具体实施方式

＜成为本公开的基础的见解＞

成为本公开的基础的见解如下。

串联太阳能电池具有二端子型和四端子型。在二端子串联太阳能电池中，在底部电池单体的p型半导体层上层叠有顶部电池单体的阴极和n型半导体层。在底部电池单体的阳极和顶部电池单体的阴极分别安装有端子。在四端子串联太阳能电池中，底部电池单体及顶部电池单体分别具有基板。顶部电池单体与底部电池单体电绝缘。在四端子串联太阳能电池中，在各电池单体的阴极及阳极连接有端子，设置有合计4个端子。

四端子串联太阳能电池所要求的顶部电池单体的带隙的值、底部电池单体的带隙的值、以及四端子串联太阳能电池的理论效率如文献“Alexis De Vos，J.Phys.D：Appl.Phys.，1980，13，839-846”所示。在光源为黑体辐射的情况下，作为底部电池单体配置带隙为1.1eV的硅太阳能电池，作为顶部电池单体配置带隙为1.9eV的钙钛矿型太阳能电池，则能够得到40％～42％的效率。在底部电池单体中也使用钙钛矿型太阳能电池，作为底部电池单体的钙钛矿型太阳能电池的带隙为1.0eV的情况下，可以估计最大效率为42.3％。

在日本专利4953562号说明书中，公开了在表面配置有电极的太阳能电池模块。表面指状电极与母线电极正交。记载了表面指状电极的宽度为0.05mm以上且0.1mm以下，母线电极的宽度为0.5mm以上且2mm以下。另外，记载了在一边为100mm～150mm的单晶硅中配置有3根母线电极。

在日本特开2010-80887号公报中公开了背接触型电极。根据背接触型电极，由于电极仅配置于背面，因此能够最大限度地利用发电面积。

在文献“QingfengDong et al.，Science，2015，347，6225，967-970”中，报道了载流子扩散长度为175±25μm的钙钛矿吸光材料。

在现有的太阳能电池的结构中，在采用串联结构的情况下，在受光面设置有透明电极。为了使光透过光电转换层，太阳能电池需要透明电极。但是，通过使用透明电极，光的透过率减少，或电阻增加。其结果，太阳能电池的发电效率降低。关于光的透过率减少，在后述的“(具有3个透明电极的串联太阳能电池的光学模拟)”中进行详细说明。

鉴于这些见解，本发明人发现了能够避免透明电极的使用的四端子串联太阳能电池的结构。

＜本公开的一个方式的概要＞

本公开的第一方式的太阳能电池具有：

第一基板；

第二基板；

第三基板；

第一光电转换层；

第二光电转换层；以及

一对电极，

其中，

所述第一基板及所述第二基板具有透光性，

所述第二基板设置在所述第一基板与所述第三基板之间，

所述第一光电转换层设置在所述第一基板与所述第二基板之间，

所述第二光电转换层设置在所述第二基板与所述第三基板之间，

所述一对电极以在与所述第一基板、所述第二基板及所述第三基板的排列方向垂直的方向上夹着所述第一光电转换层的方式设置。

换言之，本公开的第一方式所涉及的太阳能电池具备，

具有透光性的第一基板；

具有透光性的第二基板；

第三基板，在所述第三基板与所述第一基板之间设置第二基板；

第一光电转换层，设置在所述第一基板与所述第二基板之间且包含钙钛矿材料；

第二光电转换层，设置在所述第二基板与所述第三基板之间；以及

一对电极，在与所述第一基板、所述第二基板及所述第三基板的排列方向垂直的方向上以夹着所述第一光电转换层的方式设置。

根据第一方式，能够避免透明电极的使用。在从受光面排除了电极的情况下，入射光不被电极吸收即可，因此也能够提高太阳能电池的发电效率。“第一基板、第二基板以及第三基板的排列方向”是指第一基板的法线方向。

在本公开的第二方式中，例如，第一方式的太阳能电池也可以是，所述一对电极包括第一阴极和第一阳极，所述太阳能电池还具备：第一电子输送层，设置于所述第一阴极与所述第一光电转换层之间；以及第一空穴输送层，设置于所述第一阳极与所述第一光电转换层之间。根据这样的结构，能够提高太阳能电池的发电效率。

在本公开的第三方式中，例如，在第二方式的太阳能电池中，也可以是，从所述第一阴极以及所述第一阳极构成的组中选择的至少一个是由金属材料构成的非透明电极。根据这样的结构，能够减少电极的电阻。因此，能够提高太阳能电池的发电效率。

在本公开的第四方式中，例如，第一至第三方式中的任意1个所涉及的太阳能电池也可以还具备另外一对电极，该另外一对电极在与所述第一基板、所述第二基板以及所述第三基板的排列方向垂直的方向上以夹着所述第二光电转换层的方式设置。根据这样的结构，能够避免透明电极的使用。在从受光面排除了电极的情况下，也能够提高太阳能电池的发电效率。

在本公开的第五方式中，例如，在第四方式所涉及的太阳能电池中，也可以是，所述另外一对电极包含第二阴极以及第二阳极，所述太阳能电池也可以还具备：第二电子输送层，设置于所述第二阴极与所述第二光电转换层之间；以及第二空穴输送层，设置于所述第二阳极与所述第二光电转换层之间。根据这样的结构，能够提高太阳能电池的发电效率。

在本公开的第六方式中，例如，在第五方式的太阳能电池中，也可以是，选自由所述第二阴极和所述第二阳极组成的组中的至少一个是由金属材料构成的非透明电极。根据这样的结构，能够提高太阳能电池的发电效率。

在本公开的第七方式中，例如，第一至第三方式中的任意1个所涉及的太阳能电池也可以还具备：第二阳极，其设置于所述第二基板与所述第二光电转换层之间，且具有透光性；以及第二阴极，其设置于所述第三基板与所述第二光电转换层之间，所述第二阳极也可以包含多个汇流条电极以及多个指状电极，所述多个汇流条电极经由所述多个指状电极而电连接。即使在底部电池单体的受光面配置有阳极，也能够高效地使光透过光电转换层。

在本公开的第八方式中，例如，第一至第三方式中的任意1个所涉及的太阳能电池也可以还具备：第二阴极，其设置于所述第三基板与所述第二光电转换层之间；以及第二阳极，其设置于所述第三基板与所述第二光电转换层之间，在与所述第一基板、所述第二基板以及所述第三基板的排列方向垂直的方向上，所述第二阴极与所述第二阳极也可以交替地设置，并且也可以经由间隙而相互电分离。根据这样的结构，能够增加底部电池单体的发电面积。

在本公开的第九方式中，例如，在第二方式的太阳能电池中，也可以是，所述第一电子输送层和所述第一空穴输送层分别由无机材料构成。

在本公开的第十方式中，例如，在第五方式的太阳能电池中，也可以是，所述第二电子输送层和所述第二空穴输送层分别由无机材料构成。

根据第九和第十方式，在电子输送层和空穴输送层的制作中，光电转换层不易受到损伤。因此，能够提供对热和光的耐久性优异的串联太阳能电池。

在本公开的第十一方式中，例如，在第一方式至第十方式的太阳能电池中，光电转换层也可以包含钙钛矿材料。

＜本公开的实施方式＞

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。实施方式1至实施方式10所示的太阳能电池是四端子串联太阳能电池。另外，以下的实施方式是一个例子，本公开并不限定于以下的实施方式。

[实施方式1]

[太阳能电池的概要]

图1A是实施方式1的太阳能电池100的剖视图。图1B是实施方式1的太阳能电池100的俯视图。

太阳能电池100包括顶部电池单体110和底部电池单体120。太阳能电池100使光40从规定的方向入射。顶部电池单体110位于光的入射侧。底部电池单体120在光的行进方向上位于顶部电池单体110的下游。

顶部电池单体110具有第一基板1、第二基板5以及第一光电转换层3。第一光电转换层3设置在第一基板1与第二基板5之间。第一基板1、第一光电转换层3和第二基板5依次设置。第一基板1以及第二基板5面平行。第一光电转换层3可以分别与第一基板1和第二基板5接触，也可以不接触。

顶部电池单体110还具有一对电极2和4。一对电极2及4以在与第一基板1及第二基板5的排列方向垂直的方向上夹着第一光电转换层3的方式设置。换言之，一对电极2和4以在与第一基板1的法线方向垂直的方向上夹着第一光电转换层3的方式设置。第一光电转换层3具有2个主面和至少1个侧面。在与第一光电转换层3的厚度方向垂直的方向上，一对电极2和4至少安装于1个侧面。在本实施方式中，第一光电转换层3在俯视时具有矩形的形状，具有4个侧面。例如，在第一光电转换层3具有圆形的形状时，侧面的数量为1个。“主面”是指具有最大面积的面。“侧面”是指存在于与第一基板1以及第二基板5的排列方向垂直的方向上的第一光电转换层3的表面。

一对电极2及4包含第一阴极2及第一阳极4。在本说明书中，有时将“第一阴极2、第一光电转换层3以及第一阳极4”称为“顶部电池单体的元件”。

第一阴极2例如在俯视时具有矩形的形状。第一阴极2安装于第一光电转换层3的侧面。第一阴极2设置在第一基板1与第二基板5之间。在将第一基板1及第一阴极2投影于与第一光电转换层3的厚度方向垂直的平面时，第一阴极2的投影像的一部分或全部收纳于第一基板1的投影像的内侧。在该情况下，第一阴极2既可以分别与第一基板1以及第二基板5接触，也可以不接触。第一阴极2也可以与第一光电转换层3接触。详细而言，第一阴极2也可以与第一光电转换层3的整个侧面相接。第一阴极2可以仅与第一光电转换层3的侧面接触。第一阴极2例如也可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一阴极2例如也可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。根据这样的结构，能够制作具有高强度的顶部电池单体110。

第一阳极4例如在俯视时具有矩形的形状。第一阳极4安装于第一光电转换层3的侧面。第一阳极4设置在第一基板1与第二基板5之间。在将第一基板1及第一阳极4投影于与第一光电转换层3的厚度方向垂直的平面时，第一阳极4的投影像的一部分或全部收纳于第一基板1的投影像的内侧。在该情况下，第一阳极4既可以分别与第一基板1以及第二基板5接触，也可以不接触。第一阳极4也可以与第一光电转换层3接触。详细而言，第一阳极4也可以与第一光电转换层3的整个侧面相接。第一阳极4也可以仅与第一光电转换层3的侧面接触。第一阳极4例如也可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一阳极4例如也可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。

第一阴极2与第一阳极4在与第一基板1及第二基板5的排列方向垂直的方向上彼此相对。第一阴极2和第一阳极4安装于第一光电转换层3。第一阴极2及第一阳极4位于不遮挡入射光的位置，因此不需要为透明电极。即，根据本实施方式的结构，能够避免透明电极的使用。但是，第一阴极2和/或第一阳极4也可以是透明电极。

在本实施方式中，电极位于不遮挡入射光的位置。由于入射光不被电极吸收，所以本实施方式的太阳能电池100具有高的光电转换效率。

顶部电池单体110还具有端子11a和11b。端子11a与第一阴极2电连接。端子11b与第一阳极4电连接。

顶部电池单体110还具有密封部12。密封部12包围第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4。密封部12也可以分别与第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4相接。密封部12也可以分别与第一基板1以及第二基板5接触。根据这样的结构，能够将顶部电池单体的元件从外部环境隔离。因此，能够抑制水分或氧进入顶部电池单体的元件而导致的太阳能电池的劣化。

第一阴极2与第一阳极4之间的距离可根据第一光电转换层3的载流子扩散长度来决定。第一光电转换层3包含钙钛矿材料，因此第一光电转换层3的载流子扩散长度比以往的硅太阳能电池中使用的光电转换材料长。包含钙钛矿材料的光电转换层的载流子扩散长度为200μm左右。第一阴极2与第一阳极4之间的距离被设定为第一光电转换层3的载流子扩散长度的10倍左右的长度。第一阴极2与第一阳极4之间的距离例如为0.2mm以上2mm以下。

底部电池单体120具有第二基板6、第三基板7以及第二光电转换层9。第三基板7依次支承第一基板1、第二基板5及第二基板6。第二基板5及6位于第三基板7与第一基板1之间。第二光电转换层9设置在第二基板6与第三基板7之间。第二基板6、第二光电转换层9及第三基板7依次设置。第二基板6以及第三基板7面平行。第二光电转换层9可以分别与第二基板6和第三基板7接触，也可以不接触。

底部电池单体120还具有一对电极8和10。一对电极8及10以在与第二基板6及第三基板7的排列方向垂直的方向上夹着第二光电转换层9的方式设置。第二光电转换层9具有2个主面和至少1个侧面。在与第二光电转换层9的厚度方向垂直的方向上，一对电极8和10至少安装于1个侧面。在本实施方式中，第二光电转换层9在俯视时具有矩形的形状，具有4个侧面。例如，在第二光电转换层9具有圆形的形状时，侧面的数量为1个。

一对电极8及10包含第二阴极8及第二阳极10。在本说明书中，有时将“第二阴极8、第二光电转换层9以及第二阳极10”称为“底部电池单体的元件”。

第二阴极8例如在俯视时具有矩形的形状。第二阴极8安装于第二光电转换层9的侧面。第二阴极8设置在第二基板6与第三基板7之间。在将第二基板6及第二阴极8投影于与第二光电转换层9的厚度方向垂直的平面时，第二阴极8的投影像的一部分或全部收纳于第二基板6的投影像的内侧。在该情况下，第二阴极8既可以分别与第二基板6以及第三基板7接触，也可以不接触。第二阴极8也可以与第二光电转换层9相接。详细而言，第二阴极8也可以与第二光电转换层9的整个侧面相接。第二阴极8例如也可以设置在第二基板6与第二光电转换层9之间。第二阴极8例如也可以设置在第二光电转换层9与第三基板7之间。

第二阳极10例如在俯视时具有矩形的形状。第二阳极10安装于第二光电转换层9的侧面。第二阳极10设置在第二基板6与第三基板7之间。在将第二基板6及第二阳极10投影于与第二光电转换层9的厚度方向垂直的平面时，第二阳极10的投影像的一部分或全部收纳于第二基板6的投影像的内侧。在该情况下，第二阳极10既可以分别与第二基板6以及第三基板7接触，也可以不接触。第二阳极10也可以与第二光电转换层9接触。详细而言，第二阳极10也可以与第二光电转换层9的整个侧面相接。第二阳极10例如也可以设置在第二基板6与第二光电转换层9之间。第二阳极10例如也可以设置在第二光电转换层9与第三基板7之间。

第二阴极8与第二阳极10在与第二基板6及第三基板7的排列方向垂直的方向上彼此相对。第二阴极8和第二阳极10安装于第二光电转换层9。第二阴极8及第二阳极10位于不遮挡入射光的位置，因此不需要为透明电极。即，根据本实施方式的结构，能够避免透明电极的使用。由于入射光不被电极吸收，所以本实施方式的太阳能电池100能够实现高光电转换的效率。

底部电池单体120还具有端子11c和11d。端子11c与第二阴极8电连接。端子11d与第二阳极10电连接。

底部电池单体120还具有密封部12。密封部12包围第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10。密封部12也可以分别与第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10相接。密封部12也可以分别与第二基板6以及第三基板7接触。根据这样的结构，能够将底部电池单体的元件从外部环境隔离。因此，能够抑制水分或氧进入底部电池单体的元件而导致的太阳能电池的劣化。

第二阴极8与第二阳极10之间的距离可根据第二光电转换层9的载流子扩散长度来决定。由于第二光电转换层9包含钙钛矿材料，因此第二光电转换层9的载流子扩散长度比以往的硅太阳能电池中使用的光电转换材料长。包含钙钛矿材料的光电转换层的载流子扩散长度为200μm左右。第二阴极8与第二阳极10之间的距离被设定为第二光电转换层9的载流子扩散长度的10倍左右的长度。第二阴极8与第二阳极10之间的距离例如为0.2mm以上2mm以下。

在第二光电转换层9为n型硅层的情况下，第二光电转换层9的载流子扩散长度为100μm左右。电极间的距离被设定为载流子扩散长度的10倍左右的长度。第二阴极8与第二阳极10之间的距离例如为0.1mm以上1mm以下。

接着，说明太阳能电池100的基本的动作原理。当对太阳能电池100照射光时，在顶部电池单体110中，第一光电转换层3吸收光，产生电子和空穴。电子向第一阴极2移动。空穴向第一阳极4移动。由此，太阳能电池100能够从作为负极的第一阴极2和作为正极的第一阳极4取出电流。在底部电池单体120中，第二光电转换层9吸收光，产生电子和空穴。电子向第二阴极8移动。空穴向第二阳极10移动。由此，太阳能电池100能够从作为负极的第二阴极8和作为正极的第二阳极10取出电流。

现有的四端子串联太阳能电池需要3个透明电极。“透明电极”是指由掺杂有金属的无机氧化物构成的电极。作为掺杂有金属的无机氧化物，可举出FTO及ITO。通过使用透明电极，光的透过率减少，或电阻增加。其结果，太阳能电池的发电效率降低。

在本实施方式的太阳能电池100中，电极设置在光电转换层的侧面。由于入射光不被电极吸收，所以太阳能电池100可以实现高光电转换效率。另外，能够避免透明电极的使用。

[太阳能电池的具体结构]

以下，对太阳能电池100的构成要素进行具体说明。

(第一基板1)

第一基板1具有透光性。构成第一基板的材料只要是具有透光性的材料，就没有特别限定。第一基板1起到保持顶部电池单体110的各层的作用。作为第一基板1，可以使用玻璃基板或塑料基板。塑料基板可以是塑料膜。第一基板1也可以通过在太阳能电池100的表面层叠无机或有机的密封层来构成。

第一基板1例如从紫外区域透射近红外区域的光。应透过的光的波长依赖于第一光电转换层3的吸收波长。应透过的光的波长例如为380nm以上2000nm以下。第一基板1的光的透射率可以为90％以上，也可以为95％以上。“具有透光性”是指在具有380nm以上2000nm以下的波长的光中的任意波长下，90％以上的光透过基板。光的透射率的测定例如可以使用紫外可见近红外分光光度计来进行。第一基板1的厚度例如为0.3mm以上且0.7mm以下。通过适当地设定第一基板1的厚度，第一基板1能够保持太阳能电池100的顶部电池单体110的各层，并且能够高效地透射光。

(第二基板5和6)

第二基板5具有透光性。构成第二基板5的材料只要是具有透光性的材料，就没有特别限定。第二基板5保持太阳能电池100的顶部电池单体110的各层。

第二基板6具有透光性。构成第二基板6的材料只要是具有透光性的材料，就没有特别限定。第二基板6起到保持太阳能电池100的底部电池单体120的各层的作用。

作为第二基板5及6，例如可以使用玻璃基板及塑料基板。塑料基板可以是塑料膜。构成第二基板5的材料及构成第二基板6的材料可以相同，也可以不同。构成第二基板5的材料以及构成第二基板6的材料只要是能够在顶部电池单体110与底部电池单体120之间电绝缘的材料，就没有特别限定。第二基板5及6也可以通过层叠无机或有机的密封层来构成。

从紫外区域到近红外区域的光透过第二基板5和6。应透过的光的波长依赖于第二光电转换层9的吸收波长。第二基板5应透过的光的波长例如为380nm以上2000nm以下。第二基板6应透过的波长可以与第二基板5应透过的波长相同，也可以不同。第二基板5的光的透射率也可以为90％以上。第二基板6的光的透射率可以与第二基板5的光的透射率相同，也可以不同。光的透射率的测定例如可以使用紫外可见近红外分光光度计来进行。第二基板5的厚度例如为0.3mm以上0.7mm以下。第二基板6的厚度可以与第二基板5的厚度相同，也可以不同。通过适当地设定第二基板5的厚度以及第二基板6的厚度，第二基板5以及6能够保持顶部电池单体110以及底部电池单体120的各层，并且能够高效地透射光。

太阳能电池100具有第二基板5及6。但是，太阳能电池100也可以仅具有第二基板5或6。通过减少第二基板的数量，太阳能电池能够使光更充分地透过。因此，在太阳能电池100的底部电池单体120中，能够提高光电转换的效率。

(第一光电转换层3)

第一光电转换层3包含钙钛矿材料。作为钙钛矿材料，可举出钙钛矿型结晶及其类似的结构体。作为钙钛矿型结晶，可以举出组成式由ABX₃表示的化合物。A表示1价阳离子，B表示2价阳离子，X表示卤素阴离子。作为类似的结构体，可举出具有卤素阴离子的缺陷的钙钛矿化合物、及1价的阳离子或卤素阴离子由多种元素构成的钙钛矿化合物。第一光电转换层3含有钙钛矿材料即可，可以含有杂质。第一光电转换层3也可以还包含与钙钛矿材料不同的其他化合物。

第一光电转换层3的带隙大于后述的第二光电转换层9的带隙。第一光电转换层3的带隙可以是大约1.9eV。作为可用于第一光电转换层3的钙钛矿材料，可举出CsPbI₃和CsPbBr₃。CsPbI₃的带隙为1.7eV。CsPbBr₃的带隙为2.0eV。作为可用于第一光电转换层3的其他钙钛矿材料，可举出CsPbBr_xI_3-x。x表示0≤x≤3。CsPbBr_xI_3-x的带隙在1.7eV以上且2.0eV以下之间适当调节。

第一光电转换层3的厚度例如为100nm以上10μm以下。通过适当地设定第一光电转换层3的厚度，第一光电转换层3能够充分吸收可见光。因此，能够提供光电转换效率高的太阳能电池100。

(第一阴极2)

第一阴极2具有导电性。第一阴极2不与第一光电转换层3欧姆接触。进而，第一阴极2具有相对于来自第一光电转换层3的空穴的阻挡性。相对于来自第一光电转换层3的空穴的阻挡性是指，仅使在第一光电转换层3中产生的电子通过而不使空穴通过的性质。具有这样的性质的材料是功函数比第一光电转换层3的费米能量相对于真空能级的能量的差小的材料。也可以是功函数比第一光电转换层3的费米能相对于真空能级的差小的材料。作为具体的材料，可举出铝。第一阴极2也可以不具有透明性。第一阴极2可以是非透明电极。非透明电极包含金属材料或碳材料作为主成分。“主成分”是指在非透明电极中以重量比计含有最多的成分。非透明电极实质上不包含氧化物。“实质上不包含”是指氧化物没有有意地施加于非透明电极。第一阴极2也可以由金属材料构成。第一阴极2的膜厚也可以在1nm以上1000nm以下的范围内。为了降低薄层电阻，第一阴极2的膜厚也可以为100nm以上。

(第一阳极4)

第一阳极4具有导电性。第一阳极4不与第一光电转换层3欧姆接触。进而，第一阳极4具有相对于来自第一光电转换层3的电子的阻挡性。相对于来自第一光电转换层3的电子的阻挡性是指，仅使在第一光电转换层3中产生的空穴通过，不使电子通过的性质。具有这样的性质的材料是费米能量比第一光电转换层3的传导体下端的能量低的材料。所述材料也可以是功函数比第一光电转换层3的费米能相对于真空能级的差小的材料。作为具体的材料，可举出铂、金、及石墨烯等碳材料。第一阳极4也可以不具有透明性。第一阳极4可以是非透明电极。非透明电极包含金属材料或碳材料作为主成分。非透明电极实质上不含氧化物。第一阳极4也可以由金属材料构成。第一阳极4的膜厚也可以在1nm以上1000nm以下的范围内。为了降低薄层电阻，第一阳极4的膜厚也可以为100nm以上。

(第三基板7)

第三基板7是附带的构成要素。作为第三基板7，例如能够使用玻璃基板以及塑料基板。塑料基板可以是塑料膜。

(第二光电转换层9)

第二光电转换层9例如包含钙钛矿材料。作为钙钛矿材料，可举出钙钛矿型结晶及其类似的结构体。作为钙钛矿型结晶，可以举出组成式由ABX₃表示的化合物。A表示1价阳离子，B表示2价阳离子，X表示卤素阴离子。作为类似的结构体，可举出具有卤素阴离子的缺陷的钙钛矿化合物、及1价的阳离子或卤素阴离子由多种元素构成的钙钛矿化合物。第二光电转换层9含有钙钛矿材料即可，可以含有杂质。第二光电转换层9也可以还包含与钙钛矿材料不同的其他化合物。

第二光电转换层9的带隙小于第一光电转换层3的带隙。第二光电转换层9的带隙可以是大约1.0eV。作为可用于第二光电转换层9的钙钛矿材料，可举出CH₃NH₃SnI₃。CH₃NH₃SnI₃的带隙为1.25eV。

作为可用于第二光电转换层9的其他材料，可举出硅。第二光电转换层9也可以使用n型硅的单晶。硅的带隙为1.1eV左右，比第一光电转换层3的带隙小。在第二光电转换层9使用硅的情况下，可以使用掺杂有磷(P)的硅基板作为n型硅层。在第二光电转换层9使用硅的情况下，第二光电转换层9的膜厚为200μm以上300μm以下。

(第二阴极8)

第二阴极8具有导电性。第二阴极8不与第二光电转换层9欧姆接触。此外，第二阴极8具有相对于来自第二光电转换层9的空穴的阻挡性。相对于来自第二光电转换层9的空穴的阻挡性是指，仅使在第二光电转换层9中产生的电子通过而不通过空穴的性质。具有这样的性质的材料是功函数比第二光电转换层9的价带上端的能量相对于真空能级的差小的材料。也可以是功函数比第二光电转换层9的费米能量相对于真空能级的差小的材料。作为具体的材料，可举出铝。第二阴极8也可以不具有透明性。第二电极8也可以是由金属材料构成的非透明电极。非透明电极包含金属材料或碳材料作为主成分。非透明电极实质上不含氧化物。第二阴极8的膜厚也可以在1nm以上1000nm以下的范围。为了降低薄层电阻，第二阴极8的膜厚也可以为100nm以上。

(第二阳极10)

第二阳极10具有导电性。第二阳极10不与第二光电转换层9欧姆接触。并且，第二阳极10具有相对于来自第二光电转换层9的电子的阻挡性。相对于来自第二光电转换层9的电子的阻挡性，是指仅使在第二光电转换层9中产生的空穴通过，不使电子通过的性质。具有这样的性质的材料是费米能量比第二光电转换层9的传导体下端的能量低的材料。所述材料也可以是功函数比第二光电转换层9的费米能量相对于真空能级的差小的材料。作为具体的材料，可举出铂、金、及石墨烯等碳材料。第二阳极10也可以不具有透明性。第二阳极10也可以是由金属材料构成的非透明电极。非透明电极包含金属材料或碳材料作为主成分。非透明电极实质上不含氧化物。第二阳极10的膜厚也可以在1nm以上1000nm以下的范围。为了降低薄层电阻，第二阳极10的膜厚也可以为100nm以上。

(端子11)

端子11串联连接顶部电池单体110和底部电池单体120。作为端子11可使用的材料，可举出银及铜。

(密封部12)

密封部12粘接第一基板1和第二基板5。密封部12粘接第二基板6和第三基板7。作为可用于密封部12的材料，可举出环氧树脂及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。

[太阳能电池的制造方法]

接着，说明本实施方式的太阳能电池100的制造方法的一例。

首先，制作太阳能电池100的顶部电池单体110。

作为第一光电转换层3的形成方法，可举出旋涂法及真空蒸镀。在此，以旋涂法为例进行说明。

首先，在有机溶剂中添加PbI₂和与PbI₂相同摩尔量的CsI，制备钙钛矿前体溶液。作为有机溶剂，例如使用二甲基亚砜(DMSO)：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)＝1：1的混合溶剂。

作为第二基板5使用玻璃基板。在玻璃基板上，在转速6000rpm的条件下通过旋涂法涂敷钙钛矿前体溶液。为了促进核生成，可以在钙钛矿前体溶液中滴加600μL作为不良溶剂的甲苯。通过将涂敷了钙钛矿前体溶液的玻璃基板在100℃的热板上烧制30分钟，得到具有钙钛矿结构的CsPbI₃膜。其后，使用DMF等溶剂除去CsPbI₃膜的一部分，由此形成第一光电转换层3。

接着，通过真空蒸镀在玻璃基板上形成第一阴极2及第一阳极4。第一阴极2和第一阳极4中的哪一方先形成都可以。

具体而言，作为第一阴极2，将铝(Al)蒸镀于第二基板上5。作为第一阳极4，在第二基板5上蒸镀金(Au)。

在形成有第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4的第二基板5上配置玻璃基板作为第一基板1。利用环氧树脂将设置于第一基板1与第二基板5之间的第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4密封。然后，通过用紫外线(UV)使环氧树脂固化来制作顶部电池单体110。

接着，制作太阳能电池100的底部电池单体120。

在第二光电转换层9包含钙钛矿材料的情况下，第二光电转换层9可以通过与第一光电转换层3的形成方法相同的方法形成。

在第二光电转换层9包含钙钛矿材料的情况下，考虑带隙，例如可以包含CH₃NH₃SnI₃。

首先，在有机溶剂中添加SnI₂和与SnI₂相同摩尔量的CH₃NH₃I，制备钙钛矿前体溶液。作为有机溶剂，例如使用二甲基亚砜(DMSO)：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)＝1：1的混合溶剂。

作为第三基板7使用玻璃基板。在玻璃基板上，在转速6000rpm的条件下通过旋涂法涂敷钙钛矿前体溶液。为了促进核生成，可以在钙钛矿前体溶液中滴加600μL作为不良溶剂的甲苯。通过将涂敷了钙钛矿前体溶液的玻璃基板在100℃的热板上烧制30分钟，得到具有钙钛矿结构的CH₃NH₃SnI₃膜。然后，使用DMF等溶剂除去CH₃NH₃SnI₃膜的一部分，由此形成第二光电转换层9。

接着，通过真空蒸镀在玻璃基板上形成第二阴极8及第二阳极10。先形成第二阴极8和第二阳极10中的哪一方都可以。

具体而言，作为第二阴极8，将铝(Al)蒸镀于第三基板7上。作为第二阳极10，在第三基板7上蒸镀金(Au)。

在形成有第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10的第三基板7上配置玻璃基板作为第二基板6。利用环氧树脂将配置于第二基板6与第三基板7之间的第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10密封。然后，利用UV使环氧树脂固化，由此制作底部电池单体120。在底部电池单体120之上配置顶部电池单体110。通过在各电池单体的阴极及阳极分别连接端子，能够得到太阳能电池100。

在第二光电转换层9使用掺杂有磷(P)的n型单晶硅的情况下，底部电池单体的元件可以通过蒸镀、溅射法、化学蒸镀法(CVD法)等制作。例如，制作层叠了底部电池单体120的各结构的层叠体。具体而言，依次形成第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10。作为第二阴极8蒸镀Al。作为第二阳极10蒸镀Ag。然后，将层叠体例如以1mm间隔切断，由此制作底部电池单体的元件。

以下，对其他几个实施方式进行说明。对实施方式1的太阳能电池100和其他实施方式的太阳能电池中共通的要素标注相同的附图标记，有时省略它们的说明。关于各实施方式的说明只要在技术上不矛盾，就能够相互应用。只要在技术上不矛盾，各实施方式也可以相互组合。

[实施方式2]

图2A是实施方式2的太阳能电池200的剖视图。图2B是实施方式2的太阳能电池200的俯视图。

在与第一光电转换层3的厚度方向垂直的方向上，第一光电转换层3的大小可以与第一基板1的大小相同。在垂直于第一光电转换层3的厚度方向的方向上，第一光电转换层3的大小可以大于第一基板1的大小。在这种情况下，当在与第一光电转换层3的厚度方向垂直的平面上投影第一基板1和第一光电转换层3时，第一光电转换层3的投影图像的一部分位于第一基板1的投影图像的外侧。根据这样的结构，能够进一步增大第一光电转换层3的主面的面积。其结果，能够提高光电转换的效率。

第一阴极2安装于第一光电转换层3的侧面。第一阴极2可以与第一光电转换层3接触。详细而言，第一阴极2也可以与第一光电转换层3的整个侧面相接。第一阴极2也可以与第一基板1和/或第二基板5的侧面相接。在这种情况下，第一阴极2的厚度可以大于第一光电转换层3的厚度。第一阴极2例如也可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一阴极2例如也可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。第一光电转换层3的一部分也可以埋入第一阴极2的内部。第一阴极2的一部分也可以埋入第一光电转换层3的内部。

第一阳极4安装于第一光电转换层3的侧面。第一阳极4可以与第一光电转换层3接触。详细而言，第一阳极4也可以与第一光电转换层3的整个侧面相接。第一阳极4也可以与第一基板1和/或第二基板5的侧面相接。在这种情况下，第一阳极4的厚度可以大于第一光电转换层3的厚度。第一阳极4例如也可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一阳极4例如也可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。第一光电转换层3的一部分也可以埋入第一阳极4的内部。第一阳极4的一部分也可以埋入第一光电转换层3的内部。

顶部电池单体210还具有密封部12。密封部12包围第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4。密封部12也可以分别与第一阴极2、第一光电转换层3及第一阳极4相接。密封部12也可以分别与第一基板1以及第二基板5接触。详细而言，密封部12也可以分别与第一基板1的侧面以及第二基板5的侧面相接。根据这样的结构，能够将顶部电池单体的元件从外部环境隔离。因此，能够抑制水分或氧进入顶部电池单体的元件而导致的太阳能电池的劣化。

在与第二光电转换层9的厚度方向垂直的方向上，第二光电转换层9的大小也可以与第二基板6的大小相同。在垂直于第二光电转换层9的厚度方向的方向上，第二光电转换层9的大小可以大于第二基板6的大小。在这种情况下，当在与第二光电转换层9的厚度方向垂直的平面上投影第二基板6和第二光电转换层9时，第二光电转换层9的投影图像的一部分位于第二基板6的投影图像的外侧。根据这样的结构，能够进一步增大第二光电转换层9的主面的面积。其结果，能够提高光电转换的效率。

第二阴极8安装于第二光电转换层9的侧面。第二阴极8也可以与第二光电转换层9相接。详细而言，第二阴极8也可以与第二光电转换层9的整个侧面相接。第二阴极8也可以与第二基板6和/或第三基板7的侧面相接。在这种情况下，第二阴极8的厚度可以大于第二光电转换层9的厚度。第二阴极8例如也可以设置在第二基板6与第二光电转换层9之间。第二阴极8例如也可以设置在第二光电转换层9与第三基板7之间。第二光电转换层9的一部分也可以埋入第二阴极8的内部。第二阴极8的一部分也可以埋入第二光电转换层9的内部。

第二阳极10安装于第二光电转换层9的侧面。第二阳极10可以与第二光电转换层9接触。详细而言，第二阳极10也可以与第二光电转换层9的整个侧面相接。第二阳极10也可以与第二基板6和/或第三基板7的侧面相接。在这种情况下，第二阳极10的厚度可以大于第二光电转换层9的厚度。第二阳极10例如也可以设置在第二基板6与第二光电转换层9之间。第二阳极10例如也可以设置在第二光电转换层9与第三基板7之间。第二光电转换层9的一部分也可以埋入第二阳极10的内部。第二阳极10的一部分也可以埋入第二光电转换层9的内部。

底部电池单体220还具有密封部12。密封部12包围第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10。密封部12也可以分别与第二阴极8、第二光电转换层9及第二阳极10相接。密封部12也可以分别与第二基板6以及第三基板7接触。详细而言，密封部12也可以分别与第二基板6的侧面以及第三基板7的侧面相接。根据这样的结构，能够将底部电池单体的元件从外部环境隔离。因此，能够抑制水分或氧进入底部电池单体的元件而导致的太阳能电池的劣化。

[实施方式3]

图3A是实施方式3的太阳能电池300的剖视图。图3B是实施方式3的太阳能电池300的俯视图。

如图3A所示，在太阳能电池300中，顶部电池单体310还具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。

第一电子输送层13例如在俯视时具有矩形的形状。第一电子输送层13安装于第一光电转换层3的侧面。具体地，第一电子输送层13可以与第一光电转换层3的整个侧面接触。第一电子输送层13设置在第一阴极2与第一光电转换层3之间。第一电子输送层13与第一阴极2接触。第一电子输送层13可以分别与第一基板1和第二基板5接触，也可以不接触。第一电子输送层13可以仅与第一光电转换层3的侧面接触。第一电子输送层13也可以仅与第一阴极2的侧面接触。第一电子输送层13例如可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一电子输送层13例如可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。

第一空穴输送层14例如在俯视时具有矩形的形状。第一空穴输送层14安装于第一光电转换层3的侧面。详细而言，第一空穴输送层14也可以与第一光电转换层3的整个侧面相接。第一空穴输送层14设置在第一阳极4与第一光电转换层3之间。第一空穴输送层14与第一阳极4相接。第一空穴输送层14可以分别与第一基板1和第二基板5接触，也可以不接触。第一空穴输送层14也可以仅与第一光电转换层3的侧面接触。第一电子输送层14也可以仅与第一阳极4的侧面接触。第一空穴输送层14例如也可以设置在第一基板1与第一光电转换层3之间。第一空穴输送层14例如也可以设置在第一光电转换层3与第二基板5之间。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

在顶部电池单体310中，第一电子输送层13和第一空穴输送层14在与第一基板1和第二基板5的排列方向垂直的方向上彼此相对。第一电子输送层13和第一空穴输送层14安装于第一光电转换层3。第一电子输送层13和第一空穴输送层14位于不遮挡入射光的位置，因此不需要透射可见光和红外光。

底部电池单体320还包括第二电子输送层15和第二空穴输送层16。

第二电子输送层15例如在俯视时具有矩形的形状。第二电子输送层15安装于第二光电转换层9的侧面。具体地，第二电子输送层15可以与第二光电转换层9的整个侧面接触。第二电子输送层15设置在第二阴极8与第二光电转换层9之间。第二电子输送层15与第二阴极8相接。第二电子输送层15也可以分别与第二基板6和第三基板7接触。也可以不接触。第二电子输送层15可以仅与第二光电转换层9的侧面接触。第二电子输送层15也可以仅与第二阴极8的侧面接触。例如，第二电子输送层15可以设置在第二基板6与第二光电转换层9之间。例如，第二电子输送层15可以设置在第二光电转换层9与第三基板7之间。

第二空穴输送层16例如在俯视时具有矩形的形状。第二空穴输送层16安装于第二光电转换层9的侧面。详细而言，第二空穴输送层16也可以与第二光电转换层9的整个侧面相接。第二空穴输送层16设置在第二阳极10与第二光电转换层9之间。第二空穴输送层16与第二阳极10接触。第二空穴输送层16可以分别与第二基板6和第三基板7接触，也可以不接触。第二空穴输送层16也可以仅与第二光电转换层9的侧面接触。第二空穴输送层16也可以仅与第二阳极10的侧面接触。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

在底部电池单体320中，第二电子输送层15和第二空穴输送层16在与第二基板6和第三基板7的排列方向垂直的方向上彼此相对。第二电子输送层15和第二空穴输送层16安装于第二光电转换层9。由于第二电子输送层15和第二空穴输送层16位于不遮挡入射光的位置，因此不需要透射可见光和红外光。

在太阳能电池300中，也可以设置第一电子输送层13及第一空穴输送层14，而省略第二电子输送层15及第二空穴输送层16。也可以设置第二电子输送层15和第二空穴输送层16，而省略第一电子输送层13和第一空穴输送层14。也可以设置第一电子输送层13，而省略第一空穴输送层14。也可以设置第一空穴输送层14，而省略第一电子输送层13。也可以设置第二电子输送层15，而省略第二空穴输送层16。也可以设置第二空穴输送层16，而省略第二电子输送层15。

(第一电子输送层13)

第一电子输送层13包含半导体。作为半导体，可举出有机或无机的n型半导体。第一电子输送层13例如由无机材料构成。

作为有机n型半导体，可以列举出酰亚胺化合物、醌化合物、富勒烯和富勒烯衍生物。作为无机的n型半导体，例如可以使用金属氧化物、金属氮化物及钙钛矿型化合物。作为金属元素的氧化物，例如可以使用Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、Si和Cr的氧化物。更具体而言，可列举TiO₂。作为金属元素的氮化物，可举出GaN。作为钙钛矿型氧化物，可以举出SrTiO₃和CaTiO₃。

第一电子输送层13可以由具有大于6.0eV的带隙的物质形成。作为带隙大于6.0eV的物质，可举出碱金属的卤化物、碱土金属的卤化物、碱金属氧化物及二氧化硅。作为碱金属的卤化物，可举出氟化锂。作为碱土金属的卤化物，可举出氟化钙。作为碱土金属氧化物，可举出氧化镁。为了使第一光电转换层3的形成变得容易，第一电子输送层13的膜厚可以比第一光电转换层3的膜厚稍厚。第一电子输送层13的膜厚可以为150nm以上1000nm以下。

(第一空穴输送层14)

第一空穴输送层14包含半导体。作为半导体，可举出有机或无机的p型半导体。第一空穴输送层14例如由无机材料构成。第一空穴输送层14可以包含多个有机或无机的p型半导体。第一空穴输送层14的带隙大于3.0eV。

在第一光电转换层3包含钙钛矿材料的情况下，作为可用于第一空穴输送层14的p型的无机半导体，例如可以使用Ni氧化物及W氧化物等。更具体而言，可列举NI₂O₃。

作为p型有机半导体，具体来说，可以列举N²，N²，N²’，N²’，N⁷，N⁷，N⁷’，N⁷’-八(4-甲氧基苯基)-9，9’-螺二[9H-芴]-2，2’，7，7’-四胺(Spiro-OMe TAD)和聚三烯丙基胺(PTAA)。另外，通过掺杂4-叔丁基吡啶(4-特-叔丁基吡啶)和双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，可以提高有机半导体的导电性。

为了使第一光电转换层3的形成变得容易，第一空穴输送层14的膜厚可以比第一光电转换层3的膜厚稍厚。第一空穴输送层14的膜厚可以为150nm以上1000nm以下。

(第二电子输送层15)

在第二光电转换层9包含钙钛矿材料的情况下，第二电子输送层15的结构可以与第一电子输送层13相同，也可以不同。第二电子输送层15例如由无机材料构成。为了使第二光电转换层9的形成变得容易，第二电子输送层15的膜厚可以比第二光电转换层9的膜厚稍厚。第二电子输送层15的膜厚可以为150nm以上1000nm以下。

在第二光电转换层9包含n型硅的单晶的情况下，第二电子输送层15可以使用掺杂有磷(P)的硅层。在第二电子输送层15中使用硅层的情况下，第二电子输送层15可以通过CVD法形成。

(第二空穴输送层16)

在第二光电转换层9包含钙钛矿材料的情况下，第二空穴输送层16的结构可以与第一空穴输送层14相同，也可以不同。第二空穴输送层16例如由无机材料构成。为了使第二光电转换层9的形成变得容易，第二空穴输送层16的膜厚可以比第二光电转换层9的膜厚稍厚。第二空穴输送层16的膜厚可以为150nm以上1000nm以下。

在第二光电转换层9包含n型硅的单晶的情况下，第二空穴输送层16可以使用掺杂有硼(B)的硅层。在第二空穴输送层16中使用硅层的情况下，第二空穴输送层16可以通过CVD法形成。

太阳能电池300例如可以通过以下的方法制作。

首先，制作太阳能电池300的顶部电池单体310。

在第二基板5上涂敷第一电子输送层13的无机颗粒的糊剂。作为涂敷的方法，可举出丝网印刷、喷墨印刷、刮刀法、棒涂法及喷雾法。将涂敷有第一电子输送层13的第二基板5在500℃左右的电炉中进行烧制。接着，在第二基板5上涂敷第一空穴输送层14的无机颗粒的糊剂。作为涂敷的方法，可举出丝网印刷、喷墨印刷、刮刀法、棒涂法及喷雾法。将涂敷有第一空穴输送层14的第二基板5在500℃左右的电炉中进行烧制。在第二基板5上形成第一电子输送层13和第一空穴输送层14的顺序没有特别限定。第一电子输送层13及第一空穴输送层14也可以由烧制温度高的层形成。

接着，在第二基板5上形成第一光电转换层3。首先，在有机溶剂中添加PbI₂和与PbI₂相同摩尔量的CH₃NH₃I(碘化甲基铵：MAI)，制备钙钛矿前体溶液。作为有机溶剂，例如使用二甲基亚砜(DMSO)：N，N-二甲基甲酰胺(DMF)＝1：1的混合溶剂。

第一光电转换层3例如能够通过涂敷来形成。钙钛矿前体溶液涂敷于第一电子输送层13和第一空穴输送层14之间。作为涂敷的方法，可举出丝网印刷、喷墨印刷、刮刀法、棒涂法及喷雾法。在第一光电转换层3的形成中，为了促进核生成，也可以在钙钛矿前体溶液中滴加甲苯。通过将涂敷了钙钛矿前体溶液的玻璃基板在100℃的热板上烧制30分钟，得到具有钙钛矿结构的CH₃NH₃PbI₃膜。

接着，通过真空蒸镀将第一阴极2及第一阳极4成膜于第二基板5上。第一阴极2及第一阳极4中的哪一方先成膜都可以。

具体而言，作为第一阴极2，将铝(Al)蒸镀于第二基板5上。作为第一阳极4，在第二基板5上蒸镀金(Au)。

在形成有第一阴极2、第一光电转换层3、第一阳极4、第一电子输送层13及第一空穴输送层14的第二基板5上层叠玻璃基板作为第一基板1。利用环氧树脂将设置于第一基板1与第二基板5之间的第一阴极2、第一光电转换层3、第一阳极4、第一电子输送层13及第一空穴输送层14密封。然后，通过用UV使环氧树脂固化来制作顶部电池单体310。

接着，制作太阳能电池300的底部电池单体320。

在第二光电转换层9包含钙钛矿材料的情况下，第二光电转换层9可以通过与第一光电转换层3的形成方法相同的方法形成。

在第二光电转换层9包含n型硅的单晶的情况下，底部电池单体的元件可以通过蒸镀、溅射法、CVD法等制作。例如，制作层叠了底部电池单体320的各结构的层叠体。具体而言，依次形成第二阴极8、第二电子输送层15、第二光电转换层9、第二空穴输送层16及第二阳极10。然后，将层叠体例如以1mm间隔切断，由此制作底部电池单体的元件。

形成第二电子输送层15的方法可以与形成第一电子输送层13的方法相同。形成第二空穴输送层16的方法可以与形成第一空穴输送层14的方法相同。

在本实施方式中，电子输送层和空穴输送层例如由无机材料构成。电子输送层和空穴输送层可以通过在基板上涂敷无机颗粒的糊剂而形成。因此，在制作电子输送层和空穴输送层时，包含钙钛矿材料的光电转换层不易受到损伤。进而，电子输送层和空穴输送层通过在500℃左右的高温下烧制来制作。因此，能够提供对热和光的耐久性优异的串联太阳能电池。

[实施方式4]

图4A是实施方式4的太阳能电池400的剖视图。图4B是实施方式4的太阳能电池400的俯视图。

如图4A所示，在太阳能电池400中，顶部电池单体410及底部电池单体420分别包含2个元件。在顶部电池单体410中，一个元件的第一阳极4和另一个元件的第一阴极2通过端子17电连接。在底部电池单体420中，一个元件的第二阳极10和另一个元件的第二阴极8通过端子17电连接。根据这样的结构，能够制作大面积的太阳能电池。

在太阳能电池400中，顶部电池单体410及底部电池单体420分别包含相同数量的元件。但是，顶部电池单体410以及底部电池单体420各自所包含的元件的数量可以相同，也可以不同。为了防止短路或提高图案化的精度，也可以在顶部电池单体410的一个元件与另一个元件之间设置绝缘层。在底部电池单体420的一个元件与另一个元件之间，为了防止短路或提高图案化的精度，也可以设置绝缘层。

在太阳能电池400中，顶部电池单体410的各元件也可以还具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。底部电池单体420的各元件也可以还具备第二电子输送层15和第二空穴输送层16。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

[实施方式5]

图5A是实施方式5的太阳能电池500的剖视图。图5B是实施方式5的太阳能电池500的顶部电池单体510的俯视图。图5C是实施方式5的太阳能电池500的底部电池单体520的俯视图。

如图5A所示，在太阳能电池500中，顶部电池单体510具有与顶部电池单体110相同的结构。然而，顶部电池单体510可进一步包括第一电子输送层13和第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

底部电池单体520是具有表面电极的硅太阳能电池。底部电池单体520具备第二基板6、第三基板7、保护膜18、第二阳极19、第二阳极26、第二空穴输送层20、第二空穴输送层21、第二光电转换层22、第二电子输送层23、第二电子输送层24及第二阴极25。

第二阳极19及第二阳极26设置在第二基板6与第二光电转换层22之间。更详细而言，在第二光电转换层22上设置有第二空穴输送层21。在第二空穴输送层21上设置有第二空穴输送层20。在第二空穴输送层20之上设置有第二阳极19、第二阳极26以及保护膜18。在第二阳极19以及26之上设置有第二基板6。

第二阴极25设置在第三基板7与第二光电转换层22之间。更详细而言，在第三基板7之上设置有第二阴极25。在第二阴极25上设置有第二电子输送层24。在第二电子输送层24上设置有第二电子输送层23。在第二电子输送层23上设置有第二光电转换层22。

在底部电池单体520的表面，作为第二阳极而设置有多个母线电极19及多个指状电极26。根据这样的结构，即使在底部电池单体520的表面配置阳极，也能够高效地使光透过光电转换层。底部电池单体520出于降低阴极侧的薄层电阻的目的，也可以在第二阴极25与第三基板7之间设置母线电极和指状电极。

在本说明书中，有时将“保护膜18、第二阳极19、第二阳极26、第二空穴输送层20、第二空穴输送层21、第二光电转换层22、第二电子输送层23、第二电子输送层24及第二阴极25”称为“表面电极型的元件”。

(第二光电转换层22)

第二光电转换层22是n型硅层。第二光电转换层22可以使用掺杂有磷(P)的n型单晶硅基板。

(第二空穴输送层21)

第二空穴输送层21是i型非晶硅层。第二空穴输送层21通过利用CVD法在第二光电转换层22上形成硅层来制作。

(第二空穴输送层20)

第二空穴输送层20是p型非晶硅层。第二空穴输送层20通过利用CVD法在第二空穴转换层21上形成掺杂有硼(B：硼)的硅层来制作。

(第二阳极19和26)

在底部电池单体520的表面设置有第二电极。第二电极包括多个汇流条电极19和多个指状电极26。在底部电池单体520的表面设置有相互平行地延伸的多个母线电极19和与母线电极19正交的多个指状电极26。多个汇流条电极19分别与多个指状电极26电连接。多个汇流条电极19经由多个指状电极26电连接。

汇流条电极19例如在俯视时具有矩形的形状。配置于1个表面电极型的元件的母线电极19的数量没有特别限定，例如为4根。母线电极19的宽度没有特别限定，可以为0.5mm～2mm。多个母线电极19之间的距离没有特别限定，可以为25mm～50mm。指状电极26例如在俯视时具有矩形的形状。指状电极26的宽度没有特别限定，可以为0.05mm～0.1mm。多个指状电极26之间的距离没有特别限定，可以为0.3mm～0.6mm。在本实施方式的太阳能电池400中，母线电极19及指状电极26设置在底部电池单体520的表面即受光面。

母线电极19和指状电极26通过涂敷Ag糊料来制作。母线电极19和指状电极26也可以通过蒸镀Ag来制作。

母线电极19以及指状电极26也可以具有透光性。母线电极19以及指状电极26也可以通过利用溅射法形成ITO等的透明电极来代替Ag来制作。通过使用ITO等的透明电极，能够扩大发电面积。

(保护膜18)

保护膜18保护底部电池单体520的表面。保护膜18也可以兼用作防反射膜。保护膜18例如是氮化硅膜。保护膜18通过利用CVD法形成SiN₃层而制作。

(第二电子输送层23)

第二电子输送层23是i型非晶硅层。第二电子输送层23隔着第二光电转换层22设置于第二空穴输送层21的相反侧的面。第二电子输送层23是通过利用CVD法形成硅层而制作的。

(第二电子输送层24)

第二电子输送层24是n型非晶硅层。第二电子输送层24通过在第二电子转换层23上通过CVD法形成掺杂有磷(P)的硅层而制作。

(第二阴极25)

第二阴极25通过涂敷Al糊料来制作。第二阴极25也可以通过蒸镀Al来制作。第二阴极25也可以通过利用溅射法形成ITO等的透明电极来代替Al来制作。

[实施方式6]

图6A是实施方式6的太阳能电池600的剖视图。图6B是实施方式6的太阳能电池600的俯视图。

如图6A所示，顶部电池单体610具有与顶部电池单体410相同的结构。底部电池单体620具有与底部电池单体520相同的结构。如图6A所示，顶部电池单体610包含2个元件。但是，顶部电池单体610中包含的元件的数量没有特别限定。通过适当地设定顶部电池单体610所包含的元件的数量，各元件的第一光电转换层3能够缩短载流子的移动距离。其结果，各元件的第一光电转换层3能够抑制载流子的再结合。进而，通过在顶部电池单体610中包含多个元件，例如能够制作具有一边为10cm左右的正方形的形状的大面积的太阳能电池。

顶部电池单体610的各元件还可以具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

[实施方式7]

图7A是本实施方式的太阳能电池700的剖视图。图7B是太阳能电池700的俯视图。

如图7A所示，顶部电池单体710具有与顶部电池单体610相同的结构。底部电池单体720包含2个表面电极型的元件。在设置于底部电池单体720的表面电极型的元件中，一方的表面电极型的元件的第二阳极19及26与另一方的表面电极型的元件的第二阴极25通过端子17电连接。根据这样的结构，例如能够制作具有一边为10cm以上的正方形的形状的大面积的太阳能电池。

在太阳能电池700中，顶部电池单体710及底部电池单体720分别包含相同数量的元件。但是，顶部电池单体710以及底部电池单体720各自所包含的元件的数量可以相同，也可以不同。为了防止短路或提高图案化的精度，也可以在顶部电池单体710的一个元件与另一个元件之间设置绝缘层。在底部电池单体720的一个元件与另一个元件之间，为了防止短路或提高图案化的精度，也可以设置绝缘层。

顶部电池单体710的各元件还可以具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

[实施方式8]

图8A是实施方式8的太阳能电池800的剖视图。图8B是实施方式8的太阳能电池800的俯视图。

如图8A所示，太阳能电池800的顶部电池单体810具有与顶部电池单体110相同的结构。然而，顶部电池单体810可以进一步包括第一电子输送层13和第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

底部电池单体820是具有背面电极的背接触型的硅太阳能电池。底部电池单体820具备第二基板6、第三基板7、第二光电转换层33、第二空穴输送层27、第二空穴输送层28、第二电子输送层29、第二电子输送层30、第二阳极31及第二阴极32。第二阳极31设置在第三基板7与第二光电转换层33之间。第二阴极32设置在第三基板7与第二光电转换层33之间。详细而言，在第三基板7上设置有第二阳极31和第二阴极32。在与第一基板1、第二基板5、第二基板6以及第三基板7的排列方向垂直的方向上交替地设置有第二阳极31和第二阴极32。第二阳极31和第二阴极32隔着间隙相互电分离地设置。在第二阴极32上依次层叠有第二电子输送层30、第二电子输送层29、第二光电转换层33和第二基板6。在第二阳极31上设置有第二空穴输送层27和28。

在本说明书中，有时将“第二光电转换层33、第二空穴输送层27、第二空穴输送层28、第二电子输送层29、第二电子输送层30、第二阳极31及第二阴极32”称为“背接触型的元件”。

第二阳极31与第二阴极32之间的距离可根据第二光电转换层33的载流子扩散长度来决定。在第二光电转换层33包含n型硅的单晶的情况下，第二光电转换层33的载流子扩散长度为100μm左右。电极间的距离可以设定为载流子扩散长度的10倍左右的长度。因此，第二阳极31与第二阴极32的距离也可以为0.1mm以上1mm以下。

背接触型的硅太阳能电池在受光面不具有电极。因此，与表面电极型的太阳能电池相比，底部电池单体820的发电面积大。根据这样的结构，在底部电池单体820中，光的透射率难以减少，因此能够提高光电转换的效率。

(第二光吸收层33)

第二光电转换层33是n型硅层。第二光电转换层33可以使用掺杂有磷(P)的n型单晶硅基板。

(第二电子输送层29)

第二电子输送层29是i型本征非晶硅层。第二电子输送层29通过在第二光电转换层33上通过CVD法形成硅层而制作。

(第二电子输送层30)

第二电子输送层30是n型非晶硅层。第二电子输送层30通过在第二电子转换层29上通过CVD法形成掺杂有磷(P)的硅层而制作。

(第二空穴输送层27)

第二空穴输送层27是i型本征非晶硅层。首先，第二空穴输送层27通过蚀刻法，以2mm左右的间隔除去第二电子输送层29的一部分及第二电子输送层30的一部分，由此形成槽。接着，在该槽中通过CVD法形成硅层，由此形成第二空穴输送层27。

(第二空穴输送层28)

第二空穴输送层28是p型非晶硅层。第二空穴输送层28通过在第二空穴输送层27上利用CVD法形成掺杂有硼(B：硼)的硅层而制作。

(第二阳极31)

第二阳极31通过在第二空穴输送层28上涂敷Ag糊料而形成。在形成第二阳极31时，也可以预先在第二电子输送层30上形成掩模，通过蒸镀Ag来形成第二阳极31。

(第二阴极32)

第二阴极32预先在第二阳极31上形成掩模，蒸镀Al而形成。

[实施方式9]

图9A是本实施方式的太阳能电池900的剖视图。图9B是太阳能电池900的俯视图。

如图9A所示，顶部电池单体910具有与顶部电池单体410相同的结构。底部电池单体920具有与底部电池单体820相同的结构。如图9A所示，顶部电池单体910包括2个元件。但是，顶部电池单体910所包含的元件的数量并无特别限定。通过适当地设定顶部电池单体910所包含的元件的数量，各元件的第一光电转换层3能够缩短载流子的移动距离。其结果，各元件的第一光电转换层3能够抑制载流子的再结合。进而，通过在顶部电池单体910中包含多个元件，例如能够制作具有一边为10cm左右的正方形的形状的大面积的太阳能电池。

顶部电池单体910的各元件还可以具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

[实施方式10]

图10A是实施方式10的太阳能电池1000的剖视图。图10B是实施方式10的太阳能电池1000的俯视图。

如图10A所示，顶部电池单体1100具有与顶部电池单体910相同的结构。底部电池单体1200包含2个背接触型的元件。在底部电池单体1200的背接触型的元件中，一方的背接触型的元件的第二阳极31与另一方的背接触型的元件的第二阴极32通过端子17电连接。根据这样的结构，能够制作大面积的太阳能电池。另外，根据这样的结构，能够抑制光的透射率的减少，并且还能够抑制载流子的再结合。进而，通过在底部电池单体1200中包含多个元件，例如能够制作具有一边为10cm以上的正方形的形状的大面积的太阳能电池。

在太阳能电池1000中，顶部电池单体1100以及底部电池单体1200分别包含相同数量的元件。但是，顶部电池单体1100以及底部电池单体1200各自所包含的元件的数量可以相同，也可以不同。为了防止短路或提高图案化的精度，也可以在顶部电池单体1100的一方的元件与另一方的元件之间设置绝缘层。在底部电池单体1200的一个元件与另一个元件之间，为了防止短路或提高图案化的精度，也可以设置绝缘层。

顶部电池单体1100的各元件还可以具备第一电子输送层13及第一空穴输送层14。根据这样的结构，能够提高光电转换的效率。

将实施方式1至实施方式10的四端子串联太阳能电池的结构示于表1。表1中记载的“不透明的电极”是指不使用掺杂有金属的无机氧化物的电极。作为不透明的电极，可举出金属及层状碳材料。作为层状碳材料，可以举出没有带隙的石墨烯。“本公开”的电池单体的构造是指在与第一基板、第二基板以及第三基板的排列方向垂直的方向上以夹着光电转换层的方式设置有一对电极的构造。

(具有3个透明电极的串联太阳能电池的光学模拟)

使用太阳能电池模拟器e-ARC(提供源：国立研究开发法人产业技术综合研究所)，计算具有3个透明电极的串联太阳能电池(即，现有的四端子串联太阳能电池。参照图11A)的光学特性。

首先，将以下的各层的厚度和光吸收层的品质参数输入到太阳能电池模拟器e-ARC。光吸收层的品质参数是各波长的折射率n和消光系数k。

1.各层的厚度

[顶部电池单体]

·第一ITO：500nm

·MoO₃：20nm

·Spiro-OMeTAD：100nm

·FAPbI₃：500nm

·TiO₂：15nm

·第二ITO：100nm

·Glass：500000nm

[底部电池单体]

·第三ITO：100nm

·PEDOT/PSS：50nm

·(MAFA)(PbSn)I₃：500nm

·PCBM：30nm

·Ag：100nm

2.光吸收层的品质参数

各层的每1nm的折射率n和消光系数k的值参照下述3个文献。

[1]H.Fujiwara,R.W.Collins,editors,Spectroscopic Ellipsometry forPhotovoltaics:Vol.2Springer(2018),

[2]J.Werner et al.,ACS Energy Lett.3,742(2018),

[3]Maximilian T.Hoerantner et al.,ACS Energy Lett.2,2506(2017)

接着，从太阳能电池模拟器e-ARC输出各层的反射量和吸收量。

然后，根据输出的各层的反射量和吸收量，计算出外部量子效率(即EQE)和吸收量。

表2表示各层和各层的吸收量(即，电流损失值)。图11B示出波长(横轴)和外部量子效率(即，EQE：纵轴)。

[表1]

[表2]

如表1所示，实施方式1至实施方式10的四端子串联太阳能电池使用0或1个透明电极。另一方面，以往的四端子串联太阳能电池需要3个透明电极。根据本公开的结构，四端子串联太阳能电池能够避免透明电极的使用。在从受光面排除了电极的情况下，光的透射率难以减少。进而，由金属材料构成的非透明电极能够用于电极，因此电阻不易增加。其结果，也能够提高太阳能电池的发电效率。

如图11B和表2所示，作为透明电极的一种的ITO与其它各层相比，是高吸收量。该吸收量是ITO导致的电流损失值。因此，如本实施方式那样，通过使透明电极的数量比以往的四端子串联太阳能电池少，能够期待太阳能电池中的电流损失值的降低。

工业实用性

本公开的技术作为四端子串联太阳能电池是有用的。

附图标记说明

1 第一基板

2 第一阴极

3 第一光电转换层

4 第一阳极

5，6 第二基板

7 第三基板

8，25，32 第二阴极

9，22，33 第二光电转换层

10，31 第二阳极

11a，11b，11c，11d，17 端子

12 密封部

13 第一电子输送层

14 第一空穴输送层

15，23，24，29，30 第二电子输送层

16，20，21，27，28 第二空穴输送层

18 保护膜

19 汇流条电极

26 指形电极

40 光

100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000 太阳能电池

110，210，310，410，510，610，710，810，910，1100 顶部电池单体

120，220，320，420，520，620，720，820，920，1200 底部电池单体