JPH0828525B2 - 高効率光起電力素子とその製造方法 - Google Patents
高効率光起電力素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPH0828525B2 JPH0828525B2 JP63099939A JP9993988A JPH0828525B2 JP H0828525 B2 JPH0828525 B2 JP H0828525B2 JP 63099939 A JP63099939 A JP 63099939A JP 9993988 A JP9993988 A JP 9993988A JP H0828525 B2 JPH0828525 B2 JP H0828525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gallium arsenide
- type
- photovoltaic element
- type gallium
- manufacturing
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高効率光起電力素子に関する。
（従来の技術） 従来の光起電力素子の動作は、エス・エム・ツェー
（S.M.Sze）によるジョン・ウィリー・アンド・サンズ
社（John Wiley ＆ Sons Inc.,2nd ed.1981）のフィジ
クス・オブ・セミコンダクタ・デバイス（Physics of S
emiconductor Devices）799頁に記述されているごと
く、当該分野では公知である。第４図は、従来の光起電
力素子の構造図であり、２はｎ型砒化ガリウム層を、３
はｐ型砒化ガリウム層を、12は電極を示す。
（S.M.Sze）によるジョン・ウィリー・アンド・サンズ
社（John Wiley ＆ Sons Inc.,2nd ed.1981）のフィジ
クス・オブ・セミコンダクタ・デバイス（Physics of S
emiconductor Devices）799頁に記述されているごと
く、当該分野では公知である。第４図は、従来の光起電
力素子の構造図であり、２はｎ型砒化ガリウム層を、３
はｐ型砒化ガリウム層を、12は電極を示す。
（発明が解決しようとする課題） 従来の砒化ガリウム光起電力素子は、 １）入射光が表面近傍でほとんど吸収されるため、電子
または、正孔が電極に拡散するまでに再結合して、電流
に寄与しない。
または、正孔が電極に拡散するまでに再結合して、電流
に寄与しない。
２）直列抵抗を下げ、また、開放電圧を上げるために、
ｎ型砒化ガリウム、ｐ型砒化ガリウムの不純物濃度を上
げると、キャリアの拡散長が短くなり、短絡電流が下が
る。
ｎ型砒化ガリウム、ｐ型砒化ガリウムの不純物濃度を上
げると、キャリアの拡散長が短くなり、短絡電流が下が
る。
という欠点が存在する。
また、 ３）短絡電流を大きくするためには、ｐ型砒化ガリウム
層を十分薄くしなければならない。開放電圧を大きくす
るためには、pn接続の不純物分布が急峻、かつ、高濃度
でなければならない。つまり、pn接合の不純物分布が急
峻、高濃度で、かつ、十分薄いｐ層を作成しなければな
らない。
層を十分薄くしなければならない。開放電圧を大きくす
るためには、pn接続の不純物分布が急峻、かつ、高濃度
でなければならない。つまり、pn接合の不純物分布が急
峻、高濃度で、かつ、十分薄いｐ層を作成しなければな
らない。
という製造上の困難さが伴う。
本発明の目的は、以上のような従来の光起電力素子の
欠点をなくし、キャリアの拡散長を長くし、表面近傍で
吸収された光を最大限利用して短絡電流を大きくする、
新規な光起電力素子を提供することにある。
欠点をなくし、キャリアの拡散長を長くし、表面近傍で
吸収された光を最大限利用して短絡電流を大きくする、
新規な光起電力素子を提供することにある。
（課題が解決するための手段） 本発明は、pn接合を用いた光起電力素子において、半
導体基板上に横方向にpn接合を並べ、前記pn接合の列に
交差するようにｎ型、ｐ型半導体の列を交互に備え、前
記ｎ型、ｐ型半導体上にオーミック電極を備えたことを
特徴とする光起電力素子である。
導体基板上に横方向にpn接合を並べ、前記pn接合の列に
交差するようにｎ型、ｐ型半導体の列を交互に備え、前
記ｎ型、ｐ型半導体上にオーミック電極を備えたことを
特徴とする光起電力素子である。
本発明の製造方法は、上記の光起電力素子の製造方法
において、｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板を用
い、エッチングで｛111｝Ａ面をストライプ状に出し、
分子線エピタキシャル成長法でシリコンを添加した砒化
ガリウムを成長させ、横方向にpn接合を並べ、前記pn接
合の列に交差するようにイオン注入によりｎ型、ｐ型砒
化ガリウムの列を交互に形成することを特徴とする光起
電力素子の製造方法である。
において、｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板を用
い、エッチングで｛111｝Ａ面をストライプ状に出し、
分子線エピタキシャル成長法でシリコンを添加した砒化
ガリウムを成長させ、横方向にpn接合を並べ、前記pn接
合の列に交差するようにイオン注入によりｎ型、ｐ型砒
化ガリウムの列を交互に形成することを特徴とする光起
電力素子の製造方法である。
（作用） 短絡電流を大きくするには、キャリアの拡散長を長く
する必要がある。そのためには、以下に述べるドーピン
グ超格子を利用して、表面近傍で吸収された光で生成さ
れた電子正孔対を空間的に分離させ、電子、正孔の拡散
長を長くする。さらに、電極接続部分のみ、高濃度ｐ型
半導体、高濃度ｎ型半導体にし、ドーピング超格子のｎ
型半導体、ｐ型半導体に空乏層を延ばして電界を作り、
電子、正孔の拡散長を長くさせる。
する必要がある。そのためには、以下に述べるドーピン
グ超格子を利用して、表面近傍で吸収された光で生成さ
れた電子正孔対を空間的に分離させ、電子、正孔の拡散
長を長くする。さらに、電極接続部分のみ、高濃度ｐ型
半導体、高濃度ｎ型半導体にし、ドーピング超格子のｎ
型半導体、ｐ型半導体に空乏層を延ばして電界を作り、
電子、正孔の拡散長を長くさせる。
第５図はドーピング超格子のバンド構造図であり、２
はｎ型砒化ガリウム層を、３はｐ型砒化ガリウム層を示
す。このようなドーピング超格子に光を入射させると、
ｎ型砒化ガリウム層、ｐ型砒化ガリウム層それぞれに電
子正孔対が生成されるが、第５図に示すポテンシャル分
布のため、電子はｎ型砒化ガリウム層に、正孔はｐ型砒
化ガリウム層に移動する。従って、電子と正孔が空間的
に分離され、電子と正孔が再結合する確率が減少するた
め、電子、正孔の寿命が長くなる。この事実は、エイチ
・クンツエル（H.Kunzel）らによる文献アプライド・フ
ィジクス・レターズ（Applied Physics Letters）1982
年41巻852頁で報告されている。
はｎ型砒化ガリウム層を、３はｐ型砒化ガリウム層を示
す。このようなドーピング超格子に光を入射させると、
ｎ型砒化ガリウム層、ｐ型砒化ガリウム層それぞれに電
子正孔対が生成されるが、第５図に示すポテンシャル分
布のため、電子はｎ型砒化ガリウム層に、正孔はｐ型砒
化ガリウム層に移動する。従って、電子と正孔が空間的
に分離され、電子と正孔が再結合する確率が減少するた
め、電子、正孔の寿命が長くなる。この事実は、エイチ
・クンツエル（H.Kunzel）らによる文献アプライド・フ
ィジクス・レターズ（Applied Physics Letters）1982
年41巻852頁で報告されている。
ダブユ・アイ・ワング（W.I.Wang）らによる文献アプ
ライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Lett
ers）1985年47巻826頁で報告されているように、分子線
エピタキシャル成長法によりシリコン・ドーピングした
砒化ガリウムを成長させると、基板面方位により、砒化
ガリウムは、ｎ型にも、ｐ型にもなることが知られてい
る。｛111｝Ａ方向砒化ガリウム基板にはｐ型砒化ガリ
ウムが成長するのに対し、｛111｝Ｂ、｛100｝、｛11
0｝方向砒化ガリウム基板にはｎ型砒化ガリウムが成長
する。また、デ・エル・ミラー（D.L.Miller）は文献ア
プライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Le
tters）1985年47巻1309頁で以下のことを報告してい
る。
ライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Lett
ers）1985年47巻826頁で報告されているように、分子線
エピタキシャル成長法によりシリコン・ドーピングした
砒化ガリウムを成長させると、基板面方位により、砒化
ガリウムは、ｎ型にも、ｐ型にもなることが知られてい
る。｛111｝Ａ方向砒化ガリウム基板にはｐ型砒化ガリ
ウムが成長するのに対し、｛111｝Ｂ、｛100｝、｛11
0｝方向砒化ガリウム基板にはｎ型砒化ガリウムが成長
する。また、デ・エル・ミラー（D.L.Miller）は文献ア
プライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Le
tters）1985年47巻1309頁で以下のことを報告してい
る。
1H3PO4:10H2O2のエッチャントが｛111｝Ａ面のみエッ
チング速度が遅いという事実を利用して、砒化ガリウム
基板を1H3PO4:10H2O2のエッチャントで｛111｝Ａ面を作
り、その後分子線エピタキシャル成長法でシリコン・ド
ーピング砒化ガリウムを成長させると、横方向にpn接合
が作成できる。第６図は、横方向のpn接合を示した図で
あり、２はｎ型砒化ガリウムを、３はｐ型砒化ガリウム
を、７は｛111｝Ａ面を、８は｛100｝面を示す。｛10
0｝面にはｎ型砒化ガリウムが、｛111｝Ａ面にはｐ型砒
化ガリウムが成長するため、横方向に、pn接合が作成で
きるのである。
チング速度が遅いという事実を利用して、砒化ガリウム
基板を1H3PO4:10H2O2のエッチャントで｛111｝Ａ面を作
り、その後分子線エピタキシャル成長法でシリコン・ド
ーピング砒化ガリウムを成長させると、横方向にpn接合
が作成できる。第６図は、横方向のpn接合を示した図で
あり、２はｎ型砒化ガリウムを、３はｐ型砒化ガリウム
を、７は｛111｝Ａ面を、８は｛100｝面を示す。｛10
0｝面にはｎ型砒化ガリウムが、｛111｝Ａ面にはｐ型砒
化ガリウムが成長するため、横方向に、pn接合が作成で
きるのである。
（実施例） 第１図は、請求項１に記載の横方向にpnpnが形成され
ている高効率光起電力素子の構造の一実施例を示した図
である。１は｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板
を、２はｎ型砒化ガリウム層を、３はｐ型砒化ガリウム
層を、４は高濃度ｎ型砒化ガリウム層を、５は高濃度ｐ
型砒化ガリウム層を、６は透明オーミック電極を示す。
第２図（ａ）は横方向のpnpnのバンド図を、（ｂ）はｎ
型砒化ガリウム層２のバンド図を、（ｃ）はｐ型砒化ガ
リウム層３のバンド図を示す。ドーピング超格子で吸収
された光で生成された電子正孔対は、第２図（ａ）に示
すバンド構造のため、ただちに空間的に分離される。ｎ
型砒化ガリウム層２は第２図（ｂ）に示すように電界が
掛かっているので、電子は高濃度ｎ型層に移動する。ｐ
型砒化ガリウム層３も第２図（ｃ）に示すように電界が
掛かっているので、正孔は高濃度ｐ型層に移動する。以
上のように、電子、正孔の拡散長は、電界のため増加す
るので、短絡電流は増加する。
ている高効率光起電力素子の構造の一実施例を示した図
である。１は｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板
を、２はｎ型砒化ガリウム層を、３はｐ型砒化ガリウム
層を、４は高濃度ｎ型砒化ガリウム層を、５は高濃度ｐ
型砒化ガリウム層を、６は透明オーミック電極を示す。
第２図（ａ）は横方向のpnpnのバンド図を、（ｂ）はｎ
型砒化ガリウム層２のバンド図を、（ｃ）はｐ型砒化ガ
リウム層３のバンド図を示す。ドーピング超格子で吸収
された光で生成された電子正孔対は、第２図（ａ）に示
すバンド構造のため、ただちに空間的に分離される。ｎ
型砒化ガリウム層２は第２図（ｂ）に示すように電界が
掛かっているので、電子は高濃度ｎ型層に移動する。ｐ
型砒化ガリウム層３も第２図（ｃ）に示すように電界が
掛かっているので、正孔は高濃度ｐ型層に移動する。以
上のように、電子、正孔の拡散長は、電界のため増加す
るので、短絡電流は増加する。
第３図は、請求項２に記載の横方向にpnpnが形成され
ている高効率光起電力素子の作成方法の一実施例を示し
た図である。作成方法は以下の通りである。
ている高効率光起電力素子の作成方法の一実施例を示し
た図である。作成方法は以下の通りである。
１）第３図（ａ）のように、｛100｝方向半絶縁性砒化
ガリウム基板１を1H3PO4:10H2O2エッチャントでストラ
イプ状にエッチングをおこない、｛111｝Ａ面を出す。
ガリウム基板１を1H3PO4:10H2O2エッチャントでストラ
イプ状にエッチングをおこない、｛111｝Ａ面を出す。
２）通常の分子線エピタキシャル成長法でシリコンを添
加した砒化ガリウムを約１μｍ成長させる。すると、第
３図（ｂ）の示すように、｛111｝Ａ面にはｐ型砒化ガ
リウムが、｛100｝面にはｎ型砒化ガリウムが成長す
る。第３図（ｃ）は、第３図（ｂ）を上部から見た図で
ある。
加した砒化ガリウムを約１μｍ成長させる。すると、第
３図（ｂ）の示すように、｛111｝Ａ面にはｐ型砒化ガ
リウムが、｛100｝面にはｎ型砒化ガリウムが成長す
る。第３図（ｃ）は、第３図（ｂ）を上部から見た図で
ある。
３）シリコン、または、マグネシウムのイオン注入をス
トライプ状におこない、第３図（ｄ）のように、深さ約
１μｍの高濃度ｎ型砒化ガリウム層４、高濃度ｐ型砒化
ガリウム層５を作成する。
トライプ状におこない、第３図（ｄ）のように、深さ約
１μｍの高濃度ｎ型砒化ガリウム層４、高濃度ｐ型砒化
ガリウム層５を作成する。
４）最後に、第３図（ｅ）のように、透明オーミック電
極６を作成する。
極６を作成する。
以上の方法で、第１図のような光起電力素子が作成で
きる。
きる。
（発明の効果） 本発明の高効率光起電力素子の特徴は、以下のとうり
である。
である。
１）表面近傍でほとんど吸収された入射光により生成さ
れた電子正孔対は、空間的に分離されるので、電子、正
孔の寿命が延びる。
れた電子正孔対は、空間的に分離されるので、電子、正
孔の寿命が延びる。
２）ｎ型砒化ガリウム層、ｐ型砒化ガリウム層中では、
内部電界が生じているので、さらに、電子、正孔の寿命
が延びる。
内部電界が生じているので、さらに、電子、正孔の寿命
が延びる。
また、 ４）表面に凹凸ができるので、入射光の反射率が減少
し、吸収率は増加する。
し、吸収率は増加する。
という効果も期待できる。
第１図は本発明の高効率光起電力素子の一実施例の断面
構造を、第２図は該高効率光起電力素子のエネルギーバ
ンド図を、第３図は本発明の高効率光起電力素子作成方
法の一実施例を、第４図は従来の光起電力素子の構造の
断面図を、第５図はドーピング超格子のエネルギーバン
ド図を、第６図は｛111｝Ａ面にｐ型のシリコン・ドー
ピング砒化ガリウムが成長する図を示す。 １……｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板、２……
ｎ型砒化ガリウム層、３……ｐ型砒化ガリウム層、４…
…高濃度ｎ型砒化ガリウム層、５……高濃度ｐ型砒化ガ
リウム層、６……透明オーミック電極、７……｛111｝
Ａ面、８……｛100｝面、９……伝導帯下端、10……価
電子帯上端、11……フェルミ準位、12……電極。
構造を、第２図は該高効率光起電力素子のエネルギーバ
ンド図を、第３図は本発明の高効率光起電力素子作成方
法の一実施例を、第４図は従来の光起電力素子の構造の
断面図を、第５図はドーピング超格子のエネルギーバン
ド図を、第６図は｛111｝Ａ面にｐ型のシリコン・ドー
ピング砒化ガリウムが成長する図を示す。 １……｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板、２……
ｎ型砒化ガリウム層、３……ｐ型砒化ガリウム層、４…
…高濃度ｎ型砒化ガリウム層、５……高濃度ｐ型砒化ガ
リウム層、６……透明オーミック電極、７……｛111｝
Ａ面、８……｛100｝面、９……伝導帯下端、10……価
電子帯上端、11……フェルミ準位、12……電極。
Claims (2)
- 【請求項１】pn接合を用いた光起電力素子において、半
導体基板上に横方向にpn接合を並べ、前記pn接合の列に
交差するようにｎ型、ｐ型半導体の列を交互に備え、前
記ｎ型、ｐ型半導体上にオーミック電極を備えたことを
特徴とする光起電力素子。 - 【請求項２】第１項記載の光起電力素子の製造方法にお
いて、｛100｝方向半絶縁性砒化ガリウム基板を用い、
エッチングで｛111｝Ａ面をストライプ状に出し、分子
線エピタキシャル成長法でシリコンを添加した砒化ガリ
ウムを成長させ、横方向にpn接合を並べ、前記pn接合の
列に交差するようにイオン注入によりｎ型、ｐ型砒化ガ
リウムの列を交互に形成することを特徴とする光起電力
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099939A JPH0828525B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 高効率光起電力素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099939A JPH0828525B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 高効率光起電力素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270279A JPH01270279A (ja) | 1989-10-27 |
| JPH0828525B2 true JPH0828525B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=14260687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63099939A Expired - Lifetime JPH0828525B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 高効率光起電力素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828525B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07326730A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置，その製造方法，単一電子デバイス，及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP63099939A patent/JPH0828525B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01270279A (ja) | 1989-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3936319A (en) | Solar cell | |
| US6034321A (en) | Dot-junction photovoltaic cells using high-absorption semiconductors | |
| US4431858A (en) | Method of making quasi-grain boundary-free polycrystalline solar cell structure and solar cell structure obtained thereby | |
| US9712105B2 (en) | Lateral photovoltaic device for near field use | |
| EP1094521A2 (en) | Solar cell with bypass function and multi-junction stacked type solar cell with bypass function, and method for manufacturing these devices | |
| US11335822B2 (en) | Multijunction solar cell having patterned emitter and method of making the solar cell | |
| JPS6327851B2 (ja) | ||
| JPH09283779A (ja) | 太陽電池 | |
| JPS63128677A (ja) | 半導体受光装置の製造方法 | |
| JPH10261810A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| US5107311A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| US4219830A (en) | Semiconductor solar cell | |
| JPH0828525B2 (ja) | 高効率光起電力素子とその製造方法 | |
| US4914495A (en) | Photodetector with player covered by N layer | |
| US4922314A (en) | Hot charge-carrier transistors | |
| JPH0955522A (ja) | トンネルダイオード | |
| KR102179339B1 (ko) | 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP2934072B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2692971B2 (ja) | 半導体光放出素子 | |
| JP2758611B2 (ja) | バイポーラトランジスタ素子 | |
| JP2546097Y2 (ja) | 発光ダイオード | |
| JP2675867B2 (ja) | 半導体光放出素子 | |
| KR970006610B1 (ko) | 매립 메사 애벌런치 포토다이오드(Buried Mesa Avalanche Photodiode)구조 및 제조방법 | |
| JPS5821434B2 (ja) | タイヨウデンチ | |
| JPH02170580A (ja) | Ｐｉｎフォトダイオード |