JPH077841B2 - 化合物半導体太陽電池の製造方法 - Google Patents
化合物半導体太陽電池の製造方法Info
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- JPH077841B2 JPH077841B2 JP61068574A JP6857486A JPH077841B2 JP H077841 B2 JPH077841 B2 JP H077841B2 JP 61068574 A JP61068574 A JP 61068574A JP 6857486 A JP6857486 A JP 6857486A JP H077841 B2 JPH077841 B2 JP H077841B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- substrate
- compound semiconductor
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリコン単結晶（以下Siという）基板上にエ
ピタキシャル成長させたガリウム砒素（以下GaAs）系化
合物半導体の太陽電池の製造方法に関するものである。
ピタキシャル成長させたガリウム砒素（以下GaAs）系化
合物半導体の太陽電池の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 従来の化合物半導体太陽電池は、一例として特開昭59-7
5677号公報に記載されている。
5677号公報に記載されている。
一般の化合物半導体太陽電池は、第１導電型GaAs基板上
に、液相または気相成長法により第１導電型GaAs層を５
μｍ程度の厚さにエピタキシャル成長させ、この上に第
２導電型GaAs層を1.0μｍ程度の厚さにエピタキシャル
成長させ、この上に第２導電型Ga1-xAlxAs層を0.2μｍ
程度の厚さに成長させ、次に第２導電側電極をとるため
に表面の第２導電型Ga1-xAlxAs層の１部を化学エッチン
グにより除去して第２導電型GaAs層を露出し、その後絶
縁膜として窒化シリコンを3000Å厚さに被着し、さらに
この窒化シリコンを１部除去することにより前記第２導
電型GaAs層を露出し、この露出部分に第２導電側電極と
してAu-Zn等を蒸着することにより形成し、第１導電型G
aAs基板側には第１導電側電極としてAu-Ge等を蒸着およ
びエッチングすることにより形成される。
に、液相または気相成長法により第１導電型GaAs層を５
μｍ程度の厚さにエピタキシャル成長させ、この上に第
２導電型GaAs層を1.0μｍ程度の厚さにエピタキシャル
成長させ、この上に第２導電型Ga1-xAlxAs層を0.2μｍ
程度の厚さに成長させ、次に第２導電側電極をとるため
に表面の第２導電型Ga1-xAlxAs層の１部を化学エッチン
グにより除去して第２導電型GaAs層を露出し、その後絶
縁膜として窒化シリコンを3000Å厚さに被着し、さらに
この窒化シリコンを１部除去することにより前記第２導
電型GaAs層を露出し、この露出部分に第２導電側電極と
してAu-Zn等を蒸着することにより形成し、第１導電型G
aAs基板側には第１導電側電極としてAu-Ge等を蒸着およ
びエッチングすることにより形成される。
この構造は、化合物半導体太陽電池の１例であるが、基
本としてエピタキシャル成長技術を使った製造方法が多
く使われている。このような化合物半導体太陽電池は、
Siを使った太陽電池に比べて約倍の20％以上の光電変換
効率を有しているため、小型で高効率の太陽電池を得る
ことができる。
本としてエピタキシャル成長技術を使った製造方法が多
く使われている。このような化合物半導体太陽電池は、
Siを使った太陽電池に比べて約倍の20％以上の光電変換
効率を有しているため、小型で高効率の太陽電池を得る
ことができる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上のように化合物半導体基板、たとえ
ばGaAs基板の上にGaAs系化合物半導体をエピタキシャル
成長させて太陽電池を形成すると、シリコン系の太陽電
池に比べ高価で且つ重量が大きくなるという問題点があ
った。
ばGaAs基板の上にGaAs系化合物半導体をエピタキシャル
成長させて太陽電池を形成すると、シリコン系の太陽電
池に比べ高価で且つ重量が大きくなるという問題点があ
った。
本発明の目的は、安価で軽量で且つ光電変換効率の高い
太陽電池を提供することにある。
太陽電池を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、低抵抗第１導電
型のSi基板を準備し、このSi基板の表面に互いに直交す
る複数の溝を形成し、このSi基板上に第１導電型GaAsの
第１層、第２導電型GaAsの第２層および第２導電型GaAl
Asの第３層を順次エピタキシャル成長させ、基板を平坦
化する機械的な力を与えて前記溝部の成長層にクラック
を導入し且つ第３層の溝上部分を除去することにより第
２層を露出する開口を形成し、この第３層の表面に絶縁
層を形成し、少なくとも前記開口を覆い且つ前記第２層
に接触する上部電極を形成するものである。
型のSi基板を準備し、このSi基板の表面に互いに直交す
る複数の溝を形成し、このSi基板上に第１導電型GaAsの
第１層、第２導電型GaAsの第２層および第２導電型GaAl
Asの第３層を順次エピタキシャル成長させ、基板を平坦
化する機械的な力を与えて前記溝部の成長層にクラック
を導入し且つ第３層の溝上部分を除去することにより第
２層を露出する開口を形成し、この第３層の表面に絶縁
層を形成し、少なくとも前記開口を覆い且つ前記第２層
に接触する上部電極を形成するものである。
（作用） 本発明によれば、以上説明したようにSi基板上に化合物
半導体層をエピタキシャル成長させているので、熱膨張
係数の違いから基板に反りが生じるが、本発明ではSi基
板表面にあらかじめ、互いに直交する複数の溝を形成
し、化合物半導体層の成長後、機械的な力により平坦化
しているのでストレスが溝の内部に集中し、クラックを
溝の内部にのみ発生させるので太陽電池の製造プロセス
で平坦な基板として取り扱えるだけでなく、出来上った
太陽電池も平坦になる。さらに、以上説明したように、
溝上部分の開口を覆うように上部電極を形成しているの
で、この上部電極が溝内部のクラックの入った化合物半
導体領域を保護するパッシベーション膜として働く。
半導体層をエピタキシャル成長させているので、熱膨張
係数の違いから基板に反りが生じるが、本発明ではSi基
板表面にあらかじめ、互いに直交する複数の溝を形成
し、化合物半導体層の成長後、機械的な力により平坦化
しているのでストレスが溝の内部に集中し、クラックを
溝の内部にのみ発生させるので太陽電池の製造プロセス
で平坦な基板として取り扱えるだけでなく、出来上った
太陽電池も平坦になる。さらに、以上説明したように、
溝上部分の開口を覆うように上部電極を形成しているの
で、この上部電極が溝内部のクラックの入った化合物半
導体領域を保護するパッシベーション膜として働く。
（実施例） 第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めの化合物半導体太陽電池の断面図であり、以下図面に
沿って説明する。
めの化合物半導体太陽電池の断面図であり、以下図面に
沿って説明する。
まず、第１図（Ａ）に示すように、n+型のSi基板11の表
面に20μｍ幅の溝12を複数、オリエンテーションフラッ
ト面に平行および垂直に、形成予定の上側電極形状に対
応して格子状または升目状に加工する。２インチSi基板
をエピタキシャル成長用の基板とする時には通常、基板
の厚みは200〜250μｍであり溝12の加工は100〜150μｍ
深さにエッチングまたはダイシングソーにより行う。大
口径の基板については、基板の残りの厚みが100〜150μ
ｍとなるように溝12を加工する。溝の幅は出来るだけ細
い方が有効である。
面に20μｍ幅の溝12を複数、オリエンテーションフラッ
ト面に平行および垂直に、形成予定の上側電極形状に対
応して格子状または升目状に加工する。２インチSi基板
をエピタキシャル成長用の基板とする時には通常、基板
の厚みは200〜250μｍであり溝12の加工は100〜150μｍ
深さにエッチングまたはダイシングソーにより行う。大
口径の基板については、基板の残りの厚みが100〜150μ
ｍとなるように溝12を加工する。溝の幅は出来るだけ細
い方が有効である。
次に第１図（Ｂ）に示すように、有機金属化学気相成長
法（MOCVD法）あるいは分子線エピタキシー法（MBE法）
等のエピタキシャル成長技術を用いて、Si基板11上にま
ずｎ型のGaAsを低温約450℃程度で200Å程度厚さ成長
し、成長温度を700〜750℃に上げて同様のｎ型GaAsを５
μｍ成長することによりｎ型GaAs層13を形成し、ｐ型Ga
As層14を１μｍ厚さに成長し、ついでｐ型GaAlAs層15を
0.2μｍ成長する。このように、Si基板11上にGaAs層13,
14やGaAlAs層15を５μｍ以上エピタキシャル成長すると
２インチSi基板11全上面に成長した材質の熱膨張係数の
差により第１図（Ｂ）に示したように60〜80μｍ上に凹
に反った形で変形する。
法（MOCVD法）あるいは分子線エピタキシー法（MBE法）
等のエピタキシャル成長技術を用いて、Si基板11上にま
ずｎ型のGaAsを低温約450℃程度で200Å程度厚さ成長
し、成長温度を700〜750℃に上げて同様のｎ型GaAsを５
μｍ成長することによりｎ型GaAs層13を形成し、ｐ型Ga
As層14を１μｍ厚さに成長し、ついでｐ型GaAlAs層15を
0.2μｍ成長する。このように、Si基板11上にGaAs層13,
14やGaAlAs層15を５μｍ以上エピタキシャル成長すると
２インチSi基板11全上面に成長した材質の熱膨張係数の
差により第１図（Ｂ）に示したように60〜80μｍ上に凹
に反った形で変形する。
次に、第１図（Ｃ）に示すように、ｐ型GaAlAs層15の溝
12の上にあたる部分をエッチング除去することにより太
陽電池のコンタクト部16となる窓を形成する。この時、
ｐ型GaAlAs層15の上にレジストを塗布し密着露光により
マスク合せを行う際、エピタキシャル成長した基板に機
械的な力を与えて平坦化することにより、一番大きなス
トレスを受ける溝12の内部に成長したｎ型及びｐ型GaAs
層13,14にクラック17が入り、基板の変形はなくなる。
その上に全面にSi3N4などの絶縁膜18を約3000Å厚さに
被着する。
12の上にあたる部分をエッチング除去することにより太
陽電池のコンタクト部16となる窓を形成する。この時、
ｐ型GaAlAs層15の上にレジストを塗布し密着露光により
マスク合せを行う際、エピタキシャル成長した基板に機
械的な力を与えて平坦化することにより、一番大きなス
トレスを受ける溝12の内部に成長したｎ型及びｐ型GaAs
層13,14にクラック17が入り、基板の変形はなくなる。
その上に全面にSi3N4などの絶縁膜18を約3000Å厚さに
被着する。
次に、第１図（Ｄ）に示すように、溝12の上部に形成し
た太陽電池のコンタクト部16部分の絶縁膜18をエッチン
グによりとり除く、その後、コンタクト部16にAu-Zn合
金層のｐ側電極19を形成する。基板の裏面には太陽電池
のｎ側電極20として例えばAuを全面に蒸着し出来上る。
た太陽電池のコンタクト部16部分の絶縁膜18をエッチン
グによりとり除く、その後、コンタクト部16にAu-Zn合
金層のｐ側電極19を形成する。基板の裏面には太陽電池
のｎ側電極20として例えばAuを全面に蒸着し出来上る。
本発明の実施例によれば、以上説明したように、n+型の
Si基板11上にｎ型GaAs層13、ｐ型GaAs層14およびｐ型Ga
AlAs層15を順次エピタキシャル成長させて太陽電池を構
成しているので、軽量且つ高い光電変換効率の太陽電池
を安価に作ることができる。また、Si基板11上に各化合
物半導体をエピタキシャル成長させると、それら材質の
熱膨張係数の違いにより凹形に基板が変形するが、各化
合物半導体層をエピタキシャル成長させた後の平坦化工
程で溝12の内部にストレスを集中し、クラック17を溝12
の内部にのみ発生させるので、太陽電池の製造プロセス
で平坦な基板として取り扱えるだけでなく出来上った太
陽電池そのものも平坦なものとなる。さらに、ｐ側電極
19は、溝12を覆うように形成されクラック17の発生した
化合物半導体領域を保護するパッシベーション膜として
働き、太陽電池の劣化を防止する。
Si基板11上にｎ型GaAs層13、ｐ型GaAs層14およびｐ型Ga
AlAs層15を順次エピタキシャル成長させて太陽電池を構
成しているので、軽量且つ高い光電変換効率の太陽電池
を安価に作ることができる。また、Si基板11上に各化合
物半導体をエピタキシャル成長させると、それら材質の
熱膨張係数の違いにより凹形に基板が変形するが、各化
合物半導体層をエピタキシャル成長させた後の平坦化工
程で溝12の内部にストレスを集中し、クラック17を溝12
の内部にのみ発生させるので、太陽電池の製造プロセス
で平坦な基板として取り扱えるだけでなく出来上った太
陽電池そのものも平坦なものとなる。さらに、ｐ側電極
19は、溝12を覆うように形成されクラック17の発生した
化合物半導体領域を保護するパッシベーション膜として
働き、太陽電池の劣化を防止する。
尚、本発明の実施例におけるSi基板11および各化合物半
導体層13,14,15の導電型は、それぞれ逆の導電型でもよ
い。また、ｎ側電極20は、本発明の実施例において、最
後に形成しているが、他の工程で形成してもよい。
導体層13,14,15の導電型は、それぞれ逆の導電型でもよ
い。また、ｎ側電極20は、本発明の実施例において、最
後に形成しているが、他の工程で形成してもよい。
（発明の効果） 本発明によれば、以上詳細に説明したようにSi基板を用
いてGaAs系化合物半導体の太陽電池を形成しているの
で、軽量で且つ高い光電変換効率を有する化合物半導体
太陽電池を製造することができる。
いてGaAs系化合物半導体の太陽電池を形成しているの
で、軽量で且つ高い光電変換効率を有する化合物半導体
太陽電池を製造することができる。
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めの化合物半導体太陽電池の断面図である。 11……Si基板、12……溝、13……ｎ型GaAs層、14……ｐ
型GaAs層、15……ｐ型GaAlAs層、16……コンタクト部、
17……クラック、18……絶縁膜、19……ｐ側電極、20…
…ｎ側電極。
めの化合物半導体太陽電池の断面図である。 11……Si基板、12……溝、13……ｎ型GaAs層、14……ｐ
型GaAs層、15……ｐ型GaAlAs層、16……コンタクト部、
17……クラック、18……絶縁膜、19……ｐ側電極、20…
…ｎ側電極。
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型のシリコン単結晶基板を準備す
る工程と、 該シリコン単結晶基板の表面に互いに直交する複数の溝
を形成する工程と、 該シリコン単結晶基板上に第１導電型ガリウム砒素の第
１層をエピタキシャル成長させる工程と、 該第１層上に第２導電型ガリウム砒素の第２層をエピタ
キシャル成長させる工程と、 該第２層上に第２導電型アルミニウムガリウム砒素の第
３層をエピタキシャル成長させる工程と、 該基板を平坦化する機械的な力を与えて前記溝部の成長
層にクラックを導入し、且つ、該第３層の前記溝上部分
を除去することにより前記第２層を露出する開口を形成
する工程と、 該第３層の表面に絶縁膜を形成する工程と、 少なくとも前記開口を覆い且つ前記第２層に接触する上
部電極を形成する工程とを備えてなることを特徴とする
化合物半導体太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068574A JPH077841B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 化合物半導体太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068574A JPH077841B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 化合物半導体太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226670A JPS62226670A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH077841B2 true JPH077841B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=13377677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068574A Expired - Lifetime JPH077841B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 化合物半導体太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077841B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165178A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池 |
| JP2001044463A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-16 | Canon Inc | 太陽電池およびその製造方法 |
| CN102449775B (zh) * | 2009-06-05 | 2014-07-02 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 半导体基板、光电转换器件、半导体基板的制造方法和光电转换器件的制造方法 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068574A patent/JPH077841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62226670A (ja) | 1987-10-05 |
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