JP5221695B2 - Tandem solar cells - Google Patents

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Description

本発明は、２つの太陽電池サブセルを接合したタンデム太陽電池セルに関するものである。   The present invention relates to a tandem solar cell in which two solar cell subcells are joined.

従来、太陽電池の材料には、シリコン，非結晶シリコン，多結晶シリコン，およびゲルマニウムなどのＩＶ族半導体、または、ＧａＡｓおよびＩｎＧａＰなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いられてきた。ここで、半導体のバンドギャップエネルギーは単一であるため、１種類の半導体から構成した太陽電池では、幅広いエネルギースペクトルを持つ太陽光を効率的に電力変換することが容易ではない。このため、太陽光を効率的に電力変換するために、バンドギャップエネルギーの異なる材料を積層したタンデム型の太陽電池セルが開発されている。   Conventionally, group IV semiconductors such as silicon, amorphous silicon, polycrystalline silicon, and germanium, or group III-V compound semiconductors such as GaAs and InGaP have been used as materials for solar cells. Here, since the semiconductor has a single bandgap energy, it is not easy to efficiently convert solar light having a wide energy spectrum in a solar cell composed of one kind of semiconductor. For this reason, in order to efficiently convert sunlight into power, tandem solar cells in which materials having different band gap energy are stacked have been developed.

例えば、シリコンと窒化物半導体とを用いたタンデム太陽電池セルが開発されている（非特許文献１参照）。図４に示すように、まず、ｎ型のシリコン（１１１）からなる基板４０１、および基板４０１の上に形成されたｐ型のシリコンからなるｐ型シリコン受光層４０２を備える第１太陽電池サブセル４１０を備える。また、ＡｌＮからなるバッファ層４０３、ｎ型にドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物受光層４０４、およびｐ型にドーピングされたＧａＮからなるｐ型窒化物受光層４０５からなる第２太陽電池サブセル４２０を備える。   For example, a tandem solar battery cell using silicon and a nitride semiconductor has been developed (see Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 4, first, a first solar cell subcell 410 including a substrate 401 made of n-type silicon (111) and a p-type silicon light-receiving layer 402 made of p-type silicon formed on the substrate 401. Is provided. A second solar cell subcell comprising a buffer layer 403 made of AlN, an n-type nitride light-receiving layer 404 made of n-type doped GaN, and a p-type nitride light-receiving layer 405 made of p-type doped GaN. 420.

第１太陽電池サブセル４１０のｐ型シリコン受光層４０２の上に、バッファ層４０３，ｎ型窒化物受光層４０４，およびｐ型窒化物受光層４０５が、これらの順に積層している。また、基板４０１の側には、ＴｉＰｂＡｇからなるカソード電極４０６が形成され、ｐ型窒化物受光層４０５の側には、ＮｉＡｕからなるアノード電極４０７が形成されている。アノード電極４０７は、例えば、平面視櫛形に形成されている。   On the p-type silicon light-receiving layer 402 of the first solar cell subcell 410, a buffer layer 403, an n-type nitride light-receiving layer 404, and a p-type nitride light-receiving layer 405 are stacked in this order. Further, a cathode electrode 406 made of TiPbAg is formed on the substrate 401 side, and an anode electrode 407 made of NiAu is formed on the p-type nitride light receiving layer 405 side. The anode electrode 407 is formed in, for example, a comb shape in plan view.

ｐ型シリコン受光層４０２，バッファ層４０３，およびｎ型窒化物受光層４０４は、第１太陽電池サブセル４１０と第２太陽電池サブセル４２０とを接続するトンネル接合を構成している。バッファ層４０３，ｐ型窒化物受光層４０５，およびｎ型窒化物受光層４０４の各層は、例えば、ＲＦ−ＭＢＥ法などの窒化物半導体結晶成長法により、ｐ型シリコン受光層４０２の上に順次積層されて形成されている。また、ｐ型シリコン受光層４０２は、バッファ層４０３の成長時に、アルミニウムがｎ型シリコン基板４０１中に拡散することを用いて形成されている。   The p-type silicon light-receiving layer 402, the buffer layer 403, and the n-type nitride light-receiving layer 404 constitute a tunnel junction that connects the first solar cell subcell 410 and the second solar cell subcell 420. The buffer layer 403, the p-type nitride light-receiving layer 405, and the n-type nitride light-receiving layer 404 are sequentially formed on the p-type silicon light-receiving layer 402 by a nitride semiconductor crystal growth method such as RF-MBE. It is formed by stacking. Further, the p-type silicon light receiving layer 402 is formed using diffusion of aluminum into the n-type silicon substrate 401 when the buffer layer 403 is grown.

上述したタンデム太陽電池セルの動作について以下に説明する。まず、アノード電極４０７の側から太陽光を入射させる。ｎ型窒化物受光層４０４およびｐ型窒化物受光層４０５のバンドギャップエネルギーと比較して短波長の成分は、第２太陽電池サブセル４２０で吸収され、電子・正孔対を生成して発電に寄与する。これに対し、上記バンドギャップエネルギーと比較して長波長の成分は、第２太陽電池サブセル４２０では吸収されない。   The operation of the tandem solar cell described above will be described below. First, sunlight is incident from the anode electrode 407 side. Compared with the band gap energy of the n-type nitride light-receiving layer 404 and the p-type nitride light-receiving layer 405, the short-wavelength component is absorbed by the second solar cell subcell 420 and generates electron / hole pairs for power generation. Contribute. On the other hand, components having longer wavelengths than the band gap energy are not absorbed by the second solar cell subcell 420.

ここで、バッファ層４０３の構成材料（ＡｌＮ）は、第２太陽電池サブセル４２０の上述した構成材料と比較してバンドギャップエネルギーが大きい。このため、第２太陽電池サブセル４２０で吸収されない光は、すべてバッファ層４０３を透過し、第１太陽電池サブセル４１０に到達する。第１太陽電池サブセル４１０においては、これを構成している材料であるシリコンのバンドギャップエネルギーと比較して短波長の成分が吸収され、電子・正孔対を生成し発電に寄与する。   Here, the constituent material (AlN) of the buffer layer 403 has a larger band gap energy than the constituent materials of the second solar cell subcell 420 described above. For this reason, all the light that is not absorbed by the second solar cell subcell 420 passes through the buffer layer 403 and reaches the first solar cell subcell 410. In the first solar cell subcell 410, a component having a shorter wavelength is absorbed than the band gap energy of silicon, which is a material constituting the first solar cell subcell 410, and an electron / hole pair is generated and contributes to power generation.

上述したように、第１太陽電池サブセル４１０および第２太陽電池サブセル４２０は、バッファ層４０３を介したトンネル接合によって電気的に導通し、タンデム太陽電池セルとして動作する。   As described above, the first solar cell subcell 410 and the second solar cell subcell 420 are electrically connected by a tunnel junction through the buffer layer 403 and operate as a tandem solar cell.

上述したタンデム太陽電池セルは、太陽電池サブセルとなるｐｎ接合を形成したシリコン基板上への、窒化物半導体の結晶成長により形成されている。窒化物半導体は、一般に（１１１）なる面方位のシリコン基板上に良好な結晶成長が可能であり、他の面方位のシリコン基板、特に、最も一般的な面方位である（１００）シリコン基板上の結晶成長は困難である。   The tandem solar cell described above is formed by crystal growth of a nitride semiconductor on a silicon substrate on which a pn junction serving as a solar cell subcell is formed. Nitride semiconductors generally allow good crystal growth on a silicon substrate having a (111) plane orientation, and on other silicon substrates having other plane orientations, particularly the (100) silicon substrate having the most common plane orientation. Crystal growth is difficult.

加えて、シリコン基板上にガリウムを含む窒化物半導体を結晶成長する場合、ガリウムの原料ガスとシリコンとの反応によりメルトバックエッチングが起こり、シリコン基板が異常エッチングされ良好な窒化物半導体層の成長が不可能である（非特許文献２参照）。このため、シリコン基板の上に窒化物半導体を成長させる場合、バッファ層としてガリウムを含まない窒化物半導体であるＡｌＮを用いることが必要不可欠となっている。ＡｌＮのバンドギャップエネルギーは、６ｅＶ程度と大きく、第１太陽電池サブセル４１０と第２太陽電池サブセル４２０とのトンネル接合において、電子および正孔に対するバリア障壁として作用する。   In addition, when a nitride semiconductor containing gallium is crystal-grown on a silicon substrate, meltback etching occurs due to the reaction between the gallium source gas and silicon, and the silicon substrate is abnormally etched, resulting in good growth of the nitride semiconductor layer. It is impossible (see Non-Patent Document 2). For this reason, when growing a nitride semiconductor on a silicon substrate, it is indispensable to use AlN, which is a nitride semiconductor not containing gallium, as a buffer layer. The band gap energy of AlN is as large as about 6 eV, and acts as a barrier barrier against electrons and holes at the tunnel junction between the first solar cell subcell 410 and the second solar cell subcell 420.

このように、上述したタンデム太陽電池セルでは、２つの太陽電池サブセルを接続するトンネル接合において、良好な電気伝導性が実現されていないという問題がある。   Thus, in the tandem solar cell described above, there is a problem that good electrical conductivity is not realized in a tunnel junction connecting two solar cell subcells.

更に、シリコン中の少数キャリアの拡散長には、「ｐ型シリコン中の少数電子の拡散長＞＞ｎ型シリコン中の少数正孔の拡散長」という大小関係がある。従って、シリコンの太陽電池としては、ｐ型のシリコン基板上にｎ型シリコンの受光層を形成したｎ−ｏｎ−ｐ構造が、ｎ型シリコン基板上にｐ型の受光層を形成したｐ−ｏｎ−ｎ構造と比較して高い発電効率が得られる。   Further, the diffusion length of minority carriers in silicon has a relationship of “the diffusion length of minority electrons in p-type silicon >> the diffusion length of minority holes in n-type silicon”. Therefore, as a silicon solar cell, an n-on-p structure in which an n-type silicon light-receiving layer is formed on a p-type silicon substrate, and a p-on in which a p-type light-receiving layer is formed on an n-type silicon substrate. High power generation efficiency is obtained compared to the -n structure.

ところが、上述した形態のタンデム太陽電池セルにおいては、ＡｌＮからなるバッファ層の成長時にシリコン基板中に拡散するアルミニウムは、ｐ型不純物として作用するので、第１太陽電池サブセル４１０の構造はｐ−ｏｎ−ｎ構造とせざるを得ない。ここで、上述したように、ＡｌＮからなるバッファ層を用いる構成に、ｎ−ｏｎ−ｐ構造を対応させようとすると、ｎ型シリコン受光層上にＡｌＮバッファ層を成長する際に、アクセプタとしてのアルミニウムがｎ型シリコン受光層中に拡散し、ｎ型シリコン受光層の電気特性を劣化させてしまう。   However, in the tandem solar cell of the above-described form, aluminum that diffuses into the silicon substrate during the growth of the buffer layer made of AlN acts as a p-type impurity, so the structure of the first solar cell subcell 410 is p-on. -N structure is unavoidable. Here, as described above, if the n-on-p structure is made to correspond to the configuration using the buffer layer made of AlN, when the AlN buffer layer is grown on the n-type silicon light-receiving layer, as an acceptor, Aluminum diffuses into the n-type silicon light-receiving layer, deteriorating the electrical characteristics of the n-type silicon light-receiving layer.

L. A. Reichertz et al. , "Demonstration of a III.Nitride/Silicon Tandem Solar Cell", Applied Physics Express 2, 122202, 2009.L. A. Reichertz et al., "Demonstration of a III. Nitride / Silicon Tandem Solar Cell", Applied Physics Express 2, 122202, 2009. A. Dadgar et al. , "Metalorganic chemical vapor phase epitaxy of gallium-nitride on silicon",phys. stat. sol. (c) 0, No.6, pp.1583-1606, 2003.A. Dadgar et al., "Metalorganic chemical vapor phase epitaxy of gallium-nitride on silicon", phys.stat.sol. (C) 0, No.6, pp.1583-1606, 2003. L. Hsu and W. Walukiewicz, "Modeling of InGaN/Si tandem solar cells", Journal Of Applied Physics, vol.104, 024507, 2008.L. Hsu and W. Walukiewicz, "Modeling of InGaN / Si tandem solar cells", Journal Of Applied Physics, vol.104, 024507, 2008. R.E. Jones'r et al. , "HIGH EFFICIENCY InAIN-BASED SOLAR CELLS", Proc. 33rd PVSC , A1-7, 2008.R.E.Jones'r et al., "HIGH EFFICIENCY InAIN-BASED SOLAR CELLS", Proc. 33rd PVSC, A1-7, 2008. O. Ambacher et al, . "Two-dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N- and Ga-face AlGaN/GaN heterostructures", Journal Of Applied Physics, vpl.85, no.6 pp.3222-3233, 1999.O. Ambacher et al,. "Two-dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N- and Ga-face AlGaN / GaN heterostructures", Journal Of Applied Physics, vpl.85, no.6 pp.3222-3233 , 1999.

以上に説明したように、シリコンおよび窒化物半導体を用いた従来のタンデム太陽電池セルにおいては、２つの太陽電池サブセルの間の電気伝導性が阻害され、効率よく発電することができないという問題があった。また、従来では、シリコンの（１１１）面を用いることに制限され、例えば、より一般的である（１００）面を用いるなど、任意の面方位のシリコン基板を用いることができないなど、製造上の様々な制限があり、容易に製造できないという問題があった。   As described above, the conventional tandem solar cell using silicon and nitride semiconductor has a problem in that the electric conductivity between the two solar cell subcells is hindered and the power generation cannot be performed efficiently. It was. Further, conventionally, it is limited to using the (111) plane of silicon. For example, a silicon substrate having an arbitrary plane orientation cannot be used, such as using a more general (100) plane. There were various limitations and there was a problem that it could not be easily manufactured.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より容易に製造できる状態で、２つの太陽電池サブセルの間の良好な電気伝導性が得られて効率よく発電ができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a state where it can be manufactured more easily, good electrical conductivity between two solar cell subcells can be obtained and efficient power generation can be achieved. The purpose is to be able to.

本発明に係るタンデム太陽電池セルは、ｐ型のシリコン基板、およびシリコン基板の上に形成されたｎ型のシリコンからなるｎ型シリコン受光層を備える第１太陽電池サブセルと、ｎ型の窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成された、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える第２太陽電池サブセルと、ｐ型窒化物受光層の上に形成されたｎ型の窒化物半導体からなる接合層とを備え、ｎ型シリコン受光層および接合層が接合されて第１太陽電池サブセルおよび第２太陽電池サブセルが一体とされ、ｎ型シリコン受光層の上に，接合層，ｐ型窒化物受光層，ｎ型窒化物受光層，および半導体基板が、これらの順に積層され、ｐ型窒化物受光層およびｎ型窒化物受光層は、同じバンドギャップとされ、ｐ型窒化物受光層およびｎ型窒化物受光層は、シリコンと半導体基板との間のバンドギャップとされ、加えて、ｐ型窒化物受光層およびｎ型窒化物受光層は、シリコンと接合層との間のバンドギャップとされている。   A tandem solar cell according to the present invention includes a p-type silicon substrate, a first solar cell subcell including an n-type silicon light-receiving layer made of n-type silicon formed on the silicon substrate, and an n-type nitride. A second type comprising a n-type nitride light-receiving layer made of an n-type nitride semiconductor and a p-type nitride light-receiving layer made of a p-type nitride semiconductor, which are formed by crystal growth on a semiconductor substrate made of a semiconductor. A solar cell subcell and a junction layer made of an n-type nitride semiconductor formed on the p-type nitride light-receiving layer, wherein the n-type silicon light-receiving layer and the junction layer are joined to each other, Two solar cell subcells are integrated, and a junction layer, a p-type nitride light-receiving layer, an n-type nitride light-receiving layer, and a semiconductor substrate are stacked in this order on the n-type silicon light-receiving layer, and p-type nitride is formed. Light receiving layer and The type nitride light-receiving layer has the same band gap, and the p-type nitride light-receiving layer and the n-type nitride light-receiving layer have a band gap between the silicon and the semiconductor substrate. In addition, the p-type nitride light-receiving layer The n-type nitride light-receiving layer has a band gap between the silicon and the bonding layer.

上記タンデム太陽電池セルにおいて、ｐ形窒化物受光層と接合層とは、自発分極が異なるようにしてもよい。   In the tandem solar cell, the p-type nitride light-receiving layer and the bonding layer may have different spontaneous polarization.

以上説明したことにより、本発明によれば、より容易に製造できる状態で、２つの太陽電池サブセルの間の良好な電気伝導性が得られて効率よく発電ができるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a good electrical conductivity between the two solar battery subcells in a state that can be more easily manufactured, and to have an excellent effect that power generation can be efficiently performed. can get.

図１は、本発明の実施の形態１におけるタンデム太陽電池セルの構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a tandem solar battery cell according to Embodiment 1 of the present invention. 図２は、ｎ型のＧａＮ層とｎ型のシリコン層とのメカニカルスタック接合の典型的な電流・電圧特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing typical current / voltage characteristics of a mechanical stack junction of an n-type GaN layer and an n-type silicon layer. 図３は、本発明の実施の形態２におけるタンデム太陽電池セルの構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the tandem solar battery cell according to Embodiment 2 of the present invention. 図４は、タンデム太陽電池セルの構成を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of the tandem solar battery cell.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるタンデム太陽電池セルの構成を示す構成図である。図１では、断面を模式的に示している。このタンデム太陽電池セルは、まず、ｐ型のシリコン基板１０１、およびシリコン基板１０１の上に形成されたｎ型のシリコンからなるｎ型シリコン受光層１０２から構成された第１太陽電池サブセル１１０を備える。 [Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a tandem solar battery cell according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 schematically shows a cross section. This tandem solar cell includes a first solar cell subcell 110 composed of a p-type silicon substrate 101 and an n-type silicon light-receiving layer 102 made of n-type silicon formed on the silicon substrate 101. .

また、本実施の形態におけるタンデム太陽電池セルは、ｎ型の窒化物半導体からなる半導体基板１０３の上に結晶成長することで形成されたｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層１０４およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層１０５から構成された第３太陽電池サブセル１２０と、ｐ型窒化物受光層１０５の上に形成されたｎ型の窒化物半導体からなる接合層１０６とを備える。   Further, the tandem solar cell in the present embodiment has an n-type nitride light-receiving layer 104 made of an n-type nitride semiconductor formed by crystal growth on a semiconductor substrate 103 made of an n-type nitride semiconductor. And a third solar cell subcell 120 composed of a p-type nitride light-receiving layer 105 made of p-type nitride semiconductor, and a junction made of an n-type nitride semiconductor formed on the p-type nitride light-receiving layer 105 Layer 106.

また、ｎ型シリコン受光層１０２および接合層１０６で接合されて第１太陽電池サブセル１１０および第２太陽電池サブセル１２０が一体とされ、ｎ型シリコン受光層１０２の上に，接合層１０６，ｐ型窒化物受光層１０５，ｎ型窒化物受光層１０４，および半導体基板１０３が、これらの順に積層されたものとされている。ｐ型窒化物受光層１０５と接合層１０６とによりトンネル接合が形成されている。また、ｎ型シリコン受光層１０２と接合層１０６との界面は、異種材料間接着面となる。   In addition, the first solar cell subcell 110 and the second solar cell subcell 120 are joined together by the n-type silicon light-receiving layer 102 and the bonding layer 106, and the bonding layer 106, p-type is formed on the n-type silicon light-receiving layer 102. The nitride light-receiving layer 105, the n-type nitride light-receiving layer 104, and the semiconductor substrate 103 are stacked in this order. The p-type nitride light-receiving layer 105 and the bonding layer 106 form a tunnel junction. Further, the interface between the n-type silicon light-receiving layer 102 and the bonding layer 106 serves as an adhesion surface between different materials.

加えて、ｐ型窒化物受光層１０５およびｎ型窒化物受光層１０４は、同じバンドギャップエネルギーとされ、ｐ型窒化物受光層１０５およびｎ型窒化物受光層１０４は、シリコンと半導体基板１０３との間のバンドギャップエネルギーとされ、ｐ型窒化物受光層１０５およびｎ型窒化物受光層１０４は、シリコンと接合層１０６との間のバンドギャップエネルギーとされている。   In addition, the p-type nitride light-receiving layer 105 and the n-type nitride light-receiving layer 104 have the same band gap energy, and the p-type nitride light-receiving layer 105 and the n-type nitride light-receiving layer 104 are formed of silicon, the semiconductor substrate 103, and the like. The p-type nitride light-receiving layer 105 and the n-type nitride light-receiving layer 104 have a band gap energy between silicon and the bonding layer 106.

なお、シリコン基板１０１の側には、アノード電極１０７が形成され、半導体基板１０３の側には、カソード電極１０８が形成されている。カソード電極１０８は、例えば、平面視櫛形に形成されている。   An anode electrode 107 is formed on the silicon substrate 101 side, and a cathode electrode 108 is formed on the semiconductor substrate 103 side. The cathode electrode 108 is formed in, for example, a comb shape in plan view.

例えば、ｐ型窒化物受光層１０５およびｎ型窒化物受光層１０４をＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜０．７５）から構成し、接合層１０６をＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｙ＜ｘ）から構成することで、上述したバンドギャップエネルギーの関係が得られる（非特許文献３参照）。 For example, the p-type nitride light-receiving layer 105 and the n-type nitride light-receiving layer 104 are made of In x Ga (1-x) N (0 <x <0.75), and the bonding layer 106 is In y Ga (1- y) By configuring from N (y <x), the above-described band gap energy relationship is obtained (see Non-Patent Document 3).

次に、製造方法について簡単に説明する。まず、シリコン基板１０１を用意し、用意したシリコン基板１０１にｎ型不純物をイオン注入によって導入し、活性化アニールを行うことによってｎ型シリコン受光層１０２を形成する。また、シリコン基板１０１の裏面に、アノード電極１０７を形成する。これらのことにより、第１太陽電池サブセル１１０が作製できる。   Next, a manufacturing method will be briefly described. First, the silicon substrate 101 is prepared, n-type impurities are introduced into the prepared silicon substrate 101 by ion implantation, and activation annealing is performed to form the n-type silicon light-receiving layer 102. Further, an anode electrode 107 is formed on the back surface of the silicon substrate 101. By these things, the 1st solar cell subcell 110 can be produced.

一方、第２太陽電池サブセル１２０については、まず、例えばｎ型の導電性を有し、主表面が（０００１）のＧａＮからなる半導体基板１０３を用意する。次に、半導体基板１０３の上に、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりｎ型のＩｎＧａＮをエピタキシャル成長することでｎ型窒化物受光層１０４を形成し、続いて、ｐ型のＩｎＧａＮをエピタキシャル成長することでｐ型窒化物受光層１０５を形成し、続いて、これらの材料より大きいバンドギャップエネルギーを有するｎ型の窒化物半導体をエピタキシャル成長することで接合層１０６を形成する。   On the other hand, for the second solar cell subcell 120, first, a semiconductor substrate 103 made of GaN having, for example, n-type conductivity and a main surface of (0001) is prepared. Next, the n-type nitride light-receiving layer 104 is formed on the semiconductor substrate 103 by epitaxial growth of n-type InGaN by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), and then, p-type InGaN is formed. The p-type nitride light-receiving layer 105 is formed by epitaxial growth, and subsequently, the junction layer 106 is formed by epitaxial growth of an n-type nitride semiconductor having a larger band gap energy than these materials.

また、半導体基板１０３の裏面に、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕからなり櫛形の形状を有するカソード電極１０８を形成する。ここで、カソード電極１０８を形成するときの熱処理において、ｐ型のＩｎＧａＮからなるｐ型窒化物受光層１０５中でアクセプタを不活性化している水素を、接合層１０６を介しての拡散によって外部へ放出させることができる。これにより、ｐ型窒化物受光層１０５におけるアクセプタの活性化率を向上させることができる。   A cathode electrode 108 made of Ti / Al / Ni / Au and having a comb shape is formed on the back surface of the semiconductor substrate 103. Here, in the heat treatment for forming the cathode electrode 108, hydrogen that has deactivated the acceptor in the p-type nitride light-receiving layer 105 made of p-type InGaN is diffused to the outside by diffusion through the bonding layer 106. Can be released. Thereby, the activation rate of the acceptor in the p-type nitride light receiving layer 105 can be improved.

上述したように、第１太陽電池サブセル１１０および第２太陽電池サブセル１２０を作製したら、接合層１０６とｎ型シリコン受光層１０２とを、例えばウェハボンディングによりメカニカルスタック接合させることで、異種材料界面を介して電気的に接続する。これにより、本実施の形態におけるタンデム太陽電池セルが作製される。   As described above, when the first solar cell subcell 110 and the second solar cell subcell 120 are manufactured, the bonding layer 106 and the n-type silicon light receiving layer 102 are mechanically bonded by, for example, wafer bonding, so that the interface between the different materials is formed. Electrical connection through Thereby, the tandem solar battery cell in the present embodiment is manufactured.

ここで、前述したように接合層１０６は、ｎ型窒化物受光層１０４およびｐ型窒化物受光層１０５と比較して、バンドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体から構成する。このような材料は、例えば、ＧａＮ〜ＩｎＧａＮがある。特に、接合層１０６をＧａＮから構成すれば、ＧａＮの伝導帯端とシリコンの伝導帯端はほぼ一致するので（非特許文献３参照）、接合層１０６とｎ型シリコン受光層１０２との接合において、電子の流れを阻害するバリア障壁は著しく低い状態となる。   Here, as described above, the bonding layer 106 is made of a nitride semiconductor having a larger band gap energy than the n-type nitride light-receiving layer 104 and the p-type nitride light-receiving layer 105. Examples of such a material include GaN to InGaN. In particular, if the bonding layer 106 is made of GaN, the conduction band edge of GaN and the conduction band edge of silicon are substantially coincident (see Non-Patent Document 3), so that the bonding layer 106 and the n-type silicon light receiving layer 102 are bonded. The barrier barrier that hinders the flow of electrons becomes extremely low.

上述した異種材料界面の状態を、実験的に確認した結果について図２を用いて説明する。図２は、ｎ型のＧａＮ層とｎ型のシリコン層とのメカニカルスタック接合の典型的な電流・電圧特性を示している。図２に示すように、ｎ型のＧａＮ層とｎ型のシリコン層との間の異種材料接着面を介し、オーミック性を示す良好な電流・電圧特性が実現されていることがわかる。   The result of experimental confirmation of the above-described state of the different material interface will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows typical current / voltage characteristics of a mechanical stack junction of an n-type GaN layer and an n-type silicon layer. As shown in FIG. 2, it can be seen that good current / voltage characteristics exhibiting ohmic properties are realized through the dissimilar material bonding surface between the n-type GaN layer and the n-type silicon layer.

次に、動作について説明する。まず、半導体基板１０３のカソード電極１０８形成面（裏面）から太陽光を入射する。半導体基板１０３は、可視光を透過する材料から形成されているので、入射された太陽光は、半導体基板１０３を透過し、ｎ型ＩｎＧａＮからなるｎ型窒化物受光層１０４およびｐ型ＩｎＧａＮからなるｐ型窒化物受光層１０５へと到達する。太陽光の中で、ＩｎＧａＮのバンドギャップエネルギーと比較して短波長の成分は、第２太陽電池サブセル１２０で吸収され発電に寄与する。   Next, the operation will be described. First, sunlight is incident from the cathode electrode 108 forming surface (back surface) of the semiconductor substrate 103. Since the semiconductor substrate 103 is formed of a material that transmits visible light, the incident sunlight passes through the semiconductor substrate 103 and includes an n-type nitride light-receiving layer 104 made of n-type InGaN and p-type InGaN. The p-type nitride light-receiving layer 105 is reached. In sunlight, a component having a shorter wavelength than the band gap energy of InGaN is absorbed by the second solar cell subcell 120 and contributes to power generation.

一方、ＩｎＧａＮのバンドギャップエネルギーと比較して長波長の成分は、第２太陽電池サブセル１２０を透過する。また、接合層１０６は、ＩｎＧａＮと比較してバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体（例えばＧａＮ）から形成しているので、第２太陽電池サブセル１２０を透過した光はすべて接合層１０６を透過し、第１太陽電池サブセル１１０に到達する。第２太陽電池サブセル１２０は、バンドギャップエネルギーがシリコンより大きいＩｎＧａＮから構成されているので、第２太陽電池サブセル１２０を透過した光にはシリコンのバンドギャップエネルギーと比較して波長の短い成分が含まれる。このような太陽光の成分は、第１太陽電池サブセル１１０において吸収され発電に寄与する。   On the other hand, a component having a longer wavelength than the band gap energy of InGaN is transmitted through the second solar cell subcell 120. Further, since the bonding layer 106 is formed of a nitride semiconductor (for example, GaN) having a larger band gap energy than InGaN, all the light transmitted through the second solar cell subcell 120 is transmitted through the bonding layer 106, The first solar cell subcell 110 is reached. Since the second solar cell subcell 120 is made of InGaN having a band gap energy larger than that of silicon, the light transmitted through the second solar cell subcell 120 includes a component having a shorter wavelength than the band gap energy of silicon. It is. Such solar components are absorbed in the first solar cell subcell 110 and contribute to power generation.

上述した本実施の形態のおけるタンデム太陽電池セルでは、第１太陽電池サブセル１１０および第２太陽電池サブセル１２０が、ｎ−ｏｎ−ｐ構造となっているので、ｐ−ｏｎ−ｎ構造と比較して、より高効率の太陽電池セルが実現されている。   In the tandem solar cell according to the present embodiment described above, the first solar cell subcell 110 and the second solar cell subcell 120 have an n-on-p structure, so that they are compared with the p-on-n structure. Thus, more efficient solar cells have been realized.

更に、図２を用いて説明したように、本実施の形態によれば、異種材料接着面を介したｎ型シリコン受光層１０２と接合層１０６との間の接合が良好な電気特性を示す。また、ｐ型窒化物受光層１０５および接合層１０６からなるトンネル接合において、従来構造のようなキャリア輸送特性を阻害するバリア障壁が存在しない状態としている。このように、本実施の形態のタンデム太陽電池セルによれば、従来構造と比較して良好な特性が実現される。   Furthermore, as described with reference to FIG. 2, according to the present embodiment, the junction between the n-type silicon light-receiving layer 102 and the bonding layer 106 through the dissimilar material bonding surface exhibits good electrical characteristics. Further, in the tunnel junction composed of the p-type nitride light-receiving layer 105 and the junction layer 106, there is no barrier barrier that impedes carrier transport characteristics as in the conventional structure. Thus, according to the tandem solar cell of the present embodiment, good characteristics are realized as compared with the conventional structure.

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２におけるタンデム太陽電池セルの構成を示す構成図である。図３では、断面を模式的に示している。このタンデム太陽電池セルは、まず、ｐ型のシリコン基板３０１、およびシリコン基板３０１の上に形成されたｎ型のシリコンからなるｎ型シリコン受光層３０２から構成された第１太陽電池サブセル３１０を備える。 [Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the tandem solar battery cell according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 schematically shows a cross section. This tandem solar cell includes a first solar cell subcell 310 composed of a p-type silicon substrate 301 and an n-type silicon light-receiving layer 302 made of n-type silicon formed on the silicon substrate 301. .

また、本実施の形態におけるタンデム太陽電池セルは、ｎ型の窒化物半導体からなる半導体基板３０３の上に結晶成長することで形成されたｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層３０４およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層３０５から構成された第３太陽電池サブセル３２０と、ｐ型窒化物受光層３０５の上に形成されたｎ型の窒化物半導体からなる接合層３０６とを備える。   In addition, the tandem solar cell in the present embodiment has an n-type nitride light-receiving layer 304 made of an n-type nitride semiconductor formed by crystal growth on a semiconductor substrate 303 made of an n-type nitride semiconductor. And a third solar cell subcell 320 composed of p-type nitride light-receiving layer 305 made of p-type nitride semiconductor, and a junction made of n-type nitride semiconductor formed on p-type nitride light-receiving layer 305 Layer 306.

また、ｎ型シリコン受光層３０２および接合層３０６で接合されて第１太陽電池サブセル３１０および第２太陽電池サブセル３２０が一体とされ、ｎ型シリコン受光層３０２の上に，接合層３０６，ｐ型窒化物受光層３０５，ｎ型窒化物受光層３０４，および半導体基板３０３が、これらの順に積層されたものとされている。ｐ型窒化物受光層３０５と接合層３０６とによりトンネル接合が形成されている。また、ｎ型シリコン受光層３０２と接合層３０６との界面は、異種材料間接着面となる。   In addition, the first solar cell subcell 310 and the second solar cell subcell 320 are joined together by the n-type silicon light-receiving layer 302 and the bonding layer 306, and the bonding layer 306, p-type is formed on the n-type silicon light-receiving layer 302. A nitride light-receiving layer 305, an n-type nitride light-receiving layer 304, and a semiconductor substrate 303 are stacked in this order. The p-type nitride light receiving layer 305 and the bonding layer 306 form a tunnel junction. In addition, the interface between the n-type silicon light-receiving layer 302 and the bonding layer 306 becomes a bonding surface between different materials.

また、ｐ型窒化物受光層３０５およびｎ型窒化物受光層３０４は、同じバンドギャップエネルギーとされ、ｐ型窒化物受光層３０５およびｎ型窒化物受光層３０４は、シリコンと半導体基板３０３との間のバンドギャップエネルギーとされ、ｐ型窒化物受光層３０５およびｎ型窒化物受光層３０４は、シリコンと接合層３０６との間のバンドギャップエネルギーとされている。   The p-type nitride light-receiving layer 305 and the n-type nitride light-receiving layer 304 have the same band gap energy, and the p-type nitride light-receiving layer 305 and the n-type nitride light-receiving layer 304 are formed between silicon and the semiconductor substrate 303. The p-type nitride light receiving layer 305 and the n-type nitride light receiving layer 304 have a band gap energy between silicon and the bonding layer 306.

また、シリコン基板３０１の側には、アノード電極３０７が形成され、半導体基板３０３の側には、カソード電極３０８が形成されている。カソード電極３０８は、例えば、平面視櫛形に形成されている。   An anode electrode 307 is formed on the silicon substrate 301 side, and a cathode electrode 308 is formed on the semiconductor substrate 303 side. The cathode electrode 308 is formed in, for example, a comb shape in plan view.

上述した構成は、前述した実施の形態１と同様である。本実施の形態２では、ｐ形窒化物受光層３０５と接合層３０６とが、自発分極が異なるようにしている。例えば、ｐ型窒化物受光層３０５およびｎ型窒化物受光層３０４をＩｎxＡｌ(1-x)Ｎ（０．３２＜ｘ＜０．７７）から構成し、接合層３０６をＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｙ＜ｘ）から構成すればよい。この構成とすることで、上述したバンドギャップエネルギーの関係が得られ（非特許文献４参照）、加えて、ｐ形窒化物受光層３０５と接合層３０６との自発分極が、異なる状態となる。 The configuration described above is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the p-type nitride light-receiving layer 305 and the bonding layer 306 are made to have different spontaneous polarization. For example, the p-type nitride light-receiving layer 305 and the n-type nitride light-receiving layer 304 are made of In x Al (1-x) N (0.32 <x <0.77), and the bonding layer 306 is made of In y Ga ( 1-y) What is necessary is just to comprise from N (y <x). With this configuration, the above-described band gap energy relationship is obtained (see Non-Patent Document 4), and in addition, the spontaneous polarization of the p-type nitride light-receiving layer 305 and the bonding layer 306 are in different states.

窒化物半導体は、結晶成長方向に自発分極を有するが、上述した構成としたｐ形窒化物受光層３０５の自発分極の値と、接合層３０６の自発分極の値とは異なるものとなり、ｐ形窒化物受光層３０５と接合層３０６との界面において、自発分極の値が変化する。このように、自発分極の値が変化する面には、面状に２つの層間の自発分極差に起因する電荷が生じる面（分極電荷面）が形成されるようになる。   The nitride semiconductor has spontaneous polarization in the crystal growth direction. However, the value of the spontaneous polarization of the p-type nitride light-receiving layer 305 having the above-described configuration is different from the value of the spontaneous polarization of the bonding layer 306. The value of the spontaneous polarization changes at the interface between the nitride light receiving layer 305 and the bonding layer 306. Thus, on the surface where the value of the spontaneous polarization changes, a surface (polarization charge surface) on which charges are generated due to the spontaneous polarization difference between the two layers is formed in a planar shape.

上述した材料の組み合わせでは、ｐ型窒化物受光層３０５および接合層３０６の自発分極はともに負の値となり、かつ、ｐ型窒化物受光層３０５の自発分極の絶対値は、接合層３０６の自発分極の絶対値と比較して大きい。これらの条件が成り立つ場合は、以下に具体的に示すように、分極電荷面の電荷は負電荷となる（非特許文献５参照）。言い換えると、ｐ型窒化物受光層３０５および接合層３０６の界面に、アクセプタがドーピングされている状態と同一の効果をもたらす。   In the combination of materials described above, the spontaneous polarization of the p-type nitride light-receiving layer 305 and the bonding layer 306 are both negative values, and the absolute value of the spontaneous polarization of the p-type nitride light-receiving layer 305 is the spontaneous value of the bonding layer 306. Larger than the absolute value of polarization. When these conditions are satisfied, the charge on the polarization charge surface is a negative charge (see Non-Patent Document 5), as specifically described below. In other words, the same effect as that obtained when the acceptor is doped is brought about at the interface between the p-type nitride light receiving layer 305 and the bonding layer 306.

例えば、接合層３０６をＧａＮから構成し、ｐ型窒化物受光層３０５をＩｎ組成０．５のＩｎＡｌＮ（Ｉｎ0.5Ａｌ0.5Ｎ）から構成する場合、接合層３０６中の自発分極は、ＧａＮの自発分極である−０．０２９Ｃ／ｍ2となる。また、ｐ型窒化物受光層３０５中の自発分極は、ＩｎＮの自発分極（−０．０３２Ｃ／ｍ2）とＡｌＮの自発分極（−０．０８１Ｃ／ｍ2）の中間値である−０．０５６５Ｃ／ｍ2となる（非特許文献５，TABLEIII参照）。 For example, when the bonding layer 306 is made of GaN and the p-type nitride light-receiving layer 305 is made of InAlN (In 0.5 Al 0.5 N) with an In composition of 0.5, the spontaneous polarization in the bonding layer 306 is the spontaneous emission of GaN. the -0.029C / m 2 is polarization. The spontaneous polarization in the p-type nitride light-receiving layer 305 is an intermediate value between the spontaneous polarization of InN (−0.032 C / m 2 ) and the spontaneous polarization of AlN (−0.081 C / m 2 ). 0565 C / m 2 (see Non-Patent Document 5, TABLE III).

第２太陽電池サブセル３２０の作製で、例えば、ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を行えば、エピタキシャル結晶表面がＩＩＩ族原子面により覆われるような成長モードによって第２太陽電池サブセル３２０の各層が結晶成長するようになる。このＩＩＩ族極性の成長モードにおいては、負の値の自発分極は、自発分極の向きが結晶成長の向きと逆になる。図３においては、負の値の自発分極の向きは、紙面の下側から上側の方向の向きとなる（非特許文献５、FIG.7. a),b),c)参照）。   In the production of the second solar cell subcell 320, for example, if crystal growth is performed by MOCVD, each layer of the second solar cell subcell 320 is grown in a growth mode in which the epitaxial crystal surface is covered with a group III atomic surface. become. In this group III polarity growth mode, the negative polarization of spontaneous polarization has the direction of spontaneous polarization opposite to the direction of crystal growth. In FIG. 3, the direction of negative polarization is the direction from the lower side to the upper side of the page (see Non-Patent Document 5, FIGS. 7. a), b), and c)).

接合層３０６の自発分極の絶対値と比較してｐ型窒化物受光層３０５の自発分極の絶対値が大きいので、これら自発分極差によって界面に形成される分極電荷面の電荷は負電荷となり、面状にアクセプタがドーピングされている状況と電気的に等価となる。接合層３０６をＧａＮから構成し、ｐ型窒化物受光層３０５をＩｎ0.5Ａｌ0.5Ｎから構成する場合においては、自発分極差により１．７Ｅ１３ｃｍ-2程度の面密度のアクセプタと等価の分極電荷面が、界面に発生する。分極電荷面は、ｐ型窒化物受光層３０５中の空乏層厚を短縮し、トンネル接合の輸送特性を改善する作用を有する。この結果、第１太陽電池サブセル３１０と第２太陽電池サブセル３２０との電気導通がより改善されるようになる。 Since the absolute value of the spontaneous polarization of the p-type nitride light-receiving layer 305 is larger than the absolute value of the spontaneous polarization of the bonding layer 306, the charge on the polarization charge surface formed at the interface due to the difference in spontaneous polarization becomes a negative charge. This is electrically equivalent to the situation where the acceptor is doped in a planar shape. When the junction layer 306 is made of GaN and the p-type nitride light-receiving layer 305 is made of In 0.5 Al 0.5 N, the polarization charge equivalent to an acceptor having a surface density of about 1.7E13 cm −2 due to the spontaneous polarization difference. A surface is generated at the interface. The polarization charge surface has a function of reducing the thickness of the depletion layer in the p-type nitride light-receiving layer 305 and improving the transport characteristics of the tunnel junction. As a result, the electrical continuity between the first solar cell subcell 310 and the second solar cell subcell 320 is further improved.

以上に説明したように、本発明によれば、第１太陽電池サブセルと第２太陽電池サブセルとの間に電子および正孔に対するバリア障壁が形成されることが無い。また、第１太陽電池サブセルにおいては、より高い発電効率が得られるｎ−ｏｎ−ｐ構造とすることができる。また、第１太陽電池サブセルにおいては、シリコン基板の結晶方位に制限はなく、例えば、最も一般的に用いられている面方位が（１００）のシリコン結晶基板を用いることができる。また、自発分極の状態を制御することで、２つの太陽電池サブセルの間の電気導通をより改善することができる。   As described above, according to the present invention, a barrier barrier against electrons and holes is not formed between the first solar cell subcell and the second solar cell subcell. Moreover, in a 1st solar cell subcell, it can be set as the n-on-p structure from which higher power generation efficiency is obtained. In the first solar cell subcell, the crystal orientation of the silicon substrate is not limited. For example, the most commonly used silicon crystal substrate having a (100) plane orientation can be used. Moreover, by controlling the state of spontaneous polarization, the electrical continuity between the two solar cell subcells can be further improved.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述した実施の形態では、窒化物半導体からなる第２太陽電池サブセルをシングルセルとした場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、ｎ型ＧａＮ基板の上にバンドギャップの異なる窒化物半導体からなる複数のサブセルを連続的に結晶成長し、これらと、シリコンからなる第１太陽電池サブセルとを異種材料界面を介して接続してもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above-described embodiment, the case where the second solar cell subcell made of a nitride semiconductor is a single cell has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of subcells made of nitride semiconductors having different band gaps are continuously grown on an n-type GaN substrate, and these are connected to a first solar cell subcell made of silicon via a dissimilar material interface. May be.

また、第２太陽電池サブセルにおいては、受光層を多重量子井戸構造としてもよいことは言うまでもない。例えば、ｐ型半導体受光層とｎ型半導体受光層との間に、これらを構成する材料の組成を制御することで形成した量子井戸層と障壁層とを積層したＭＱＷ（Multi Quantum Well）を配置すればよい。   In the second solar cell subcell, it goes without saying that the light receiving layer may have a multiple quantum well structure. For example, between the p-type semiconductor light-receiving layer and the n-type semiconductor light-receiving layer, an MQW (Multi Quantum Well) in which a quantum well layer and a barrier layer are formed by controlling the composition of the materials constituting them is disposed. do it.

また、パッシベーション膜、ＢＳＦ（Back Surface Field）層、ダブルヘテロ構造トンネル接合など、公知の発電効率を高めるための様々な変更を施してもよい。例えば、第１太陽電池サブセルのｎ型シリコン受光層の上に、高濃度に不純物を導入したＢＳＦ層を形成してもよい。この場合、ＢＳＦ層と第２太陽電池セルの接合層とが接する構造となるが、前述した実施の形態と同様である。   In addition, various modifications may be made to increase known power generation efficiency, such as a passivation film, a BSF (Back Surface Field) layer, and a double heterostructure tunnel junction. For example, a BSF layer into which impurities are introduced at a high concentration may be formed on the n-type silicon light receiving layer of the first solar cell subcell. In this case, the BSF layer and the bonding layer of the second solar battery cell are in contact with each other, but this is the same as the above-described embodiment.

１０１…シリコン基板、１０２…ｎ型シリコン受光層、１０３…半導体基板、１０４…ｎ型窒化物受光層、１０５…ｐ型窒化物受光層、１０６…接合層、１０７…アノード電極、１０８…カソード電極、１１０…第１太陽電池サブセル、１２０…第３太陽電池サブセル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate, 102 ... N-type silicon light-receiving layer, 103 ... Semiconductor substrate, 104 ... N-type nitride light-receiving layer, 105 ... P-type nitride light-receiving layer, 106 ... Bonding layer, 107 ... Anode electrode, 108 ... Cathode electrode 110 ... 1st solar cell subcell, 120 ... 3rd solar cell subcell.

Claims (2)

ｐ型のシリコン基板、および前記シリコン基板の上に形成されたｎ型のシリコンからなるｎ型シリコン受光層を備える第１太陽電池サブセルと、
ｎ型の窒化物半導体からなる半導体基板の上に結晶成長することで形成された、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型窒化物受光層およびｐ型の窒化物半導体からなるｐ型窒化物受光層を備える第２太陽電池サブセルと、
前記ｐ型窒化物受光層の上に形成されたｎ型の窒化物半導体からなる接合層と
を備え、
前記ｎ型シリコン受光層および前記接合層が接合されて前記第１太陽電池サブセルおよび前記第２太陽電池サブセルが一体とされ、前記ｎ型シリコン受光層の上に，前記接合層，ｐ型窒化物受光層，ｎ型窒化物受光層，および前記半導体基板が、これらの順に積層され、
前記ｐ型窒化物受光層および前記ｎ型窒化物受光層は、同じバンドギャップとされ、
前記ｐ型窒化物受光層および前記ｎ型窒化物受光層は、シリコンと前記半導体基板との間のバンドギャップとされ、
加えて、
前記ｐ型窒化物受光層および前記ｎ型窒化物受光層は、シリコンと前記接合層との間のバンドギャップとされている
ことを特徴とするタンデム太陽電池セル。 a first solar cell subcell comprising a p-type silicon substrate and an n-type silicon light-receiving layer made of n-type silicon formed on the silicon substrate;
An n-type nitride light-receiving layer made of an n-type nitride semiconductor and a p-type nitride light-receiving made of a p-type nitride semiconductor formed by crystal growth on a semiconductor substrate made of an n-type nitride semiconductor. A second solar subcell comprising a layer;
A junction layer made of an n-type nitride semiconductor formed on the p-type nitride light-receiving layer, and
The first solar cell subcell and the second solar cell subcell are integrated by bonding the n-type silicon light-receiving layer and the bonding layer, and the bonding layer and p-type nitride are formed on the n-type silicon light-receiving layer. The light receiving layer, the n-type nitride light receiving layer, and the semiconductor substrate are laminated in this order,
The p-type nitride light-receiving layer and the n-type nitride light-receiving layer have the same band gap.
The p-type nitride light-receiving layer and the n-type nitride light-receiving layer have a band gap between silicon and the semiconductor substrate,
in addition,
The p-type nitride light-receiving layer and the n-type nitride light-receiving layer have a band gap between silicon and the bonding layer. A tandem solar cell. 請求項１記載のタンデム太陽電池セルにおいて、
前記ｐ形窒化物受光層と前記接合層とは、自発分極が異なることを特徴とするタンデム太陽電池セル。 The tandem solar cell according to claim 1,
The p-type nitride light-receiving layer and the bonding layer have different spontaneous polarizations.
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