JPS59189682A - GaAs太陽電池 - Google Patents

GaAs太陽電池

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JPS59189682A
JPS59189682A JP58065073A JP6507383A JPS59189682A JP S59189682 A JPS59189682 A JP S59189682A JP 58065073 A JP58065073 A JP 58065073A JP 6507383 A JP6507383 A JP 6507383A JP S59189682 A JPS59189682 A JP S59189682A
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JP
Japan
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layer
type
gaas
type gaas
solar cell
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JP58065073A
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Kazushi Sugawara
菅原 和士
Masabumi Shimizu
正文 清水
Makoto Miyanochi
宮後 誠
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
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    • H01L31/0693Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 the devices including, apart from doping material or other impurities, only AIIIBV compounds, e.g. GaAs or InP solar cells
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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】 く技術分野〉 本発明はGaAs太陽電池に関し、特に受光面側電極に
関するものである。
〈従来技術〉 GaAs太陽電池の構造としてはホモ接合太陽電池や、
ホモ接合太陽電池の受光面側にヘテロ構造の窓層をもつ
、いわゆるヘテロフェース太陽電池等がある。従来から
開発されているヘテロフェース太陽電池の構造を第1図
に示す0即ちN型GaAs層1上にP型GaAs層2及
びP型G a I X A tx A s(0くX≦1
)層4が順次積層され、N型GaAs層1とP型GaA
s層2間でPN接合3が形成され、P型Ga1−XAt
XAs層4は受光面側で窓層となる。
少し、これを備えていないホモ接合太陽電池に比べて一
般に高効率が得られる。
第1図において受光面側には、GaニーXAlXAs層
40一部を除去してP型GaAs層2に達するP側電極
5が、またN型GaAs層1の背面側1には全面にN側
電極6が形成され、その他の表面領域は反射防止膜7で
被われている。
ヘテロ7エース太陽電池の効率は窓層4の厚さに依存す
る。高効率を得るためには、上記窓層4はできるだけ薄
く、可能ならば0.1μm以下であることが望ましい。
またGaAs太陽電池は耐放射a特性がSi太陽電池に
比べて優れているという特徴があるが、宇宙用として使
用する場合は特にこの特徴が重要である。例えば第1図
に示したヘテロフェースGaAs太陽電池における耐放
射線特性はP型GaAs層2の厚さに犬きく依存するこ
とが知られておりP型GaAs層2の厚さはできるだけ
薄く形成すれば(例えば0.1〜02μm)一般に耐放
射線特性は向上する。しかしP型GaAs層2がそのよ
うに薄くなるとP型GaAs層2の厚さに反比例する面
抵抗が増大し太陽電池の曲線因子は減少するので電気出
力が低下する。
またP型GaAs層2の厚さが薄くなると以下に述べる
ようにP型オーム性金属電極5の形成が困難になる。即
ちP型電極5の材料としては、一般に銀合金あるいは金
合金が良好なオーム性電極用として用いられる。P型G
aA s層2表面の所定位置にこれらの材料を真空蒸着
した後、オーム性電極とするためには必ず熱処理される
。この熱処理は通常350℃〜55Q℃でなされる。P
型GaAs層2が0.1〜0.2μm程度に薄い場合に
は、この熱処理によシ表面電極5の材料の一部がP型G
aA s層2のみならずP−N接合3を突き抜けてN型
GaAs層1″!:、で浸透し、太陽電池の接合リーク
を大きくし、開放端電圧及び曲線因子の低下を来たし電
気出力が低下する。
このような欠点を除くために、実際にt/′iP型Ga
As層2土に電極材料を蒸着することなく、P型Ga1
−XAtXAs層4をuμm以上に充分厚く形成し、こ
の層の上に電極5を形成し、上記熱処理を行なっていた
。しかしこの方法では既に述べたように、厚いP型Ga
ニーx A tx A s層4による吸収が増加するた
め太陽電池の効率は一部犠牲にされることになる。
上述のよりなGaAs太陽電池の電極形成上の問題は、
P型GaAs層上にN型GaAs層を積層したホモ接合
攬造の場合においても発生する。ホモ接合太陽電池とし
ては、受光面側にN型GaAs層を有するN/P接合太
陽電池やN/P接合が逆転したP/N接合太陽電池が提
案されているが、例えばN、/P接合太陽電池における
効率は、N型GaAs層の厚さに依存し、N型GaAs
層の厚さが、小さい程効率が向上する。N/P型太陽電
池におけるN型GaAs層の厚さは一般に0.3μm以
下である。
このようなP/N又はN/P型ホモ接合太陽電池の構造
は、窓層を形成しない分だけへテロフェース型よシも簡
単であるにもかかわらず、従来より実用化され難いとさ
れる理由がある。その重要な一つは0.3μm以下の極
薄いGa’As層上への信頼性のあるオーム性電極の形
成が困難であることがあげられる。
上述のように従来のへテロフェース接合及びホモ接合い
ずれの構造をもつGaAs太陽電池も信頼性のある電極
を備えたものを得ることができなかったO 〈発明の目的〉 本発明は上記従来装置の欠点を除去し、受光面側に薄い
QaAs層を有するGaAs太陽電池において、受光面
側の電極を改良して信頼性の高い高効率GaAs太陽電
池を提供するものである。
〈実施例〉 第2図は本発明による一実施例を示す太陽電池の断面図
で、N型GaAs単結晶基板1上に液相工ビタキシャル
法によってP型Ga1−XAtXAs層(X菅0.85
)4が堆積されている。このP型GaニーえAtXAs
層4を液相エピタキシャル成長させる過程で、成長溶液
中のP型ドーパントであるZ がN型GaAs基板IK
拡散し、両層間にP型GaAs層2が同時に形成され、
N型GaAs層1の間にPN接合3が形成される。上記
P型GaAs層2の厚さは0.2μm程度に制御されて
いる。
上記P型G a 1  xA Z x A s層4は成
膜後、一定のピッチでP型GaAs層2を露出させる細
い溝8がエツチングにより形成される。該溝3は入射光
に対する有効面積の減少を軽減するために細い方が好ま
しく、また矩形状のウェハーに対して1辺に平行に複数
本が形成される。ただし溝8の両端はウェハ一端に達す
ることなくP型Gaよ−XAtXAs層4の途中で止め
られている。溝8が形成された受光面となる上記P型G
aよ−XAtxAsXAtXAs層4上を有効に透過さ
せる透明導電性酸化物層9が溝8を埋めて約70OAの
厚さに被着されている。この透明導電性酸化物層9とし
ては、例えば、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジ
ウムスズ等を用いることができ、これらの透明導電層9
は、例えばスパッタリング、電子ビーム蒸着等の公知の
方法でGaAl−As層4上に室温から300’Cまで
の比較的低温で形成することが可能である。
上記透明導電性酸化物層9上には更にP側オー・ム性電
極5が、メタルマスクを用いてAg蒸着によ層形成され
ている。該P側電極5の形状としては、例えば受光面全
体に分布するグリッドを比較的太い面積のコレクタに連
結した櫛型パターンが選ばれている。N型GaA’s基
板1の裏面には銀合金からなるN側オーム性電極6が形
成されている。
上記構造のGaAs太陽電池は、透明導電層9を介して
GaAs太陽電池の電流を取り出すため、従来装置のよ
うに高温熱処理に伴う電極金属の浸透等による太陽電池
の劣化の問題はない。また上記−構造によれば抵抗率1
0 Ωα程度の透明導電層9を比較的容易に受光面の全
面に形成することが可能となるため面抵抗を減少させる
ことが可能であシ、特に溝8を形成して透明導電層9を
一部分でP型GaAs層2に接触させているため一層面
抵抗の減少を図ることができ、太陽電池の曲線因子が増
大し、太陽電池の効率向上を図ることができる。更に透
明導電層9は反射防止膜としての役割もはたし、その厚
さを適当に制御することによって太陽電池の出力を最大
にすることができる。
上記実施例に示したG4As太陽電池の効果を確ムする
ため、透明導電性酸化物層が形成されていないG”aA
s太陽電池を作製し、両装置の特性を比較したので、そ
れを説明する。
比較のための透明導電性酸化物層を具備しない太陽電池
は第1図に示す構造からなり、N型GaAs単結晶基板
1上に液晶エピタキシャル法でP型Ga1−XAtXA
s層4を成長させ、この工程で同時にP型ドーパントで
あるZnをN型基板に拡散させて両層の境界にP型Ga
As層2を形成し、前記実施例と同じ層構造のGaAs
ウェハを作成した。
このようなGaAsウェハについて、裏面に公知の方法
で銀合金のN側オーム性電極6を形成した。
他方受光面側には、上記P型GaニーXAtXAs層の
一部を除去し、この除去部分に銀合金を真空蒸着及び4
00℃3分間の熱処理を経てP側オーム性電極5を形成
した。ただし反射防止膜7は被着されていない。
上記透明導電性酸化物層9を備えた第2図に示すGaA
s太陽電池と、透明導電性酸化物層が形成されていない
第1図のGaAs太陽電池について、AMO(Air 
Mass  O)のソーラシミュレータにより電流−電
圧測定を行った。その結果を第3図に示す。第9図にお
いて曲線aは透明導電性酸化物層を形成していない従来
の第1図の構造の太陽電池の結果であり、曲線すは透明
導電層9を形成した第2図の構造の太陽電池の結果であ
る。ここで、曲線a及び曲線すの太陽電池はともに反射
防止膜を形成していないことを注意しておく。
第3図の結果から透明導電層9を形成したGaAs太陽
電池はP型GaAs層2が極薄いにもかかわらず電極形
成に伴なう劣化を起こさず、良好な開放電圧と、曲線因
子及び出力を示していることがわかる。
前記実施例はヘテロンエースP/P/N型構造の太陽電
池であったが、P型GaAs単結晶基板を用いてN型G
aニーXAtXAs層を液晶エピタキシャル成長させ、
この成長過程でPmGaAs基板表面をN型に反転させ
たヘテロフェースN/N/P型構造の太陽電池について
も、同様に適用することができる。
また実施例では、P型Gaよ−XAtXAs層4の一部
を除去して第2図のようにGa1−XAtXAs層4に
溝8を形成した後、全面に透明導電層9を形成したが、
溝8を作成することなく第4図のようにエピタキシャル
成長後のGa□−XAtXAs層4上に直接透明導電層
9を形成してもよい。また金属電極5の形状はくし形パ
ターンに限る必要はない。
更に第5図に示すように、P型GaAs基板11上にN
型GaAs層工2を形成したホモ接合13を有するGa
As太陽電池の受光面側電極を作製する場合にも本発明
を適用することができ、N型GaAs層12の表面を被
って透明導電性酸化物層9を作成すると共に、この透明
導電層9上にN側電極14を形成して構成する。
く効果〉 以上の説明からも明らかな通り、従来装置の構造では不
可欠とされていたGaAs太陽電池の受光面側の金属電
極形成時に行なった熱処理等のために生じる特性劣化を
、本発明では起こさせることなくGaAs太陽電池を作
製できる。また受光面側の全面に透明導電層を形成する
ことにより、受光面側のGaAs薄層の面抵抗を低減で
きるため、曲線因子の向上が可能となる。結果として単
位受光面積当シの電極面積を減少することが可能となり
、GaAs太陽電池の単位面積aDの出力向上に寄与し
、高性能GaAs太陽電池作製を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のP/P/N型へプロンエースGaAs
太陽電池の構造を示す断面図、第2図は本発明のによる
一実施例のGaAs太陽電池の構造を示す断面図、第8
図は従来例と本発明による一実施例との電aj#l電流
特性を示す説明図、第4図及び第5図は本発明による他
の実施例を示す断面図である。 1;N型GaAs層 2+ P M G a A s層
 4.P型Ga1−XAtXAs層 5;P側オーム性
電極8:溝 9:透明導電性酸化物層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも、P型GaAs層とN型GaAs層の
    2層を備えた層状構造を有する受光装置において、受光
    面側に入射光に対してほぼ透明な導電性酸化物層を有す
    ることを特徴とするGaAs太陽電池。
  2. (2)  前記層構造のP型GaAs層は、P型Ga、
    。 AtxAs(0〈X≦1)層のドーピング材がN型Ga
    As層に拡散して形成され、受光面側からP型Ga□−
    XAtXAs層、P型GaAs層、N型GaAs層の各
    層をこの順序に積層したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のGaAs太陽電池。
  3. (3)前記層構造のN型GaA s層は、N型Ga、。 AtxAs(0〈X≦1)層のドーピング材がpRGa
    As層に拡散して形成され、受光面側からN型Gaニー
    XAtXAs層、N型GaAs層、P型GaAs層の各
    層をこの順序に積層したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のCra A s太陽電池。
  4. (4)前記P型Ga1−XAtXAS層又はN型Ga1
    −XAtXAs層は、微細な溝が形成されてなり、該溝
    部分で透明な導電性酸化物層がP型GaAs層又はN型
    GaA s層に接触することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のGaAs太陽電池。
  5. (5)前記はぼ透明な導電性酸化物層は酸化インジウム
    ・スズ(I’rO)であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のGaAs太陽電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6316680A (ja) * 1986-07-08 1988-01-23 Mitsubishi Electric Corp GaAs太陽電池およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6316680A (ja) * 1986-07-08 1988-01-23 Mitsubishi Electric Corp GaAs太陽電池およびその製造方法

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