JPH03235371A - タンデム型太陽電池の製造方法 - Google Patents
タンデム型太陽電池の製造方法Info
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- JPH03235371A JPH03235371A JP2031204A JP3120490A JPH03235371A JP H03235371 A JPH03235371 A JP H03235371A JP 2031204 A JP2031204 A JP 2031204A JP 3120490 A JP3120490 A JP 3120490A JP H03235371 A JPH03235371 A JP H03235371A
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- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
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］
この発明はタンデム型太陽電池の製造方法に関するもの
であり、特にシリコン太陽電池の上に■−Ｖ族化合物半
導体の太陽電池を積み重ねたタンデム型太陽電池の製造
方法に関するものである。
であり、特にシリコン太陽電池の上に■−Ｖ族化合物半
導体の太陽電池を積み重ねたタンデム型太陽電池の製造
方法に関するものである。
［従来の技術］
単位面積当たり高い光電変換効率を示す太陽電池として
は、異なる禁制帯幅を有する太陽電池を積み重ねたタン
デム型太陽電池がある。このような太陽電池としては、
ＧａＡｓ系太陽電池の上にＡｌＧａＡｓ系太陽電池を積
層したタンデム型太陽電池が知られている。
は、異なる禁制帯幅を有する太陽電池を積み重ねたタン
デム型太陽電池がある。このような太陽電池としては、
ＧａＡｓ系太陽電池の上にＡｌＧａＡｓ系太陽電池を積
層したタンデム型太陽電池が知られている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、このような従来のタンデム型太陽電池は
、たとえば宇宙空間で使用する太陽電池のように単位面
積当たり非常に高い変換効率が要求される太陽電池とし
ては、変換効率が低く未だ不十分なものであった。より
高い変換効率を示すものとして、シリコン太陽電池の上
に、たとえばＧａＡｓのようなｍ−ｖ族化合物半導体太
陽電池を積み重ねたものは、予想される変換効率として
３８％であることが報告されている。しかしながら、こ
のような電池構造では、シリコン基板の上に異種材料で
ある化合物半導体を成長させる必要があり、良好な結晶
を得るためには通常の成長方法と異なった条件および方
法が必要となる。たとえばＧａＡｓをシリコン基板上に
成長させる場合には、オフアングルのシリコン基板を用
いたり、シリコン基板の温度でのサーマルクリーニング
や低温成長層を含んだ２段階成長法等が行われている。
、たとえば宇宙空間で使用する太陽電池のように単位面
積当たり非常に高い変換効率が要求される太陽電池とし
ては、変換効率が低く未だ不十分なものであった。より
高い変換効率を示すものとして、シリコン太陽電池の上
に、たとえばＧａＡｓのようなｍ−ｖ族化合物半導体太
陽電池を積み重ねたものは、予想される変換効率として
３８％であることが報告されている。しかしながら、こ
のような電池構造では、シリコン基板の上に異種材料で
ある化合物半導体を成長させる必要があり、良好な結晶
を得るためには通常の成長方法と異なった条件および方
法が必要となる。たとえばＧａＡｓをシリコン基板上に
成長させる場合には、オフアングルのシリコン基板を用
いたり、シリコン基板の温度でのサーマルクリーニング
や低温成長層を含んだ２段階成長法等が行われている。
さらに、中間緩衝層の導入や歪超光子層の導入、成長中
における熱サイクル法、および成長後における熱アニー
ル法等の方法が検討されており、これらの方法によって
結晶性は若干改善されてきてはいるが、やはり未だ不十
分である。たとえば、転位密度を例にとると、ＬＥＣ法
のＧａＡｓ基板はＩＱ’ｃｍ−２程度であるのに対し、
シリコン基板上に成長したＧａＡｓの場合には、１×１
０６ｃｍ−２であり、かなり高い値を示している。
における熱サイクル法、および成長後における熱アニー
ル法等の方法が検討されており、これらの方法によって
結晶性は若干改善されてきてはいるが、やはり未だ不十
分である。たとえば、転位密度を例にとると、ＬＥＣ法
のＧａＡｓ基板はＩＱ’ｃｍ−２程度であるのに対し、
シリコン基板上に成長したＧａＡｓの場合には、１×１
０６ｃｍ−２であり、かなり高い値を示している。
この発明の目的は、このような従来の問題点を解消し、
シリコン太陽電池となるシリコン基板上に、格子欠陥の
少ないｍ−ｖ族化合物半導体の太陽電池を形成すること
のできる方法を提供することにある。
シリコン太陽電池となるシリコン基板上に、格子欠陥の
少ないｍ−ｖ族化合物半導体の太陽電池を形成すること
のできる方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明のタンデム型太陽電池の製造方法は、シリコン
太陽電池として機能するｎ層およびｐ層が形成されたシ
リコン基板の表面を多孔質化する工程と、多孔質化した
シリコン基板の表面上に■−Ｖ族化合物半導体の太陽電
池を形成する工程とを備えている。
太陽電池として機能するｎ層およびｐ層が形成されたシ
リコン基板の表面を多孔質化する工程と、多孔質化した
シリコン基板の表面上に■−Ｖ族化合物半導体の太陽電
池を形成する工程とを備えている。
シリコン基板の表面を多孔質化する方法としては、たと
えばフッ酸溶液中で陽極化成法により多孔質化する方法
がある。多孔質化する層の厚みは、特に限定されるもの
ではないが、たとえばＯ６数μｍから数百μｍの厚みで
行なうことができる。
えばフッ酸溶液中で陽極化成法により多孔質化する方法
がある。多孔質化する層の厚みは、特に限定されるもの
ではないが、たとえばＯ６数μｍから数百μｍの厚みで
行なうことができる。
また多孔質化した部分の孔径は、たとえば２０〜３００
人程度の大きさとなる。
人程度の大きさとなる。
シリコン基板の上に積み重ねる■−ｖ族化合物半導体と
しては、たとえば、ＧａＡｓ、およびＧａＰおよびＩｎ
Ｐなどのような２元系の化合物半導体や、Ａ／ＧａＡｓ
、ＡＡ’ＧａＰ、ＩｎＡｌＡｓ５ ＩｎＡＡＰ、ＧａＡ
、ｓＰおよびＧａＩｎＰなどのような３元系の化合物半
導体などを選ぶことができる。またこれらの複数を積層
させたものでもよい。
しては、たとえば、ＧａＡｓ、およびＧａＰおよびＩｎ
Ｐなどのような２元系の化合物半導体や、Ａ／ＧａＡｓ
、ＡＡ’ＧａＰ、ＩｎＡｌＡｓ５ ＩｎＡＡＰ、ＧａＡ
、ｓＰおよびＧａＩｎＰなどのような３元系の化合物半
導体などを選ぶことができる。またこれらの複数を積層
させたものでもよい。
［発明の作用効果コ
多孔質化されたシリコン基板の表面には、たとえば２０
〜３００人の無数の孔が形成されており、この上に成長
する化合物半導体は、孔に架橋した形態で成長し、格子
定数が異なっても、格子不整合による歪みを緩和しなが
ら成長させることができるので、ミスフィツト転位の導
入を防止することができる。このような多孔質化された
シリコン基板表面上での成長は、たとえば伊藤利道、加
藤剛久、応用物理５７ （１９８８）１７１０に報告さ
れている。
〜３００人の無数の孔が形成されており、この上に成長
する化合物半導体は、孔に架橋した形態で成長し、格子
定数が異なっても、格子不整合による歪みを緩和しなが
ら成長させることができるので、ミスフィツト転位の導
入を防止することができる。このような多孔質化された
シリコン基板表面上での成長は、たとえば伊藤利道、加
藤剛久、応用物理５７ （１９８８）１７１０に報告さ
れている。
さらに、多孔質化されたシリコンは通常のシリコンに比
べ、ヤング率が約１０分の１というように柔軟性に富ん
でいる。このことはに、Ｂａｒｌａ、Ｒ，Ｈｅｒｉｎｏ
、Ｇ、Ｂｏｍｃｈｉｌ、Ｊ。
べ、ヤング率が約１０分の１というように柔軟性に富ん
でいる。このことはに、Ｂａｒｌａ、Ｒ，Ｈｅｒｉｎｏ
、Ｇ、Ｂｏｍｃｈｉｌ、Ｊ。
Ｃ，ＰｆｉｓｔｅｒおよびＡ、Ｆｒｅｕｎｄ、Ｊ。
Ｃｒｙｓ ｔ、Ｇｒｏｗｔｈ ６８ （１９８４）７
２７に報告されている。このため■−ｖ族化合物半導体
とシリコンという熱膨脹係数が大きく異なる組合せであ
っても、２つの物質量の歪みを多孔質層の部分で吸収す
ることができるため、化合物半導体層の転位や残留応力
を大幅に低減することができる。
２７に報告されている。このため■−ｖ族化合物半導体
とシリコンという熱膨脹係数が大きく異なる組合せであ
っても、２つの物質量の歪みを多孔質層の部分で吸収す
ることができるため、化合物半導体層の転位や残留応力
を大幅に低減することができる。
したがって、シリコン基板の最表面を多孔質化しておく
ことにより、転位や残留応力の少な（１化合物半導体を
成長させることができるので、より高性能な太陽電池を
作製することができる。
ことにより、転位や残留応力の少な（１化合物半導体を
成長させることができるので、より高性能な太陽電池を
作製することができる。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。第
１図を参照して、単結晶シリコン太陽電池は、ｎ−シリ
コン層１およびｐ−シリコン層２から構成されている。
１図を参照して、単結晶シリコン太陽電池は、ｎ−シリ
コン層１およびｐ−シリコン層２から構成されている。
この単結晶シリコン太陽電池の基板の表面をフッ酸溶液
中で陽極化成法により多孔質化し、多孔質シリコン層３
を形成した。
中で陽極化成法により多孔質化し、多孔質シリコン層３
を形成した。
この多孔質シリコン層３の上にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｎ ４およびｐ−ＧａＡｓ層５を形成した。このように
して得られた太陽電池について光電変換効率を測定した
ところ、２７％であった。一方従来の方法に従い、多孔
質シリコン層３を形成させずに直接シリコン基板上にＧ
ａＡｓ層を成長させた太陽電池の光電変換効率は２４％
であった。
Ｎ ４およびｐ−ＧａＡｓ層５を形成した。このように
して得られた太陽電池について光電変換効率を測定した
ところ、２７％であった。一方従来の方法に従い、多孔
質シリコン層３を形成させずに直接シリコン基板上にＧ
ａＡｓ層を成長させた太陽電池の光電変換効率は２４％
であった。
第２図は、この発明の他の実施例を示す断面図である。
第２図を参照して、単結晶シリコン太陽電池となるシリ
コン基板はｎ−シリコン層１１およびｐニシリコン層１
２から構成されている。ｐ−シリコン層１２の表面を、
上記の実施例と同様にフッ酸溶液中で陽極化成法により
多孔質化し、多孔質シリコン層１３を形成した。この多
孔質シリコン層１３の上に順次ｎ−ＧａＡｓ層１４、ｐ
−ＧａＡｓ層１５、ｎ−ＡＡ”０．３ Ｇａｏ７Ａｓ層
１６、ｐ ＡＡ’ｏ、ｉ Ｇａｏ７Ａｓ層１７、ｎ−
ＡＡ’Ｌ１．６ Ｇａｏ４Ａｓ層１８、ｐＡｌｏ、ｔ、
Ｇａ（３４Ａｓ層１９を成長させ、単結晶シリコン太陽
電池の上に３つの太陽電池を積み重ねた。この太陽電池
の光電変換率を測定したところ３２％であった。
コン基板はｎ−シリコン層１１およびｐニシリコン層１
２から構成されている。ｐ−シリコン層１２の表面を、
上記の実施例と同様にフッ酸溶液中で陽極化成法により
多孔質化し、多孔質シリコン層１３を形成した。この多
孔質シリコン層１３の上に順次ｎ−ＧａＡｓ層１４、ｐ
−ＧａＡｓ層１５、ｎ−ＡＡ”０．３ Ｇａｏ７Ａｓ層
１６、ｐ ＡＡ’ｏ、ｉ Ｇａｏ７Ａｓ層１７、ｎ−
ＡＡ’Ｌ１．６ Ｇａｏ４Ａｓ層１８、ｐＡｌｏ、ｔ、
Ｇａ（３４Ａｓ層１９を成長させ、単結晶シリコン太陽
電池の上に３つの太陽電池を積み重ねた。この太陽電池
の光電変換率を測定したところ３２％であった。
一方比較として、ｐ−シリコン層１２０表面を多孔質化
することなく、直接ＧａＡｓ太陽電池、Ａ１０，３ Ｇ
ａｏ、７ Ａｓ太陽電池およびＡＩ。、６Ｇａｏ４Ａｓ
太陽電池を積層した太陽電池の光電変換率を測定したと
ころ２９％であった。
することなく、直接ＧａＡｓ太陽電池、Ａ１０，３ Ｇ
ａｏ、７ Ａｓ太陽電池およびＡＩ。、６Ｇａｏ４Ａｓ
太陽電池を積層した太陽電池の光電変換率を測定したと
ころ２９％であった。
以上のことから明らかなようにこの発明に従う実施例の
太陽電池は、いずれも高い光電変換効率を示し、高性能
な太陽電池であることが明らかとなった。
太陽電池は、いずれも高い光電変換効率を示し、高性能
な太陽電池であることが明らかとなった。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。
第２図は、この発明の他の実施例を示す断面図である。
図において、１．１１はｎ−シリコン層、２゜１２はｐ
−シリコン層、３．１３は多孔質シリコン層、４，１４
はｎ−ＧａＡｓ層、５．１５はｐ−ＧａＡｓ層、１６は
ｎ−ＡＡ’ｏ３Ｇａｏ７Ａｓ層、１７はｐ−ＡＩｏ３Ｇ
ａ、７Ａｓ層、１８はｎ−ＡＩｏ６Ｇａｏ４Ａｓ層、１
９はｐＡＩ。 ６Ｇａｏ、４Ａｓ層を示す。 第１図
−シリコン層、３．１３は多孔質シリコン層、４，１４
はｎ−ＧａＡｓ層、５．１５はｐ−ＧａＡｓ層、１６は
ｎ−ＡＡ’ｏ３Ｇａｏ７Ａｓ層、１７はｐ−ＡＩｏ３Ｇ
ａ、７Ａｓ層、１８はｎ−ＡＩｏ６Ｇａｏ４Ａｓ層、１
９はｐＡＩ。 ６Ｇａｏ、４Ａｓ層を示す。 第１図
Claims (5)
- （１）シリコン太陽電池として機能するｎ層およびｐ層
が形成されたシリコン基板の表面を多孔質化する工程と
、 前記多孔質化したシリコン基板の表面上にIII−Ｖ族化
合物半導体の太陽電池を形成する工程とを備える、タン
デム型太陽電池の製造方法。 - （２）前記多孔質化する工程が、フッ酸溶液中で陽極化
成法により多孔質化する工程を含む、請求項１に記載の
タンデム型太陽電池の製造方法。 - （３）前記III−Ｖ族化合物半導体の太陽電池がＧａＡ
ｓ層を含む、請求項１に記載のタンデム型太陽電池の製
造方法。 - （４）前記III−Ｖ族化合物半導体の太陽電池がＧａＡ
ｓ層およびＡｌＧａＡｓ層を含む、請求項１に記載のタ
ンデム型太陽電池の製造方法。 - （５）前記III−Ｖ化合物半導体の太陽電池が、ＧａＡ
ｓ層および２種以上のＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層
を含む、請求項１に記載のタンデム型太陽電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031204A JPH03235371A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031204A JPH03235371A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03235371A true JPH03235371A (ja) | 1991-10-21 |
Family
ID=12324889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2031204A Pending JPH03235371A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03235371A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969522A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-05 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | A thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| WO2000002259A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-13 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum | A thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| EP1398837A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-17 | Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) | Photovoltaic device |
| EP1398838A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-17 | Imec (Interuniversity Microelectronics Center) VZW | Photovoltaic device |
| EP2012367A1 (de) * | 2007-07-02 | 2009-01-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mehrfachsolarzelle |
| JP2010287607A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Hitachi Ltd | タンデム型薄膜太陽電池 |
| CN103426496A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 比亚迪股份有限公司 | 太阳能电池用铝背场浆料及其制备方法、太阳能电池片的制备方法以及太阳能电池片 |
| JP2015513518A (ja) * | 2012-02-29 | 2015-05-14 | ソレクセル、インコーポレイテッド | 効率的化合物の半導体太陽電池のための構造及び方法 |
| CN105789026A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 中国科学院微电子研究所 | 衬底结构及其制造方法 |
-
1990
- 1990-02-10 JP JP2031204A patent/JPH03235371A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969522A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-05 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | A thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| WO2000002259A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-13 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum | A thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| US6683367B1 (en) | 1998-07-03 | 2004-01-27 | Imec Vzw | Thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| US6815247B2 (en) | 1998-07-03 | 2004-11-09 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Thin-film opto-electronic device and a method of making it |
| EP1398837A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-17 | Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) | Photovoltaic device |
| EP1398838A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-17 | Imec (Interuniversity Microelectronics Center) VZW | Photovoltaic device |
| US7705235B2 (en) | 2002-09-09 | 2010-04-27 | Imec | Photovoltaic device |
| EP2012367A1 (de) * | 2007-07-02 | 2009-01-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mehrfachsolarzelle |
| JP2010287607A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Hitachi Ltd | タンデム型薄膜太陽電池 |
| JP2015513518A (ja) * | 2012-02-29 | 2015-05-14 | ソレクセル、インコーポレイテッド | 効率的化合物の半導体太陽電池のための構造及び方法 |
| CN103426496A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 比亚迪股份有限公司 | 太阳能电池用铝背场浆料及其制备方法、太阳能电池片的制备方法以及太阳能电池片 |
| CN105789026A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 中国科学院微电子研究所 | 衬底结构及其制造方法 |
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