JP7290939B2 - Group III-V compound semiconductor solar cells and satellites - Google Patents

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Description

本発明は、III-V族化合物半導体太陽電池および人工衛星に関する。 The present invention relates to III-V compound semiconductor solar cells and satellites.

近年、人工衛星に搭載される太陽電池として、III-V族化合物半導体太陽電池が知られている。このような、III-V族化合物半導体太陽電池として、例えば、特許文献1に開示されている。 In recent years, III-V group compound semiconductor solar cells are known as solar cells mounted on artificial satellites. Such a group III-V compound semiconductor solar cell is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献1には、基板上に形成したサブセルA/サブセルB/サブセルCからなる化合物半導体太陽電池が記載されている。GaInAsから構成されるサブセルCの基部層上にはGaInAsPから成る裏面電界(BSF)層が堆積され、その上には、p+型InGaAsのp+接触層が堆積され、その上に金属接触層が堆積されている。また、サブセルBとサブセルCは格子不整合であり、サブセルBからサブセルCまでの格子定数の遷移を達成するように単調変化する格子定数を有し、組成が段階的に漸変するInGaAlAsから構成される変成バッファ層を形成する技術が開示されている。 Patent Document 1 describes a compound semiconductor solar cell composed of subcell A/subcell B/subcell C formed on a substrate. A back surface field (BSF) layer of GaInAsP is deposited on the base layer of subcell C composed of GaInAs, over which is deposited a p+ contact layer of p+ type InGaAs, on which a metal contact layer is deposited. It is Also, subcell B and subcell C are lattice mismatched and composed of graded InGaAlAs with a monotonically varying lattice constant to achieve a lattice constant transition from subcell B to subcell C. A technique for forming a metamorphic buffer layer is disclosed.

特開2007-324563号公報JP 2007-324563 A

III-V族化合物半導体太陽電池については、コストを削減するために、太陽電池層の厚みを抑える技術が要求される。 For III-V group compound semiconductor solar cells, a technique for reducing the thickness of the solar cell layer is required in order to reduce the cost.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るIII-V族化合物半導体太陽電池は、第1電極と、前記第1電極上に設けられたコンタクト層と、前記コンタクト層上に設けられた緩衝層と、前記緩衝層上に設けられた、III-V族化合物半導体を含む第1セルと、前記第1セル上に設けられた第2電極と、を有し、前記コンタクト層と、前記第1セルとの格子定数は異なり、前記緩衝層の格子定数は、少なくとも前記第1セル側において、前記コンタクト層の格子定数よりも前記第1セルの格子定数と近い値である。 In order to solve the above problems, a III-V group compound semiconductor solar cell according to an aspect of the present invention includes a first electrode, a contact layer provided on the first electrode, and a contact layer provided on the contact layer. a first cell containing a group III-V compound semiconductor provided on the buffer layer; and a second electrode provided on the first cell; the contact layer; The lattice constant of the buffer layer is different from that of the first cell, and the lattice constant of the buffer layer is closer to the lattice constant of the first cell than the lattice constant of the contact layer at least on the first cell side.

本発明の一態様によれば、太陽電池の特性を低下することなく、太陽電池の厚さを低減することが可能になる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to reduce the thickness of the solar cell without deteriorating the characteristics of the solar cell.

実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 1. FIG. 実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 1. FIG. 実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 1. FIG. 実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 1. FIG. 実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図である。2 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2. FIG. 実施形態3のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 3; 実施形態3のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 3; 実施形態3のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 3; 実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 4; (a)は実施形態5の人工衛星の模式的な斜視図であり、(b)は実施形態5の人工衛星に用いられる実施形態5の太陽電池アレイの模式的な平面図であり、(c)は実施形態5の太陽電池アレイに用いられる実施形態1~実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な平面図である。(a) is a schematic perspective view of a satellite of Embodiment 5; (b) is a schematic plan view of a solar cell array of Embodiment 5 used in the satellite of Embodiment 5; ) is a schematic plan view of the III-V group compound semiconductor solar cells of Embodiments 1 to 4 used in the solar cell array of Embodiment 5. FIG.

以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、以下では、「上」、「下」等を用いて説明するが、これは、あくまでも説明の便宜上のものであり、本発明のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造時や使用時の方向を限定するものではない。 Embodiments will be described below. In the drawings used for describing the embodiments, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. In the following description, the terms “upper”, “lower”, etc. will be used, but this is only for the convenience of explanation. The direction is not limited.

<実施形態1>
図1に、実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図を示す。本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池は、第1電極102と、第1電極102上に設けられたコンタクト層103と、コンタクト層103上に設けられた緩衝層199と、緩衝層199上に設けられた第1セル131と、第1セル131上に設けられた第2電極121と、を有する。そして、コンタクト層103と、第1セル131との格子定数は異なり、緩衝層199の格子定数は、少なくとも第1セル131側において、コンタクト層103の格子定数よりも第1セル131の格子定数と近い値である。本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池の具体的な構成については、以下に示す。
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 1. As shown in FIG. The III-V group compound semiconductor solar cell of this embodiment includes a first electrode 102, a contact layer 103 provided on the first electrode 102, a buffer layer 199 provided on the contact layer 103, and a buffer layer 199 It has a first cell 131 provided thereon and a second electrode 121 provided on the first cell 131 . The lattice constants of the contact layer 103 and the first cell 131 are different, and the lattice constant of the buffer layer 199 is greater than that of the first cell 131 than that of the contact layer 103 at least on the first cell 131 side. values close to each other. A specific configuration of the group III-V compound semiconductor solar cell of this embodiment is shown below.

図1に示すように、実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池は、支持基板101上には、第1電極102である金属層102(電極)、コンタクト層103であるp型コンタクト層103、緩衝層199、および第1セル131がこの順で積層された構成を有している。 As shown in FIG. 1, in the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 1, on a support substrate 101, a metal layer 102 (electrode) as a first electrode 102 and a p-type contact layer as a contact layer 103 are formed. 103, buffer layer 199, and first cell 131 are laminated in this order.

第1セル131(ボトムセル131)は、例えば、p型InGaAsからなるp型ベース層105の格子定数と同一または同程度の格子定数を有するp型BSF層104、p型ベース層105、n型エミッタ層106およびn型窓層107がこの順序で積層された構成を有している。 The first cell 131 (bottom cell 131) includes, for example, a p-type BSF layer 104 having a lattice constant that is the same as or approximately the same as the lattice constant of the p-type base layer 105 made of p-type InGaAs, a p-type base layer 105, and an n-type emitter. It has a structure in which layer 106 and n-type window layer 107 are laminated in this order.

p型コンタクト層103は、例えば、p型GaAsからなる。また、緩衝層199は、例えば、p型AlInAsからなる。そして、p型コンタクト層103と、p型BSF層104との格子定数は異なる。また、緩衝層199の格子定数は、少なくともp型BSF層104側において、p型コンタクト層103の格子定数よりもp型BSF層104の格子定数と近い値となっている。 The p-type contact layer 103 is made of p-type GaAs, for example. Also, the buffer layer 199 is made of, for example, p-type AlInAs. The p-type contact layer 103 and the p-type BSF layer 104 have different lattice constants. Moreover, the lattice constant of the buffer layer 199 is closer to the lattice constant of the p-type BSF layer 104 than the lattice constant of the p-type contact layer 103 at least on the p-type BSF layer 104 side.

本実施形態の緩衝層199のIn組成比は、p型コンタクト層103側からp型BSF層104側にかけて変化している。緩衝層199の格子定数は、緩衝層199のIn組成比に伴って変化する。具体的には、緩衝層199のIn組成比は、n型Al0.38In0.62Asからn型Al0.69In0.31Asまで変化(減少)している。これにより、緩衝層199の格子定数うち、少なくともp型BSF層104と接触する箇所は、p型BSF層104の格子定数と同一または同程度となる。また、緩衝層199の格子定数うち、少なくともp型コンタクト層103と接触する箇所は、p型コンタクト層103の格子定数と同一または同程度の値となる。 The In composition ratio of the buffer layer 199 of this embodiment changes from the p-type contact layer 103 side to the p-type BSF layer 104 side. The lattice constant of the buffer layer 199 changes with the In composition ratio of the buffer layer 199 . Specifically, the In composition ratio of the buffer layer 199 changes (decreases) from n-type Al 0.38 In 0.62 As to n-type Al 0.69 In 0.31 As. As a result, of the lattice constant of the buffer layer 199 , at least the portion in contact with the p-type BSF layer 104 has the same or approximately the same lattice constant as the p-type BSF layer 104 . In addition, among the lattice constants of the buffer layer 199 , at least the portions in contact with the p-type contact layer 103 have the same or approximately the same lattice constant as the p-type contact layer 103 .

また、本実施形態のp型AlInAsからなる緩衝層199の厚みは、0.5μm~1μmであることが好ましい。これにより、緩衝層199の厚みを抑えつつ、緩衝層199の格子定数をp型コンタクト層103側からp型BSF層104にかけて緩やかに変化させることができる。その結果、緩衝層199の厚みを抑えつつ、緩衝層199に格子欠陥が生じることを抑制できる。ただし、緩衝層199の厚みは、0.5μmよりも小さくてもよく、1μmよりも大きくてもよい。 Further, the thickness of the buffer layer 199 made of p-type AlInAs in this embodiment is preferably 0.5 μm to 1 μm. Thereby, the lattice constant of the buffer layer 199 can be gently changed from the p-type contact layer 103 side to the p-type BSF layer 104 while suppressing the thickness of the buffer layer 199 . As a result, it is possible to suppress the occurrence of lattice defects in the buffer layer 199 while suppressing the thickness of the buffer layer 199 . However, the thickness of the buffer layer 199 may be less than 0.5 μm and may be greater than 1 μm.

なお、p型AlInAsからなる緩衝層199のIn組成比は、p型コンタクト層103側からp型BSF層104側にかけて、直線的に変化(単調減少)させることが好ましい。これにより、緩衝層199の格子定数は、直線的に変化(単調減少)し、緩衝層199における格子定数の急激な変化を抑えることができ、緩衝層199に格子欠陥が生じることを抑制できる。その結果、緩衝層199で生じた格子欠陥が、緩衝層199よりも上の層へ伝播することを抑制でき、太陽電池特性の低下を抑制できる。ただし、緩衝層199の格子定数は、緩衝層199のIn組成比を曲線的に変化させることにより、曲線的に変化させてもよい。また、緩衝層199の格子定数は、緩衝層199のIn組成比を段階的に変化させることにより、段階的に変化させてもよい。 The In composition ratio of the buffer layer 199 made of p-type AlInAs is preferably changed linearly (decreased monotonously) from the p-type contact layer 103 side to the p-type BSF layer 104 side. As a result, the lattice constant of the buffer layer 199 changes linearly (monotonic decrease), so that rapid changes in the lattice constant of the buffer layer 199 can be suppressed, and lattice defects in the buffer layer 199 can be suppressed. As a result, lattice defects generated in the buffer layer 199 can be suppressed from propagating to layers above the buffer layer 199, and degradation of solar cell characteristics can be suppressed. However, the lattice constant of the buffer layer 199 may be changed curvilinearly by changing the In composition ratio of the buffer layer 199 curvilinearly. Also, the lattice constant of the buffer layer 199 may be changed stepwise by changing the In composition ratio of the buffer layer 199 stepwise.

n型窓層107上には、n型バッファ層108が積層されている。本実施形態において、n型バッファ層108は、n型InGaPから構成されている。そして、n型バッファ層108のInの組成比は、n型窓層107側からトンネル接合層109にかけて変化している。n型バッファ層108のInの組成比は、例えば、窓層107側からトンネル接合層109側にかけて、n型In0.82Ga0.18Pからn型In0.48Ga0.52Pまで変化(減少)している。なお、n型バッファ層108のIn組成比は、連続的に変化(単調減少)させてもよく、段階的に変化させてもよい。 An n-type buffer layer 108 is laminated on the n-type window layer 107 . In this embodiment, the n-type buffer layer 108 is composed of n-type InGaP. The In composition ratio of the n-type buffer layer 108 changes from the n-type window layer 107 side to the tunnel junction layer 109 . The In composition ratio of the n-type buffer layer 108 changes (decreases) from n-type In 0.82 Ga 0.18 P to n-type In 0.48 Ga 0.52 P from the window layer 107 side to the tunnel junction layer 109 side, for example. The In composition ratio of the n-type buffer layer 108 may be changed continuously (monotonic decrease) or may be changed stepwise.

n型バッファ層108上には、n型層とp型層とがこの順に積層されてトンネル接合層109が構成されている。 A tunnel junction layer 109 is formed on the n-type buffer layer 108 by laminating an n-type layer and a p-type layer in this order.

トンネル接合層109上には、第2セル132(ミドルセル132)が積層されている。ミドルセル132は、p型GaAsからなるp型ベース層111と同一または同程度の格子定数を有するp型BSF層110、p型ベース層111、n型エミッタ層112およびn型窓層113がこの順序で積層された構成を有している。なお、トンネル接合層109のn型層とp型層もp型ベース層111と同一または同程度の格子定数を有している。 A second cell 132 (middle cell 132 ) is laminated on the tunnel junction layer 109 . The middle cell 132 includes a p-type BSF layer 110 having a lattice constant the same as or similar to that of the p-type base layer 111 made of p-type GaAs, a p-type base layer 111, an n-type emitter layer 112, and an n-type window layer 113 in this order. It has a laminated structure. Note that the n-type layer and the p-type layer of the tunnel junction layer 109 also have lattice constants that are the same as or similar to that of the p-type base layer 111 .

n型窓層113上には、n型層とp型層とがこの順に積層されてトンネル接合層114が構成されている。 On the n-type window layer 113, a tunnel junction layer 114 is formed by laminating an n-type layer and a p-type layer in this order.

トンネル接合層114上には、第3セル133(トップセル133)が積層されている。トップセル133は、p型InGaPからなるp型ベース層116と同一または同程度の格子定数を有するp型BSF層115、p型ベース層116、n型エミッタ層117およびn型窓層118がこの順に積層された構成を有している。 A third cell 133 (top cell 133 ) is laminated on the tunnel junction layer 114 . The top cell 133 includes a p-type BSF layer 115, a p-type base layer 116, an n-type emitter layer 117, and an n-type window layer 118 having the same lattice constant as or approximately the same as the p-type base layer 116 made of p-type InGaP. It has the structure laminated|stacked in order.

n型窓層118上には、n型コンタクト層119と反射防止膜120とが設けられ、n型コンタクト層119上には第2電極121である金属層121(電極)が設けられている。 An n-type contact layer 119 and an antireflection film 120 are provided on the n-type window layer 118 , and a metal layer 121 (electrode) as a second electrode 121 is provided on the n-type contact layer 119 .

次に、図2~図4の模式的な断面構成図を参照して、実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 1 will be described with reference to schematic cross-sectional views of FIGS.

まず、図2に示すように、GaAs基板122をMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置内に設置し、GaAs基板122上に、GaAsと選択エッチングが可能なエッチングストップ層123、n型コンタクト層119、n型窓層118、n型エミッタ層117、p型ベース層116およびp型BSF層115をこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。 First, as shown in FIG. 2, a GaAs substrate 122 is placed in an MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus, and an etching stop layer 123 and an n-type contact layer 119 which can be selectively etched with GaAs are formed on the GaAs substrate 122. , n-type window layer 118, n-type emitter layer 117, p-type base layer 116 and p-type BSF layer 115 are epitaxially grown in this order by MOCVD.

次に、p型BSF層115上にトンネル接合層114をMOCVD法により形成する。 Next, a tunnel junction layer 114 is formed on the p-type BSF layer 115 by MOCVD.

次に、トンネル接合層114上に、n型窓層113、n型エミッタ層112、p型ベース層111、およびp型BSF層110をこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。 Next, on tunnel junction layer 114, n-type window layer 113, n-type emitter layer 112, p-type base layer 111 and p-type BSF layer 110 are epitaxially grown in this order by MOCVD.

次に、p型BSF層110上にトンネル接合層109をMOCVD法により形成する。 Next, a tunnel junction layer 109 is formed on the p-type BSF layer 110 by MOCVD.

次に、トンネル接合層109上に、n型バッファ層108をMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。本実施形態において、n型バッファ層108は、n型InGaPが成長するように、III族元素ガスとしてのTMI(トリメチルインジウム)の流量とTMG(トリメチルガリウム)の流量とを調節する。そして、当該流量の調節後の成長用ガスのチャンバ内への導入を開始する。そして、成長用ガスをチャンバ内に導入しながら、成長用ガス中におけるTMIとTMGとの総流量に対するTMIの流量の割合を変化させる。これにより、In組成比が変化するn型バッファ層を成長させる。 Next, an n-type buffer layer 108 is epitaxially grown on the tunnel junction layer 109 by MOCVD. In this embodiment, the n-type buffer layer 108 adjusts the flow rates of TMI (trimethylindium) and TMG (trimethylgallium) as group III element gases so that n-type InGaP is grown. Then, introduction of the growth gas whose flow rate has been adjusted into the chamber is started. Then, while introducing the growth gas into the chamber, the ratio of the flow rate of TMI to the total flow rate of TMI and TMG in the growth gas is changed. As a result, an n-type buffer layer with a varying In composition ratio is grown.

次に、n型バッファ層108上に、n型窓層107、n型エミッタ層106、p型ベース層105、およびp型BSF層104をこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。 Next, on the n-type buffer layer 108, the n-type window layer 107, the n-type emitter layer 106, the p-type base layer 105 and the p-type BSF layer 104 are epitaxially grown in this order by MOCVD.

次に、p型BSF層104上に、緩衝層199をMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。本実施形態において、緩衝層199は、p型AlInAsが成長するように、III族元素ガスとしてのTMI(トリメチルインジウム)の流量とTMA(トリメチルアルミニウム)の流量とを調節する。そして、当該流量の調節後の成長用ガスのチャンバ内への導入を開始する。そして、成長用ガスをチャンバ内に導入しながら、成長用ガス中におけるTMIとTMAとの総流量に対するTMIの流量の割合を変化させる。これにより、In組成比が変化する緩衝層199を成長させる。 Next, a buffer layer 199 is epitaxially grown on the p-type BSF layer 104 by MOCVD. In this embodiment, the buffer layer 199 adjusts the flow rates of TMI (trimethylindium) and TMA (trimethylaluminum) as the Group III element gas so that p-type AlInAs is grown. Then, introduction of the growth gas whose flow rate has been adjusted into the chamber is started. Then, while introducing the growth gas into the chamber, the ratio of the flow rate of TMI to the total flow rate of TMI and TMA in the growth gas is changed. As a result, a buffer layer 199 with varying In composition ratio is grown.

次に、緩衝層199上に、n型コンタクト層103をMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。 Next, the n-type contact layer 103 is epitaxially grown on the buffer layer 199 by MOCVD.

本実施形態において、成長用ガスとしては、たとえば、GaAsの形成にはAsH3(アルシン)およびTMGを用い、InGaPの形成にはTMI、TMGおよびPH3(ホスフィン)を用い、InGaAsの形成にはTMI、TMGおよびAsH3を用い、AlInPの形成にはTMA(トリメチルアルミニウム)、TMIおよびPH3を用い、AlGaAsの形成には、TMA、TMGおよびAsH3を用い、AlInGaAsの形成には、TMA、TMI、TMGおよびAsH3を用いることが可能である。また、成長用ガスは、n型またはp型のドーパントガスなどのガスを含んでいてもよい。 In this embodiment, as the growth gas, for example, AsH 3 (arsine) and TMG are used to form GaAs, TMI, TMG and PH 3 (phosphine) are used to form InGaP, and TMI, TMG and AsH3 are used, TMA (trimethylaluminum), TMI and PH3 are used to form AlInP, TMA, TMG and AsH3 are used to form AlGaAs, TMA, TMG and AsH3 are used to form AlInGaAs. TMI, TMG and AsH3 can be used. The growth gas may also contain a gas such as an n-type or p-type dopant gas.

次に、図3に示すように、p型コンタクト層103上に、金属層102を形成し、金属層102上に支持基板101を貼り付ける。金属層102は、たとえば、AuとAgとの積層体からなる。 Next, as shown in FIG. 3, a metal layer 102 is formed on the p-type contact layer 103, and a support substrate 101 is attached on the metal layer 102. Next, as shown in FIG. The metal layer 102 is made of, for example, a laminate of Au and Ag.

次に、図4に示すように、GaAs基板122をアルカリ水溶液によりエッチングした後に、エッチングストップ層123を酸水溶液によりエッチングする。 Next, as shown in FIG. 4, after etching the GaAs substrate 122 with an alkaline aqueous solution, the etching stop layer 123 is etched with an acid aqueous solution.

次に、n型GaAsからなるn型コンタクト層119上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、n型コンタクト層119の一部をアルカリ水溶液を用いたエッチングにより除去する。そして、残されたn型コンタクト層119の表面上に再度フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、抵抗加熱蒸着装置およびEB(Electron Beam)蒸着装置を用いて、たとえばAuGe/Ni/Au/Agの積層体からなる金属層121を形成する。 Next, after forming a resist pattern on the n-type contact layer 119 made of n-type GaAs by photolithography, part of the n-type contact layer 119 is removed by etching using an alkaline aqueous solution. Then, a resist pattern is formed again on the surface of the remaining n-type contact layer 119 by photolithography, and a resist pattern and an EB (Electron Beam) vapor deposition device are used to form a laminate of, for example, AuGe/Ni/Au/Ag. A metal layer 121 consisting of a body is formed.

次に、メサエッチングパターンを形成した後、アルカリ水溶液および酸溶液を用いてメサエッチングを行なう。そして、電子ビーム(EB)蒸着法により、たとえばTiO2膜およびAl23膜の積層体を形成して反射防止膜120を形成する。これにより、化合物半導体太陽電池の受光面が化合物半導体の成長方向と反対側に位置する図1に示す構成の実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池を得ることができる。 Next, after forming a mesa etching pattern, mesa etching is performed using an alkaline aqueous solution and an acid solution. Then, an antireflection film 120 is formed by forming a laminate of, for example, a TiO 2 film and an Al 2 O 3 film by an electron beam (EB) vapor deposition method. As a result, the group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 1 having the configuration shown in FIG. 1 in which the light-receiving surface of the compound semiconductor solar cell is located on the side opposite to the growth direction of the compound semiconductor can be obtained.

本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池では、上述したように、p型GaAsからなるp型コンタクト層103、p型AlInAsからなる緩衝層199、p型InGaAsからなるp型BSF層104、InGaAsからなるボトムセル131、GaAsからなるミドルセル132、およびInGaPからなるトップセル133が、この順に積層された構成となっている。 In the III-V group compound semiconductor solar cell of this embodiment, as described above, the p-type contact layer 103 made of p-type GaAs, the buffer layer 199 made of p-type AlInAs, the p-type BSF layer 104 made of p-type InGaAs, A bottom cell 131 made of InGaAs, a middle cell 132 made of GaAs, and a top cell 133 made of InGaP are stacked in this order.

なお、p型コンタクト層103を構成する材料のバンドギャップの値は、ミドルセル132を構成する材料のバンドギャップの値以上となっている。すなわち、p型コンタクト層103を構成する材料は、ボトムセル131が吸収する光波長域の光を透過できる材料となっている。 The bandgap value of the material forming the p-type contact layer 103 is greater than or equal to the bandgap value of the material forming the middle cell 132 . That is, the material forming the p-type contact layer 103 is a material that can transmit light in the light wavelength range that the bottom cell 131 absorbs.

具体的には、本実施形態では、ボトムセル131を構成するInGaAsのバンドギャップは約1.0eVであり、ミドルセル132を構成するGaAsのバンドギャップは約1.42eVであり、トップセル131を構成するInGaPのバンドギャップは約1.9eVである。また、p型GaAsからなるp型コンタクト層103およびp型AlInAsからなる緩衝層199のバンドギャップは1.42eV以上の値となっている。すなわち、ミドルセル132を構成する材料およびp型コンタクト層103を構成するバンドギャップは同一である。また、緩衝層199を構成する材料のバンドギャップの値は、ミドルセル132を構成する材料のバンドギャップ以上の値となっている。 Specifically, in this embodiment, the bandgap of InGaAs forming the bottom cell 131 is approximately 1.0 eV, the bandgap of GaAs forming the middle cell 132 is approximately 1.42 eV, and the bandgap of GaAs forming the top cell 131 is approximately 1.42 eV. InGaP has a bandgap of about 1.9 eV. The bandgap of the p-type contact layer 103 made of p-type GaAs and the buffer layer 199 made of p-type AlInAs is 1.42 eV or more. That is, the material forming the middle cell 132 and the bandgap forming the p-type contact layer 103 are the same. The bandgap value of the material forming the buffer layer 199 is equal to or greater than the bandgap value of the material forming the middle cell 132 .

このため、金属層102で反射したボトムセル131が吸収する光波長域の光は、p型コンタクト層103や緩衝層199で吸収されることが抑制され、ボトムセル131に到達する。したがって、金属層102で反射した光は、ボトムセル131によって効率的に吸収される。なお、本実施の形態ではボトムセル131が吸収する光波長域は1.42eV~1.0eVである。このように、本実施の形態では、ボトムセル131が金属層102で反射した光を吸収できるため、ボトムセル131の厚みを薄くすることができる。 Therefore, the light in the light wavelength range absorbed by the bottom cell 131 reflected by the metal layer 102 is suppressed from being absorbed by the p-type contact layer 103 and the buffer layer 199 and reaches the bottom cell 131 . Therefore, light reflected by the metal layer 102 is efficiently absorbed by the bottom cell 131 . In this embodiment, the light wavelength range absorbed by the bottom cell 131 is 1.42 eV to 1.0 eV. As described above, in the present embodiment, the bottom cell 131 can absorb the light reflected by the metal layer 102, so that the thickness of the bottom cell 131 can be reduced.

また、本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池では、p型GaAsからなるp型コンタクト層103用いるため、p型コンタクト層103と金属層102とを、オーミック接合させることもできる。 In addition, since the III-V group compound semiconductor solar cell of the present embodiment uses the p-type contact layer 103 made of p-type GaAs, the p-type contact layer 103 and the metal layer 102 can be ohmic-connected.

ところで、InGaAsから構成されるボトムセル131が吸収する光波長域の光を透過できる材料は、GaAsであるが、InGaAsとGaAsとの格子定数は、約2%異なる。したがって、p型コンタクト層103としてGaAsを用いた場合、p型コンタクト層103上にInGaAsからなるボトムセル131を直接形成しようとすると、InGaAsの結晶性に影響を及ぼし、太陽電池特性を低下させるという懸念があった。 By the way, the material that can transmit light in the light wavelength range absorbed by the bottom cell 131 made of InGaAs is GaAs, and the lattice constants of InGaAs and GaAs differ by about 2%. Therefore, when GaAs is used as the p-type contact layer 103, if the bottom cell 131 made of InGaAs is directly formed on the p-type contact layer 103, there is a concern that the crystallinity of InGaAs will be affected and the solar cell characteristics will be degraded. was there.

しかしながら、本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池では、格子定数がp型コンタクト層103からボトムセル131にかけて連続的に変化する緩衝層199を有する。このため、p型コンタクト層103としてGaAsを用いた場合であっても、ボトムセル131に結晶欠陥が生じることを抑制できる。その結果、本実施形態のIII-V族化合物半導体太陽電池では、太陽電池の特性を低下させることなく、太陽電池層の厚みを低減することができる。 However, the III-V group compound semiconductor solar cell of this embodiment has a buffer layer 199 whose lattice constant changes continuously from the p-type contact layer 103 to the bottom cell 131 . Therefore, even when GaAs is used as the p-type contact layer 103, the occurrence of crystal defects in the bottom cell 131 can be suppressed. As a result, in the group III-V compound semiconductor solar cell of this embodiment, the thickness of the solar cell layer can be reduced without degrading the characteristics of the solar cell.

なお、上記においては、トップセル133を構成する材料としてInGaPを例として説明した。しかしながら。トップセル133を構成する材料は、AlInGaPであってもよく、AlGaPであってもよい。 In the above description, InGaP is used as an example of the material forming the top cell 133 . however. The material forming the top cell 133 may be AlInGaP or AlGaP.

また、上記においては、III-V族化合物半導体太陽電池は、ボトムセル131、ミドルセル132、およびトップセル133の3つのセルを有する構成となっていた。しかしながら、III-V族化合物半導体太陽電池は、2つ以下のセルを有する構成であってもよく、4つ以上のセルを有する構成であってもよい。 In the above description, the III-V group compound semiconductor solar cell was configured to have three cells, the bottom cell 131 , the middle cell 132 and the top cell 133 . However, the group III-V compound semiconductor solar cell may be configured with two cells or less, or may be configured with four cells or more.

また、上記においては、緩衝層199を構成する材料としてAlInAsを例として説明した。しかしながら、緩衝層199を構成する材料は、InGaPであってもよい。この場合、緩衝層199は、成長ガスとしてTMIとTMGを用いて、MOCVD法によりエピタキシャル成長させればよい。そして、TMIとTMGの流量を変化させることによりInの組成比を変化させて、緩衝層199の格子定数を変化させればよい。また、緩衝層199を構成する材料は、AlInGaPであってもよい。この場合、緩衝層199は、成長ガスとしてTMA、TMI、およびTMGを用いて、MOCVD法によりエピタキシャル成長させればよい。そして、TMA、TMI、およびTMGの流量を変化させることによりInの組成比を変化させて、緩衝層199の格子定数を変化させればよい。 In the above description, AlInAs is used as an example of the material forming the buffer layer 199 . However, the material forming the buffer layer 199 may be InGaP. In this case, the buffer layer 199 may be epitaxially grown by MOCVD using TMI and TMG as growth gases. Then, the lattice constant of the buffer layer 199 can be changed by changing the composition ratio of In by changing the flow rates of TMI and TMG. Also, the material forming the buffer layer 199 may be AlInGaP. In this case, the buffer layer 199 may be epitaxially grown by MOCVD using TMA, TMI, and TMG as growth gases. Then, the lattice constant of the buffer layer 199 can be changed by changing the composition ratio of In by changing the flow rates of TMA, TMI, and TMG.

また、上記においては、pコンタクト層103はGaAsによって構成されていた。しかしながら、pコンタクト層103を構成するGaAsには、バンドギャップや格子定数に影響を与えない程度の微量のInやAl等の物質が含まれるものであってもよい。 Further, in the above description, the p-contact layer 103 is made of GaAs. However, the GaAs forming the p-contact layer 103 may contain a very small amount of substances such as In and Al, which do not affect the bandgap and lattice constant.

また、上記においては、組成が変化するIII族元素としてInを例として説明したが、Inに限定されず、In以外のIII族元素(Alおよび/またはGa等)を組成が変化するIII族元素としてもよい。なお、III族元素の組成は、SIMS(二次イオン質量分析法)により特定が可能であり、格子定数についてはSIMSにより特定されたIII族元素の組成から導くことが可能である。 In the above description, the group III element whose composition changes is In, but is not limited to In. A group III element other than In (such as Al and/or Ga) can be used as a group III element whose composition changes. may be The composition of the Group III element can be identified by SIMS (secondary ion mass spectrometry), and the lattice constant can be derived from the composition of the Group III element identified by SIMS.

また、本明細書において、化合物の化学式において化合物を構成する元素の組成比が記載されておらず、その組成について特に言及されていないものについては、その組成比は特に限定されず、適宜設定することが可能であることを意味している。 In addition, in this specification, when the chemical formula of a compound does not describe the composition ratio of the elements constituting the compound, and the composition is not particularly mentioned, the composition ratio is not particularly limited, and can be set as appropriate. means that it is possible.

また、本明細書において、化合物の化学式において化合物を構成する元素の組成比が記載されている場合でも、本発明はその組成比の構成に限定されるものではない。 In addition, even if the composition ratio of the elements constituting the compound is described in the chemical formula of the compound in this specification, the present invention is not limited to the constitution of the composition ratio.

<実施形態2>
図5に、実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図を示す。実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池は、第1電極102である金属層102と接続される金属層1021が、上面側(第2電極121が設けられている面側)に設けられていることが特徴である。言い換えると、実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池は、金属層1021が、太陽光が入射される面側に設けられていることが特徴である。その他の構成については、実施形態1のIII-V族化合物半導体太陽電池と同様であるため、説明を省略する。
<Embodiment 2>
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2. As shown in FIG. In the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2, a metal layer 1021 connected to the metal layer 102, which is the first electrode 102, is provided on the upper surface side (the side on which the second electrode 121 is provided). It is characterized by In other words, the group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 2 is characterized in that the metal layer 1021 is provided on the side on which sunlight is incident. Since other configurations are the same as those of the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 1, description thereof is omitted.

実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池を作製するためには、まず、実施例1に準じて、支持基板101上に、金属層102、p型コンタクト層103、緩衝層199、ボトムセル131、n型バッファ層108、トンネル接合層109、ミドルセル132、トンネル接合層114、トップセル133、n型コンタクト層119、および金属層121が設けられた構造体を作製する。 In order to fabricate the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2, first, according to Example 1, metal layer 102, p-type contact layer 103, buffer layer 199, bottom cell 131 are formed on supporting substrate 101. , n-type buffer layer 108, tunnel junction layer 109, middle cell 132, tunnel junction layer 114, top cell 133, n-type contact layer 119, and metal layer 121 are fabricated.

次に、上記構造体を、アルカリ水溶液や酸水溶液により、p型コンタクト層103が露出するまで、金属層121側からエッチングする。本実施形態では、p型コンタクト層103にはGaAsが用いられており、緩衝層199には、AlInAsが用いられている。このため、緩衝層199は、p型コンタクト層103に対して選択エッチングされる。 Next, the structure is etched from the metal layer 121 side with an alkaline aqueous solution or an acid aqueous solution until the p-type contact layer 103 is exposed. In this embodiment, GaAs is used for the p-type contact layer 103 and AlInAs is used for the buffer layer 199 . Therefore, the buffer layer 199 is selectively etched with respect to the p-type contact layer 103 .

次に、露出したp型コンタクト層103の表面(上面)に、例えば、厚さ30nm のAu膜および厚さ5000nmのAg膜を順次蒸着した後に、熱処理することによって金属層1021を形成する。金属層1021を、このような構成とすることにより、金属層1021と金属層102との間の抵抗を小さくすることができる。 Next, on the exposed surface (upper surface) of the p-type contact layer 103, for example, a 30 nm-thick Au film and a 5000 nm-thick Ag film are successively vapor-deposited, followed by heat treatment to form a metal layer 1021. FIG. By configuring the metal layer 1021 in this way, the resistance between the metal layer 1021 and the metal layer 102 can be reduced.

次に、実施形態1に準じて、反射防止膜120を形成する。これにより、実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池が作製される。 Next, according to the first embodiment, an antireflection film 120 is formed. Thus, the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2 is produced.

実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池によれば、支持基板101の裏面側(下面側)から配線等を行う必要がないため、より厚みを抑え、簡易な構造とすることが可能となる。 According to the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 2, since it is not necessary to wire or the like from the back surface side (lower surface side) of the support substrate 101, the thickness can be further reduced and the structure can be simplified. Become.

なお、実施形態2では、金属層121を形成後に、エッチングによりp型コンタクト層103を露出させ、金属層1021を形成する方法について説明した。しかしながら、n型コンタクト層119を形成後に、エッチングによりp型コンタクト層103を露出させ、金属層1021を形成し、その後に、金属層121および反射防止膜120を設けてもよい。 In the second embodiment, the method of forming the metal layer 1021 by exposing the p-type contact layer 103 by etching after forming the metal layer 121 has been described. However, after forming the n-type contact layer 119, the p-type contact layer 103 may be exposed by etching, the metal layer 1021 may be formed, and then the metal layer 121 and the antireflection film 120 may be provided.

また、実施形態2では、金属層1021として、Au膜およびAg膜が積層された構成について説明したが、他の金属膜やZnO(酸化亜鉛)、SnO2(酸化スズ)若しくはITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料を用いられるものであってもよい。 In addition, in the second embodiment, a configuration in which an Au film and an Ag film are laminated as the metal layer 1021 has been described, but other metal films, ZnO (zinc oxide), SnO 2 (tin oxide), or ITO (Indium Tin Oxide) may be used. ) and other transparent conductive materials may be used.

また、実施形態2では、緩衝層199にAlInAsが用いられている例について説明した。しかしながら、緩衝層199の材料としては、p型コンタクト層103と選択エッチングが可能な材料であればよく、例えば、InGaPや、AlInGaPが用いられるものであってもよい。 Also, in the second embodiment, an example in which AlInAs is used for the buffer layer 199 has been described. However, the material of the buffer layer 199 may be any material that can be selectively etched with the p-type contact layer 103, such as InGaP or AlInGaP.

<実施形態3>
図6~図8に、実施形態2のIII-V族化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明するための模式的な断面構成図を示す。実施形態3のIII-V族化合物半導体太陽電池はGe基板201上に化合物半導体層を成長させることによって形成され、各セルの格子定数をGeの格子定数に合わせている点に特徴がある。それ以外の構造については実施形態1に準ずる。
<Embodiment 3>
6 to 8 show schematic cross-sectional configuration diagrams for explaining an example of the method for manufacturing the group III-V compound semiconductor solar cell of the second embodiment. The III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 3 is formed by growing a compound semiconductor layer on a Ge substrate 201, and is characterized in that the lattice constant of each cell is matched to that of Ge. Other structures conform to the first embodiment.

すなわち、まず、図6に示すように、Ge基板201上に、Geと同程度の格子定数を有するエッチングストップ層123、n型コンタクト層119、p型InGaPからなるベース層116の格子定数と同一または同程度の格子定数を有するn型窓層118、n型エミッタ層117、p型ベース層116およびp型BSF層115をこの順にMOCVD法により積層する。 First, as shown in FIG. 6, an etching stop layer 123 having a lattice constant similar to that of Ge, an n-type contact layer 119, and a base layer 116 made of p-type InGaP are formed on a Ge substrate 201. Alternatively, an n-type window layer 118, an n-type emitter layer 117, a p-type base layer 116 and a p-type BSF layer 115 having similar lattice constants are stacked in this order by MOCVD.

p型BSF層115上にトンネル接合層114をMOCVD法により積層し、その後、トンネル接合層114上にp型InGaAsからなるp型ベース層111の格子定数と同一または同程度の格子定数を有するn型窓層113、n型エミッタ層112、p型ベース層111およびp型BSF層110をこの順にMOCVD法により積層する。このときのp型ベース層111の格子定数はGe基板201の格子定数と同程度となる。 A tunnel junction layer 114 is stacked on the p-type BSF layer 115 by MOCVD, and then, on the tunnel junction layer 114, an n A window layer 113, an n-emitter layer 112, a p-type base layer 111 and a p-type BSF layer 110 are laminated in this order by MOCVD. The lattice constant of the p-type base layer 111 at this time is approximately the same as the lattice constant of the Ge substrate 201 .

p型BSF層110上にトンネル接合層109をMOCVD法により積層し、その後、トンネル接合層109上にp型InGaAsからなるp型ベース層105の格子定数と同一または同程度の格子定数を有するn型窓層107、n型エミッタ層106、p型ベース層105およびp型BSF層104をこの順にMOCVD法により積層する。さらに、p型BSF層104上には、緩衝層199およびp型コンタクト層103が、この順でMOCVD法により積層される。 A tunnel junction layer 109 is stacked on the p-type BSF layer 110 by MOCVD, and then, on the tunnel junction layer 109, an n A window layer 107, an n-type emitter layer 106, a p-type base layer 105 and a p-type BSF layer 104 are stacked in this order by MOCVD. Further, a buffer layer 199 and a p-type contact layer 103 are laminated in this order on the p-type BSF layer 104 by MOCVD.

p型コンタクト層103は、例えば、p型GaAsからなる。また、緩衝層199は、例えば、p型AlInAsからなる。そして、p型コンタクト層103と、p型BSF層104との格子定数は異なる。また、緩衝層199の格子定数は、少なくともp型BSF層104側において、p型コンタクト層103の格子定数よりもp型BSF層104の格子定数と近い値となっている。 The p-type contact layer 103 is made of p-type GaAs, for example. Also, the buffer layer 199 is made of, for example, p-type AlInAs. The p-type contact layer 103 and the p-type BSF layer 104 have different lattice constants. Moreover, the lattice constant of the buffer layer 199 is closer to the lattice constant of the p-type BSF layer 104 than the lattice constant of the p-type contact layer 103 at least on the p-type BSF layer 104 side.

本実施形態では、緩衝層199の格子定数うち、少なくともp型BSF層104と接触する箇所は、p型BSF層104の格子定数と同一または同程度となっている。また、緩衝層199の格子定数うち、少なくともp型コンタクト層103と接触する箇所は、p型コンタクト層103の格子定数と同一または同程度の値となっている。 In this embodiment, of the lattice constant of the buffer layer 199 , at least the portion in contact with the p-type BSF layer 104 has the same or approximately the same lattice constant as the p-type BSF layer 104 . Further, among the lattice constants of the buffer layer 199 , at least the portion in contact with the p-type contact layer 103 has a value equal to or approximately the same as the lattice constant of the p-type contact layer 103 .

次に、図7に示すように、p型コンタクト層103上に、支持基板101を金属層102により貼り付ける。 Next, as shown in FIG. 7, the support substrate 101 is attached onto the p-type contact layer 103 with the metal layer 102 .

次に、図8に示すように、Ge基板201をアルカリ水溶液によりエッチングした後に、エッチングストップ層123を酸水溶液によりエッチングする。 Next, as shown in FIG. 8, after etching the Ge substrate 201 with an alkaline aqueous solution, the etching stop layer 123 is etched with an acid aqueous solution.

次に、n型GaAsからなるコンタクト層119の一部を除去し、金属層121および反射防止膜120を形成する。 Next, part of the contact layer 119 made of n-type GaAs is removed, and a metal layer 121 and an antireflection film 120 are formed.

実施形態3における上記以外の説明は実施形態1と同様であるため、その説明については省略する。 Since the description of the third embodiment other than the above is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

<実施形態4>
図9に、実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図を示す。実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池は、第1電極102である金属層102と接続される金属層1021が、上面側(第2電極121が設けられている面側)に設けられていることが特徴である。言い換えると、実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池は、金属層1021が、太陽光が入射される面側に設けられていることが特徴である。その他の構成については、実施形態2および実施形態3のIII-V族化合物半導体太陽電池と同様であるため、説明を省略する。
<Embodiment 4>
FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 4. As shown in FIG. In the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 4, the metal layer 1021 connected to the metal layer 102, which is the first electrode 102, is provided on the upper surface side (the side on which the second electrode 121 is provided). It is characterized by In other words, the group III-V compound semiconductor solar cell of Embodiment 4 is characterized in that the metal layer 1021 is provided on the side on which sunlight is incident. Since other configurations are the same as those of the III-V group compound semiconductor solar cells of Embodiments 2 and 3, description thereof is omitted.

実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池を作製するためには、まず、実施例3に準じて、支持基板101上に、金属層102、p型コンタクト層103、緩衝層199、ボトムセル131、n型バッファ層108、トンネル接合層109、ミドルセル132、トンネル接合層114、トップセル133、n型コンタクト層119、および金属層121が設けられた構造体を作製する。 In order to fabricate the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 4, first, according to Embodiment 3, metal layer 102, p-type contact layer 103, buffer layer 199, bottom cell 131 are formed on supporting substrate 101. , n-type buffer layer 108, tunnel junction layer 109, middle cell 132, tunnel junction layer 114, top cell 133, n-type contact layer 119, and metal layer 121 are fabricated.

次に、上記構造体を、アルカリ水溶液や酸水溶液により、p型コンタクト層103が露出するまで、金属層121側からエッチングする。本実施形態では、p型コンタクト層103にはGaAsが用いられており、緩衝層199には、AlInAsが用いられている。このため、緩衝層199は、p型コンタクト層103に対して選択エッチングされる。 Next, the structure is etched from the metal layer 121 side with an alkaline aqueous solution or an acid aqueous solution until the p-type contact layer 103 is exposed. In this embodiment, GaAs is used for the p-type contact layer 103 and AlInAs is used for the buffer layer 199 . Therefore, the buffer layer 199 is selectively etched with respect to the p-type contact layer 103 .

次に、露出したp型コンタクト層103の表面(上面)に、例えば、厚さ30nm のAu膜および厚さ5000nmのAg膜を順次蒸着した後に、熱処理することによって金属層1021を形成する。 Next, on the exposed surface (upper surface) of the p-type contact layer 103, for example, a 30 nm-thick Au film and a 5000 nm-thick Ag film are successively vapor-deposited, followed by heat treatment to form a metal layer 1021. FIG.

次に、実施形態3に準じて、反射防止膜120を形成する。これにより、実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池が作製される。 Next, according to the third embodiment, an antireflection film 120 is formed. Thus, the III-V group compound semiconductor solar cell of Embodiment 4 is produced.

実施形態4における上記以外の説明は実施形態2および実施形態3と同様であるため、その説明については省略する。 Descriptions of Embodiment 4 other than the above are the same as those of Embodiments 2 and 3, so descriptions thereof will be omitted.

<実施形態5>
図10(a)に実施形態5の人工衛星の模式的な斜視図を示し、図10(b)に実施形態5の人工衛星に用いられる実施形態5の太陽電池アレイの模式的な平面図を示し、図10(c)に実施形態5の太陽電池アレイに用いられる実施形態1~実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池の模式的な平面図を示す。
<Embodiment 5>
FIG. 10(a) shows a schematic perspective view of the artificial satellite of Embodiment 5, and FIG. 10(b) shows a schematic plan view of the solar cell array of Embodiment 5 used in the artificial satellite of Embodiment 5. 10(c) shows a schematic plan view of the III-V group compound semiconductor solar cells of Embodiments 1 to 4 used in the solar cell array of Embodiment 5. FIG.

図10(a)に示す実施形態5の人工衛星505は、たとえば4インチ基板である基板503上に2枚のIII-V族化合物半導体太陽電池501,502を実施形態1~実施形態4の方法で形成する。そして、基板503上に形成された実施形態1~実施形態4のIII-V族化合物半導体太陽電池501,502をたとえばダイシングやレーザーなどを用いてセル分離を行う。そして、1枚のIII-V族化合物半導体太陽電池の特性低下が太陽電池アレイ504全体の特性低下にならないように、III-V族化合物半導体太陽電池にそれぞれバイパスダイオードを取り付ける。 An artificial satellite 505 of Embodiment 5 shown in FIG. 10(a) has two III-V group compound semiconductor solar cells 501 and 502 on a substrate 503, which is, for example, a 4-inch substrate. form with Then, the group III-V compound semiconductor solar cells 501 and 502 of Embodiments 1 to 4 formed on the substrate 503 are separated into cells using, for example, dicing or laser. A bypass diode is attached to each of the III-V group compound semiconductor solar cells so that deterioration of the properties of one III-V group compound semiconductor solar cell does not lead to deterioration of the properties of the entire solar cell array 504 .

そして、隣り合うIII-V族化合物半導体太陽電池のp電極とn電極とをインターコネクタを用いて結線する。それらを、図10(b)に示すように、パドルと呼ばれる板に接着材を用いて貼り付けることによって太陽電池アレイ504を形成する。そして、太陽電池アレイ504を人工衛星の電源として搭載することによって、図10(a)に示される実施形態5の人工衛星505を作製することができる。 Then, the p-electrode and the n-electrode of the adjacent III-V group compound semiconductor solar cells are connected using an interconnector. As shown in FIG. 10(b), a solar cell array 504 is formed by attaching them to a plate called a paddle using an adhesive. By installing the solar cell array 504 as a power source of the satellite, the satellite 505 of Embodiment 5 shown in FIG. 10(a) can be produced.

実施形態5における上記以外の説明は実施形態1~実施形態4と同様であるため、その説明については省略する。 Descriptions of Embodiment 5 other than the above are the same as those of Embodiments 1 to 4, and thus descriptions thereof are omitted.

以上のように実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。 Although the embodiments and examples have been described as above, it is planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments and examples disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

101 支持基板、102 金属層、103 コンタクト層、199 緩衝層、104 BSF層、105 ベース層、106 エミッタ層、107 窓層、108 n型バッファ層、109 トンネル接合層、110 BSF層、111 ベース層、112 エミッタ層、113 窓層、114 トンネル接合層、115 BSF層、116 ベース層、117 エミッタ層、118 窓層、119 コンタクト層、120 反射防止膜、121 金属層、122 GaAs基板、123 エッチングストップ層、131 ボトムセル、132 ミドルセル、133 トップセル、501,502 III-V族化合物半導体太陽電池、503 基板、504 太陽電池アレイ、505 人工衛星 101 support substrate, 102 metal layer, 103 contact layer, 199 buffer layer, 104 BSF layer, 105 base layer, 106 emitter layer, 107 window layer, 108 n-type buffer layer, 109 tunnel junction layer, 110 BSF layer, 111 base layer , 112 emitter layer, 113 window layer, 114 tunnel junction layer, 115 BSF layer, 116 base layer, 117 emitter layer, 118 window layer, 119 contact layer, 120 antireflection film, 121 metal layer, 122 GaAs substrate, 123 etching stop layer, 131 bottom cell, 132 middle cell, 133 top cell, 501, 502 group III-V compound semiconductor solar cell, 503 substrate, 504 solar cell array, 505 satellite

Claims (8)

第1電極と、
前記第1電極上に設けられ、前記第1電極に直接的に接触するコンタクト層と、
前記コンタクト層上に設けられ、前記コンタクト層に直接的に接触する緩衝層と、
前記緩衝層上に設けられた、III-V族化合物半導体を含む第1セルと、
前記第1セル上に設けられた第2電極と、
を有し、
前記コンタクト層と、前記第1セルとの格子定数は異なり、
前記緩衝層の格子定数は、少なくとも前記第1セル側において、前記コンタクト層の格子定数よりも前記第1セルの格子定数と近い値であり、
前記緩衝層を構成する材料は、InGaP、AlInGaP、およびAlInAsのうちいずれか1つである、III-V族化合物半導体太陽電池。
a first electrode;
a contact layer provided on the first electrode and in direct contact with the first electrode;
a buffer layer provided on the contact layer and in direct contact with the contact layer;
a first cell containing a III-V compound semiconductor provided on the buffer layer;
a second electrode provided on the first cell;
has
the contact layer and the first cell have different lattice constants,
the lattice constant of the buffer layer is closer to the lattice constant of the first cell than the lattice constant of the contact layer at least on the first cell side;
A group III-V compound semiconductor solar cell , wherein a material constituting the buffer layer is any one of InGaP, AlInGaP, and AlInAs .
前記緩衝層の格子定数は、少なくとも前記第1セル側において、前記第1セルの格子定数と同一の値である、請求項1に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池。 2. The group III-V compound semiconductor solar cell according to claim 1, wherein the lattice constant of said buffer layer is the same value as the lattice constant of said first cell at least on said first cell side. 前記緩衝層の格子定数は、前記コンタクト層側において、前記第1セルの格子定数よりも前記コンタクト層の格子定数と近い値である、請求項1または請求項2に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池。 3. The group III-V compound according to claim 1, wherein the lattice constant of the buffer layer is closer to the lattice constant of the contact layer than the lattice constant of the first cell on the contact layer side. semiconductor solar cell. 前記緩衝層の格子定数は、前記コンタクト層側において、前記コンタクト層の格子定数と同一の値である、請求項1~3までのいずれか1項に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池。 4. The group III-V compound semiconductor solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the lattice constant of said buffer layer is the same value as the lattice constant of said contact layer on said contact layer side. 前記緩衝層の格子定数は、前記コンタクト層側から前記第1 セル側にかけて、連続的に変化する、請求項1~4までのいずれか1項に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池。 5. The group III-V compound semiconductor solar cell according to claim 1, wherein the lattice constant of said buffer layer changes continuously from said contact layer side to said first cell side. 前記コンタクト層を構成する材料は、前記第1セルが吸収する光波長域の光を透過できる材料である、請求項1~5までのいずれか1項に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池。 The group III-V compound semiconductor solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the material constituting the contact layer is a material capable of transmitting light in the light wavelength region absorbed by the first cell. . 第1電極と、
前記第1電極上に設けられたコンタクト層と、
前記コンタクト層上に設けられた緩衝層と、
前記緩衝層上に設けられた、III-V族化合物半導体を含む第1セルと、
前記第1セル上に設けられた、III-V族化合物半導体を含む第2セルと、
前記第1セル上に設けられた第2電極と、
を有し、
前記コンタクト層と、前記第1セルとの格子定数は異なり、
前記緩衝層の格子定数は、少なくとも前記第1セル側において、前記コンタクト層の格子定数よりも前記第1セルの格子定数と近い値であり、前記コンタクト層を構成する材料のバンドギャップの値は、前記第2セルを構成する材料のバンドギャップの値以上である、III-V族化合物半導体太陽電池。
a first electrode;
a contact layer provided on the first electrode;
a buffer layer provided on the contact layer;
a first cell containing a III-V compound semiconductor provided on the buffer layer;
a second cell containing a III-V compound semiconductor provided on the first cell;
a second electrode provided on the first cell;
has
the contact layer and the first cell have different lattice constants,
The lattice constant of the buffer layer is closer to the lattice constant of the first cell than the lattice constant of the contact layer at least on the first cell side, and the bandgap value of the material forming the contact layer is , a group III-V compound semiconductor solar cell that is equal to or greater than the bandgap value of the material that constitutes the second cell.
請求項1~7までのいずれか1項に記載のIII-V族化合物半導体太陽電池を有する、人工衛星。 An artificial satellite comprising the III-V group compound semiconductor solar cell according to any one of claims 1 to 7 .
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