JP2002289890A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
- Publication number
- JP2002289890A JP2002289890A JP2001090605A JP2001090605A JP2002289890A JP 2002289890 A JP2002289890 A JP 2002289890A JP 2001090605 A JP2001090605 A JP 2001090605A JP 2001090605 A JP2001090605 A JP 2001090605A JP 2002289890 A JP2002289890 A JP 2002289890A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- compound semiconductor
- film
- thin film
- space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 74
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 36
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 43
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010023321 Factor VII Proteins 0.000 description 1
- 101100321669 Fagopyrum esculentum FA02 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】宇宙用に供される化合物半導体太陽電池の重量
および製造コストを低減させ、かつ耐放射線性を向上さ
せる。 【解決手段】 化合物半導体による結晶性薄膜太陽電池
を、宇宙用太陽電池の耐放射線性向上のために用いられ
るカバーガラス上に有機金属気相成長法により直接形成
する。
および製造コストを低減させ、かつ耐放射線性を向上さ
せる。 【解決手段】 化合物半導体による結晶性薄膜太陽電池
を、宇宙用太陽電池の耐放射線性向上のために用いられ
るカバーガラス上に有機金属気相成長法により直接形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、宇宙空間で使用する化
合物半導体を用いた、宇宙用太陽電池の性能向上および
製造コスト低減に関するものである。
合物半導体を用いた、宇宙用太陽電池の性能向上および
製造コスト低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人工衛星などのための宇宙空間における
電源として主に太陽電池が使用されている。このように
専ら宇宙空間での使用を想定した宇宙用太陽電池は、Ｇ
ａＡｓに代表される III−Ｖ族などの化合物半導体を用
いて形成される。このような宇宙用太陽電池の場合、ゲ
ルマニウム(Ｇｅ)などの単結晶半導体基板の上に有機金
属気相成長法などで形成した結晶性薄膜を用いる。さら
に、通常その結晶性薄膜の表面には、宇宙空間における
電子、陽子などの高エネルギー宇宙線による太陽電池の
性能劣化を抑制するため、カバーガラスといわれるガラ
ス質材料からなる高エネルギー粒子緩衝吸収材を接着剤
で貼り付け、太陽電池の耐放射線性を向上させている。
電源として主に太陽電池が使用されている。このように
専ら宇宙空間での使用を想定した宇宙用太陽電池は、Ｇ
ａＡｓに代表される III−Ｖ族などの化合物半導体を用
いて形成される。このような宇宙用太陽電池の場合、ゲ
ルマニウム(Ｇｅ)などの単結晶半導体基板の上に有機金
属気相成長法などで形成した結晶性薄膜を用いる。さら
に、通常その結晶性薄膜の表面には、宇宙空間における
電子、陽子などの高エネルギー宇宙線による太陽電池の
性能劣化を抑制するため、カバーガラスといわれるガラ
ス質材料からなる高エネルギー粒子緩衝吸収材を接着剤
で貼り付け、太陽電池の耐放射線性を向上させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような宇宙空間で
使用される宇宙用化合物半導体太陽電池では、単結晶半
導体基板が、太陽電池素子の重量の大部分を占める一方
で、接合を有しない該半導体基板そのものは太陽電池の
光電変換機能には関与するものではなく、この意味で、
従来の太陽電池における該半導体基板の部分は機能的に
は無駄であり、電池素子の小型化、軽量化に対する阻害
要因になっていた。また、この単結晶半導体基板は高価
であり、これが太陽電池素子の価格を上昇させていた。
さらに、カバーガラスを貼り付ける工程が太陽電池素子
の製造工程中にあるため、これが製造コスト低減の障害
となっていた。加えて、カバーガラスの接着剤が太陽電
池素子の重量を増加させているという問題があった。
使用される宇宙用化合物半導体太陽電池では、単結晶半
導体基板が、太陽電池素子の重量の大部分を占める一方
で、接合を有しない該半導体基板そのものは太陽電池の
光電変換機能には関与するものではなく、この意味で、
従来の太陽電池における該半導体基板の部分は機能的に
は無駄であり、電池素子の小型化、軽量化に対する阻害
要因になっていた。また、この単結晶半導体基板は高価
であり、これが太陽電池素子の価格を上昇させていた。
さらに、カバーガラスを貼り付ける工程が太陽電池素子
の製造工程中にあるため、これが製造コスト低減の障害
となっていた。加えて、カバーガラスの接着剤が太陽電
池素子の重量を増加させているという問題があった。
【０００４】本発明はこのような事情を背景としてなさ
れたもので、その目的は宇宙用化合物半導体太陽電池の
重量少製造コストを低減させ、かつ耐放射線性を向上さ
せることにある。
れたもので、その目的は宇宙用化合物半導体太陽電池の
重量少製造コストを低減させ、かつ耐放射線性を向上さ
せることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、宇宙用化合物半導体太陽電池素子の製
造において、カバーガラスを基板としてその上に直接化
合物半導体太陽電池薄膜を形成し太陽電池素子を製造す
ることを特徴とする。
めに、本発明は、宇宙用化合物半導体太陽電池素子の製
造において、カバーガラスを基板としてその上に直接化
合物半導体太陽電池薄膜を形成し太陽電池素子を製造す
ることを特徴とする。
【０００６】好ましい態様では、前記化合物半導体の結
晶性薄膜は、有機金属気相成長法を用いて形成する。こ
こで結晶性という意味は、単結晶及び多結晶のいずれで
もよいという意味である。
晶性薄膜は、有機金属気相成長法を用いて形成する。こ
こで結晶性という意味は、単結晶及び多結晶のいずれで
もよいという意味である。
【０００７】さらに好ましくは、前記化合物半導体の結
晶性薄膜は、有機金属気相成長法を用いて形成したIII
−Ｖ族化合物半導体である。
晶性薄膜は、有機金属気相成長法を用いて形成したIII
−Ｖ族化合物半導体である。
【０００８】別の好ましい態様では、前記化合物半導体
の結晶性薄膜を約４００℃ないし６００℃の温度範囲で
生成する。
の結晶性薄膜を約４００℃ないし６００℃の温度範囲で
生成する。
【０００９】さらに好ましくは、前記化合物半導体の結
晶性薄膜を約５００℃ないし５５０℃の温度範囲で生成
する。
晶性薄膜を約５００℃ないし５５０℃の温度範囲で生成
する。
【００１０】
【作用および発明の効果】本発明にかかる宇宙用太陽電
池の製造においては、まず従来の半導体基板の代わりに
カバーガラスを配置し、該カバーガラスの表面上に有機
金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて、半導体光電変
換素子の薄膜を形成する。この場合、半導体の薄膜成長
材料を熱分解させるために基板であるガラスを加熱する
必要があるが、温度が高くなり過ぎるとガラスが変質な
いし軟化するので、ＭＯＣＶＤによる基板温度を厳格に
制御する必要がある。一般的には、ガラスは、約６００
℃を超えると軟化し始めるので、ＭＯＣＶＤの温度は約
６００℃、好ましくは５５０℃程度よりも低く抑える必
要がある。また、あまり温度を下げると、半導体結晶成
長材料の熱分解が阻害されるので、処理温度は、すくな
くとも約４００℃以上、好ましくは、５００℃以上にす
るのが望ましい。従来の半導体基板上に薄膜を形成する
場合の温度は、約６００℃ないし８００℃の範囲で行う
のに対して、かなり低温で処理を行うことになる。
池の製造においては、まず従来の半導体基板の代わりに
カバーガラスを配置し、該カバーガラスの表面上に有機
金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて、半導体光電変
換素子の薄膜を形成する。この場合、半導体の薄膜成長
材料を熱分解させるために基板であるガラスを加熱する
必要があるが、温度が高くなり過ぎるとガラスが変質な
いし軟化するので、ＭＯＣＶＤによる基板温度を厳格に
制御する必要がある。一般的には、ガラスは、約６００
℃を超えると軟化し始めるので、ＭＯＣＶＤの温度は約
６００℃、好ましくは５５０℃程度よりも低く抑える必
要がある。また、あまり温度を下げると、半導体結晶成
長材料の熱分解が阻害されるので、処理温度は、すくな
くとも約４００℃以上、好ましくは、５００℃以上にす
るのが望ましい。従来の半導体基板上に薄膜を形成する
場合の温度は、約６００℃ないし８００℃の範囲で行う
のに対して、かなり低温で処理を行うことになる。
【００１１】このように従来の半導体基板を使用しない
で、カバーガラスをその代わりに使用することにより、
前記単結晶基板およびカバーガラス接着剤を不要にする
ことができる。この結果、太陽電池素子の重量を大幅に
減少することができるとともに、その製造コストも大幅
に削減することができる。しかも、本発明では、カバー
ガラスは半導体薄膜に一体化して形成されるので前記カ
バーガラスの接着工程自体が不要となる。このことによ
り、さらに太陽電池の製造コストを削減することができ
る。
で、カバーガラスをその代わりに使用することにより、
前記単結晶基板およびカバーガラス接着剤を不要にする
ことができる。この結果、太陽電池素子の重量を大幅に
減少することができるとともに、その製造コストも大幅
に削減することができる。しかも、本発明では、カバー
ガラスは半導体薄膜に一体化して形成されるので前記カ
バーガラスの接着工程自体が不要となる。このことによ
り、さらに太陽電池の製造コストを削減することができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例である宇宙用化
合物半導体太陽電池の断面構造を説明する図で、従来の
半導体基板の代わりに基板として用いている本例のカバ
ーガラスは２ｃｍ×２ｃｍの正方形状を成し、厚さは約
１５０μｍである。このカバーガラス０１は英国ピルキ
ントン社製、型式ＣＭＧで、熱膨張率がGaAsと同等のも
のである。このカバーガラスの組成は代表的には、ホウ
素5.2％，酸素51％，ナトリウム3.7％，アルミニウム1.
4％，シリコン38.8％である。また、本例のガラスは、
歪点（通常の実用最高温度，変質し始める温度）約510
℃，軟化点（変形し始める温度）約720℃の物理特性を
有する。
合物半導体太陽電池の断面構造を説明する図で、従来の
半導体基板の代わりに基板として用いている本例のカバ
ーガラスは２ｃｍ×２ｃｍの正方形状を成し、厚さは約
１５０μｍである。このカバーガラス０１は英国ピルキ
ントン社製、型式ＣＭＧで、熱膨張率がGaAsと同等のも
のである。このカバーガラスの組成は代表的には、ホウ
素5.2％，酸素51％，ナトリウム3.7％，アルミニウム1.
4％，シリコン38.8％である。また、本例のガラスは、
歪点（通常の実用最高温度，変質し始める温度）約510
℃，軟化点（変形し始める温度）約720℃の物理特性を
有する。
【００１４】このカバーガラスの化合物半導体薄膜形成
側の面には、太陽電池の電極として使用される酸化亜鉛
（酸化インジウム錫は熱に弱いので変えます）による
導電性透明膜０２が予め形成されている。このような透
明導電膜が形成されたカバーガラス上部には、ｎ+−Ａ
ｌＧａＡｓ結晶性半導体膜０３、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性
半導体膜０４、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０５、ｐ+
−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０６(＋はキャリア濃度が高
いことを表す)が順次積層されており、太陽電池を構成
している。前記ｎ+−ＡｌＧａＡｓ結晶性半導体膜０３
は厚さが約０．１μｍでキャリア濃度が２×１０19ｃｍ
-3程度であり、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０４は厚
さが約0.3μｍでキャリア濃度が５×１０18ｃｍ-3程度
であり、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜05は厚さが約２．
０μｍでキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3程度であり、
ｐ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０６は厚さが約０．２μ
ｍでキャリア濃度が２×１０19ｃｍ-3程度である。そし
て、前記ｐ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜には、全面にわ
たりＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ構造からなるプラス側金属
電極０７が設けられている。この金属電極０７は，吸収
されずに透過した光の反射層としても機能する。また、
端部には酸化亜鉛膜上にＡｕ金属膜からなるマイナス側
金属電極０８が設けられている。この太陽電池を使用す
る際には、カバーガラス側を表面受光側とした、いわゆ
るスーパーストレート型太陽電池として用いる。なお、
図１の各半導体膜の厚さは必ずしも正確な割合で示した
ものではない。
側の面には、太陽電池の電極として使用される酸化亜鉛
（酸化インジウム錫は熱に弱いので変えます）による
導電性透明膜０２が予め形成されている。このような透
明導電膜が形成されたカバーガラス上部には、ｎ+−Ａ
ｌＧａＡｓ結晶性半導体膜０３、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性
半導体膜０４、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０５、ｐ+
−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０６(＋はキャリア濃度が高
いことを表す)が順次積層されており、太陽電池を構成
している。前記ｎ+−ＡｌＧａＡｓ結晶性半導体膜０３
は厚さが約０．１μｍでキャリア濃度が２×１０19ｃｍ
-3程度であり、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０４は厚
さが約0.3μｍでキャリア濃度が５×１０18ｃｍ-3程度
であり、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜05は厚さが約２．
０μｍでキャリア濃度が２×１０16ｃｍ-3程度であり、
ｐ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０６は厚さが約０．２μ
ｍでキャリア濃度が２×１０19ｃｍ-3程度である。そし
て、前記ｐ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜には、全面にわ
たりＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ構造からなるプラス側金属
電極０７が設けられている。この金属電極０７は，吸収
されずに透過した光の反射層としても機能する。また、
端部には酸化亜鉛膜上にＡｕ金属膜からなるマイナス側
金属電極０８が設けられている。この太陽電池を使用す
る際には、カバーガラス側を表面受光側とした、いわゆ
るスーパーストレート型太陽電池として用いる。なお、
図１の各半導体膜の厚さは必ずしも正確な割合で示した
ものではない。
【００１５】次に、かかる宇宙用化合物半導体太陽電池
の製造方法の一例を説明する。
の製造方法の一例を説明する。
【００１６】まず、表面に酸化亜鉛膜０２が形成されて
いる１辺が２インチ、厚さが１５０μｍのカバーガラス
０１を、アセトンなどの有機溶剤および硫酸＋過酸化水
素水混合液により脱脂洗浄を行う。続いてフッ酸溶液に
よりカバーガラス両面をエッチングする。
いる１辺が２インチ、厚さが１５０μｍのカバーガラス
０１を、アセトンなどの有機溶剤および硫酸＋過酸化水
素水混合液により脱脂洗浄を行う。続いてフッ酸溶液に
よりカバーガラス両面をエッチングする。
【００１７】次に、上記脱脂洗浄およびエッチング処理
を施したカバーガラスを、酸化亜鉛膜０２面を上にして
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置の反応炉のグラフ
ァイトサセプタ上に装入する。続いて、高周波加熱方式
によりサセプタを加熱することによりカバーガラスを所
望の基板温度まで昇温させた後、ｎ+−Ａ１ＧａＡｓ結
晶性半導体膜０３、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０
４、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０５、ｐ+−ＧａＡｓ
結晶性半導体膜０６を順次結晶成長させる。ｎ型、ｐ型
のドーパントはそれぞれSe, Ｚｎであり, 成長時間は各
々の膜厚に応じて定められる。前記結晶成長の終了後、
室温まで冷却してＭＯＣＶＤ装置から取り出す。ここ
で、前記基板温度は、光透過率などカバーガラスの物性
値が変化する歪点温度よりも低く設定することが望まし
い。ちなみに、この実施例では５００℃としている。
を施したカバーガラスを、酸化亜鉛膜０２面を上にして
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置の反応炉のグラフ
ァイトサセプタ上に装入する。続いて、高周波加熱方式
によりサセプタを加熱することによりカバーガラスを所
望の基板温度まで昇温させた後、ｎ+−Ａ１ＧａＡｓ結
晶性半導体膜０３、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０
４、ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０５、ｐ+−ＧａＡｓ
結晶性半導体膜０６を順次結晶成長させる。ｎ型、ｐ型
のドーパントはそれぞれSe, Ｚｎであり, 成長時間は各
々の膜厚に応じて定められる。前記結晶成長の終了後、
室温まで冷却してＭＯＣＶＤ装置から取り出す。ここ
で、前記基板温度は、光透過率などカバーガラスの物性
値が変化する歪点温度よりも低く設定することが望まし
い。ちなみに、この実施例では５００℃としている。
【００１８】図２は、前記ＭＯＣＶＤ装置による半導体
多層膜の結晶成長後に、これらの膜から得られたＸ線回
折スペクトルを示す図である。（111)回折線が強く出て
おり、主に(111) 方向に配向した多結晶膜であることが
明らかである。これより、前記半導体多層膜は非晶質で
はなく結晶性を有していることが示される。
多層膜の結晶成長後に、これらの膜から得られたＸ線回
折スペクトルを示す図である。（111)回折線が強く出て
おり、主に(111) 方向に配向した多結晶膜であることが
明らかである。これより、前記半導体多層膜は非晶質で
はなく結晶性を有していることが示される。
【００１９】図３は、前記半導体多層膜において、光反
射率、光透過率の波長依存性の測定結果から得られた、
前記半導体多層膜の光吸収係数（２乗値）および光学バ
ンドギャップを示す図である。ｎ+−ＡｌＧａＡｓ結晶
性半導体膜０３は非常に薄いため、この図はＧａＡｓ膜
０４〜０６の光吸収係数および光学バンドギャップを示
すと考えてよい。光吸収係数(２乗値)の閾値から見積も
られる光学バンドギャップの値は約１．３５ｅＶであ
り、太陽電池材料として好適な値であることが理解され
る。
射率、光透過率の波長依存性の測定結果から得られた、
前記半導体多層膜の光吸収係数（２乗値）および光学バ
ンドギャップを示す図である。ｎ+−ＡｌＧａＡｓ結晶
性半導体膜０３は非常に薄いため、この図はＧａＡｓ膜
０４〜０６の光吸収係数および光学バンドギャップを示
すと考えてよい。光吸収係数(２乗値)の閾値から見積も
られる光学バンドギャップの値は約１．３５ｅＶであ
り、太陽電池材料として好適な値であることが理解され
る。
【００２０】その後、ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜０
６表面全面にわたり、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ構造から
なるプラス側金属多層膜電極０７を真空蒸着装置を用い
て形成し、続いて温度４００℃程度で１５分程度のアニ
ールを行って金属／半導体間の接触抵抗を低減させる。
その後、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて表面
側電極形成のための穴を形成する。そして、燐酸＋過酸
化水素水＋純水の混合液からなるエッチング液により前
記結晶性半導体多層膜の端部の一部をエッチングし、続
いて真空蒸着法によりここにＡｕによるマイナス側金属
電極０８を形成する。 図４は、本実施例にて製造した
宇宙用化合物半導体太陽電池に、ＡＭ０擬似太陽光（１
３６．７ｍＷ／cm2)を素子温度２８℃にて照射して測定
した電流−電圧特性を示す図である。開放電圧９３１ｍ
Ｖ、短絡電流密度２７．９ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子７
８．２％が得られており、これより求められる変換効率
は約１５．０％である。
６表面全面にわたり、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ構造から
なるプラス側金属多層膜電極０７を真空蒸着装置を用い
て形成し、続いて温度４００℃程度で１５分程度のアニ
ールを行って金属／半導体間の接触抵抗を低減させる。
その後、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて表面
側電極形成のための穴を形成する。そして、燐酸＋過酸
化水素水＋純水の混合液からなるエッチング液により前
記結晶性半導体多層膜の端部の一部をエッチングし、続
いて真空蒸着法によりここにＡｕによるマイナス側金属
電極０８を形成する。 図４は、本実施例にて製造した
宇宙用化合物半導体太陽電池に、ＡＭ０擬似太陽光（１
３６．７ｍＷ／cm2)を素子温度２８℃にて照射して測定
した電流−電圧特性を示す図である。開放電圧９３１ｍ
Ｖ、短絡電流密度２７．９ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子７
８．２％が得られており、これより求められる変換効率
は約１５．０％である。
【００２１】図５は、本実施例にて製造した宇宙用化合
物半導体太陽電池に、エネルギー１ＭｅＶの電子線を照
射して測定した、最大出力電力の保存率（初期値に対す
る劣化値の割合）を示す。照射線量１×１０15cm-2にお
ける保存率は９５％であり、このときの出力電力は従来
の宇宙用単結晶ＧａＡｓ太陽電池の照射線量１×１０ 15
cm-2における値と同等である。
物半導体太陽電池に、エネルギー１ＭｅＶの電子線を照
射して測定した、最大出力電力の保存率（初期値に対す
る劣化値の割合）を示す。照射線量１×１０15cm-2にお
ける保存率は９５％であり、このときの出力電力は従来
の宇宙用単結晶ＧａＡｓ太陽電池の照射線量１×１０ 15
cm-2における値と同等である。
【００２２】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明は他の態様で実施することもでき
る。
説明したが、本発明は他の態様で実施することもでき
る。
【００２３】例えば、前記実施例では、ＧａＡｓおよび
ＡｌＧａＡｓからなる化合物半導体太陽電池について説
明したが、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ、ＺｎＳｅなど他の化合物半導体からなる化合物半導
体太陽電池にも本発明は同様に適用され得る。
ＡｌＧａＡｓからなる化合物半導体太陽電池について説
明したが、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ、ＺｎＳｅなど他の化合物半導体からなる化合物半導
体太陽電池にも本発明は同様に適用され得る。
【００２４】また、前記実施例ではＭＯＣＶＤ装置を用
いて結晶性化合物半導体太陽電池多層膜を形成したが、
分子線エピタキシー法など他の薄膜成長法を採用できる
ことはもちろん、ｐｎ接合が２つ以上のいわゆるタンデ
ム型太陽電池など、化合物半導体太陽電池多層膜の構造
も適宜変更することも可能である。
いて結晶性化合物半導体太陽電池多層膜を形成したが、
分子線エピタキシー法など他の薄膜成長法を採用できる
ことはもちろん、ｐｎ接合が２つ以上のいわゆるタンデ
ム型太陽電池など、化合物半導体太陽電池多層膜の構造
も適宜変更することも可能である。
【００２５】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種種の変更、改良を加えた態様で実
施することができる。
者の知識に基づいて種種の変更、改良を加えた態様で実
施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である宇宙用化合物半導体
太陽電池の断面構造を説明する図である。
太陽電池の断面構造を説明する図である。
【図２】 図１の宇宙用化合物半導体太陽電池を製造す
るに際して、その結晶性化合物半導体多層膜から得られ
たＸ線回折スペクトルを示す図である。
るに際して、その結晶性化合物半導体多層膜から得られ
たＸ線回折スペクトルを示す図である。
【図３】 図１の宇宙用化合物半導体太陽電池を製造す
るに際して、その結晶性化合物半導体多層膜から得られ
た光吸収係数および光学バンドギャップを示す図であ
る。
るに際して、その結晶性化合物半導体多層膜から得られ
た光吸収係数および光学バンドギャップを示す図であ
る。
【図４】 本発明の一実施例である宇宙用化合物半導体
太陽電池の電流−電圧特性を示す図である。
太陽電池の電流−電圧特性を示す図である。
【図５】 本発明の一実施例である宇宙用化合物半導体
太陽電池の１ＭｅＶ電子線による劣化特性を示す図であ
る。
太陽電池の１ＭｅＶ電子線による劣化特性を示す図であ
る。
０１ カバーガラス ０２ 導電性透明膜 ０３ ｎ+−ＡｌＧａＡｓ結晶性半導体膜 ０４ ｎ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜 ０５ ｐ−ＧａＡｓ結晶性半導体膜 ０６ ｐ+−ＧａＡｓ結晶性半導体膜 ０７ Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ構造からなるプラス側金
属電極 ０８ 酸化亜鉛膜上のＡｕ金属膜からなるマイナス側金
属電極。
属電極 ０８ 酸化亜鉛膜上のＡｕ金属膜からなるマイナス側金
属電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽我 哲夫 愛知県名古屋市昭和区御器所町（番地な し） 名古屋工業大学内 (72)発明者 今泉 充 茨城県つくば市千現２−１−１ 宇宙開発 事業団 筑波宇宙センター内 Ｆターム(参考） 5F051 AA08 BA18 CB08 CB12 CB29 FA02 FA06 GA03
Claims (5)
- 【請求項１】 化合物半導体を光電変換材料として用い
る、宇宙空間で使用される太陽電池において、前記太陽
電池の耐放射線性向上のために用いられるカバーガラス
表面上に直接形成した前記化合物半導体による結晶性薄
膜を光電変換材料として作製されていることを特徴とす
る宇宙用太陽電池。 - 【請求項２】 前記化合物半導体の結晶性薄膜は、有機
金属気相成長法を用いて形成したものである特許請求の
範囲第１項記載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記化合物半導体の結晶性薄膜は、有機
金属気相成長法を用いて形成したIII−Ｖ族化合物半導
体である特許請求の範囲第１項ないし２項に記載の太陽
電池。 - 【請求項４】 前記化合物半導体の結晶性薄膜を約４０
０℃ないし６００℃の温度範囲で生成することを特徴と
する特許請求の範囲第３項に記載の太陽電池。 - 【請求項５】前記化合物半導体の結晶性薄膜を約５００
℃ないし５５０℃の温度範囲で生成することを特徴とす
る特許請求の範囲第３項に記載の太陽電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090605A JP2002289890A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 太陽電池 |
| US10/103,910 US20020139417A1 (en) | 2001-03-27 | 2002-03-25 | Space solar cell |
| EP02252182A EP1246261A3 (en) | 2001-03-27 | 2002-03-26 | Space solar cell |
| US10/866,688 US20040231718A1 (en) | 2001-03-27 | 2004-06-15 | Space solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001090605A JP2002289890A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289890A true JP2002289890A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18945368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001090605A Pending JP2002289890A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 太陽電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020139417A1 (ja) |
| EP (1) | EP1246261A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002289890A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023022074A1 (ja) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 日本電気硝子株式会社 | 宇宙太陽光発電用ガラス基板 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015175839A1 (en) | 2014-05-14 | 2015-11-19 | California Institute Of Technology | Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures |
| JP6693889B2 (ja) | 2014-05-14 | 2020-05-13 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 大規模宇宙太陽光発電所：誘導可能ビームを用いる送電 |
| EP3149777B1 (en) | 2014-06-02 | 2024-02-14 | California Institute of Technology | Large-scale space-based solar power station: efficient power generation tiles |
| JP6715317B2 (ja) | 2015-07-22 | 2020-07-01 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | コンパクトパッケージング用の大面積構造体 |
| WO2017027617A1 (en) | 2015-08-10 | 2017-02-16 | California Institute Of Technology | Systems and methods for performing shape estimation using sun sensors in large-scale space-based solar power stations |
| US10992253B2 (en) | 2015-08-10 | 2021-04-27 | California Institute Of Technology | Compactable power generation arrays |
| US11634240B2 (en) | 2018-07-17 | 2023-04-25 | California Institute Of Technology | Coilable thin-walled longerons and coilable structures implementing longerons and methods for their manufacture and coiling |
| US11772826B2 (en) | 2018-10-31 | 2023-10-03 | California Institute Of Technology | Actively controlled spacecraft deployment mechanism |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4393267A (en) * | 1981-05-26 | 1983-07-12 | Chevron Research Company | Method for improving the efficiency of a solar cell and an improved cadmium sulfide/copper sulfide photovoltaic cell |
| JPS6066874A (ja) * | 1983-09-24 | 1985-04-17 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池素子 |
| JPS6276569A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜光電変換素子 |
| JPS6285473A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池の製造方法 |
| JPH01124271A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＡｓ太陽電池の作成方法 |
| US5524836A (en) * | 1993-02-12 | 1996-06-11 | Board Of Control Of Michigan Technological University | Method for producing powder from polycrystalline inorganic material |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001090605A patent/JP2002289890A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-25 US US10/103,910 patent/US20020139417A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-26 EP EP02252182A patent/EP1246261A3/en not_active Withdrawn
-
2004
- 2004-06-15 US US10/866,688 patent/US20040231718A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023022074A1 (ja) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | 日本電気硝子株式会社 | 宇宙太陽光発電用ガラス基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020139417A1 (en) | 2002-10-03 |
| EP1246261A2 (en) | 2002-10-02 |
| EP1246261A3 (en) | 2004-04-21 |
| US20040231718A1 (en) | 2004-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6870088B2 (en) | Solar battery cell and manufacturing method thereof | |
| US9484480B2 (en) | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, GaInP solar cells | |
| US7488890B2 (en) | Compound solar battery and manufacturing method thereof | |
| US8507313B2 (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device | |
| US8916767B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| EP2228834B1 (en) | Solar cell having crystalline silicon p-n homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation | |
| TWI693722B (zh) | 使用磊晶剝離之整合太陽能收集器及冷焊接合之半導體太陽能電池 | |
| US4227941A (en) | Shallow-homojunction solar cells | |
| US6686262B2 (en) | Process for producing a photoelectric conversion device | |
| WO2009139935A1 (en) | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, gainp solar cells | |
| TW201722063A (zh) | 高效多結光伏電池 | |
| JP2001524760A (ja) | 高効率ソーラセルとその製造方法 | |
| TW201327875A (zh) | 高效多接面太陽能電池 | |
| US20100218820A1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| US4248675A (en) | Method of forming electrical contact and antireflection layer on solar cells | |
| KR102103040B1 (ko) | 에피택셜 리프트 오프의 가속을 위한 변형 제어 | |
| JP2002289890A (ja) | 太陽電池 | |
| EP2403015B1 (en) | Thin film article and method for forming a reduced conductive area in transparent conductive films for photovoltaic modules | |
| WO2020243998A1 (zh) | 一种多结叠层激光光伏电池 | |
| EP2713408A2 (en) | Group V doping of GaAs-based layers to improve radiation tolerance of solar cells | |
| JP2001028452A (ja) | 光電変換装置 | |
| Cruz et al. | Microstructural and optical properties of CSS and CBD-CdS thin films for photovoltaic solar cells | |
| WO2021119092A1 (en) | Thin-film crystalline silicon solar cell using a nanoimprinted photonic-plasmonic back-reflector structure | |
| JPH10226598A (ja) | 透明導電性酸化チタン膜及びその製造方法 | |
| JP5858421B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 |