JPH11163380A - 高効率積層型太陽電池及びその作製方法 - Google Patents
高効率積層型太陽電池及びその作製方法Info
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- JPH11163380A JPH11163380A JP9326034A JP32603497A JPH11163380A JP H11163380 A JPH11163380 A JP H11163380A JP 9326034 A JP9326034 A JP 9326034A JP 32603497 A JP32603497 A JP 32603497A JP H11163380 A JPH11163380 A JP H11163380A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 積層型太陽電池を作成する場合、自然超格子
の発生による結晶表面の荒れ、リーク電流の増大による
変換効率の低下を防ぐために、オフ角を変える方法があ
るが、２種類の異なった材料による太陽電池では、両方
に最適のオフ角を得ることはできなかった。 【解決手段】 積層下部側太陽電池３３に最適なオフ角
を有する基板に、溝を形成した後、オフ角切り替え層３
１をステップフロー成長により形成することにより、積
層上部側太陽電池３０に最適なオフ角を得る太陽電池及
びその製造方法。
の発生による結晶表面の荒れ、リーク電流の増大による
変換効率の低下を防ぐために、オフ角を変える方法があ
るが、２種類の異なった材料による太陽電池では、両方
に最適のオフ角を得ることはできなかった。 【解決手段】 積層下部側太陽電池３３に最適なオフ角
を有する基板に、溝を形成した後、オフ角切り替え層３
１をステップフロー成長により形成することにより、積
層上部側太陽電池３０に最適なオフ角を得る太陽電池及
びその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光エネルギー
の光電変換効率を高めた高効率太陽電池に関するもので
ある。
の光電変換効率を高めた高効率太陽電池に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の太陽電池においては、バンドギャ
ップが異なる２種類の材料を用いて、太陽光の短波長か
ら長波長までの広い範囲のスペクトル成分を光電変換す
る。一般的に、太陽電池においては、バンドギャップが
大きい材料を上部に配置し、バンドギャップが小さい材
料を下部に配置し、それぞれの材料を用いてｐ−ｎダイ
オード構造を作製している。
ップが異なる２種類の材料を用いて、太陽光の短波長か
ら長波長までの広い範囲のスペクトル成分を光電変換す
る。一般的に、太陽電池においては、バンドギャップが
大きい材料を上部に配置し、バンドギャップが小さい材
料を下部に配置し、それぞれの材料を用いてｐ−ｎダイ
オード構造を作製している。
【０００３】図１は、太陽電池の構造を概略的に示す断
面図である。図１を参照して、基板としてＧａＡｓ（１
００）基板（６）を用い、積層上部側太陽電池の材料と
してｐ型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（２）及びｎ型Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（３）を用い、積層下部側太陽陽電池の材料と
してｐ型ＧａＡｓ（４）及びｎ型ＧａＡｓ（５）を用い
ている。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐは室温でのバンドギャップが
１．８ｅＶ以上１．９ｅＶ以下であり、ＧａＡｓのバン
ドギャップは１．４ｅＶである。
面図である。図１を参照して、基板としてＧａＡｓ（１
００）基板（６）を用い、積層上部側太陽電池の材料と
してｐ型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（２）及びｎ型Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ（３）を用い、積層下部側太陽陽電池の材料と
してｐ型ＧａＡｓ（４）及びｎ型ＧａＡｓ（５）を用い
ている。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐは室温でのバンドギャップが
１．８ｅＶ以上１．９ｅＶ以下であり、ＧａＡｓのバン
ドギャップは１．４ｅＶである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の層を形成す
る場合、特定の結晶面に沿って特定の原子が配列する自
然超格子が発生し、結晶表面が荒れたり、リーク電流が
増え、太陽電池としての変換効率が悪くなるという問題
がある。自然超格子は、エピ全面に発生するのではな
く、部分的にドメインを形成する。
る場合、特定の結晶面に沿って特定の原子が配列する自
然超格子が発生し、結晶表面が荒れたり、リーク電流が
増え、太陽電池としての変換効率が悪くなるという問題
がある。自然超格子は、エピ全面に発生するのではな
く、部分的にドメインを形成する。
【０００５】自然超格子の発生を抑制するためには、成
長速度を変える方法、基板のオフ角度を変える方法、成
長速度を変える方法がある。オフ角が自然超格子の発生
に及ぼす影響は、Journal of Applied Physics, Vo
l.75, No.10, p5135-5141でＬ．Ｃ．Ｓｕらが述べて
おり、ＧａＩｎＰでは、フォトルミネッセンス法で測定
した場合、４度のオフ角で自然超格子の発生が最大とな
っている。
長速度を変える方法、基板のオフ角度を変える方法、成
長速度を変える方法がある。オフ角が自然超格子の発生
に及ぼす影響は、Journal of Applied Physics, Vo
l.75, No.10, p5135-5141でＬ．Ｃ．Ｓｕらが述べて
おり、ＧａＩｎＰでは、フォトルミネッセンス法で測定
した場合、４度のオフ角で自然超格子の発生が最大とな
っている。
【０００６】図２はオフ角を説明する図であり、図２
（ａ）は基板（７）となるウエハ全体を示し、図２
（ｂ）は基板を、Ａ−Ｂ軸、すなわち結晶のｙ軸方向に
平行な軸とｚ軸を含む面で切った場合の基板（７）の断
面の拡大図である。基板表面の平坦部をテラス（８）、
段差部をステップ（９）と呼び、ステップの角部を結ん
だ面の、結晶のｘ軸とｙ軸を含む面（１１）に対する傾
きをオフ角（１０）という。
（ａ）は基板（７）となるウエハ全体を示し、図２
（ｂ）は基板を、Ａ−Ｂ軸、すなわち結晶のｙ軸方向に
平行な軸とｚ軸を含む面で切った場合の基板（７）の断
面の拡大図である。基板表面の平坦部をテラス（８）、
段差部をステップ（９）と呼び、ステップの角部を結ん
だ面の、結晶のｘ軸とｙ軸を含む面（１１）に対する傾
きをオフ角（１０）という。
【０００７】ｎ型ＧａＩｎＰ（１５）とｐ型ＧａＩｎＰ
（１６）の太陽電池の材料を積層した図３の構造の太陽
電池において、ｎ型ＧａＡｓ基板（１２）のオフ角を２
度、１０度、１５度、２３度と変えて太陽電池を作製し
た場合、オフ角と変換効率の関係を調べた実験結果を、
表１に示す。実験結果より、１５度のオフ角で変換効率
が最大となることがわかった。オフ角が２度および２３
度の場合と、１５度の場合を比較すると、オフ角が１５
度の場合の方が、自然超格子の発生が抑制されたことに
より、変換効率が高い結果を得ることになった。
（１６）の太陽電池の材料を積層した図３の構造の太陽
電池において、ｎ型ＧａＡｓ基板（１２）のオフ角を２
度、１０度、１５度、２３度と変えて太陽電池を作製し
た場合、オフ角と変換効率の関係を調べた実験結果を、
表１に示す。実験結果より、１５度のオフ角で変換効率
が最大となることがわかった。オフ角が２度および２３
度の場合と、１５度の場合を比較すると、オフ角が１５
度の場合の方が、自然超格子の発生が抑制されたことに
より、変換効率が高い結果を得ることになった。
【０００８】
【表１】
【０００９】ｎ型ＧａＡｓ（２２）とｐ型ＧａＡｓ（２
３）の太陽電池の材料を積層した図４の構造のＧａＡｓ
太陽電池を、ｎ型ＧａＡｓ基板（１２）のオフ角を１
度、２度、１０度、１５度と変えて太陽電池を作製した
場合、オフ角と変換効率の関係を調べた実験結果を、表
２に示す。実験結果より、２度のオフ角で変換効率が最
大となることがわかった。この場合オフ角が１０度、１
５度の場合、太陽電池の形成において、膜の表面が荒れ
ることにより、ダイオードが短絡し、使用に十分な特性
が得られなかった。
３）の太陽電池の材料を積層した図４の構造のＧａＡｓ
太陽電池を、ｎ型ＧａＡｓ基板（１２）のオフ角を１
度、２度、１０度、１５度と変えて太陽電池を作製した
場合、オフ角と変換効率の関係を調べた実験結果を、表
２に示す。実験結果より、２度のオフ角で変換効率が最
大となることがわかった。この場合オフ角が１０度、１
５度の場合、太陽電池の形成において、膜の表面が荒れ
ることにより、ダイオードが短絡し、使用に十分な特性
が得られなかった。
【００１０】
【表２】
【００１１】図１に示すような構造のＧａＩｎＰとＧａ
Ａｓの組み合わせを用いた積層型の太陽電池を作製する
場合の問題点として、成長材料を問わずにオフ角が引き
継がれることがある。
Ａｓの組み合わせを用いた積層型の太陽電池を作製する
場合の問題点として、成長材料を問わずにオフ角が引き
継がれることがある。
【００１２】例えば、オフ角αの基板上にＧａＡｓを積
層すると、成長中、及び成長終了後のＧａＡｓ表面のオ
フ角はαもしくはαに非常に近くなる。次に、この上に
ＧａＩｎＰを積層すると成長中及び成長終了後のＧａＩ
ｎＰのオフ角は、αもしくはαに非常に近くなる。
層すると、成長中、及び成長終了後のＧａＡｓ表面のオ
フ角はαもしくはαに非常に近くなる。次に、この上に
ＧａＩｎＰを積層すると成長中及び成長終了後のＧａＩ
ｎＰのオフ角は、αもしくはαに非常に近くなる。
【００１３】この結果、ＧａＡｓの成長に適した基板の
オフ角度をとると、ＧａＩｎＰの成長には不適である。
このため、異なる材料を積層した積層型の太陽電池にお
いては、従来は、異なった材料の成長に適したオフ角を
得ることはできなかった。
オフ角度をとると、ＧａＩｎＰの成長には不適である。
このため、異なる材料を積層した積層型の太陽電池にお
いては、従来は、異なった材料の成長に適したオフ角を
得ることはできなかった。
【００１４】すなわち、例えば、ＧａＡｓを積層する場
合に適したオフ角は、０度と５度の間であるのに対し、
ＧａＩｎＰに適した範囲は５度以上２０度以下であるの
で、どのオフ角を選択したとしても、両方ともに変換効
率が最大となることはなかった。
合に適したオフ角は、０度と５度の間であるのに対し、
ＧａＩｎＰに適した範囲は５度以上２０度以下であるの
で、どのオフ角を選択したとしても、両方ともに変換効
率が最大となることはなかった。
【００１５】それゆえ本発明の目的は、積層型の太陽電
池において、オフ角が積層上部側太陽電池の材料と積層
下部側太陽電池の材料ともに最適となるようにし、変換
効率が最大となる太陽電池を提供することである。
池において、オフ角が積層上部側太陽電池の材料と積層
下部側太陽電池の材料ともに最適となるようにし、変換
効率が最大となる太陽電池を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、積層下部側太陽電池に最適なオフ角
を有する基板に、所定の深さ、および所定の幅の矩形の
溝を、所定の間隔で、形成した後、積層下部側太陽電池
を形成し、さらにオフ角を切り替える層をステップフロ
ー成長により積層上部側太陽電池に最適なオフ角を得ら
れるように形成することを特徴としている。
ために、本発明は、積層下部側太陽電池に最適なオフ角
を有する基板に、所定の深さ、および所定の幅の矩形の
溝を、所定の間隔で、形成した後、積層下部側太陽電池
を形成し、さらにオフ角を切り替える層をステップフロ
ー成長により積層上部側太陽電池に最適なオフ角を得ら
れるように形成することを特徴としている。
【００１７】基板に溝を形成することにより、積層下部
側太陽電池を基板表面上に形成した後に、オフ角切り替
え層をステップフロー成長させると、オフ角が基板のオ
フ角よりも小さくなり、その上に小さいオフ角の方が変
換効率が大きくなる積層上部側太陽電池を形成すると、
積層下部側太陽電池と積層上部側太陽電池の両方とも変
換効率が大きい積層型太陽電池が得られることになる。
側太陽電池を基板表面上に形成した後に、オフ角切り替
え層をステップフロー成長させると、オフ角が基板のオ
フ角よりも小さくなり、その上に小さいオフ角の方が変
換効率が大きくなる積層上部側太陽電池を形成すると、
積層下部側太陽電池と積層上部側太陽電池の両方とも変
換効率が大きい積層型太陽電池が得られることになる。
【００１８】また、本発明による方法では、積層上部側
太陽電池の形成に最適なオフ角は、積層下部側太陽電池
の形成に最適なオフ角よりも、小さくするように材料を
選択する必要があり、この場合バンドギャップが小さい
材料が上部に配置され、バンドギャップが大きい材料が
下部に配置される場合には、上部より太陽光を照射する
と変換効率が悪くなる。
太陽電池の形成に最適なオフ角は、積層下部側太陽電池
の形成に最適なオフ角よりも、小さくするように材料を
選択する必要があり、この場合バンドギャップが小さい
材料が上部に配置され、バンドギャップが大きい材料が
下部に配置される場合には、上部より太陽光を照射する
と変換効率が悪くなる。
【００１９】本発明では、最適のオフ角を得るために選
択した積層上部側太陽電池のバンドギャップが小さく、
積層下部側太陽電池のバンドギャップが大きかったとし
ても、本発明により、基板側から太陽光を入射する構造
をとれば、変換効率を損なうことがない太陽電池が得ら
れ、また、本発明により、基板を研磨又はエッチングに
より薄くする、あるいは基板を完全に除去することによ
り、基板の光吸収を少なくする効果が得られる。
択した積層上部側太陽電池のバンドギャップが小さく、
積層下部側太陽電池のバンドギャップが大きかったとし
ても、本発明により、基板側から太陽光を入射する構造
をとれば、変換効率を損なうことがない太陽電池が得ら
れ、また、本発明により、基板を研磨又はエッチングに
より薄くする、あるいは基板を完全に除去することによ
り、基板の光吸収を少なくする効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図５に示すように、基板（７）に
矩形の溝（２６）を形成する。溝（２６）の方向は結晶
のｙ軸に垂直方向に形成する。溝（２６）と結晶のｙ軸
（２５）に垂直方向との角度のずれは、３度以下にする
ことが望ましい。通常のフォトプロセスによりオフ角を
形成する場合には、溝（２６）とｙ軸に垂直方向とのず
れは、０．１度以下にすることが望ましい。
矩形の溝（２６）を形成する。溝（２６）の方向は結晶
のｙ軸に垂直方向に形成する。溝（２６）と結晶のｙ軸
（２５）に垂直方向との角度のずれは、３度以下にする
ことが望ましい。通常のフォトプロセスによりオフ角を
形成する場合には、溝（２６）とｙ軸に垂直方向とのず
れは、０．１度以下にすることが望ましい。
【００２１】矩形の溝を形成した、基板上にオフ角が大
きい方が変換効率が良くなる材料すなわちＧａＩｎＰを
積層下部側太陽電池としてまず積層し、次にオフ角を切
り替える層を積層した後、オフ角が小さい方が変換効率
が良くなる材料すなわちＧａＡｓを積層上部側太陽電池
として積層する。
きい方が変換効率が良くなる材料すなわちＧａＩｎＰを
積層下部側太陽電池としてまず積層し、次にオフ角を切
り替える層を積層した後、オフ角が小さい方が変換効率
が良くなる材料すなわちＧａＡｓを積層上部側太陽電池
として積層する。
【００２２】オフ角の切り替えは、図６−（ｂ）に示す
ように、ステップフロー成長と呼ばれる成長の様式をと
る条件下で行う。ステップフロー成長では、成長材料
（２７）が優先的にステップ（９）に付着する一方で、
その成長方向（２８）は結晶のｙ軸方向への成長が支配
的であるため、ステップ部が結晶のｙ軸方向に伸びるこ
とになる。したがって、テラス（８）上のステップ
（９）から十分に離れた位置には材料の成長が起きな
い。このため、エピ膜はステップ（９）に対して、結晶
のｙ軸方向に成長する。
ように、ステップフロー成長と呼ばれる成長の様式をと
る条件下で行う。ステップフロー成長では、成長材料
（２７）が優先的にステップ（９）に付着する一方で、
その成長方向（２８）は結晶のｙ軸方向への成長が支配
的であるため、ステップ部が結晶のｙ軸方向に伸びるこ
とになる。したがって、テラス（８）上のステップ
（９）から十分に離れた位置には材料の成長が起きな
い。このため、エピ膜はステップ（９）に対して、結晶
のｙ軸方向に成長する。
【００２３】通常の成長条件では、図６−（ａ）に示す
ように成長材料がステップ（９）とテラス（８）の両方
に付着するため、エピ膜の成長方向（２８）は方向性を
持たない。従来の太陽電池ではこの条件で、膜の形成を
行っていた。
ように成長材料がステップ（９）とテラス（８）の両方
に付着するため、エピ膜の成長方向（２８）は方向性を
持たない。従来の太陽電池ではこの条件で、膜の形成を
行っていた。
【００２４】通常の成長条件とステップフロー成長条件
の違いは、ＧａＡｓの成長条件にあり、成長温度を通常
の成長条件よりも高温、具体的には６２０℃以上８５０
℃以下にすることで、ステップフロー成長をさせること
ができる。
の違いは、ＧａＡｓの成長条件にあり、成長温度を通常
の成長条件よりも高温、具体的には６２０℃以上８５０
℃以下にすることで、ステップフロー成長をさせること
ができる。
【００２５】ＧａＡｓのステップフロー成長には、Ａｓ
の原料ガスとして、温度の効果が他の原料ガスと比較し
て、より顕著に現れるアルシン（ＡｓＨ3）が適当であ
るが、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）を用いて
もよい。
の原料ガスとして、温度の効果が他の原料ガスと比較し
て、より顕著に現れるアルシン（ＡｓＨ3）が適当であ
るが、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）を用いて
もよい。
【００２６】本発明では、溝を形成したあるオフ角の基
板上に、通常の条件下で積層下部側太陽電池を形成させ
て、オフ角は基板のオフ角あるいは基板のオフ角に近い
状態で、ステップフロー成長の条件下で、太陽電池とな
る材料を成長させることにより、オフ角を切り替えるこ
とに特徴がある。
板上に、通常の条件下で積層下部側太陽電池を形成させ
て、オフ角は基板のオフ角あるいは基板のオフ角に近い
状態で、ステップフロー成長の条件下で、太陽電池とな
る材料を成長させることにより、オフ角を切り替えるこ
とに特徴がある。
【００２７】図７（ａ）は、従来のように、溝を形成し
ないあるオフ角をもった基板（７）の上に成長材料（２
７）として太陽電池となる材料をステップフローの条件
下で成長させた場合の、時間とともに成長する過程を断
面図で概念的に示した図であり、図７（ｂ）は、あるオ
フ角をもった基板（７）に溝（２６）を形成した後、基
板上に太陽電池となる材料をステップフローの条件下で
成長させた場合の、時間とともに成長する過程を概念的
に示した図である。図７（ａ）および（ｂ）ともに、成
長前（ｔ＝０）、から少し成長が進んだ時（ｔ＝
ｔ1）、さらに成長が進んだとき（ｔ＝ｔ2）、成長が十
分に進んだ時（ｔ＝ｔ3）の概念的な断面図である。
ないあるオフ角をもった基板（７）の上に成長材料（２
７）として太陽電池となる材料をステップフローの条件
下で成長させた場合の、時間とともに成長する過程を断
面図で概念的に示した図であり、図７（ｂ）は、あるオ
フ角をもった基板（７）に溝（２６）を形成した後、基
板上に太陽電池となる材料をステップフローの条件下で
成長させた場合の、時間とともに成長する過程を概念的
に示した図である。図７（ａ）および（ｂ）ともに、成
長前（ｔ＝０）、から少し成長が進んだ時（ｔ＝
ｔ1）、さらに成長が進んだとき（ｔ＝ｔ2）、成長が十
分に進んだ時（ｔ＝ｔ3）の概念的な断面図である。
【００２８】溝を形成しないあるオフ角をもった基板の
上に太陽電池となる材料をステップフローの条件下で成
長させた場合、ステップはそれぞれ同程度の成長速度を
有するため、図７−（ａ）のように成長表面のオフ角は
基板のオフ角と同一になる。
上に太陽電池となる材料をステップフローの条件下で成
長させた場合、ステップはそれぞれ同程度の成長速度を
有するため、図７−（ａ）のように成長表面のオフ角は
基板のオフ角と同一になる。
【００２９】溝を形成した基板上に太陽電池となる材料
をステップフローの条件下で成長させると、図７−
（ｂ）のように、矩形の溝の部分では、ステップの侵入
がおきないため、最上部のステップが下部の溝に達した
時（ｔ＝ｔ3）に、オフ角は０度になる。
をステップフローの条件下で成長させると、図７−
（ｂ）のように、矩形の溝の部分では、ステップの侵入
がおきないため、最上部のステップが下部の溝に達した
時（ｔ＝ｔ3）に、オフ角は０度になる。
【００３０】しかし、ステップフロー成長においても、
通常の成長の形態を部分的にとる場合があり、この場合
は、オフ角は完全には０度とはならず、ステップフロー
成長においての通常の成長の形態の混入の割合によりオ
フ角は変化するが、基板のオフ角よりも小さいオフ角と
なる。
通常の成長の形態を部分的にとる場合があり、この場合
は、オフ角は完全には０度とはならず、ステップフロー
成長においての通常の成長の形態の混入の割合によりオ
フ角は変化するが、基板のオフ角よりも小さいオフ角と
なる。
【００３１】オフ角切り替え層の厚みは、基板のオフ角
に依存する。溝と溝の間隔をＬ、オフ角をαとすると、
オフ角切り替え層の厚みは、最低Ｌｔａｎαが必要であ
る。このオフ角切り替え層が厚くなりすぎることは、２
つのセル間の直列抵抗を増大させることになり、望まし
くなく、従ってオフ角切り替え層の厚みは、Ｌ×ｔａｎ
α以上で、３×Ｌ×ｔａｎα以下の値が適当である。オ
フ角の切り替え層の成長には、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＣＢＥ法が適当である。
に依存する。溝と溝の間隔をＬ、オフ角をαとすると、
オフ角切り替え層の厚みは、最低Ｌｔａｎαが必要であ
る。このオフ角切り替え層が厚くなりすぎることは、２
つのセル間の直列抵抗を増大させることになり、望まし
くなく、従ってオフ角切り替え層の厚みは、Ｌ×ｔａｎ
α以上で、３×Ｌ×ｔａｎα以下の値が適当である。オ
フ角の切り替え層の成長には、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＣＢＥ法が適当である。
【００３２】オフ角切り替え層の上に、基板のオフ角よ
りも小さいオフ角の方が変換効率が良い上部太陽電池を
積層させる。上部太陽電池、下部太陽電離の積層には、
ＭＯＣＶＤ法の他、ＭＢＥ法、ＣＢＥ法、ＬＰＥ法いず
れの方法を用いても良い。
りも小さいオフ角の方が変換効率が良い上部太陽電池を
積層させる。上部太陽電池、下部太陽電離の積層には、
ＭＯＣＶＤ法の他、ＭＢＥ法、ＣＢＥ法、ＬＰＥ法いず
れの方法を用いても良い。
【００３３】このようにして、本発明による方法で積層
下部側太陽電池と積層上部側太陽電池を積層させる場
合、において、オフ角が大きい方が変換効率が良くなる
材料を積層下部側太陽電池の材料として選択し、オフ角
が小さい方が変換効率が良くなる材料を積層上部側太陽
電池として選択することになり、ＧａＡｓとＧａＩｎＰ
との組み合わせでは、ＧａＡｓが積層上部側太陽電池、
ＧａＩｎＰが積層下部型太陽電池として選択することに
なる。
下部側太陽電池と積層上部側太陽電池を積層させる場
合、において、オフ角が大きい方が変換効率が良くなる
材料を積層下部側太陽電池の材料として選択し、オフ角
が小さい方が変換効率が良くなる材料を積層上部側太陽
電池として選択することになり、ＧａＡｓとＧａＩｎＰ
との組み合わせでは、ＧａＡｓが積層上部側太陽電池、
ＧａＩｎＰが積層下部型太陽電池として選択することに
なる。
【００３４】積層型太陽電池においてはバンドギャップ
が大きい材料が、最初に太陽光を受光することが望まし
い。しかし、ＧａＩｎＰはバンドギャップが室温で１．
８ｅＶ以上１．９ｅＶ以下であり、ＧａＡｓは１．４ｅ
Ｖであるので、従来の方法によると積層上部型太陽電池
が太陽光を最初に受光することになり、積層型太陽電池
の変換効率が悪くなる。
が大きい材料が、最初に太陽光を受光することが望まし
い。しかし、ＧａＩｎＰはバンドギャップが室温で１．
８ｅＶ以上１．９ｅＶ以下であり、ＧａＡｓは１．４ｅ
Ｖであるので、従来の方法によると積層上部型太陽電池
が太陽光を最初に受光することになり、積層型太陽電池
の変換効率が悪くなる。
【００３５】本発明では、基板の裏側から太陽光を受光
する構造を取ることを特徴としており、バンドギャップ
が小さい材料が積層上部側太陽電池となった場合でも、
バンドギャップの大きい積層下部側太陽電池が先に太陽
光を受光することができ、高い変換効率の太陽電池が得
られる。
する構造を取ることを特徴としており、バンドギャップ
が小さい材料が積層上部側太陽電池となった場合でも、
バンドギャップの大きい積層下部側太陽電池が先に太陽
光を受光することができ、高い変換効率の太陽電池が得
られる。
【００３６】この場合、基板の光吸収をできるだけ少な
くするために、基板を研磨またはエッチングにより薄く
するか、エピタキシャルリフトオフにより基板を完全に
除去することにより、基板の光吸収をできるだけ少なく
するようにする。
くするために、基板を研磨またはエッチングにより薄く
するか、エピタキシャルリフトオフにより基板を完全に
除去することにより、基板の光吸収をできるだけ少なく
するようにする。
【００３７】基板のエッチングの方法としては、アンモ
ニア系、リン酸系、水酸化カリウム系、水酸化ナトリウ
ム系、硫酸系、硝酸系の溶液を使うことができるし、ス
パッタエッチング、反応性エッチング、収束イオンビー
ム、イオンビームエッチング等を使用することができ
る。
ニア系、リン酸系、水酸化カリウム系、水酸化ナトリウ
ム系、硫酸系、硝酸系の溶液を使うことができるし、ス
パッタエッチング、反応性エッチング、収束イオンビー
ム、イオンビームエッチング等を使用することができ
る。
【００３８】基板の材料において、キャリア濃度が高い
材料を用いると、基板中の電子、正孔を介した光吸収が
おきるので、キャリア濃度が低い材料を用いることによ
り、基板での光吸収を低減させることができる。しか
し、基板の材料のキャリア濃度が低すぎると、基板の抵
抗率が高くなり、太陽電池の動作に適さなくなる。従っ
て、基板のキャリア濃度は、１×１０17個／ｃｍ3以上
１×１０19個／ｃｍ3以下の範囲内であることが望まし
い。
材料を用いると、基板中の電子、正孔を介した光吸収が
おきるので、キャリア濃度が低い材料を用いることによ
り、基板での光吸収を低減させることができる。しか
し、基板の材料のキャリア濃度が低すぎると、基板の抵
抗率が高くなり、太陽電池の動作に適さなくなる。従っ
て、基板のキャリア濃度は、１×１０17個／ｃｍ3以上
１×１０19個／ｃｍ3以下の範囲内であることが望まし
い。
【００３９】但し、基板を完全に除去するエピタキシャ
ルリフトオフを行う場合には、基板中の電子、正孔を介
した光吸収は問題とならないため、基板のキャリア濃度
の値は考慮しなくてもよい。
ルリフトオフを行う場合には、基板中の電子、正孔を介
した光吸収は問題とならないため、基板のキャリア濃度
の値は考慮しなくてもよい。
【００４０】
【実施例】（実施例１） 積層構造を成長する基板とし
て、オフ角６度を有する直径２インチのＧａＡｓ（１０
０）基板を用いた。基板表面は、［１００］軸から［０
１１］軸方向に６度だけ傾斜した軸に垂直に結晶を切っ
た際に得られる表面である。一般に、この面はＧａＡｓ
Ａ面と呼ばれる。基板の伝導特性はｎ型で、キャリア濃
度は４〜６×１０17個／ｃｍ3とした。
て、オフ角６度を有する直径２インチのＧａＡｓ（１０
０）基板を用いた。基板表面は、［１００］軸から［０
１１］軸方向に６度だけ傾斜した軸に垂直に結晶を切っ
た際に得られる表面である。一般に、この面はＧａＡｓ
Ａ面と呼ばれる。基板の伝導特性はｎ型で、キャリア濃
度は４〜６×１０17個／ｃｍ3とした。
【００４１】基板に溝を加工するために、最初に基板表
面全面にフォトレジストを塗布した。フォトリソグラフ
ィーにより、溝を形成する部分のフォトレジストを除去
し、基板表面を露出させた。
面全面にフォトレジストを塗布した。フォトリソグラフ
ィーにより、溝を形成する部分のフォトレジストを除去
し、基板表面を露出させた。
【００４２】次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
法により、露出した基板部分を７μｍの深さまでエッチ
ングした。反応ガスには、３塩化ボロン（ＢＣｌ3）と
アルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用いる。ガスの混合比は
１とし、圧力は、１ｍＴｏｒｒとした。ＤＣバイアス
は、１５０Ｖ、投入電力は２００Ｗとした。このときの
エッチィングレートは、１時間で約２μｍであった。溝
の幅は１μｍ、溝同士の間隔すなわち、溝の中央と溝の
中央の間隔は２５μｍとした。
法により、露出した基板部分を７μｍの深さまでエッチ
ングした。反応ガスには、３塩化ボロン（ＢＣｌ3）と
アルゴン（Ａｒ）の混合ガスを用いる。ガスの混合比は
１とし、圧力は、１ｍＴｏｒｒとした。ＤＣバイアス
は、１５０Ｖ、投入電力は２００Ｗとした。このときの
エッチィングレートは、１時間で約２μｍであった。溝
の幅は１μｍ、溝同士の間隔すなわち、溝の中央と溝の
中央の間隔は２５μｍとした。
【００４３】溝の加工を施した基板を、積層膜を成長さ
せる前にレジストをはく離し、有機溶媒による洗浄と、
酸による洗浄を行った。
せる前にレジストをはく離し、有機溶媒による洗浄と、
酸による洗浄を行った。
【００４４】次に、成長炉内に基板を入れて、基板表面
に付着した有機物や酸化物の汚染を除去するため、ター
シャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）中で、７００度に加
熱した。この加熱処理により、基板表面に付着した有機
物、および酸化物の汚染を除去した。
に付着した有機物や酸化物の汚染を除去するため、ター
シャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）中で、７００度に加
熱した。この加熱処理により、基板表面に付着した有機
物、および酸化物の汚染を除去した。
【００４５】図８のように溝付きの基板（７）の上に、
積層構造（２９）を成長させた。太陽電池を作成する部
分は、基板のうち縦が１ｃｍで横が１ｃｍの部分とし
た。
積層構造（２９）を成長させた。太陽電池を作成する部
分は、基板のうち縦が１ｃｍで横が１ｃｍの部分とし
た。
【００４６】オフ角切り替え層（３１）以外の積層構造
部分、すなわち、積層上部側ＧａＡｓ構造（３０）、積
層下部側ＧａＩｎＰ構造（３３）およびこれらの積層構
造を電気的に直列接続するためのトンネル接合（３２）
を積層したときの成長条件は次の通りとした。
部分、すなわち、積層上部側ＧａＡｓ構造（３０）、積
層下部側ＧａＩｎＰ構造（３３）およびこれらの積層構
造を電気的に直列接続するためのトンネル接合（３２）
を積層したときの成長条件は次の通りとした。
【００４７】オフ角切り替え層（３１）以外の積層構造
の成長には、横型成長炉を用いた。ＩＩＩ族元素の原材
料にはＧａの原材料として、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、Ａｌの原材料としてトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、Ｉｎの原材料としてトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）を用いた。Ｖ族元素の原材料のうち、Ａｓの原材
料としてターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）、Ｐの
原材料としてターシャリーブチルフォスフィン（ＴＢ
Ｐ）を用いた。これらの原材料を水素ガスをキャリアガ
スとするバブリング法により反応炉内に導入した。Ｇａ
Ａｓ層を成長する場合のＶ族ガスとＩＩＩ族ガスの比は
５０で、ガス総流量は、毎分２０リットルとした。基板
温度を５５０度、基板の回転速度を毎分１０回転とし
て、成長時のガスの圧力は、７６Ｔｏｒｒとした。ｎ型
の伝導特性を得るためにテトラエチルシラン（ＴＥＳ
ｉ）、ｐ型の伝導特性を得るためにジエチル亜鉛（ＤＥ
Ｚｎ）を用いた。成長速度は、１時間当たり１μｍであ
った。
の成長には、横型成長炉を用いた。ＩＩＩ族元素の原材
料にはＧａの原材料として、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、Ａｌの原材料としてトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、Ｉｎの原材料としてトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）を用いた。Ｖ族元素の原材料のうち、Ａｓの原材
料としてターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）、Ｐの
原材料としてターシャリーブチルフォスフィン（ＴＢ
Ｐ）を用いた。これらの原材料を水素ガスをキャリアガ
スとするバブリング法により反応炉内に導入した。Ｇａ
Ａｓ層を成長する場合のＶ族ガスとＩＩＩ族ガスの比は
５０で、ガス総流量は、毎分２０リットルとした。基板
温度を５５０度、基板の回転速度を毎分１０回転とし
て、成長時のガスの圧力は、７６Ｔｏｒｒとした。ｎ型
の伝導特性を得るためにテトラエチルシラン（ＴＥＳ
ｉ）、ｐ型の伝導特性を得るためにジエチル亜鉛（ＤＥ
Ｚｎ）を用いた。成長速度は、１時間当たり１μｍであ
った。
【００４８】オフ角切り替え層（３１）の成長も、上記
横型成長炉を用いて行った。積層下部側ＧａＩｎＰ構造
（３３）の成長後、試料を成長炉から取り出すことなく
オフ角切り替え層（３１）を成長させた。オフ角切り替
え層（３１）の成長の原材料には、Ｇａの原材料として
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｓの原材料としてア
ルシン（ＡＨ3）を用いた。ｎ型の伝導特性を得るため
に、ドーパントガスとしてテトラエチルシラン（ＴＥＳ
ｉ）を用いて、ガス総流量は毎分２０リットルとした。
基板温度を７００度、成長時の圧力を７６Ｔｏｒｒと
し、成長速度は１時間当たり０．５μｍであった。
横型成長炉を用いて行った。積層下部側ＧａＩｎＰ構造
（３３）の成長後、試料を成長炉から取り出すことなく
オフ角切り替え層（３１）を成長させた。オフ角切り替
え層（３１）の成長の原材料には、Ｇａの原材料として
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｓの原材料としてア
ルシン（ＡＨ3）を用いた。ｎ型の伝導特性を得るため
に、ドーパントガスとしてテトラエチルシラン（ＴＥＳ
ｉ）を用いて、ガス総流量は毎分２０リットルとした。
基板温度を７００度、成長時の圧力を７６Ｔｏｒｒと
し、成長速度は１時間当たり０．５μｍであった。
【００４９】オフ角切り替え層（３１）の成長後にも、
試料を成長炉から取り出すことなく、積層上部側ＧａＡ
ｓ構造（３０）を成長させた。
試料を成長炉から取り出すことなく、積層上部側ＧａＡ
ｓ構造（３０）を成長させた。
【００５０】積層構造（２９）の材料、厚み及びキャリ
ア濃度を、積層した順序に以下に述べる。
ア濃度を、積層した順序に以下に述べる。
【００５１】バッファ層として、高キャリア濃度のｎ型
ＧａＡｓ（３４）を０．３μｍ厚で、キャリア濃度２×
１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
ＧａＡｓ（３４）を０．３μｍ厚で、キャリア濃度２×
１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
【００５２】積層下部側ＧａＩｎＰ構造の窓層材料とし
て高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ（３５）を０．０３
μｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で
成長させた。
て高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ（３５）を０．０３
μｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で
成長させた。
【００５３】ダイオード接合のｎ型層として高キャリア
濃度のｎ型ＧａＩｎＰ（３６）を０．０５μｍ厚で、キ
ャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
ダイオード接合のｐ型層としてｐ型ＧａＩｎＰ（３７）
を０．５５μｍ厚で、キャリア濃度１．５×１０17個／
ｃｍ3の条件で成長させた。
濃度のｎ型ＧａＩｎＰ（３６）を０．０５μｍ厚で、キ
ャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
ダイオード接合のｐ型層としてｐ型ＧａＩｎＰ（３７）
を０．５５μｍ厚で、キャリア濃度１．５×１０17個／
ｃｍ3の条件で成長させた。
【００５４】ＧａＩｎＰ太陽電池の２層構造の裏面電界
層（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ：ＢＳＦ）
の１層目として、高キャリア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ（３
８）を０．０３μｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／
ｃｍ３の条件で成長させた。
層（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ：ＢＳＦ）
の１層目として、高キャリア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ（３
８）を０．０３μｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／
ｃｍ３の条件で成長させた。
【００５５】２層構造の裏面電界層（ＢＳＦ）の２層目
として、高キャリア濃度のｐ型ＡｌＩｎＰ（３９）を
０．０３μｍ厚で、キャリア濃度１×１０18個／ｃｍ3
の条件で成長させた。
として、高キャリア濃度のｐ型ＡｌＩｎＰ（３９）を
０．０３μｍ厚で、キャリア濃度１×１０18個／ｃｍ3
の条件で成長させた。
【００５６】トンネル接合のｐ型層として高キャリア濃
度のｐ型ＧａＩｎＰ（４０）を０．０１５μｍ厚で、キ
ャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で成長させた。
度のｐ型ＧａＩｎＰ（４０）を０．０１５μｍ厚で、キ
ャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で成長させた。
【００５７】トンネル接合のｎ型層として高キャリア濃
度のｎ型ＧａＩｎＰ（４１）を０．０１５μｍ厚で、キ
ャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で成長させた。
度のｎ型ＧａＩｎＰ（４１）を０．０１５μｍ厚で、キ
ャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で成長させた。
【００５８】トンネル接合の裏面電界層（ＢＳＦ）とし
て高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ（４２）を０．０５
μｍ厚で、キャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で
成長させた。
て高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ（４２）を０．０５
μｍ厚で、キャリア濃度１×１０19個／ｃｍ3の条件で
成長させた。
【００５９】オフ角切り替え層として高キャリア濃度の
ｎ型ＧａＡｓ（４３）を７μｍ厚で、キャリア濃度２×
１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。なお切り替え層
の厚みは均一にならないため、設計の膜厚は平均した膜
厚である。
ｎ型ＧａＡｓ（４３）を７μｍ厚で、キャリア濃度２×
１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。なお切り替え層
の厚みは均一にならないため、設計の膜厚は平均した膜
厚である。
【００６０】積層上部側ＧａＡｓ構造の窓側材料として
高キャリア濃度のｎ型ＧａＩｎＰ（４４）を０．０５μ
ｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成
長させた。
高キャリア濃度のｎ型ＧａＩｎＰ（４４）を０．０５μ
ｍ厚で、キャリア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成
長させた。
【００６１】ダイオード接合のｎ型層として高キャリア
濃度のｎ型ＧａＡｓ（４５）を０．１μｍ厚でキャリア
濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
濃度のｎ型ＧａＡｓ（４５）を０．１μｍ厚でキャリア
濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
【００６２】ダイオード接合のｐ型層としてｐ型ＧａＡ
ｓ（４６）を３μｍ厚で、キャリア濃度１×１０17個／
ｃｍ3の条件で成長させた。
ｓ（４６）を３μｍ厚で、キャリア濃度１×１０17個／
ｃｍ3の条件で成長させた。
【００６３】裏面電界層（ＢＳＦ）として高キャリア濃
度のｐ型ＧａＩｎＰ（４７）を０．１μｍ厚で、キャリ
ア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
度のｐ型ＧａＩｎＰ（４７）を０．１μｍ厚で、キャリ
ア濃度２×１０18個／ｃｍ3の条件で成長させた。
【００６４】上部電極形成層（コンタクト層）として高
キャリア濃度のｐ型ＧａＡｓ（４８）を０．３μｍ厚
で、キャリア濃度７×１０18／ｃｍ3の条件で成長させ
た。
キャリア濃度のｐ型ＧａＡｓ（４８）を０．３μｍ厚
で、キャリア濃度７×１０18／ｃｍ3の条件で成長させ
た。
【００６５】積層構造を作成した後、基板表面にフォト
レジストを塗布した後、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2を１対７０
０の比で混合したアンモニア系エッチング液により、基
板の裏面をエッチングした。このエッチングにより、３
５０μｍであった基板の厚みを５０μｍにした。
レジストを塗布した後、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2を１対７０
０の比で混合したアンモニア系エッチング液により、基
板の裏面をエッチングした。このエッチングにより、３
５０μｍであった基板の厚みを５０μｍにした。
【００６６】溝部分に堆積した材料を除去するため、フ
ォトリソグラフィーにより溝部分のみを露出した後、反
応性イオンエッチング法により、溝部分を積層構造表面
から７μｍの深さまでエッチングした。
ォトリソグラフィーにより溝部分のみを露出した後、反
応性イオンエッチング法により、溝部分を積層構造表面
から７μｍの深さまでエッチングした。
【００６７】溝付き基板の上に積層構造を作成した後、
さらに次のような工程により図９のような太陽電池を得
ることができた。
さらに次のような工程により図９のような太陽電池を得
ることができた。
【００６８】溝部分を埋めるために、プラズマＣＶＤ法
により表面全面に窒化シリコン（ＳｉＮ）を７μｍの厚
みで堆積させた後、フォトリソグラフィーにより溝部分
以外のＳｉＮ膜を、１５％のフッ酸水溶液によりエッチ
ングをして除去し、溝の部分にＳｉＮ層（４９）を得
た。
により表面全面に窒化シリコン（ＳｉＮ）を７μｍの厚
みで堆積させた後、フォトリソグラフィーにより溝部分
以外のＳｉＮ膜を、１５％のフッ酸水溶液によりエッチ
ングをして除去し、溝の部分にＳｉＮ層（４９）を得
た。
【００６９】表面と裏面のくし形電極（２０、２１）を
作製するために、フォトリソグラフィーにより、電極材
料を真空蒸着法により堆積させて、表面と裏面に電極を
くし状に、溝と垂直方向になるように配置した。表面の
電極材料にはＡｕ−Ｚｎ合金、裏面にはＡｕ−Ｇｅ−Ｎ
ｉ合金を用いた。くし形電極の幅は６５０μｍ、くし同
士の間隔は２０μｍとなるようにした。
作製するために、フォトリソグラフィーにより、電極材
料を真空蒸着法により堆積させて、表面と裏面に電極を
くし状に、溝と垂直方向になるように配置した。表面の
電極材料にはＡｕ−Ｚｎ合金、裏面にはＡｕ−Ｇｅ−Ｎ
ｉ合金を用いた。くし形電極の幅は６５０μｍ、くし同
士の間隔は２０μｍとなるようにした。
【００７０】真空蒸着法により電極材料を堆積後、接触
抵抗を少なくするため、窒素中で４２０度の温度で３分
間の熱処理により、積層構造および基板と電極材料の接
触抵抗を８×１０-6Ωｃｍ以下にした。
抵抗を少なくするため、窒素中で４２０度の温度で３分
間の熱処理により、積層構造および基板と電極材料の接
触抵抗を８×１０-6Ωｃｍ以下にした。
【００７１】積層上部側ＧａＡｓ構造（３０）の最上層
に堆積した高キャリア濃度の濃度ｐ型ＧａＡｓ層（４
８）を選択的に除去し、その直下の裏面電界層の高キャ
リア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ（４７）を露出させるため、
ＧａＩｎＰよりもＧａＡｓを選択的にエッチングするア
ンモニア水溶液を用いてエッチングした。
に堆積した高キャリア濃度の濃度ｐ型ＧａＡｓ層（４
８）を選択的に除去し、その直下の裏面電界層の高キャ
リア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ（４７）を露出させるため、
ＧａＩｎＰよりもＧａＡｓを選択的にエッチングするア
ンモニア水溶液を用いてエッチングした。
【００７２】ＺｎＳ／ＭｇＦ2２層反射防止膜（１８）
を、電子ビーム蒸着法により表裏両面に堆積させた。
を、電子ビーム蒸着法により表裏両面に堆積させた。
【００７３】以上の方法により作製した太陽電池の特性
をソーラーシュミレータを用いＡＭ１．５Ｇの条件下で
測定した。照射電力は１００ｍＷ／ｃｍ2、測定温度は
２５度で行ったところ、短絡電流は１３．２ｍＡ、開放
端電圧は２．３５Ｖであり、変換効率は２８．９％と良
好な特性が得られた。
をソーラーシュミレータを用いＡＭ１．５Ｇの条件下で
測定した。照射電力は１００ｍＷ／ｃｍ2、測定温度は
２５度で行ったところ、短絡電流は１３．２ｍＡ、開放
端電圧は２．３５Ｖであり、変換効率は２８．９％と良
好な特性が得られた。
【図１】積層型太陽電池の縦断面図である。
【図２】オフ角を説明する図である。
【図３】ＧａＩｎＰ太陽電池の縦断面図である。
【図４】ＧａＡｓ太陽電池の縦断面図である。
【図５】溝を形成した基板の図である。
【図６】（ａ）通常の成長を模式的に示す図である。 （ｂ）ステップフロー成長を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）溝を形成していない基板上でのステップ
フロー成長の概念図である。 （ｂ）溝を形成した基板の上でのステップフロー成長の
概念図である。
フロー成長の概念図である。 （ｂ）溝を形成した基板の上でのステップフロー成長の
概念図である。
【図８】溝を形成した基板上に積層構造を作成したとき
の構造を示す図である。 （ａ）溝付き基板上に積層構造を作成後の全体図であ
る。 （ｂ）溝付き基板上に積層構造を作成後の溝に垂直な面
の断面図である。
の構造を示す図である。 （ａ）溝付き基板上に積層構造を作成後の全体図であ
る。 （ｂ）溝付き基板上に積層構造を作成後の溝に垂直な面
の断面図である。
【図９】本発明により得られた太陽電池の構造を示す図
である。 （ａ）本発明により得られた太陽電池の全体図である。 （ｂ）太陽電池の溝に垂直な面の断面図である。 （ｃ）太陽電池の溝に平行な面の断面図である。
である。 （ａ）本発明により得られた太陽電池の全体図である。 （ｂ）太陽電池の溝に垂直な面の断面図である。 （ｃ）太陽電池の溝に平行な面の断面図である。
１：電極 ２：ｐ型ＧａＩｎＰ ３：ｎ型ＧａＩｎＰ ４：ｐ型ＧａＡｓ ５：ｎ型ＧａＡｓ ６：ＧａＡｓ基板 ７：基板 ８：テラス ９：ステップ １０：オフ角 １１：結晶のｘ軸、ｙ軸を含む面 １２：ｎ型ＧａＡｓ基板 １３：ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １４：ｎ型ＧａＩｎＰ ＢＳＦ層 １５：ｎ型ＧａＩｎＰ １６：ｐ型ＧａＩｎＰ １７：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ窓層 １８：ＺｎＳ／ＭｇＦ2２層反射防止膜 １９：ｐ型ＧａＡｓ電極層 ２０：Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金電極 ２１：Ａｕ−Ｚｎ合金電極 ２２：ｎ型ＧａＡｓ ２３：ｐ型ＧａＡｓ ２４：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層 ２５：結晶のｙ軸方向 ２６：溝 ２７：成長材料 ２８：成長方向 ２９：積層構造 ３０：積層上部側ＧａＡｓ構造 ３１：オフ角切り替え層 ３２：トンネル接合 ３３：積層下部側ＧａＩｎＰ構造 ３４：高キャリア濃度のｎ型ＧａＡｓ ３５：高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ ３６：高キャリア濃度のｎ型ＧａＩｎＰ ３７：ｐ型ＧａＩｎＰ ３８：高キャリア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ ３９：高キャリア濃度のｐ型ＡｌＩｎＰ ４０：高キャリア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ ４１：高キャリア濃度のｎ型ＧａＩｎＰ ４２：高キャリア濃度のｎ型ＡｌＩｎＰ ４３：高キャリア濃度のｎ型ＧａＡｓ ４４：高キャリア濃度のｎ型ＧａＩｎＰ ４５：高キャリア濃度のｎ型ＧａＡｓ ４６：ｐ型ＧａＡｓ ４７：高キャリア濃度のｐ型ＧａＩｎＰ ４８：高キャリア濃度のｐ型ＧａＡｓ ４９：ＳｉＮ層
Claims (9)
- 【請求項１】 積層型の太陽電池において、オフ角を有
する基板上に、所定の深さ、および所定の幅の矩形の溝
を、所定の間隔で、矩形の長手方向がオフ角の軸に垂直
になるように形成する第１工程と、該第１工程により表
面に矩形の溝を有した基板表面上に、積層下部側太陽電
池を形成した後、オフ角切り替え層をステップフロー成
長により形成し、さらに積層上部側太陽電池を積層させ
る第２工程からなることを特徴とする高効率積層型太陽
電池の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載された作成方法におい
て、前記積層下部側太陽電池がリン系材料、前記積層上
部側太陽電池がヒ素系材料であることを特徴とする作製
方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載された成
膜方法において、基板がＧａＡｓ、前記下部太陽電池が
ＧａＩｎＰであり、前記上部太陽電池がＧａＡｓである
ことを特徴とする作製方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載された作製方法におい
て、前記矩形の溝の幅が０．０５μｍ以上１００μｍ以
下であり、前記矩形の溝の深さが０．０５μｍ以上１０
０μｍ以下であり、前記矩形の溝の間隔が１０μｍ以上
２０００μｍ以下であることを特徴とする作製方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載された作製方法におい
て、前記オフ角切り替え層をステップフロー法により成
長させる温度が６２０℃以上８５０℃以下であることを
特徴とする作製方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載された作製方法におい
て、前記基板のオフ角が５度以上２０度以下であること
を特徴とする作製方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載された作製方法におい
て、溝と溝との間隔をＬとし、オフ角をαとし、オフ角
切り替え層の厚みをｄとした場合、オフ角切り替え層の
厚み（ｄ）がＬ×ｔａｎα≦ｄ≦３×Ｌ×ｔａｎαで表
わされる範囲内にあることを特徴とする作製方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載された作製方法により得
られた太陽電池の基板裏面側から太陽光を入射させるこ
とを特徴とする高効率積層型太陽電池。 - 【請求項９】 請求項８に記載された高効率積層型太陽
電池の基板の伝導特性がｎ型であり、かつキャリア濃度
が１×１０17個／ｃｍ3以上１×１０19個／ｃｍ3以下で
あることを特徴とする高効率積層型太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326034A JPH11163380A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 高効率積層型太陽電池及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326034A JPH11163380A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 高効率積層型太陽電池及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163380A true JPH11163380A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18183371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9326034A Pending JPH11163380A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 高効率積層型太陽電池及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11163380A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004320033A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Boeing Co:The | 高ミスカット角度の基体上に成長された多接合光起電セル |
| WO2009139935A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, gainp solar cells |
| JP2010262975A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
| KR101050505B1 (ko) * | 2008-10-06 | 2011-07-20 | 이성수 | 태양 전지 |
| JP2012504331A (ja) * | 2008-09-29 | 2012-02-16 | クアンタソル リミテッド | 光電池 |
| US8735202B2 (en) | 2002-05-21 | 2014-05-27 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High-efficiency, monolithic, multi-bandgap, tandem, photovoltaic energy converters |
| US8772623B2 (en) | 2002-05-21 | 2014-07-08 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Low-bandgap, monolithic, multi-bandgap, optoelectronic devices |
| US8772628B2 (en) | 2004-12-30 | 2014-07-08 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, GaInP solar cells |
| US9543468B2 (en) | 2010-10-12 | 2017-01-10 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High bandgap III-V alloys for high efficiency optoelectronics |
| US9590131B2 (en) | 2013-03-27 | 2017-03-07 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Systems and methods for advanced ultra-high-performance InP solar cells |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP9326034A patent/JPH11163380A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9293615B2 (en) | 2002-05-21 | 2016-03-22 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Low-bandgap, monolithic, multi-bandgap, optoelectronic devices |
| US9231135B2 (en) | 2002-05-21 | 2016-01-05 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Low-bandgap, monolithic, multi-bandgap, optoelectronic devices |
| US8772623B2 (en) | 2002-05-21 | 2014-07-08 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Low-bandgap, monolithic, multi-bandgap, optoelectronic devices |
| US8735202B2 (en) | 2002-05-21 | 2014-05-27 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High-efficiency, monolithic, multi-bandgap, tandem, photovoltaic energy converters |
| EP1469528B1 (en) * | 2003-04-14 | 2019-11-13 | The Boeing Company | Triple-junction photovoltaic cell grown on high-miscut-angle substrate |
| JP2004320033A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Boeing Co:The | 高ミスカット角度の基体上に成長された多接合光起電セル |
| US9484480B2 (en) | 2004-12-30 | 2016-11-01 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, GaInP solar cells |
| US8772628B2 (en) | 2004-12-30 | 2014-07-08 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, GaInP solar cells |
| WO2009139935A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High performance, high bandgap, lattice-mismatched, gainp solar cells |
| JP2012504331A (ja) * | 2008-09-29 | 2012-02-16 | クアンタソル リミテッド | 光電池 |
| KR101050505B1 (ko) * | 2008-10-06 | 2011-07-20 | 이성수 | 태양 전지 |
| JP2010262975A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
| US9543468B2 (en) | 2010-10-12 | 2017-01-10 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | High bandgap III-V alloys for high efficiency optoelectronics |
| US9590131B2 (en) | 2013-03-27 | 2017-03-07 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Systems and methods for advanced ultra-high-performance InP solar cells |
| US10026856B2 (en) | 2013-03-27 | 2018-07-17 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Systems and methods for advanced ultra-high-performance InP solar cells |
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