JP2007115916A

JP2007115916A - Compound solar cell and method of manufacturing same

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Publication number: JP2007115916A
Application number: JP2005306176A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Sasaki; 和明佐々木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: JP4868820B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell structure and a method of manufacturing a solar cell wherein the surface electrode forming process for a group III-V compound solar cell can be simplified. <P>SOLUTION: A material containing GaP as main component having a band gap larger than that of a window layer and a photoelectric conversion layer is used for a contact layer. In this structure, even when the contact layer exists in a light transmitting portion, the decrease of the solar cell output due to the transmission loss can be suppressed. Therefore, the film formation area of the contact layer can be made large, and the aligning precision can be relaxed between the contact layer and the surface electrode. Further, by forming the contact layer all over the window layer, the etching process can be omitted for the contact layer, and precise alignment of the surface electrode becomes unnecessary so that the manufacturing process of the solar cell can be simplified. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はIII-V族化合物半導体太陽電池の材質、構造および製造方法に関する。 The present invention relates to the material, structure and manufacturing method of a III-V compound semiconductor solar cell.

近年、III-V族化合物半導体をセルの材料とする太陽電池（以下、III-V族化合物太陽電池と称する）は、高効率である特徴を生かして宇宙用あるいは集光用として用いられつつある。 In recent years, solar cells using III-V compound semiconductors as cell materials (hereinafter referred to as III-V compound solar cells) are being used for space use or light collection, taking advantage of their high efficiency. .

図１２に従来のIII-V族化合物太陽電池の素子構造を示す。この太陽電池はボトム、ミドル、トップの3接合セルで形成されており、それぞれp-Ge 101/ n-Ge 102（ボトムセル）、p-InGaP BSF層106/p-InGaAsヘ゛ース層107/n-InGaAsエミッタ―層108/n-InGaP窓層 109（ミドルセル）、p-AlInP BSF層111/p-InGaPヘ゛ース層112/n-InGaPエミッタ―層113/n-AlInP窓層 114（トップセル）で構成されており、順にバンドギャップが大きくなるような構造である。ボトムセルとミドルセルの間にはn-InGaP核形成層103に加えてn-InGaAsハ゛ッファ層104、p-GaAs/n-GaAsトンネル接合層105が設けられ、ミドルセルとトップセルの間にはp-AlGaAs/n-InGaPトンネル接合層110が設けられる。また、トップセルのn-AlInP窓層114上にはn-GaAsコンタクト層115が櫛型状に形成される。櫛型状に形成するのは、n-GaAsのバンドギャップが小さく近赤外より波長の短い光が透過しないため、光を透過させる領域のn-GaAsコンタクト層は除去する必要があるからである。櫛型状に設けられたn-GaAsコンタクト層115上に表面電極116が形成されている。n-GaAsコンタクト層115が除去された領域には、表面反射率を下げるためMgF₂/ZnSによる反射防止膜120が蒸着されている。またp-Ge基板101側には全面に裏面電極117が形成されている。 FIG. 12 shows a device structure of a conventional group III-V compound solar cell. This solar cell is composed of bottom, middle, and top three junction cells, p-Ge 101 / n-Ge 102 (bottom cell), p-InGaP BSF layer 106 / p-InGaAs base layer 107 / n-InGaAs, respectively. Emitter layer 108 / n-InGaP window layer 109 (middle cell), p-AlInP BSF layer 111 / p-InGaP base layer 112 / n-InGaP emitter layer 113 / n-AlInP window layer 114 (top cell) The band gap increases in order. In addition to the n-InGaP nucleation layer 103, an n-InGaAs buffer layer 104 and a p-GaAs / n-GaAs tunnel junction layer 105 are provided between the bottom cell and the middle cell, and p-AlGaAs between the middle cell and the top cell. An / n-InGaP tunnel junction layer 110 is provided. An n-GaAs contact layer 115 is formed in a comb shape on the n-AlInP window layer 114 of the top cell. It is formed in a comb shape because the band gap of n-GaAs is small and light with a wavelength shorter than that of the near infrared cannot be transmitted, so the n-GaAs contact layer in the light transmitting region must be removed. . A surface electrode 116 is formed on an n-GaAs contact layer 115 provided in a comb shape. In the region where the n-GaAs contact layer 115 is removed, an antireflection film 120 made of MgF ₂ / ZnS is deposited in order to reduce the surface reflectance. A back electrode 117 is formed on the entire surface on the p-Ge substrate 101 side.

特許文献１には、上記構造と同様の化合物太陽電池セルの構造が開示されており、表面電極、コンタクト層の製膜面積は略同一である。すなわち、光が当たる部分のn-GaAsコンタクト層は除去されており、そのコンタクト層上に表面電極が形成されている。 Patent Document 1 discloses a structure of a compound solar battery cell similar to the above structure, and the film formation areas of the surface electrode and the contact layer are substantially the same. That is, the n-GaAs contact layer where light is applied is removed, and a surface electrode is formed on the contact layer.

コンタクト層と表面電極の櫛型形状の形成プロセスを図１３を基に説明する。まず、上記光電変換層、トンネル接合層、窓層等が積層された半導体層119の最上層であるトップセルのn-AlInP窓層114表面全面にレジスト121を塗り(a)、櫛形状の電極にするためにフォトリソグラフィーにより、レジストを残す(b)。アンモニア系のエッチング液でレジスト下のn-GaAsコンタクト層115をエッチングする(c)。この時、下地のn-AlInP窓層114はアンモニア系ではエッチングされないため、n-GaAsコンタクト層115がエッチングされればエッチングは自動的に止まる。次に適当な有機溶剤を用いてレジストを除去し(d)、再度全面にレジスト122を塗布する(e)。再度のフォトリソグラフィーによりn-GaAsコンタクト層115が残っている櫛形状の領域に合わせてレジストを抜く(f)。その上から表面電極となる金属、例えばAu、Ge、Ni、Auをこの順に蒸着し(g)、リフトオフによりレジスト上に蒸着された表面電極116はレジストごと除去し、n-GaAsコンタクト層115上に目的の電極を残して形成する(h)。以上のプロセスによりコンタクト層と表面電極が形成される。
特開平8−２０４２１５号公報 A process for forming a comb-shaped contact layer and a surface electrode will be described with reference to FIG. First, a resist 121 is applied to the entire surface of the n-AlInP window layer 114 of the top cell, which is the uppermost layer of the semiconductor layer 119 in which the photoelectric conversion layer, tunnel junction layer, window layer, and the like are stacked (a), and a comb-shaped electrode Then, a resist is left by photolithography (b). The n-GaAs contact layer 115 under the resist is etched with an ammonia-based etchant (c). At this time, since the underlying n-AlInP window layer 114 is not etched in an ammonia system, the etching automatically stops when the n-GaAs contact layer 115 is etched. Next, the resist is removed using an appropriate organic solvent (d), and a resist 122 is applied again on the entire surface (e). The resist is removed in accordance with the comb-shaped region where the n-GaAs contact layer 115 remains by photolithography again (f). A metal to be a surface electrode, such as Au, Ge, Ni, and Au, is deposited in this order (g), and the surface electrode 116 deposited on the resist by lift-off is removed together with the resist, and the n-GaAs contact layer 115 is removed. (H) leaving the target electrode in place. The contact layer and the surface electrode are formed by the above process.
JP-A-8-204215

従来のコンタクト層、表面電極形成プロセスは、前記工程（ａ）から（ｈ）のようにマスキング、エッチングを繰り返す複雑な工程であり、また、n-GaAsコンタクト層幅が10μm程度であるのに対して電極幅を５μm程度にする必要があるため、工程(f)では精度の高いアライメントが要求されていた。 The conventional contact layer and surface electrode formation process is a complicated process in which masking and etching are repeated as in steps (a) to (h), whereas the n-GaAs contact layer width is about 10 μm. Therefore, since the electrode width needs to be about 5 μm, highly accurate alignment is required in step (f).

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、表面電極形成プロセスを簡略化できる太陽電池セル構造及び太陽電池セル作製方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the photovoltaic cell structure and photovoltaic cell preparation method which can simplify a surface electrode formation process.

上記目的を達成するために本発明はIII-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層と、
前記半導体層の裏面に積層された裏面電極と、
前記半導体層の表面に積層された窓層と、
前記窓層の表面の少なくとも一部に積層されたＧａＰを主成分とするコンタクト層と、
前記コンタクト層上面の少なくとも一部に積層された表面電極と、
を備える太陽電池とした。 To achieve the above object, the present invention provides a plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V compound semiconductor,
A back electrode laminated on the back surface of the semiconductor layer;
A window layer laminated on the surface of the semiconductor layer;
A contact layer mainly composed of GaP laminated on at least a part of the surface of the window layer;
A surface electrode laminated on at least a part of the upper surface of the contact layer;
It was set as the solar cell provided with.

この構造によれば、コンタクト層としてバンドギャップが大きいＧａＰを主成分とする材料を用いることにより、光が透過する部分にコンタクト層が存在していた場合でも、その透過損失を低減できるため、コンタクト層の面積を大きくとることができ、コンタクト層と表面電極の位置あわせに要求される精度を低減することができる。 According to this structure, the contact loss can be reduced even when the contact layer exists in the light transmitting portion by using a material mainly composed of GaP having a large band gap as the contact layer. The area of the layer can be increased, and the accuracy required for alignment of the contact layer and the surface electrode can be reduced.

また、本発明において、前記コンタクト層は、前記窓層の上面全面に積層されていることが望ましい。 In the present invention, the contact layer is preferably laminated on the entire upper surface of the window layer.

この構成によれば、コンタクト層のエッチング工程が不要となり、さらにコンタクト層が半導体層の他面全面に成膜されているため、表面電極の位置合わせがより簡単になる。 According to this configuration, the etching process of the contact layer is not necessary, and the contact layer is formed on the entire other surface of the semiconductor layer, so that the alignment of the surface electrode becomes easier.

また、本発明において、前記コンタクト層は、前記表面電極側の最表面キャリア濃度が３×10¹⁸cm^-3以上であることが望ましい。 In the present invention, the contact layer preferably has an outermost surface carrier concentration on the surface electrode side of 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or more.

また、本発明において、前記コンタクト層の層厚は、0.1μm以上であることが望ましい。 In the present invention, the contact layer preferably has a thickness of 0.1 μm or more.

また、本発明において、前記コンタクト層は、Al_xGa_1-x-yIn_yP（0≦x≦0.1、0≦y≦0.1）で表される組成からなることが望ましい。 In the present invention, the contact layer preferably has a composition represented by Al _x Ga _1-xy In _y P (0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.1).

また、本発明において、前記コンタクト層と前記窓層との間に、前記コンタクト層と前記窓層との間のバンドギャップ、格子定数を有する中間層が設けられていることが望ましい。 In the present invention, it is preferable that an intermediate layer having a band gap and a lattice constant between the contact layer and the window layer is provided between the contact layer and the window layer.

また、本発明において、前記中間層はAlGaInPからなることが望ましい。
また、本発明は、III-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の一面に(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)窓層を形成する工程と、
前記半導体層の他面に裏面電極を形成する工程と、
前記半導体層の一面の少なくとも一部にＧａＰを主成分とするコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層上の少なくとも一部に表面電極を形成する工程と、を備え、前記コンタクト層の形成初期の製膜速度が1.5μm/h以下であり、かつ、前記成長初期の層厚が0.01μm以上である太陽電池の製造方法とした。 In the present invention, the intermediate layer is preferably made of AlGaInP.
The present invention also includes a step of forming a plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V group compound semiconductor;
Forming a (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7) window layer on one surface of the semiconductor layer;
Forming a back electrode on the other surface of the semiconductor layer;
Forming a contact layer mainly composed of GaP on at least a part of one surface of the semiconductor layer;
Forming a surface electrode on at least a part of the contact layer, the film formation rate at the initial stage of formation of the contact layer is 1.5 μm / h or less, and the layer thickness at the initial stage of growth is 0.01 μm. It was set as the manufacturing method of the solar cell which is the above.

この製造方法によれば、コンタクト層としてバンドギャップが大きいＧａＰを主成分とする材料を用いることにより、光が透過する部分にコンタクト層が存在していた場合でも、その透過損失を低減できるため、コンタクト層の面積を大きくとることができ、コンタクト層と表面電極の位置あわせに要求される精度を低減することができる。さらに、ＧａＰコンタクト層の成膜表面層に発生するヒロックと呼ばれる結晶欠陥の数を減少させることができ、高品質な膜を形成することが可能となる。 According to this manufacturing method, by using a material mainly composed of GaP having a large band gap as a contact layer, even when the contact layer exists in a portion where light is transmitted, the transmission loss can be reduced. The area of the contact layer can be increased, and the accuracy required for alignment of the contact layer and the surface electrode can be reduced. Furthermore, it is possible to reduce the number of crystal defects called hillocks generated in the surface layer of the GaP contact layer, and it is possible to form a high quality film.

また、本発明は、III-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の一面に(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)窓層を形成する工程と、
前記半導体層の他面に裏面電極を形成する工程と、
前記半導体層の窓層上面にAlGaInPからなる中間層を形成する工程と、
前記中間層上の少なくとも一部にＧａＰを主成分とするコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層上の少なくとも一部に表面電極を形成する工程と、を備え、前記AlGaInP中間層の成長速度は1.5μm/h以下である太陽電池の製造方法とした。 The present invention also includes a step of forming a plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V group compound semiconductor;
Forming a (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7) window layer on one surface of the semiconductor layer;
Forming a back electrode on the other surface of the semiconductor layer;
Forming an intermediate layer made of AlGaInP on the upper surface of the window layer of the semiconductor layer;
Forming a contact layer mainly composed of GaP on at least a part of the intermediate layer;
Forming a surface electrode on at least a part of the contact layer, and the growth rate of the AlGaInP intermediate layer is 1.5 μm / h or less.

この製造方法によれば、(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)窓層上にAlGaInP中間層を成膜する工程において、格子不整合を緩和することができ、その後のＧａＰコンタクト層の成膜表面層に発生するヒロックと呼ばれる結晶欠陥の数を減少させ、高品質な膜形成が可能となる。 According to this manufacturing method, in the step of forming the AlGaInP intermediate layer on the (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7) window layer, lattice mismatch can be relaxed, Thereafter, the number of crystal defects called hillocks generated in the surface layer of the GaP contact layer can be reduced, and a high quality film can be formed.

本発明では、窓層及び光電変換層よりバンドギャップが大きいＧａＰを主成分とする材料をコンタクト層として用いる。この構成により、光が透過する部分にコンタクト層が存在していた場合でも、その透過損失により太陽電池セルの出力が低下することを抑えることができる。そのため、コンタクト層の製膜面積を大きく取ることができ、コンタクト層と表面電極の位置あわせ精度を緩和することが可能となる。また、さらに、コンタクト層を窓層上全面に形成することにより、コンタクト層のエッチング工程を省略できるとともに、表面電極の精密な位置あわせが不要となり、太陽電池の製造工程を簡略化することができる。 In the present invention, a material mainly composed of GaP having a larger band gap than the window layer and the photoelectric conversion layer is used as the contact layer. With this configuration, even when the contact layer is present in a portion where light is transmitted, it is possible to suppress a decrease in the output of the solar battery cell due to the transmission loss. For this reason, it is possible to increase the film formation area of the contact layer, and to reduce the alignment accuracy between the contact layer and the surface electrode. Furthermore, by forming the contact layer on the entire surface of the window layer, the etching process of the contact layer can be omitted, and precise alignment of the surface electrode is not necessary, and the manufacturing process of the solar cell can be simplified. .

以下本発明の実施形態を以下実施例に基づき説明する。本発明は以下の実施例のような3接合セルに適用されるのみならず、GaPのバンドギャップより小さいバンドギャップを有する複数の光電変換層を接合したIII-V族化合物太陽電池に適用が可能である。
（実施例１）
図１は本発明の実施例による太陽電池セルの概略断面図を示す。本実施例の太陽電池は、p型Ge基板上にMO-CVD法によりエピタキシャル膜を形成することにより作製したInGaP/InGaAs/Ge三接合型III-V族化合物太陽電池とした。本実施例においては従来例（図１２）と異なり、コンタクト層１５がn-GaPにより構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples. The present invention can be applied not only to a three-junction cell as in the following examples, but also to a III-V group compound solar cell in which a plurality of photoelectric conversion layers having a band gap smaller than that of GaP are joined. It is.
Example 1
FIG. 1 is a schematic sectional view of a solar battery cell according to an embodiment of the present invention. The solar cell of this example was an InGaP / InGaAs / Ge three-junction group III-V compound solar cell fabricated by forming an epitaxial film on a p-type Ge substrate by MO-CVD. In this embodiment, unlike the conventional example (FIG. 12), the contact layer 15 is made of n-GaP.

n-GaPコンタクト層１５は間接遷移型であり、トップセルのn-AlInP窓層１４とほぼ同じ大きさのバンドギャップを有しているため、n-AlInP窓層１４を透過する波長の光を透過させることができる。したがって従来例のn-GaAsコンタクト層のように光が通る領域すべてをエッチングで除去する必要がなく、表面電極１６より大きくn-GaPコンタクト層１５を残すことができる。 Since the n-GaP contact layer 15 is an indirect transition type and has a band gap of almost the same size as the n-AlInP window layer 14 of the top cell, light having a wavelength that passes through the n-AlInP window layer 14 is transmitted. Can be transmitted. Therefore, it is not necessary to remove the entire region through which light passes like the conventional n-GaAs contact layer, and the n-GaP contact layer 15 can be left larger than the surface electrode 16.

本実施例のコンタクト層１５、表面電極１６の形成工程は従来の工程図（図１３）と同様である。本実施例では、図１３（ｆ）のレジスト１２２除去パターンをコンタクト層１１５に位置合わせする工程において、幅約３０μmの櫛型状のコンタクト層に約5μm幅の櫛型状のレジスト除去パターンを形成する。従来の工程と異なり、コンタクト層１５の幅がレジスト除去パターンの幅より大きいため、その位置あわせに要求される精度が緩和される。その上から電極、例えばAu、Ge、Ni、Auをこの順に蒸着し(ｇ)、リフトオフ法によりレジスト上に蒸着された電極をレジストごと除去し、n-GaPコンタクト層15上に所望のパターンの表面電極16を形成する(ｈ)。 The formation process of the contact layer 15 and the surface electrode 16 in this example is the same as the conventional process diagram (FIG. 13). In this embodiment, in the step of aligning the resist 122 removal pattern in FIG. 13F with the contact layer 115, a comb-shaped resist removal pattern having a width of about 5 μm is formed on the comb-shaped contact layer having a width of about 30 μm. To do. Unlike the conventional process, since the width of the contact layer 15 is larger than the width of the resist removal pattern, the accuracy required for the alignment is relaxed. Then, electrodes such as Au, Ge, Ni, and Au are vapor-deposited in this order (g), the electrode vapor-deposited on the resist by the lift-off method is removed together with the resist, and a desired pattern is formed on the n-GaP contact layer 15. The surface electrode 16 is formed (h).

図２はn-GaPコンタクト層15のキャリア濃度と比抵抗の関係を示す測定データである。表面電極１６とn-GaPコンタクト層15の接合をオーミック接合とするためにはn-GaPコンタクト層15の比抵抗を1×10^-3Ω・cm以下とする必要があるため、少なくともn-GaPコンタクト層15の最表面は３×10¹⁸cm^-3以上のキャリア濃度とする必要がある。この構成により、表面電極１６とn-GaPコンタクト層１５の接触抵抗はGaAsコンタクト層の場合と同程度である３×10^-６Ω／cm^２以下に抑えることができる。
（実施例２）
図３は本発明の実施例２に係るIII-V族化合物太陽電池セル構造の概略断面図を示す。本実施例においては実施例１（図１）と異なり、コンタクト層１５がn-AlInP窓層１４上全面に形成されている。 FIG. 2 shows measurement data showing the relationship between the carrier concentration and the specific resistance of the n-GaP contact layer 15. In order to make the junction between the surface electrode 16 and the n-GaP contact layer 15 ohmic junction, the specific resistance of the n-GaP contact layer 15 needs to be 1 × 10 ⁻³ Ω · cm or less, so at least n-GaP The outermost surface of the contact layer 15 needs to have a carrier concentration of 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or more. With this configuration, the contact resistance between the surface electrode 16 and the n-GaP contact layer 15 can be suppressed to 3 × 10 ⁻⁶ Ω / cm ² or less, which is about the same as that of the GaAs contact layer.
(Example 2)
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a III-V compound solar cell structure according to Example 2 of the present invention. In this embodiment, unlike the first embodiment (FIG. 1), the contact layer 15 is formed on the entire surface of the n-AlInP window layer 14.

本実施例の表面電極１６の形成工程を図４(a)〜(d)を基に説明する。まずn-GaPコンタクト層１５の表側全面にレジスト２１を塗り(a)、櫛形状の電極にするためにフォトリソグラフィーにより、約5μm幅の領域のレジストを除去する(b)。その上から電極、例えばAu、Ge、Ni、Auをこの順に蒸着し(c)、リフトオフ法によりレジスト上に蒸着された電極をレジストごと除去し、n-GaPコンタクト層１５上に所望のパターンの表面電極１６を形成する(d)。 The formation process of the surface electrode 16 of a present Example is demonstrated based on Fig.4 (a)-(d). First, a resist 21 is applied to the entire front side of the n-GaP contact layer 15 (a), and a resist in a region having a width of about 5 μm is removed by photolithography to form a comb-shaped electrode (b). Then, electrodes such as Au, Ge, Ni, and Au are vapor-deposited in this order (c), the electrode vapor-deposited on the resist by the lift-off method is removed together with the resist, and a desired pattern is formed on the n-GaP contact layer 15. The surface electrode 16 is formed (d).

従来例と比べてフォトリソグラフィー工程が1回で済み、コンタクト層１５のエッチング工程を省略でき、さらにレジスト除去パターン時の位置合わせ精度を緩和できるため、より簡単な工程とすることができる。 Compared with the conventional example, the photolithography process is only required once, the etching process of the contact layer 15 can be omitted, and the alignment accuracy at the time of the resist removal pattern can be relaxed, so that the process can be simplified.

図５(a)(b)は、5×10¹⁸cm^-3のキャリア濃度を有するn-GaPコンタクト層１５の層厚を0.05〜1.5μmの間で変化させた場合の、AM1.5における太陽電池セルのIsc（短絡電流）及びVoc（開放電圧）を示したものである。 5 (a) and 5 (b) show the sun at AM 1.5 when the thickness of the n-GaP contact layer 15 having a carrier concentration of 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ is changed between 0.05 to 1.5 μm. It shows Isc (short circuit current) and Voc (open voltage) of the battery cell.

図５によると、層厚が０．１μｍより薄くなるとVocが急激に小さくなる。この層厚の減少に伴うVocの低下は表面電極１６の材料がトップセルのpn接合域まで拡散して接合が劣化したためである。このため、n-GaPコンタクト層１５の層厚は０．１μm以上とする必要がある。この下限値はそのキャリア濃度に関わらず一定であり、表面電極１６の材料の拡散を抑えることができる。したがって、n-GaPコンタクト層１５のキャリア濃度にかかわらず下限値は０．１μｍ以上とすること必要である。 According to FIG. 5, when the layer thickness becomes thinner than 0.1 μm, Voc decreases rapidly. The decrease in Voc accompanying the decrease in the layer thickness is because the material of the surface electrode 16 diffuses to the pn junction region of the top cell and the junction deteriorates. For this reason, the layer thickness of the n-GaP contact layer 15 needs to be 0.1 μm or more. This lower limit value is constant regardless of the carrier concentration, and diffusion of the material of the surface electrode 16 can be suppressed. Therefore, the lower limit value needs to be 0.1 μm or more regardless of the carrier concentration of the n-GaP contact layer 15.

また、層厚が増加するとIscが減少しているが、この層厚の増大に伴うIscの減少はn-GaPコンタクト層１５中の自由キャリアによる光吸収によるものである。したがって、この範囲の上限はコンタクト層１５の光吸収量により決定され、その光吸収量はキャリア濃度増に伴い増加するため、上限値はコンタクト層のキャリア濃度の影響を受けて変化する。 Further, Isc decreases as the layer thickness increases. The decrease in Isc accompanying the increase in layer thickness is due to light absorption by free carriers in the n-GaP contact layer 15. Therefore, the upper limit of this range is determined by the light absorption amount of the contact layer 15, and the light absorption amount increases as the carrier concentration increases. Therefore, the upper limit value changes under the influence of the carrier concentration of the contact layer.

本実施例のn-GaPコンタクト層１５のキャリア濃度が5×10¹⁸cm^-3場合には、膜厚は1.0μm以下であることが望ましい。コンタクト層１５のキャリア濃度を変化させた場合には、コンタクト層１５の光吸収量が変化するためIscの絶対値は変化するが、図５（ａ）と同様の傾向を示すため、膜厚の上限値はコンタクト層１５のキャリア濃度に合わせて適宜決定される。 When the carrier concentration of the n-GaP contact layer 15 of this embodiment is 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ , the film thickness is desirably 1.0 μm or less. When the carrier concentration of the contact layer 15 is changed, the absolute value of Isc changes because the light absorption amount of the contact layer 15 changes. However, since the tendency similar to that in FIG. The upper limit value is appropriately determined according to the carrier concentration of the contact layer 15.

ここで、発光ダイオードのコンタクト層としてｎ−ＧａＰを使用している例があるが、この場合、コンタクト層面内方向への電流拡散の必要があり、ｎ−ＧａＰ層が厚く形成されている。これに対して、III-V族太陽電池のコンタクト層の場合は面内方向への電流拡散は必要でなく、その膜厚を薄く形成することができ、発光ダイオードの場合と構造及びその目的が異なる。 Here, there is an example in which n-GaP is used as the contact layer of the light emitting diode. In this case, current diffusion in the contact layer in-plane direction is necessary, and the n-GaP layer is formed thick. On the other hand, in the case of a contact layer of a group III-V solar cell, current diffusion in the in-plane direction is not necessary, and the film thickness can be reduced. Different.

本実施例において、さらに窓層１４は、(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5Pの組成からなるものでも良い。図６には、n-GaPコンタクト層１５のキャリア濃度を、5×10¹⁸cm^-3、層厚を1.0μmとした場合において、n-GaPコンタクト層１５の下地の窓層１４を(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5PとしたときのAl混晶比ｘと太陽電池セルのIsc測定値の関係を示した。ｘが0.7未満ではIscは低下しているが、これは(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P窓層が直接遷移型になり、短波長域での光吸収が生じているためである。 In the present embodiment, the window layer 14 may further comprise a composition of (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P. In FIG. 6, when the carrier concentration of the n-GaP contact layer 15 is 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and the layer thickness is 1.0 μm, the underlying window layer 14 of the n-GaP contact layer 15 is (Al _x The relationship between the Al mixed crystal ratio x and the measured value of Isc of the solar battery cell when Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P was used is shown. When x is less than 0.7, Isc decreases, because the (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P window layer is a direct transition type and light absorption occurs in a short wavelength region. .

ｘが0.7〜1.0の間でIscに差がないのは、(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5Pが間接遷移型であり、見かけ上のバンドギャップの差（x=0.7でEg=2.20eV、x=1.0でEg=2.32eV）が太陽電池の感度波長光の透過率にほとんど影響を与えていないためと考えられる。本実施例ではn-GaPコンタクト層１５のキャリア濃度を、5×10¹⁸cm^-3、層厚を1.0μmとしたが、他のキャリア濃度、膜厚とした場合には、コンタクト層１５の光吸収量が変化するためIscの絶対値は変化するが、ｘの変化に対する(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P窓層１４のバンドギャップの変化は同様であるため、図６と同様の傾向を示す。 There is no difference in Isc between x and 0.7 to 1.0 because (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P is an indirect transition type, and apparent band gap difference (Eg = 2.20 at x = 0.7). eV, x = 1.0 and Eg = 2.32 eV) is considered to have little effect on the transmittance of the solar cell sensitivity wavelength light. In this embodiment, the carrier concentration of the n-GaP contact layer 15 is 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and the layer thickness is 1.0 μm. Since the amount of absorption changes, the absolute value of Isc changes. However, the change in the band gap of (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P window layer 14 with respect to the change in x is the same, and therefore the same as in FIG. Show the trend.

すなわち、窓層１４の組成が(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)の範囲内であれば、バンドギャップはn-GaPコンタクト層１５以下となるが、太陽電池セルの出力電流に影響を与えることなく本太陽電池の窓層１４として好適に使用可能である。
（実施例３）
本実施例では、実施例２の構成において、GaPを主成分とするコンタクト層１５がAl、Inを含有したときの比抵抗について検討した。コンタクト層１５は、トップセルの窓層であるn-AlInP窓層１４以上のバンドギャップを有していれば良く、n-Al_xGa_1-x-yIn_yPと表現した場合、ｘは0〜1.0、ｙは概ね0〜0.2の範囲となる。図７(a)(b)には、キャリア濃度を３×10¹⁸cm^-3とした場合のn-Al_xGa_1-x-y In_yPの比抵抗のx及びｙ依存性を示した。ｘ、ｙともに0.1より大きくなれば比抵抗が著しく大きくなり、コンタクト層として適さないと判断される。したがってｘ及びｙは0.1以下とすることが望ましい。 That is, if the composition of the window layer 14 is within the range of (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7), the band gap is less than or equal to the n-GaP contact layer 15, but the solar cell The solar cell can be suitably used as the window layer 14 without affecting the output current of the cell.
(Example 3)
In this example, the specific resistance when the contact layer 15 containing GaP as a main component contains Al and In in the configuration of Example 2 was examined. Contact layer 15 has only to have a band gap greater than n-AlInP window layer 14 is a window layer of the top cell, when expressed as _{_{n-Al x Ga 1-xy}} In y P, x is 0 1.0 and y are generally in the range of 0 to 0.2. FIGS. 7A and 7B show the x and y dependence of the specific resistance of n-Al _x Ga _{1 -xy} In _y P when the carrier concentration is 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ . If both x and y are larger than 0.1, the specific resistance is remarkably increased, and it is determined that the x and y are not suitable as a contact layer. Therefore, x and y are preferably 0.1 or less.

なお、キャリア濃度が３×10¹⁸cm^-3の場合だけではなく、3×10¹⁸cm^-3以上の濃度において図７(a)(b)と同様の傾向が確認された。
（実施例４）
本実施例の太陽電池セル構造の概略断面図を図８に示した。実施例２の構造に加えて、n-GaPコンタクト層１５とn-AlInP窓層１４の間にその中間のバンドギャップと格子定数を有するn-AlGaInP中間層１８を形成した。n-GaPコンタクト層１５のキャリア濃度は表面電極１６側の最表面から深さ約0.1μmまでは3×10¹⁸cm^-3の高ドープとし、その下は1×10¹⁸cm^-3の低ドープとし、高ドープ層と低ドープ層のトータル膜厚は１．０μｍとした。n-AlGaInP中間層18のキャリア濃度は1×10¹⁸cm^-3、膜厚は０．１５μｍとし、n-AlInP窓層１４のキャリア濃度は1×10¹⁸cm^-3とした。 Note that the same tendency as in FIGS. 7A and 7B was confirmed not only when the carrier concentration was 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ but also at a concentration of 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or more.
Example 4
A schematic cross-sectional view of the solar cell structure of this example is shown in FIG. In addition to the structure of Example 2, an n-AlGaInP intermediate layer 18 having an intermediate band gap and lattice constant was formed between the n-GaP contact layer 15 and the n-AlInP window layer 14. The carrier concentration of the n-GaP contact layer 15 is highly doped at 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ from the outermost surface on the surface electrode 16 side to a depth of about 0.1 μm, and below that is lightly doped at 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ . The total film thickness of the highly doped layer and the lightly doped layer was 1.0 μm. The n-AlGaInP intermediate layer 18 has a carrier concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and a film thickness of 0.15 μm, and the n-AlInP window layer 14 has a carrier concentration of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ .

このような構造とした理由を以下に説明する。図９(a)(b)には、n-AlGaInP中間層１８を挿入しない場合の、n-GaPコンタクト層１５とn-AlInP窓層１４がヘテロ接合される前後のバンド状態の変化を示した。n-GaPとn-AlInPは真空準位に対する伝導帯の下端と価電子帯の上端の位置がタイプIIと呼ばれる位置関係にあり、接合時に伝導帯、価電子帯共にヘテロ界面で大きなノッチを生じる。本組合せでは伝導帯の界面でのノッチΔＥｃは約0.25eV、価電子帯の界面でのノッチΔＥｖは約0.29eVである。 The reason for this structure will be described below. 9 (a) and 9 (b) show changes in the band state before and after the n-GaP contact layer 15 and the n-AlInP window layer 14 are heterojunction when the n-AlGaInP intermediate layer 18 is not inserted. . In n-GaP and n-AlInP, the position of the bottom of the conduction band and the top of the valence band with respect to the vacuum level are in a positional relationship called type II, and a large notch is generated at the heterointerface in both the conduction band and the valence band during bonding . In this combination, the notch ΔEc at the conduction band interface is about 0.25 eV, and the notch ΔEv at the valence band interface is about 0.29 eV.

n-GaP/n-AlInPの接合界面における約0.25eVの大きな伝導体のノッチは電子に対する障壁（抵抗）となる可能性があるため、キャリア濃度を３×10¹⁸cm^-3以上の高濃度にしてノッチ間をトンネル電流が流れる状態にして抵抗を下げる必要があるが、キャリア濃度を高濃度とすると、自由キャリアによる光吸収量が増大するため、下層の光電変換層に入射する光強度が減少し太陽電池セルの出力電流の低下を招くといった問題がある。 The notch of a large conductor of about 0.25 eV at the n-GaP / n-AlInP junction interface may become a barrier (resistance) against electrons, so the carrier concentration should be 3 × 10 ¹⁸ cm ^-3 or higher. It is necessary to reduce the resistance with a tunnel current flowing between the notches, but if the carrier concentration is high, the amount of light absorbed by free carriers increases, so the light intensity incident on the underlying photoelectric conversion layer decreases. However, there is a problem that the output current of the solar battery cell is reduced.

しかしながらヘテロ接合をn-GaP（コンタクト層１５）/n-AlGaInP（中間層１８）/n-AlInP（窓層１４）の構成とすると図９(c)に示されたようにノッチは各界面に2分割され（0.25eV→0.13eV＋0.12eV）、界面における各層のキャリア濃度を３×10¹⁸cm^-3以下にした場合、本実施例のようにコンタクト層１５の窓層側のキャリア濃度を1×10¹⁸cm^-3にしても抵抗は上がらず、またコンタクト層における光吸収も小さく抑えられることが確認できた。 However, if the heterojunction is composed of n-GaP (contact layer 15) / n-AlGaInP (intermediate layer 18) / n-AlInP (window layer 14), notches are formed at each interface as shown in FIG. When divided into two (0.25 eV → 0.13 eV + 0.12 eV) and the carrier concentration of each layer at the interface is 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less, the carrier concentration on the window layer side of the contact layer 15 is 1 as in this embodiment. Even when × 10 ¹⁸ cm ⁻³ , the resistance did not increase, and it was confirmed that the light absorption in the contact layer could be kept small.

上記構成とした場合に太陽電池の短絡電流Iscを測定した結果、n-AlGaInP中間層１８がない場合には６．３ｍＡであったものが、６．５ｍＡに向上した。 As a result of measuring the short-circuit current Isc of the solar cell in the case of the above configuration, the value was 6.3 mA when the n-AlGaInP intermediate layer 18 was not present, but was improved to 6.5 mA.

本測定結果より、n-GaPコンタクト層１５とn-AlInP窓層１４の間に中間のバンドギャップと格子定数を有するn-AlGaInP中間層１８を形成する効果が確認できた。 From this measurement result, the effect of forming the n-AlGaInP intermediate layer 18 having an intermediate band gap and lattice constant between the n-GaP contact layer 15 and the n-AlInP window layer 14 was confirmed.

本実施例においては、窓層／中間層／コンタクト層をAlInP／AlGaInP／GaPとしたが、窓層はGaPコンタクト層以上のバンドギャップを有していれば良く、中間層はGaPコンタクト層と窓層の間のバンドギャップと格子定数を有するものであれば、本発明の効果を得ることができる。
（実施例５）
図１０は、実施例２の構造において、窓層１４上にGaPコンタクト層１５を形成する際の成膜初期の成長速度を変えた場合の成膜表面層に発生するヒロックと呼ばれる結晶欠陥の数を示したものである。膜厚0.1μmまでは初期の成長速度で成膜し、それ以降のGaPコンタクト層１５の成長速度は3μm/hとした。 In this embodiment, the window layer / intermediate layer / contact layer is AlInP / AlGaInP / GaP, but the window layer only needs to have a band gap larger than that of the GaP contact layer. The effect of the present invention can be obtained as long as it has a band gap between layers and a lattice constant.
(Example 5)
FIG. 10 shows the number of crystal defects called hillocks generated in the film formation surface layer when the growth rate at the initial stage of film formation when the GaP contact layer 15 is formed on the window layer 14 in the structure of Example 2 is changed. Is shown. The film was formed at an initial growth rate up to a thickness of 0.1 μm, and the growth rate of the GaP contact layer 15 thereafter was 3 μm / h.

ヒロックは平均的な大きさが10μm²程度の異常成長領域で10万個/cm²以上の密度で発生すると、表面が白濁して見える部分が生じ、光がそこで吸収されIscの低下につながる。10万個/cm²の密度において概ねIscは１％低下し、100万個/cm²では10%低下する。 When hillocks are generated in an abnormal growth region with an average size of about 10 μm ^{2 at} a density of 100,000 cells / cm ² or more, a part of the surface appears cloudy and light is absorbed there, leading to a decrease in Isc. At a density of 100,000 / cm ² , Isc generally decreases by 1%, and at 1 million / cm ² , it decreases by 10%.

図１０より成膜初期の成長速度が1.5μm/hより大きいとヒロック数が増加している。これはGaPコンタクト層１５と下地のAlInP窓層１４の格子不整が大きいため、成長速度が大きいと歪が緩和しきれず転位源となって以降のGaP層が異常成長するためである。 As can be seen from FIG. 10, the number of hillocks increases when the initial growth rate is greater than 1.5 μm / h. This is because the lattice irregularity between the GaP contact layer 15 and the underlying AlInP window layer 14 is large, and when the growth rate is high, the strain cannot be alleviated and the subsequent GaP layer grows abnormally as a dislocation source.

従って、Iscの低下を1%（結晶欠陥数10万個/ cm²に相当）以下に抑えるために、n-GaPコンタクト層15の成膜初期の成膜速度は1.5μm/h以下とする必要がある。 Therefore, in order to suppress the decrease in Isc to 1% (corresponding to the number of crystal defects of 100,000 / cm ² ) or less, the initial film formation rate of the n-GaP contact layer 15 needs to be 1.5 μm / h or less. There is.

また、本実施例ではコンタクト層を形成する際、成膜初期の成長速度で膜厚０．１μｍの膜を生成しているが、その膜厚が０．０１μｍ以上であれば格子不整が緩和され、それ以降のGaPコンタクト層１５の成長速度に関わらず図１０と同様の結果が得られる。 In this embodiment, when the contact layer is formed, a film having a film thickness of 0.1 μm is generated at the initial growth rate. However, if the film thickness is 0.01 μm or more, the lattice irregularity is alleviated. Regardless of the growth rate of the GaP contact layer 15 thereafter, the same result as in FIG. 10 is obtained.

なお、本実施例ではGaPコンタクト層15の下地層としてAlInP窓層14を用いたが、前述したようにIscの低下が見られない(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)を窓層として場合でも、AlInP窓層14（ｘ＝１）とした場合と同様にGaPコンタクト層１５の初期の成長速度を1.5μm/h以下にすれば、Iscの低下を1％以下に抑えられることが確認できた。
（実施例６）
図１１は実施例４の構造において、窓層１４上にn-AlGaInP中間層１８を形成する際の成長速度を変えた場合のn-GaPコンタクト層１５表面に発生するヒロックの数を示したものである。 In this example, the AlInP window layer 14 was used as the underlying layer of the GaP contact layer 15, but as described above, no decrease in Isc was observed (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x Even when ≧ 0.7) is used as the window layer, if the initial growth rate of the GaP contact layer 15 is 1.5 μm / h or less as in the case of the AlInP window layer 14 (x = 1), the decrease in Isc is 1%. It was confirmed that the following can be suppressed.
(Example 6)
FIG. 11 shows the number of hillocks generated on the surface of the n-GaP contact layer 15 when the growth rate is changed when the n-AlGaInP intermediate layer 18 is formed on the window layer 14 in the structure of the fourth embodiment. It is.

n-AlGaInP中間層１８の上方に形成するn-GaPコンタクト層１５の成長速度は1μm/hとした。n-AlGaInP中間層１８の成長速度が1.5μm/hより大きいとヒロック数が増えている。これはn-AlGaInP中間層１８と下地のn-AlInP窓層１４の格子不整のため、成長速度が大きいと歪が緩和しきれず転位源となって以降のGaP層が異常成長するためである。 The growth rate of the n-GaP contact layer 15 formed above the n-AlGaInP intermediate layer 18 was 1 μm / h. When the growth rate of the n-AlGaInP intermediate layer 18 is greater than 1.5 μm / h, the number of hillocks increases. This is because the lattice of the n-AlGaInP intermediate layer 18 and the underlying n-AlInP window layer 14 is irregular, so that if the growth rate is high, the strain cannot be alleviated and the subsequent GaP layer grows abnormally as a dislocation source.

Iscの低下を1%以下に抑えるために、n-AlGaInP中間層１８の成長速度は1.5μm/h以下にする必要がある。 In order to suppress the decrease in Isc to 1% or less, the growth rate of the n-AlGaInP intermediate layer 18 needs to be 1.5 μm / h or less.

なお、本実施例ではGaPコンタクト層15の下地層としてAlInP窓層14を用いたが、前述したようにIscの低下が見られない(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)を窓層として場合でも、AlInP窓層14（ｘ＝１）とした場合と同様にn-AlGaInP中間層１８を形成する際の成長速度を1.5μm/h以下にすればIscの低下を1％以下に抑えることが可能である。 In this example, the AlInP window layer 14 was used as the underlying layer of the GaP contact layer 15, but as described above, no decrease in Isc was observed (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x Even when ≧ 0.7) is used as the window layer, if the growth rate when forming the n-AlGaInP intermediate layer 18 is 1.5 μm / h or less as in the case of the AlInP window layer 14 (x = 1), the Isc is reduced. Can be suppressed to 1% or less.

また、n-AlGaInP中間層１８の上方に形成するn-GaPコンタクト層１５の成長速度は上記の例では1μm/hとしたが、成長速度に関わらず図１１と同様の結果が得られた。 Further, the growth rate of the n-GaP contact layer 15 formed above the n-AlGaInP intermediate layer 18 is 1 μm / h in the above example, but the same result as in FIG. 11 was obtained regardless of the growth rate.

実施例５ではコンタクト層成膜時において成膜初期の成長速度の制御が必要であるが、本実施例のように上記中間層が介在している場合には、窓層１４上にコンタクト層１５を形成する場合に比べて格子不整が小さいため、成膜初期の成長速度による影響を受けない。 In Example 5, it is necessary to control the growth rate at the initial stage of film formation when the contact layer is formed. However, when the intermediate layer is interposed as in this example, the contact layer 15 is formed on the window layer 14. Since the lattice irregularity is small as compared with the case of forming the film, it is not affected by the growth rate at the initial stage of film formation.

本発明の実施例１に係るIII-V族化合物太陽電池セル構造の概略断面図を示す図である。It is a figure which shows the schematic sectional drawing of the III-V group compound solar cell structure concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るn-GaPコンタクト層のキャリア濃度と比抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the carrier concentration and specific resistance of the n-GaP contact layer which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例２に係るIII-V族化合物太陽電池セル構造の概略断面図を示す図である。It is a figure which shows the schematic sectional drawing of the III-V group compound solar cell structure concerning Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係る表面電極形成工程を示す図である。It is a figure which shows the surface electrode formation process which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例２に係るn-GaP層厚と太陽電池セルのIsc、Vocの関係を示す図である。It is a figure which shows the n-GaP layer thickness concerning Example 2 of this invention, and Isc of a photovoltaic cell, and the relationship of Voc. 本発明の実施例２に係る(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P窓層のAl混晶比ｘと太陽電池セルのIscの関係を示す図である。Is a diagram showing a relationship between Isc embodiment according to _{_{2 (Al x Ga 1-x}} ) 0.5 In 0.5 Al mixed crystal ratio x and the solar cells of the P window layer of the present invention. 本発明の実施例３に係るAlGaInPコンタクト層のAl、In組成比と比抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of Al and In composition ratio and specific resistance of an AlGaInP contact layer concerning Example 3 of the present invention. 本発明の実施例４に係るIII-V族化合物太陽電池セル構造の概略断面図を示す図である。It is a figure which shows the schematic sectional drawing of the III-V group compound solar cell structure concerning Example 4 of this invention. 本発明の実施例４に係るGaPコンタクト層/（AlGaInP中間層）/AlGaInP窓層のヘテロ接合におけるバンド状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the band state in the heterojunction of GaP contact layer / (AlGaInP intermediate | middle layer) / AlGaInP window layer based on Example 4 of this invention. 本発明の実施例５に係るn-GaPコンタクト層の初期成長速度と結晶欠陥数の関係を表す。7 shows the relationship between the initial growth rate of the n-GaP contact layer and the number of crystal defects according to Example 5 of the present invention. 本発明の実施例６に係るn-AlGaInP中間層の成長速度と結晶欠陥数の関係を表す。8 shows the relationship between the growth rate of the n-AlGaInP intermediate layer and the number of crystal defects according to Example 6 of the present invention. 従来のIII-V族化合物太陽電池セル構造の概略断面図を示す図である。It is a figure which shows the schematic sectional drawing of the conventional III-V group compound photovoltaic cell structure. 従来のIII-V族化合物太陽電池セルの表面電極形成工程を示す図である。It is a figure which shows the surface electrode formation process of the conventional III-V group compound photovoltaic cell.

符号の説明Explanation of symbols

14 窓層
15 コンタクト層
16 表面電極
17 裏面電極
18 中間層
19 半導体層
20 反射防止膜
21 レジスト 14 Window layer
15 Contact layer
16 Surface electrode
17 Back electrode
18 Middle class
19 Semiconductor layer
20 Anti-reflective coating
21 resist

Claims

III-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層と、
前記半導体層の裏面に積層された裏面電極と、
前記半導体層の表面に積層された窓層と、
前記窓層の表面の少なくとも一部に積層されたＧａＰを主成分とするコンタクト層と、
前記コンタクト層上面の少なくとも一部に積層された表面電極と、
を備える太陽電池。 A plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V compound semiconductor;
A back electrode laminated on the back surface of the semiconductor layer;
A window layer laminated on the surface of the semiconductor layer;
A contact layer mainly composed of GaP laminated on at least a part of the surface of the window layer;
A surface electrode laminated on at least a part of the upper surface of the contact layer;
A solar cell comprising:

前記コンタクト層は、前記窓層の上面全面に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 The solar cell according to claim 1, wherein the contact layer is laminated on the entire upper surface of the window layer.

前記コンタクト層は、前記表面電極側の最表面キャリア濃度が３×10¹⁸cm^-3以上であることを特徴とする請求項1または２の何れか１項に記載の太陽電池。 3. The solar cell according to claim 1, wherein the contact layer has an outermost surface carrier concentration on the surface electrode side of 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or more.

前記コンタクト層の層厚は、0.1μm以上であることを特徴とする請求項1から３の何れか１項に記載の太陽電池。 4. The solar cell according to claim 1, wherein the contact layer has a thickness of 0.1 μm or more.

前記コンタクト層は、Al_xGa_1-x-y In_yP（0≦x≦0.1、0≦y≦0.1）で表される組成からなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の太陽電池。 5. The contact layer according to claim ₁ , wherein the contact layer has a composition represented by Al _x Ga _1-xy In _y P (0 ≦ x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.1). The solar cell described.

前記コンタクト層と前記窓層との間に、前記コンタクト層と前記窓層との間のバンドギャップ、格子定数を有する中間層が設けられていることを特徴とする請求１から５の何れか１項に記載の太陽電池。 The intermediate layer having a band gap and a lattice constant between the contact layer and the window layer is provided between the contact layer and the window layer. The solar cell according to item.

前記中間層はAlGaInPからなることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池。 The solar cell according to claim 6, wherein the intermediate layer is made of AlGaInP.

III-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の一面に(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)窓層を形成する工程と、
前記半導体層の他面に裏面電極を形成する工程と、
前記半導体層の一面の少なくとも一部にＧａＰを主成分とするコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層上の少なくとも一部に表面電極を形成する工程と、を備え、前記コンタクト層の形成初期の製膜速度が1.5μm/h以下であり、かつ、前記成長初期の層厚が0.01μm以上であることを特徴とする太陽電池の製造方法。 Forming a plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V compound semiconductor;
Forming a (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7) window layer on one surface of the semiconductor layer;
Forming a back electrode on the other surface of the semiconductor layer;
Forming a contact layer mainly composed of GaP on at least a part of one surface of the semiconductor layer;
Forming a surface electrode on at least a part of the contact layer, the film formation rate at the initial stage of formation of the contact layer is 1.5 μm / h or less, and the layer thickness at the initial stage of growth is 0.01 μm. This is the method for manufacturing a solar cell.

III-V族化合物半導体を主材料とする光電変換層を少なくとも１つ含む複数の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の一面に(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P(1≧x≧0.7)窓層を形成する工程と、
前記半導体層の他面に裏面電極を形成する工程と、
前記半導体層の窓層上面にAlGaInPからなる中間層を形成する工程と、
前記中間層上の少なくとも一部にＧａＰを主成分とするコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層上の少なくとも一部に表面電極を形成する工程と、を備え、前記AlGaInP中間層の成長速度は1.5μm/h以下であることを特徴とする太陽電池の製造方法。 Forming a plurality of semiconductor layers including at least one photoelectric conversion layer mainly composed of a III-V compound semiconductor;
Forming a (Al _x Ga _1-x ) _0.5 In _0.5 P (1 ≧ x ≧ 0.7) window layer on one surface of the semiconductor layer;
Forming a back electrode on the other surface of the semiconductor layer;
Forming an intermediate layer made of AlGaInP on the upper surface of the window layer of the semiconductor layer;
Forming a contact layer mainly composed of GaP on at least a part of the intermediate layer;
Forming a surface electrode on at least a part of the contact layer, and the growth rate of the AlGaInP intermediate layer is 1.5 μm / h or less.