JP4868855B2 - 多接合型太陽電池セル - Google Patents
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Description
また、本発明は、前記Ge基板にはpn接合が形成されていることが望ましい。
(1)入射光のスペクトル分布に適合したバンドギャップの組み合わせに対応する半導体材料を選択する必要があること、
(2)高変換効率を得るためには高い結晶性が必要であり,上記材料が単結晶基板上に格子整合してエピタキシャル成長した構造が望ましいこと、
である。
トップセル(Eg:約1.9eV)/ミドルセル(Eg:約1.0eV)/ボトムセル(Eg:約0.67eV)
または
トップセル(Eg:約1.9eV)/ミドルセル(Eg:約1.4eV)/ボトムセル(Eg:約1.0eV),
4接合セルは、
トップセル(Eg:約1.9eV)/第1ミドルセル(Eg:約1.4eV)/第2ミドルセル(Eg:約1.0eV)/ボトムセル(Eg:約0.67eV)
となる。
(実施の形態1)
本発明によるIII-V族系化合物半導体3接合型太陽電池セルの実施形態1の基本的な構造を図1に示す。光の入射方向を同図に示すが、以後各層の光入射側を各層の表面、対する側を裏面と記す(以下すべての図において入射方向は同じであるので以降表示を略す)。
本実施形態の具体例として、GaInPセル/GaInNPセル/GaInP直上層/Geセル/Ge基板、GaInPセル/GaInNPセル/GaSbP直上層/Geセル/Ge基板、GaInPセル/GaInNPセル/ GaInNP直上層/Geセル/Ge基板、AlGaInPセル/GaInNPセル/GaInP直上層/Geセル/Ge基板、AlGaInPセル/GaInNPセル/GaSbP直上層/Geセル/Ge基板、AlGaInPセル/GaInNPセル/GaInNP直上層/Geセル/Ge基板の構造が挙げられる。
(実施の形態2)
本発明によるIII-V族系化合物半導体3接合型太陽電池セルの他の実施形態2の基本的な構造を図3に示す。
(実施の形態3)
本発明によるIII-V族系化合物半導体3接合型太陽電池セルの他の実施形態3の基本的な構造を図4に示す。
GaInNPセル6は、約1.0eVのEgを有しN組成は例えば10%程度であり、少なくともp層とn層の接合(pn接合)を含む。このpn接合をはさんで、例えば表面側に公知の窓層や裏面側に公知の裏面電界層等を設けることでボトムセルのキャリア収集効率を高める工夫を有してもよい。また基板からの構成元素や不純物の拡散を防止するためのバッファ層を有してもよい。
(実施の形態4)
本発明によるIII-V族系化合物半導体4接合型太陽電池セルの実施形態の基本的な構造を図5に示す。
GaInNPセル6は、約1.0eVのEgを有しN組成は例えば10%未満であり、少なくともp層とn層の接合(pn接合)を含む。このpn接合をはさんで、例えば表面側に公知の窓層や裏面側に公知の裏面電界層等を設けることでボトムセルのキャリア収集効率を高める工夫を有してもよい。また基板からの構成元素や不純物の拡散を防止するためのバッファ層を有してもよい。
1a Geセル
3 GaInPセル
4d トンネル接合層
4e トンネル接合層
4f トンネル接合層
4g トンネル接合層
6 GaInNPセル
7 直上層
11 GaSbPセル
Claims (14)
- Ge基板上に形成された直上層と、前記直上層上に積層された複数の成長層を有し、砒素を含まない多接合型太陽電池であって、前記直上層はGaInP、GaSbP、GaInNPの何れかの組成からなり、前記成長層はGaInP、GaInNP、AlGaInP、GaSbPのいずれかの組成から成る光電変換層を含むことを特徴とする多接合型太陽電池セル。
- 前記成長層中の光電変換層の少なくとも1つはGaInNPの組成からなることを特徴とする請求項1に記載の多接合型太陽電池セル。
- 前記成長層中の光電変換層の少なくとも1つはGaSbPの組成からなることを特徴とする請求項1または2に記載の多接合型太陽電池セル。
- 前記直上層及び成長層は前記Ge基板と格子整合することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の多接合型太陽電池セル。
- 前記Ge基板にはpn接合が形成されていることを特徴する請求項1から4の何れか1項に記載の多接合型太陽電池セル。
- 前記Ge基板の替わりに,Siウエーハ上にSi1-xGexの成長と成長層の連続的または段階的な組成変更を行うことで表面をGeとした基板を用いたことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からGaInPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Geセル/Ge基板で積層された3接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からAlGaInPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Geセル/Ge基板で積層された3接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からGaInPセル/GaSbPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Ge基板で積層された3接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からAlGaInPセル/GaSbPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Ge基板で積層された3接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からGaSbPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Geセル/Ge基板で積層された3接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からGaInPセル/GaSbPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Geセル/Ge基板で積層された4接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- セルの構造が受光面側からAlGaInPセル/GaSbPセル/GaInNPセル/GaInPまたはGaSbP直上層/Geセル/Ge基板で積層された4接合型である請求項1記載の多接合型太陽電池セル。
- Ge基板の替わりに、Siウエーハ上にSi1-xGexの成長と成長層の連続的または段階的な組成変更を行うことで表面をGeとした基板を用いたことを特徴とする請求項7から13のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池セル。
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