JPS58162073A - モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 - Google Patents

モノリシツクカスケ−ド形太陽電池

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JPS58162073A
JPS58162073A JP57044662A JP4466282A JPS58162073A JP S58162073 A JPS58162073 A JP S58162073A JP 57044662 A JP57044662 A JP 57044662A JP 4466282 A JP4466282 A JP 4466282A JP S58162073 A JPS58162073 A JP S58162073A
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▲あき▼勇 山本
Hideo Sugiura
杉浦 英雄
Atsushi Shibukawa
渋川 篤
Masashi Yamaguchi
真史 山口
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    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発#4は、禁止帯幅の異なる半導体のpn接合を多層
に積層することにより、変換効率を高めたモノリシック
カスケード形太陽電池K11Ilするものである。
一1lItIAの半導体のpn接合を用いた太陽電池の
変換動*は、最適蒙止帯幅(約741・V)の半導体を
用いても、最大的B%である。その理由は、太陽光スペ
クトルのうち、半導体の禁止帯幅以上のエネルギの光は
、半導体中を透過し利用できないからである。したがっ
て、それ以上の高効率を実現するためKは、多11@l
の禁止帯幅のMなる半導体を用いて太陽光スペクトルを
幅広く利用する必要がある。このような太陽電池として
%禁止帯幅の興なる半導体のpm接合を同一基板上に多
層KIi層したモノリシックカスケード形太陽電池と秤
ばれるものがある。
ところが、これまでに作l118れたモノリシックカス
ケード形太陽電池の変換効率を工、理論的に予想される
ものよりも着しく低いものであった。例えば、 GaA
jAsとGaAsのモノリシンクカスケード形太陽電池
では、Jj−30sの置換効率が理論的に期待されるに
もかかわらず、実際の効率は13%程匿で、 GaA−
単独の太陽電池の場合の効率x襲よりも&するかに小さ
いものであった。その原因は。
GaAjAm層内およびGaAs層内の各pm接合部で
発生した光キャリアを有効に外iBK取出すためのこれ
ら両層間の電気的接続機構に間朧があることに存する。
この間紬を纂1図により更に詳述する。GaAIAm層
とGaAg+層との間の電気的接続は、第1図に示すよ
うに、n+形GaA−基板lの上のGaAa NコとG
ajkJAs f@ Jとの間TK、 GaAjAsの
高不純物濃W接合(p++n++接合)参を形成し、こ
の接合部でのトンネル現象な利用するものであった。な
お、I k”LGaA/As層Jのオーム性電極である
。十分に低抵抗で、かつ光吸収の小さいpm  接合部
を実現するためKは、不純物製置がto cm  以上
で、厚さが1000 A以下のGaAjAsのp 層#
aおよびn++層+bt形成する必要がある。しかしな
がら、01ムlAsにこのような高濃度不純物な再現性
よく添加することは極めて困難であり、また、たとえ添
加されても、その上のGaAJAs層Jの成長中に添加
不純物が上下の層に拡散してしまい、その分布が極めて
広く拡がるという問題があった。このような原因のため
に1期待されるよっな藩い低抵抗のptt  接合・は
実現され千いなかった。
このように、従来のモノリンツクカスケード形太陽電池
で汀、各半導体層間の電気的接続のために高不純物製置
接合を用いる構造であったから、電気的接続部の抵抗が
大きく、また、高不純物濃度接合部での光吸収が無視で
きないので、変換効率を向上させることができなかった
そこで、本発明の目的は、上述の欠点を除去して、a造
が簡単で高効率のモノリンツクカスケード形太陽電池を
提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、各半導体層
間の電気的接続を層間に埋込んだオーム性金XSにより
行5ようKする。
半導体の多層膜の成長過程で、半導体層間に金属膜を埋
込むことは、従来はほとんど行われていなかった1本発
明者らは1分子−エピタキシャル法(Mail法)およ
び気相エピタキシャル成長法(VPI法)による半導体
の多層膜の成長において、金属膜を半導体層間に埋込む
ことが可能である′ことを見い出した。特に、MBI法
が金属膜を埋込んだ多層膜の形成九適していることを明
らかにした。
本発#4は、このようなfa織の下になしたものであっ
て、半導体層間に厘込む金属として半導体に対してオー
ム性接触を形成する金属を選び、この金MKよりモノリ
シンクカスケード形太陽電池(おける各半導体層間の電
気的接続を行うようKjる。
以下に図面を参照して本発明を説明する。
本発明によるGaAJAmとGaAsのモノリシンクカ
スケード形太陽電池の実施例を第2図に示す。ここて、
lI&l GmAm基板、/J k’s基板//上に配
置したGaAs層、/JはGaAs層12上に配置した
GaAJAm層。
15はGaAJAs N/3のオーム性電極、/4tX
層/2と13との間に配置した埋込みkl膜である。な
お%実際の太陽電池では、GaAjAs層13の上に、
4階として、禁止帯幅の大きいGaAJAm層が形成さ
れるが、これは、本発明の説明においては本質的なもの
でないので、省略する。
第一図の太陽電池をMBIi法によって製造する場合の
工程について説明する。まず、鏡面研磨したGaAm基
板//上に、内@VCp*接合を有するGaAs層/2
を形成する1次に、 GalS層)λ上に、材質がT&
で所定のバター/を有する金属マスクを用(・て、Ai
膜16を形成する。さらに、金属マスクのない状態で、
内部KPIIII合を有するGaAjAs層/3を形成
する。最後に、上記の金属マスクを用いて、Al展/4
のパターンに重なる位置にオーム性′シ極15を形成す
る。
GaAs層/2とGaAjAm層13との間に埋込んだ
Aj験/442 、 GaAs層12のp形餉城とGa
AjAm層/3のn影領域の双方に対してオーム性接触
を形成するので、 GaAs層lλのp影領域で発生し
たホール電流とGaAjAa層/j f) m影領域で
発生した電子電流を短絡する0丁なわち、このム4膜/
6により、GaAs層/2のpm接合とGaAJAs層
13のpm接合との良好な電気的接続を行うことができ
る。こりよ5に作製した本発明モノリシンクカスケード
形太陽電池に工、AM (air 111ams ) 
0の太陽光下で3%の変換効率配水し、従来のものに比
べて極めて優れていることがWA紹された。
ところで、半導体層間に堀込む金属としては。
半導体とのオーム性接触の形成の観点p・ら選択される
から、当然、半導体とは結晶構造や格子定数のIJ4な
った金属が用いられるのが一般的である。
したがって、傘属展の直上−に成長する半導体装置内部
に汀、転位などの欠陥の発生や、あるいは半導体が多結
晶化することが予想される。しかしながら、埋込んだ金
属膜が占める面Mは、太陽電池の全受光面構の70%以
下であるため、金属股上のかかる結晶性の低下は、太陽
電池の変換効率の低下に重要な影響配与えるものではな
い。
もしも、わずかな変換効率の低下が問題になる場合には
、第1図の場合のように、埋込みAI膜/6をGaAj
Am層/3のオーム性電極15の真下に形成丁ればよい
。GaAjAm層/3のうち、オーム性電極/Sの真下
の領域はこのオーム性電極/Sの隙となって太陽光が入
射しない領域である。すなわち、Aj @ /4の有無
にかかわらず、光キャリアの発生のない領域であるため
、第1図のような構造にすれば、この領域の結晶性の低
下が変換効率の低下の新たな原因になることはない。
以上の説明を工、埋込み金属としてAjを用(・たGa
AJAs −G&Alモノリンツクカスケード形太陽電
池に関するものであるが、半導体の材料糸によっては、
一種類の金属で二l1iIlの半導体に対してオーム性
接触を形成するのが困難な場合が多い、そのような場合
には、上下の各々の半導体層に対してオーム性接触を形
成する二種類の金属を積層して用いればよい。例えば、
n形半導体層に対して&工、8量や8n、p形半導体層
に対してはz!1やMg等を使用する半導体との関係で
選択できる。
以上Ut明したように、本発明によれば、各半導体層間
の電気的接続を半導体層間に埋込んだオーム性金属を用
いて行うことによって、簡単な構造で、^い変換効率を
有するモノリシックカスケード形太陽電池を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のGaAJAs −G凰Amモノリシンク
カスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式的19T
向図%第λ図は本発明のGaAJAs −GaA易モノ
リシックカスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式
的断面図である。 /、 // −−−GaAm基板、   コ、 /2−
GaAs層。 J、 /j −GaAjAs層b    4’ −Ga
AjAaの高濃度不純物接合(p++n++接合)、 4(a  ・=  p++ −GaAjAs  、  
     41b  −=  n” −GaAjAm 
 、/s−GaAjAm層30オ一層性0オーム性電極
埋込みhim。 特許出願人  日本電信電話公社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 禁止帯幅の異なる半導体のpn*合を多層に積層した構
    造のモノリシンクカスケード形太陽電池において、前記
    pn接合の各々を形成する半導体層間にオーム性金属を
    埋込んで各pn1ii!合間の電気的接続を行うように
    したことを特徴とするモノリシンクカスケード形太陽電
    池。
JP57044662A 1982-03-23 1982-03-23 モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 Granted JPS58162073A (ja)

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JPS6257271B2 JPS6257271B2 (ja) 1987-11-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141331A (ja) * 2007-11-16 2009-06-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置及びその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544793A (en) * 1978-09-25 1980-03-29 Rca Corp Amorphous silicon solar battery
JPS5633889A (en) * 1979-08-28 1981-04-04 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544793A (en) * 1978-09-25 1980-03-29 Rca Corp Amorphous silicon solar battery
JPS5633889A (en) * 1979-08-28 1981-04-04 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141331A (ja) * 2007-11-16 2009-06-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置及びその製造方法

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