JPH08274358A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体太陽電池 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体太陽電池Info
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- JPH08274358A JPH08274358A JP7077626A JP7762695A JPH08274358A JP H08274358 A JPH08274358 A JP H08274358A JP 7077626 A JP7077626 A JP 7077626A JP 7762695 A JP7762695 A JP 7762695A JP H08274358 A JPH08274358 A JP H08274358A
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- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変換効率の高いIII −Ｖ族化合物半導体太陽
電池の構造を提供する。 【構成】 ｐｎ接合化合物半導体のエミッタ・ベース層
間のｐｎ接合に対してメサエッチング部が形成され、こ
のメサエッチング部には、反射防止膜を形成しないよう
な構造とし、ｐｎ接合に寄生する並列抵抗の抵抗値の低
下を防止する。
電池の構造を提供する。 【構成】 ｐｎ接合化合物半導体のエミッタ・ベース層
間のｐｎ接合に対してメサエッチング部が形成され、こ
のメサエッチング部には、反射防止膜を形成しないよう
な構造とし、ｐｎ接合に寄生する並列抵抗の抵抗値の低
下を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光エネルギーを電
気エネルギーに変換するための半導体素子である太陽電
池の構造に関し、特に変換効率を高めるために工夫され
たIII −Ｖ族間化合物半導体混晶を使った太陽電池の構
造に関する。
気エネルギーに変換するための半導体素子である太陽電
池の構造に関し、特に変換効率を高めるために工夫され
たIII −Ｖ族間化合物半導体混晶を使った太陽電池の構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】III 族およびＶ族の元素からなるIII −
Ｖ族間化合物半導体（以下III −Ｖ族化合物半導体とい
う）を用いた太陽電池は種々なものが開発されている。
ここではそれらの従来技術の一例として、図３に示すよ
うな構成のＧａＡｓ太陽電池を用いて説明する。図３に
おいてｐ型ＧａＡｓ基板１の上にｐ型ＧａＡｓベース層
２、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３、ｎ型ＩｎＧａＰ窓層
４、ＧａＡｓコンタクト層５が順次形成され、ｐ型Ｇａ
Ａｓおよびｎ型ＧａＡｓに対して、それぞれ、オーミッ
ク電極６およびオーミック電極７が形成されている。さ
らに、太陽電池の側面のｐｎ接合部はエッチング処理が
施されいわゆるメサエッチング部２８が形成され、表面
全体には、反射防止膜であるＺｎＳ膜９およびＭｇＦ2
膜１０が形成されている。
Ｖ族間化合物半導体（以下III −Ｖ族化合物半導体とい
う）を用いた太陽電池は種々なものが開発されている。
ここではそれらの従来技術の一例として、図３に示すよ
うな構成のＧａＡｓ太陽電池を用いて説明する。図３に
おいてｐ型ＧａＡｓ基板１の上にｐ型ＧａＡｓベース層
２、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３、ｎ型ＩｎＧａＰ窓層
４、ＧａＡｓコンタクト層５が順次形成され、ｐ型Ｇａ
Ａｓおよびｎ型ＧａＡｓに対して、それぞれ、オーミッ
ク電極６およびオーミック電極７が形成されている。さ
らに、太陽電池の側面のｐｎ接合部はエッチング処理が
施されいわゆるメサエッチング部２８が形成され、表面
全体には、反射防止膜であるＺｎＳ膜９およびＭｇＦ2
膜１０が形成されている。
【０００３】図３に示すようなｎ型ＧａＡｓエミッタ層
３およびｐ型ＧａＡｓベース層２からなるｐｎ接合化合
物半導体太陽電池においては、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層
３を光入射側とし、その下層のｐ型ＧａＡｓベース層２
で吸収された光子は１対の正孔−電子を生成し、このう
ち少数キャリヤである電子は拡散で移動し、ｐｎ接合界
面の空乏層まで到達すると空乏層の大きな電界によって
ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３に流れ込み、光電流となる。
３およびｐ型ＧａＡｓベース層２からなるｐｎ接合化合
物半導体太陽電池においては、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層
３を光入射側とし、その下層のｐ型ＧａＡｓベース層２
で吸収された光子は１対の正孔−電子を生成し、このう
ち少数キャリヤである電子は拡散で移動し、ｐｎ接合界
面の空乏層まで到達すると空乏層の大きな電界によって
ｎ型ＧａＡｓエミッタ層３に流れ込み、光電流となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし図３に示したよ
うな構成、つまり、メサエッチングを施した部分にＺｎ
Ｓ膜が形成された構成では、ＺｎＳ膜の絶縁性が完全で
ないため、ｐ型ＧａＡｓベース層２、ｎ型ＧａＡｓエミ
ッタ層３間のｐｎ接合ダイオードの並列抵抗（シャント
抵抗）が減少し、太陽電池の特性を決定するパラメータ
である曲線因子（フィルファクター；ＦＦと言う）が減
少するといった問題があった。
うな構成、つまり、メサエッチングを施した部分にＺｎ
Ｓ膜が形成された構成では、ＺｎＳ膜の絶縁性が完全で
ないため、ｐ型ＧａＡｓベース層２、ｎ型ＧａＡｓエミ
ッタ層３間のｐｎ接合ダイオードの並列抵抗（シャント
抵抗）が減少し、太陽電池の特性を決定するパラメータ
である曲線因子（フィルファクター；ＦＦと言う）が減
少するといった問題があった。
【０００５】本発明は上記の欠点を除去するものであ
り、太陽電池の主動作領域となるｐｎ接合ダイオードの
シャント抵抗（並列抵抗）の低下を防止し、高い変換効
率のIII −Ｖ族太陽電池を得ることを目的とする。
り、太陽電池の主動作領域となるｐｎ接合ダイオードの
シャント抵抗（並列抵抗）の低下を防止し、高い変換効
率のIII −Ｖ族太陽電池を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は図１に示すように第１導電型ベース層とな
る第１の化合物半導体層２と、この化合物半導体層２に
接してその上部に形成された第２導電型エミッタ層とな
る第２の化合物半導体層３と化合物半導体層３の上部に
形成された第１のオーミック電極７と、化合物半導体層
２の下部に形成された第２のオーミック電極６と、化合
物半導体層３の上部に形成された反射防止膜層９，１０
とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半導体太陽電
池であってこのIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池の一方
の主表面から、第１および第２の化合物半導体層２，３
に達するメサエッチング部２８が形成され、このメサエ
ッチング部の表面には反射防止膜層９，１０が形成され
ていないことを特徴とする。第１のオーミック電極は化
合物半導体層３に接して形成される必要はなく、その間
に他の第２導電型半導体層を挿入してかまわない。より
具体的には本発明は図１に示すように第１導電型の化合
物半導体基板１と、化合物半導体基板１の上部に形成さ
れた第１導電型の化合物半導体層からなるベース層２
と、ベース層２の上部に形成された、第２導電型化合物
半導体層からなるエミッタ層３と、エミッタ層３の上部
に形成された第２導電型化合物半導体層からなる窓層４
と、窓層４の上部に形成された第２導電型化合物半導体
層からなるコンタクト層５と、コンタクト層５の上部に
形成された第１のオーミック電極７と、化合物半導体基
板１の下部に形成された第２のオーミック電極６と、少
なくとも窓層４、エミッタ層３およびベース層２にこれ
らの層４，３，２に連続して形成されたメサエッチング
部２８と、窓層４の上部の所定の部分のみに形成された
反射防止膜とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半
導体太陽電池であることである。
に、本発明は図１に示すように第１導電型ベース層とな
る第１の化合物半導体層２と、この化合物半導体層２に
接してその上部に形成された第２導電型エミッタ層とな
る第２の化合物半導体層３と化合物半導体層３の上部に
形成された第１のオーミック電極７と、化合物半導体層
２の下部に形成された第２のオーミック電極６と、化合
物半導体層３の上部に形成された反射防止膜層９，１０
とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半導体太陽電
池であってこのIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池の一方
の主表面から、第１および第２の化合物半導体層２，３
に達するメサエッチング部２８が形成され、このメサエ
ッチング部の表面には反射防止膜層９，１０が形成され
ていないことを特徴とする。第１のオーミック電極は化
合物半導体層３に接して形成される必要はなく、その間
に他の第２導電型半導体層を挿入してかまわない。より
具体的には本発明は図１に示すように第１導電型の化合
物半導体基板１と、化合物半導体基板１の上部に形成さ
れた第１導電型の化合物半導体層からなるベース層２
と、ベース層２の上部に形成された、第２導電型化合物
半導体層からなるエミッタ層３と、エミッタ層３の上部
に形成された第２導電型化合物半導体層からなる窓層４
と、窓層４の上部に形成された第２導電型化合物半導体
層からなるコンタクト層５と、コンタクト層５の上部に
形成された第１のオーミック電極７と、化合物半導体基
板１の下部に形成された第２のオーミック電極６と、少
なくとも窓層４、エミッタ層３およびベース層２にこれ
らの層４，３，２に連続して形成されたメサエッチング
部２８と、窓層４の上部の所定の部分のみに形成された
反射防止膜とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半
導体太陽電池であることである。
【０００７】好ましくは、これらの化合物半導体層１，
２，…，５は２元、３元、もしくは４元系のIII −Ｖ族
化合物半導体のいずれかからなる化合物の半導体層であ
ることである。３元系のIII −Ｖ族化合物半導体として
はＩｎＧａＰ，４元系のIII−Ｖ族化合物半導体として
はＡｌＩｎＧａＰ等が代表的である。
２，…，５は２元、３元、もしくは４元系のIII −Ｖ族
化合物半導体のいずれかからなる化合物の半導体層であ
ることである。３元系のIII −Ｖ族化合物半導体として
はＩｎＧａＰ，４元系のIII−Ｖ族化合物半導体として
はＡｌＩｎＧａＰ等が代表的である。
【０００８】また、好ましくは反射防止膜はＺｎＳ層９
を含むことである。より好ましくは反射防止膜はＺｎＳ
層９とその上部に形成されたＭｇＦ2 層１０であること
である。
を含むことである。より好ましくは反射防止膜はＺｎＳ
層９とその上部に形成されたＭｇＦ2 層１０であること
である。
【０００９】
【作用】以上の構成によればエミッタ・ベース間のｐｎ
接合部のメサエッチングを施した部分にＺｎＳ膜等の反
射防止膜が形成されていないので、ｐｎ接合ダイオード
の寄生抵抗（並列抵抗）の抵抗値の低下あるいはＺｎＳ
膜を介した漏れ電流の発生を防ぎ、太陽電池の特性を決
定するパラメータである曲線因子が向上する。
接合部のメサエッチングを施した部分にＺｎＳ膜等の反
射防止膜が形成されていないので、ｐｎ接合ダイオード
の寄生抵抗（並列抵抗）の抵抗値の低下あるいはＺｎＳ
膜を介した漏れ電流の発生を防ぎ、太陽電池の特性を決
定するパラメータである曲線因子が向上する。
【００１０】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１において［０１１］方向へ５°オフの（１０
０）面を有した不純物密度１×１０19ｃｍ-3のＺｎドー
プｐ+ＧａＡｓ基板１の上に厚み１．０〜２．５μｍ、
不純物密度２〜３×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＡｓベース
層２；厚み５０ｎｍ、不純物密度３×１０18ｃｍ-3のｎ
+ ＧａＡｓエミッタ層３；厚み３０ｎｍ、不純物密度２
×１０18ｃｍ-3のｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４がこの
順に形成されている。ｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４の
上部の一部にはオーミックコンタクト用の厚み０．３μ
ｍ、不純物密度５×１０18ｃｍ-3のｎ+ ＧａＡｓ層５お
よびＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ層およびその上の厚み１μ
ｍのＡｕメッキ層からなる上部オーミック電極層７が形
成されている。
る。図１において［０１１］方向へ５°オフの（１０
０）面を有した不純物密度１×１０19ｃｍ-3のＺｎドー
プｐ+ＧａＡｓ基板１の上に厚み１．０〜２．５μｍ、
不純物密度２〜３×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＡｓベース
層２；厚み５０ｎｍ、不純物密度３×１０18ｃｍ-3のｎ
+ ＧａＡｓエミッタ層３；厚み３０ｎｍ、不純物密度２
×１０18ｃｍ-3のｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４がこの
順に形成されている。ｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４の
上部の一部にはオーミックコンタクト用の厚み０．３μ
ｍ、不純物密度５×１０18ｃｍ-3のｎ+ ＧａＡｓ層５お
よびＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ層およびその上の厚み１μ
ｍのＡｕメッキ層からなる上部オーミック電極層７が形
成されている。
【００１１】図１において太陽電池の表面端部（側面）
のｐｎ接合部にメサエッチング２８が施され、このメサ
エッチング部分２８および上部オーミック電極層７が形
成されていない部分には厚み５５ｎｍのＺｎＳ膜９、お
よび厚み９５ｎｍのＭｇＦ2膜１０からなる反射防止膜
層が形成されている。なお、ｐ+ ＧａＡｓ基板１の裏面
には厚み１μｍのＡｕメッキ層からなる下部オーミック
電極層６が形成されている。なお、ｐ型ＧａＡｓベース
層のドーパントはＺｎが代表的で、ｎ+ ＧａＡｓエミッ
タ層３、ｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４、ｎ+ ＧａＡｓ
層５のドーパントはＳｉが一般的であるが、他のドーパ
ントでもよい。
のｐｎ接合部にメサエッチング２８が施され、このメサ
エッチング部分２８および上部オーミック電極層７が形
成されていない部分には厚み５５ｎｍのＺｎＳ膜９、お
よび厚み９５ｎｍのＭｇＦ2膜１０からなる反射防止膜
層が形成されている。なお、ｐ+ ＧａＡｓ基板１の裏面
には厚み１μｍのＡｕメッキ層からなる下部オーミック
電極層６が形成されている。なお、ｐ型ＧａＡｓベース
層のドーパントはＺｎが代表的で、ｎ+ ＧａＡｓエミッ
タ層３、ｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４、ｎ+ ＧａＡｓ
層５のドーパントはＳｉが一般的であるが、他のドーパ
ントでもよい。
【００１２】なお、図１に示していないがメサエッチン
グ部２８の表面には酸化膜（ＳｉＯ2 ）、窒化膜（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）あるいはポリイミド膜等のパッシベーション膜
を形成してもよい。パッシベーション膜を形成すること
によりｐｎ接合が保護され、湿度（水分）等に対しより
安定な動作が可能となる。
グ部２８の表面には酸化膜（ＳｉＯ2 ）、窒化膜（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）あるいはポリイミド膜等のパッシベーション膜
を形成してもよい。パッシベーション膜を形成すること
によりｐｎ接合が保護され、湿度（水分）等に対しより
安定な動作が可能となる。
【００１３】表１は、図１に示した本発明の実施例に係
る太陽電池の開放電圧（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｖ
ｏｌｔａｇｅ）Ｖoc、短絡電流（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃ
ｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）Ｉsc、曲線因子（フィルファ
クター）ＦＦ、変換効率Ｅffを、図３に示したような従
来技術におけるメサエッチング部２８に反射防止膜層
９，１０が形成された太陽電池と比較して示したもので
ある。表１における従来技術の太陽電池はメサエッチン
グ部２８の反射防止膜を除けば、本発明の実施例と同一
の構造のものである。
る太陽電池の開放電圧（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｖ
ｏｌｔａｇｅ）Ｖoc、短絡電流（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃ
ｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）Ｉsc、曲線因子（フィルファ
クター）ＦＦ、変換効率Ｅffを、図３に示したような従
来技術におけるメサエッチング部２８に反射防止膜層
９，１０が形成された太陽電池と比較して示したもので
ある。表１における従来技術の太陽電池はメサエッチン
グ部２８の反射防止膜を除けば、本発明の実施例と同一
の構造のものである。
【００１４】
【表１】 表１から本発明によれば従来技術に比して高い曲線因子
ＦＦおよび高い効率Ｅffが得られることがわかる。
ＦＦおよび高い効率Ｅffが得られることがわかる。
【００１５】本発明の実施例に示した太陽電池は図２に
示すような製造方法で製造できる。
示すような製造方法で製造できる。
【００１６】（ａ）まず図２（ａ）に示すように、有機
金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＢＥ（Ｍｏ
ｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＡＬ
Ｅ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）法あ
るいはＭＬＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ）法を用いて、ｐ+ ＧａＡｓ基板１の上にｐ
型ＧａＡｓベース層２、ｎ+ ＧａＡｓエミッタ層３、ｎ
+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４、ｎ+ ＧａＡｓコンタクト
層５の多層連続エピタキシャル成長を行う。
金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＢＥ（Ｍｏ
ｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＡＬ
Ｅ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）法あ
るいはＭＬＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ）法を用いて、ｐ+ ＧａＡｓ基板１の上にｐ
型ＧａＡｓベース層２、ｎ+ ＧａＡｓエミッタ層３、ｎ
+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ窓層４、ｎ+ ＧａＡｓコンタクト
層５の多層連続エピタキシャル成長を行う。
【００１７】たとえば、ＭＯＣＶＤは常圧ＭＯＣＶＤで
も減圧ＭＯＣＶＤでも可能であるが、望ましくは、たと
えば６．７〜１０ｋＰａに保持された減圧ＭＯＣＶＤ
法、さらに望ましくは縦型減圧ＭＯＣＶＤ法によるのが
よい。III 族の原料ガスとしてはトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）など、Ｖ
族の原料ガスとしてはホスフィン（ＰＨ3 ）、アルシン
（ＡｓＨ3 ）などを用いる。あるいはターシャリー・ブ
チル・フォスフィン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＰＨ2 ；ＴＢＰ）、
ターシャリー・ブチル・アルシン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＡｓＨ
2 ；ＴＢＡ）などを用いてもよい。ｎ型のドーパントガ
スとしては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）、あるいはジエチルセレン（ＤＥＳｅ）、ジエ
チルテルル（ＤＥＴｅ）等を用いればよいが、モノシラ
ンが好ましい。ｐ型のドーパントガスとしてはジエチル
亜鉛（ＤＥＺｎ）あるいはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）を用いてもよい。これらの原料ガスおよびドーパン
トガスはマスフローコントローラ等を用いて６．７ｋＰ
ａ〜１０ｋＰａの減圧に制御された反応管中に導入され
る。Ｖ族の原料ガスとIII 族の原料ガスとの比、いわゆ
るＶ／III 比は、たとえば１２０〜１７０程度で行えば
よい。成長時の基板温度はたとえば６５０℃〜７００℃
とすればよく、表１に示したように高いＦＦの値を得る
ためには、Ｐ型ＧａＡｓベース層２，ｎ+ ＧａＡｓエミ
ッタ層３等の連続エピタキシャル成長の基板温度は７０
０℃が好ましい。
も減圧ＭＯＣＶＤでも可能であるが、望ましくは、たと
えば６．７〜１０ｋＰａに保持された減圧ＭＯＣＶＤ
法、さらに望ましくは縦型減圧ＭＯＣＶＤ法によるのが
よい。III 族の原料ガスとしてはトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）など、Ｖ
族の原料ガスとしてはホスフィン（ＰＨ3 ）、アルシン
（ＡｓＨ3 ）などを用いる。あるいはターシャリー・ブ
チル・フォスフィン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＰＨ2 ；ＴＢＰ）、
ターシャリー・ブチル・アルシン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＡｓＨ
2 ；ＴＢＡ）などを用いてもよい。ｎ型のドーパントガ
スとしては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）、あるいはジエチルセレン（ＤＥＳｅ）、ジエ
チルテルル（ＤＥＴｅ）等を用いればよいが、モノシラ
ンが好ましい。ｐ型のドーパントガスとしてはジエチル
亜鉛（ＤＥＺｎ）あるいはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）を用いてもよい。これらの原料ガスおよびドーパン
トガスはマスフローコントローラ等を用いて６．７ｋＰ
ａ〜１０ｋＰａの減圧に制御された反応管中に導入され
る。Ｖ族の原料ガスとIII 族の原料ガスとの比、いわゆ
るＶ／III 比は、たとえば１２０〜１７０程度で行えば
よい。成長時の基板温度はたとえば６５０℃〜７００℃
とすればよく、表１に示したように高いＦＦの値を得る
ためには、Ｐ型ＧａＡｓベース層２，ｎ+ ＧａＡｓエミ
ッタ層３等の連続エピタキシャル成長の基板温度は７０
０℃が好ましい。
【００１８】（ｂ）次に、このように連続エピタキシャ
ル成長した多層構造のウェハを反応管より取り出し、リ
フトオフのためのフォトレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィーにより所定のパターンを形成し、その上から
Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを真空蒸着する。たとえば１０
０ｎｍのＡｕ−Ｇｅ（１２ｗｔ％）、２０ｎｍのＮｉ、
７０ｎｍのＡｕ膜をＥＢ蒸着法等を用いて形成する。そ
の後フォトレジストを除去すれば、図２（ｂ）に示した
ような櫛状のストライブ形状の上部オーミック電極層７
１が形成される。リフトオフ法を用いず、通常のフォト
リソグラフィーで、ＫＩ／Ｉ2 溶液等のエッチャントで
エッチングしても同様なパターンは得られるが、リフト
オフ法の方が簡便である。その後、Ｈ2 雰囲気中あるい
はＮ2 等の不活性ガス雰囲気中で３６０〜４５０℃で電
極のシンタリングを行う。３６０℃で２秒程度のシンタ
リングが好ましい。
ル成長した多層構造のウェハを反応管より取り出し、リ
フトオフのためのフォトレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィーにより所定のパターンを形成し、その上から
Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを真空蒸着する。たとえば１０
０ｎｍのＡｕ−Ｇｅ（１２ｗｔ％）、２０ｎｍのＮｉ、
７０ｎｍのＡｕ膜をＥＢ蒸着法等を用いて形成する。そ
の後フォトレジストを除去すれば、図２（ｂ）に示した
ような櫛状のストライブ形状の上部オーミック電極層７
１が形成される。リフトオフ法を用いず、通常のフォト
リソグラフィーで、ＫＩ／Ｉ2 溶液等のエッチャントで
エッチングしても同様なパターンは得られるが、リフト
オフ法の方が簡便である。その後、Ｈ2 雰囲気中あるい
はＮ2 等の不活性ガス雰囲気中で３６０〜４５０℃で電
極のシンタリングを行う。３６０℃で２秒程度のシンタ
リングが好ましい。
【００１９】（ｃ）次にエピタキシャル成長層表面をフ
ォトレジスト等がカバーしｐ+ ＧａＡｓ基板１の裏面を
ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ（１：１：１０）溶液等
で約６μｍエッチング後、その表面に約１μｍ程度の下
部オーミック電極層６のＡｕメッキをする。続いてエピ
タキシャル成長層表面のＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜７１
の部分のみフォトリソグラフィーを用いて窓を開け、他
をフォトレジストでカバーして約１μｍのＡｕ膜７２を
メッキし、図２（ｃ）の形状の上部オーミック電極層７
を得る。電界メッキ法を用いれば、このフォトリソグラ
フィーは省略可能である。なお、図２（ｂ）に示した上
部金属電極層７１の形成工程を、下部オーミック電極層
６の形成工程の後に行ってもかまわない。
ォトレジスト等がカバーしｐ+ ＧａＡｓ基板１の裏面を
ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ（１：１：１０）溶液等
で約６μｍエッチング後、その表面に約１μｍ程度の下
部オーミック電極層６のＡｕメッキをする。続いてエピ
タキシャル成長層表面のＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜７１
の部分のみフォトリソグラフィーを用いて窓を開け、他
をフォトレジストでカバーして約１μｍのＡｕ膜７２を
メッキし、図２（ｃ）の形状の上部オーミック電極層７
を得る。電界メッキ法を用いれば、このフォトリソグラ
フィーは省略可能である。なお、図２（ｂ）に示した上
部金属電極層７１の形成工程を、下部オーミック電極層
６の形成工程の後に行ってもかまわない。
【００２０】（ｄ）次に、所望の面積たとえば１０ｍｍ
×２０ｍｍの受光面および上部オーミック電極層７から
なる素子の主領域および裏面をフォトレジストでカバー
し、図２（ｄ）に示すようにエピタキシャル成長層の所
定の部分を約３０μｍ〜５０μｍの幅でメサエッチング
し、メサ２８を形成する。結局１０ｍｍ×２０ｍｍの多
数の島がメサ領域に囲まれることとなる。メサエッチン
グはＨＣｌ系エッチャント、およびアンモニア／過酸化
水素（Ｈ2 Ｏ2 ）を用いればよい。硫酸系のエッチャン
ト、あるいは酒石酸系、ブロム系でもよい。
×２０ｍｍの受光面および上部オーミック電極層７から
なる素子の主領域および裏面をフォトレジストでカバー
し、図２（ｄ）に示すようにエピタキシャル成長層の所
定の部分を約３０μｍ〜５０μｍの幅でメサエッチング
し、メサ２８を形成する。結局１０ｍｍ×２０ｍｍの多
数の島がメサ領域に囲まれることとなる。メサエッチン
グはＨＣｌ系エッチャント、およびアンモニア／過酸化
水素（Ｈ2 Ｏ2 ）を用いればよい。硫酸系のエッチャン
ト、あるいは酒石酸系、ブロム系でもよい。
【００２１】続いて、上部金属電極層７のパターンをマ
スクとして、上部オーミック電極層７の下のｎ+ ＧａＡ
ｓ層５のみを残して、他の部分のｎ+ ＧａＡｓ層５を除
去する。このエッチングはＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2
Ｏ（１：１：１０）で、約３０秒間ＧａＡｓの選択エッ
チングをすればよい。
スクとして、上部オーミック電極層７の下のｎ+ ＧａＡ
ｓ層５のみを残して、他の部分のｎ+ ＧａＡｓ層５を除
去する。このエッチングはＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2
Ｏ（１：１：１０）で、約３０秒間ＧａＡｓの選択エッ
チングをすればよい。
【００２２】（ｅ）次に、再びリフトオフ法を用いてＺ
ｎＳ膜６１、ＭｇＦ2 膜６２からなる反射防止膜６を形
成する。すなわちフォトリソグラフィーにより、上部オ
ーミック電極層７およびメサエッチング部２８をフォト
レジストでカバー後、真空蒸着もしくはスパッタリング
によりＺｎＳ膜９を約５５〜６５ｎｍ、続いて真空蒸着
法でＭｇＦ2 膜１０を９５〜１２０ｎｍ形成し、その後
フォトレジストを除去すれば、図２（ｅ）にした形状と
なる。
ｎＳ膜６１、ＭｇＦ2 膜６２からなる反射防止膜６を形
成する。すなわちフォトリソグラフィーにより、上部オ
ーミック電極層７およびメサエッチング部２８をフォト
レジストでカバー後、真空蒸着もしくはスパッタリング
によりＺｎＳ膜９を約５５〜６５ｎｍ、続いて真空蒸着
法でＭｇＦ2 膜１０を９５〜１２０ｎｍ形成し、その後
フォトレジストを除去すれば、図２（ｅ）にした形状と
なる。
【００２３】（ｆ）次に、図示は省略するが、幅３０μ
ｍ〜５０μｍのメサラインの中央にスクライブラインを
引き、へき開により１０×２０ｍｍのセルを切り出して
完成する。へき開ではなく、ダイシング等で直接切り出
しても良い。ｐ+ ＧａＡｓ基板１を２インチウェハとす
れば１０ｍｍ×２０ｍｍのセルは６枚切り出せる。セル
の大きさは例示であり、必要に応じて設定すればよい。
たとえば、Ｓｉ基板上にＩｎＧａＰを成長すれば低価格
で４インチ径〜８インチ径の大面積の太陽電池セルが得
られる。
ｍ〜５０μｍのメサラインの中央にスクライブラインを
引き、へき開により１０×２０ｍｍのセルを切り出して
完成する。へき開ではなく、ダイシング等で直接切り出
しても良い。ｐ+ ＧａＡｓ基板１を２インチウェハとす
れば１０ｍｍ×２０ｍｍのセルは６枚切り出せる。セル
の大きさは例示であり、必要に応じて設定すればよい。
たとえば、Ｓｉ基板上にＩｎＧａＰを成長すれば低価格
で４インチ径〜８インチ径の大面積の太陽電池セルが得
られる。
【００２４】なお、以上の実施例においてはｐ型ＧａＡ
ｓ層２、ｎ+ ＧａＡｓエミッタ層３のｐｎ接合を有する
太陽電池について説明したが、ｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ
ベース層とｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエミッタ層を有する
３元素のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池、あるいはＡ
ｌ0.06Ｇａ0.45Ｉｎ0.49Ｐ等を用いた４元素のIII −Ｖ
族化合物半導体太陽電池に適用できることはもちろんで
ある。また、図１に示したような太陽電池を２〜３個、
直列（タンデム）接続した積層型の太陽電池に適用して
も変換効率の改善が得られる。また図１の構造において
ｐ型ＧａＡｓベース層とｐ+ ＧａＡｓ基板の間に裏面電
界層（ＢＳＦ層）を形成すれば、なお高効率となる。Ｂ
ＳＦ層としては、 １）ベース層と同じ材料でドーピング濃度を高くして少
数キャリヤに対して障壁となるようなIII −Ｖ族化合物
半導体、あるいは、 ２）他の半導体材料でベース層材料よりも禁制帯幅が大
きく、同じく少数キャリヤに対して障壁となるようなII
I −Ｖ族化合物半導体、を用いればよい。
ｓ層２、ｎ+ ＧａＡｓエミッタ層３のｐｎ接合を有する
太陽電池について説明したが、ｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ
ベース層とｎ+ Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエミッタ層を有する
３元素のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池、あるいはＡ
ｌ0.06Ｇａ0.45Ｉｎ0.49Ｐ等を用いた４元素のIII −Ｖ
族化合物半導体太陽電池に適用できることはもちろんで
ある。また、図１に示したような太陽電池を２〜３個、
直列（タンデム）接続した積層型の太陽電池に適用して
も変換効率の改善が得られる。また図１の構造において
ｐ型ＧａＡｓベース層とｐ+ ＧａＡｓ基板の間に裏面電
界層（ＢＳＦ層）を形成すれば、なお高効率となる。Ｂ
ＳＦ層としては、 １）ベース層と同じ材料でドーピング濃度を高くして少
数キャリヤに対して障壁となるようなIII −Ｖ族化合物
半導体、あるいは、 ２）他の半導体材料でベース層材料よりも禁制帯幅が大
きく、同じく少数キャリヤに対して障壁となるようなII
I −Ｖ族化合物半導体、を用いればよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により太陽
電池を構成しているｐｎ接合の並列抵抗（シャント抵
抗）の抵抗値の低下を防止し、良好な曲線因子（ＦＦ）
および高い変換効率のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池
を得ることができる。
電池を構成しているｐｎ接合の並列抵抗（シャント抵
抗）の抵抗値の低下を防止し、良好な曲線因子（ＦＦ）
および高い変換効率のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池
を得ることができる。
【図１】本発明の実施例に係るＧａＡｓ太陽電池の断面
の概略を示す図である。
の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るＧａＡｓ太陽電池の製造
方法を説明する図である。
方法を説明する図である。
【図３】従来のＧａＡｓ太陽電池の断面図である。
１ ｐ+ ＧａＡｓ基板 ２ ｐ型ＧａＡｓベース層 ３ ｎ+ ＧａＡｓエミッタ層 ４ ｎ+ ＩｎＧａＰ窓層 ５ ｎ+ ＧａＡｓコンタクト層 ６ 下部オーミック電極 ７ 上部オーミック電極 ９ ＺｎＳ膜 １０ ＭｇＦ2 膜 ２８ メサエッチング部
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型ベース層となる第１の化合物
半導体層と、 該第１の化合物半導体層に接して、その上部に形成され
た第２導電型エミッタ層となる第２の化合物半導体層
と、 該第２の化合物半導体層の上部に形成された第１のオー
ミック電極と、 該第１の化合物半導体層の下部に形成された第２のオー
ミック電極と、 該第１の化合物半導体層の上部に形成された反射防止膜
層とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半導体太陽
電池において、 該III −Ｖ族化合物半導体太陽電池の一方の主表面か
ら、該第１および第２の化合物半導体層に達するメサエ
ッチング部が形成され、該メサエッチング部の表面には
反射防止膜層が形成されていないことを特徴とするIII
−Ｖ族化合物半導体太陽電池。 - 【請求項２】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板の上部に形成された第１導電型の化
合物半導体層からなるベース層と、 該ベース層の上部に形成された、第２導電型化合物半導
体層からなるエミッタ層と、 該エミッタ層の上部に形成された第２導電型化合物半導
体層からなる窓層と、 該窓層の上部に形成された第２導電型化合物半導体層か
らなるコンタクト層と、該コンタクト層の上部に形成さ
れた第１のオーミック電極と、 該化合物半導体基板の下部に形成された第２のオーミッ
ク電極と、 少なくとも該窓層、エミッタ層およびベース層に形成さ
れたメサエッチング部と、 該窓層の上部の所定の部分のみに形成された反射防止膜
とを少なくとも具備するIII −Ｖ族化合物半導体太陽電
池。 - 【請求項３】 前記化合物半導体層は２元、３元、もし
くは４元系のIII −Ｖ族化合物半導体から選択されたい
ずれかの化合物半導体層であることを特徴とする請求項
１または２記載のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池。 - 【請求項４】 前記反射防止膜はＺｎＳ層を含むことを
特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のIII −Ｖ族化
合物半導体太陽電池。 - 【請求項５】 前記反射防止膜はＺｎＳ層とその上部に
形成されたＭｇＦ2であることを特徴とする請求項４記
載のIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7077626A JPH08274358A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7077626A JPH08274358A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274358A true JPH08274358A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13639121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7077626A Pending JPH08274358A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08274358A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100346055B1 (ko) * | 1999-08-31 | 2002-07-24 | 준 신 이 | 태양전지 반사 방지막의 제조방법 |
| JP2005166913A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Sharp Corp | 化合物半導体太陽電池素子の製造方法 |
| JP2006041263A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Sharp Corp | 光電変換素子の製造方法及び光電変換素子 |
| WO2007015354A1 (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | 光電変換素子の製造方法および光電変換素子 |
| WO2007119673A1 (ja) * | 2006-04-14 | 2007-10-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | 太陽電池、該太陽電池を用いた太陽電池モジュール、及び、該太陽電池モジュールの製造方法 |
| JP2013214598A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Sharp Corp | 太陽電池セル |
| KR20150124791A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 화합물 태양 전지 |
| WO2018199555A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-04-03 JP JP7077626A patent/JPH08274358A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100346055B1 (ko) * | 1999-08-31 | 2002-07-24 | 준 신 이 | 태양전지 반사 방지막의 제조방법 |
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| JP2007042739A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Sharp Corp | 光電変換素子の製造方法および光電変換素子 |
| EP1916718A4 (en) * | 2005-08-01 | 2015-03-11 | Sharp Kk | METHOD FOR PRODUCING A PHOTOELECTRIC TRANSFORMER AND PHOTOELECTRIC CONVERTER |
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| JP2013214598A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Sharp Corp | 太陽電池セル |
| KR20150124791A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 화합물 태양 전지 |
| WO2018199555A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
| US10566473B2 (en) | 2017-04-25 | 2020-02-18 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
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