JPH03285363A - シリーズ積層型太陽電池 - Google Patents
シリーズ積層型太陽電池Info
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- JPH03285363A JPH03285363A JP2087800A JP8780090A JPH03285363A JP H03285363 A JPH03285363 A JP H03285363A JP 2087800 A JP2087800 A JP 2087800A JP 8780090 A JP8780090 A JP 8780090A JP H03285363 A JPH03285363 A JP H03285363A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/078—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
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- H01M4/621—Binders
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｆ産業上の利用分野コ
本発明は太陽電池、特に高効率なシリーズ積層型太陽電
池に関するものである。
池に関するものである。
［従来の技術］
太陽電池はクリーンエネルキとして注目されているが、
商用電源と競合するために低価格と高効率か大きな開発
課題となっている。
商用電源と競合するために低価格と高効率か大きな開発
課題となっている。
太陽電池の高効率化を達成するために、光り閉じ込め構
造の適用や、結晶性の向」−など様々な試みがなされて
いる。しかし、変換効率の理論限界は使用する半導体の
禁制帯幅によ−〕で決まり、太陽電池材料として単一材
料を使った場合（これを、単一接合太陽電池という）、
理論変換率は最大でも２４％である（Ｊ、 Ｊ、 Ｌｏ
ｆｅｒｓｋｉ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２７
７７７（１９５６） ）。第３図に単一接合太陽電池の
理論変換効率と禁制帯幅の関係を示す。なお、図中ＡＭ
はＡｉｒ Ｍａｓｓの略である。ちなみにＡＭＩは地上
で太陽が天頂にある場合の太陽光を示す。
造の適用や、結晶性の向」−など様々な試みがなされて
いる。しかし、変換効率の理論限界は使用する半導体の
禁制帯幅によ−〕で決まり、太陽電池材料として単一材
料を使った場合（これを、単一接合太陽電池という）、
理論変換率は最大でも２４％である（Ｊ、 Ｊ、 Ｌｏ
ｆｅｒｓｋｉ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２７
７７７（１９５６） ）。第３図に単一接合太陽電池の
理論変換効率と禁制帯幅の関係を示す。なお、図中ＡＭ
はＡｉｒ Ｍａｓｓの略である。ちなみにＡＭＩは地上
で太陽が天頂にある場合の太陽光を示す。
また太陽電池の低価格化を達成するためには、高価なＧ
ａＡｓ基板に代わり、安価なＧｅあるいはＳｉを基板に
用い、この上にＧａＡｓ層をエビタ牛シャル成長させる
ことが好ましい。しかし、これらは格子定数の差が大き
いため、良好なエピタキシャル層を成長することができ
ない。
ａＡｓ基板に代わり、安価なＧｅあるいはＳｉを基板に
用い、この上にＧａＡｓ層をエビタ牛シャル成長させる
ことが好ましい。しかし、これらは格子定数の差が大き
いため、良好なエピタキシャル層を成長することができ
ない。
従って、大きな変換効率を有する太陽電池を安価に製作
するためには単一接合太陽電池では不可能で、複数の太
陽電池を積み重ねた積層型太陽電池を製作する必要があ
る。これは、太陽光を有効に利用するために、太陽光の
波長の短い成分を禁制帯幅の大きな半導体材料で構成し
たト、プセルで収集し、波長の長い成分を禁制帯幅の小
さな半導体材料で構成したボトムセルで収集する方法で
ある。
するためには単一接合太陽電池では不可能で、複数の太
陽電池を積み重ねた積層型太陽電池を製作する必要があ
る。これは、太陽光を有効に利用するために、太陽光の
波長の短い成分を禁制帯幅の大きな半導体材料で構成し
たト、プセルで収集し、波長の長い成分を禁制帯幅の小
さな半導体材料で構成したボトムセルで収集する方法で
ある。
例えば、従来ではＳｉ太陽電池とＧａＡｓ太陽電池との
組み合わせや、Ｓｉ太陽電池とＣｕ１ｎＳｅ、太陽電池
との組み合わせなどの２段積層構造のものが提案されて
いる。この２段積層構造により高効率化が進められてい
るが、今のところ変換効率３０％程度しか達成できてい
ない。
組み合わせや、Ｓｉ太陽電池とＣｕ１ｎＳｅ、太陽電池
との組み合わせなどの２段積層構造のものが提案されて
いる。この２段積層構造により高効率化が進められてい
るが、今のところ変換効率３０％程度しか達成できてい
ない。
なお、積層型太陽電池にはタンデム積層型トシリーズ積
層型とがあるが、本発明では複数の太陽電池を連続一体
化して１個の電池として扱う後者のシリーズ積層型太陽
電池を対象とする。個別の電池として扱うタンデム積層
型よりも電極の数が少なく構成が容易であり、より安価
な電池を提供できるという本発明の趣旨に沿うからであ
る。
層型とがあるが、本発明では複数の太陽電池を連続一体
化して１個の電池として扱う後者のシリーズ積層型太陽
電池を対象とする。個別の電池として扱うタンデム積層
型よりも電極の数が少なく構成が容易であり、より安価
な電池を提供できるという本発明の趣旨に沿うからであ
る。
［発明が解決しようとする課題］
上記した従来の２段積層型太陽電池（７リ一ズ積層型太
陽電池）が４０％以上の高効率を達成できなかった理由
は次の２点にあると思われる。
陽電池）が４０％以上の高効率を達成できなかった理由
は次の２点にあると思われる。
（１）積層型太陽電池を製作する場合、各太陽電池の効
率が高いことが必要となる。しかし前述のように、例え
ばＳｉ太陽電池上にＧａＡｓ太陽電池を２段積層した場
合には、ＳｉとＧａＡｓの格子定数が一致しないため良
好なエピタキシャル成長が難しい。このため再結合１ｉ
流の寄与が大きくなり、高い変換効率を達成できない。
率が高いことが必要となる。しかし前述のように、例え
ばＳｉ太陽電池上にＧａＡｓ太陽電池を２段積層した場
合には、ＳｉとＧａＡｓの格子定数が一致しないため良
好なエピタキシャル成長が難しい。このため再結合１ｉ
流の寄与が大きくなり、高い変換効率を達成できない。
（２）次に積層型で高効率を達成するには、太陽光のス
ペクトルを最大限に利用する太陽電池材料の選択か重要
となる。従って上記条件を満足した上で禁制帯幅の最適
設計を行ないながら材料を選択する必要がある。例えば
Ｓｉ（禁制帯幅１．ＩｅＶ）太陽電池上のＧａＡｓ（禁
制帯幅１．４３ｅＶ）太陽電池では、第４図がら容易に
わかるように、エネルギの不完全利用部分や透過損失部
分が多いため理論効率そのものでも高い値を望めない。
ペクトルを最大限に利用する太陽電池材料の選択か重要
となる。従って上記条件を満足した上で禁制帯幅の最適
設計を行ないながら材料を選択する必要がある。例えば
Ｓｉ（禁制帯幅１．ＩｅＶ）太陽電池上のＧａＡｓ（禁
制帯幅１．４３ｅＶ）太陽電池では、第４図がら容易に
わかるように、エネルギの不完全利用部分や透過損失部
分が多いため理論効率そのものでも高い値を望めない。
本発明の目的は、２段積層からくる制約を取り払い、太
陽電池を３段積み構成とすることによって、前記した従
来技術の欠点を解消し、変換効率を向上させた安価なシ
リーズ積層型太陽電池を提供することにある。
陽電池を３段積み構成とすることによって、前記した従
来技術の欠点を解消し、変換効率を向上させた安価なシ
リーズ積層型太陽電池を提供することにある。
Ｆ課題を解決するための手段］
本発明は、一つのセル内に複数の半導体材料からなる太
陽電池を形成し、これら電池を連続一体化し、て１個の
電池として扱うンリース゛積層型太陽電池においで、基
板としてＧｅ基板を用い、このＧｅ基板上にＧｅのｐｉ
ｎ接合太陽電池、ＧａＡＳ（７）ｐｎ接合太陽電池及び
ＧａＡｒＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池を順次エピタキシ
ャル層長により３段に積層して形成したものである。
陽電池を形成し、これら電池を連続一体化し、て１個の
電池として扱うンリース゛積層型太陽電池においで、基
板としてＧｅ基板を用い、このＧｅ基板上にＧｅのｐｉ
ｎ接合太陽電池、ＧａＡＳ（７）ｐｎ接合太陽電池及び
ＧａＡｒＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池を順次エピタキシ
ャル層長により３段に積層して形成したものである。
そして、上記Ｇｅ基板に代えて３１基板を用いるように
してもよい。
してもよい。
また、格子定数や禁制帯幅の安定化を図るため。
上記ＧａＡρＡ ｓ （１） ｐ ｎ接合太陽電池にお
いて、そのＡρＡｓ混晶比を０．２５から０．６０の範
囲にすることが望ましい。
いて、そのＡρＡｓ混晶比を０．２５から０．６０の範
囲にすることが望ましい。
さらに、格子定数の整合をとるために必要な箇所に適宜
バッフ１層を入れることが望ましい。
バッフ１層を入れることが望ましい。
Ｕ作用ｊ
積層型太陽電池を製作する場合、各太陽電池の効率が高
いことが必要となる。
いことが必要となる。
この点本発明では、太陽光に近い面に向かってＧｅのｐ
ｉｎ接合太陽電池、ＧａＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池、
ＧａＡｌＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池を順次積層してい
る。ＧａＡｓ太陽電池上にＧａＡＯＡｓ太陽電池を積層
すると、ＧａＡｓとＧａＡＯＡｓの格子定数がほぼ一致
するため良好なエビタキ７ヤル成長が可能となる。また
、Ｇｅ太陽電池上にＧａＡｓ太陽電池を積層すると、Ｇ
ｅとＧａＡｓの格子定数もほぼ一致するため良好なエビ
タキンヤル成長が可能となる。このため再結合電流の寄
与が小さくなり、高い変換効率が達成できる。
ｉｎ接合太陽電池、ＧａＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池、
ＧａＡｌＡｓ（７）ｐｎ接合太陽電池を順次積層してい
る。ＧａＡｓ太陽電池上にＧａＡＯＡｓ太陽電池を積層
すると、ＧａＡｓとＧａＡＯＡｓの格子定数がほぼ一致
するため良好なエビタキ７ヤル成長が可能となる。また
、Ｇｅ太陽電池上にＧａＡｓ太陽電池を積層すると、Ｇ
ｅとＧａＡｓの格子定数もほぼ一致するため良好なエビ
タキンヤル成長が可能となる。このため再結合電流の寄
与が小さくなり、高い変換効率が達成できる。
また、積層型で高効率を達成するには、太陽光のスペク
トルを最大限に利用する太陽電池材料の選択が重要とな
る。
トルを最大限に利用する太陽電池材料の選択が重要とな
る。
この点も本発明では、トップセルからボトムセルを禁制
帯幅の大きいものから小さい順に並べて、太陽光のスペ
クトルの吸収をエネルギ不完全利用や透過損のないよう
にしである。このため第４図から容易に類推できるよう
に理論効率でも高い値を望める。
帯幅の大きいものから小さい順に並べて、太陽光のスペ
クトルの吸収をエネルギ不完全利用や透過損のないよう
にしである。このため第４図から容易に類推できるよう
に理論効率でも高い値を望める。
さらに、基板にＧｅまたはＳｉを採用しているため、安
価に製造することも可能である。
価に製造することも可能である。
このようにして本発明によれば、太陽電池の効率を大幅
に向上させることができる。
に向上させることができる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を第１図〜第２図を用いて説明す
る。
る。
本実施例のシリーズ積層型太陽電池（セル）は３段積層
型である。第１図では基板としてＧｅ基板２を用い、こ
のＧｅ基板２上にＧｅのｐｉｎ接合太陽電池２１、Ｇａ
Ａｓ（７）ｐｎ接合太陽電池２２、ＧａＡｌ！Ａｓ（７
）ｐｎ接合太陽電池２３が順次エピタキシャル成長によ
り積層されている。即ち、裏面側から太陽光に近い面に
向かって第１段はＧｅ太陽電池２１、第２段はＧａＡｓ
太陽電池２２、第３段はＧａＡｆ２Ａｓ太陽電池２３で
ある。この第３段のＧａＡ（７Ａｓ太陽電池２３の表面
に表面電極１２がくし形状に形成され、反射防止と表面
保護を兼ねたＳｉ、Ｎ４膜１１で被覆されている。
型である。第１図では基板としてＧｅ基板２を用い、こ
のＧｅ基板２上にＧｅのｐｉｎ接合太陽電池２１、Ｇａ
Ａｓ（７）ｐｎ接合太陽電池２２、ＧａＡｌ！Ａｓ（７
）ｐｎ接合太陽電池２３が順次エピタキシャル成長によ
り積層されている。即ち、裏面側から太陽光に近い面に
向かって第１段はＧｅ太陽電池２１、第２段はＧａＡｓ
太陽電池２２、第３段はＧａＡｆ２Ａｓ太陽電池２３で
ある。この第３段のＧａＡ（７Ａｓ太陽電池２３の表面
に表面電極１２がくし形状に形成され、反射防止と表面
保護を兼ねたＳｉ、Ｎ４膜１１で被覆されている。
また、Ｇｅ基板２の裏面全面には裏面電極１が形成され
ている。
ている。
Ｇｅの格子定数は５，６５７人、ＧａＡｓの格子定数は
５．６５３人、ＡρＡｓの混晶比が０． ２５〜０．６
の範囲にある本実施例のＧａＡｌＡｓの格子定数は５．
６５８人近辺である。即ち、第１段と第２段の太陽電池
２１．２２問および第２段と第３段の太陽電池２２．２
３間での各格子定数差は共にＯ，１％以下であり、格子
定数はほぼ一致している。このため高効率を達成するた
めの良質のエピタキシャル層を成長させることが可能で
ある。
５．６５３人、ＡρＡｓの混晶比が０． ２５〜０．６
の範囲にある本実施例のＧａＡｌＡｓの格子定数は５．
６５８人近辺である。即ち、第１段と第２段の太陽電池
２１．２２問および第２段と第３段の太陽電池２２．２
３間での各格子定数差は共にＯ，１％以下であり、格子
定数はほぼ一致している。このため高効率を達成するた
めの良質のエピタキシャル層を成長させることが可能で
ある。
また、各太陽電池２１，２２．２３のバンドギヤ、ブエ
ネルギはＧｅは０．８０ｅＶ ＧａＡｓは１．４３ｅ
Ｖ、ＧａＡ（！Ａｓ （ＡＬＡｓの混晶比ｘ＝ｏ、３５
）は１．８５ｅＶである。これらの禁制帯幅差は互いに
０．４ｅＶ以上あり、太陽光エネルギを有効に活用する
ことが可能な組み合わせである。
ネルギはＧｅは０．８０ｅＶ ＧａＡｓは１．４３ｅ
Ｖ、ＧａＡ（！Ａｓ （ＡＬＡｓの混晶比ｘ＝ｏ、３５
）は１．８５ｅＶである。これらの禁制帯幅差は互いに
０．４ｅＶ以上あり、太陽光エネルギを有効に活用する
ことが可能な組み合わせである。
さらに、ｐ型Ｇ ａ 、ＡρＡｓエピタキ／ヤル＠１０
のＡρＡｓ混晶比を０．２５から０．６０の範囲とする
と、セル表面に禁制帯幅の大きな窓層をつけることかで
きるので、表面再結合を有効に防止することができ、変
換効率の向上を図ることができる。
のＡρＡｓ混晶比を０．２５から０．６０の範囲とする
と、セル表面に禁制帯幅の大きな窓層をつけることかで
きるので、表面再結合を有効に防止することができ、変
換効率の向上を図ることができる。
次に、具体的な実施例を述べる。
及創シ
実施例１を説明するための太陽電池構造を第１図に示す
。キャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃ ｍ−’、厚さ２０
０μｍのｎ！！２Ｇｅ基板２上に、キャリア濃度Ｉ Ｘ
ｌ Ｏ”ｃ ｍ−’、厚さ３０μｍのｎ型Ｇｅ５−ピ
タキシャル層３、キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ膜厚５０
μｍのｉ型Ｇｅエビタキンヤル層４、キャリア濃度ｌＸ
ｌ０”ｃｍ’″、膜厚１０μｍのｐ型Ｇｅエビタキンヤ
ル層５からなる第１段Ｇｅ太陽電池２１が形成される。
。キャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃ ｍ−’、厚さ２０
０μｍのｎ！！２Ｇｅ基板２上に、キャリア濃度Ｉ Ｘ
ｌ Ｏ”ｃ ｍ−’、厚さ３０μｍのｎ型Ｇｅ５−ピ
タキシャル層３、キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ膜厚５０
μｍのｉ型Ｇｅエビタキンヤル層４、キャリア濃度ｌＸ
ｌ０”ｃｍ’″、膜厚１０μｍのｐ型Ｇｅエビタキンヤ
ル層５からなる第１段Ｇｅ太陽電池２１が形成される。
この第１段太陽電池２１の上にキャリア濃度ｌＸｌ０
’″ｌｃ ｍ−１膜厚５００人のｎ型ＧａＡｓバッファ
層６、キャリア濃度２ Ｘ ｉ Ｏ”ｃ ｍ−３，＠１
ｊａ５ μｍのｎ型ＧａＡｓエビタ牛／ヤル層７、キャ
リア濃度ｌＸ１Ｏ”ｃｍ−、ＩｌＩＮ２ａｍのＩ） 、
’！ｉ！ Ｇ ａ 、Ａ ｓ ｘピタ牛／ヤル層８から
なる第２段ＧａＡｓ太陽電池２２が形成される。バッフ
ァ層６は格子定数の不整合を緩和してＧｅ上にＧ ａ
Ａ Ｓの良好なエヒリキシャル層を形成するために必要
となる。
’″ｌｃ ｍ−１膜厚５００人のｎ型ＧａＡｓバッファ
層６、キャリア濃度２ Ｘ ｉ Ｏ”ｃ ｍ−３，＠１
ｊａ５ μｍのｎ型ＧａＡｓエビタ牛／ヤル層７、キャ
リア濃度ｌＸ１Ｏ”ｃｍ−、ＩｌＩＮ２ａｍのＩ） 、
’！ｉ！ Ｇ ａ 、Ａ ｓ ｘピタ牛／ヤル層８から
なる第２段ＧａＡｓ太陽電池２２が形成される。バッフ
ァ層６は格子定数の不整合を緩和してＧｅ上にＧ ａ
Ａ Ｓの良好なエヒリキシャル層を形成するために必要
となる。
この第２段ＧａＡｓ太陽電池２２の上にさらにキャリア
４９度２Ｘ １０”ｃｍ−、＠厚５μｍ、 Ａ（ＩＡ
ｓ混晶比０．３５のｐ型ＧａＡ（！Ａｓｘビタキシャル
層９、キャリア濃度ＩＸ １０ ”ｃ ｍ−’、膜厚２
μｍ、Ａｌ２Ａｓ混晶比０．３５のｐ型ＧａＡ（ｊＡｓ
ｚビタキシャル層１０からなる第３段ＧａＡｌｋｓ太陽
電池２３が形成される。
４９度２Ｘ １０”ｃｍ−、＠厚５μｍ、 Ａ（ＩＡ
ｓ混晶比０．３５のｐ型ＧａＡ（！Ａｓｘビタキシャル
層９、キャリア濃度ＩＸ １０ ”ｃ ｍ−’、膜厚２
μｍ、Ａｌ２Ａｓ混晶比０．３５のｐ型ＧａＡ（ｊＡｓ
ｚビタキシャル層１０からなる第３段ＧａＡｌｋｓ太陽
電池２３が形成される。
このように形成したエピタキシャルウェハの基板２の裏
面全面にｎ測用裏面電極１を形成し、表面にはくし形状
にｐ測用表面電極１２を形成する。
面全面にｎ測用裏面電極１を形成し、表面にはくし形状
にｐ測用表面電極１２を形成する。
そして、この表面にはこれを（ＮＨ，）、Ｓで処理した
後に、５ｔｓＮａ膜１１を反射防止兼表面保護膜として
形成する。
後に、５ｔｓＮａ膜１１を反射防止兼表面保護膜として
形成する。
このシリーズ積層型太陽電池にＡ Ｍ １．５の太陽光
を照射し変換効率を測定したところ、３７，８％から４
０，５％までの高い変換効率を達成できることが確認さ
れた。
を照射し変換効率を測定したところ、３７，８％から４
０，５％までの高い変換効率を達成できることが確認さ
れた。
亥１１に４１ノ
実施例２を説明するための太陽電池構造を第２図に示す
。この太陽電池では、実施例１のＧｅ基板２の代わりに
Ｓｉ基板上４を使用している。Ｓｉ基板１４はｎ型キャ
リア濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’厚さ２００μｍである
。このＳｉ基板１４上に、格子定数の不整合を緩和する
ためにキャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃ ｍ−”、膜厚
５００人のＧｅバッファ層１３を成長させる。このバッ
ファ層１３上には実施例１と同じようにｎ型Ｇｅエビタ
キンヤル層３、ｉ型Ｇｅエピタキシャル層４、ｎ型Ｇｅ
エピタキシャル層５からなる第１段Ｇｅ太陽電池２１を
形成する。
。この太陽電池では、実施例１のＧｅ基板２の代わりに
Ｓｉ基板上４を使用している。Ｓｉ基板１４はｎ型キャ
リア濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ−’厚さ２００μｍである
。このＳｉ基板１４上に、格子定数の不整合を緩和する
ためにキャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃ ｍ−”、膜厚
５００人のＧｅバッファ層１３を成長させる。このバッ
ファ層１３上には実施例１と同じようにｎ型Ｇｅエビタ
キンヤル層３、ｉ型Ｇｅエピタキシャル層４、ｎ型Ｇｅ
エピタキシャル層５からなる第１段Ｇｅ太陽電池２１を
形成する。
そして第２段ＧａＡｓ太陽電池２２、第３段ＧａＡｌ２
Ａｓ太陽電池２３を形成し、３段シリーズ積層形太陽電
池を製作する。
Ａｓ太陽電池２３を形成し、３段シリーズ積層形太陽電
池を製作する。
この太陽電池についてＡ Ｍ １．５の太陽光を使って
変換効率を測定したところ、３１．７％から３６．８％
までの変換効率が得られ、Ｓｉ基板を使った太陽電池と
しては非常に高い変換効率を達成できた。
変換効率を測定したところ、３１．７％から３６．８％
までの変換効率が得られ、Ｓｉ基板を使った太陽電池と
しては非常に高い変換効率を達成できた。
実施例の効果
上述したように本実施例のシリーズ積層型太陽電池の効
率は４０％に達しているものもあり、従来の単一接合太
陽電池（〜３０％）に比べ大幅に変換効率が向上してい
る。また、高価なＧａＡｓ基板にかわり、安価なＧｅや
Ｓｌを基板に用いたので、３段積層構造でありながら、
一つのセルを安（製造することができる。この７リ一ズ
積層型太陽電池を製作する上では、液相成長法に限定さ
れず、従来のＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ技術を使用することが
できるため製作も容易である。
率は４０％に達しているものもあり、従来の単一接合太
陽電池（〜３０％）に比べ大幅に変換効率が向上してい
る。また、高価なＧａＡｓ基板にかわり、安価なＧｅや
Ｓｌを基板に用いたので、３段積層構造でありながら、
一つのセルを安（製造することができる。この７リ一ズ
積層型太陽電池を製作する上では、液相成長法に限定さ
れず、従来のＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ技術を使用することが
できるため製作も容易である。
特にＳｉ基板上の３段積層型太陽電池ではＧａＡｓ太陽
電池以上の変換効率が低価格で得られる。
電池以上の変換効率が低価格で得られる。
これらの太陽電池は、Ｓ１単結晶やアモルファスの太陽
電池に比べ高価になるけれども、長寿命であり効率が高
いことから非常に有用となり、例えば地価の高い都市の
屋上に設置する場合には有利となる。
電池に比べ高価になるけれども、長寿命であり効率が高
いことから非常に有用となり、例えば地価の高い都市の
屋上に設置する場合には有利となる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、次のような効果を発
揮する。
揮する。
（１）請求項１０ンリ一ズ積層型太陽電池によれば、安
価なＧｅを基板に用いたので太陽電池を３段積み構成と
しても安価に製造することが可能となり、また３段積層
構成であるから、２段積層構成の従来のものに比して、
変換効率をより向上させることができる。
価なＧｅを基板に用いたので太陽電池を３段積み構成と
しても安価に製造することが可能となり、また３段積層
構成であるから、２段積層構成の従来のものに比して、
変換効率をより向上させることができる。
（２’） ｉｌｌ求項２の７リ一ズ積層型太陽電池によ
れば、Ｇｅ基板に代えて無限にあるＳｉ基板を用いたの
で、ＧａＡｓ太陽電池以上の変換効率がさらに低価格で
得られる。
れば、Ｇｅ基板に代えて無限にあるＳｉ基板を用いたの
で、ＧａＡｓ太陽電池以上の変換効率がさらに低価格で
得られる。
（３）ｉｌｌ求項３のシリーズ積層型太陽電池によれば
、Ｇ ａ ＡＬＡ ｓ ｆ）、Ａ（！Ａ ｓ混晶比を０
２５から０６０の範囲とすることにより禁制帯幅の大き
な窓層をつけたので、変換効率の向上を図ることかでき
る。
、Ｇ ａ ＡＬＡ ｓ ｆ）、Ａ（！Ａ ｓ混晶比を０
２５から０６０の範囲とすることにより禁制帯幅の大き
な窓層をつけたので、変換効率の向上を図ることかでき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例によるＧｅを基板としたシリー
ズ積層型太陽電池の断面図、第２図は同じ＜Ｓｉを基板
としたシリーズ積層型太陽電池の断面図、第３図は単一
接合太陽電池の禁制帯幅における変換効率特性図、第４
図は種々の太陽電池に関する太陽光スペクトルにおける
損失特性図である。 １は裏面電極、２はｎ型Ｇｅ基板、３はｎ型Ｇｅエピタ
キシャル層、４はｉ型Ｇｅエビタキンヤル層、５はｎ型
Ｇｅエピタキシャル層、６はｎ型ＧａＡｓバッファ層、
７はｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、８はｐ型ＧａＡｓ
エピタキシャル層、９はｎ型ＧａＡｌＡｓｘピタキシャ
ル層、１０はｐ型ＧａＡｆ２Ａｓ層、１１は５ｉｓＮ＊
膜、１２は表面電極、１３はｎ型Ｇｅバッファ層、１４
はｎ型Ｓｉ基板、２１はＧｅのｐｉｎ接合太陽電池、２
２はＧａＡＳ（７）ｐｎ接合大Ｉｔ！ｌｌｉ池、２３は
ＧａＡ（Ａｓ（７）ｐｎ接合太陽電池である。 １２表面電極 第１図 第２図
ズ積層型太陽電池の断面図、第２図は同じ＜Ｓｉを基板
としたシリーズ積層型太陽電池の断面図、第３図は単一
接合太陽電池の禁制帯幅における変換効率特性図、第４
図は種々の太陽電池に関する太陽光スペクトルにおける
損失特性図である。 １は裏面電極、２はｎ型Ｇｅ基板、３はｎ型Ｇｅエピタ
キシャル層、４はｉ型Ｇｅエビタキンヤル層、５はｎ型
Ｇｅエピタキシャル層、６はｎ型ＧａＡｓバッファ層、
７はｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、８はｐ型ＧａＡｓ
エピタキシャル層、９はｎ型ＧａＡｌＡｓｘピタキシャ
ル層、１０はｐ型ＧａＡｆ２Ａｓ層、１１は５ｉｓＮ＊
膜、１２は表面電極、１３はｎ型Ｇｅバッファ層、１４
はｎ型Ｓｉ基板、２１はＧｅのｐｉｎ接合太陽電池、２
２はＧａＡＳ（７）ｐｎ接合大Ｉｔ！ｌｌｉ池、２３は
ＧａＡ（Ａｓ（７）ｐｎ接合太陽電池である。 １２表面電極 第１図 第２図
Claims (3)
- （１）一つのセル内に複数の半導体材料からなる太陽電
池を形成し、これら電池を連続一体化して１個の電池と
して扱うシリーズ積層型太陽電池において、 基板としてＧｅ基板を用い、 このＧｅ基板上にＧｅ（７）ｐｉｎ接合太陽電池、Ｇａ
Ａｓ（７）ｐｎ接合太陽電池およびＧａＡｌＡｓのｐｎ
接合太陽電池を順次エピタキシャル成長により３段に積
層したことを特徴とするシリーズ積層型太陽電池。 - （２）上記Ｇｅ基板に代えてＳｉ基板を用いたことを特
徴とする請求項１に記載のシリーズ積層型太陽電池。 - （３）上記ＧａＡｌＡｓのｐｎ接合太陽電池において、
そのＡｌＡｓ混晶比を０．２５から０．６０の範囲とし
たことを特徴とする請求項１または２記載のシリーズ積
層型太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087800A JPH03285363A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | シリーズ積層型太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087800A JPH03285363A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | シリーズ積層型太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285363A true JPH03285363A (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=13925056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087800A Pending JPH03285363A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | シリーズ積層型太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03285363A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519237A (ja) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | シリアム・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | エピタキシャルに成長させた量子ドット材料を有する太陽電池 |
| WO2011077735A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、半導体基板の製造方法及び光電変換装置の製造方法 |
| US9018515B2 (en) | 2004-01-20 | 2015-04-28 | Cyrium Technologies Incorporated | Solar cell with epitaxially grown quantum dot material |
| US10566485B2 (en) * | 2004-06-15 | 2020-02-18 | The Boeing Company | Solar cells having a transparent composition-graded buffer layer |
-
1990
- 1990-04-02 JP JP2087800A patent/JPH03285363A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519237A (ja) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | シリアム・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | エピタキシャルに成長させた量子ドット材料を有する太陽電池 |
| US9018515B2 (en) | 2004-01-20 | 2015-04-28 | Cyrium Technologies Incorporated | Solar cell with epitaxially grown quantum dot material |
| US10566485B2 (en) * | 2004-06-15 | 2020-02-18 | The Boeing Company | Solar cells having a transparent composition-graded buffer layer |
| US11411129B2 (en) | 2004-06-15 | 2022-08-09 | The Boeing Company | Solar cells having a transparent composition-graded buffer layer |
| WO2011077735A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、半導体基板の製造方法及び光電変換装置の製造方法 |
| JP2011151392A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-08-04 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、半導体基板の製造方法及び光電変換装置の製造方法 |
| CN102668110A (zh) * | 2009-12-25 | 2012-09-12 | 住友化学株式会社 | 半导体基板、半导体基板的制造方法以及光电变换装置的制造方法 |
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