JP2004214300A - ヘテロ接合を有する太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】開放電圧が、光吸収層−窓層間バンドオフセット、窓層−透明電極層間バンドオフセットによって制限を受けることのないようにして、高変換効率化を実現する。
【解決手段】光吸収層３がＣｕ（Ｉｎ_{1- ｘ}Ｇａ_ｘ）Ｓｅ₂、窓層５がＺｎ_{1- ｘ}Ｍｇ_ｘＯ、透明電極層６がＺｎ_{1- ｘ}Ｍｇ_ｘＯ：Ａｌなどにより形成された太陽電池において、バンドオフセットΔＥ（＝χ１−χ２）、ΔＥ＊（＝χ２−χ３）のいずれもが、０または正となるようにする。但し、χ１、χ２、χ３は、それぞれ光吸収層３、窓層５、透明電極層６の電子親和力。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘテロ接合を有する太陽電池に関し、特に、ＣＩＧＳと呼ばれるＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂などを光吸収層とするヘテロ接合を有する太陽電池に関し、より詳しくは、太陽電池の要素のうち透明電極層、窓層（光吸収層との間にｐｎ接合を形成する層）および光吸収層（主たる光電変換層）の材料の電子親和力の関係に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン太陽電池以外の太陽電池は２種の異なった化合物半導体のｐｎ接合（ヘテロ接合）によることが普通であり、禁制帯幅（Ｅ_g）の大きい方が窓層として受光側に位置し、Ｅ_gの小さい方が主たる光吸収（光電変換）層となる。大きい光電変換効率を得るには光吸収層のＥ_gが太陽光スペクトルに対して最適化されることが重要であって、その値として理論的に示される１．４ｅＶ〜１．５ｅＶが最適値であると一般に信じられている［例えば、非特許文献１、２参照］。窓層については太陽光スペクトルの大部分を透過させるに十分な大きさのＥ_gであること（およそ３ｅＶ以上）が第一の条件で、その上で透過領域における光吸収係数が小さいことに主として注意が払われてきた。
【０００３】
本発明は、特に限定されるものではないが、ＣＩＧＳ太陽電池に対し有利に適用される。ＣＩＧＳ太陽電池の有用性については既によく知られており、販売も始まっている ［例えば、非特許文献３参照］。これは、Ｃｕ（Ｉｎ_1-xＧａ_x）Ｓｅ₂を光吸収層とし、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を窓層とすることを基本とする太陽電池である。この場合には、ＣＩＧＳがｐ型半導体、ＺｎＯがｎ型半導体となっている。
ＣＩＧＳ太陽電池は、表面（素子形成面）光入射型と構成することも裏面（基板側）光入射型として構成することも可能であるが、表面光入射型が広く採用されている。表面光入射型太陽電池を図２に、裏面光入射型太陽電池を図３に示す。
【０００４】
表面光入射型太陽電池は、図２に示すように、基板１上に金属からなる裏面電極層２を形成し、その上に光吸収層３、バッファ層４、窓層５、透明電極層６、反射防止層７を順次形成したものである。反射防止層７の一部は除去され、その除去領域には陰極端子８が形成され、また裏面電極層２上には陽極端子９が形成されており、出力端子として用いられる。
裏面光入射型太陽電池では、図３に示すように、基板１上に透明電極層６が形成され、その上に窓層５、バッファ層４、光吸収層３、裏面電極層２が順次形成されている。透明電極層６上と裏面電極層２上には、それぞれ出力端子となる陰極端子８と陽極端子９とが形成されており、また基板裏面には反射防止層７が形成されている。
【０００５】
典型的従来例では、基板１は数ｍｍ厚のガラス基板、裏面電極層２は約１μｍのＭｏ層、光吸収層３は約２μｍ厚のｐ型ＣＩＧＳ層、バッファ層４は５０〜１００ｎｍ厚のＣｄＳ層、窓層５は約１００ｎｍのｎ型ＺｎＯ層、透明電極層６はIII族元素を添加して高濃度ｎ型とした１μｍ弱のＺｎＯ層、反射防止層７はＭｇＦ₂膜である。透明電極層６は縮退した高濃度ｎ型半導体でフェルミ準位が伝導帯に存在して金属のように働くものである。透明電極層とするためにＺｎＯに添加するIII族元素はＡｌ、Ｇａ、Ｂなどで、Ａｌを用いることが多い。透明電極層の材料に窓層とは異なる材料、例えばＩＴＯが用いられることもある。
【０００６】
この太陽電池では、ＣＩＧＳ光吸収層が最も重要な機能（光エネルギーを電子・正孔対に転換する機能）を果たすと考えられてその材料名によってＣＩＧＳ太陽電池と呼ばれるが、ＺｎＯ窓層との間で形成されるｐｎ接合ダイオードがこのデバイスの主要部である。このデバイスのエネルギーバンドは図４（ａ）に示すようになっているものと考えられる。図中、ＣＢ_１とＶＢ_１は、ＣＩＧＳの伝導帯下端と荷電子帯上端を示し、ＣＢ_２とＶＢ_２は、ＺｎＯ（またはＺｎＯ：Ａｌ）の伝導帯下端と荷電子帯上端を示し、Ｅ_Ｆ１とＥ_Ｆ２は、ＣＩＧＳとＺｎＯのフェルミレベルを示す。また、Ｖは光照射の結果として発生する順方向電圧であり、ここで、ｑは素電荷である。
ＣｄＳバッファ層の役割については諸説があって厳密には解明されていないが必要なことは広く認められている。バッファ層を十分に薄くすれば接合は実質的にＣＩＧＳ光吸収層とＺｎＯ窓層との間で形成されると考えてよい。
ＺｎＯ窓層を省くと、図４（ｂ）に示すように、本質的にＺｎＯ：ＡｌとＣＩＧＳとのショットキー接合になる。この構造でも光電変換機能はあるが、ＺｎＯ：Ａｌ層中に電界がないので界面においてＺｎＯ：Ａｌの伝導帯の電子が薄いＣｄＳ層を経て（ＣｄＳがない場合は直接）ＣＩＧＳの価電子帯の正孔と再結合する（図４中に矢印で示す）確率が高まり、外部回路に流れて仕事をするキャリアが減る。すなわち、高い変換効率を得るために高抵抗な窓層を設けてｐｎ接合とすることは必須の要件である。
【０００７】
ＣＩＧＳ太陽電池の場合、実際に光吸収層材料ＣｕＩｎ_1-xＧａ_xＳｅ₂のＥ_gはｘの増加に伴って増大しｘ〜０．７のときにＥ_gの最適値１．４ｅＶ〜１．５ｅＶになるが（図８参照）、ｘ〜０．３をピークとしてそれ以上のｘになると期待に反して変換効率が低下する。その状況を図５に示す。図５は、横軸に禁制帯幅、縦軸に変換効率をとり、理論限界を実曲線で示し、試作例の実測値を白丸等でプロットしたものである。図５に示されるように、理論限界値は禁制帯幅が１．４ｅＶ付近で最大となる。このように、理論限界値が最大となる禁制帯幅と実製作例での変換効率が最大となる禁制帯幅とが乖離していることに符合して、図６に示されるように、ｘ〜０．３以上では開放電圧の増加勾配は緩やかになる。図６は、横軸に組成比、縦軸に開放電圧をとり、試作例の実測値を黒丸でプロットしたものである。図６に示されるように、ｘが０．３までは、開放電圧はリニアに増大するがｘが０．３以上では開放電圧が飽和する傾向を示し、禁制帯幅が１．４ｅＶ（ｘが約０．７）では期待値より小さくなる。すなわち、ｘが０．３以上で十分な開放電圧を得られないことが変換効率を上げられない直接の原因と考えられる。
【０００８】
この点に対処して、窓層の電子親和力について考慮が払われた。その結果、ヘテロ接合を有する太陽電池を構成する場合、窓層材料には、太陽光スペクトルの大部分を透過させるに足る大きさの禁制帯幅Ｅ_gを有することのほかに、その電子親和力（χ₂）が光吸収層材料のそれ（χ₁）と等しいかそれより小さいことが望ましいと考えられた。電子親和力の差すなわち伝導帯下端のバンドオフセットをΔＥ_C=χ₁−χ₂と定義すれば、この条件はΔＥ_C≧０で表される。ΔＥ_C≧０である場合のバンド構造を図７（ａ）に示す。この条件が満たされる場合、窓層の伝導帯下端（ＣＢ₂）が光吸収層のそれ（ＣＢ₁）の近くまで順方向電圧が加わっても光吸収層の伝導帯にある少数キャリアである電子（ｅ）にそれを加速するドリフト電界（Ｖ_b1）が働く。ΔＥ_C＝０が理想的な条件であるが、ΔＥ_C＞０のとき窓層側にできるバンドの曲がり（Ｖ_b2）は窓層材料のキャリア濃度を光吸収層材料のそれより若干大きくすれば大きな障壁とはならないので、ΔＥ_C＞０は許される条件である。これに対してΔＥ_C＜０になると、光吸収層材料の接合界面におけるエネルギーが押し上げられるために、図７（ｂ）に示すように、ドリフト電界（Ｖ_b1）は光吸収層材料の伝導帯電子に対してバリアを形成することになるので、ΔＥ_C≧０の場合に比べてΔＥ_Cだけ小さい順方向電圧しか発生し得ないことになる。図７（ｂ）は説明のために描いた架空の状態であって、光照射のみでこの状態まで順方向電圧が上がることは実際にはない。
【０００９】
ＣＩＧＳ太陽電池において光吸収層材料のＧａ組成比を増していくと価電子帯のエネルギーはほとんど変わらずにＥ_gが大きくなることが知られている［例えば、非特許文献４参照］。すなわち、Ｇａ組成比の増大に応じて伝導帯のエネルギーが上昇して電子親和力は小さくなる。その結果、Ｇａ組成比とＥ_gおよびΔＥ_Cとの関係を示す図８から分かるように、Ｇａ組成比を増していくとＣＩＧＳの電子親和力はあるところで、ＺｎＯのそれと逆転し、前述したように、ＺｎＯ／ＣＩＧＳ太陽電池の順方向電圧が制約されるようになる。この原理によって、図６に示されるように、実際のＣＩＧＳ太陽電池の開放電圧が例えば非特許文献２において期待されるようには増大しないことが推定された。
【００１０】
そこで、ＣＩＧＳ光吸収層材料のＧａ組成比に合わせてΔＥ_C≧０となるように窓層材料を調整しなければならないことになる。一つの方法としてＺｎＯにＺｎ以外のII族元素（Ｂ、Ｍｇ、Ｃａなど）を添加して合金酸化物とすることが考えられた。たとえば、ＺｎＭｇＯではすでにＭｇ組成比の増加にともなって電子親和力が小さくなることが確かめられており［例えば、非特許文献５参照］、図９に示されるように、Ｍｇ組成比が２５％以内でＣｕＩｎ_1-xＧａ_xＳｅ₂におけるｘ＝０からｘ＝１の全領域に適合させられることが分かっている。また、Ｍｇ組成比の増加にともなって禁制帯幅も大きくなり［例えば、非特許文献６参照］、太陽電池の窓層材料として好都合である。
【００１１】
【非特許文献１】
H. W.Schock, Tech. Digest 14th Sunshine Workshop Thin Film Cells(2001) 65
【非特許文献２】
R. Herberholz, V. Nadenau, U. Ruhle, C. Coble, H. W. Schock and B. Dimmler, Solar Energy Materials and Solar Cells 49 (1997) 227.
【非特許文献３】
小長井誠編著、「薄膜太陽電池の基礎と応用」第６章、オーム社（2001）.
【非特許文献４】
［4］ S. B. Zhang, S-H. Wei and A. Zunger, J. Appl. Phys. 83 (1998)3192.
【非特許文献５】
T. Minemoto, Y. Hashimoto, T. Satoh, T. Negami, H. Takakura and Y. Hamakawa, J. Appl. Phys. 89 (2001) 8327.
【非特許文献６】
A. Ohtomo, M. Kawasaki, T. Koida, K. Masubuchi, H. Koinuma, Y. Sakurai, Y. Yoshida, T. Yasuda and Y. Segawa, Appl. Phys. Lett. 72 (1998)2466.
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光吸収層と窓層とのバンドオフセットを上述のように設定してヘテロ接合太陽電池を作製してもなおＣＩＧＳのＧａ組成比ｘが０．７付近での開放電圧は期待されたほどには上がらず、Ｇａ組成比ｘが０．７付近での変換効率がなおＧａ組成比ｘが０．３付近でのそれを越えることができないことが判明した。
本願発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、変換効率のより高いヘテロ接合太陽電池を提供できるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が光吸収層材料のそれに等しいかそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合太陽電池、が提供される。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が窓層材料のそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合を有する太陽電池、が提供される。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が光吸収層材料のそれに等しいかそれより小さくかつ窓層材料のそれに等しいかそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合を有する太陽電池、が提供される。
【００１６】
【作用】
ヘテロ接合太陽電池の変換効率が期待されたほどには向上しない理由について鋭意探求した結果、本発明者等は、変換効率の向上には光吸収層と窓層との間のバンドオフセットが影響しているとしても、実際にはその外にある透明電極層材料の電子親和力がそれ以上に重要であることを見出した。ＣＩＧＳ太陽電池では、透明電極層とするためにＺｎＯに添加するIII族元素はＡｌ、Ｇａ、Ｂなどで、Ａｌを用いることが多い。透明電極層材料には高濃度にキャリアが存在して縮退しているのでその電子親和力は仕事関数と考えてもよい。
【００１７】
透明電極層材料の電子親和力が光吸収層と窓層のそれより小さい場合（本願発明による場合）と逆に透明電極層材料の電子親和力が光吸収層と窓層のそれより大きい場合のバンド構造をそれぞれ図１（ａ）と図１（ｂ）に示す。図１において、ＣＢ_１、ＶＢ_１およびＥ_{F １}はそれぞれ光吸収層材料の伝導帯下端、価電子帯上端およびフェルミ準位を、ＣＢ_２およびＶＢ_２はそれぞれ窓層材料の伝導帯下端および価電子帯上端を、ＣＢ₃、ＶＢ₃およびＥ_F3はそれぞれ透明電極層材料の伝導帯下端、価電子帯上端およびフェルミ準位を示し、ΔＥ_CおよびΔＥ_C＊は、それぞれ光吸収層材料の電子親和力χ_１と窓層材料の電子親和力χ₂とのバンドオフセット（ΔＥ_C＝χ₁−χ₂）および窓層材料の電子親和力χ₂と透明電極層材料の電子親和力χ_３とのバンドオフセット（ΔＥ_C＊＝χ₂−χ₃）を示す。
ΔＥ_C≧０、ΔＥ_C＊≧０が満たされる場合、図１（ａ）に示されるように、光電変換により大きな順方向電圧Ｖを得ることができるが、ΔＥ_C≧０が満たされていても、ΔＥ_C＊＜０である場合には、図１（ｂ）に示されるように、順方向電圧Ｖは小さくなってしまう。すなわち、ΔＥ_C、ΔＥ_C＊≧０である場合には、大きな変換効率を期待することができるが、ΔＥ_C＊＜０である場合には変換効率は下がってしまう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明のヘテロ接合を有する太陽電池は、図２または図３に示すように構成され、その好ましいバンド構造の１例は図１（ａ）に示される。
基板１には、ガラス基板、ステンレスなどからなる金属基板、液晶ポリマーなどからなる樹脂基板、樹脂被覆金属基板などを用いることができる。また、裏面電極層２は、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属材料を用いて０．５〜２μｍ程度の膜厚に形成される。
光吸収層３は、好ましくはＡ（Ｂ_1-xＣ_x）Ｄ₂（但し、ＡはＩＢ族元素、Ｂ、ＣはIIIＢ族元素、ＤはVIＢ族元素、０≦ｘ≦１）で表される化合物半導体により形成される。例えば、Ｃｕ（Ｉｎ_{1- ｘ}Ｇａ_ｘ）Ｓｅ₂、Ｃｕ（Ｉｎ_{1- ｘ}Ｇａ_ｘ）Ｓ₂を用いて１ないし数μｍの膜厚に形成される。ここで、Ｃｕ（Ｉｎ_{1- ｘ}Ｇａ_ｘ）Ｓｅ₂を用いて光吸収層を形成する場合、高い変換効率が期待できるｘが０．５≦ｘ≦０．８の範囲の材料を用いることが特に好ましい。
【００１９】
バッファ層４は、省略可能な半導体層であるが、形成する場合には、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）、Ｚｎ（ＯＨ，Ｓｅ）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、ＺｎＩｎＳｅのいずれかにより形成することが好ましい。その望ましい膜厚は５〜１００ｎｍである。
窓層５は、好ましくはＺｎ_{1- ｘ}Ｍ_ｘＯ（但し、ＭはＢｅあるいはＭｇあるいはＣａ、０＜ｘ＜１）により５０〜２００の膜厚に形成される。Ｚｎ_{1- ｘ}Ｍ_ｘＯ窓層は、ｎ型半導体層であるが、故意には不純物が添加されないか低濃度に不純物が添加（＜１０¹⁹ｃｍ^-3）された高抵抗半導体層である。いずれの材料を用いる場合であっても、その電子親和力が、光吸収層３のそれと等しいかそれより小さくなるように（すなわち、ΔＥ≧０）選定される。光吸収層３がＣｕ（Ｉｎ_{1- ｘ}Ｇａ_ｘ）Ｓｅ₂（０≦ｘ≦１）であるとき、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＯ（０≦ｘ≦０．２）により窓層を形成することが特に好ましい。
透明電極層６は、本発明により、その電子親和力（若しくはその仕事関数）が、窓層５の電子親和力と等しいかよれより小さくなるように（すなわち、ΔＥ＊≧０）規定される、膜厚が０．５ないし１．５μｍの半導体層である。好ましくは、ＡｌあるいはＧａあるいはＩｎを１０¹⁹ｃｍ^-3以上添加したＺｎ_{1- ｘ}Ｍ_ｘＯ（但し、ＭはＢｅあるいはＭｇあるいはＣａ、０＜ｘ＜１）により形成される。透明電極層６は、窓層５と同一材料を用いて形成することもできるが、ΔＥ＊≧０の条件が満たされる限り異なる材料であってもよい。
反射防止層７は例えばＭｇＦ_２を用いて、陰極端子８、陽極端子９は例えばＡｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｄなどを用いて形成される。
【００２０】
【実施例】
３ｍｍ厚のガラス基板上にＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｍｏを１μｍ厚に堆積して裏面電極層を形成した。Ｃｕ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅの各元素の蒸発源〔セル〕を有する蒸着装置を用いて各材料を蒸発させ、Ｇ／Ｇ＋Ｉ＝０．７になるように調整して、光吸収層となるＣＩＧＳ層を２μｍ厚に形成した。その上に化学析出法によりＣｄＳを厚さ１０ｎｍに析出させて、バッファ層を形成した。次に、ＺｎＯターゲットとＭｇＯターゲットの二元ターゲットを用いたスパッタ法によりＺｎ_０．８５Ｍｇ_０．１５Ｏを１．２μｍの膜厚に形成した。透明電極層を形成するために、Ｚｎ_０．７Ｍｇ_０．３Ｏ層表面にイオン注入法によりＡｌを高濃度にドープして、窓層と透明電極層とを形成した。その上に、スパッタ法によりＭｇＦ_２を１μｍの膜厚に堆積して反射防止層を形成した。最後に、裏面電極層と透明電極層の表面の一部を露出させ、Ａｕ／ＮｉＣｒからなる陰・陽極端子を形成した。
【００２１】
以上好ましい実施の形態、実施例について説明したが本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、本発明は短冊状のセルが複数個直列に接続されたモジュール構成の太陽電池にも適用できるものであり、さらには、半導体基板を用いた太陽電池にも適用できるものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の太陽電池は、透明電極層の電子親和力を窓層や光吸収層のそれより小さくしたものであるので、透明電極層の伝導帯下端のレベルによって光電変換による順方向電圧が制限を受けることがなくなり、大きな開放電圧を得ることが可能になり、変換効率を向上させることができる。特に、ＣＩＧＳ太陽電池の場合、光吸収層材料ＣＩＧＳのＧａ組成比を高めてもバンドオフセットに起因する損失を減らすことができ、理論的最高変換効率に近い変換効率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池のエネルギーバンド図（ａ）と、本発明によらない太陽電池のエネルギーバンド図（ｂ）。
【図２】表面光入射型太陽電池の模式断面図。
【図３】裏面光入射型太陽電池の模式断面図。
【図４】従来のＣＩＧＳ太陽電池のエネルギーバンド図。
【図５】ＣＩＧＳ太陽電池の変換効率の理論的な限界（曲線）と従来のＣＩＧＳ太陽電池の変換効率（プロット）の禁制帯幅依存性を示すグラフ。
【図６】従来のＣＩＧＳ太陽電池開放電圧のＧａ組成比依存性を示すグラフ。
【図７】バンドオフセットが正の場合（ａ）と負の場合（ｂ）における順方向電圧とドリフト電界とを比較するためのエネルギーバンド図。
【図８】ＣｕＩｎ_1-xＧａ_xＳｅ₂の禁制帯幅（Ｅ_g）と窓層材料に対する伝導帯バンドオフセット（ΔＥ_C）のＧａ組成比（ｘ）に対する変化を示すグラフ。
【図９】Ｚｎ_1-xＭｇ_xＯのＭｇ組成比（ｘ）と電子親和力の関係を示すグラフ。

Claims (11)

1. 光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が光吸収層材料のそれに等しいかそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合太陽電池。
2. 光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が窓層材料のそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合を有する太陽電池。
3. 光入射側に透明電極層が、その反対側に高導電率電極層がそれぞれ配置され、前記透明電極層と前記高導電率電極層との間の前記高導電率電極層側に第１導電型の光吸収層が、その前記透明電極層側に第２導電型の窓層が配置されているヘテロ接合を有する太陽電池において、透明電極層材料の電子親和力が光吸収層材料のそれに等しいかそれより小さくかつ窓層材料のそれに等しいかそれより小さいことを特徴とするヘテロ接合を有する太陽電池。
4. 前記光吸収層と前記窓層との間にバッファ層が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
5. 前記バッファ層が、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）、Ｚｎ（ＯＨ，Ｓｅ）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、ＺｎＩｎＳｅのいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
6. 前記バッファ層の膜厚が、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４または５に記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
7. 前記光吸収層が、Ａ（Ｂ_1-xＣ_x）Ｄ₂（但し、ＡはＩＢ族元素、Ｂ、ＣはIIIＢ族元素、ＤはVIＢ族元素、０≦ｘ≦１）で表される化合物により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
8. 前記光吸収層が、Ｃｕ（Ｉｎ_1-yＧａ_y）Ｓｅ₂（但し、０≦ｙ≦１）により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
9. ｙが０．５≦ｙ≦０．８を満たすことを特徴とする請求項８に記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
10. 前記窓層が、Ｚｎ_1-zＭ_zＯ（但し、ＭはＢｅあるいはＭｇあるいはＣａ、０＜ｚ＜１）により形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のヘテロ接合を有する太陽電池。
11. 前記透明電極層が、ＡｌあるいはＧａあるいはＩｎを１０¹⁹ｃｍ^-3以上添加したＺｎ_1-uＭ_uＯ（但し、ＭはＢｅあるいはＭｇあるいはＣａ、０＜ｕ＜１）により形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のヘテロ接合を有する太陽電池。

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