOyの窒化は、安定性の観点から、y=1以上6以下が優れていた。さらに、InGaO3ZnOyは、窒化により可視光に吸収をもつ組成物となった。そして、これらの組成物では、XRD解析において、窒化前と比較してピークがシフトしたものの、新たなピークが出現しなかった。このことから、これらの組成物では、ドープレベルの窒素の置換が行われたと考えられる。実施例2InGaO3ZnOy窒化温度変化In2xGa2O3ZnOyにおいて、x=0.5及びy=2を満たす酸化物について、窒化温度による変化を確認した。まず、InGaZn2O5の粉末2gをアルミナボートにいれた。これを、内径50mmφ×1000mmの石英管の中心部に設置した。その後、石英管にアンモニアを1L/minを流通させながら、石英管の中心部から前後150mmを、環状炉で、650°C、700°C、750°C、800°Cで、それぞれ8時間加熱を行った。重量変化窒化温度650~750°Cの場合は、窒化前後でほとんど重量変化は認められなかった。しかし、窒化温度800°Cでは、窒化によって約50の重量減少が認められた。さらに、石英管のアンモニアの出口側の石英管の壁に金属らしきものが付着していることも確認された。図9は、窒化前後のXRD構造解析の結果を示す。上段には、得られた組成物のデータが示されている。下段には、材料のデータベースが示されている。窒化温度650~700°Cでは、窒化前後でピークが若干高角側にシフトしたものの、窒化前後でのピークに変化が見られなかった。これに対し、窒化温度750°Cでは、ピークが大きく高角側にシフトし、新たなピークも出現している。また、窒化温度800°Cでは、650~750°Cの場合に得られていたピークが消失し、GaNとInNのピークが出現している。XPS元素分析図10は、窒化前後の窒素原子N1sピークの変化を示す。未処理でも、393eV付近と397eV付近とにピークが検出された。しかし、これらのピークは、InGaZn2O5に吸着した窒素に起因すると考えられる。窒化温度700~750°Cでは、これに加え、395eV付近に新たなピークが出現する。これは、窒化によりInGaZn2O5の酸素原子から置き換わった窒素原子に起因すると考えられる。また、図11A~図11Cに、窒化前後の金属原子In、Ga及びZnの、Inの3d5/2ピーク、Gaの2p3/2ピーク、Znの2p3/2ピークのケミカルシフトを、それぞれ示す。未処理では、酸化物領域にピーク位置があった。しかし、窒化することにより、金属元素のまわりの酸素が窒素に置き換わったため、低結合エネルギー側にシフトしていることがわかる。特に、InとGaとは再隣接の酸素が置き換わったためか、シフト幅が大きい。UV-vis拡散反射スペクトル図12は、窒化前後のUV-vis拡散反射スペクトルの結果を示す。窒化温度650~700°Cでは、400~700nm付近に新たな吸収が生じたことがわかる。ただ、400nm付近の吸収端が残っていることから、酸化物が残っていたと考えられる。これに対し、窒化温度750°Cでは、400~900nm付近にさらに吸収が生じ、さらに酸化物の吸収端が認められなかった。このことから、窒化温度750°Cの場合、酸化物は完全に窒素置換されたと考えられる。また、窒化温度800°Cでは、吸収がブルーシフトし、400~500nm付近で吸収が生じていた。考察InGaZn2O5y=2に関し、窒化温度650~700°Cでは、XRD解析でピークのシフトのみが確認され、新たなピークが出現しなかった。さらに、XPS元素分析によって窒素が検出されたことから、窒素による置換がドープレベルであったと考えられる。しかし、窒化温度750°Cでは、XRD解析でピークが高角側にシフトし、新たなピークも出現した。さらに、XPS元素分析よって新たな窒素種395eVが検出されたこと、金属原子のピークが酸化物のピーク位置から離れ、低結合エネルギー側にシフトしたこと、酸化物の吸収端が認められなかったことから、酸化物は窒化されて、酸窒化物InGaN2ZnO2に変わったと考えられる。また、窒化温度800°Cでは、XRD解析でGaNとInNとのピークが出現し、吸収がブルーシフトしていた。このことから、InGaZn2O5y=2が相分離し、Znが昇華し、GaNとInNとの混合物になったと推定できる。したがって、In2xGa2O3ZnOyにおいてx=0.5及びy=2を満たす酸化物を窒化して、本発明の組成物を合成するためには、650~750°Cで窒化することが望ましく、さらに望ましくは750°Cで窒化することであると確認された。また、同様な挙動が、InGaZn6O9y=6にも見られた。一方、InGaZnO4y=1は、窒化温度650~750°Cの範囲では、同じ挙動を示した。窒化温度750°C以上では、分解が見られ、酸化物が完全に酸窒化物InGaN2ZnOに変わる挙動が見られなかった。この現象について説明する。InGaO3ZnOyが酸窒化物になる場合、構成する陽イオンIn、Ga及びZnがすべて同じウルツ鉱型結晶構造になると、互いに固溶できるので安定である。そのためには、GaイオンはGaNに、InイオンはInNに、ZnイオンはZnOとなることが要求される。すなわち、InGaN2ZnOyが安定構造であると推定される。これは、図11A~図11Cに示されたXPS元素分析の結果より、窒化するとIn及びGaが大きくシフトしているのに対し、Znのシフトが小さいことに示唆される。そこで、結晶構造について、結晶中の酸素イオンと窒素イオンとの配置等対称性を考慮すると、結晶構造が簡単、すなわち安定なウルツ鉱型結晶構造をとりうるのは、y=1~6のうち、図13に示すように、InGaZn2O5y=2とInGaZn6O9y=6であることがわかる。この結果は、InGaZn2O5y=2とInGaZn6O9y=6は酸窒化物ができ、InGaZnO4y=1は酸窒化物ができないことに対応すると考えられる。また、図13に示された構造について、第1原理計算によりバンドギャップを計算した。この結果も、図13に示す。UV-vis拡散反射スペクトルにより測定した実測値とはかけ離れているものの、バンドギャップが計算できることから、図13に示された構造は安定構造であることがわかる。実施例3In2xGa2O3ZnO2の窒化温度変化窒化方法In2xGa2O3ZnOyにおいて、x=3/4及びy=2を満たす酸化物について、窒化温度による変化を確認した。In3GaZn4O10の粉末2gを、アルミナボートにいれた。これを、内径50mmφ×1000mmの石英管の中心部に設置した。その後、石英管にアンモニアを1L/minを流通させながら、石英管の中心部から前後150mmを、環状炉で、650°C、670°C、720°Cでそれぞれ4時間加熱を行った。重量変化窒化温度650°Cでは、ほとんど重量変化は認められなかった。窒化温度670°Cでは、約5の重量減少が認められた。窒化温度720°Cでは、約18の重量減少が認められた。さらに、窒化温度720°Cでは、石英管のアンモニアの出口側の石英管の壁に金属らしきものが付着しているのが確認された。図14は、窒化前後のXRD構造解析の結果を示す。上段には、得られた組成物のデータが示されている。下段には、材料のデータベースが示されている。窒化温度650°Cでは、窒化前後でのピークに変化が見られなかった。これに対し、窒化温度670°C以上では新たなピークが出現した。また、窒化温度720°Cでは、In01Ga09Nのピークが出現した。このことから、窒化温度720°CではIn3GaZn4O10が分解したということがわかる。UV-vis拡散反射スペクトル図15は、窒化前後のUV-vis拡散反射スペクトルの結果を示す。窒化温度650~670°Cでは、400~1000nm付近に新たな吸収が生じたことがわかる。これに対し、窒化温度720°Cでは、600~1000nm付近の吸収が消失し、500nm付近の吸収が残った。この吸収は、In01Ga09Nが存在しているためと推定される。考察In3GaZn4O10x=3/4に関し、窒化温度650°Cでは、XRD解析でピークのシフトのみが確認され、新たなピークが出現しなかった。このことから、窒素による置換がドープレベルであったと考えられる。しかし、窒化温度670°Cでは、XRD解析でピークが高角側にシフトし、新たなピークも出現した。さらに、400nm付近の酸化物の吸収端が認められなかった。これらの理由から、酸化物は窒化され、酸窒化物に変わったと考えられる。一方、窒化温度720°Cでは、XRD解析でGaNとInNとのピークが出現し、吸収がブルーシフトしていた。このことから、In3GaZn4O10x=3/4が相分離し、Znが昇華し、In01Ga09Nを含む混合物になったと推定できる。したがって、In2xGa2O3ZnOyにおいてx=3/4及びy=2を満たす酸化物を窒化して、本発明の組成物を合成するためには、650~670°Cで窒化することが望ましく、さらに望ましくは670°Cで窒化することである。この現象について説明する。In3GaZn4O10x=3/4が酸窒化物になる場合、構成する陽イオンIn、Ga及びZnがすべて同じウルツ鉱型結晶構造になると、互いに固溶できるので安定である。そのためには、GaイオンはGaNに、InイオンはInNに、ZnイオンはZnOとなることが要求される。すなわちIn3GaZn4N4O4が安定構造であると推定される。さらに、In3GaZn4N4O4について、第1原理計算によりバンドギャップを計算した。その結果を図16に示す。UV-vis拡散反射スペクトルにより測定した実測値とはかけ離れているものの、バンドギャップが計算できることから、図16に示された構造は安定構造であることがわかる。したがって、窒化温度720°Cの場合に得られた酸窒化物は、In3GaZn4N4O4と推定される。実施例4光電気化学セル実施例4では、図4に示された構成を有する光電気化学セルを作製した。本実施例の光電気化学セル100について、図4を用いて説明する。図4に示すように、本実施例に係る光電気化学セル100は、上部に開口部を有する角型のガラス容器110、光半導体電極120及び対極130を備えている。ガラス容器110内には、電解液140として、1mol/LのH2SO4水溶液が収容されている。光半導体電極120は、以下の手順により作製した。導電基板121として、1cm角のガラス基板上に、まずスパッタ法により膜厚150nmのITO膜シート抵抗10Ω/□を形成した。次に、導電基板121上に、光半導体層124を形成した。光半導体層124は、InGaZn2O5ターゲットを用い、チャンバーの窒素圧を0.1Paとして、反応性スパッタ法により作製された。これにより、InGaZn2O5における酸素の一部が窒素で置換された組成物からなる、厚さ500nmを有する光半導体層124が作製された。なお光半導体電極120は、光半導体層124の表面が、ガラス容器110の光入射面112と対向するように配置された。対極130としては、白金板を用いた。光半導体電極120の導電基板121と対極130とは、導線150により電気的に接続されていた。光半導体電極120-対極130間に流れる電流は、電流計160により測定した。実施例5光半導体層124が異なる方法で作製された点以外は、実施例4と同様の方法で、実施例5の光電気化学セルが作製された。実施例5の光半導体層124を作製するために、まず、InGaZn2O5ターゲットを用い、チャンバーの酸素分圧を0.1Paとして、厚さ150nmのInGaZn2O5がスパッタ法によって作製された。その後、InGaZn2O5ターゲットとして、チャンバーの窒素圧を0.1Paとして、反応性スパッタ法により、酸素の一部が窒素で置換された組成物を厚さ500nmで形成した。実施例6光半導体層124が異なる方法で作製された点以外は、実施例4と同様の方法で、実施例6の光電気化学セルが作製された。実施例6の光半導体電極120の作製手順は、次のとおりである。まず、導電基板121を作製した。1cm角のサファイア基板上に、InGaZn2O5ターゲットを用い、チャンバーの酸素分圧を0.1Paとして、スパッタ法によりInGaZn2O5膜を厚さ800nmで形成した。得られたInGaZn2O5膜付きの基板を、導電基板121とした。次に、光半導体層124を作製した。形成された厚さ800nmのInGaZn2O5膜を含む導電基板121を、アルミナボートにいれた。これを、内径50mmφ×1000mmの石英管の中心部に設置した。その後、石英管にアンモニアを1L/minを流通させながら、石英管の中心部から前後150mmを、環状炉で、650°Cで2時間加熱した。これにより、厚さ800nmのInGaZn2O5膜のうち、表面から約500nmの厚さ範囲において、酸素の一部が窒素で置換された組成物に置き換えられた。なお、酸素の一部が窒素で置換された組成物の厚さ範囲は、得られた膜の断面SEMによる観察から求められた。擬似太陽光照射実験擬似太陽光としてセリック社製ソーラーシミュレータを用いた。実施例4~6に係る各光電気化学セル100の光入射部112を通して、光半導体電極120における光半導体層124の表面に、強度1kW/m2の光を照射した。対極130の表面において発生したガスを30分間捕集し、ガスクロマトグラフィにより、捕集したガスの成分分析及び生成量の測定を行った。電流計160により光半導体電極120-対極130間に流れる光電流を測定した。対極130におけるガスの生成量を用いて、みかけの量子効率を求めた。みかけの量子効率は、以下の計算式を用いて算出された。みかけの量子効率={観測された光電流密度[mA/cm2]/光半導体層の表面近傍領域の材料のバンドギャップで吸収され得る太陽光で発生し得る光電流密度[mA/cm2]}×100実施例4~6に係る各光電気化学セル100について測定されたみかけの量子効率と、各光半導体層124のフェルミ準位の測定結果を、表1に示す。なお、表1に示されたフェルミ準位は、光電流が0となる電位測定、すなわちフラットバンドポテンシャル測定によって得られた値である。表1から、実施例4~6において光電流が観測されたことがわかる。また、実施例5及び6は、電荷分離の効果により量子効率が高くなったことがわかる。さらに実施例6は導電基板がInGaZn2O5となっていること、窒化によりInGaZn2O5の酸素の一部が窒素で置換した組成物のフェルミ準位が低いこと、さらに組成が傾斜していることから、量子効率がさらに高くなっていると考えられる。