JPS60218881A - ＧａＡｓ太陽電池 - Google Patents
ＧａＡｓ太陽電池Info
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- JPS60218881A JPS60218881A JP59074494A JP7449484A JPS60218881A JP S60218881 A JPS60218881 A JP S60218881A JP 59074494 A JP59074494 A JP 59074494A JP 7449484 A JP7449484 A JP 7449484A JP S60218881 A JPS60218881 A JP S60218881A
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＧａＡｓ太陽電池、更に詳しくは低価格、軽量
にして変換効率の高いＧａＡｓ太陽電池に関するもので
ある。
にして変換効率の高いＧａＡｓ太陽電池に関するもので
ある。
ＧａＡｓ太陽電池はＳｉ太陽電池に比べる・と高効率で
また温度上昇に伴う効率低下が小さい上、耐放射線性に
優れていることから、地上用、宇宙用ともにその応用分
野が拡大しつつある。
また温度上昇に伴う効率低下が小さい上、耐放射線性に
優れていることから、地上用、宇宙用ともにその応用分
野が拡大しつつある。
これまでのＧａＡｓ太陽電池は基板としてＧａＡｓ単結
晶を用い、不純物の熱拡散によってＧａＡｓ単結晶基板
内にｐｎ接合を形成するか、ＧａＡｓ単結晶基板上にＧ
ａＡｓ単結晶層を形成し、その内部にｐｎ接合を形成す
ることにより作製されていた。
晶を用い、不純物の熱拡散によってＧａＡｓ単結晶基板
内にｐｎ接合を形成するか、ＧａＡｓ単結晶基板上にＧ
ａＡｓ単結晶層を形成し、その内部にｐｎ接合を形成す
ることにより作製されていた。
ところでＧａＡｓ単結晶基板はＳｉ単結晶基板に比較し
、著しく高価であり、また密度が５．３ ｇ／ｃｍ３で
Ｓｔの約２．３倍であるという欠点がある。すなわち、
従来のＧａＡｓ単結晶を基板とするＧａＡｓ太陽電池は
高価であるとともに、重いため単位重量当たりの発電能
力が小さいという欠点があった。
、著しく高価であり、また密度が５．３ ｇ／ｃｍ３で
Ｓｔの約２．３倍であるという欠点がある。すなわち、
従来のＧａＡｓ単結晶を基板とするＧａＡｓ太陽電池は
高価であるとともに、重いため単位重量当たりの発電能
力が小さいという欠点があった。
最近、ＧａＡｓ太陽電池に関して低価格化、軽量化の観
点から、基板としてＧａＡｓ単結晶の代わりに低価格で
軽いＳｔ単結晶を用いることが試みられている。Ｓｔと
ＧａＡｓとは格子定数が４％も異なるため、Ｓｉ単結晶
基板上にＧａＡｓ単結晶を直接成長させることはできな
い。そこで、従来はＧａＡｓと格子定数が殆ど等しいＧ
ｅ単結晶層をＳｉ単結晶基板上に形成したのち、ＧａＡ
ｓ単結晶層を形成するという方法が用いられている。約
４％の格子定数の差にもかかわらず、Ｓｉ単結晶上にＧ
ｅ単結晶層が形成できるのは両者間に５ｉ−Ｇｅ混晶層
が形成され、格子定数が徐々に変化するこの混晶層によ
り格子歪は緩和されるためである。
点から、基板としてＧａＡｓ単結晶の代わりに低価格で
軽いＳｔ単結晶を用いることが試みられている。Ｓｔと
ＧａＡｓとは格子定数が４％も異なるため、Ｓｉ単結晶
基板上にＧａＡｓ単結晶を直接成長させることはできな
い。そこで、従来はＧａＡｓと格子定数が殆ど等しいＧ
ｅ単結晶層をＳｉ単結晶基板上に形成したのち、ＧａＡ
ｓ単結晶層を形成するという方法が用いられている。約
４％の格子定数の差にもかかわらず、Ｓｉ単結晶上にＧ
ｅ単結晶層が形成できるのは両者間に５ｉ−Ｇｅ混晶層
が形成され、格子定数が徐々に変化するこの混晶層によ
り格子歪は緩和されるためである。
このような従来の方法においては、Ｇｅが低融点物質で
蒸気圧が高く、化学的安定性に欠けるためにＧｅ単結晶
層上にＧ ａ−Ａ ｓ単結晶層を形成する際にＧａＡｓ
単結晶層中にＧｅが混入する。同時にＧｅ単結晶中へも
熱拡散などによって、Ｇａ、＾Ｓが混入する。ＧａＡｓ
中でのＧｅはドナ不純物であり、Ｇｅ中でのＧａ、 Ａ
ｓはそれぞれアセブタ不純物、ドナ不純物であるため、
これらが相互に混入することによって、ＧａＡｓ単結晶
層、Ｇｅ単結晶層の電気的時、性が著しく低下する。こ
のような現象はクロスドーピングと呼ばれ、Ｇｅ−Ｇａ
Ａｓの組合せを用いる限り避けられない問題であった。
蒸気圧が高く、化学的安定性に欠けるためにＧｅ単結晶
層上にＧ ａ−Ａ ｓ単結晶層を形成する際にＧａＡｓ
単結晶層中にＧｅが混入する。同時にＧｅ単結晶中へも
熱拡散などによって、Ｇａ、＾Ｓが混入する。ＧａＡｓ
中でのＧｅはドナ不純物であり、Ｇｅ中でのＧａ、 Ａ
ｓはそれぞれアセブタ不純物、ドナ不純物であるため、
これらが相互に混入することによって、ＧａＡｓ単結晶
層、Ｇｅ単結晶層の電気的時、性が著しく低下する。こ
のような現象はクロスドーピングと呼ばれ、Ｇｅ−Ｇａ
Ａｓの組合せを用いる限り避けられない問題であった。
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、Ｓｉ基板
を用い、かつ良好な性能を有するＧａＡｓ太陽電池を提
供すること、すなわちＳｉ基板上に結晶欠陥の少ない高
品質なＧａＡｓ層を形成することにより低価格で、軽量
であり、かつ高効率のＧａＡｓ太陽電池を提供すること
を目的とする。
を用い、かつ良好な性能を有するＧａＡｓ太陽電池を提
供すること、すなわちＳｉ基板上に結晶欠陥の少ない高
品質なＧａＡｓ層を形成することにより低価格で、軽量
であり、かつ高効率のＧａＡｓ太陽電池を提供すること
を目的とする。
したがって、本発明によるＧａＡｓ太陽電池は、Ｓｉ単
結晶基板上に前記基板面に平行なｐｎ接合を有するＧａ
Ａｓ層が形成されたＧａＡｓ太陽電池において、前記Ｓ
ｉ単結晶基板とＧａＡｓ層間に、前記Ｓｉ単結晶基板側
がＧａＰ層あるいはＰの組成比の高いＧａＰｘＡｓｓ−
χ層に、一方前記ＧａＡｓ層側がＧａＡｓ層あるいはＡ
ｓの組成比の高いＧａＰｘＡｓｌ−χ層になるようにＧ
ａＰｘＡｓｚ−ｘ層（１≧χ≧０）を設けたことを特徴
とするものである。
結晶基板上に前記基板面に平行なｐｎ接合を有するＧａ
Ａｓ層が形成されたＧａＡｓ太陽電池において、前記Ｓ
ｉ単結晶基板とＧａＡｓ層間に、前記Ｓｉ単結晶基板側
がＧａＰ層あるいはＰの組成比の高いＧａＰｘＡｓｓ−
χ層に、一方前記ＧａＡｓ層側がＧａＡｓ層あるいはＡ
ｓの組成比の高いＧａＰｘＡｓｌ−χ層になるようにＧ
ａＰｘＡｓｚ−ｘ層（１≧χ≧０）を設けたことを特徴
とするものである。
本発明によれば、Ｓｉ単結晶基板とＧａＡｓ層との間に
格子定数差に基づ（格子歪を緩和するためにＧａＰｘＡ
ｓｓ−χ層を用いているので、Ｇｅなどのドナ不純物の
混入しない電気的特性に優れたＧａＡｓ層が形成でき、
さらにＧａＡｓ層内で発生する少数キャリアに対するＧ
ａＰχ八３１へｘ層（１≧χ≧０）〕の電位障壁効果に
よって、高い変換効率が実現できる利点がある。
格子定数差に基づ（格子歪を緩和するためにＧａＰｘＡ
ｓｓ−χ層を用いているので、Ｇｅなどのドナ不純物の
混入しない電気的特性に優れたＧａＡｓ層が形成でき、
さらにＧａＡｓ層内で発生する少数キャリアに対するＧ
ａＰχ八３１へｘ層（１≧χ≧０）〕の電位障壁効果に
よって、高い変換効率が実現できる利点がある。
本発明を更に詳しく説明する。
本発明によるＧａＡｓ太陽電池は、Ｓｉ単結晶基板とＧ
ａＡｓ層との間にＧａＰ ｘＡｓｌ−ｘ （１≧χ≧０
）層を設けたものである。
ａＡｓ層との間にＧａＰ ｘＡｓｌ−ｘ （１≧χ≧０
）層を設けたものである。
このようなＧａＰ ｘｔ、Ａｓ１− ｘ層の形態は、Ｓ
ｉ単結晶基板側にＧａＰ層あるいはＰの組成比の多い、
すなわち上述の組成式においてχが１または１に近いＧ
ａＰｘＡｓｓ−χ層を設けるように、またＧａＡｓ層側
にはχが０または０に近いＧａＰｘＡｓｌ−χ層を設け
るようにすれば、本発明において限定されるものではな
い。たとえば、Ｓｉ基板単結晶側より徐々にχが小さく
なるようにＧａＰｘＡｓｌ−χ層の組成比を変化させた
ものであってもよい。この場合、連続的に徐々にχを小
さくなるようにしてもよいし、たとえばχ＝０．０５〜
０．２づつというように階段的に小さくしていってもよ
い。
ｉ単結晶基板側にＧａＰ層あるいはＰの組成比の多い、
すなわち上述の組成式においてχが１または１に近いＧ
ａＰｘＡｓｓ−χ層を設けるように、またＧａＡｓ層側
にはχが０または０に近いＧａＰｘＡｓｌ−χ層を設け
るようにすれば、本発明において限定されるものではな
い。たとえば、Ｓｉ基板単結晶側より徐々にχが小さく
なるようにＧａＰｘＡｓｌ−χ層の組成比を変化させた
ものであってもよい。この場合、連続的に徐々にχを小
さくなるようにしてもよいし、たとえばχ＝０．０５〜
０．２づつというように階段的に小さくしていってもよ
い。
また、厚さが１００人程鹿のＧａＰ層およびＧａＡｓ層
を交互に約５０層づづ程度成長させたＧａＡｓ／ＧａＰ
超格子層を形成し、Ｓｉ単結晶基板側がＧａＰに、Ｇａ
Ａｓ層側がＧａＡｓになるように、Ｓｉ単結晶基板とＧ
ａＡｓ層との間に挟着してもよい。
を交互に約５０層づづ程度成長させたＧａＡｓ／ＧａＰ
超格子層を形成し、Ｓｉ単結晶基板側がＧａＰに、Ｇａ
Ａｓ層側がＧａＡｓになるように、Ｓｉ単結晶基板とＧ
ａＡｓ層との間に挟着してもよい。
このような本発明におけるＧａＰｘＡｓｌ−χ層の設け
る形態において、ＧａＰｘＡｓｌ−χ層の組成、すなわ
ちχが１より０にＳｔ基板側より徐々に変化する構造の
ＧａＡｓ太陽電池においてＧａＡｓ層が結晶欠陥なく形
成される理由は下記の通りである。すなわち、ＧａＰの
格子定数（５，４５人）はＳｔの格子定数（５，４３人
）にほぼ等しいことから、Ｓｉ単結晶基板上には高品質
のＧａＰ層を成長させることができ、このＧａＰ層上に
組成χが１〜０まで徐々に変化するＧａχＩｎｋ−ｘ層
層を成長させ、最後にχ＝０に相当するＩｎＰ層を成長
させれば、ＳｉとＧａＡｓとの格子定数の差に伴う格子
歪はＧａｘ Ｉｎ１− ｘ Ｐ層で緩和され成長したＧ
ａＡｓ層はミスフィツト転位などの欠陥を含まない高品
質な層を形成する。
る形態において、ＧａＰｘＡｓｌ−χ層の組成、すなわ
ちχが１より０にＳｔ基板側より徐々に変化する構造の
ＧａＡｓ太陽電池においてＧａＡｓ層が結晶欠陥なく形
成される理由は下記の通りである。すなわち、ＧａＰの
格子定数（５，４５人）はＳｔの格子定数（５，４３人
）にほぼ等しいことから、Ｓｉ単結晶基板上には高品質
のＧａＰ層を成長させることができ、このＧａＰ層上に
組成χが１〜０まで徐々に変化するＧａχＩｎｋ−ｘ層
層を成長させ、最後にχ＝０に相当するＩｎＰ層を成長
させれば、ＳｉとＧａＡｓとの格子定数の差に伴う格子
歪はＧａｘ Ｉｎ１− ｘ Ｐ層で緩和され成長したＧ
ａＡｓ層はミスフィツト転位などの欠陥を含まない高品
質な層を形成する。
本発明におけるＧａＰχＡｓｈ−ｘ層の設ける形態にお
いて、ＧａＡｓ／ＧａＰの超格子層とする場合に結晶欠
陥を生じないのは、下記の理由による。すなわち、Ｓｉ
単結晶基板上にＧａＰを形成したのち、厚さが１００人
程鹿の８ａＡｓ層およびＧａＰ層を交互に約５０層づづ
程度成長させると、ＧａＡｓとＧａＰとの間に大きな格
子定数の差があるのにかかわらず、ミスフィツト転位な
どの発生は抑制され、この超格子層上に形成するＧａＡ
ｓ層は結晶欠陥の少ない高品質なものとなるからである
。
いて、ＧａＡｓ／ＧａＰの超格子層とする場合に結晶欠
陥を生じないのは、下記の理由による。すなわち、Ｓｉ
単結晶基板上にＧａＰを形成したのち、厚さが１００人
程鹿の８ａＡｓ層およびＧａＰ層を交互に約５０層づづ
程度成長させると、ＧａＡｓとＧａＰとの間に大きな格
子定数の差があるのにかかわらず、ミスフィツト転位な
どの発生は抑制され、この超格子層上に形成するＧａＡ
ｓ層は結晶欠陥の少ない高品質なものとなるからである
。
このように従来のＧｅ０代わりにＧａＰ ｘ Ａｓｈ
−ｘ層を用いているので、このＧａＰ：ｃＡｓｌ−χ層
上にＧａＡｓ層を形成する際に、ＧａＡｓ層にたとえ、
Ｐの混入があっても、ＡｓとＰは同族元素で、かつ電気
的にはほとんど不活性であるため、ＧａＡｓ層の電気的
性質に影響を与えることはない。また、従来のＧｅ層を
もちいたＧａＡｓ太陽電池を製造する場合、ＧａＡｓ層
へのＧｅの混入を防止するために、ＧｅＮの形成とＧａ
ＡｓＮの形成を異なった装置で行う必要があったが、本
発明の場合にはＧａＡｓ５Ｄ−ｘとＧａＡｓ層との成長
を同一装置で行うことができるという利点がある。
−ｘ層を用いているので、このＧａＰ：ｃＡｓｌ−χ層
上にＧａＡｓ層を形成する際に、ＧａＡｓ層にたとえ、
Ｐの混入があっても、ＡｓとＰは同族元素で、かつ電気
的にはほとんど不活性であるため、ＧａＡｓ層の電気的
性質に影響を与えることはない。また、従来のＧｅ層を
もちいたＧａＡｓ太陽電池を製造する場合、ＧａＡｓ層
へのＧｅの混入を防止するために、ＧｅＮの形成とＧａ
ＡｓＮの形成を異なった装置で行う必要があったが、本
発明の場合にはＧａＡｓ５Ｄ−ｘとＧａＡｓ層との成長
を同一装置で行うことができるという利点がある。
本発明によれば、Ｓｉ単結晶基板とＧａＡｓ５Ｄｉ間に
ＩｎＰよりも禁止帯幅が大きいＧａＰχＡｓｈ−ｘ層が
存在することにより、ＧａＡｓ層中で発生した少数キャ
リアに対する電位障壁が形成され、その結果変換効率が
向上することである。
ＩｎＰよりも禁止帯幅が大きいＧａＰχＡｓｈ−ｘ層が
存在することにより、ＧａＡｓ層中で発生した少数キャ
リアに対する電位障壁が形成され、その結果変換効率が
向上することである。
第１図はＧａＰχ＾ｓ１−ｘ層による少数キャリアに対
する電位障壁効果を示すエネルギバンド図であり、ｔａ
＞は本発明による太陽電池の場合、ｌｂ）は従来の太陽
電池の場合である。ここでは第１図（ａｌ、ｌｂ）とも
ＧａＡｌＡｓ層を窓層とするｐ″″ｎ接合形へテロフェ
イスＧａＡｓ太陽電池の場合について示したものである
。図中Ａはｐ−ＧａＡｌＡｓ５Ｂ−はｐ−ＧａＡｓ５
Ｃはｎ−ＧａＡｓ５Ｄはｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ
、 Ｅはｎ−Ｓｉを示し、ｈは正孔を示すものである
。
する電位障壁効果を示すエネルギバンド図であり、ｔａ
＞は本発明による太陽電池の場合、ｌｂ）は従来の太陽
電池の場合である。ここでは第１図（ａｌ、ｌｂ）とも
ＧａＡｌＡｓ層を窓層とするｐ″″ｎ接合形へテロフェ
イスＧａＡｓ太陽電池の場合について示したものである
。図中Ａはｐ−ＧａＡｌＡｓ５Ｂ−はｐ−ＧａＡｓ５
Ｃはｎ−ＧａＡｓ５Ｄはｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ
、 Ｅはｎ−Ｓｉを示し、ｈは正孔を示すものである
。
この第１図より明らかなように、本発明によるＧａＡｓ
太陽電池は、ｎ−ＧａＡｓＣで発生した少数キャリアの
正孔りはｎ−ＧａＡｓＣの後方にあるｎ−ＧａＰ ｘ
Ａｓｈ−χＤによる電位障壁のため、後方には拡散でき
ず、結果として、ｐ” −ＧａＡｓＢに流れ込む正孔数
が増加する。これが変換効率の向上をもたらす。
太陽電池は、ｎ−ＧａＡｓＣで発生した少数キャリアの
正孔りはｎ−ＧａＡｓＣの後方にあるｎ−ＧａＰ ｘ
Ａｓｈ−χＤによる電位障壁のため、後方には拡散でき
ず、結果として、ｐ” −ＧａＡｓＢに流れ込む正孔数
が増加する。これが変換効率の向上をもたらす。
第１図（ｂ）においては、ｎ−ＧａＡｓＣで発生した正
孔りはｎ−ＧａＡｓＣの後方にも拡散するためｐ ”
−ＧａＡｓＢ側に流れ込む電子数は本発明の太陽電池の
場合（第１図（ａ））より少なく、変換効率は低い。
孔りはｎ−ＧａＡｓＣの後方にも拡散するためｐ ”
−ＧａＡｓＢ側に流れ込む電子数は本発明の太陽電池の
場合（第１図（ａ））より少なく、変換効率は低い。
以下、本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明によるＧａＡｓ太陽電池の一実施例の断
面図であり、図中、１はｎ形Ｓｉ単結晶基板、２はｎ−
ＧａＰ層、３はｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層（１〉
χ〉０）、４はｎ−ＧａＡｓ層、５はｐ−ＧａＡｓ層、
６はｐ形Ｇａｇ、ｚＡＩＯ，ｌＡｓ１ｉｆ−７はｐ−Ｇ
ａＡｓ層５への櫛形オーム性Ａｕ−Ｚｎ電極、８はｎ形
Ｓｔ単結晶基板１へのオーム性耐電極、９は５ｉ３Ｎａ
反射防止膜である。
面図であり、図中、１はｎ形Ｓｉ単結晶基板、２はｎ−
ＧａＰ層、３はｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層（１〉
χ〉０）、４はｎ−ＧａＡｓ層、５はｐ−ＧａＡｓ層、
６はｐ形Ｇａｇ、ｚＡＩＯ，ｌＡｓ１ｉｆ−７はｐ−Ｇ
ａＡｓ層５への櫛形オーム性Ａｕ−Ｚｎ電極、８はｎ形
Ｓｔ単結晶基板１へのオーム性耐電極、９は５ｉ３Ｎａ
反射防止膜である。
このような第２図より明らかなように、本発明によるＧ
ａＡｓ太陽電池の一実施例は、ｎ形Ｓｉ単結晶基板１上
にｎ−ＧａＰ層２が形成され、このｎ−形ＧａＰ層２上
２上らにｎ−ＧａＰχＡｓｈ−ｘ層３が形成されている
。このｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層３はｎ形Ｓｉ単
結晶基板ｌ側より連続的にあるいは段階的に徐々にχが
小さくなるような組成を有している。
ａＡｓ太陽電池の一実施例は、ｎ形Ｓｉ単結晶基板１上
にｎ−ＧａＰ層２が形成され、このｎ−形ＧａＰ層２上
２上らにｎ−ＧａＰχＡｓｈ−ｘ層３が形成されている
。このｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層３はｎ形Ｓｉ単
結晶基板ｌ側より連続的にあるいは段階的に徐々にχが
小さくなるような組成を有している。
このようなｐ−形ＧａχＩｎｋ−χＰ層３にさらにｐ形
１ｎＰ層４およびｎ形ＩｎＰ層５を積層し、ｐｎ接合を
形成するとともに、このｎ形１ｎＰ層５上に櫛形オーム
性Ａｕ−Ｇｅ電極６およびＳｉ３Ｎ４反射防止膜８を形
成しである。一方ｐ形Ｓｔ単結晶基板１の裏面にはオー
ム性Ａｌ電極７が形成されている。
１ｎＰ層４およびｎ形ＩｎＰ層５を積層し、ｐｎ接合を
形成するとともに、このｎ形１ｎＰ層５上に櫛形オーム
性Ａｕ−Ｇｅ電極６およびＳｉ３Ｎ４反射防止膜８を形
成しである。一方ｐ形Ｓｔ単結晶基板１の裏面にはオー
ム性Ａｌ電極７が形成されている。
前述のような構造の太陽電池を製造する上で最も重要な
プロセスは、Ｓｔ単結晶基板１上にｎ−ＧａＰ層２ 、
ｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層３ 、ｎ−ＧａＡｓ層
４ 、 ｐ−Ｇａ４５層５およびｐ−Ｇａ６．ｚＡｌｇ
、ＢＡｓＡｓＯ２に結晶を成長させることであるが、こ
の成長を連続的にする方法としては、成長結晶の組成制
御が容易で量産性に優れた有機金属熱分解気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ ’ ）法が最適であるが、ハロゲン化物を用
いた気相成長法や分子線エピタキンヤル法でも、はとん
ど同様の結果かえられる。
プロセスは、Ｓｔ単結晶基板１上にｎ−ＧａＰ層２ 、
ｎ−ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −ｘ層３ 、ｎ−ＧａＡｓ層
４ 、 ｐ−Ｇａ４５層５およびｐ−Ｇａ６．ｚＡｌｇ
、ＢＡｓＡｓＯ２に結晶を成長させることであるが、こ
の成長を連続的にする方法としては、成長結晶の組成制
御が容易で量産性に優れた有機金属熱分解気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ ’ ）法が最適であるが、ハロゲン化物を用
いた気相成長法や分子線エピタキンヤル法でも、はとん
ど同様の結果かえられる。
前述のＭＯＣＶＤ法を用いて上記のような太陽電池を下
記のように製造した。
記のように製造した。
まず、面方位（１００）、比抵抗１０−２Ωｃａｎのｎ
形Ｓｉ単結晶基板１の表面の自然酸化膜を塩酸ガスで除
去したのち、トリエチルガリウムとフォスフインとを原
料とし、硫化水素をドープピングガスとしてキャリア濃
度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−３、厚さ０．５μｍのｎ−形Ｇａ
Ｐ層２を形成した。ＧａＰの格子定数は５．４５人でＳ
ｉの格子定数５．４３人とほとんど一致するためにＳｉ
単結晶基板ｌには結晶欠陥の少ないｎ−Ｇａ２層２が成
長する。
形Ｓｉ単結晶基板１の表面の自然酸化膜を塩酸ガスで除
去したのち、トリエチルガリウムとフォスフインとを原
料とし、硫化水素をドープピングガスとしてキャリア濃
度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−３、厚さ０．５μｍのｎ−形Ｇａ
Ｐ層２を形成した。ＧａＰの格子定数は５．４５人でＳ
ｉの格子定数５．４３人とほとんど一致するためにＳｉ
単結晶基板ｌには結晶欠陥の少ないｎ−Ｇａ２層２が成
長する。
次ぎに原料にアルシンを加え、原料ガスの流量を制御す
ることにより組成χが１から０へ徐々に変化したキャリ
ア濃度１×１０１８ｃｌＴｌ−３、厚さ３μｍのｎ−Ｇ
ａＰχＡｓニーχ層３を形成した。なお、ｐ−形Ｇａｘ
Ｉｎ１−ｘＰ層３中でのχの変化は連続的であっても
、χ−０，０５〜０．２づつ段階的に変化するものであ
っても同様の効果かえられる。
ることにより組成χが１から０へ徐々に変化したキャリ
ア濃度１×１０１８ｃｌＴｌ−３、厚さ３μｍのｎ−Ｇ
ａＰχＡｓニーχ層３を形成した。なお、ｐ−形Ｇａｘ
Ｉｎ１−ｘＰ層３中でのχの変化は連続的であっても
、χ−０，０５〜０．２づつ段階的に変化するものであ
っても同様の効果かえられる。
次ぎに、フォスフインの供給を止め、キャリア濃度１×
１０１８ｃ１３、厚さ４ Ｊｉｍのｎ−ＧａＡｓ層４を
形成したのち、ドーピングガスとして硫化水素の代わり
にジエチル亜鉛を供給して、キャリア濃度２ Ｘ１０１
８ｃｍ−３、厚さ０．３ μｍのｐ−Ｇａ（１，ｚＡｌ
ｏ、ｇＡｓ層６を形成した。このｐ−Ｇａｏ、ｚＡｌａ
ａＡｓ層６の形成時に前記Ｐ−ｃａｏ、２Ａ１ａ８Ａ３
層６に添加された亜鉛が下部のｎ−ＧａＡｓ層４中に拡
散し、その一部をｐ−形に変換させることにより、厚さ
約１μｍのｐ−ＧａＡｓ層５を形成させる。ｐ−Ｇａ（
１，２ＡＩ（１，ｇ’ＡｓｊＥｉ６の役割ば、ＧａＡｓ
の表面再結合速度が大きいことによる短波長光（４００
０〜５０００人〉に対する太陽電池の感度低下を防止す
る窓層であり、本発明において本質的なものではないが
、高い変換効率を実現するためには必要なものである。
１０１８ｃ１３、厚さ４ Ｊｉｍのｎ−ＧａＡｓ層４を
形成したのち、ドーピングガスとして硫化水素の代わり
にジエチル亜鉛を供給して、キャリア濃度２ Ｘ１０１
８ｃｍ−３、厚さ０．３ μｍのｐ−Ｇａ（１，ｚＡｌ
ｏ、ｇＡｓ層６を形成した。このｐ−Ｇａｏ、ｚＡｌａ
ａＡｓ層６の形成時に前記Ｐ−ｃａｏ、２Ａ１ａ８Ａ３
層６に添加された亜鉛が下部のｎ−ＧａＡｓ層４中に拡
散し、その一部をｐ−形に変換させることにより、厚さ
約１μｍのｐ−ＧａＡｓ層５を形成させる。ｐ−Ｇａ（
１，２ＡＩ（１，ｇ’ＡｓｊＥｉ６の役割ば、ＧａＡｓ
の表面再結合速度が大きいことによる短波長光（４００
０〜５０００人〉に対する太陽電池の感度低下を防止す
る窓層であり、本発明において本質的なものではないが
、高い変換効率を実現するためには必要なものである。
フォトリソ工程を用いて、ｐ−Ｇａ（１，２Ａｌｏ、Ｉ
Ａｓ層６に櫛形のパターンを形成した後、その部分に真
空蒸着により櫛形オーム性Ａｕ−亜鉛極７を形成する。
Ａｓ層６に櫛形のパターンを形成した後、その部分に真
空蒸着により櫛形オーム性Ａｕ−亜鉛極７を形成する。
さ−らに、真空蒸着法によりオーム性Ａ１電極８を形成
した。最後に、プラズマＣＶＤ法により厚さ５００人の
Ｓｉ３Ｎ４反射防止膜９を形成して太陽電池とした。
した。最後に、プラズマＣＶＤ法により厚さ５００人の
Ｓｉ３Ｎ４反射防止膜９を形成して太陽電池とした。
このようにして製造された太陽電池は、ＡＭＯ（Ａｉｒ
Ｍａｓｓ Ｚｅｒｏ ）の擬似太陽光照射下で１８％
という、ＧａＡｓ単結晶基板を用いた場合と同程度の高
変換効率を示した。
Ｍａｓｓ Ｚｅｒｏ ）の擬似太陽光照射下で１８％
という、ＧａＡｓ単結晶基板を用いた場合と同程度の高
変換効率を示した。
以上の説明は、組成χが１から０まで連続的あるいは段
階的に徐々に変化するＧａＰｘＡｓｌ−ｘ層を用いて、
ＳｔとＧａＡｓとの格子定数の差に基づく格子歪を緩和
した場合のものであるが、厚さはともに１００人程鹿の
ＧａＰ層とＧａＡｓ層を交互に多層形成したＧａＰ ／
ＧａＡｓ超格子層を用いても同様に格子歪が緩和でき、
結晶欠陥の少ないＧａＡｓ層を形成できる。このような
ＧａＰ ／ＧａＡｓ超格子層を用いたヘテロフェイスＧ
ａＡｓ太陽電池も作製したが、この場合も１８％以上の
高い変換効率かえられた。
階的に徐々に変化するＧａＰｘＡｓｌ−ｘ層を用いて、
ＳｔとＧａＡｓとの格子定数の差に基づく格子歪を緩和
した場合のものであるが、厚さはともに１００人程鹿の
ＧａＰ層とＧａＡｓ層を交互に多層形成したＧａＰ ／
ＧａＡｓ超格子層を用いても同様に格子歪が緩和でき、
結晶欠陥の少ないＧａＡｓ層を形成できる。このような
ＧａＰ ／ＧａＡｓ超格子層を用いたヘテロフェイスＧ
ａＡｓ太陽電池も作製したが、この場合も１８％以上の
高い変換効率かえられた。
以上説明したように、本発明によるＧａＡｓ太陽電池に
よれば、Ｓｉ単結晶基板とＧａＡｓ層間にＧａＰχＡｓ
ニーχ層（１≧χ≧０）を設けた構造をしているので、
Ｇｅなどのドナ不純物の混入のない電気的特性に優れた
ＧａＡｓｍが形成でき、さらにＧａＡｓ層内で発生する
少数キャリアに対するＧａＰｘＡｓｌ−ｘ層の電位障壁
効果によって、高い変換効率が実現できるという利点が
ある。その結果、低価格、軽量かつ高効率のＧａＡｓ太
陽電池が提供できる。
よれば、Ｓｉ単結晶基板とＧａＡｓ層間にＧａＰχＡｓ
ニーχ層（１≧χ≧０）を設けた構造をしているので、
Ｇｅなどのドナ不純物の混入のない電気的特性に優れた
ＧａＡｓｍが形成でき、さらにＧａＡｓ層内で発生する
少数キャリアに対するＧａＰｘＡｓｌ−ｘ層の電位障壁
効果によって、高い変換効率が実現できるという利点が
ある。その結果、低価格、軽量かつ高効率のＧａＡｓ太
陽電池が提供できる。
第１図は本発明における太陽電池におけるＧａＰ：（Ａ
ｓ１−ｘ層による少数キャリアに対する電位障壁効果を
示すためのエネルギバンド図、第２図は本発明による第
一の実施例の断面図である。 １ ・・・ｎ形Ｓｉ単結晶基板、２ ・・・ｎ−形Ｇａ
Ｐ層、３ ・・・ｎ−ＧａＰ ｘＡｓｌ ＋Ｘ層、４−
・・ｎ−Ｇａ４８層、 ５ ・ ・ ・ ｐ−ＧａＡ
３層、 ６ ・ ・ ・ Ｉ）−Ｇａｇ、ｚＡｌ。、１
６３層、７ ・・・櫛形オーム性Ａｕ−Ｚｎ電極、８
・・・オーム性Ａｌ電極、９ ・・・５ｉａＮ４反射防
止膜。 出願人代理人 雨 宮 正 季 第１図 （ａ） （ｂ）
ｓ１−ｘ層による少数キャリアに対する電位障壁効果を
示すためのエネルギバンド図、第２図は本発明による第
一の実施例の断面図である。 １ ・・・ｎ形Ｓｉ単結晶基板、２ ・・・ｎ−形Ｇａ
Ｐ層、３ ・・・ｎ−ＧａＰ ｘＡｓｌ ＋Ｘ層、４−
・・ｎ−Ｇａ４８層、 ５ ・ ・ ・ ｐ−ＧａＡ
３層、 ６ ・ ・ ・ Ｉ）−Ｇａｇ、ｚＡｌ。、１
６３層、７ ・・・櫛形オーム性Ａｕ−Ｚｎ電極、８
・・・オーム性Ａｌ電極、９ ・・・５ｉａＮ４反射防
止膜。 出願人代理人 雨 宮 正 季 第１図 （ａ） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １１） Ｓｉ単結晶基板上に前記基板面に平行なρｎ接
合を有するＧａＡｓ層が形成されたＧａＡｓ太陽電池に
おいて、前記Ｓｉ単結晶基板とＧａＡｓ層間に、前記Ｓ
ｉＲ結晶基板側がＧａＰ ＮあるいはＰの組成比の高い
ＧａＰχＡｓｈ−χ層に、一方前記ＧａＡｓ層側がＧａ
Ａｓ層あるいはΔＳの組成比の高いＧａＰχＡｓｈ−χ
層になるようにＧａＰｘＡ幻−χ層（１≧χ≧０）を設
けたことを特徴とするＧａＡｓ太陽電池。 （２）前記ＧａＰχＡｓｈ−χ層はＳｉ単結晶基板側よ
りχが徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のＩｎＡｓ太陽電池。 （３） 前記ＧａＰ ｘ Ａｓｈ −；ｃ層はＧａＰと
ＧａＡｓを交互に積層したＧａＰ ／ＧａＡｓ超格子層
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＧ
ａＡｓ太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074494A JPS60218881A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ＧａＡｓ太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074494A JPS60218881A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ＧａＡｓ太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218881A true JPS60218881A (ja) | 1985-11-01 |
Family
ID=13548905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59074494A Pending JPS60218881A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ＧａＡｓ太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218881A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2627013A1 (fr) * | 1988-02-05 | 1989-08-11 | Thomson Csf | Generateur photovoltaique a semiconducteurs realise sur un substrat de parametre de maille different |
| JPH01280367A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池 |
| US5121183A (en) * | 1988-06-01 | 1992-06-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Light responsive heterojunction semiconductor pn element |
| JPH06283744A (ja) * | 1992-04-08 | 1994-10-07 | Hitachi Cable Ltd | 太陽電池 |
| JPH09283778A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 太陽電池 |
| JP2013070059A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Boeing Co:The | ソーラーセル構造での多層裏面電界層 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59074494A patent/JPS60218881A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2627013A1 (fr) * | 1988-02-05 | 1989-08-11 | Thomson Csf | Generateur photovoltaique a semiconducteurs realise sur un substrat de parametre de maille different |
| JPH01280367A (ja) * | 1988-05-06 | 1989-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池 |
| US5121183A (en) * | 1988-06-01 | 1992-06-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Light responsive heterojunction semiconductor pn element |
| JPH06283744A (ja) * | 1992-04-08 | 1994-10-07 | Hitachi Cable Ltd | 太陽電池 |
| JPH09283778A (ja) * | 1996-02-28 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 太陽電池 |
| JP2013070059A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Boeing Co:The | ソーラーセル構造での多層裏面電界層 |
| US10340401B2 (en) | 2011-09-22 | 2019-07-02 | The Boeing Company | Multi-layer back surface field layer in a solar cell structure |
| US11552207B2 (en) | 2011-09-22 | 2023-01-10 | The Boeing Company | Multi-layer back surface field layer in a solar cell structure |
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