JPH09199743A

JPH09199743A - 太陽電池及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09199743A
Application number: JP8009441A
Authority: JP
Inventors: Nagayasu Yamagishi; 長保山岸; Takashi Ueda; 孝上田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】構成材料によらず、優れた変換効率を有する
太陽電池を提供する。【解決手段】第１導電型半導体基板１０上に、この第
１導電型半導体基板１０の上側に設けられた第１導電型
半導体層１２と、この第１導電型半導体層１２上に設け
られたアンドープ半導体層１６と、このアンドープ半導
体層１６上に設けられた第２導電型半導体層１８とを具
えている。アンドープ半導体中には、埋め込み形成され
た第１または第２導電型の、柱状の微結晶１４を、複数
個具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池及びその作製技術としては、例
えば文献（アドバンストエレクトニクスシリーズＩ
−ＩＩＩ、太陽エネルギー工学、ｐ．２１，培風館、１
９９４年）に開示されたものがある。

【０００３】従来の文献に開示されている太陽電池の概
略構成を図５に示す。図５は、Ｓｉウエハ５０を用いた
接合型太陽電池の断面図である。

【０００４】ｎ形半導体層５２側から光が入射すると、
ｐｎ接合の界面に電子および正孔が生成される。このた
め、接合部に形成されている拡散電位差に起因する電界
によって、電子は表面（ｎ形半導体層５２側）へ引き寄
せられ、一方、正孔は裏面（ｐ形半導体層５０側）へ引
き寄せられる。このとき、太陽電池の表面と裏面との間
に起電力が発生するので、太陽電池の表面と裏面との間
に外部抵抗（Ｒ_L ）５８を接続することによって、ｐ形
半導体層５０からｎ形半導体層５２へ向かって光電流
（Ｉ_ph）が流れて電力として取り出される。

【０００５】また、従来は文献に開示されているＳｉウ
エハの代わりに、高い変換効率を得るために、構成材料
としてＧａＡｓとかＩｎＰとかが使用されている。

【０００６】また、製造コストを安くするために、Ｇａ
ＡｓやＩｎＰの代わりに、アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ）などの材料も使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの構成材料を用いた太陽電池であっても以下に
述べるような共通する課題がある。

【０００８】太陽電池の起電力（開放電圧Ｖ_OC）は、
使用される太陽電池の構成材料、ここでは半導体材料に
よってほぼ決まる。

【０００９】また、太陽電池のｐｎ接合の界面或いは
表面及び裏面での再結合によって外部に取り出すことの
できる光電流（Ｉ_ph）が制限される。このため、太陽電
池の性能が著しく劣化する。

【００１０】更に、ｎ型またはｐ型半導体層を形成す
る際に、それぞれの層の結晶構造に欠陥が生じた場合、
キャリアの拡散長が短くなったり、キャリアの寿命が短
くなり、およびキャリアが消失してしまうという問題が
ある。この結果、光によって生成したキャリアをｐｎ接
合の界面で有効に捕集することができなくなり、その結
果、太陽電池の性能劣化の原因ともなっていた。

【００１１】そこで、使用する構成材料によらず、優れ
た変換効率を有する太陽電池及びその製造方法の出現が
望まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この第１発明の太陽電池
によれば、第１導電型半導体層と、この第１導電型半導
体の上側に設けられたアンドープ半導体層と、アンドー
プ半導体層の上側に設けられた第２導電型半導体層とを
具える太陽電池において、アンドープ半導体層中に、埋
め込み形成されている第１または第２導電型の柱状の微
結晶を、複数個具えていることを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、アンドープ半導体層中
に、第１または第２導電型の微結晶を複数個埋め込んだ
構造となっているので、第１導電型及び第２導電型半導
体層との接合部の、すなわちキャリア密度で決定される
接合厚みを従来の空乏層幅Ｗとするとき、この発明で
は、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間の
接合部の空乏層の幅Ｗは、従来の幅Ｗに、接合部に垂直
方向の柱状の微結晶の大きさ（高さ）（ｈ）分だけ加算
されたＷ＋ｈとなる。従って、太陽電池に光が入射した
場合、太陽電池は実効的に空乏層幅（Ｗ＋ｈ）が増大す
ることになり、その結果、、スペクトル応答が改善さ
れ、よって変換効率（ここで、変換効率とは、入力光パ
ワーに対する最大出力電力との比を百分率で表したもの
をいう。）を高めることが可能となる。

【００１４】また、第１発明の実施に当たっては、好ま
しくは、微結晶には深いエネルギー準位を有する不純物
をドープピングするのが好適である。微結晶中に、深い
エネルギー準位を有する不純物がドープされた場合、こ
の導入された深いエネルギー準位を介したマルチフォト
ン過程（ここで、マルチフォトン過程とは、２個以上の
光子（フォトン）が関与する遷移過程をいう。）によっ
て、長波長光が微結晶に吸収される。このため、光吸収
が起こった分、太陽電池の光電流に寄与して太陽電池の
変換効率を増大させる。

【００１５】また、第２発明では、第１導電型半導体層
と、該第１導電型半導体層の上側に設けられた第２導電
型半導体層とを具える太陽電池において、第１または第
２導電型半導体層中に、埋め込み形成されている第１ま
たは第２導電型の、柱状の微結晶を、複数個具えている
ことを特徴とする。

【００１６】このため、第１導電型半導体層または第２
導電型半導体層中に柱状の微結晶を埋め込んだ構造の太
陽電池の場合であっても、上述した第１発明のときと同
様に、空乏層幅を広げることができるので、太陽電池の
変換効率を高めることができる。

【００１７】また、第３発明では、第１導電型半導体基
板の上側に、第１導電型半導体層、アンドープ半導体層
及び第２導電型半導体層を順次成長させて太陽電池を製
造するに当たり、第１導電型半導体層の上側にドロップ
レットエピタキシャル法を用いて、成長させるべき柱状
の微結晶の導電型を決める不純物をドーピングしなが
ら、当該微結晶を成長させる工程と、第１導電型半導体
層の上側に、微結晶を埋込むようにして、アンドープ半
導体層を成長させる工程とを含むことを特徴とする。

【００１８】このように、ドロップレットエピタキシャ
ル法を用いて、成長させるべき柱状の微結晶の導電型を
決める不純物をドーピングしながら、第１導電型半導体
層の上側に柱状の微結晶を成長させるので、第１または
第２導電型の、柱状の微結晶を、アンドープ半導体層中
に所望の生成密度で埋込み形成できる。

【００１９】また、柱状の微結晶の成長と成長しつつあ
る当該微結晶中の不純物ドーピングとを同時に一回の工
程によって行うことができる。従って、従来の工程数を
あまり増加させずに、柱状の微結晶を成長させることが
可能となる。

【００２０】また、第３発明では、好ましくは、この柱
状の微結晶中に、深いエネルギー準位を有する不純物を
ドーピングするのが好適である。深いエネルギー準位の
不純物をドーピングする際も導電型を決める不純物のド
ーピングと同時に行うので、工程数を増加させることは
ない。

【００２１】また、第４発明では、第１導電型半導体基
板の上側に、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体
層を順次成長させて太陽電池を製造するに当たり、第１
導電型半導体層の上側にドロップレットエピタキシャル
法を用いて、成長させるべき柱状の微結晶の導電型を決
める不純物をドーピングしながら、当該微結晶を成長さ
せる工程と、第１導電型半導体層の上側に、この微結晶
を埋め込むようにして、第２導電型半導体層を成長させ
る工程とを含むことを特徴とする。

【００２２】第４発明においても、第３発明と同様に第
１または第２導電型の、柱状の微結晶を、アンドープ半
導体層中に所望の生成密度で埋込み形成が可能になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
太陽電池、特にＧａＡｓ材料を用いた接合型太陽電池の
構造およびその製造方法の実施形態について説明する。
尚、図１〜図４は、この発明が理解できる程度に各構成
成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してある
にすぎない。

【００２４】［ｐｉｎ接合型太陽電池の構造］まず、図
１を参照して、ｐｉｎ接合型太陽電池の構造につき説明
する。尚、図１は、ｐｉｎ接合型太陽電池の概略構造を
説明するための斜視図である。

【００２５】ｐｉｎ接合型太陽電池は、第１導電型半導
体基板１０と、この第１導電型半導体基板１０の上側に
設けられた第１導電型半導体層１２と、第１導電型半導
体層１２上に設けられたアンドープ半導体層１６と、こ
のアンドープ半導体層１６上に設けられた第２導電型半
導体層１８とを具えている。また、アンドープ半導体層
１６中には、埋め込み形成されている第１導電型の、柱
状の微結晶１４を具えている。尚、この実施形態では、
以下、第１導電型半導体基板１０をｎ型ＧａＡｓ基板、
第１導電型半導体層１２をｎ型ＧａＡｓ層、アンドープ
半導体層１２をアンドープＧａＡｓ層（ｉ層ともい
う。）、第２導電型半導体層１６をｐ型ＧａＡｓ層、お
よび微結晶をｎ型微結晶（柱状微結晶ともいう。）と称
する。

【００２６】このｐｉｎ接合型太陽電池は、ｉ層１６中
に、埋め込み形成されているｎ型の微結晶１４を、複数
個具えている（図１では、ｎ型微結晶１４を点線で示
す。）。

【００２７】この実施形態では、ｎ型微結晶１４を、ｎ
型ＧａＡｓ層１２側に接合して成長させた例を示してあ
るが、このｎ型微結晶１４をｎ型ＧａＡｓ層１２から離
間させてｉ層１６に埋め込んであっても良い。また、図
１に示す例では、ｎ型微結晶１４の形状を円状にしてあ
るが、なんらこの形状に限定されず、円状以外の柱状
（凸状を含む）の形状であっても良い。

【００２８】また、この実施形態では、柱状微結晶１４
にｎ型の不純物をドープした例を示してあるが、下地の
ｎ型ＧａＡｓ基板１０の代わりに、ｐ型ＧａＡｓ基板を
用いた場合には、柱状微結晶１４にｐ型の不純物をドー
ピングするのが良い。

【００２９】このように、ｉ層１６中に柱状の微結晶１
４を埋込むことによって、ｐｉｎ接合部の領域は、従来
のキャリア密度で決定される接合部の厚み（欠乏層幅）
をＷとした場合、この実施形態では接合に垂直な方向の
高さｈを有する微結晶１４が埋め込まれているため、微
結晶のある部分での空乏層幅はＷ＋ｈとなる。このよう
に、空乏層幅が拡大されることによって、実効的に空乏
層幅が増大することになるので、光が接合部へ入射され
たときに生成されるキャリアを実質的に全て捕集するこ
とが可能となる。このため、太陽電池のスペクトル応答
が改善されて変換効率が増大する。

【００３０】更に、柱状微結晶１４に深いエネルギー準
位を有する不純物、例えば、鉄（Ｆｅ）またはクロム
（Ｃｒ）或いはバナジウム（Ｖ）などをドープさせるの
が好適である。深いエネルギー準位を有する不純物をド
ープさせることにより、マルチフォトン過程（マルチフ
ォトン過程とは、２個以上の光子（フォトン）が関与す
る遷移過程をいう。）による長波長側での光吸収が接合
部で起こり、この光吸収が太陽電池の光電流に寄与して
変換効率を増大させることができるいう利点もある。

【００３１】また、ｐｉｎ接合型太陽電池のｐ型ＧａＡ
ｓ層１８の表面には、表面電極２０が設けられており、
一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の裏面には、裏面電極２２
が設けられいる。この表面電極２０および裏面電極２２
を用いて外部抵抗（図示せず）を接続することにより、
太陽電池の外部に電流（光電流）が流れ電力として取り
出すことができる。

【００３２】［ｐｉｎ接合型太陽電池の製造方法］次
に、図２を参照して、ｐｉｎ接合型太陽電池の製造方法
につき説明する。

【００３３】図２の（Ａ）〜（Ｅ）は、製造工程図であ
って、各図は製造段階で得られる構造体をストライプ状
の表面電極に対し直交する方向に沿って切断したときの
断面切り口を示した図である。

【００３４】ｎ型ＧａＡｓ基板１０上にバッファ層（図
示せず）を形成する。このバッファ層は基板１０の表面
を均一な結晶面にするために形成する。

【００３５】このバッファ層上に、例えば気相成長法
（ＶＰＥ）を用いて第１導電型半導体層（ｎ型ＧａＡｓ
層）１２を成長させる（図２の（Ａ））。このとき、ｎ
型ドーパントとして例えばジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₄ ）を用
いるのが良い。このようにして形成されたｎ型ＧａＡｓ
層１２の密度は、約２×１０¹⁷／ｃｍ² となる。尚、ｎ
型ＧａＡｓ層１２をベース層とも称する。

【００３６】次に、ドロップレットエピタキシー法を用
いて、微結晶１４を形成する。そのため、反応炉内にト
リメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスを供給してｎ型ＧａＡ
ｓ層１２上にガリウム（Ｇａ）液滴を形成する。その
後、アルシン（ＡｓＨ₃ ）ガスを反応炉内に供給するこ
とにより、ガリウム（Ｇａ）液滴が結晶化してＧａＡｓ
の微結晶１４となる（図２の（Ｂ））。

【００３７】このとき、微結晶１４の体積は、供給する
ガス量に比例して変化する。また、微結晶１４の直径
は、ほぼ成長温度によって決まる。例えば、成長温度が
５５０℃では微結晶の直径は０．１μｍ程度となり、ま
た、７００℃では直径は１μｍ程度となる。また、微結
晶１４の生成密度は、成長温度およびＴＭＧガス供給速
度によって変化する。この出願に係る発明者らによれ
ば、生成密度は１０⁶ ／ｃｍ² 程度から１０⁸ ／ｃｍ²
程度まで変化することが実験的に確認されている。

【００３８】例えば、基板温度を７００℃とし、ＴＭＧ
ガス供給速度を９．３×１０^-6モル（ｍｏｌ）／分とし
た場合、生成されたＧａＡｓの微結晶１４の直径は１μ
ｍとなり、生成密度（微結晶の生成密度）は７×１０⁵
／ｃｍ² 程度になる。また、柱状微結晶１４の間隔は、
キャリアの拡散長と同じ長さまたは拡散長より短いのが
望ましい。なぜなら、このような間隔にすることによ
り、接合部での光吸収を効率的に行わせることができる
ためである。

【００３９】また、柱状微結晶１４を形成するとき、深
いエネルギー準位を有する不純物をドーピングするのが
好適である。この不純物としては、例えば鉄（Ｆｅ）と
かクロム（Ｃｒ）或いはバナジウム（Ｖ）等を用いて、
ｎ型ドーパントのジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₄ ）と同時にドー
ピングする。このような深いエネルギー準位の不純物が
微結晶にドーピングされたｐｉｎ接合型太陽電池は、マ
ルチフォトン過程により長波長光を吸収して光電流に寄
与するため、変換効率が増大する。ここで長波長とは１
μｍ以上の波長をいう。

【００４０】次に、ｎ型ＧａＡｓ層１２の上側に、例え
ばＶＰＥ法を用いて微結晶を埋め込むようにして、アン
ドープＧａＡｓ層１６を成長させる。ｎ型微結晶１４の
成長とアンドープＧａＡｓ層（ｉ層ともいう。）１６の
成長を交互に繰り返すにとによって、微結晶１４をｉ層
１６中に埋め込む（図２の（Ｃ））。

【００４１】また、図２の（Ｃ）に示す構造体では、微
結晶１４を等間隔に形成してあるが、微結晶１４間の間
隔が異なっていても良い。

【００４２】次に、ｉ層１６上に、例えばＶＰＥ法を用
いて第２導電型半導体層（ここでは、ｐ型ＧａＡｓ層）
１８を成長させる（図２の（Ｄ））。このときのｐ型Ｇ
ａＡｓ層の生成密度を約４×１０¹⁸／ｃｍ² とする。
尚、ｐ型ＧａＡｓ層１８をエミッタ層とも称する。

【００４３】次に、必要に応じてｐ型ＧａＡｓ層上に窓
層とか反射防止膜とか（図示せず）を形成した後、ｐ型
ＧａＡｓ層１８上に表面電極２０を形成し、一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１０の裏面に裏面電極２２を形成する（図
２の（Ｅ））。上述した一連の工程を経てｐｉｎ接合型
太陽電池が完成する。

【００４４】このようにして、ｐｉｎ接合型太陽電池を
作製した場合、微結晶の大きさや生成密度によっては太
陽電池の表面に凹凸が形成されることになるので、テキ
スチャ構造（反射率の低減のために太陽電池の基板表面
を異方性エッチングによって逆ピラミット構造にす
る。）と同じ効果が得られる。このため、太陽電池の反
射率が低減して、変換効率が増大するという利点もあ
る。

【００４５】［ｐｎ接合型太陽電池の構造］次に、図３
を参照して、ｐｎ接合型太陽電池の構造につき説明す
る。尚、図３は、ｐｎ接合型太陽電池の概略構造を説明
するための斜視図である。

【００４６】このｐｎ接合型太陽電池は、第１導電型半
導体基板３０と、この第１導電型半導体基板３０の上側
に設けられた第１導電型半導体層３２と、第１導電型半
導体層３２上に設けられた第２導電型半導体層３６とを
具えている。また、第２導電型半導体層３６中には、第
１導電型の、柱状の微結晶３４を埋め込んである。尚、
この実施形態では、第１導電型半導体基板３０をｎ型Ｇ
ａＡｓ基板、第１導電型半導体層３２をｎ型ＧａＡｓ
層、第２導電型半導体層３６をｐ型ＧａＡｓ層、および
第１導電型微結晶をｎ型微結晶（柱状微結晶ともい
う。）と称する。

【００４７】このｐｎ接合型太陽電池は、ｐ型ＧａＡｓ
層３６中に、埋め込み形成されているｎ型微結晶３４
を、複数個具えている（図３では微結晶３４を点線で示
す。）。

【００４８】また、この実施形態では、ｎ型微結晶３４
を、ｎ型ＧａＡｓ層３２に接合させてｐ型ＧａＡｓ層３
６に形成した例を示しているが、このｎ型微結晶３４を
ｐ型ＧａＡｓ層３６中に埋め込んで形成しても良い。ま
た、微結晶３４をｎ型ＧａＡｓ層３２に埋め込んでも良
い。しかし、微結晶３４をｎ型ＧａＡｓ層３２に埋め込
む場合は、微結晶３４の不純物はｐ型ドーパントとす
る。

【００４９】また、図３に示す例では、微結晶３４の形
状を円状にしてあるが、なんらこの形状に限定されず、
円状以外の柱状（凸状を含む）の形状としても良い。

【００５０】従って、従来のキャリア密度で決定される
接合部の厚み（欠乏層幅）をＷとした場合、ｐ型ＧａＡ
ｓ層３６中に柱状微結晶３４を埋込むこの発明の構造に
よれば、接合部に垂直な方向の高さｈの微結晶３４が埋
め込まれているため、この微結晶３４のところでの空乏
層幅はＷ＋ｈとなる。このように、空乏層幅が拡大され
ることにより、実効的に空乏層幅が増大することになる
ので、光が接合部へ入射されたとき生成されるキャリア
は実質的に全て捕集される。従って、太陽電池のスペク
トル応答が改善されて変換効率が増大する。

【００５１】更に、ｎ型微結晶３４に深いエネルギー準
位を有する不純物、例えば、鉄（Ｆｅ）またはクロム
（Ｃｒ）或いはバナジウム（Ｖ）などをドープさせるこ
とにより、上述したｐｉｎ接合型太陽電池で説明したと
同様にマルチフォトン過程による長波長側での光吸収が
ｐｎ接合部で起こり、太陽電池の光電流に寄与して変換
効率が増加するという利点がある。

【００５２】また、ｐｎ接合型太陽電池は、ｐ型ＧａＡ
ｓ層３８の表面には、表面電極３８を設けてあり、一
方、ｎ型ＧａＡｓ基板３０の裏面には、裏面電極４０を
設けている。この表面電極３８および裏面電極４０を用
いて外部抵抗（図示せず）を接続することにより、太陽
電池の外部に電流（光電流）が流れ電力として取り出す
ことができる。

【００５３】［ｐｎ接合型太陽電池の製造方法］次に、
図４を参照して、ｐｎ接合型太陽電池の製造方法につき
説明する。

【００５４】図４の（Ａ）〜（Ｄは、製造工程図であっ
て、各図は製造段階で得られる構造体をストライプ状の
表面電極に対し直交する方向に沿って切断したときの断
面切り口を示した図である。

【００５５】ｎ型ＧａＡｓ基板３０上にバッファ層（図
示せず）を形成する。このバッファ層は基板１０の表面
を均一な結晶面にするために形成する。

【００５６】このバッファ層上に、例えば気相成長法
（ＶＰＥ）を用いて第１導電型半導体層（ｎ型ＧａＡｓ
層）３２を成長させる（図４の（Ａ））。このとき、ｎ
型ドーパントとして例えばジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₄ ）を用
いるのが良い。ここでは、ｎ型ＧａＡｓ層３２の生成密
度を約２×１０¹⁷／ｃｍ² とする。

【００５７】次に、ドロップレットエピタキシー法を用
いて、微結晶３４を形成する。そのため、反応炉内にト
リメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスを供給し、ｎ型ＧａＡ
ｓ層３２上にＧａ液滴を形成する。その後、アルシン
（ＡｓＨ₃ ）ガスを供給することにより、ガリウム（Ｇ
ａ）液滴が結晶化してＧａＡｓの微結晶３４となる（図
４の（Ｂ））。

【００５８】この微結晶３４の体積は、供給ガス量に比
例して変化する。また、微結晶３４の直径は、ほぼ成長
温度によって決まる。例えば、成長温度が５５０℃では
微結晶の直径は０．１μｍ程度になり、また、７００℃
では直径は１μｍ程度になる。また、微結晶３４の生成
密度は、成長温度およびＴＭＧガス供給速度によって変
化する。この出願に係る発明者らによれば、生成密度は
１０⁶ ／ｃｍ² 程度から１０⁸ ／ｃｍ² 程度まで変化す
ることが実験的に確認されている。また、微結晶３４の
高さは、ｐｉｎ接合型太陽電池の製造方法で既に説明し
たように数μｍとする。

【００５９】また、この微結晶３４を形成するとき、深
いエネルギー準位を有する不純物をドーピングするのが
好適である。この不純物としては、例えば鉄（Ｆｅ）と
かクロム（Ｃｒ）或いはバナジウム（Ｖ）などを用い
て、ｎ型ドーパントのジシラン（Ｓｉ₂ Ｈ₄ ）と同時に
ドーピングする。このような深いエネルギー準位の不純
物が微結晶にドーピングされたｐｎ接合型太陽電池は、
マルチフォトン過程により長波長光（ここでは１μｍ以
上）を吸収して光電流に寄与するため、変換効率が増大
する。

【００６０】次に、ｎ型ＧａＡｓ層３２の上側に、例え
ばＶＰＥ法を用いて微結晶３４を埋め込むようにして、
ｐ型ＧａＡｓ層３６を成長させる。尚、このとき、微結
晶３４の成長とｐ型ＧａＡｓ層３６の成長を交互に繰り
返すにとにより、ｎ型微結晶３４をｐ型ＧａＡｓ層３６
中に埋め込み形成する（図４の（Ｃ））。

【００６１】また、図４の（Ｃ）に示す構造体では、微
結晶３４を等間隔に形成してあるが、微結晶３４の間隔
が異なっていても良い。このようにして形成されたｐ型
ＧａＡｓ層の生成密度を約４×１０¹⁸／ｃｍ² とする。
尚、ｐ型ＧａＡｓ層３６をエミッタ層とも称する。

【００６２】次に、ｐ型ＧａＡｓ層３６上に表面電極３
８を形成し、基板３０の裏面に裏面電極４０を形成する
（図４の（Ｄ））。

【００６３】次に、必要に応じてｐ型ＧａＡｓ層３６上
に窓層とか反射防止膜とかを形成しても良い（図示せ
ず）。上述した一連の工程を経てｐｎ接合型太陽電池が
完成する。

【００６４】上述した説明で明らかなように、ｐｉｎ接
合型太陽電池では、ｉ層に微結晶を具え、また、ｐｎ接
合型太陽電池ではｎ型またはｐ型ＧａＡｓ層中に、ｎ型
またはｐ型微結晶を複数個具えることによって、太陽電
池の構成材料に制約されずに、起電力（開放電圧Ｖ_oc）
を大きくすることが可能になる。

【００６５】また、太陽電池のｐｎ接合の界面或いは表
面および裏面での再結合による光電流が制限される問題
も、ｉ層中、或いはｐ型ＧａＡｓ層中に、微結晶を設け
ることにより、光の吸収効率を高めるこができるため、
従来よりも優れた変換効率が得られる。また、製造工程
において、半導体結晶に欠陥が生じていても、微結晶を
設けて空乏層が広がる分、光によって生成したキャリア
を十分に捕集することができるので、従来に比べて太陽
電池の性能が向上する。

【００６６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の太陽電池によれば、アンドープ半導体層中に、第
１または第２導電型の、柱状の微結晶を複数個具えてい
る。このように、アンドープ半導体層中に、柱状の微結
晶を埋め込んであるため、接合部での光の吸収効率が高
まる。従って、従来の太陽電池のように構成材料によら
ずに変換効率を増大させることができるので、優れた太
陽電池を得ることができる。

【００６７】また、微結晶に深いエネルギー準位の不純
物をドープピングすることによって、長波長光が微結晶
に吸収されるので、太陽電池の変換効率が増大する。

【００６８】また、太陽電池の製造方法では、アンドー
プ半導体層中に、微結晶を埋め込み形成するとき、ドロ
ップレットエピタキシー法を用いる。このため、微結晶
の成長条件を制御することにより、微結晶を、所望の微
結晶の形状または大きさに形成することができる。ま
た、微結晶をアンドープ半導体層中に埋め込むことによ
って、太陽電池の光の入射面に凹凸が形成されにことに
なるので、表面テキスチャーが構成されたと同じことに
なり、従って、入射光側の表面での反射率を低減できる
ので、太陽電池の変換効率は更に増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のｐｉｎ接合型太陽電池の構造を説明
するための斜視図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、ｐｉｎ接合型太陽電池の製
造工程図である。

【図３】この発明のｐｎ接合型太陽電池の構造を説明す
るための斜視図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、ｐｎ接合型太陽電池の製造
工程図である。

【図５】従来の太陽電池の構造を説明するための断面図
である。

【符号の説明】

１０、３０：ｎ型ＧａＡｓ基板１２、３２：ｎ型ＧａＡｓ層１４、３４：柱状の微結晶１６：アンドープＧａＡｓ層１８、３６：ｐ型ＧａＡｓ層２０、３８：表面電極２２、４０：裏面電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型半導体層と、該第１導電型半
導体の上側に設けられたアンドープ半導体層と、該アン
ドープ半導体層の上側に設けられた第２導電型半導体層
とを具える太陽電池において、前記アンドープ半導体層中に、埋め込み形成されている
第１または第２導電型の柱状の微結晶を、複数個具えて
いることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】請求項１に記載の太陽電池において、前記微結晶は、他に深いエネルギー準位を有する不純物
がドープされていることを特徴とする太陽電池。
【請求項３】請求項１に記載の太陽電池において、前記微結晶の間隔は、キャリアの拡散長以下にしてある
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項４】第１導電型半導体層と、該第１導電型半
導体層の上側に設けられた第２導電型半導体層とを具え
る太陽電池において、前記第１または第２導電型半導体層中に、埋め込み形成
されている第１または第２導電型の柱状の微結晶を、複
数個具えていることを特徴とする太陽電池。
【請求項５】請求項４に記載の太陽電池において、前記微結晶は、深いエネルギー準位を有する不純物がド
ープされていることを特徴とする太陽電池。
【請求項６】請求項４に記載の太陽電池において、前記微結晶の間隔は、キャリアの拡散長以下にしてある
ことを特徴とする太陽電池。
【請求項７】第１導電型半導体基板上側に、第１導電
型半導体層、アンドープ半導体層及び第２導電型半導体
層を順次成長させて太陽電池を製造するに当たり、（ａ）前記第１導電型半導体層の上側にドロップレット
エピタキシャル法を用いて、成長させるべき微結晶の導
電型を決める不純物をドーピングしながら、当該微結晶
を成長させる工程と、（ｂ）前記第１導電型半導体層の上側に、前記微結晶を
埋込むようにして、前記アンドープ半導体層を成長させ
る工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項８】請求項７に記載の太陽電池の製造方法に
おいて、前記（ａ）工程において、前記第１導電型半導体層上に
アンドープ半導体層を形成した後、該アンドープ半導体
層上に前記微結晶を成長させる工程を含むことを特徴と
する太陽電池の製造方法。
【請求項９】請求項７に記載の太陽電池の製造方法に
おいて、前記微結晶には、深いエネルギー準位を有する不純物を
ドーピングする工程を含むことを特徴とする太陽電池の
製造方法。
【請求項１０】第１導電型半導体基板上側に、第１導
電型半導体層及び第２導電型半導体層を順次成長させて
太陽電池を製造するに当たり、（ａ）第１導電型半導体層の上側にドロップレットエピ
タキシャル法を用いて、成長させるべき微結晶の導電型
を決める不純物をドープピングしながら、微結晶を成長
させる工程と、（ｂ）前記第１導電型半導体層の上側に、前記微結晶を
埋め込むようにして、前記第２導電型半導体層を成長さ
せる工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方
法。
【請求項１１】請求項１０に記載の太陽電池の製造方
法において、前記（ａ）工程において、前記第１導電型
半導体層上に第２半導体層を形成した後、該第２半導体
層上に前記微結晶を成長させる工程を含むことを特徴と
する太陽電池の製造方法。
【請求項１２】請求項１０に記載の太陽電池の製造方
法において、前記微結晶には、深いエネルギー準位を有
する不純物をドーピングする工程を含むことを特徴とす
る太陽電池の製造方法。