JPS59172780A - 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Info
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- JPS59172780A JPS59172780A JP58047418A JP4741883A JPS59172780A JP S59172780 A JPS59172780 A JP S59172780A JP 58047418 A JP58047418 A JP 58047418A JP 4741883 A JP4741883 A JP 4741883A JP S59172780 A JPS59172780 A JP S59172780A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
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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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明に１１高効率のモノリシックカスケード形太陽礪
池に関するものである。
池に関するものである。
太燭屯池の変奏効率は、用いる半導体の禁止帯・鴫に大
＾く依存する。−（市川の半導体を用いた太ｉ４心池で
は、峡適のａ ＋ｈ帯ｌ１ｇ（杓１．４ｅＶ）の半導体
を用いても、値大哩鳩変喚効率は約２５％である。その
理由は、太！鵡丸スペクトルのうち、禁１ｈ帯・嘔以下
のエネルギの光は、半導体中を透過し、利用できないた
めでおる。そこで、さらに尚い変ｒ４幼率を実現するだ
めの太陽眠池として、モノリシックカスケード形太１嚇
砿池なるものが提案されている。これは、同一基板上に
、小さい、≠ＩＥ帯１幅（、ｇｇｅとする）をもつ半導
体で構成される太燭峨池と呼ぶ）と大きい＠ＩＦ帯・ｉ
ｖＡ （Ｅｇｒとする）をもつ半導体で構成される太・
′４我１１壮（−ヒ部太陽屯池と呼ぶ）とを積層したも
のである。この種の太嚇峨池における変換効嘉はＢｇＢ
とｃｇ７の選び方に大きく左右される。従来のＭ、 Ｆ
、 Ｌａｍｏ ｒ ｔ ｅ とＤ−Ｈ，Ａｂｂｏｔｔ
による変侠＠率の理論計算結果ＣＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ
。
＾く依存する。−（市川の半導体を用いた太ｉ４心池で
は、峡適のａ ＋ｈ帯ｌ１ｇ（杓１．４ｅＶ）の半導体
を用いても、値大哩鳩変喚効率は約２５％である。その
理由は、太！鵡丸スペクトルのうち、禁１ｈ帯・嘔以下
のエネルギの光は、半導体中を透過し、利用できないた
めでおる。そこで、さらに尚い変ｒ４幼率を実現するだ
めの太陽眠池として、モノリシックカスケード形太１嚇
砿池なるものが提案されている。これは、同一基板上に
、小さい、≠ＩＥ帯１幅（、ｇｇｅとする）をもつ半導
体で構成される太燭峨池と呼ぶ）と大きい＠ＩＦ帯・ｉ
ｖＡ （Ｅｇｒとする）をもつ半導体で構成される太・
′４我１１壮（−ヒ部太陽屯池と呼ぶ）とを積層したも
のである。この種の太嚇峨池における変換効嘉はＢｇＢ
とｃｇ７の選び方に大きく左右される。従来のＭ、 Ｆ
、 Ｌａｍｏ ｒ ｔ ｅ とＤ−Ｈ，Ａｂｂｏｔｔ
による変侠＠率の理論計算結果ＣＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ
。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＥＤ −２７，２
３１（１９８１） ）によれば、ＥｇＦＳ＝０．９５ｅ
Ｖ、 Ｅｇ７ ＝１．６２ｅｖ のとき最大変換効率
３１．５チが得られ、この条件からはずれる１１＋１．
ＥｇＴの徂合せで／ま、ｆ′１４ネくが皆しく低下す
るとされている。従来のモノリシックカスケード杉太ｌ
湧或曲１の咋・便呟すべて上記の什ぽ精’１４に％づい
て行われていた。したがって、上記のとと〈ｌ最大（喚
幼率を力えるＥｇら＊ＥｇＴの咀合せが一つしかないこ
とは、太陽…：池の材料糸の鍵潅や構１青設計に対して
厳しい制約となっていた。
３１（１９８１） ）によれば、ＥｇＦＳ＝０．９５ｅ
Ｖ、 Ｅｇ７ ＝１．６２ｅｖ のとき最大変換効率
３１．５チが得られ、この条件からはずれる１１＋１．
ＥｇＴの徂合せで／ま、ｆ′１４ネくが皆しく低下す
るとされている。従来のモノリシックカスケード杉太ｌ
湧或曲１の咋・便呟すべて上記の什ぽ精’１４に％づい
て行われていた。したがって、上記のとと〈ｌ最大（喚
幼率を力えるＥｇら＊ＥｇＴの咀合せが一つしかないこ
とは、太陽…：池の材料糸の鍵潅や構１青設計に対して
厳しい制約となっていた。
本発明の間明者らは、モノリシックカスケード形太局屯
池の変典４）率について、詳細なる理論計算を行い、従
来のＥｇｂ 、 ＥｇＴのｉｉＮとは異なる条件で、従
来の最大を換幼率をＪ：１ｒｊｌる（１嗅効率が得られ
ることを見い出した。本発明ｌは、これらの１帰結果Ｋ
Ａづいてなされたもので、その目的は預ｊ吻効率の高い
モノリシックカスケード杉太ｉ４嵯池を提供することに
ある。
池の変典４）率について、詳細なる理論計算を行い、従
来のＥｇｂ 、 ＥｇＴのｉｉＮとは異なる条件で、従
来の最大を換幼率をＪ：１ｒｊｌる（１嗅効率が得られ
ることを見い出した。本発明ｌは、これらの１帰結果Ｋ
Ａづいてなされたもので、その目的は預ｊ吻効率の高い
モノリシックカスケード杉太ｉ４嵯池を提供することに
ある。
したがって、本発明によるモノリシンクカスケード形太
陽鍼池は、半導体基板上に、禁止ｆｉ幅がＥｇｔｓなる
半導体で構成される上部穴・層社池と嫡ＩＬ帝・幅が８
ｇ７なる半導体で構成される上部穴ｉｉ！ 嘱ｒ也とを
債層したモノリシックカスケード杉太嚇′１（趨に訃い
て、前記上部穴１′４屯池を構成する半導体のく
〈 禁！Ｅ４ｆ ’Ｑ Ｅｇが０．９６ ｅ Ｖ＝ Ｅｇｂ
＝ １． ：３６ｅＶであり、かつ前（己上部太ｉ号
社池を構成する半導体の禁＋ｈ帯嘱Ｅｇｆ）１０．８０
ＥｇＢ ＋ ０．７７ ｅＶ≦Ｅｇｖ≦０．８０Ｅｇ
ｈ ＋Ｑ、 ９２ｅＶであることを特徴とするものでち
る。
陽鍼池は、半導体基板上に、禁止ｆｉ幅がＥｇｔｓなる
半導体で構成される上部穴・層社池と嫡ＩＬ帝・幅が８
ｇ７なる半導体で構成される上部穴ｉｉ！ 嘱ｒ也とを
債層したモノリシックカスケード杉太嚇′１（趨に訃い
て、前記上部穴１′４屯池を構成する半導体のく
〈 禁！Ｅ４ｆ ’Ｑ Ｅｇが０．９６ ｅ Ｖ＝ Ｅｇｂ
＝ １． ：３６ｅＶであり、かつ前（己上部太ｉ号
社池を構成する半導体の禁＋ｈ帯嘱Ｅｇｆ）１０．８０
ＥｇＢ ＋ ０．７７ ｅＶ≦Ｅｇｖ≦０．８０Ｅｇ
ｈ ＋Ｑ、 ９２ｅＶであることを特徴とするものでち
る。
本発明によれば、従来のモノリシックカスケード形太陽
眠池に１Ｐｑべて高い膏喚☆ｈ率が実用できるばかりで
なく 、Ｅｇｇ 、 Ｅｇｖのイ［を合せが広軸囲に及
んでいるので、材料系やその、画成を広く凋択しえると
醒う利点がある。
眠池に１Ｐｑべて高い膏喚☆ｈ率が実用できるばかりで
なく 、Ｅｇｇ 、 Ｅｇｖのイ［を合せが広軸囲に及
んでいるので、材料系やその、画成を広く凋択しえると
醒う利点がある。
本狛明を（に詳しく説明する。
従来のＭ、 Ｆ、 Ｌａｍｏ ｒ ｔ ｅとり、 Ａ、
Ａｂｂｏｔｔによるモノリシックカスケード杉太１４
屯池の変４効率の理論１惇に関する報告では、計眸時乎
のみが示されて分り、１眸の手１１ｇや計算上での仮定
などは一切示されていない。
Ａｂｂｏｔｔによるモノリシックカスケード杉太１４
屯池の変４効率の理論１惇に関する報告では、計眸時乎
のみが示されて分り、１眸の手１１ｇや計算上での仮定
などは一切示されていない。
本発明の発明汝らは、以上の聾峨で変域効率の、１里、
増イ十算を行った。
増イ十算を行った。
対象とする太１場尤スペクトルはＡｍｐ（ＡｉｒＭａｓ
ｓ Ｚｅｒｏ）とする。さらにここで、波長が０．３μ
ｍ未満、すなわち、エネルギが４．１ｅＶを超える光は
利用できないとする。上部太！％眠・也、下部太陽［を
池を構成する半導体の禁止帯幅ケ、それぞれ、Ｅｇｔ
＋ Ｅｇｅとすると、上部太Ｉ劾□！４ｔ ｔでＪ吐、
４．１ｅＶからＥｇＴまでの・Ｉｊの光を、また、下ぺ
ＩＳ太１４屯池では、ＥｇｒからＥｇａまでの＋ｉｌの
光を利用することＫなる。したがって、上部太陽峨池の
短絡屯流密凝Ｊ８（！Ｔけ、４．１ｅＶ−ＥｇＴ間の光
子戎をＭｌし、これにキャリアの収東効率および成子の
°電画ｑを乗することにより求まる。同様に、上部穴１
脅畦池の・短絡試流密度Ｊｓ ａｓは、Ｅ ｇＴ −Ｅ
ｇ ｓ間の咥光子数にキャリアの収東効率およびｑを
乗することにより求まる。ここでは、Ｉ′ＩＭ想状態全
状態し、いずれ−の揚合もキャリアの収集効率をｔｏｏ
ｎとした。
ｓ Ｚｅｒｏ）とする。さらにここで、波長が０．３μ
ｍ未満、すなわち、エネルギが４．１ｅＶを超える光は
利用できないとする。上部太！％眠・也、下部太陽［を
池を構成する半導体の禁止帯幅ケ、それぞれ、Ｅｇｔ
＋ Ｅｇｅとすると、上部太Ｉ劾□！４ｔ ｔでＪ吐、
４．１ｅＶからＥｇＴまでの・Ｉｊの光を、また、下ぺ
ＩＳ太１４屯池では、ＥｇｒからＥｇａまでの＋ｉｌの
光を利用することＫなる。したがって、上部太陽峨池の
短絡屯流密凝Ｊ８（！Ｔけ、４．１ｅＶ−ＥｇＴ間の光
子戎をＭｌし、これにキャリアの収東効率および成子の
°電画ｑを乗することにより求まる。同様に、上部穴１
脅畦池の・短絡試流密度Ｊｓ ａｓは、Ｅ ｇＴ −Ｅ
ｇ ｓ間の咥光子数にキャリアの収東効率およびｑを
乗することにより求まる。ここでは、Ｉ′ＩＭ想状態全
状態し、いずれ−の揚合もキャリアの収集効率をｔｏｏ
ｎとした。
次に、上部および下部の太陽・電池として機能するｐｎ
接置ダイオードの飽ヰ田′屯流密聞Ｊｏ丁＋Ｊｏｂを
求める。これはよく甜られているように、上部の半導体
の真性キャリア濃度Ｎｉｖ、ＮｉＢを用いて１１単に求
めることがでへる。このようにして求めたＪｓｃ７＋Ｊ
ｓｃｓ およびＪｏｔ＋Ｊｏｅを用いると、上部、下部
の肉太１荀鍼７也における出力Ｉ帆前密１矩Ｊと出力重
圧Ｖとの・内孫は次のように次わされる。すなわち、ヒ
部太嚇瞬、池については、 同様に、下部太礪離池については、 となる。ここで、ｎはダイオ′−ド囚子と呼ばれるもの
で、理想的なダイオードでけ１になる。ここではｎ＝１
とする。なお、ｑは成子のｆ梶荷、ｋはボルツマン定数
、Ｔは絶討温姪である。
接置ダイオードの飽ヰ田′屯流密聞Ｊｏ丁＋Ｊｏｂを
求める。これはよく甜られているように、上部の半導体
の真性キャリア濃度Ｎｉｖ、ＮｉＢを用いて１１単に求
めることがでへる。このようにして求めたＪｓｃ７＋Ｊ
ｓｃｓ およびＪｏｔ＋Ｊｏｅを用いると、上部、下部
の肉太１荀鍼７也における出力Ｉ帆前密１矩Ｊと出力重
圧Ｖとの・内孫は次のように次わされる。すなわち、ヒ
部太嚇瞬、池については、 同様に、下部太礪離池については、 となる。ここで、ｎはダイオ′−ド囚子と呼ばれるもの
で、理想的なダイオードでけ１になる。ここではｎ＝１
とする。なお、ｑは成子のｆ梶荷、ｋはボルツマン定数
、Ｔは絶討温姪である。
−’Ｋ １１’！Ｉは（１）式および（２）式を図示し
たもので、（ａ）はＥ部太１４ｆにγ也の場合、（ｂ）
は下部太陽・峨池の１４合のものである。倉１回に忰い
て、Ｖｏｃ丁、ｖｏｅＢは、それぞれ、（１）式、（２
）式でＪ＝０となる出力電圧で開放４峨圧と呼ばれる。
たもので、（ａ）はＥ部太１４ｆにγ也の場合、（ｂ）
は下部太陽・峨池の１４合のものである。倉１回に忰い
て、Ｖｏｃ丁、ｖｏｅＢは、それぞれ、（１）式、（２
）式でＪ＝０となる出力電圧で開放４峨圧と呼ばれる。
−上部および下部の両太陽懺池を直列に妾続したモノリ
シックカスケード形太陽市域では、上部、１部の両太陽
電池を流れるｒｔ流が等しくなければならないことから
、モノリシックカスケード形太・ｔｑ池の出力成力Ｐは
、第１図かられかるように、ＪｃＸ（Ｖｖ ＋Ｖｓ ）
となる。
シックカスケード形太陽市域では、上部、１部の両太陽
電池を流れるｒｔ流が等しくなければならないことから
、モノリシックカスケード形太・ｔｑ池の出力成力Ｐは
、第１図かられかるように、ＪｃＸ（Ｖｖ ＋Ｖｓ ）
となる。
ここでＶＴ ＋ ｖｅは、上部、下部の肉太１４＜池に
共通の鍼流密矩Ｊｃが流れるときの画太１号侃池の出カ
ベ圧である。Ｊｃを情々変化させてＰを求めると、その
帰大ｌ［＃ＰＩ−１は容易にμつけることができる。ｐ
Ｍ を与えるＪｃ、Ｖ丁、Ｖｅを−それぞれＪｃｒ（
＋ＶＴ）１ 、 Ｖｅｍとすると、ＰＭ ＝ ＪｅｓＸ
（ＶｉＭ＋ＶｅＮ ）となる。ところ、で、実際のモノ
リシックカスケード杉太１麟＜他では、−上部、下部の
両人１場曵池を鍼気的に歯−列ｂ＝ｉするためにトンネ
ル接合１イ′噌を用いるが、このトンネルｐ 会１４内
でのｔｔＣ圧降下に伴う出力の損失が生じる。そこで、
ここではトンネル尚合層内での電圧降下を０．０５Ｖと
した。このようにすると、実際のせ大出力東方Ｐ’ｔｑ
Ｆ’ＪＰ’Ｈ＝ＪｃＨｘ （Ｖ丁）（＋Ｖ８Ｍ −０，
０５Ｖ ）となる。よって、モノリシックカスケード形
太陽イ池の変僕効率ηはミ太陽光の全入射パワーをＰエ
とするとη＝Ｐ脅／ＰＩ となる。
共通の鍼流密矩Ｊｃが流れるときの画太１号侃池の出カ
ベ圧である。Ｊｃを情々変化させてＰを求めると、その
帰大ｌ［＃ＰＩ−１は容易にμつけることができる。ｐ
Ｍ を与えるＪｃ、Ｖ丁、Ｖｅを−それぞれＪｃｒ（
＋ＶＴ）１ 、 Ｖｅｍとすると、ＰＭ ＝ ＪｅｓＸ
（ＶｉＭ＋ＶｅＮ ）となる。ところ、で、実際のモノ
リシックカスケード杉太１麟＜他では、−上部、下部の
両人１場曵池を鍼気的に歯−列ｂ＝ｉするためにトンネ
ル接合１イ′噌を用いるが、このトンネルｐ 会１４内
でのｔｔＣ圧降下に伴う出力の損失が生じる。そこで、
ここではトンネル尚合層内での電圧降下を０．０５Ｖと
した。このようにすると、実際のせ大出力東方Ｐ’ｔｑ
Ｆ’ＪＰ’Ｈ＝ＪｃＨｘ （Ｖ丁）（＋Ｖ８Ｍ −０，
０５Ｖ ）となる。よって、モノリシックカスケード形
太陽イ池の変僕効率ηはミ太陽光の全入射パワーをＰエ
とするとη＝Ｐ脅／ＰＩ となる。
このようにして、ＥｇＴ ＋ Ｅｇｐを独立に変化させ
だ鳴合のηに求め１．ＥｇＴ、 ＥｇＢを変数とするη
のマツプを作成した。そのｉ５！ｊ’１、ｅｇＴ＝１．
６２ｅＶ。
だ鳴合のηに求め１．ＥｇＴ、 ＥｇＢを変数とするη
のマツプを作成した。そのｉ５！ｊ’１、ｅｇＴ＝１．
６２ｅＶ。
Ｅｇ＆＝０．９５ｅＶ、のとき＋７＝３１．５％となり
、ｒｉ ｆＱ服青色一致する結県も得られだが、さらに
、注目すべきことはより高い変啓効率が実現でＡるＥｇ
ｖとＥｇうの組合せが存在することが明らかになった。
、ｒｉ ｆＱ服青色一致する結県も得られだが、さらに
、注目すべきことはより高い変啓効率が実現でＡるＥｇ
ｖとＥｇうの組合せが存在することが明らかになった。
しかもその組合せは一点ではなく、比較的１ムいＴｌη
〈 〈 峨に及んでいる。すなわち、０．９６ｅＶ＝ Ｅｇら＝
く 〈 １．３６ｅＶおよび０．８０ ＥｇＢ ＋０．７７ ｅ
Ｖ＝ Ｅｇ７ ＝０．８０ＥｇＢ ＋Ｑ、 ９２ｅＶな
る関係を満足するＥｇｌ） 、 ＥｇＴを〉 選べば〜３２チの変臭効率が実現できるのが明かになっ
たのである。
〈 〈 峨に及んでいる。すなわち、０．９６ｅＶ＝ Ｅｇら＝
く 〈 １．３６ｅＶおよび０．８０ ＥｇＢ ＋０．７７ ｅ
Ｖ＝ Ｅｇ７ ＝０．８０ＥｇＢ ＋Ｑ、 ９２ｅＶな
る関係を満足するＥｇｌ） 、 ＥｇＴを〉 選べば〜３２チの変臭効率が実現できるのが明かになっ
たのである。
本発明に用いられる下部電池、上部電池を構成する半導
体の組み合せ゛としては、Ｅｇｂ及びＥｇｒが上記条件
を光岨し、かつ相反に、浴子横合叶のよいものであれば
いかなるものでもよい。たとえば、■ＧａＩｎＡｓ刹ヒ
合吻（ＥｇＢ）−ＧａＡＩＩｎＡｓ系化合４ｖＪ（Ｅｇ
ｒ）、■ＧａＩｎＡｇＰ系化合・吻（Ｅｇｉｓ ） −
ＧａＡＩＩｎＰ系化合Ｊ７Ｊ（ＥｇｖＬ＠ＧａＡｌＩｎ
Ａｓ系化合−吻（Ｅｇａ）ＧａＡＩＩｎＰ系化合＋ｇ（
Ｅｇｖ）＋■ＧａＩｎＡｓＰ系化合゛吻（Ｅｇｂ ）−
ＡＩ Ｉ ｎＰ系化合吻（ＥｇＴ） ＋ （□ａＡ Ｉ
Ｉ ｎＡｓ系化合吻（Ｅｇａ） ＡＩＩｎＰ系化合
吻（１’ｉ３ｇ ）を挙けることができる。
体の組み合せ゛としては、Ｅｇｂ及びＥｇｒが上記条件
を光岨し、かつ相反に、浴子横合叶のよいものであれば
いかなるものでもよい。たとえば、■ＧａＩｎＡｓ刹ヒ
合吻（ＥｇＢ）−ＧａＡＩＩｎＡｓ系化合４ｖＪ（Ｅｇ
ｒ）、■ＧａＩｎＡｇＰ系化合・吻（Ｅｇｉｓ ） −
ＧａＡＩＩｎＰ系化合Ｊ７Ｊ（ＥｇｖＬ＠ＧａＡｌＩｎ
Ａｓ系化合−吻（Ｅｇａ）ＧａＡＩＩｎＰ系化合＋ｇ（
Ｅｇｖ）＋■ＧａＩｎＡｓＰ系化合゛吻（Ｅｇｂ ）−
ＡＩ Ｉ ｎＰ系化合吻（ＥｇＴ） ＋ （□ａＡ Ｉ
Ｉ ｎＡｓ系化合吻（Ｅｇａ） ＡＩＩｎＰ系化合
吻（１’ｉ３ｇ ）を挙けることができる。
のであればいかなるものでもよく、たとえばＧａＡｓ、
ＩｎＰ 冴を用いることができる。これらの材料系を用
いてモノリシックカスケード形太陽域池を作調した結果
、後述の実施例より明かなよう効 に罐めて高い７Ａ：＋４事が得られ、発明者らの哩論計
痺結采の有効性が確認された。以Ｆ１実嘱例ケ用いて鮮
明に説明する。
ＩｎＰ 冴を用いることができる。これらの材料系を用
いてモノリシックカスケード形太陽域池を作調した結果
、後述の実施例より明かなよう効 に罐めて高い７Ａ：＋４事が得られ、発明者らの哩論計
痺結采の有効性が確認された。以Ｆ１実嘱例ケ用いて鮮
明に説明する。
実施例１
４２図は、ＧａＡｓを基板として、■の材料系を用いて
作製した本発明のモノリシックカスケード形太陽喧池の
り１１石段重である。
作製した本発明のモノリシックカスケード形太陽喧池の
り１１石段重である。
１はＮ＋−ＧａＡｓ基板、２はＮ−Ｇａｏ −０４Ｉｎ
ｏ −ｏ６Ａｓｌ！ｊ、３はＮ−Ｇａｏ 、ａｓ Ｉ
ｎｏ 、１２ Ａｓ ７９１１、４は内部ＩＣＰｎ
接合をもつＧａｏ、ａｓ Ｉｎｏ、ｔフＡｓ ＩｎＸ
５は内部にＰ”ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、ｓｏ ＡＩ
ｏ、４４ ）０”ｌ１５ Ｉｎ０−ｏｓ Ａｓ層１６は
内部にＰｎ接合をもつ（Ｇａｏ−ｓｏ Ａｌ。−４４
）０−ａｌｌ Ｉｎｏ、ｏｎ Ａｓ Ｉ４．７はＰ＋−
（Ｇａｏ−ａｔ Ａ１０４５８ ）０・＠Ｉ Ｉｎｎ・
ａｓ Ａｓ １１％８は櫛状のオーム性ｆｃ極、９は
樽面オーム性賦極、１０は反射防＋ｈ ｉｌｌである。
ｏ −ｏ６Ａｓｌ！ｊ、３はＮ−Ｇａｏ 、ａｓ Ｉ
ｎｏ 、１２ Ａｓ ７９１１、４は内部ＩＣＰｎ
接合をもつＧａｏ、ａｓ Ｉｎｏ、ｔフＡｓ ＩｎＸ
５は内部にＰ”ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、ｓｏ ＡＩ
ｏ、４４ ）０”ｌ１５ Ｉｎ０−ｏｓ Ａｓ層１６は
内部にＰｎ接合をもつ（Ｇａｏ−ｓｏ Ａｌ。−４４
）０−ａｌｌ Ｉｎｏ、ｏｎ Ａｓ Ｉ４．７はＰ＋−
（Ｇａｏ−ａｔ Ａ１０４５８ ）０・＠Ｉ Ｉｎｎ・
ａｓ Ａｓ １１％８は櫛状のオーム性ｆｃ極、９は
樽面オーム性賦極、１０は反射防＋ｈ ｉｌｌである。
Ｎ−Ｇａｏ −９４Ｉ ｎｏ ｏｎｅ Ａｓ層およびＮ
−Ｇａｏ４．、 Ｉｎｏ、１２ Ａｓ ＪｊＪ ３
は、Ｎ＋−ＧａＡｓ 基板１とＧａｏａｓｓ Ｉｎｏ
−＋ｙ Ａｓ Ｉｆ４４との間の格子定、孜差に伴う格
子歪を緩和するだめの中間層として用いるもので、太１
碍眠池が動作するうえでの本質的な役削りはない。Ｇａ
ｏ −ｓｓ Ｉ ｎｏ 、１？Ａｓｉ＠４は禁止’ｉ
ｆＦ Ｉ＋＠が１．０７ｅＶでＦ部太ｌｉ＋１！池とし
て翫まだ％ （Ｇａｏ−ｉｏ Ａｌｅ−４４）１１
１１９！ｌ Ｉｎｎ−ｏｓＡｓＭｆ６は葵市帯幅が１
．７０ｅＶで上ｉキｂ太陽眠池として機能する。内部に
Ｐ”ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、５ｅＡＩ０．４４）０．
０５ Ｉｎ６ｍ。５ Ａｓ １ｆ４５は、１部および
上部の古人１４嵯池を眠気的に１代列、接続するための
トンネル接合層として機能する。Ｐ”−（Ｇａｏ−４ｔ
ＡｌＯ＠！１ｌｌ）０＠１１５ Ｉｎｎ−ａｓ
Ａｓ ＋４７は（Ｇａｏ−ｓｏ ＡＩＧ・４４）ｏ、
ｏａ Ｉｎｏ−ｏｎ Ａｓ ｉ＠６よりも０．２
ｅＶ大きい禁ＩＦ帯・幅をもち、（Ｇａｏ−ｓｏ Ａ
ｌｏ−４Ｊｏ−ａｓＩｎθ、ｏ’ｋＡｓｉ→６表面での
表面画哨合による光キャリアの消滅を防ぐだめの窓者と
して磯１１１する。
−Ｇａｏ４．、 Ｉｎｏ、１２ Ａｓ ＪｊＪ ３
は、Ｎ＋−ＧａＡｓ 基板１とＧａｏａｓｓ Ｉｎｏ
−＋ｙ Ａｓ Ｉｆ４４との間の格子定、孜差に伴う格
子歪を緩和するだめの中間層として用いるもので、太１
碍眠池が動作するうえでの本質的な役削りはない。Ｇａ
ｏ −ｓｓ Ｉ ｎｏ 、１？Ａｓｉ＠４は禁止’ｉ
ｆＦ Ｉ＋＠が１．０７ｅＶでＦ部太ｌｉ＋１！池とし
て翫まだ％ （Ｇａｏ−ｉｏ Ａｌｅ−４４）１１
１１９！ｌ Ｉｎｎ−ｏｓＡｓＭｆ６は葵市帯幅が１
．７０ｅＶで上ｉキｂ太陽眠池として機能する。内部に
Ｐ”ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、５ｅＡＩ０．４４）０．
０５ Ｉｎ６ｍ。５ Ａｓ １ｆ４５は、１部および
上部の古人１４嵯池を眠気的に１代列、接続するための
トンネル接合層として機能する。Ｐ”−（Ｇａｏ−４ｔ
ＡｌＯ＠！１ｌｌ）０＠１１５ Ｉｎｎ−ａｓ
Ａｓ ＋４７は（Ｇａｏ−ｓｏ ＡＩＧ・４４）ｏ、
ｏａ Ｉｎｏ−ｏｎ Ａｓ ｉ＠６よりも０．２
ｅＶ大きい禁ＩＦ帯・幅をもち、（Ｇａｏ−ｓｏ Ａ
ｌｏ−４Ｊｏ−ａｓＩｎθ、ｏ’ｋＡｓｉ→６表面での
表面画哨合による光キャリアの消滅を防ぐだめの窓者と
して磯１１１する。
こＧようなモノリシックカスケード１杉Ｌ’４１４．池
の作製＋ｄ、Ｎ＋−ＧａＡｓ等仮１の上に各半導体哨を
エピタキシャル我１是させたｒ牽、噛杉オー１わ偶、ル
ー８および軒面オーム性Ｘ氏、＆１．９２＋杉成し、電
唆に反射防１ｈ’＋６１０を杉成すること（Ｃよって完
了する。半佛本情のエピタキシャル１戊醍法としては、
液相エピタキシャル成４Ｇ（ＬＰＥ）法気相エピタキシ
ャルｌ＋ＺＩｅ（ＶＰＥ）法の１丘か分子線エピタキシ
ャル成員（ｉＬ＋ Ｂ Ｃ）法や有機金属熱分解気相１
反埼（ｉ■０ＣＶＩ））去がある。今回、ＭＢＥ法で杉
成しだ半邦体層を用いて、＠低オーム１生′１に極８と
してＡｕ−Ｚｎを、央面オーム酢市極９としてＡｕ−Ｇ
ｅを、反射防１トリ像１０ＦしてＳｉＯを、そノ１．そ
れ用′いて作視したモノリシックカスケード膨大陽疏池
は、ＡＭＯ（Ａｉｒ Ｍａｓｓ Ｚｅｒｏ） の光照
射下で３２チの変団幼皐を示し、本発明の有効性が確め
られた。
の作製＋ｄ、Ｎ＋−ＧａＡｓ等仮１の上に各半導体哨を
エピタキシャル我１是させたｒ牽、噛杉オー１わ偶、ル
ー８および軒面オーム性Ｘ氏、＆１．９２＋杉成し、電
唆に反射防１ｈ’＋６１０を杉成すること（Ｃよって完
了する。半佛本情のエピタキシャル１戊醍法としては、
液相エピタキシャル成４Ｇ（ＬＰＥ）法気相エピタキシ
ャルｌ＋ＺＩｅ（ＶＰＥ）法の１丘か分子線エピタキシ
ャル成員（ｉＬ＋ Ｂ Ｃ）法や有機金属熱分解気相１
反埼（ｉ■０ＣＶＩ））去がある。今回、ＭＢＥ法で杉
成しだ半邦体層を用いて、＠低オーム１生′１に極８と
してＡｕ−Ｚｎを、央面オーム酢市極９としてＡｕ−Ｇ
ｅを、反射防１トリ像１０ＦしてＳｉＯを、そノ１．そ
れ用′いて作視したモノリシックカスケード膨大陽疏池
は、ＡＭＯ（Ａｉｒ Ｍａｓｓ Ｚｅｒｏ） の光照
射下で３２チの変団幼皐を示し、本発明の有効性が確め
られた。
実施例２
前述の■〜■の材料系に対する基板としては、成長さぜ
る半・揮体層との格子不整合率が叱較的小さくで＾る点
でＩｎＰが適している。まｆｃ、ＩｎＰ基板と半導体４
との間の洛子゛定峻の差に伴う格子歪を緩−１０するた
めの中間層としてはＧａＩｎＰが適している。以下に、
■の材料系を用いたモノリシックスカスケード杉太１号
電池について一況明する。
る半・揮体層との格子不整合率が叱較的小さくで＾る点
でＩｎＰが適している。まｆｃ、ＩｎＰ基板と半導体４
との間の洛子゛定峻の差に伴う格子歪を緩−１０するた
めの中間層としてはＧａＩｎＰが適している。以下に、
■の材料系を用いたモノリシックスカスケード杉太１号
電池について一況明する。
Ｎ”−ＩｎＰ基板上に、中間層としてＮ−Ｇａ（１＊１
６ Ｉｎｏｏ、ｏ Ｐ ’ｄ ＋ Ｎ−Ｇａ（１ｍ２ｇ
Ｉｎ６．ａｏ Ｐ層を成長させ、次に、丁に１く
太ＩＩ 屯池として、内部にＰｎ接合をもち禁止帯幅が
０．９６ｅＶのＧａ（１４ｓ ｉｎｏ、８５ ＡｓＯ
・９３ＰＯ・ｏ］ｍ、）ンネル接合ノーとして内部にＰ
”Ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、ｖｔ Ａｌｏ−ｔｏ）ｏ
、ｔｏ Ｉｎｏ−ｓ。
６ Ｉｎｏｏ、ｏ Ｐ ’ｄ ＋ Ｎ−Ｇａ（１ｍ２ｇ
Ｉｎ６．ａｏ Ｐ層を成長させ、次に、丁に１く
太ＩＩ 屯池として、内部にＰｎ接合をもち禁止帯幅が
０．９６ｅＶのＧａ（１４ｓ ｉｎｏ、８５ ＡｓＯ
・９３ＰＯ・ｏ］ｍ、）ンネル接合ノーとして内部にＰ
”Ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ、ｖｔ Ａｌｏ−ｔｏ）ｏ
、ｔｏ Ｉｎｏ−ｓ。
Ｐ層、上部太！号賦池として内部にＰｎ 妾合をもち
禁止帯幅が１．６０ｅＶ の（Ｇａｏ ＊？Ｉ Ａ
１６．２９ ％ 、２゜Ｉｎ。−ｇｏ Ｐ ＋＊、
さらに窓Ｉ−として、ｐ”−Ａｌｏ、ｔ。
禁止帯幅が１．６０ｅＶ の（Ｇａｏ ＊？Ｉ Ａ
１６．２９ ％ 、２゜Ｉｎ。−ｇｏ Ｐ ＋＊、
さらに窓Ｉ−として、ｐ”−Ａｌｏ、ｔ。
Ｉ ｎＱ ｅｆｉ。Ｐ１＠を１１１次成長させる。これ
に、第１図の場合のように表面櫛形オーム性区１颯、長
面オーム性直置、反射防止膜を形成する。こうして作製
した太陽代池は、Ａ Ｍ Ｏの光照射下で３１％の変晴
幼率を示した。この茸廁例では、下部太１湯１１吃池に
ＱａＩｎＡｓＰ を、また、上部太・＠■池にＧａＡＩ
ＩｎＰをそれぞれ用いたが、ＧａＩｎＡｓＰの代りにＧ
ａＡ１１ｎＡｓを、まだＧａＡＩＩｎＰを用いても同情
に高い衾嶋効率が実現で専ることが゛確１召された。
に、第１図の場合のように表面櫛形オーム性区１颯、長
面オーム性直置、反射防止膜を形成する。こうして作製
した太陽代池は、Ａ Ｍ Ｏの光照射下で３１％の変晴
幼率を示した。この茸廁例では、下部太１湯１１吃池に
ＱａＩｎＡｓＰ を、また、上部太・＠■池にＧａＡＩ
ＩｎＰをそれぞれ用いたが、ＧａＩｎＡｓＰの代りにＧ
ａＡ１１ｎＡｓを、まだＧａＡＩＩｎＰを用いても同情
に高い衾嶋効率が実現で専ることが゛確１召された。
以上説明したように、本発明のモノリシックカスケード
膨大４１１ｆ、池においては、従来のものに比べて情い
変横効率が実現できるばかりでなく、さらに、そのだめ
の１ｉＣｇｂとＥｇτの組会せが広岨囲に及んでいるた
め、材料糸やその組成を広イ・１）囲に療べるという第
１］点がちる。
膨大４１１ｆ、池においては、従来のものに比べて情い
変横効率が実現できるばかりでなく、さらに、そのだめ
の１ｉＣｇｂとＥｇτの組会せが広岨囲に及んでいるた
め、材料糸やその組成を広イ・１）囲に療べるという第
１］点がちる。
単１１’ｌハモ／リシツクカスケード形太陽１寛池を構
成する上部、下部の肉太陽電池における出力１ｇ。 流密１１Ｊと出力電圧Ｖとの関係を示す図で、（ａ）は
上部太ｉ′４に池のもの、（ｂ）は下部太陽′１ｉ池の
ものを示し、・葛２図１ハ、本発明のモノリシックカス
ケード珍太陽代池の一実施例のｉ＠而面である。 １−−−Ｎ＋−Ｇａｋｓ基板、２−Ｎ−ＧｆＬａ−ｏ４
Ｉｎｏ−ｏｓＡｓ ＩＮ、３・・・Ｎ−’ｊａｎ＊ｇｓ
Ｉｎｏ−＋ｔ １１１．４・・・内部にＰｎ接合を
もつＧａｏ、ｓｓ Ｉｎｏ、＋ｙ Ａｓ １ｍ、５・・
・白州；にＰ”Ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ 、ｓｓ Ａ
ｌｏ −４４） ＋１ 、ａｍＩｎｏｓｏｓ Ａｓ
ｈ４．６・・・内部にＰｎ接合をもつ（Ｇａ＋ ６＠５６ Ａｌｅ−４４）Ｏ−１１１Ｉｎ６−６、、
Ａｓ１Ｍ、 ７−Ｐ −（Ｇａｏ、４ｔ Ａｌｏ−
ｓｓ’）ｏ、ｏｓ Ｉｎ５．ｏｓ Ａｓ ｉｎ、訃・
・櫛状のオーム性ｍ、飯、９・・・曝面オーム性電４ぺ
、１０・・・反射防市膜。
成する上部、下部の肉太陽電池における出力１ｇ。 流密１１Ｊと出力電圧Ｖとの関係を示す図で、（ａ）は
上部太ｉ′４に池のもの、（ｂ）は下部太陽′１ｉ池の
ものを示し、・葛２図１ハ、本発明のモノリシックカス
ケード珍太陽代池の一実施例のｉ＠而面である。 １−−−Ｎ＋−Ｇａｋｓ基板、２−Ｎ−ＧｆＬａ−ｏ４
Ｉｎｏ−ｏｓＡｓ ＩＮ、３・・・Ｎ−’ｊａｎ＊ｇｓ
Ｉｎｏ−＋ｔ １１１．４・・・内部にＰｎ接合を
もつＧａｏ、ｓｓ Ｉｎｏ、＋ｙ Ａｓ １ｍ、５・・
・白州；にＰ”Ｎ＋接合をもつ（Ｇａｏ 、ｓｓ Ａ
ｌｏ −４４） ＋１ 、ａｍＩｎｏｓｏｓ Ａｓ
ｈ４．６・・・内部にＰｎ接合をもつ（Ｇａ＋ ６＠５６ Ａｌｅ−４４）Ｏ−１１１Ｉｎ６−６、、
Ａｓ１Ｍ、 ７−Ｐ −（Ｇａｏ、４ｔ Ａｌｏ−
ｓｓ’）ｏ、ｏｓ Ｉｎ５．ｏｓ Ａｓ ｉｎ、訃・
・櫛状のオーム性ｍ、飯、９・・・曝面オーム性電４ぺ
、１０・・・反射防市膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上に、＠市帯鳴がＥｇｂなる半導体で構成さ
れる下部太陽′五池と、禁止帯・咄がＥｇｒなる半導体
で構成される上部太湯東池とを積層したモノリシックカ
スケード形太南市也において、前記下イボ太１４眠池を
構成する半導体の禁止帯幅Ｅｇらがく く ０、９６ｅＶ ＝ ＥｇｌＳ ＝ １．３６ ｅＶであ
り、かつ可ｒ、４己上部太１号屯他を目り成する半ノ捧
体の禁止帯幅Ｅｇｖが０、ＦｌＯＥｇａ。０．７７ｅＶ
≦。２□ ≦０．８０ Ｅｇｂ。 ０．９２ｅＶでちることを°￥１２とするモノリシック
カスケードｉ杉太１号電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047418A JPS59172780A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047418A JPS59172780A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172780A true JPS59172780A (ja) | 1984-09-29 |
Family
ID=12774603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58047418A Pending JPS59172780A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10106491B4 (de) * | 2000-02-14 | 2010-08-12 | Sharp K.K. | Fotoelektrischer Wandler mit einem ersten und einem zweiten pn-Übergang aus III-V-Verbindungshalbleitern |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132793A (en) * | 1975-02-27 | 1976-11-18 | Varian Associates | Solar battery using opposite electroconductive laminate |
| JPS52123186A (en) * | 1976-04-06 | 1977-10-17 | Ibm | Device for radiating light from hetero semiconductor |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP58047418A patent/JPS59172780A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51132793A (en) * | 1975-02-27 | 1976-11-18 | Varian Associates | Solar battery using opposite electroconductive laminate |
| JPS52123186A (en) * | 1976-04-06 | 1977-10-17 | Ibm | Device for radiating light from hetero semiconductor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10106491B4 (de) * | 2000-02-14 | 2010-08-12 | Sharp K.K. | Fotoelektrischer Wandler mit einem ersten und einem zweiten pn-Übergang aus III-V-Verbindungshalbleitern |
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