JP5404979B1 - 太陽電池、及び、太陽電池を用いて電力を発生させる方法 - Google Patents

太陽電池、及び、太陽電池を用いて電力を発生させる方法 Download PDF

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Abstract

太陽電池素子１０２と、集光レンズ１０１とからなる太陽電池において、太陽電池素子１０２のｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｎ型ＧａＡｓ層１０６およびｎ型ＩｎＧａＰ層１０８を、それぞれ断面視において三分割し、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みをｄ２、幅をｗ２、第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みをｄ３、幅をｗ３、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みをｄ５、幅をｗ４、第２ＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みをｄ６、幅をｗ５、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みをｄ８、幅をｗ６、第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みをｄ９、幅をｗ７したとき、ｄ２およびｄ３を１ｎｍ以上かつ４ｎｍ以下、ｄ５およびｄ６を１ｎｍ以上かつ４ｎｍ以下、ｄ８およびｄ９を１ｎｍ以上かつ５ｎｍ以下、ｗ２、ｗ３、ｗ４、ｗ５、ｗ６およびｗ７を１００ｎｍ以上とし、第１ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの幅をｗ１、窓層１０９へ太陽光が照射される部分Ｓの幅をｗ８としたとき、ｗ８≦ｗ１とすることを特徴とする。

Description

本開示は、太陽電池、及び、太陽電池を用いて電力を発生させる方法に関する。
図７は、特許文献１に開示された太陽電池を示す。この太陽電池は、太陽電池素子１１およびレンズＬを具備する。太陽電池素子１１は、ｐ型ＧａＡｓバッファ層１３ａ、ｐ型ＩｎＧａＰ−ＢＳＦ層１３ｂ、ｐ型ＧａＡｓベース層１３ｃ、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層１３ｄ、ｎ型ＩｎＧａＰ窓層１３ｅ、および反射防止層１５を具備する。これらの層１３ａ〜１５は、半導体基板１２上にこの順で積層されている。
太陽光は、レンズＬおよび反射防止層１５を通過し、ｎ型ＩｎＧａＰ窓層１３ｅに照射される。この太陽光の照射が、電力を生じさせる。
図８は、特許文献２に開示された太陽電池素子を示す。この太陽電池素子は、ＩｎＧａＰからなるトップセルＴ、ＧａＡｓからなるミドルセルＭ、およびＩｎＧａＡｓからなるボトムセルＢを具備する。これらの３つのセルＴ、Ｍ、およびＢは、トンネル接合層５〜８を介して電気的に接合されている。トップセルＴ、ミドルセルＭ、およびボトムセルＢは、それぞれ異なる波長の光を吸収し発電する。このため、この太陽電池素子は、高い光電変換効率を有する。
特開２００８−１２４３８１号公報 特開２０１０−１０７０４号公報
特許文献２に開示された太陽電池素子を、レンズと組み合わせることによって得られた太陽電池は、おおよそ３０．５％の光電変換効率を有する。
本開示の目的は、より高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することである。
本開示に係る太陽電池を用いて電力を発生させる方法は、集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する太陽電池を用意する工程（ａ）であって、前記太陽電池素子１０２は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備し、
Ｚ方向は、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向であり、
Ｘ方向は、前記Ｚ方向に直交し、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記窓層１０９は、この順にＺ方向に沿って積層されており、
前記ｎ側電極１２０は、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されており、
前記ｐ側電極１２１は、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されており、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは層の形状を有しており、
前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されており、
前記ＧａＡｓ中央部１０６ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれており、
前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは層の形状を有しており、
前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂ、および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは層の形状を有しており、
以下の不等式のセット（Ｉ）、
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
１ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
ｄ８＜ｄ７、
ｄ９＜ｄ７、
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
１００ナノメートル≦ｗ２、
１００ナノメートル≦ｗ３、
１００ナノメートル≦ｗ４、
１００ナノメートル≦ｗ５、
１００ナノメートル≦ｗ６、および
１００ナノメートル≦ｗ７
を充足し、
ｄ１は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表し、
ｄ２は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表し、
ｄ３は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表し、
ｄ４は、前記Ｚ方向に沿った前記ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表し、
ｄ５は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表し、
ｄ６は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表し、
ｄ７は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表し、
ｄ８は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表し、
ｄ９は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表し、
ｗ２は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表し、
ｗ３は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表し、
ｗ４は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表し、
ｗ５は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表し、
ｗ６は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表し、
ｗ７は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す、太陽電池を用意する工程（ａ）と、
以下の不等式（ＩＩ）
ｗ８≦ｗ１・・・（ＩＩ）
を充足するように、前記集光レンズ１０１を介して前記窓層１０９の表面に含まれる領域Ｓに光を照射して、前記ｎ側電極１２０および前記ｐ側電極１２１の間に電圧差を生じさせる工程（ｂ）であって、前記ｗ１は、前記Ｘ方向に沿った、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの幅を表し、前記ｗ８は、前記Ｚ方向を含む断面視において、前記領域Ｓの前記Ｘ方向に沿った幅を表し、前記Ｚ方向から見たときに、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは前記領域Ｓに重なる、工程（ｂ）と、
を含む。
本開示によれば、より高い光電変換効率を有する太陽電池を提供する。
図１Ａは、実施形態による太陽電池の断面図を示す。 図１Ｂは、実施形態による太陽電池素子の断面図を示す。 図２は、実施形態による太陽電池素子の拡大断面図を示す。 図３Ａは、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図３Ｂは、図３Ａに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図３Ｃは、図３Ｂに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図３Ｄは、図３Ｃに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図３Ｅは、図３Ｄに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図４Ａは、図３Ｅに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図４Ｂは、図４Ａに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図４Ｃは、図４Ｂに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図４Ｄは、図４Ｃに続く、実施形態による太陽電池素子を製造する方法に含まれる１工程を示す。 図５は、実施形態による太陽電池素子の断面図を示す。 図６は、比較例１による太陽電池素子の断面図を示す。 図７は、特許文献１に開示された太陽電池の断面図を示す。 図８は、特許文献２に開示された太陽電池の断面図を示す。
本開示の第１態様に係る太陽電池を用いて電力を発生させる方法は、集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する太陽電池を用意する工程（ａ）であって、前記太陽電池素子１０２は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備し、
Ｚ方向は、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向であり、
Ｘ方向は、前記Ｚ方向に直交し、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記窓層１０９は、この順にＺ方向に沿って積層されており、
前記ｎ側電極１２０は、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されており、
前記ｐ側電極１２１は、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されており、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは層の形状を有しており、
前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されており、
前記ＧａＡｓ中央部１０６ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれており、
前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは、層の形状を有しており、
前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂ、および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは、層の形状を有しており、
以下の不等式のセット（Ｉ）、
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
１ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
ｄ８＜ｄ７、
ｄ９＜ｄ７、
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
１００ナノメートル≦ｗ２、
１００ナノメートル≦ｗ３、
１００ナノメートル≦ｗ４、
１００ナノメートル≦ｗ５、
１００ナノメートル≦ｗ６、および
１００ナノメートル≦ｗ７
を充足し、
ｄ１は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表し、
ｄ２は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表し、
ｄ３は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表し、
ｄ４は、前記Ｚ方向に沿った前記ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表し、
ｄ５は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表し、
ｄ６は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表し、
ｄ７は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表し、
ｄ８は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表し、
ｄ９は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表し、
ｗ２は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表し、
ｗ３は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表し、
ｗ４は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表し、
ｗ５は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表し、
ｗ６は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表し、
ｗ７は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す、太陽電池を用意する工程（ａ）と、
以下の不等式（ＩＩ）
ｗ８≦ｗ１・・・（ＩＩ）
を充足するように、前記集光レンズ１０１を介して前記窓層１０９の表面に含まれる領域Ｓに光を照射して、前記ｎ側電極１２０および前記ｐ側電極１２１の間に電圧差を生じさせる工程（ｂ）であって、前記ｗ１は、前記Ｘ方向に沿った、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの幅を表し、前記ｗ８は、前記Ｚ方向を含む断面視において、前記領域Ｓの前記Ｘ方向に沿った幅を表し、前記Ｚ方向から見たときに、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは前記領域Ｓに重なる、工程（ｂ）と、
を含む。
第２態様に係る太陽電池を用いて電力を発生させる方法は、上記第１態様において、以下の等式、
ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５＋ｗ６＋ｗ７＝ｗ８＋ｗ９＋ｗ１０
であって、前記幅ｗ９および前記幅ｗ１０は、いずれも、光１２３が照射されない窓層１０９の部分の幅を表す、等式を充足してもよい。
第３態様に係る太陽電池を用いて電力を発生させる方法は、上記第１態様において、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記ｐ型窓層１０９の側面は、絶縁層１２１によって被覆されていてもよい。
本開示の第４態様に係る太陽電池は、集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する太陽電池であって、
前記太陽電池素子は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備し、
Ｚ方向は、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向であり、
Ｘ方向は、前記Ｚ方向に直交し、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記窓層１０９は、この順にＺ方向に沿って積層されており、
前記ｎ側電極１２０は、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されており、
前記ｐ側電極１２１は、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されており、
前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは層の形状を有しており、
前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されており、
前記ＧａＡｓ中央部１０６ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれており、
前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは層の形状を有しており、
前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂ、および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されており、
前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれており、
前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは層の形状を有しており、
以下の不等式のセット（ＩＩＩ）、
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
１ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
ｄ８＜ｄ７、
ｄ９＜ｄ７、
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
１００ナノメートル≦ｗ２、
１００ナノメートル≦ｗ３、
１００ナノメートル≦ｗ４、
１００ナノメートル≦ｗ５、
１００ナノメートル≦ｗ６、および
１００ナノメートル≦ｗ７
を充足し、
ｄ１は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表し、
ｄ２は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表し、
ｄ３は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表し、
ｄ４は、前記Ｚ方向に沿った前記ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表し、
ｄ５は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表し、
ｄ６は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表し、
ｄ７は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表し、
ｄ８は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表し、
ｄ９は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表し、
ｗ２は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表し、
ｗ３は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表し、
ｗ４は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表し、
ｗ５は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表し、
ｗ６は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表し、
ｗ７は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す。
本開示の実施形態を、図面を参照しながら、以下、説明する。
（実施形態）
（工程（ａ））
工程（ａ）では、太陽電池を用意する。
図１Ａは、実施形態による太陽電池の断面図を示す。図１Ａに示されるように、太陽電池は、集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する。
図１Ｂは、実施形態による太陽電池素子１０２の断面図を示す。図１Ｂに示されるように、太陽電池素子１０２は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備する。
ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４上に積層されている。ｐ型ＧａＡｓ層１０５は、ｎ型ＧａＡｓ層１０６上に積層されている。ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７は、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８上に積層されている。Ｚ方向は、積層方向である。言い換えれば、Ｚ方向は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向に平行である。
Ｚ方向に沿って、第１トンネル接合層１１０は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３およびｎ型ＧａＡｓ層１０６の間に挟まれている。Ｚ方向に沿って、第２トンネル接合層１１１は、ｐ型ＧａＡｓ層１０５およびｎ型ＩｎＧａＰ層１０８の間に挟まれている。
ｐ側電極１２１は、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されている。ｎ側電極１２０は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されている。
Ｚ方向に沿って、第１ｎ型バリア層１１２およびｎ型コンタクト層１１８が、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４およびｎ側電極１２０の間に挟まれていてもよい。Ｚ方向に沿って、第１ｎ型バリア層１１２は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４およびｎ型コンタクト層１１８の間に挟まれている。Ｚ方向に沿って、ｎ型コンタクト層１１８は、第一のｎ型バリア層１１２およびｎ側電極１２０の間に挟まれている。
Ｚ方向に沿って、第１ｐ型バリア層１１３が、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３および第１トンネル接合層１１０の間に挟まれていてもよい。Ｚ方向に沿って、第２ｎ型バリア層１１４が、ｎ型ＧａＡｓ層１０６および第１トンネル接合層１１０の間に挟まれていてもよい。
Ｚ方向に沿って、第２ｐ型バリア層１１５が、ｐ型ＧａＡｓ層１０５および第２トンネル接合層１１１の間に挟まれていてもよい。Ｚ方向に沿って、第３ｎ型バリア層１１６が、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８および第２トンネル接合層１１１の間に挟まれていてもよい。
Ｚ方向に沿って、ｐ型コンタクト層１１９が窓層１０９およびｐ側電極１２１の間に挟まれていてもよい。ｐ側電極１２１、ｐ型コンタクト層１１９、窓層１０９、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、第３ｎ型バリア層１１６、第２トンネル接合層１１１、第２ｐ型バリア層１１５、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、第２ｎ型バリア層１１４、第１トンネル接合層１１０、第１ｐ型バリア層１１３、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、第１ｎ型バリア層１１２、ｎ型コンタクト層１１８、およびｎ側電極１２０は、この順で電気的に直列に接続される。
図１Ｂに示されるように、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されている。ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、Ｘ方向に沿って、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれている。Ｘ方向は、Ｚ方向に直交する。
図１Ｂに示されるように、ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されている。ＧａＡｓ中央部１０６ａは、Ｘ方向に沿って、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれている。
図１Ｂに示されるように、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ層中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されている。ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、Ｘ方向に沿って、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれている。
図２に示されるように、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みｄ１は、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みｄ２および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みｄ３よりも大きい。厚みｄ１が厚みｄ２および厚みｄ３と同じである場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１、２を参照）。
図２に示されるように、ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みｄ４は、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みｄ５および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みｄ６よりも大きい。厚みｄ４が厚みｄ５および厚みｄ６と同じである場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１、２を参照）。
図２に示されるように、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みｄ７は、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みｄ８および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みｄ９よりも大きい。厚みｄ７が厚みｄ８および厚みｄ９と同じである場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１、２を参照。）。
厚みｄ２は、１ナノメートル以上４ナノメートル以下である。厚みｄ２が１ナノメートル未満である場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例７を参照。）。厚みｄ２が４ナノメートルを超えると、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例４〜６を参照。）。同様に、厚みｄ３も１ナノメートル以上４ナノメートル以下である。
厚みｄ５は、１ナノメートル以上４ナノメートル以下である。厚みｄ５が１ナノメートル未満である場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１１を参照。）。厚みｄ５が４ナノメートルを超えると、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例８〜１０を参照。）。同様に、厚みｄ６も１ナノメートル以上４ナノメートル以下である。
厚みｄ８は、１ナノメートル以上５ナノメートル以下である。厚みｄ８が１ナノメートル未満である場合、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１４を参照。）。厚みｄ８が５ナノメートルを超えると、より高い光電変換効率が達成されない（後述する比較例１２〜１３を参照。）。同様に、厚みｄ９も１ナノメートル以上５ナノメートル以下である。
図２に示されるように、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、幅ｗ１を有する。第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂは、幅ｗ２を有する。第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは、幅ｗ３を有する。ｗ２の値は、０．１マイクロメートル以上である。ｗ２の値が０．１マイクロメートルより小さい場合、光電変換効率が低下する（後述する比較例１５を参照。）。同様な理由により、ｗ３の値は、０．１マイクロメートル以上である。
図２に示されるように、ＧａＡｓ中央部１０６ａは、幅（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）を有する。第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂは、幅ｗ４を有する。第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは、幅ｗ５を有する。ｗ４の値は、０．１マイクロメートル以上である。ｗ４の値が０．１マイクロメートルより小さい場合、光電変換効率が低下する（後述する比較例１６を参照。）。同様な理由により、ｗ５の値は、０．１マイクロメートル以上である。
図２に示されるように、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、幅（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５）を有する。第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂは、幅ｗ６を有する。第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは、幅ｗ７を有する。ｗ６の値は、０．１マイクロメートル以上である。ｗ６の値が０．１マイクロメートルより小さい場合、光電変換効率が低下する（後述する比較例１７を参照。）。同様な理由により、ｗ７の値は、０．１マイクロメートル以上である。
従って、実施形態では、以下の不等式のセット（Ｉ）が充足されることが必要である。
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
１ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
ｄ８＜ｄ７、
ｄ９＜ｄ７、
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
１００ナノメートル≦ｗ２、
１００ナノメートル≦ｗ３、
１００ナノメートル≦ｗ４、
１００ナノメートル≦ｗ５、
１００ナノメートル≦ｗ６、および
１００ナノメートル≦ｗ７
上述の通り、値ｄ１は、Ｚ方向に沿ったＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表す。
値ｄ２は、Ｚ方向に沿った第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表す。
値ｄ３は、Ｚ方向に沿った第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表す。
値ｄ４は、Ｚ方向に沿ったＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表す。
値ｄ５は、Ｚ方向に沿った第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表す。
値ｄ６は、Ｚ方向に沿った第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表す。
値ｄ７は、Ｚ方向に沿ったＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表す。
値ｄ８は、Ｚ方向に沿った第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表す。
値ｄ９は、Ｚ方向に沿った第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表す。
値ｗ２は、Ｘ方向に沿った第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表す。
値ｗ３は、Ｘ方向に沿った第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表す。
値ｗ４は、Ｘ方向に沿った第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表す。
値ｗ５は、Ｘ方向に沿った第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表す。
値ｗ６は、Ｘ方向に沿った第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表す。
値ｗ７は、Ｘ方向に沿った第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す。
集光レンズ１０１の表側の面には、光が照射される。このことは、後に記述する工程（ｂ）において詳細に説明する。光としては、太陽光であってもよい。
集光レンズ１０１の裏面は、太陽電池素子１０２に接してもよい。集光レンズ１０１により、窓層１０９に光が集束する。集光レンズ１０１は、およそ２ミリメートル〜１０ミリメートルの直径、２ミリメートル〜１０ミリメートルの厚み、およそ１．１〜２．０の屈折率を有してもよい。集光レンズ１０１の材料は限定されない。集光レンズ１０１の材料の例は、ガラスまたは樹脂である。
窓層１０９は、ＩｎＧａＰと近い格子定数を持ち、かつＩｎＧａＰよりも大きいバンドギャップを有するｐ型化合物半導体からなる。窓層１０９の材料の例は、ｐ型ＩｎＡｌＧａＰまたはｐ型ＩｎＡｌＰである。
第１ｎ型バリア層１１２は、ＩｎＧａＡｓと近い格子定数を持ち、かつＩｎＧａＡｓよりも大きいバンドギャップを有するｎ型化合物半導体からなる。第１ｎ型バリア層１１２の材料の例は、ｎ型ＩｎＧａＰまたはｎ型ＩｎＰである。
第２ｎ型バリア層１１４は、ＧａＡｓと近い格子定数を持ち、かつＧａＡｓよりも大きいバンドギャップを有するｎ型化合物半導体からなる。第２ｎ型バリア層１１４の材料の例は、ｎ型ＩｎＧａＰまたはｎ型ＡｌＧａＡｓである。
第３ｎ型バリア層１１６は、ＩｎＧａＰと近い格子定数を持ち、かつＩｎＧａＰよりも大きいバンドギャップを有するｎ型化合物半導体からなる。第３ｎ型バリア層１１６の材料の例は、ｎ型ＩｎＡｌＧａＰまたはｎ型ＩｎＡｌＰである。
第１ｐ型バリア層１１３は、ＩｎＧａＡｓと近い格子定数を持ち、かつＩｎＧａＡｓよりも大きいバンドギャップを有するｐ型化合物半導体からなる。第１ｐ型バリア層１１３の材料の例は、ｐ型ＩｎＧａＰまたはｐ型ＩｎＰである。
第２ｐ型バリア層１１５は、ＧａＡｓと近い格子定数を持ち、かつＧａＡｓよりも大きいバンドギャップを有するｐ型化合物半導体からなる。第２ｐ型バリア層１１５の材料の例は、ｐ型ＩｎＧａＰまたはｐ型ＡｌＧａＡｓである。
第１トンネル接合層１１０は、ｐｎ接合を形成する２層の薄い半導体層からなる。言い換えれば、第１トンネル接合層１１０は、ｐ型半導体層（図示せず）およびｎ型半導体層（図示せず）からなる。このｐ型半導体層は、このｎ型半導体層に積層されている。これらの２層の半導体層は、高い濃度でドーピングされている。これら２層の半導体層は、ＧａＡｓと近い格子定数を有する。第１トンネル接合層１１０の材料の例は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、またはＡｌＧａＡｓである。
第１トンネル接合層１１０と同様に、第２トンネル接合層１１１もまた、ｐｎ接合を形成する２層の薄い半導体層からなる。言い換えれば、第２トンネル接合層１１１も、ｐ型半導体層（図示せず）およびｎ型半導体層（図示せず）からなる。このｐ型半導体層は、このｎ型半導体層に積層されている。これらの２層の半導体層は、高い濃度でドーピングされている。これら２層の各半導体層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＰと近い格子定数を有する。第２トンネル接合層１１１に用いられる材料の例は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、またはＡｌＧａＡｓである。
バッファ層１１７は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３およびｎ型ＧａＡｓ層１０６の間の格子不整合を解消する。バッファ層１１７の例は、Ｉｎ１−ｘＧａｘＰ層である。ここで、ｘの値は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３からｎ型ＧａＡｓ層１０６に向けて徐々に小さくなる。一例として、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３に接する部分のバッファ層１１７は、Ｉｎ１−ｘＧａｘＰ層（Ｘ＝０．５１）であるが、ｎ型ＧａＡｓ層１０６に接する部分のバッファ層１１７は、Ｉｎ１−ｘＧａｘＰ層（Ｘ＝０．２２）である。
オーミック接合が、窓層１０９との界面およびｐ側電極１２１との界面において形成される限り、ｐ型コンタクト層１１９の材料は限定されない。ｐ型コンタクト層１１９の材料の例は、ｐ型ＧａＡｓである。
オーミック接合が第１ｎ型バリア層１１２との界面およびｎ側電極１２０との界面において形成される限り、ｎ型コンタクト層１１８の材料は限定されない。ｎ型コンタクト層１１８の材料の例は、ｎ型ＧａＡｓである。
図１Ｂに示されるように、層１０３〜１１９の側面は絶縁膜１２２によって被覆されてもよい。絶縁膜１２２の材料の例は、ノンドープのＩｎＧａＰ、二酸化シリコン、または窒化シリコンである。
絶縁膜１２２が用いられる場合、図５に示されるように、絶縁膜１２２が金属膜１３１によって被覆され得る。金属膜１３１は、太陽電池素子１０２の放熱特性を向上させる。
金属膜１３１がｐ側電極１２１に電気的に接続され、かつ一面（図５では下面）に金属膜１３１およびｎ側電極１２０が露出してもよい。
（太陽電池素子１０２を製造する方法）
太陽電池素子１０２を製造する方法を、以下、図３Ａ〜図３Ｅおよび図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。
まず、図３Ａに示されるように、ＧａＡｓ基板１２４の表面に、犠牲層１２５、ｐ型コンタクト層１１９、窓層１０９、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、第３ｎ型バリア層１１６、第２トンネル接合層１１１、第２ｐ型バリア層１１５、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、第２ｎ型バリア層１１４、第１トンネル接合層１１０、バッファ層１１７、第１ｐ型バリア層１１３、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、第１ｎ型バリア層１１２、およびｎ型コンタクト層１１８が、この順で、分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という）のような一般的な半導体成長方法により成長する。犠牲層１２５は、ＧａＡｓと近い格子定数を有する。犠牲層１２５は、ＧａＡｓに対して選択的にエッチングされるための層である。犠牲層１２５の材料の例は、ＡｌＡｓまたはＩｎＧａＰである。
次に、図３Ｂに示されるように、ｎ型コンタクト層１１８上に第１マスク１２６が形成される。第１マスク１２６は、図２におけるｗ１と同じ幅を有する。第１マスク１２６を用いて、ｎ型コンタクト層１１８および第１ｎ型バリア層１１２の不要な部分がエッチングされる。さらに、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４の周囲の上部がエッチングされる。ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４のエッチング深さは、図２に示される（ｄ１−ｄ３）の厚みと同じである。エッチングのために、ＢＣｌ３およびＳＦ６の混合ガスが用いてもよい。
図３Ｃに示されるように、第１マスク１２６が除去され、そして第２マスク１２７が形成される。第２マスク１２７の幅は、図２に示す（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）の値と同一である。第２マスク１２７を用いて、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、第１ｐ型バリア層１１３、第１トンネル接合層１１０、および第２ｎ型バリア層１１４の不要な部分がエッチングされる。さらに、ｎ型ＧａＡｓ層１０６の周囲の上部がエッチングされる。ｎ型ＧａＡｓ層１０６のエッチング深さは、図２に示される（ｄ４−ｄ５）の厚みと同じである。
図３Ｄに示されるように、第２マスク１２７が除去され、そして第３マスク１２８が形成される。第３マスク１２８の幅は、図２に示す（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５）の値と同一である。第３マスク１２８を用いて、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、第２ｐ型バリア層１１５、第２トンネル接合層１１１、および第３ｎ型バリア層１１６の不要な部分がエッチングされる。さらに、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８の周囲の上部がエッチングされる。ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８のエッチング深さは、図２に示される（ｄ７−ｄ８）の厚みと同じである。
図３Ｅに示されるように、第３マスク１２８が除去され、そして第４マスク１２９が形成される。第４マスク１２９の幅は、図２に示す（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５＋ｗ６＋ｗ７）の値と同一である。第４マスク１２９を用いて、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、窓層１０９、およびｎ型コンタクト層１１８の不要な部分がエッチングされる。
図４Ａに示されるように、第４マスク１２９が除去される。ｎ側電極１２０および絶縁膜１２２が形成される。ｎ側電極１２０を形成する手法の例は、スパッタ法または電子ビーム蒸着法である。絶縁膜１２２を形成する手法の例は、スパッタ法または化学気相成長法である。
図４Ｂに示されるように、ｎ側電極１２０に下地基板１３０が固定される。ＧａＡｓ基板１２４および犠牲層１２５がエッチングにより除去される。下地基板１３０の例は、シリコン基板またはガラス基板である。ワックス膜または粘着シートが、必要に応じて、ｎ側電極１２０および下地基板１３０の間に挟まれ得る。
図４Ｃに示されるように、ｐ型コンタクト層１１９上にｐ側電極１２１が形成される。さらに、ｐ型コンタクト層１１９のｐ側電極１２１に接していない部分がエッチングにより除去される。ｐ側電極１２１を形成する手法の例は、スパッタ法または電子ビーム蒸着法である。
最後に、図４Ｄに示されるように、下地基板１３０が除去される。このようにして、太陽電池素子１０２が得られる。得られた太陽電池素子１０２は、図１Ａに示されるように、集光レンズ１０１に取り付けられる。このようにして、太陽電池が得られる。
（工程（ｂ））
工程（ｂ）では、集光レンズ１０１を介して窓層１０９に光を照射して、ｎ側電極１２０およびｐ側電極１２１の間に電位差を発生させる。図２に示されるように、窓層１０９の領域Ｓに光１２３が照射される。
本発明者らは、工程（ｂ）では、以下の不等式（ＩＩ）が充足されることが必要であることを見出している。
ｗ８≦ｗ１・・・（ＩＩ）
上述したように、ｗ１の値は、Ｘ方向に沿ったＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの幅を表す。
ｗ８の値は、領域ＳのＸ方向に沿った幅を表す。
Ｚ方向に沿って見たときに、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、領域Ｓに重なる。
不等式（ＩＩ）が充足されない場合、より高い光電変換効率が達成されない（比較例１８〜２１を参照）。
図２に示すように、次の等式：（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５＋ｗ６＋ｗ７）＝（ｗ８＋ｗ９＋ｗ１０）が充足される場合、幅ｗ９は、幅（ｗ２＋ｗ４＋ｗ６）と等しいか、それよりも大きく、かつ幅ｗ１０は、幅（ｗ３＋ｗ５＋ｗ７）と等しいか、それよりも大きい。幅ｗ９および幅ｗ１０は、いずれも、光１２３が照射されない窓層１０９の部分の幅を表す。
（実施例）
以下の実施例によって、本開示をより詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１では、図２に示される太陽電池素子１０２を、図３Ａ〜図３Ｅおよび図４Ａ〜図４Ｄに示される方法によって作製した。
表１は、実施例１による太陽電池素子１０２に設けられた各層の組成および膜厚を示す。
Figure 0005404979
実施例１におけるｄ１〜ｄ９およびｗ１〜ｗ７の値は、以下に記述される。
ｄ１：２．９マイクロメートル
ｄ２：４ナノメートル
ｄ３：４ナノメートル
ｄ４：２．５マイクロメートル
ｄ５：４ナノメートル
ｄ６：４ナノメートル
ｄ７：０．９マイクロメートル
ｄ８：４ナノメートル
ｄ９：４ナノメートル
ｗ１：７０マイクロメートル
ｗ２：５マイクロメートル
ｗ３：５マイクロメートル
ｗ４：５マイクロメートル
ｗ５：５マイクロメートル
ｗ６：５マイクロメートル
ｗ７：５マイクロメートル
実施例１における集光レンズ１０１は、３ミリメートルの厚みを有していた。集光レンズ１０１の底面は、３ミリメートル四方であった。集光レンズ１０１は、７０マイクロメートル四方の焦点スポットを有していた。
実施例１による太陽電池は、以下のように作製された。
まず、図３Ａに示されるように、表１に示す層１０４〜１２５が、ノンドープのＧａＡｓ基板１２４上にＭＯＣＶＤ法により成長された。
次に、図３Ｂに示されるように、７０マイクロメートル四方のレジスト膜が、ｎ型コンタクト層１１８上に、フォトリソグラフィ法により形成された。このレジスト膜を第１マスク１２６として用いて、ｎ型コンタクト層１１８および第１ｎ型バリア層１１２の不要な部分が、ＢＣｌ３およびＳＦ６の混合ガスを用いるＩＣＰプラズマエッチング法により除去された。さらに、同じ混合ガスを用いて、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４の周囲部分がわずかに残るように、ほとんど全てのｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４の周囲部分がエッチングされた。
エッチング後、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４の残っている周辺部分の厚みが、透過型電子顕微鏡により測定された。その結果、厚みは４ナノメートルであった。
剥離液を用いて第１マスク１２６が除去された。その後、第２マスク１２７として、８０マイクロメートル四方のレジスト膜が形成された。レジスト膜の中心は、第１マスク１２６の中心と一致した。
第２マスク１２７を用いて、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、第１ｐ型バリア層１１３、第１トンネル接合層１１０、および第２ｎ型バリア層１１４の不要な部分がエッチングされた。さらに、図３Ｃに示されるように、わずかにｎ型ＧａＡｓ層１０６の周囲部分が残るように、ほとんど全てのｎ型ＧａＡｓ層１０６の周囲部分がエッチングされた。
エッチング後、ｎ型ＧａＡｓ層１０６の残っている周辺部分の厚みが、透過型電子顕微鏡により測定された。厚みは４ナノメートルであった。
剥離液を用いて第２マスク１２７が除去された。除去後、第３マスク１２８として、９０マイクロメートル四方のレジスト膜が形成された。レジスト膜の中心は、第１マスク１２６および第２マスク１２７の中心と一致した。
第３マスク１２８を用いて、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、第２ｐ型バリア層１１５、第２トンネル接合層１１１および第３ｎ型バリア層１１６の不要な部分がエッチングされた。さらに、図３Ｄに示されるように、わずかにｎ型ＩｎＧａＰ層１０８の周囲部分が残るように、ほとんど全てのｎ型ＩｎＧａＰ層１０８の周囲部分がエッチングされた。
エッチング後、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８の残っている周辺部分の厚みが、透過型電子顕微鏡により測定された。厚みは４ナノメートルであった。
剥離液を用いて第３マスク１２８が除去された。除去後、第４マスク１２９として１００マイクロメートルの四方のレジスト膜が形成された。レジスト膜の中心は、第１マスク１２６、第２マスク１２７および第３マスク１２８の中心と一致した。
第４マスク１２９を用いて、図３Ｅに示されるように、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、窓層１０９、およびｎ型コンタクト層１１８の不要な部分がエッチングされ、犠牲層１２５を露出させた。
剥離液を用いて第４マスク１２９が除去された。除去後、図４Ａに示されるように、電子ビーム蒸着装置を用いて、５０ナノメートルの厚みを有するチタン膜および２５０ナノメートルの厚みを有する金膜がｎ型コンタクト層１１８上に積層され、ｎ側電極１２０を形成した。
次に、図４Ａに示されるように、４００ナノメートルの厚みを有するＳｉＮ膜からなる絶縁膜１２２が、プラズマＣＶＤ装置を用いて形成された。
ｎ側電極１２０が形成された面に、スピンコーターを用いてワックスが塗布された。ワックスが乾燥された後、ｎ側電極１２０がガラス製の下地基板１３０に固定された。
固定後、クエン酸および過酸化水素の混合液を用いて、ＧａＡｓ基板１２４が除去された。続いて、バッファードフッ酸を用いて犠牲層１２５が除去されて、ｐ型コンタクト層１１９を露出させた。このようにして、図４Ｂに示される構造を得た。
図４Ｃに示されるように、電子ビーム蒸着装置を用いて、５０ナノメートルの厚みを有するチタン膜、１５０ナノメートルの厚みを有する白金膜、および２５０ナノメートルの厚みを有する金膜が、ｐ型コンタクト層１１９上にこの順で形成され、ｐ側電極１２１を形成した。さらにｐ型コンタクト層１１９のｐ側電極１２１に接していない部分が、エッチングにより除去された。
エッチング後、イソプロパノールを用いてワックスが溶かされ、下地基板１３０を除去した。このようにして、図４Ｄに示される太陽電池素子１０２が得られた。
集光レンズ１０１の焦点位置の中心が、太陽電池素子１０２の中心と一致するように、得られた太陽電池素子１０２が集光レンズ１０１に貼り付けられた。このようにして、実施例１による太陽電池が得られた。
実施例１による太陽電池に、ｗ８＝７０マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝１５マイクロメートルの条件下で太陽光が照射された。実施例１による太陽電池の電圧−電流特性が測定され、光電変換効率を算出した。表２は、後述する実施例２〜１７および比較例１〜２１の結果と共に、実施例１の結果を示す。
変換効率は、以下の等式（Ｉ）に従って算出した。
変換効率＝太陽電池からの最大出力値／太陽光のエネルギー・・・（Ｉ）
上記等式において記述された最大出力値は、下記文献の図１．８に「パワー密度」として示されるように、以下の等式（ＩＩ）で定義される出力値の最大値である。
出力値＝太陽電池から得られる電流密度・太陽電池から得られるバイアス電力・・・（ＩＩ）
詳しくは、文献 Ｊｅｎｎｙ Ｎｅｌｓｏｎ著、Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂ Ｃｏ Ｉｎｃ．第１１頁〜第１３頁を参照。
表２は、実施例１−１７、比較例１−２１のｄ１−ｄ９及びｗ１−ｗ１０の値、並びに、変換効率を示す表である。なお、表１中において、ｄ１−ｄ９およびｗ１−ｗ１０の単位は、マイクロメートルである。
Figure 0005404979
（実施例２）
ｄ２＝ｄ３＝２ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例３）
ｄ２＝ｄ３＝１ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例４）
ｄ５＝ｄ６＝２ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例５）
ｄ５＝ｄ６＝１ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例６）
ｄ８＝ｄ９＝５ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例７）
ｄ８＝ｄ９＝２ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例８）
ｄ８＝ｄ９＝１ナノメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例９）
ｗ１＝７９．８マイクロメートルおよびｗ２＝ｗ３＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１０）
ｗ１＝７９マイクロメートルおよびｗ２＝ｗ３＝０．５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１１）
ｗ１＝７９．８マイクロメートルおよびｗ４＝ｗ５＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１２）
ｗ１＝７９マイクロメートルおよびｗ４＝ｗ５＝０．５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１３）
ｗ１＝７９．８マイクロメートルおよびｗ６＝ｗ７＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１４）
ｗ１＝７９マイクロメートルおよびｗ６＝ｗ７＝０．５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１５）
ｗ８＝６６マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝１７マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１６）
ｗ１＝４０マイクロメートル、ｗ２＝ｗ３＝ｗ４＝ｗ５＝ｗ６＝ｗ７＝１０マイクロメートル、ｗ８＝４０マイクロメートル、およびｗ９＝ｗ１０＝３０マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（実施例１７）
ｗ１＝４０マイクロメートル、ｗ２＝ｗ３＝ｗ４＝ｗ５＝ｗ６＝ｗ７＝１０マイクロメートル、ｗ８＝３６マイクロメートル、およびｗ９＝ｗ１０＝３２マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１）
ｄ２＝ｄ３＝２．９マイクロメートル、ｄ５＝ｄ６＝２．５マイクロメートル、ｄ８＝ｄ９＝０．９マイクロメートル、およびｗ８＝１００マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例２）
ｄ２＝ｄ３＝２．９マイクロメートル、ｄ５＝ｄ６＝２．５マイクロメートルおよびｄ８＝ｄ９＝０．９マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例３）
ｗ８＝１００マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例４）
ｄ２＝ｄ３＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例５）
ｄ２＝ｄ３＝０．０１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例６）
ｄ２＝ｄ３＝０．００５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例７）
ｄ２＝ｄ３＝０マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例８）
ｄ５＝ｄ６＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例９）
ｄ５＝ｄ６＝０．０１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１０）
ｄ５＝ｄ６＝０．００５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１１）
ｄ５＝ｄ６＝０マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１２）
ｄ８＝ｄ９＝０．１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１３）
ｄ８＝ｄ９＝０．０１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１４）
ｄ８＝ｄ９＝０マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１５）
ｗ１＝７９．９マイクロメートルおよびｗ２＝ｗ３＝０．０５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１６）
ｗ１＝７９．９マイクロメートルおよびｗ４＝ｗ５＝０．０５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１７）
ｗ１＝７９．９マイクロメートルおよびｗ６＝ｗ７＝０．０５マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１８）
ｗ８＝７８マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝１１マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例１９）
ｗ６＝７４マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝１３マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例２０）
ｗ１＝４０マイクロメートル、ｗ２＝ｗ３＝ｗ４＝ｗ５＝ｗ６＝ｗ７＝１０マイクロメートル、ｗ８＝４８マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝２６マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
（比較例２１）
ｗ１＝４０マイクロメートル、ｗ２＝ｗ３＝ｗ４＝ｗ５＝ｗ６＝ｗ７＝１０マイクロメートル、ｗ８＝４４マイクロメートルおよびｗ９＝ｗ１０＝２８マイクロメートルであること以外は、実施例１と同様の実験を行った。
表２から明らかなように、以下の不等式のセット（ＩＩＩ）が充足されるときに、太陽電池は、３４％以上の高い光電変換効率を有する。
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
１ナノメートル≦ｄ５≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ６≦５ナノメートル、
ｄ８＜ｄ７、
ｄ９＜ｄ７、
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
１００ナノメートル≦ｗ２、
１００ナノメートル≦ｗ３、
１００ナノメートル≦ｗ４、
１００ナノメートル≦ｗ５、
１００ナノメートル≦ｗ６、
１００ナノメートル≦ｗ７、および
ｗ８≦ｗ１
実施例１〜１７および比較例１〜２は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
ｄ２＜ｄ１、
ｄ３＜ｄ１、
ｄ５＜ｄ４、
ｄ６＜ｄ４、
ｄ８＜ｄ７、および
ｄ９＜ｄ７
実施例１〜３および比較例４〜７は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、および
１ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル
実施例１、４〜５および比較例８〜１１は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、および
１ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル
実施例１、６〜８および比較例１２〜１４は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、および
１ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル
実施例９〜１０および比較例１５は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１００ナノメートル≦ｗ２、および
１００ナノメートル≦ｗ３
実施例１１〜１２および比較例１６は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１００ナノメートル≦ｗ４、および
１００ナノメートル≦ｗ５
実施例１３〜１４および比較例１７は、以下の不等式のセットが充足されることが必要であることを示す。
１００ナノメートル≦ｗ６、および
１００ナノメートル≦ｗ７
実施例１、１５〜１７および比較例１８〜２１は、以下の不等式が充足されることが必要であることを示す。
ｗ８≦ｗ１
本開示によれば、より高い光電変換効率を有する太陽電池を提供する。
１ ＧａＡｓ基板
４ ＡｌＡｓ層
５ ＡｌＧａＡｓ層
６ ＧａＡｓ層
７ ＩｎＧａＰ層
８ ＧａＡｓ層
Ｔ１ ＧａＡｓ層
Ｔ２ ＡｌＩｎＰ層
Ｔ３ ＩｎＧａＰ層
Ｔ４ ＩｎＧａＰ層
Ｔ５ ＡｌＩｎＰ層
Ｍ１ ＡｌＩｎＰ層
Ｍ２ ＧａＡｓ層
Ｍ３ ＧａＡｓ層
Ｍ４ ＩｎＧａＰ層
Ｂ６ ＩｎＰ層
Ｂ７ ＩｎＧａＡｓ層
Ｂ８ ＩｎＧａＡｓ層
Ｂ９ ＩｎＰ層
Ｂ１０ ＧａＡｓ層
Ｔ トップセル
Ｍ ミドルセル
Ｂ ボトムセル
１１ 太陽電池素子
１２ 半導体基板
１３ａ ｐ型ＧａＡｓバッファ層
１３ｂ ｐ型ＩｎＧａＰ−ＢＳＦ層
１３ｃ ｐ型ＧａＡｓベース層
１３ｄ ｎ型ＧａＡｓエミッタ層
１３ｅ ｎ型ＩｎＧａＰ窓層
１５ 反射防止層
１０１ 集光レンズ
１０２ 太陽電池素子
１０３ ｐ型ＩｎＧａＡｓ層
１０４ ｎ型ＩｎＧａＡｓ層
１０４ａ ＩｎＧａＡｓ中央部
１０４ｂ 第１ＩｎＧａＡｓ周辺部
１０４ｃ 第２ＩｎＧａＡｓ周辺部
１０５ ｐ型ＧａＡｓ層
１０６ ｎ型ＧａＡｓ層
１０６ａ ＧａＡｓ中央部
１０６ｂ 第１ＧａＡｓ周辺部
１０６ｃ 第２ＧａＡｓ周辺部
１０７ ｐ型ＩｎＧａＰ層
１０８ ｎ型ＩｎＧａＰ層
１０８ａ ＩｎＧａＰ中央部
１０８ｂ 第１ＩｎＧａＰ周辺部
１０８ｃ 第２ＩｎＧａＰ周辺部
１０９ 窓層
１１０ 第１トンネル接合層
１１１ 第２トンネル接合層
１１２ 第１ｎ型バリア層
１１３ 第１ｐ型バリア層
１１４ 第２ｎ型バリア層
１１５ 第２ｐ型バリア層
１１６ 第３ｎ型バリア層
１１７ バッファ層
１１８ ｎ型コンタクト層
１１９ ｐ型コンタクト層
１２０ ｎ側電極
１２１ ｐ側電極
１２２ 絶縁膜
１２３ 光
１２４ ＧａＡｓ基板
１２５ 犠牲層
１２６ 第１マスク
１２７ 第２マスク
１２８ 第３マスク
１２９ 第４マスク
１３０ 下地基板
１３１ 金属膜

Claims (4)

  1. 集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する太陽電池を用意する工程（ａ）であって、前記太陽電池素子１０２は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備し、
    Ｚ方向は、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向であり、
    Ｘ方向は、前記Ｚ方向に直交し、
    前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記窓層１０９は、この順にＺ方向に沿って積層されており、
    前記ｎ側電極１２０は、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されており、
    前記ｐ側電極１２１は、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されており、
    前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されており、
    前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは層の形状を有しており、
    前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されており、
    前記ＧａＡｓ中央部１０６ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは層の形状を有しており、
    前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂ、および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されており、
    前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは層の形状を有しており、
    以下の不等式のセット（Ｉ）、
    ｄ２＜ｄ１、
    ｄ３＜ｄ１、
    １ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
    ｄ５＜ｄ４、
    ｄ６＜ｄ４、
    １ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
    ｄ８＜ｄ７、
    ｄ９＜ｄ７、
    １ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
    １００ナノメートル≦ｗ２、
    １００ナノメートル≦ｗ３、
    １００ナノメートル≦ｗ４、
    １００ナノメートル≦ｗ５、
    １００ナノメートル≦ｗ６、および
    １００ナノメートル≦ｗ７
    を充足し、
    ｄ１は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表し、
    ｄ２は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表し、
    ｄ３は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表し、
    ｄ４は、前記Ｚ方向に沿った前記ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表し、
    ｄ５は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表し、
    ｄ６は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表し、
    ｄ７は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表し、
    ｄ８は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表し、
    ｄ９は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表し、
    ｗ２は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表し、
    ｗ３は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表し、
    ｗ４は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表し、
    ｗ５は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表し、
    ｗ６は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表し、
    ｗ７は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す、太陽電池を用意する工程（ａ）と、
    以下の不等式（ＩＩ）
    ｗ８≦ｗ１・・・（ＩＩ）
    を充足するように、前記集光レンズ１０１を介して前記窓層１０９の表面に含まれる領域Ｓに光を照射して、前記ｎ側電極１２０および前記ｐ側電極１２１の間に電圧差を生じさせる工程（ｂ）であって、前記ｗ１は、前記Ｘ方向に沿った、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの幅を表し、前記ｗ８は、前記Ｚ方向を含む断面視において、前記領域Ｓの前記Ｘ方向に沿った幅を表し、前記Ｚ方向から見たときに、前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは前記領域Ｓに重なる、工程（ｂ）と、
    を含む、太陽電池を用いて電力を発生させる方法。
  2. 以下の等式
    ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４＋ｗ５＋ｗ６＋ｗ７＝ｗ８＋ｗ９＋ｗ１０
    であって、前記幅ｗ９および前記幅ｗ１０は、いずれも、光１２３が照射されない窓層１０９の部分の幅を表す、等式を充足する、請求項１に記載の太陽電池を用いて電力を発生させる方法。
  3. 前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記ｐ型窓層１０９の側面は、絶縁層１２１によって被覆されている、請求項１に記載の太陽電池を用いて電力を発生させる方法。
  4. 集光レンズ１０１および太陽電池素子１０２を具備する太陽電池であって、
    前記太陽電池素子は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、ｎ型ＧａＡｓ層１０６、ｐ型ＧａＡｓ層１０５、ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、第１トンネル接合層１１０、第２トンネル接合層１１１、窓層１０９、ｎ側電極１２０、およびｐ側電極１２１を具備し、
    Ｚ方向は、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３の法線方向であり、
    Ｘ方向は、前記Ｚ方向に直交し、
    前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０３、前記第１トンネル接合層１１０、前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６、前記ｐ型ＧａＡｓ層１０５、前記第２トンネル接合層１１１、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７、および前記窓層１０９は、この順にＺ方向に沿って積層されており、
    前記ｎ側電極１２０は、前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４に電気的に接続されており、
    前記ｐ側電極１２１は、前記ｐ型ＩｎＧａＰ層１０７に電気的に接続されており、
    前記ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１０４は、ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａ、第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂ、および第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃに分割されており、
    前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂおよび前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃは層の形状を有しており、
    前記ｎ型ＧａＡｓ層１０６は、ＧａＡｓ中央部１０６ａ、第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂ、および第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃに分割されており、
    前記ＧａＡｓ中央部１０６ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂおよび前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃは層の形状を有しており、
    前記ｎ型ＩｎＧａＰ層１０８は、ＩｎＧａＰ中央部１０８ａ、第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂ、および第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃに分割されており、
    前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａは、前記Ｘ方向に沿って、前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの間に挟まれており、
    前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂおよび前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃは層の形状を有しており、
    以下の不等式のセット（ＩＩＩ）、
    ｄ２＜ｄ１、
    ｄ３＜ｄ１、
    １ナノメートル≦ｄ２≦４ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ３≦４ナノメートル、
    ｄ５＜ｄ４、
    ｄ６＜ｄ４、
    １ナノメートル≦ｄ５≦４ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ６≦４ナノメートル、
    ｄ８＜ｄ７、
    ｄ９＜ｄ７、
    １ナノメートル≦ｄ８≦５ナノメートル、
    １ナノメートル≦ｄ９≦５ナノメートル、
    １００ナノメートル≦ｗ２、
    １００ナノメートル≦ｗ３、
    １００ナノメートル≦ｗ４、
    １００ナノメートル≦ｗ５、
    １００ナノメートル≦ｗ６、および
    １００ナノメートル≦ｗ７
    を充足し、
    ｄ１は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＡｓ中央部１０４ａの厚みを表し、
    ｄ２は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの厚みを表し、
    ｄ３は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの厚みを表し、
    ｄ４は、前記Ｚ方向に沿った前記ＧａＡｓ中央部１０６ａの厚みを表し、
    ｄ５は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの厚みを表し、
    ｄ６は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの厚みを表し、
    ｄ７は、前記Ｚ方向に沿った前記ＩｎＧａＰ中央部１０８ａの厚みを表し、
    ｄ８は、前記Ｚ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの厚みを表し、
    ｄ９は、前記Ｚ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの厚みを表し、
    ｗ２は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｂの幅を表し、
    ｗ３は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＡｓ周辺部１０４ｃの幅を表し、
    ｗ４は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＧａＡｓ周辺部１０６ｂの幅を表し、
    ｗ５は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＧａＡｓ周辺部１０６ｃの幅を表し、
    ｗ６は、前記Ｘ方向に沿った前記第１ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｂの幅を表し、
    ｗ７は、前記Ｘ方向に沿った前記第２ＩｎＧａＰ周辺部１０８ｃの幅を表す、
    太陽電池。
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