JPS6316680A - GaAs太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
GaAs太陽電池およびその製造方法Info
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- JPS6316680A JPS6316680A JP61162517A JP16251786A JPS6316680A JP S6316680 A JPS6316680 A JP S6316680A JP 61162517 A JP61162517 A JP 61162517A JP 16251786 A JP16251786 A JP 16251786A JP S6316680 A JPS6316680 A JP S6316680A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は変換効率の向上を計った砒化ガリウム(Ga
As)太陽電池およびその製造方法に関するものである
。
As)太陽電池およびその製造方法に関するものである
。
最近シリコンならびに1−v族化合物太陽電池の出力変
換効率を増すべく研究が進められている。
換効率を増すべく研究が進められている。
このような研究によって、砒化ガリウムがシリコンより
も高い変換効率の向上が得られるということと、このよ
うな効果は1−v族3元性化合物を砒化ガリウムと一緒
に使用して太陽電池を形成すればよシ増すと言うことが
判明している。後者の場合には、n形の砒化ガリウム(
以下、GaAsと称する)基板上に、砒化ガリウムアル
ミニウム(以下、AA!xGa1−XAsと称する)を
エビタキシャル成長させて、p影領域をこれらの間Kp
n接合を規定するように形成して、一般に構成されてい
る。このような装置は、液相エピタキシャル(LPE)
成長技術を用いて製造される。
も高い変換効率の向上が得られるということと、このよ
うな効果は1−v族3元性化合物を砒化ガリウムと一緒
に使用して太陽電池を形成すればよシ増すと言うことが
判明している。後者の場合には、n形の砒化ガリウム(
以下、GaAsと称する)基板上に、砒化ガリウムアル
ミニウム(以下、AA!xGa1−XAsと称する)を
エビタキシャル成長させて、p影領域をこれらの間Kp
n接合を規定するように形成して、一般に構成されてい
る。このような装置は、液相エピタキシャル(LPE)
成長技術を用いて製造される。
例えば、n形のG a A s基板上に、Ga 、 G
aAs 。
aAs 。
l及びp形ドーパントである亜鉛(Zn)iるいはゲル
マニウム(Ge)からなる結晶融液を所定の成長温度で
かぶせ所定時間だけ保持後、所定温度まで降温すること
によって、このエピタキシャル成長中にp形のドーパン
トである亜鉛あるいはゲルマニウムが、n形のGaAs
基板及びA I G a A s tDエピタキシャル
層に導入されるのである。なお、亜鉛がドープされた太
陽電池の一例は、ジャーナル オブ エレクトロケミカ
ルソサイテイ(H。
マニウム(Ge)からなる結晶融液を所定の成長温度で
かぶせ所定時間だけ保持後、所定温度まで降温すること
によって、このエピタキシャル成長中にp形のドーパン
トである亜鉛あるいはゲルマニウムが、n形のGaAs
基板及びA I G a A s tDエピタキシャル
層に導入されるのである。なお、亜鉛がドープされた太
陽電池の一例は、ジャーナル オブ エレクトロケミカ
ルソサイテイ(H。
J、Hovel et al、 in an arti
cle entitled” Ga 1−xA−lXA
s−GaAs PPN He terojunc t
1onSolar Ce1ls″Jo誦al of t
he BlectrochanicalSociety
、September 1973.PP 1246−1
252)に記載されている。ところで、これらドーパン
トはキャリアー中心を増し、かくしてpn接合のp形層
側のバルク抵抗を低くする役目を果す。そして、これら
特別のp形ドーパント、例えば亜鉛やゲルマニウムを使
用した場合には、所定の形式のGaA3太陽電池の製造
には満足した結果が得られるが、両ドーパントとも次の
ような欠点を有している。
cle entitled” Ga 1−xA−lXA
s−GaAs PPN He terojunc t
1onSolar Ce1ls″Jo誦al of t
he BlectrochanicalSociety
、September 1973.PP 1246−1
252)に記載されている。ところで、これらドーパン
トはキャリアー中心を増し、かくしてpn接合のp形層
側のバルク抵抗を低くする役目を果す。そして、これら
特別のp形ドーパント、例えば亜鉛やゲルマニウムを使
用した場合には、所定の形式のGaA3太陽電池の製造
には満足した結果が得られるが、両ドーパントとも次の
ような欠点を有している。
すなわち、亜鉛は高蒸気圧と変則的な行為をGaAs0
中で拡散物として行い、このようなことは装置の製造に
おいて制御と安定性の面で問題を有する。一方、ゲルマ
ニウムは、AlxGax−XAsでできたp形層中でア
ルミニウムが高濃度の場合、p形のドーパントとして使
用することは不適当である。すなわち、AJxGax−
XAs中でXが約0.85よりも大きい場合、ゲルマニ
ウムはGaAsのバンドギャップ中で深いレベル準位の
不純物とな夛、半導体中で利用できるイオン化キャリヤ
ー数を減じると共に、装置のpn接合のp形層側の抵抗
を低くする手段として不適当となる。
中で拡散物として行い、このようなことは装置の製造に
おいて制御と安定性の面で問題を有する。一方、ゲルマ
ニウムは、AlxGax−XAsでできたp形層中でア
ルミニウムが高濃度の場合、p形のドーパントとして使
用することは不適当である。すなわち、AJxGax−
XAs中でXが約0.85よりも大きい場合、ゲルマニ
ウムはGaAsのバンドギャップ中で深いレベル準位の
不純物とな夛、半導体中で利用できるイオン化キャリヤ
ー数を減じると共に、装置のpn接合のp形層側の抵抗
を低くする手段として不適当となる。
それゆえに、この発明は上述のような問題点を解消する
ためになされたもので、pn接合形成の制御と安定性を
図るとともに、高い変換効率が得られるG a A s
太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
ためになされたもので、pn接合形成の制御と安定性を
図るとともに、高い変換効率が得られるG a A s
太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
この発明に係るGaAs太陽電池は、n形のGaAs基
板と、この基板上に位置し該基板との間にpn接合を有
するp形のGaAs層と、このGaAs層上に形成され
たp形のklxGal−XAsからなるエピタキシャル
成長層とを有し、前記p形のGaAs層およびエピタキ
シャル成長層の比抵抗を減じるようにp形ドーパントと
してマグネシウム(Mg)を含有させて)ることを特徴
とする。
板と、この基板上に位置し該基板との間にpn接合を有
するp形のGaAs層と、このGaAs層上に形成され
たp形のklxGal−XAsからなるエピタキシャル
成長層とを有し、前記p形のGaAs層およびエピタキ
シャル成長層の比抵抗を減じるようにp形ドーパントと
してマグネシウム(Mg)を含有させて)ることを特徴
とする。
また、この発明に係るG a A s太陽電池の製造方
法は、n形のG a A s基板上に、AlxGa 1
−XAsを飽和状態で含んだGa、GaAsとi溶液中
にマグネシウム(Mg )を含んだ結晶融液を接触させ
てp形のエピタキシャル成長層を形成すると共に、尚該
n形GaAs基板の成長層と接触する部分をp形に反転
してpn接合を構成する工程とを具備することを特徴と
するものである。
法は、n形のG a A s基板上に、AlxGa 1
−XAsを飽和状態で含んだGa、GaAsとi溶液中
にマグネシウム(Mg )を含んだ結晶融液を接触させ
てp形のエピタキシャル成長層を形成すると共に、尚該
n形GaAs基板の成長層と接触する部分をp形に反転
してpn接合を構成する工程とを具備することを特徴と
するものである。
この発明のG a A s太陽電池およびその製造方法
においては、マグネシウム(Mg)は、亜鉛に比べ蒸気
圧が小さく、またGaA s結晶中では良好なp形の導
電性を示すので、GaAsのpn接合の制御性及び安定
性が向上するとともに、高効率のGaAs太陽電池が得
られる。
においては、マグネシウム(Mg)は、亜鉛に比べ蒸気
圧が小さく、またGaA s結晶中では良好なp形の導
電性を示すので、GaAsのpn接合の制御性及び安定
性が向上するとともに、高効率のGaAs太陽電池が得
られる。
以下、この発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第1図はこの発明の一実施例によるGaAs太陽電池の
製造方法を示す工程断面図である。まず、第1図(a)
において、シリコン(Si)がドープされたキャリア密
度がI X 10”t:m−シう至2 X 1 ol−
−’のn形G a A s基板1上KIX10 tM
乃至2X101?α の錫(Sn)がドープされたエピ
タキシャル層2を有するn形のGaAs基板10を形成
する。
製造方法を示す工程断面図である。まず、第1図(a)
において、シリコン(Si)がドープされたキャリア密
度がI X 10”t:m−シう至2 X 1 ol−
−’のn形G a A s基板1上KIX10 tM
乃至2X101?α の錫(Sn)がドープされたエピ
タキシャル層2を有するn形のGaAs基板10を形成
する。
次に、上記G a A s基板10を用い、マグネシウ
ム(以下、Mgと称する)をp形不純物として含むGa
As太陽電池の製造プロセスを、第2図に示すようなボ
ートを用いた液相エピタキシャル成長を例にとって詳述
する。
ム(以下、Mgと称する)をp形不純物として含むGa
As太陽電池の製造プロセスを、第2図に示すようなボ
ートを用いた液相エピタキシャル成長を例にとって詳述
する。
第2図において、仕切板26および仕切板27を摺動さ
せ、第2図に示す所定の位置に配し、n形のG a A
s基板10を第2の室23に設置する。
せ、第2図に示す所定の位置に配し、n形のG a A
s基板10を第2の室23に設置する。
そして、砒化ガリウムアルミニウム(−AA!xGa
l−XAs)を飽和状態で含んだガリウム(Ga)、砒
化ガリウム(OaAs)ならびにアルミニウム(Ai!
”) fgMを使用し、この溶液中にGa1OOOf当
り1乃至10■のMgを含んだ結晶融液28を第1の室
22に溜めた後、ボート本体20を炉内の所定の位置(
図示せず)に挿入し、所定の成長温度まで昇温する。こ
の状態で炉内が所定の温度で平衡に達したとき、仕切板
26を矢印Aの方向に摺動させる。
l−XAs)を飽和状態で含んだガリウム(Ga)、砒
化ガリウム(OaAs)ならびにアルミニウム(Ai!
”) fgMを使用し、この溶液中にGa1OOOf当
り1乃至10■のMgを含んだ結晶融液28を第1の室
22に溜めた後、ボート本体20を炉内の所定の位置(
図示せず)に挿入し、所定の成長温度まで昇温する。こ
の状態で炉内が所定の温度で平衡に達したとき、仕切板
26を矢印Aの方向に摺動させる。
すると、第1の室22に溜められている結晶融液28が
開口部29からG a A s基板10の設置されてい
る第2の室23に流入する。
開口部29からG a A s基板10の設置されてい
る第2の室23に流入する。
このとき、第1の室22には十分な量の結晶融液28が
貯蔵されているので、すべてのG a A s基板10
は結晶融液28に浸漬される。これによって、n形Ga
A s基板10を結晶融液28に所定時間浸漬する間に
、結晶融液28に含まれているp形のMgの原子がG
a A s基板10上のSnがドープされたn形GaA
sのエピタキシャル層2に拡散し、この部分2の一部を
p形に反転させてp形のGaAs/a4(第1図(b)
参照)となり、pn接合3を形成する。この接合が太陽
電池の主光電池pn接合である。
貯蔵されているので、すべてのG a A s基板10
は結晶融液28に浸漬される。これによって、n形Ga
A s基板10を結晶融液28に所定時間浸漬する間に
、結晶融液28に含まれているp形のMgの原子がG
a A s基板10上のSnがドープされたn形GaA
sのエピタキシャル層2に拡散し、この部分2の一部を
p形に反転させてp形のGaAs/a4(第1図(b)
参照)となり、pn接合3を形成する。この接合が太陽
電池の主光電池pn接合である。
続いて、このpn接合3の表面再結合速度を小さくする
ために窓効果の役割シをするp形AJx()a 1−X
ASのエピタキシャル層5のエピタキシャル成長を行わ
せる。すなわち、成長炉の温度を所定温度まで下げ、所
望のエピタキシャル層の厚みが得られた時、仕切板26
を第2図に示す矢印A方、向に摺動させる。すると、L
字形板33によシ仕切板27が連動し、この仕切板27
に設けられている開口部31を介して第2の室23から
第3の室32に結晶融液28が流入し、p形のMg原子
の拡散によって形成された高品質のp形G a A s
層4及びp形AA!xGa 1−XAsAsO2するG
a A s太陽電池のエピタキシャルウェハ30が得
られることとなる(第1図(b)参照)。
ために窓効果の役割シをするp形AJx()a 1−X
ASのエピタキシャル層5のエピタキシャル成長を行わ
せる。すなわち、成長炉の温度を所定温度まで下げ、所
望のエピタキシャル層の厚みが得られた時、仕切板26
を第2図に示す矢印A方、向に摺動させる。すると、L
字形板33によシ仕切板27が連動し、この仕切板27
に設けられている開口部31を介して第2の室23から
第3の室32に結晶融液28が流入し、p形のMg原子
の拡散によって形成された高品質のp形G a A s
層4及びp形AA!xGa 1−XAsAsO2するG
a A s太陽電池のエピタキシャルウェハ30が得
られることとなる(第1図(b)参照)。
次に、第1図(C)に示すように、p形A/xGa1−
XAsAsO2面に入射光の反射防止膜として、例えば
5isN4膜6をCV D (Chemical Va
porDepos i t ion )等の方法によ多
形成する。
XAsAsO2面に入射光の反射防止膜として、例えば
5isN4膜6をCV D (Chemical Va
porDepos i t ion )等の方法によ多
形成する。
続いて、通常の写真蝕刻技術を用いてp形GaAs層4
上にp形電極7を、n形G a A s層1上にn形電
極8をそれぞれ形成することによ’)、GaAs太陽電
池素子40を製造することができる。
上にp形電極7を、n形G a A s層1上にn形電
極8をそれぞれ形成することによ’)、GaAs太陽電
池素子40を製造することができる。
以上のようにして製造されたG a A s太陽電池素
子40は、実用的に構成される2cr11x2crRの
面積で、19%以上のエアーマスゼロ(AMO)の高効
率を呈した。この値は、従来のp形のドーパントである
亜鉛(Zn)によって得られている17〜18%に比べ
て高く、さらに亜鉛(Zn)に比べて蒸気圧が低いため
にエピタキシャル成長中の蒸発がほとんどなく、p形G
aAs14の厚みのエピタキシャル成長間のロット間の
ばらつきが小さく、pn接合形晟の制御と安定性に優れ
る。
子40は、実用的に構成される2cr11x2crRの
面積で、19%以上のエアーマスゼロ(AMO)の高効
率を呈した。この値は、従来のp形のドーパントである
亜鉛(Zn)によって得られている17〜18%に比べ
て高く、さらに亜鉛(Zn)に比べて蒸気圧が低いため
にエピタキシャル成長中の蒸発がほとんどなく、p形G
aAs14の厚みのエピタキシャル成長間のロット間の
ばらつきが小さく、pn接合形晟の制御と安定性に優れ
る。
なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、例えば、Mgのドーピングは結晶融液28にMgを入
れておく代シに、砒化ガリウムアルミニウム層のエピタ
キシャル成長後、イオン注入法によって行っても良い。
、例えば、Mgのドーピングは結晶融液28にMgを入
れておく代シに、砒化ガリウムアルミニウム層のエピタ
キシャル成長後、イオン注入法によって行っても良い。
以上のように、この発明によれば蒸気圧が小さく、エピ
タキシャル成長中のp形ドーパントのマグネシューム(
Mg)の蒸発がほとんどなく、pn接合形成の制御と安
定性が図られるとともに、高い変換効率のGaAs太陽
電池が得られる効果がある。
タキシャル成長中のp形ドーパントのマグネシューム(
Mg)の蒸発がほとんどなく、pn接合形成の制御と安
定性が図られるとともに、高い変換効率のGaAs太陽
電池が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例に係るGaAs太陽電池の
製造方法を示す工程断面図、第2図は上記実施例に供す
る液相エピタキシャル成長用ボートの構造を示す概略図
である。 10・・・@nn形 a A sエピタキシャル層を有
するn形GaA s基板、3・・・・pn接合、4・@
@@p形GaAs層、56@@@p形AI!xGat−
XAs層、6・・・・3isN+膜(反射防止膜)、7
.8・・・・電極、2o・・・・ボート本体。
製造方法を示す工程断面図、第2図は上記実施例に供す
る液相エピタキシャル成長用ボートの構造を示す概略図
である。 10・・・@nn形 a A sエピタキシャル層を有
するn形GaA s基板、3・・・・pn接合、4・@
@@p形GaAs層、56@@@p形AI!xGat−
XAs層、6・・・・3isN+膜(反射防止膜)、7
.8・・・・電極、2o・・・・ボート本体。
Claims (2)
- (1)n形の砒化ガリウム(GaAs)基板と、この基
板上に位置し該基板との間にpn接合を有するp形の砒
化ガリウム(GaAs)層と、この砒化ガリウム(Ga
As)層上に形成されたp形の砒化ガリウムアルミニウ
ム(Al_XGa_1_−_XAs)からなるエピタキ
シャル成長層とを有し、前記p形の砒化ガリウム(Ga
As)層およびエピタキシャル成長層の比抵抗を減じる
ようにp形ドーパントとしてマグネシウム(Mg)を含
有させてなることを特徴とするGaAs太陽電池。 - (2)GaAs太陽電池の製造方法において、n形の砒
化ガリウム(GaAs)基板上に、砒化ガリウムアルミ
ニウム(Al_XGa_1_−_XAs)を飽和状態で
含んだガリウム(Ga)、砒化ガリウム(GaAs)と
アルミニウム(Al)溶液中にマグネシウム(Mg)を
含んだ結晶融液を接触させてp形のエピタキシャル成長
層を形成すると共に、当該N形砒化ガリウム(GaAs
)基板の成長層と接触する部分をp形に反転してpn接
合を構成する工程とを具備することを特徴とするGaA
s太陽電池の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61162517A JPS6316680A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | GaAs太陽電池およびその製造方法 |
DE19873720750 DE3720750A1 (de) | 1986-07-08 | 1987-06-23 | Galliumarsenid-solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61162517A JPS6316680A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | GaAs太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6316680A true JPS6316680A (ja) | 1988-01-23 |
Family
ID=15756126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61162517A Pending JPS6316680A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | GaAs太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6316680A (ja) |
DE (1) | DE3720750A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105023962A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 华南理工大学 | 一种生长在Si衬底上的GaAs薄膜及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10334522A1 (de) * | 2003-07-29 | 2005-02-17 | Vishay Semiconductor Gmbh | Flüssigphasenepitaktische Herstellung einer Halbleiteranordnung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59189682A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-27 | Sharp Corp | GaAs太陽電池 |
JPS60200576A (ja) * | 1984-03-24 | 1985-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | ヒ化ガリウム半導体装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3675026A (en) * | 1969-06-30 | 1972-07-04 | Ibm | Converter of electromagnetic radiation to electrical power |
US4122476A (en) * | 1976-11-22 | 1978-10-24 | International Business Machines Corporation | Semiconductor heterostructure |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP61162517A patent/JPS6316680A/ja active Pending
-
1987
- 1987-06-23 DE DE19873720750 patent/DE3720750A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59189682A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-27 | Sharp Corp | GaAs太陽電池 |
JPS60200576A (ja) * | 1984-03-24 | 1985-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | ヒ化ガリウム半導体装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105023962A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 华南理工大学 | 一种生长在Si衬底上的GaAs薄膜及其制备方法 |
CN105023962B (zh) * | 2015-07-30 | 2017-03-08 | 华南理工大学 | 一种生长在Si衬底上的GaAs薄膜及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3720750A1 (de) | 1988-01-21 |
DE3720750C2 (ja) | 1989-10-12 |
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