太阳能电池、多结太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能光伏发电系统技术方案

实施方式提供一种太阳能电池、多结太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能光伏发电系统，其表现出改善的特性。实施方式的太阳能电池100包括透明的第一电极1、在第一电极1上的主要含有氧化亚铜的光电转换层2、在光电转换层2上的n型层3和在n型层3上的透明的第二电极4。混合区2a或/和混合层2b存在于光电转换层2的n型层3侧，并且混合区2a和混合层2b含有属于第一组、第二组和第三组的元素。第一组是选自由Zn和Sn组成的组中的一种或多种元素，第二组是选自由Y、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zr、B、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、F、Cl、Br和I组成的组中的一种或多种元素，并且第三组为选自由Ge和Si组成的组中的一种或多种元素。种或多种元素。种或多种元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能电池、多结太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能光伏发电系统


[0001]本文中描述的实施方式总体上涉及太阳能电池、多结太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能光伏发电系统。

技术介绍

[0002]作为高效太阳能电池，有多结(串联)太阳能电池。由于能够在每个波段使用具有高光谱灵敏度的电池，因此串联太阳能电池能够实现比单结太阳能电池更高的效率。此外，作为串联太阳能电池的顶电池，期望作为廉价材料且具有宽带隙的氧化亚铜化合物等。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：JP 2018
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46196A

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的技术问题
[0007]实施方式提供太阳能电池、多结太阳能电池、太阳能电池模块和太阳能光伏发电系统，其表现出改进的特性。
[0008]解决问题的方案
[0009]实施方式的太阳能电池包括：透明的第一电极；所述第一电极上的主要含有氧化亚铜的光电转换层；所述光电转换层上的n型层；和n型层上的透明的第二电极。混合区或/和混合层存在于所述光电转换层的n型层侧，并且所述混合区和混合层含有属于第一组、第二组和第三组的元素。所述第一组为选自由Zn和Sn组成的组中的一种或多种元素，所述第二组为选自由Y、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zr、B、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、F、Cl、Br和I组成的组中的一种或多种元素，并且所述第三组为选自由Ge和Si组成的组中的一种或多种元素。
附图说明
[0010]图1示出了根据实施方式的太阳能电池的概念截面图。
[0011]图2示出了根据实施方式的太阳能电池的概念截面图。
[0012]图3示出了用于解释实施方式的太阳能电池的分析点的图。
[0013]图4示出了实施方式的多结太阳能电池的概念截面图。
[0014]图5示出了实施方式的太阳能电池模块的概念图。
[0015]图6示出了实施方式的太阳能电池模块的概念截面图。
[0016]图7示出了根据实施方式的太阳能光伏发电系统的概念图。
[0017]图8示出了根据实施方式的车辆的概念图。
具体实施方式
[0018]第一实施方式涉及太阳能电池。图1示出了根据第一实施方式的太阳能电池100的概念图。如图1中所示，根据本实施方式的太阳能电池100包括第一电极1、第一电极1上的光电转换层2、光电转换层2上的n型层3、和n型层3上的第二电极4。在第一电极1和光电转换层2之间以及在n型层3和第二电极4之间可以包括中间层(未图示)。光可以从第一电极1侧或从第二电极4侧入射。当光进入太阳能电池100时，能够产生电力。
[0019](第一电极)
[0020]本实施方式的第一电极1为设置在光电转换层2侧的透明导电层。图1中，第一电极1与光电转换层2直接接触。第一电极1优选为透明导电膜或透明导电膜与金属膜的层叠体。对透明导电膜没有特别限制，可以是氧化铟锡(ITO)、掺杂铝的氧化锌(Al掺杂的氧化锌；AZO)、掺杂硼的氧化锌(BZO)、掺杂镓的氧化锌(GZO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)、掺杂锑的氧化锡(ATO)、掺杂钛的氧化铟(ITiO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟镓锌(IGZO)、掺杂钽的氧化锡(Ta掺杂的氧化锡；SnO2:Ta)、掺杂铌的氧化锡(Nb掺杂的氧化锡；SnO2:Nb)、掺杂钨的氧化锡(W掺杂的氧化锡；SnO2:W)、掺杂钼的氧化锡(Mo掺杂的氧化锡；SnO2:Mo)、掺杂氟的氧化锡(F掺杂的氧化锡；SnO2:F)、掺杂氢的氧化铟(IOH)等。透明导电膜可以是具有多个膜的层叠膜，并且除了上述氧化物之外，在层叠膜中还可以包括氧化锡等的膜。用于氧化锡等的膜的掺杂剂没有特别限制，可以是In、Si、Ge、Ti、Cu、Sb、Nb、F、Ta、W、Mo、F、Cl等。金属膜没有特别限制，可以是Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等的膜。此外，第一电极1可以为在透明导电膜下方设置点状、线状或网状金属的电极。此时，点状、线状或网状金属设置在透明导电膜的与光电转换层2相对的一侧。点状、线状或网状金属优选具有相对于透明导电膜为50％以上的开口率。点状、线状或网状金属没有特别限定，可以是Mo、Au、Cu、Ag、Al、Ta、W等。在第一电极1中使用金属膜的情况下，从透明性的观点考虑，优选将膜厚设为约5nm以下。
[0021](光电转换层)
[0022]本实施方式的光电转换层2为设置在第一电极1和n型层3之间的半导体层。光电转换层2优选为化合物半导体层。光电转换层2的实例包括主要含有(90wt％或更多)氧化亚铜的半导体层。光电转换层2越厚，透射率越低，考虑到通过溅射成膜，10μm以下的厚度是实用的，并且作为化合物半导体层，主要含有氧化亚铜的半导体层是优选的。光电转换层2的厚度优选为800nm以上且10μm以下。添加剂可以包含在作为化合物半导体层的主要含有氧化亚铜等的半导体层中。
[0023]优选在光电转换层2的n型层3侧的区域(混合区)或光电转换层2的n型层3侧的层(混合层)中含有属于第一组的元素、属于第二组的元素和属于第三组的元素。图1中的概念图表示在光电转换层2的n型层3侧存在混合区2a的形式。图2中的概念图表示在光电转换层2的n型层3侧存在混合层2b的形式。光电转换层2是包括混合区2a和/或混合层2b的半导体层。
[0024]属于第一组的元素优选为选自由Zn和Sn组成的组中的一种或多种元素。属于第一组的元素也包含在n型层3中。
[0025]属于第二组的元素优选为选自由Y、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zr、B、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、F、Cl、Br和I组成的组中的一种或多种元素。
[0026]属于第三组的元素优选为选自由Ge和Si组成的组中的一种或多种元素。此外，属
于第三组的元素也包含在n型层3中。
[0027]属于第一组的元素被认为具有增加光电转换层2中存在的区域内的电阻的功能。类似于属于第一组的元素，属于第二组的元素也被认为具有增加光电转换层2中存在的区域内的电阻的功能。相反，属于第三组的元素被认为具有减小光电转换层2中存在的区域内的电阻的功能。
[0028]当含有属于第一组的元素、属于第二组的元素和属于第三组的元素这三种元素时，Voc和FF(填充因子)得到改善。当不含属于这三组中的一者的元素时，Voc和FF都没有改善或几乎没有改善。因此，重要的是在混合区和混合层中含有属于第一组的元素、属于第二组的元素和属于第三组的元素这三种元素。
[0029]在混合区2a和混合层2b中含有属于各个组并被认为具有这种功能的元素的情况下Voc和FF得到改善的原因能够推断如下：
[0030]当混合区2a和混合层2b的电阻增加并且电阻值达到适当范围时，因为这有利地作用于pn结区域中光生载流子(电子和空穴)的产生，Voc和FF得到改善。然而，能够推断出，当混合区2a和混合层2b的电阻超出适当范围并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池，包括：透明的第一电极；所述第一电极上的主要含有氧化亚铜的光电转换层；所述光电转换层上的n型层；和所述n型层上的透明的第二电极，其中混合区或/和混合层存在于所述光电转换层的n型层侧，所述混合区和所述混合层含有属于第一组、第二组和第三组的元素，所述第一组为选自由Zn和Sn组成的组中的一种或多种元素，所述第二组为选自由Y、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zr、B、Al、Ga、Nb、Mo、Ti、F、Cl、Br和I组成的组中的一种或多种元素，并且所述第三组为选自由Ge和Si组成的组中的一种或多种元素。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中浓度a、浓度b和浓度c满足a+b>c，其中，所述浓度a表示所述混合区和所述混合层中属于所述第一组的元素的平均浓度，所述浓度b表示所述混合区和所述混合层中属于所述第二组的元素的平均浓度，并且所述浓度c表示所述混合区和所述混合层中属于所述第三组的元素的平均浓度。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其中浓度a和浓度c满足c＜a，其中，所述浓度a表示所述混合区和所述混合层中属于所述第一组的元素的平均浓度，并且所述浓度c表示所述混合区和所述混合层中属于所述第三组的元素的平均浓度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池，其中，所述n型层是含有Zn或Sn中的至少任一种以及Ge或Si中的至少任一种的金属氧化物层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池，其中，第一电极侧的光电转换层中所含的属于第一组、第二组和第三组的元素的平均浓度低于浓度a、浓度b和...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本和重，芝崎聪一郎，山崎六月，中川直之，保西祐弥，吉尾纱良，平冈佳子，
申请(专利权)人：东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：