JP2002050781A - タンデム型太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
タンデム型太陽電池およびその製造方法Info
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- JP2002050781A JP2002050781A JP2000238885A JP2000238885A JP2002050781A JP 2002050781 A JP2002050781 A JP 2002050781A JP 2000238885 A JP2000238885 A JP 2000238885A JP 2000238885 A JP2000238885 A JP 2000238885A JP 2002050781 A JP2002050781 A JP 2002050781A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 上部セルと下部セルとの界面における抵抗損
失を低減したタンデム型太陽電池およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セル
と、IV族半導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物
半導体またはIV族半導体から成るバッファ層を介して積
層されて成るタンデム型太陽電池であって、該バッファ
層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも高めた欠陥
領域を設けた。
失を低減したタンデム型太陽電池およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セル
と、IV族半導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物
半導体またはIV族半導体から成るバッファ層を介して積
層されて成るタンデム型太陽電池であって、該バッファ
層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも高めた欠陥
領域を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III-Ｖ族化合物半
導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セル
とが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成る
バッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電池
に関する。
導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セル
とが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成る
バッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電池
に関する。
【０００２】
【従来の技術】タンデム型太陽電池は、光電変換効果の
得られる波長範囲（以下「変換波長範囲」と称する）が
異なる異種材料の半導体で形成した複数のセルを積層
し、太陽光波長分布の広い範囲を各セルで分担すること
により、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する
光電変換効率を高めることができる。したがって、でき
るだけ広い波長範囲をカバーするように異種半導体を選
択することが望ましい。
得られる波長範囲（以下「変換波長範囲」と称する）が
異なる異種材料の半導体で形成した複数のセルを積層
し、太陽光波長分布の広い範囲を各セルで分担すること
により、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する
光電変換効率を高めることができる。したがって、でき
るだけ広い波長範囲をカバーするように異種半導体を選
択することが望ましい。
【０００３】これまで、高い変換効率を得る観点から、
異種のIII-Ｖ族化合物半導体を積層したタンデム型太陽
電池の開発が先行していた。しかし近年は、性能ばかり
でなくコストも重視され始め、IV族半導体上にIII-Ｖ族
化合物半導体をエピタキシャル成長させたタンデム型太
陽電池の開発が行われている。ただし、IV族半導体上に
III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長させる際に
は、両者間の界面に格子定数差により発生する応力を軽
減ないし解消して、界面付近における結晶格子欠陥の発
生を防止する必要がある。
異種のIII-Ｖ族化合物半導体を積層したタンデム型太陽
電池の開発が先行していた。しかし近年は、性能ばかり
でなくコストも重視され始め、IV族半導体上にIII-Ｖ族
化合物半導体をエピタキシャル成長させたタンデム型太
陽電池の開発が行われている。ただし、IV族半導体上に
III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長させる際に
は、両者間の界面に格子定数差により発生する応力を軽
減ないし解消して、界面付近における結晶格子欠陥の発
生を防止する必要がある。
【０００４】例えば、特開平１０−１０７３０４号公報
には、タンデム型ではなく単一セル型の太陽電池ではあ
るが、IV族基板（太陽電池ではない）上にIII-Ｖ族化合
物半導体（太陽電池構成層）をエピタキシャル成長させ
た太陽電池が開示されている。その際、両者間に応力発
生の防止のためのバッファ層を形成することが示されて
いる。
には、タンデム型ではなく単一セル型の太陽電池ではあ
るが、IV族基板（太陽電池ではない）上にIII-Ｖ族化合
物半導体（太陽電池構成層）をエピタキシャル成長させ
た太陽電池が開示されている。その際、両者間に応力発
生の防止のためのバッファ層を形成することが示されて
いる。
【０００５】しかし、IV族半導体層とIII-Ｖ族化合物半
導体との界面に上記公報記載のように単にバッファ層を
設けても、下記の問題があった。すなわち、下部セルで
あるIV族半導体上に上部セルであるIII-Ｖ族化合物半導
体を積層した場合、界面の抵抗が大きく、発生電力増加
の妨げとなる。これは両者間のヘテロ接合部分にエネル
ギー障壁が存在し、キャリア移動の障害となり、抵抗損
失が増大するためである。更に、III-Ｖ族化合物半導体
の主要材料であるＧａ、Ａｓ等がIV族半導体中に拡散
し、IV族半導体であるＧｅ、Ｓｉ等の導電性を制御する
元素として作用し、不要な半導体層が形成されるため、
エネルギー障壁が大きくなる。
導体との界面に上記公報記載のように単にバッファ層を
設けても、下記の問題があった。すなわち、下部セルで
あるIV族半導体上に上部セルであるIII-Ｖ族化合物半導
体を積層した場合、界面の抵抗が大きく、発生電力増加
の妨げとなる。これは両者間のヘテロ接合部分にエネル
ギー障壁が存在し、キャリア移動の障害となり、抵抗損
失が増大するためである。更に、III-Ｖ族化合物半導体
の主要材料であるＧａ、Ａｓ等がIV族半導体中に拡散
し、IV族半導体であるＧｅ、Ｓｉ等の導電性を制御する
元素として作用し、不要な半導体層が形成されるため、
エネルギー障壁が大きくなる。
【０００６】従来、これらの問題に対して、トンネルダ
イオードやバッファ層を設けることが提案されており、
上部セル・下部セルが異種のIII-Ｖ族化合物半導体で構
成されている場合には、両者間の抵抗損失を低減する効
果が得られている。しかし、上部セルをIII-Ｖ族化合物
半導体で構成し、下部セルをIV族半導体で構成した場合
の両者間の抵抗損失を低減できるには到っていない。
イオードやバッファ層を設けることが提案されており、
上部セル・下部セルが異種のIII-Ｖ族化合物半導体で構
成されている場合には、両者間の抵抗損失を低減する効
果が得られている。しかし、上部セルをIII-Ｖ族化合物
半導体で構成し、下部セルをIV族半導体で構成した場合
の両者間の抵抗損失を低減できるには到っていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、III-Ｖ族化
合物半導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下
部セルとが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体か
ら成るバッファ層を介して積層されて成るタンデム型太
陽電池であって、上部セルと下部セルとの界面における
抵抗損失を低減したタンデム型太陽電池およびその製造
方法を提供することを目的とする。
合物半導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下
部セルとが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体か
ら成るバッファ層を介して積層されて成るタンデム型太
陽電池であって、上部セルと下部セルとの界面における
抵抗損失を低減したタンデム型太陽電池およびその製造
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のタンデム型太陽電池は、III-Ｖ族化合物
半導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セ
ルとが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成
るバッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電
池であって、該バッファ層内に、結晶格子欠陥濃度を他
の領域よりも高めた欠陥領域を設けたことを特徴とす
る。
めに、本発明のタンデム型太陽電池は、III-Ｖ族化合物
半導体から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セ
ルとが、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成
るバッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電
池であって、該バッファ層内に、結晶格子欠陥濃度を他
の領域よりも高めた欠陥領域を設けたことを特徴とす
る。
【０００９】本発明のタンデム型太陽電池の製造方法
は、III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セルと、IV族半
導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物半導体また
はIV族半導体から成るバッファ層を介して積層されて成
るタンデム型太陽電池の製造方法であって、該バッファ
層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも高めた欠陥
領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
は、III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セルと、IV族半
導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物半導体また
はIV族半導体から成るバッファ層を介して積層されて成
るタンデム型太陽電池の製造方法であって、該バッファ
層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも高めた欠陥
領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のタンデム型太陽電池にお
いては、III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セルとIV族
半導体から成る下部セルとの間に介在するバッファ層内
に、結晶格子欠陥を他の領域よりも高めた欠陥領域を設
けたことにより、両セル間にヘテロ接合に起因するエネ
ルギー障壁（ノッチ、ギャップ）の高さおよび幅が減少
し、界面における抵抗損失が低減して、界面におけるキ
ャリアの移動が良好になる。また、キャリアが捕獲され
る確率が減少するため、再結合損失が減少する。
いては、III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セルとIV族
半導体から成る下部セルとの間に介在するバッファ層内
に、結晶格子欠陥を他の領域よりも高めた欠陥領域を設
けたことにより、両セル間にヘテロ接合に起因するエネ
ルギー障壁（ノッチ、ギャップ）の高さおよび幅が減少
し、界面における抵抗損失が低減して、界面におけるキ
ャリアの移動が良好になる。また、キャリアが捕獲され
る確率が減少するため、再結合損失が減少する。
【００１１】望ましくは、欠陥領域を、バッファ層内の
下部セル寄りに設ける。これにより、バッファ層上に成
長する上部セルの欠陥発生を低減できる。図１に、本発
明によるタンデム型太陽電池の基本的な構造の一例を示
す。IV族半導体から成る下部セル１２上に、バッファ層
１３およびトンネル接合層１４を介して、III-Ｖ族化合
物半導体から成る上部セル１５が積層されている。下部
セル１２は、IV族半導体のｐ＋層１２Ａ、ｐ層１２Ｂ、
ｎ＋層１２Ｃで構成されており、上部セル１５は、III-
Ｖ族化合物半導体のｐ＋層１５Ａ、ｐ層１５Ｂ、ｎ＋層
１５Ｃで構成されている。下部セル１２の下端には、ｐ
＋層１２Ａの下面に下部電極１１が形成されている。上
部セル１５上には、窓層１６および反射防止膜１７が形
成されており、上部電極１８が反射防止膜１７を貫通
し、窓層１６を介してｎ＋層１５Ｃと電気的に接続して
いる。
下部セル寄りに設ける。これにより、バッファ層上に成
長する上部セルの欠陥発生を低減できる。図１に、本発
明によるタンデム型太陽電池の基本的な構造の一例を示
す。IV族半導体から成る下部セル１２上に、バッファ層
１３およびトンネル接合層１４を介して、III-Ｖ族化合
物半導体から成る上部セル１５が積層されている。下部
セル１２は、IV族半導体のｐ＋層１２Ａ、ｐ層１２Ｂ、
ｎ＋層１２Ｃで構成されており、上部セル１５は、III-
Ｖ族化合物半導体のｐ＋層１５Ａ、ｐ層１５Ｂ、ｎ＋層
１５Ｃで構成されている。下部セル１２の下端には、ｐ
＋層１２Ａの下面に下部電極１１が形成されている。上
部セル１５上には、窓層１６および反射防止膜１７が形
成されており、上部電極１８が反射防止膜１７を貫通
し、窓層１６を介してｎ＋層１５Ｃと電気的に接続して
いる。
【００１２】バッファ層１３は、下から第１層１３Ａ、
第２層１３Ｂ、第３層１３Ｃの３層構造になっており、
図示の例では第２層１３Ｂ全体が第１層および第３層よ
りも格子欠陥濃度の高い欠陥領域として形成されてい
る。欠陥領域１３Ｂは、下記（１）〜（３）のいずれか
の形態により欠陥濃度を高められている。
第２層１３Ｂ、第３層１３Ｃの３層構造になっており、
図示の例では第２層１３Ｂ全体が第１層および第３層よ
りも格子欠陥濃度の高い欠陥領域として形成されてい
る。欠陥領域１３Ｂは、下記（１）〜（３）のいずれか
の形態により欠陥濃度を高められている。
【００１３】（１）水素またはハロゲン元素を導入す
る。その際、(1-1) 形成中または形成後の第２層１３Ｂ
に、イオン注入、イオン照射、または原子もしくは分子
の打ち込みにより水素またはハロゲン元素を導入する。
あるいは、(1-2) 気相成長法によりバッファ層１３を形
成する際に、第２層１３Ｂの形成中に原料ガス中に水素
またはハロゲン元素のイオン、原子または分子を供給す
る。図２は、III-Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓから
成るバッファ層の結晶格子を示す模式図であり、水素原
子（Ｈ）およびフッ素原子（Ｆ）の導入により格子欠陥
が形成されている。Ｈ原子およびＦ原子はＧａ原子また
はＡｓ原子と結合し又は遊離原子として格子間に侵入し
て格子欠陥を形成している。Ｇａ原子およびＡｓ原子の
一部は結合手の一部が未結合の状態でダングリングボン
ドを形成している。
る。その際、(1-1) 形成中または形成後の第２層１３Ｂ
に、イオン注入、イオン照射、または原子もしくは分子
の打ち込みにより水素またはハロゲン元素を導入する。
あるいは、(1-2) 気相成長法によりバッファ層１３を形
成する際に、第２層１３Ｂの形成中に原料ガス中に水素
またはハロゲン元素のイオン、原子または分子を供給す
る。図２は、III-Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓから
成るバッファ層の結晶格子を示す模式図であり、水素原
子（Ｈ）およびフッ素原子（Ｆ）の導入により格子欠陥
が形成されている。Ｈ原子およびＦ原子はＧａ原子また
はＡｓ原子と結合し又は遊離原子として格子間に侵入し
て格子欠陥を形成している。Ｇａ原子およびＡｓ原子の
一部は結合手の一部が未結合の状態でダングリングボン
ドを形成している。
【００１４】（２）バッファ層１３の導電性を制御する
元素を導入する。その際、(2-1) バッファ層１３をIII-
Ｖ族化合物半導体で構成する場合には、欠陥領域１３Ｂ
に導入する元素は、シリコン、亜鉛、ベリリウム、マグ
ネシウム、炭素、ゲルマニウム、セレンおよびテルルか
ら成る群から選択した１種以上の元素である。(2-2)バ
ッファ層をIV族半導体で構成する場合には、欠陥領域１
３Ｂに導入する元素は、硼素、アルミニウム、ガリウ
ム、燐、砒素およびアンチモンから成る群から選択した
１種以上の元素である。図３は、III-Ｖ族化合物半導体
であるＧａＡｓから成るバッファ層の結晶格子を示す模
式図であり、IV族半導体であるシリコン原子（Ｓｉ）お
よび亜鉛原子（Ｚｎ）の導入により格子欠陥が形成され
ている。Ｓｉ原子およびＺｎ原子は、一部は格子点のＧ
ａ原子またはＡｓ原子を置換しており、また他の一部は
格子間に侵入している。
元素を導入する。その際、(2-1) バッファ層１３をIII-
Ｖ族化合物半導体で構成する場合には、欠陥領域１３Ｂ
に導入する元素は、シリコン、亜鉛、ベリリウム、マグ
ネシウム、炭素、ゲルマニウム、セレンおよびテルルか
ら成る群から選択した１種以上の元素である。(2-2)バ
ッファ層をIV族半導体で構成する場合には、欠陥領域１
３Ｂに導入する元素は、硼素、アルミニウム、ガリウ
ム、燐、砒素およびアンチモンから成る群から選択した
１種以上の元素である。図３は、III-Ｖ族化合物半導体
であるＧａＡｓから成るバッファ層の結晶格子を示す模
式図であり、IV族半導体であるシリコン原子（Ｓｉ）お
よび亜鉛原子（Ｚｎ）の導入により格子欠陥が形成され
ている。Ｓｉ原子およびＺｎ原子は、一部は格子点のＧ
ａ原子またはＡｓ原子を置換しており、また他の一部は
格子間に侵入している。
【００１５】（３）転位および／または不対電子により
結晶格子を乱す。その方法としては、形成後の第２層１
３Ｂに、プロトンまたは不活性元素を打ち込む。図４
は、III-Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓから成るバッ
ファ層の結晶格子を示す模式図であり、不活性元素の原
子の打ち込みにより格子欠陥が形成されている。打ち込
みの衝撃により、Ｇａ原子およびＡｓ原子の一部は結合
を破壊されて、結合手がダングリングボンドを形成して
いる。打ち込まれた不活性原子は格子間に侵入してい
る。
結晶格子を乱す。その方法としては、形成後の第２層１
３Ｂに、プロトンまたは不活性元素を打ち込む。図４
は、III-Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓから成るバッ
ファ層の結晶格子を示す模式図であり、不活性元素の原
子の打ち込みにより格子欠陥が形成されている。打ち込
みの衝撃により、Ｇａ原子およびＡｓ原子の一部は結合
を破壊されて、結合手がダングリングボンドを形成して
いる。打ち込まれた不活性原子は格子間に侵入してい
る。
【００１６】このように種々の方法により種々の形態の
格子欠陥による欠陥領域を形成することができる。ただ
し、本発明において欠陥領域を形成する狙いは、ヘテロ
接合界面におけるエネルギーバンドに起因する抵抗損失
を低減することにあるので、形成した欠陥が界面以外の
発電部分や最表面等に影響を及ぼさないことが必要であ
る。したがって、このような望ましくない影響を及ぼす
汚染元素であるアルカリおよびアルカリ土類金属（Ｎ
ａ，Ｋ，Ｃａ等）や重金属（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｇ，
Ａｕ等）は、本発明における欠陥領域形成元素として用
いることはできない。
格子欠陥による欠陥領域を形成することができる。ただ
し、本発明において欠陥領域を形成する狙いは、ヘテロ
接合界面におけるエネルギーバンドに起因する抵抗損失
を低減することにあるので、形成した欠陥が界面以外の
発電部分や最表面等に影響を及ぼさないことが必要であ
る。したがって、このような望ましくない影響を及ぼす
汚染元素であるアルカリおよびアルカリ土類金属（Ｎ
ａ，Ｋ，Ｃａ等）や重金属（Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｇ，
Ａｕ等）は、本発明における欠陥領域形成元素として用
いることはできない。
【００１７】図１の構造ではバッファ層１３の上にトン
ネル接合層１４を必要としたが、本出願人が特願平１１
−２７４５３２にて提案した３端子タンデム型太陽電池
を適用すれば、図５に示したようにトンネル接合層は必
要ない。図５において１２Ａ１はIV族半導体のｐ＋層、
１２Ａ２はIV族半導体のｎ＋層であり、１０は保護膜で
ある。その他については図１と同一部材に図１と同一符
号を付した。
ネル接合層１４を必要としたが、本出願人が特願平１１
−２７４５３２にて提案した３端子タンデム型太陽電池
を適用すれば、図５に示したようにトンネル接合層は必
要ない。図５において１２Ａ１はIV族半導体のｐ＋層、
１２Ａ２はIV族半導体のｎ＋層であり、１０は保護膜で
ある。その他については図１と同一部材に図１と同一符
号を付した。
【００１８】図１に示した例では、欠陥領域１３Ｂは連
続層として形成したが、図６に示したように離散的且つ
均一に分布させることが望ましい。これにより、少ない
面積の欠陥領域で抵抗損失を低減することができるの
で、欠陥領域の上に成長するバッファ層上部（すなわち
第３層）およびその上に成長する上部セルの欠陥発生を
低減することができる。
続層として形成したが、図６に示したように離散的且つ
均一に分布させることが望ましい。これにより、少ない
面積の欠陥領域で抵抗損失を低減することができるの
で、欠陥領域の上に成長するバッファ層上部（すなわち
第３層）およびその上に成長する上部セルの欠陥発生を
低減することができる。
【００１９】図６（１）は、タンデム型太陽電池のバッ
ファ層付近を拡大して示す断面図である。バッファ層１
３の下部セル寄りの部分に多数の欠陥領域１３Ｂが等間
隔に並んでいる。図６（２）および（３）はバッファ層
１３の平面図であり、欠陥領域１３Ｂが（２）正方状あ
るいは（３）六方状に規則配置されている。ただし、図
示のように規則配置であることは必ずしも必要ではな
く、離散的且つ均一であればランダム配置であってよ
い。
ファ層付近を拡大して示す断面図である。バッファ層１
３の下部セル寄りの部分に多数の欠陥領域１３Ｂが等間
隔に並んでいる。図６（２）および（３）はバッファ層
１３の平面図であり、欠陥領域１３Ｂが（２）正方状あ
るいは（３）六方状に規則配置されている。ただし、図
示のように規則配置であることは必ずしも必要ではな
く、離散的且つ均一であればランダム配置であってよ
い。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明によりバッファ層中に欠陥領
域を含むタンデム型太陽電池の具体例を説明する。 〔実施例１〕図１の構造において、下部セル１２をIV族
半導体であるＧｅで構成し、上部セル１５をIII-Ｖ族化
合物半導体であるＧａＡｓで構成する。バンドギャップ
はそれぞれＧｅ＝０．６６ｅＶ、ＧａＡｓ＝１．４２ｅ
Ｖである。タンデム型太陽電池の構成は下記のとおりで
ある。
域を含むタンデム型太陽電池の具体例を説明する。 〔実施例１〕図１の構造において、下部セル１２をIV族
半導体であるＧｅで構成し、上部セル１５をIII-Ｖ族化
合物半導体であるＧａＡｓで構成する。バンドギャップ
はそれぞれＧｅ＝０．６６ｅＶ、ＧａＡｓ＝１．４２ｅ
Ｖである。タンデム型太陽電池の構成は下記のとおりで
ある。
【００２１】上部電極１８ ：櫛型状の微細電極（材
質Ａｕ，Ｔｉ等） 反射防止膜１７ ：２層、ＭｇＦ2 ／ＺｎＳ 窓層１６ ：ＧａＩｎＰ（厚さ0.03μｍ） 上部セル１５ ：ＧａＡｓ ｎ＋層１５Ｃ ：キャリア濃度＝ 2×1018ｃｍ-3、厚さ
＝0.1 μｍ ｐ層１５Ｂ ：キャリア濃度＝ 1×1017ｃｍ-3、厚さ
＝3.0 μｍ ｐ＋層１５Ａ ：キャリア濃度＝ 2×1018ｃｍ-3、厚さ
＝0.1 μｍ トンネル接合１４：ＧａＡｓ ｐ層 ：キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、厚さ
＝0.05μｍ ｎ層 ：キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、厚さ
＝0.05μｍ バッファ層１３ ：ＧａＡｓ ｎ型ＧａＡｓ ：キャリア濃度＝ 5×1018ｃｍ-3、厚さ
＝2.0 μｍ 下部セル１２ ：Ｇｅ ｎ＋層１２Ｃ ：表面キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、
拡散深さ＝1 μｍ ｐ層１２Ｂ ：キャリア濃度＝ 1×1017ｃｍ-3、基板
厚さ＝200 μｍ ｐ＋層１２Ａ ：表面キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、
拡散深さ＝2 μｍ 下部電極１１ ：材質Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｕ等 上記構成のタンデム型太陽電池において、欠陥領域を含
むバッファ層を下記手順により形成する。欠陥領域は、
水素（Ｈ）の導入により形成する。
質Ａｕ，Ｔｉ等） 反射防止膜１７ ：２層、ＭｇＦ2 ／ＺｎＳ 窓層１６ ：ＧａＩｎＰ（厚さ0.03μｍ） 上部セル１５ ：ＧａＡｓ ｎ＋層１５Ｃ ：キャリア濃度＝ 2×1018ｃｍ-3、厚さ
＝0.1 μｍ ｐ層１５Ｂ ：キャリア濃度＝ 1×1017ｃｍ-3、厚さ
＝3.0 μｍ ｐ＋層１５Ａ ：キャリア濃度＝ 2×1018ｃｍ-3、厚さ
＝0.1 μｍ トンネル接合１４：ＧａＡｓ ｐ層 ：キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、厚さ
＝0.05μｍ ｎ層 ：キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、厚さ
＝0.05μｍ バッファ層１３ ：ＧａＡｓ ｎ型ＧａＡｓ ：キャリア濃度＝ 5×1018ｃｍ-3、厚さ
＝2.0 μｍ 下部セル１２ ：Ｇｅ ｎ＋層１２Ｃ ：表面キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、
拡散深さ＝1 μｍ ｐ層１２Ｂ ：キャリア濃度＝ 1×1017ｃｍ-3、基板
厚さ＝200 μｍ ｐ＋層１２Ａ ：表面キャリア濃度＝ 1×1019ｃｍ-3、
拡散深さ＝2 μｍ 下部電極１１ ：材質Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｕ等 上記構成のタンデム型太陽電池において、欠陥領域を含
むバッファ層を下記手順により形成する。欠陥領域は、
水素（Ｈ）の導入により形成する。
【００２２】下面および上面にｐ＋層およびｎ＋層を形
成したＧｅ基板を洗浄した後、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）装置内に装入し、温度６００〜７００℃、圧力
１〜３０ｋＰａに保ちつつＧａおよびＡｓを含む原料ガ
スを供給する。導電性を制御する元素としてＢまたはＰ
を含む原料ガスを供給する。また、必要に応じて、キャ
リアガスまた希釈ガスとして、ＨガスあるいはＨｅ等の
不活性ガスを用いる。これにより、Ｇａ基板のｎ＋層１
２Ｃ上に、バッファ層１３の下層部（厚さ＝０．１〜
０．５μｍ）をエピタキシャル成長させる。
成したＧｅ基板を洗浄した後、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）装置内に装入し、温度６００〜７００℃、圧力
１〜３０ｋＰａに保ちつつＧａおよびＡｓを含む原料ガ
スを供給する。導電性を制御する元素としてＢまたはＰ
を含む原料ガスを供給する。また、必要に応じて、キャ
リアガスまた希釈ガスとして、ＨガスあるいはＨｅ等の
不活性ガスを用いる。これにより、Ｇａ基板のｎ＋層１
２Ｃ上に、バッファ層１３の下層部（厚さ＝０．１〜
０．５μｍ）をエピタキシャル成長させる。
【００２３】その後、基板をイオン注入装置に移し、所
定の圧力まで減圧した後、Ｈイオンを注入する。イオン
の加速電圧は１０〜１００ｋｅＶ程度、注入量は１０13
〜１０15個／ｃｍ-2とする。加速電圧が小さい場合には
下層部の表面近傍に、加速電圧が大きい場合には下層部
の内部に、水素を多く含む欠陥領域が形成される。これ
により、下層部は欠陥濃度の低い第１層１３Ａと、その
上にある欠陥濃度の高い第２層（＝欠陥領域）１３Ｂの
２層構造になる。
定の圧力まで減圧した後、Ｈイオンを注入する。イオン
の加速電圧は１０〜１００ｋｅＶ程度、注入量は１０13
〜１０15個／ｃｍ-2とする。加速電圧が小さい場合には
下層部の表面近傍に、加速電圧が大きい場合には下層部
の内部に、水素を多く含む欠陥領域が形成される。これ
により、下層部は欠陥濃度の低い第１層１３Ａと、その
上にある欠陥濃度の高い第２層（＝欠陥領域）１３Ｂの
２層構造になる。
【００２４】次いで、基板を有機金属化学蒸着装置内に
戻し、バッファ層下層部形成時と同様の条件にて、バッ
ファ層下層部上にバッファ層上層部１３Ｃ（厚さ＝０．
５〜１．５μｍ）をエピタキシャル成長させる。上層部
（バッファ層第３層）１３Ｃは、そのままでは下層部第
２層（欠陥領域）の欠陥により結晶品質が低いが、トン
ネル接合１４および上部セル１５の形成温度（６００〜
７５０℃）により熱処理されて、結晶性が回復する。更
に必要であれば、別途熱処理を施すことにより、上層部
（バッファ層第３層）１３Ｃの結晶性を回復させる。
戻し、バッファ層下層部形成時と同様の条件にて、バッ
ファ層下層部上にバッファ層上層部１３Ｃ（厚さ＝０．
５〜１．５μｍ）をエピタキシャル成長させる。上層部
（バッファ層第３層）１３Ｃは、そのままでは下層部第
２層（欠陥領域）の欠陥により結晶品質が低いが、トン
ネル接合１４および上部セル１５の形成温度（６００〜
７５０℃）により熱処理されて、結晶性が回復する。更
に必要であれば、別途熱処理を施すことにより、上層部
（バッファ層第３層）１３Ｃの結晶性を回復させる。
【００２５】なお、欠陥領域形成のためにイオン注入す
る元素として上記で説明したＨの他、Ｆ、Ｃｌ等のハロ
ゲンを用いることができる。 〔実施例２〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例１と同様に水素またはハロゲン元素
の導入により欠陥領域を形成するが、導入にはイオン注
入を用いず、バッファ層の欠陥領域となる部分の形成時
に原料ガスの一部として導入する。
る元素として上記で説明したＨの他、Ｆ、Ｃｌ等のハロ
ゲンを用いることができる。 〔実施例２〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例１と同様に水素またはハロゲン元素
の導入により欠陥領域を形成するが、導入にはイオン注
入を用いず、バッファ層の欠陥領域となる部分の形成時
に原料ガスの一部として導入する。
【００２６】先ず、実施例１におけるバッファ層下層部
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、温度を５００〜６５０℃に低下させ、Ｈガスの
供給量を増加させるか、またはＦ、Ｃｌ等のハロゲン元
素を含むガスを加えて、原料ガスは第１層形成時と同様
に供給することにより、第１層上に、欠陥領域として第
２層１３Ｂ（厚さ＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、温度を５００〜６５０℃に低下させ、Ｈガスの
供給量を増加させるか、またはＦ、Ｃｌ等のハロゲン元
素を含むガスを加えて、原料ガスは第１層形成時と同様
に供給することにより、第１層上に、欠陥領域として第
２層１３Ｂ（厚さ＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。
【００２７】最後に、第２層上に、第１層形成時と同様
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。 〔実施例３〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では、バッファ層の導電性を制御する元素の導
入により欠陥領域を形成する。導入はイオン注入により
行う。
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。 〔実施例３〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では、バッファ層の導電性を制御する元素の導
入により欠陥領域を形成する。導入はイオン注入により
行う。
【００２８】先ず、実施例１におけるバッファ層下層部
の形成と同様の条件で、バッファ層下層部（厚さ＝０．
１〜０．５μｍ）を形成する。その後、基板をイオン注
入装置に移し、所定の圧力まで減圧した後、Ｂイオンを
注入する。イオンの加速電圧は１０〜１００ｋｅＶ程
度、注入量は１０13〜１０15個／ｃｍ-2とする。加速電
圧が小さい場合には下層部の表面近傍に、加速電圧が大
きい場合には下層部の内部に、Ｂを多く含む欠陥領域が
形成される。これにより、下層部は欠陥濃度の低い第１
層１３Ａと、その上にある欠陥濃度の高い第２層（＝欠
陥領域）１３Ｂの２層構造になる。
の形成と同様の条件で、バッファ層下層部（厚さ＝０．
１〜０．５μｍ）を形成する。その後、基板をイオン注
入装置に移し、所定の圧力まで減圧した後、Ｂイオンを
注入する。イオンの加速電圧は１０〜１００ｋｅＶ程
度、注入量は１０13〜１０15個／ｃｍ-2とする。加速電
圧が小さい場合には下層部の表面近傍に、加速電圧が大
きい場合には下層部の内部に、Ｂを多く含む欠陥領域が
形成される。これにより、下層部は欠陥濃度の低い第１
層１３Ａと、その上にある欠陥濃度の高い第２層（＝欠
陥領域）１３Ｂの２層構造になる。
【００２９】次いで、基板を有機金属化学蒸着装置内に
戻し、バッファ層下層部形成時と同様の条件にて、バッ
ファ層下層部上にバッファ層上層部すなわち第３層１３
Ｃ（厚さ＝０．５〜１．５μｍ）を形成する。上層部の
結晶性の回復は、実施例１と同様にして行う。 〔実施例４〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例３と同様にバッファ層の導電性を制
御する元素の導入により欠陥領域を形成するが、導入に
はイオン注入を用いず、バッファ層の欠陥領域となる部
分の形成時に原料ガスの一部として導入する。
戻し、バッファ層下層部形成時と同様の条件にて、バッ
ファ層下層部上にバッファ層上層部すなわち第３層１３
Ｃ（厚さ＝０．５〜１．５μｍ）を形成する。上層部の
結晶性の回復は、実施例１と同様にして行う。 〔実施例４〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例３と同様にバッファ層の導電性を制
御する元素の導入により欠陥領域を形成するが、導入に
はイオン注入を用いず、バッファ層の欠陥領域となる部
分の形成時に原料ガスの一部として導入する。
【００３０】先ず、実施例１におけるバッファ層下層部
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、Ｂを含む原料ガスの供給量を増加させて、他の
原料ガスは第１層形成時と同様に供給することにより、
第１層上に、欠陥領域として第２層１３Ｂ（厚さ＝０．
１〜０．２μｍ）を形成する。
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、Ｂを含む原料ガスの供給量を増加させて、他の
原料ガスは第１層形成時と同様に供給することにより、
第１層上に、欠陥領域として第２層１３Ｂ（厚さ＝０．
１〜０．２μｍ）を形成する。
【００３１】最後に、第２層上に、第１層形成時と同様
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。実施例３および４のようにII
I-Ｖ族化合物半導体によりバッファ層を形成する場合に
は、導電性を制御する元素として、上述のＢの他に、
Ｐ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、
を用いることができる。
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。実施例３および４のようにII
I-Ｖ族化合物半導体によりバッファ層を形成する場合に
は、導電性を制御する元素として、上述のＢの他に、
Ｐ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、
を用いることができる。
【００３２】また、IV族半導体によりバッファ層を形成
する場合には、導電性を制御する元素として、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを用いることができる。 〔実施例５〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例１〜４のようにバッファ層構成元素
以外の元素を導入することはせずに、バッファ層形成条
件を調節することにより転位および不対電子を導入して
欠陥領域を形成する。
する場合には、導電性を制御する元素として、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを用いることができる。 〔実施例５〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、バッファ層を下記の手順により形成する。
本実施例では実施例１〜４のようにバッファ層構成元素
以外の元素を導入することはせずに、バッファ層形成条
件を調節することにより転位および不対電子を導入して
欠陥領域を形成する。
【００３３】先ず、実施例１におけるバッファ層下層部
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、（１）原料ガスの供給量を増加、（２）キャリ
アガスの供給量を減少、（３）装置内圧を増加等によ
り、成長速度を増加させることにより転位および／また
は不対電子の濃度の高い第２層１３Ｂ（厚さ＝０．１〜
０．２μｍ）を形成する。
の形成と同様の条件で、バッファ層第１層１３Ａ（厚さ
＝０．１〜０．２μｍ）を形成する。次いで、同一装置
内にて、（１）原料ガスの供給量を増加、（２）キャリ
アガスの供給量を減少、（３）装置内圧を増加等によ
り、成長速度を増加させることにより転位および／また
は不対電子の濃度の高い第２層１３Ｂ（厚さ＝０．１〜
０．２μｍ）を形成する。
【００３４】最後に、第２層上に、第１層形成時と同様
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。 〔実施例６〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、図６に示したように複数の欠陥領域を離散
的且つ均一に分布させて形成したバッファ層を形成する
例を説明する。
の条件にてバッファ層第３層１３Ｃ（厚さ＝０．１〜
１．５μｍ）を形成する。第３層の結晶性の回復は、実
施例１と同様にして行う。 〔実施例６〕実施例１と同様の構成のタンデム型太陽電
池において、図６に示したように複数の欠陥領域を離散
的且つ均一に分布させて形成したバッファ層を形成する
例を説明する。
【００３５】先ず、実施例１と同様の条件にてバッファ
層下層部を形成する。次いで、下層部上に、欠陥領域１
３Ｂの位置に対応する開口を有するフォトレジストパタ
ーンをリソグラフィーにより形成した後、イオン注入を
行う。次いで、フォトレジストパターンを除去した後
に、実施例１と同様の条件にてバッファ層上層部を形成
する。
層下層部を形成する。次いで、下層部上に、欠陥領域１
３Ｂの位置に対応する開口を有するフォトレジストパタ
ーンをリソグラフィーにより形成した後、イオン注入を
行う。次いで、フォトレジストパターンを除去した後
に、実施例１と同様の条件にてバッファ層上層部を形成
する。
【００３６】フォトレジストパターンは通常のリソグラ
フィーにより所望の規則パターンまたはランダムパター
ンとすることができる。本発明による欠陥領域の形成
は、実施例に説明した方法以外にも下記の方法が適用で
きる。すなわち、バッファ層形成時に、高周波を用いて
ガスを分解するプラズマ処理やクラスタービーム方によ
り、水素やハロゲン元素、あるいは導電性を制御する元
素をバッファ層に導入することができる。
フィーにより所望の規則パターンまたはランダムパター
ンとすることができる。本発明による欠陥領域の形成
は、実施例に説明した方法以外にも下記の方法が適用で
きる。すなわち、バッファ層形成時に、高周波を用いて
ガスを分解するプラズマ処理やクラスタービーム方によ
り、水素やハロゲン元素、あるいは導電性を制御する元
素をバッファ層に導入することができる。
【００３７】また、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）
等の不活性ガスのイオン注入、あるいは加速器を用いた
プロトン注入等により結晶欠陥を導入することができ
る。実施例においては、上部セルを構成するIII-Ｖ族化
合物半導体として、ＧａＡｓを用いたが、ＡｌＰ、Ｇａ
Ｐ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳ
ｂ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰＳｂ等を用い
ることができる。
等の不活性ガスのイオン注入、あるいは加速器を用いた
プロトン注入等により結晶欠陥を導入することができ
る。実施例においては、上部セルを構成するIII-Ｖ族化
合物半導体として、ＧａＡｓを用いたが、ＡｌＰ、Ｇａ
Ｐ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳ
ｂ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰＳｂ等を用い
ることができる。
【００３８】下部セルを構成するIV族半導体としては、
実施例にて説明したＧｅの他、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧ
ｅ、ＣＳｉＧｅ等を用いることができる。また、実施例
ではＧａＡｓ上部セルとＧｅ下部セルとから成る２材料
構成の例を説明したが、ＧａＡｓ上部セルの上に、また
はＧａＡｓ上部セルとＧｅ下部セルとの間に、ＧａＩｎ
Ｐ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩｎＡｓ等の半導体層を更に含
む３材料以上で構成したタンデム型太陽電池にも、本発
明は適用できる。
実施例にて説明したＧｅの他、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧ
ｅ、ＣＳｉＧｅ等を用いることができる。また、実施例
ではＧａＡｓ上部セルとＧｅ下部セルとから成る２材料
構成の例を説明したが、ＧａＡｓ上部セルの上に、また
はＧａＡｓ上部セルとＧｅ下部セルとの間に、ＧａＩｎ
Ｐ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩｎＡｓ等の半導体層を更に含
む３材料以上で構成したタンデム型太陽電池にも、本発
明は適用できる。
【００３９】バッファ層の欠陥領域は、下部セル寄りに
形成した例を説明したが、バッファ層上方に形成する層
の結晶性に実質的に影響を及ぼさない限り、欠陥領域を
バッファ層の中央寄りに形成してもよい。タンデム型太
陽電池の各セルを構成するｐ層、ｎ層は、本明細書およ
び図面に示した以外の組み合わせを用いることができ
る。
形成した例を説明したが、バッファ層上方に形成する層
の結晶性に実質的に影響を及ぼさない限り、欠陥領域を
バッファ層の中央寄りに形成してもよい。タンデム型太
陽電池の各セルを構成するｐ層、ｎ層は、本明細書およ
び図面に示した以外の組み合わせを用いることができ
る。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、III-Ｖ族化合物半導体
から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セルと
が、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成るバ
ッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電池で
あって、上部セルと下部セルとの界面における抵抗損失
を低減したタンデム型太陽電池およびその製造方法が提
供される。
から成る上部セルと、IV族半導体から成る下部セルと
が、III-Ｖ族化合物半導体またはIV族半導体から成るバ
ッファ層を介して積層されて成るタンデム型太陽電池で
あって、上部セルと下部セルとの界面における抵抗損失
を低減したタンデム型太陽電池およびその製造方法が提
供される。
【図１】図１は、本発明によるタンデム型太陽電池の一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明により水素またはハロゲン元素
の導入により形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶
格子の例を示す模式図である。
の導入により形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶
格子の例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明により導電性を制御する元素の
導入により形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶格
子の例を示す模式図である。
導入により形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶格
子の例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明により不活性元素の打ち込みに
より形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶格子の例
を示す模式図である。
より形成した欠陥領域を含むバッファ層の結晶格子の例
を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明を適用した３端子タンデム型太
陽電池の例を示す断面図である。
陽電池の例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明により多数の欠陥領域を離散的
且つ均一に形成したバッファ層を示す（１）断面図およ
び（２）（３）平面図である。
且つ均一に形成したバッファ層を示す（１）断面図およ
び（２）（３）平面図である。
１２…IV族半導体から成る下部セル １３…バッファ層 １３Ｂ…バッファ層１３の欠陥領域 １４…トンネル接合層 １５…III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 一義 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F051 AA01 AA08 AA16 BA11 CB12 DA16 DA18 GA04
Claims (16)
- 【請求項１】 III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セル
と、IV族半導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物
半導体またはIV族半導体から成るバッファ層を介して積
層されて成るタンデム型太陽電池であって、該バッファ
層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも高めた欠陥
領域を設けたことを特徴とするタンデム型太陽電池。 - 【請求項２】 該欠陥領域を、該バッファ層内の該下部
セル寄りに設けたことを特徴とする請求項１記載のタン
デム型太陽電池。 - 【請求項３】 該欠陥領域が、水素またはハロゲン元素
の導入により形成されていることを特徴とする請求項１
または２記載のタンデム型太陽電池。 - 【請求項４】 該欠陥領域が、該バッファ層の導電性を
制御する元素の導入により形成されていることを特徴と
する請求項１または２記載のタンデム型太陽電池。 - 【請求項５】 該バッファ層がIII-Ｖ族化合物半導体か
ら成り、該欠陥領域に導入されている該元素が、シリコ
ン、亜鉛、ベリリウム、マグネシウム、炭素、ゲルマニ
ウム、セレンおよびテルルから成る群から選択した１種
以上の元素であることを特徴とする請求項４記載のタン
デム型太陽電池。 - 【請求項６】 該バッファ層がIV族半導体から成り、該
欠陥領域に導入されている該元素が、硼素、アルミニウ
ム、ガリウム、燐、砒素およびアンチモンから成る群か
ら選択した１種以上の元素であることを特徴とする請求
項４記載のタンデム型太陽電池。 - 【請求項７】 該欠陥領域が、転位および／または不対
電子により結晶格子が乱されて形成されていることを特
徴とする請求項１または２記載のタンデム型太陽電池。 - 【請求項８】 複数の該欠陥領域が、該上部セルから該
下部セルまでを見通した平面図上で離散的かつ均一に分
布していることを特徴とする請求項１から７までのいず
れか１項記載のタンデム型太陽電池。 - 【請求項９】 III-Ｖ族化合物半導体から成る上部セル
と、IV族半導体から成る下部セルとが、III-Ｖ族化合物
半導体またはIV族半導体から成るバッファ層を介して積
層されて成るタンデム型太陽電池の製造方法であって、
該バッファ層内に、結晶格子欠陥濃度を他の領域よりも
高めた欠陥領域を形成する工程を含むことを特徴とする
タンデム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１０】 該下部セル上に、該バッファ層を構成
する第１層、第２層および第３層を順次形成する際に、
該第２層に該欠陥領域を形成することを特徴とする請求
項９記載のタンデム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１１】 形成中または形成後の該第２層に、イ
オン注入、イオン照射、または原子もしくは分子の打ち
込みにより水素またはハロゲン元素を導入して該欠陥領
域を形成することを特徴とする請求項１０記載のタンデ
ム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１２】 気相成長法により該バッファ層を形成
する際に、該第２層の形成中に原料ガス中に水素または
ハロゲン元素のイオン、原子または分子を供給すること
により該第２層中に該欠陥領域を形成することを特徴と
する請求項９記載のタンデム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】 気相成長法により該バッファ層を形成
する際に、該第２層の形成中に原料ガス中に該バッファ
層の導電性を制御する元素のイオン、原子または分子を
供給することにより該第２層中に該欠陥領域を形成する
ことを特徴とする請求項９記載のタンデム型太陽電池の
製造方法。 - 【請求項１４】 該バッファ層がIII-Ｖ族化合物半導体
から成り、該原料ガス中に供給する該元素が、シリコ
ン、亜鉛、ベリリウム、マグネシウム、炭素、ゲルマニ
ウム、セレンおよびテルルから成る群から選択した１種
以上の元素であることを特徴とする請求項１３記載のタ
ンデム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１５】 該バッファ層がIV族半導体から成り、
該原料ガス中に供給する該元素が、硼素、アルミニウ
ム、ガリウム、燐、砒素およびアンチモンから成る群か
ら選択した１種以上の元素であることを特徴とする請求
項１３記載のタンデム型太陽電池の製造方法。 - 【請求項１６】 形成後の該第２層に、プロトンまたは
不活性元素を打ち込むことにより、転位および／または
不対電子により結晶格子を乱して該欠陥領域を形成する
ことを特徴とする請求項１０記載のタンデム型太陽電池
の製造方法。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000238885A Withdrawn JP2002050781A (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | タンデム型太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002050781A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057669A1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
| KR101415322B1 (ko) | 2007-12-26 | 2014-07-04 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101441634B1 (ko) | 2012-05-30 | 2014-09-24 | (재)한국나노기술원 | 격자 불일치 전위 극복 광소자 및 그 제조방법 |
| JP2014220351A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 日本電信電話株式会社 | 多接合太陽電池 |
| JP2017041487A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 国立大学法人島根大学 | Ｇｅ（１１１）面上へのＧａＡｓ層形成方法およびタンデム型太陽電池 |
-
2000
- 2000-08-02 JP JP2000238885A patent/JP2002050781A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| WO2009057669A1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
| US7964429B2 (en) | 2007-11-01 | 2011-06-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
| KR101415322B1 (ko) | 2007-12-26 | 2014-07-04 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101441634B1 (ko) | 2012-05-30 | 2014-09-24 | (재)한국나노기술원 | 격자 불일치 전위 극복 광소자 및 그 제조방법 |
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| JP2017041487A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 国立大学法人島根大学 | Ｇｅ（１１１）面上へのＧａＡｓ層形成方法およびタンデム型太陽電池 |
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