JP2017143174A - Photoelectric conversion device - Google Patents

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Toru Shibasaki
亮 柴▲崎▼
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion device having a long device life.SOLUTION: A compound semiconductor solar cell 100 includes an antireflection film 190 and a photoelectric conversion cell 180 which are arranged from the incident side of sunlight. The photoelectric conversion cell 180 includes a photoelectric conversion cell window layer 184, a photoelectric conversion cell n-type layer 183, a photoelectric conversion cell p-type layer 182, and a photoelectric conversion cell BSF layer 181 which are arranged in order. The compound semiconductor solar cell further includes an n-side electrode 30, a contact layer 20, a buffer layer 61, a p-type GaAs substrate 60, and a p-side electrode 10. The thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell 180 is different from the thermal expansion coefficient of a dielectric layer 190. The photoelectric conversion cell 180 has a strain against a substrate 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電変換装置に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device.

太陽電池は、太陽光のエネルギーから電流を生み出す光電変換装置である。太陽電池は、半導体から成る光電変換セルで光を吸収し、光電変換作用により電流を発生させる。
化合物半導体は組成を変化させることでバンドギャップエネルギーや格子定数を変化させることができる。これを利用して、バンドギャップの異なる複数の光電変換セルを重ねることで太陽光の波長吸収領域を分散させ、エネルギー変換効率を向上させた多接合型太陽電池も作製されている。
特許文献１には、光電変換セル窓層（ＡｌＩｎＰ窓層）の太陽光入射側に反射防止コーティングを設けた多接合光起電力セルが開示されている。 A solar cell is a photoelectric conversion device that generates current from the energy of sunlight. A solar cell absorbs light by a photoelectric conversion cell made of a semiconductor and generates a current by a photoelectric conversion function.
A compound semiconductor can change a band gap energy and a lattice constant by changing a composition. Utilizing this, a multi-junction solar cell in which energy absorption efficiency is improved by dispersing a plurality of photoelectric conversion cells having different band gaps to disperse the wavelength absorption region of sunlight has been produced.
Patent Document 1 discloses a multi-junction photovoltaic cell in which an antireflection coating is provided on the sunlight incident side of a photoelectric conversion cell window layer (AlInP window layer).

化合物半導体の積層体からなる光電変換セルを用いた光電変換装置においては、化合物半導体層の熱膨張係数と該化合物半導体層に積層される他の材料の熱膨張係数とに差があると、温度変化に伴って熱膨張係数差に起因して化合物半導体の結晶性が悪化し、光電変換装置の装置寿命が短命化するという課題がある。
本発明は装置寿命が長い光電変換装置を提供することを目的とする。 In a photoelectric conversion device using a photoelectric conversion cell composed of a stack of compound semiconductors, if there is a difference between the thermal expansion coefficient of the compound semiconductor layer and the thermal expansion coefficient of other materials stacked on the compound semiconductor layer, the temperature With the change, there is a problem that the crystallinity of the compound semiconductor deteriorates due to the difference in thermal expansion coefficient, and the lifetime of the photoelectric conversion device is shortened.
An object of this invention is to provide the photoelectric conversion apparatus with a long apparatus lifetime.

本発明は、下記（１）の光電変換装置に係るものである。
（１）複数の化合物半導体層が積層されてなる光電変換セルを少なくとも一つ含む光電変換装置であって、光入射側の光電変換セルＡの光入射側に近接して誘電体層が配置されており、
前記光電変換セルＡの熱膨張係数と、前記誘電体層の熱膨張係数とが異なっており、
前記光電変換セルＡは基板に対して歪を有することを特徴とする光電変換装置。 The present invention relates to the following (1) photoelectric conversion device.
(1) A photoelectric conversion device including at least one photoelectric conversion cell formed by laminating a plurality of compound semiconductor layers, wherein a dielectric layer is disposed adjacent to the light incident side of the photoelectric conversion cell A on the light incident side. And
The thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A is different from the thermal expansion coefficient of the dielectric layer,
The photoelectric conversion cell A has a distortion with respect to a substrate.

本発明によれば、装置寿命の長い光電変換装置を提供することができる。   According to the present invention, a photoelectric conversion device having a long device life can be provided.

化合物半導体太陽電池の基本的な構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic composition of a compound semiconductor solar cell. 図１に示した化合物半導体太陽電池におけるｐ型ＧａＡｓ基板上積層体の断面を示す模式図である 。It is a schematic diagram which shows the cross section of the laminated body on a p-type GaAs substrate in the compound semiconductor solar cell shown in FIG. 本発明の実施形態に係る三接合型化合物半導体太陽電池の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the three junction type compound semiconductor solar cell which concerns on embodiment of this invention. 図３に示した三接合型化合物半導体太陽電池の直接接合前のｎ型ＧａＡｓ基板上積層体の断面とＩｎＰ基板上積層体の断面とを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the n-type GaAs board | substrate laminated body before the direct joining of the three junction type compound semiconductor solar cell shown in FIG. 3, and the cross section of the InP board | substrate laminated body. 図４に示したｎ型ＧａＡｓ基板上積層体とＩｎＰ基板上積層体とを直接接合して得た積層体の断面を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross section of a laminate obtained by directly joining the laminate on the n-type GaAs substrate and the laminate on the InP substrate shown in FIG. 4. 図５に示した積層体のｎ型ＧａＡｓ基板とＧａＡｓバッファ層とエッチングストップ層を除去した後の断面を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section after removing the n-type GaAs substrate, the GaAs buffer layer, and the etching stop layer of the stacked body illustrated in FIG. 5. 本発明の実施形態に係る四接合型化合物半導体太陽電池におけるＩｎＰ基板上積層体の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the laminated body on an InP board | substrate in the 4 junction type compound semiconductor solar cell which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る四接合型化合物半導体太陽電池の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the four junction type compound semiconductor solar cell concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るＧｅ基板上に作製した三接合型化合物半導体太陽電池の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the 3 junction type compound semiconductor solar cell produced on the Ge board | substrate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るＧｅ基板上に作製した三接合型化合物半導体太陽電池におけるＧｅ基板上積層体の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the laminated body on Ge board | substrate in the 3 junction type compound semiconductor solar cell produced on the Ge board | substrate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る集光型太陽電池モジュールの断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the concentrating solar cell module which concerns on embodiment of this invention.

本発明に係る光電変換装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明は前記（１）の光電変換装置に係るものであるが、下記（２）〜（７）も実施の形態として含むのでこれらについても併せて説明する。
（２）前記誘電体層の熱膨張係数は光電変換セルＡの熱膨張係数よりも大きく、前記光電変換セルＡは基板に対して圧縮歪を有することを特徴とする上記（１）に記載の光電変換装置。
（３）前記誘電体層の熱膨張係数は光電変換セルＡの熱膨張係数よりも小さく、前記光電変換セルＡは基板に対して引っ張り歪みを有することを特徴とする上記（１）に記載の光電変換装置。
（４）前記光電変換セルＡは、ｐｎ接合を形成するｐ型層およびｎ型層と、前記ｎ型層上に配置され、前記ｐ型層および前記ｎ型層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窓層と、を含むことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の光電変換装置。
（５）前記窓層が、基板に対して歪を有する化合物半導体層である、上記（４）に記載の光電変換装置。
（６）前記窓層および前記ｎ型層が、基板に対して歪を有する前記化合物半導体層である、上記（４）に記載の光電変換装置。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の光電変換装置と、光を前記光電変換装置に集光させる集光光学素子と、を備える集光型光電変換装置。 An embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, although this invention concerns on the photoelectric conversion apparatus of said (1), since the following (2)-(7) is also included as embodiment, these are also demonstrated collectively.
(2) The thermal expansion coefficient of the dielectric layer is larger than the thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A, and the photoelectric conversion cell A has a compressive strain with respect to the substrate. Photoelectric conversion device.
(3) The thermal expansion coefficient of the dielectric layer is smaller than the thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A, and the photoelectric conversion cell A has a tensile strain with respect to the substrate. Photoelectric conversion device.
(4) The photoelectric conversion cell A includes a p-type layer and an n-type layer forming a pn junction, and a window having a band gap energy larger than that of the p-type layer and the n-type layer. The photoelectric conversion device according to any one of (1) to (3), wherein the photoelectric conversion device includes a layer.
(5) The photoelectric conversion device according to (4), wherein the window layer is a compound semiconductor layer having a strain with respect to the substrate.
(6) The photoelectric conversion device according to (4), wherein the window layer and the n-type layer are the compound semiconductor layers having strain with respect to the substrate.
(7) A condensing photoelectric conversion device comprising: the photoelectric conversion device according to any one of (1) to (6) above; and a condensing optical element that condenses light on the photoelectric conversion device.

光電変換装置の主な用途としては太陽電池を挙げることができる。そこで、以下では、本発明の光電変換装置の実施形態について太陽電池を例として説明するが、本発明の光電変換装置の実施形態は太陽電池に限定されるものではない。   A solar cell can be mentioned as a main use of a photoelectric conversion apparatus. So, below, although the solar cell is demonstrated as an example about embodiment of the photoelectric conversion apparatus of this invention, embodiment of the photoelectric conversion apparatus of this invention is not limited to a solar cell.

図１は化合物半導体太陽電池の基本的な構成を示す図である。
化合物半導体太陽電池１００は、太陽光の入射側から、反射防止膜１９０、光電変換セル１８０が配置されており、光電変換セル１８０は光電変換セル窓層１８４、光電変換セルｎ層１８３、光電変換セルｐ層１８２、光電変換セルＢＳＦ層１８１が順次配置されている。また、化合物半導体太陽電池１００は、ｎ側電極３０、コンタクト層２０、バッファ層６１、ｐ型のＧａＡｓ基板６０、ｐ側の電極１０を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a compound semiconductor solar battery.
In the compound semiconductor solar battery 100, an antireflection film 190 and a photoelectric conversion cell 180 are arranged from the sunlight incident side. The photoelectric conversion cell 180 includes a photoelectric conversion cell window layer 184, a photoelectric conversion cell n layer 183, and a photoelectric conversion. The cell p layer 182 and the photoelectric conversion cell BSF layer 181 are sequentially arranged. The compound semiconductor solar cell 100 includes an n-side electrode 30, a contact layer 20, a buffer layer 61, a p-type GaAs substrate 60, and a p-side electrode 10.

反射防止膜１９０はそれぞれ誘電体で構成される反射防止膜上層１９２と反射防止膜下層１９１とから成る。
光電変換セル窓層１８４はｎ型のＡｌＩｎＰ層で、光電変換セルｎ層１８３はｎ型ＧａＩｎＰ層で、光電変換セルｐ層１８２はｐ型ＧａＩｎＰ層で、光電変換セルＢＳＦ層１８１はｐ型ＡｌＩｎＰ層である。 The antireflection film 190 includes an antireflection film upper layer 192 and an antireflection film lower layer 191 each made of a dielectric.
The photoelectric conversion cell window layer 184 is an n-type AlInP layer, the photoelectric conversion cell n layer 183 is an n-type GaInP layer, the photoelectric conversion cell p layer 182 is a p-type GaInP layer, and the photoelectric conversion cell BSF layer 181 is a p-type AlInP. Is a layer.

反射防止膜下層１９１又は反射防止膜上層１９２の熱膨張係数と、化合物半導体層の光電変換セル窓層（ｎ型ＡｌＩｎＰ層）１８４又は光電変換セルｎ層（ＧａＩｎＰ層）１８３の熱膨張係数とに差がある場合に、熱膨張係数差に起因した結晶性の悪化による装置寿命の短命化が起こる。
以下に述べる本発明の第１〜３の実施形態に示すように光電変換セルが基板に対して歪を有することよって光電変換セル窓層１８４と光電変換セルｎ層１８３にかかる過剰な応力を緩和することができる。 The thermal expansion coefficient of the antireflection film lower layer 191 or the antireflection film upper layer 192 and the thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell window layer (n-type AlInP layer) 184 or photoelectric conversion cell n layer (GaInP layer) 183 of the compound semiconductor layer When there is a difference, the life of the apparatus is shortened due to the deterioration of crystallinity due to the difference in thermal expansion coefficient.
As shown in the first to third embodiments of the present invention described below, excessive stress applied to the photoelectric conversion cell window layer 184 and the photoelectric conversion cell n layer 183 is relieved by the distortion of the photoelectric conversion cell with respect to the substrate. can do.

本発明における「歪」とは下記式（１）で求められる値であり、歪が正の場合を圧縮歪といい、負の場合を引っ張り歪という。

Figure 2017143174
The “strain” in the present invention is a value obtained by the following formula (1). A case where the strain is positive is called a compressive strain, and a case where the strain is negative is called a tensile strain.
Figure 2017143174

（第１の実施の形態〉
第１の実施形態の光電変換装置（図１参照）は、反射防止膜１９０を構成する誘電体材料の熱膨張係数が光電変換セル窓層１８４又は光電変換セルｎ層１８３の熱膨張係数より大きい場合に、光電変換セル窓層１８４と光電変換セルｎ層１８３が圧縮歪を有するようにしたことを特徴としている。 (First Embodiment)
In the photoelectric conversion device of the first embodiment (see FIG. 1), the thermal expansion coefficient of the dielectric material constituting the antireflection film 190 is larger than the thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell window layer 184 or the photoelectric conversion cell n layer 183. In this case, the photoelectric conversion cell window layer 184 and the photoelectric conversion cell n layer 183 have a compressive strain.

例えば、図１における反射防止膜下層１９１が熱膨張係数が約７×１０−６／ＫであるＺｎＳ層であり、反射防止膜上層１９２が熱膨張係数が約１×１０−５／ＫであるＭｇＦ２層である場合、反射防止膜１９０を構成する誘電体の熱膨張係数が、熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋである光電変換セル窓層（ｎ型のＡｌＩｎＰ層）１８４と熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋである光電変換セルｎ層（ｎ型のＧａＩｎＰ層）１８３よりも大きくなる。そこで、エピタキシャル成長で光電変換セル窓層１８４と光電変換セルｎ層１８３とを製膜する際に膜が圧縮歪を有するようにする。このように、光電変換セル窓層と光電変換セルｎ層に圧縮歪を入れることで、集光時の高温環境下で誘電体の膨張による応力を緩和することが出来ることから、化合物半導体太陽電池の長寿命化に繋がる。 For example, the antireflection film lower layer 191 in FIG. 1 is a ZnS layer having a thermal expansion coefficient of about 7 × 10 −6 / K, and the antireflection film upper layer 192 has a thermal expansion coefficient of about 1 × 10 −5 / K. In the case of the MgF 2 layer, the dielectric material constituting the antireflection film 190 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K and a photoelectric conversion cell window layer (n-type AlInP layer) 184 It becomes larger than the photoelectric conversion cell n layer (n-type GaInP layer) 183 having a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K. Therefore, the film has a compressive strain when the photoelectric conversion cell window layer 184 and the photoelectric conversion cell n layer 183 are formed by epitaxial growth. In this way, by applying compressive strain to the photoelectric conversion cell window layer and the photoelectric conversion cell n layer, the stress due to expansion of the dielectric can be relieved in a high temperature environment at the time of condensing. Lead to longer life.

（第２の実施の形態〉
第２の実施形態の化合物半導体太陽電池は、第１の実施形態の化合物半導太陽電池において、反射防止膜１９０を構成する材料の熱膨張係数が光電変換セル窓層１８４又は光電変換セルｎ層１８３の熱膨張係数より小さい場合に、光電変換セル窓層又は光電変換セルｎ層が引っ張り歪を有することを特徴としている。 Second Embodiment
The compound semiconductor solar battery of the second embodiment is the same as that of the compound semiconductor solar battery of the first embodiment, except that the material constituting the antireflection film 190 has a thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell window layer 184 or the photoelectric conversion cell n layer. When the thermal expansion coefficient is smaller than 183, the photoelectric conversion cell window layer or the photoelectric conversion cell n layer has a tensile strain.

例えば、図１における反射防止膜下層１９１及び反射防止膜上層１９２の両方が熱膨張係数が約６×１０−７／ＫであるＳｉＯ２から成るか又は熱膨張係数が約３×１０−６／Ｋである窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）から成る場合、反射防止膜１９０を構成する誘電体の熱膨張係数が、熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋである光電変換セル窓層（ｎ型のＡｌＩｎＰ層）１８４と熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋである光電変換セルｎ層（ｎ型のＧａＩｎＰ層）１８３よりも小さくなる。そこで、エピタキシャル成長で光電変換セル窓層１８４と光電変換セルｎ層１８３を製膜する際に膜が引っ張り歪を有するようにする。このように、光電変換セル窓層１８４と光電変換セルｎ層１８３に引っ張り歪を入れることで、集光時の高温環境下で誘電体の膨張不足による応力を緩和することができることから、化合物半導体太陽電池の長寿命化に繋がる。 For example, both the antireflection film lower layer 191 and the antireflection film upper layer 192 in FIG. 1 are made of SiO 2 having a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −7 / K, or the thermal expansion coefficient is about 3 × 10 −6 / In the case of being composed of silicon nitride (SiN x ) as K, the dielectric material constituting the antireflection film 190 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K, which is a photoelectric conversion cell window layer (n-type). (AlInP layer) 184 and the photoelectric conversion cell n layer (n-type GaInP layer) 183 having a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K. Therefore, when the photoelectric conversion cell window layer 184 and the photoelectric conversion cell n layer 183 are formed by epitaxial growth, the film has a tensile strain. As described above, since tensile strain is applied to the photoelectric conversion cell window layer 184 and the photoelectric conversion cell n layer 183, stress due to insufficient expansion of the dielectric can be relieved in a high temperature environment at the time of condensing. This leads to longer life of solar cells.

（第３の実施の形態〉
第３の実施形態の化合物半導体太陽電池は少なくとも二つ以上の光電変換セルを有する多接合太陽電池である。
図３に三接合型化合物半導体太陽電池の構成を示し、図８に四接合型化合物半導体太陽電池の構成を示す。 (Third Embodiment)
The compound semiconductor solar battery of the third embodiment is a multijunction solar battery having at least two photoelectric conversion cells.
FIG. 3 shows the configuration of a three-junction compound semiconductor solar cell, and FIG. 8 shows the configuration of a four-junction compound semiconductor solar cell.

図３に示す三接合型化合物半導体太陽電池２００は、第１の実施形態の化合物半導太陽電池において、光電変換セル１８０に対して二つの光電変換セル１２０、１６０を接合したものである。
三つの光電変換セルのそれぞれは、ＧａＩｎＰ ｐｎ接合を有するＧａＩｎＰセル１８０からなるトップセル、ＧａＡｓ ｐｎ接合を有するＧａＡｓセル１６０からなるミドルセル及びＧａＩｎＡｓＰ ｐｎ接合を有するＧａＩｎＡｓＰセル１２０からなるボトムセルである。トップセルのＧａＩｎＰセル１８０とミドルセルのＧａＡｓセル１６０間にはトンネル接合層１７０が、ミドルセルのＧａＡｓセル１６０とボトムセルのＧａＩｎＡｓＰセル１２０間にはトンネル接合層１５０がそれぞれ配置されている。また、化合物半導体太陽電池２００はｐ型のＩｎＰ基板１１０、ｎ側電極３０、ｐ側電極１０等を有する。
本実施形態の化合物半導体太陽電池２００は、多接合型であるためエネルギー変換効率が高く、また、第１の実施形態の化合物半導太陽電池と同様に化合物半導体太陽電池の長寿命化を可能とする。
図８に示す四接合型化合物半導体太陽電池３００は、図３に示す三接合型化合物半導体太陽電池２００において、ＧａＩｎＡｓＰセル１２０とｐ型のＩｎＰ基板１１０との間にトンネル接合層２２０とＧａＩｎＡｓセル２１０とを挿入した構造を有している。 A three-junction compound semiconductor solar cell 200 shown in FIG. 3 is obtained by joining two photoelectric conversion cells 120 and 160 to a photoelectric conversion cell 180 in the compound semiconductor solar cell of the first embodiment.
Each of the three photoelectric conversion cells is a top cell composed of a GaInP cell 180 having a GaInP pn junction, a middle cell composed of a GaAs cell 160 having a GaAs pn junction, and a bottom cell composed of a GaInAsP cell 120 having a GaInAsP pn junction. A tunnel junction layer 170 is arranged between the GaInP cell 180 of the top cell and the GaAs cell 160 of the middle cell, and a tunnel junction layer 150 is arranged between the GaAs cell 160 of the middle cell and the GaInAsP cell 120 of the bottom cell. The compound semiconductor solar battery 200 includes a p-type InP substrate 110, an n-side electrode 30, a p-side electrode 10, and the like.
Since the compound semiconductor solar cell 200 of this embodiment is a multi-junction type, the energy conversion efficiency is high, and the life of the compound semiconductor solar cell can be extended similarly to the compound semiconductor solar cell of the first embodiment. To do.
A four-junction compound semiconductor solar battery 300 shown in FIG. 8 is the same as the three-junction compound semiconductor solar battery 200 shown in FIG. And has a structure inserted.

（第４の実施の形態〉
第４の実施形態は本発明の光電変換装置を集光型太陽電池モジュールに適用したものである。
第４の実施形態を図１１に基づいて説明する。
集光型太陽電池モジュール５００は、筐体１０１、集光レンズ１０２、放熱板１０３、及び光電変換セル１２０（上記第１〜第３の実施形態の太陽電池）を備える。
筐体１０１は、集光レンズ１０２を保持するとともに、筐体１０１の内部で、集光レンズ１０２よりも入射経路の奥側に、放熱板１０３及び光電変換セル１２０を収納する。光電変換セル１２０は、筐体１０１の内部で放熱板１０３の上に搭載されている。
筐体１０１は、放熱板１０３及び光電変換セル１２０を収納することができ、かつ、光電変換セル１２０の入射経路における手前側に集光レンズ１０２を保持することができればよい。 (Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the photoelectric conversion device of the present invention is applied to a concentrating solar cell module.
A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The concentrating solar cell module 500 includes a housing 101, a condensing lens 102, a heat dissipation plate 103, and a photoelectric conversion cell 120 (the solar cells of the first to third embodiments).
The housing 101 holds the condenser lens 102 and houses the heat radiating plate 103 and the photoelectric conversion cell 120 inside the housing 101 on the back side of the incident path from the condenser lens 102. The photoelectric conversion cell 120 is mounted on the heat sink 103 inside the housing 101.
The housing 101 only needs to be able to house the heat dissipation plate 103 and the photoelectric conversion cell 120 and to hold the condenser lens 102 on the near side in the incident path of the photoelectric conversion cell 120.

図１１では、１つの光電変換セル１２０に対して１つの箱状の筐体１０１が設けられる構造を示すが、筐体１０１は、マトリクス状に配置される多数の集光型太陽電池に対して、１つの箱状の筐体として構成されていてもよい。また、マトリクス状に配置される多数の集光型太陽電池を幾つかのグループに分けて、グループ毎に筐体１０１を設けてもよい。   Although FIG. 11 shows a structure in which one box-shaped housing 101 is provided for one photoelectric conversion cell 120, the housing 101 is provided for a number of concentrating solar cells arranged in a matrix. You may be comprised as one box-shaped housing | casing. Further, a large number of concentrating solar cells arranged in a matrix may be divided into several groups, and the housing 101 may be provided for each group.

集光レンズ１０２は、筐体１０１によって保持されている。また、集光レンズ１０２は、入射した光を集光し、集光した太陽光を矢印と太実線で示すように光電変換セル１２０に案内する。集光レンズ１０２は、光入射面（上面）が凸状、光出射面（下面）が平坦な凸レンズであり、平面視で集光レンズ１０２の中央に位置する光電変換セル１２０に向けて光を集光する。   The condenser lens 102 is held by the housing 101. The condensing lens 102 condenses incident light and guides the collected sunlight to the photoelectric conversion cell 120 as indicated by an arrow and a thick solid line. The condensing lens 102 is a convex lens having a convex light incident surface (upper surface) and a flat light output surface (lower surface), and directs light toward the photoelectric conversion cell 120 located in the center of the condensing lens 102 in plan view. Condensate.

集光レンズ１０２は、集光レンズ１０２の平面視でのサイズが、光電変換セル１２０の表面において、光電変換セル１２０の平面視でのサイズに一致するように、焦点距離及び曲率等が調整されている。また、筐体１０１は、このような集光レンズ１０２と光電変換セル１２０との位置関係を実現できるように、設計されている。集光レンズ１０２としては、例えば、フレネルレンズを用いることができる。   The focal length, the curvature, and the like of the condenser lens 102 are adjusted so that the size of the condenser lens 102 in plan view matches the size of the photoelectric conversion cell 120 in plan view on the surface of the photoelectric conversion cell 120. ing. Moreover, the housing | casing 101 is designed so that the positional relationship of such a condensing lens 102 and the photoelectric conversion cell 120 may be implement | achieved. As the condensing lens 102, for example, a Fresnel lens can be used.

放熱板１０３は、筐体１０１の内部の底面に配置され、光電変換セル１２０が搭載される。放熱板１０３は、光電変換セル１２０が発する熱を筐体１０１又は大気に放出するために設けられている。放熱板１０３は、光電変換セル１２０を冷却することができれば、どのような形式のものであってもよいが、例えば、高熱伝導シートを用いることができる。   The heat radiating plate 103 is disposed on the bottom surface inside the housing 101, and the photoelectric conversion cell 120 is mounted thereon. The heat sink 103 is provided to release heat generated by the photoelectric conversion cell 120 to the housing 101 or the atmosphere. The heat radiating plate 103 may be of any type as long as the photoelectric conversion cell 120 can be cooled. For example, a high heat conductive sheet can be used.

集光型太陽電池では使用時の温度上昇が非常に大きくなるため、使用時と非使用時の温度差が非集光型よりも大きく、装置寿命の短命化という課題が顕著になる。
本発明の光電変換装置を用いることにより集光型太陽電池モジュールの短命化を抑止することができる。 In a concentrating solar cell, the temperature rise during use becomes very large, so the temperature difference between in use and non-use is larger than in the non-condensing type, and the problem of shortening the life of the device becomes significant.
By using the photoelectric conversion device of the present invention, shortening of the life of the concentrating solar cell module can be suppressed.

以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記実施例に何ら限定されるものではない。   The present invention will be described below in more detail based on examples, but the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.

実施例における化合物半導体層の歪の算出の仕方を、化合物半導体層が下記の組成式で表される場合を例にとって説明する。
［ＡｌｘＧａ１−ｘ］１−ｙＩｎｙＰ
ＡｌＰの格子定数 ：５．４６４［Å］
ＧａＰの格子定数 ：５．４５１［Å］
ＩｎＰの格子定数 ：５．８９４［Å］
ＧａＡｓの格子定数：５．６５３［Å］
としたとき、化合物半導体の格子定数は以下のようにして算出される。
化合物半導体の格子定数
＝（ＡｌＰの格子定数×Ａｌ組成ｘ）×（１−Ｉｎ組成ｙ）＋（ＧａＰの格子定数×Ｇａ組成１−ｘ）×（１−Ｉｎ組成ｙ）＋（ＩｎＰの格子定数×Ｉｎ組成ｙ） The method of calculating the strain of the compound semiconductor layer in the examples will be described by taking as an example the case where the compound semiconductor layer is represented by the following composition formula.
[Al x Ga 1-x ] 1-y In y P
AlP lattice constant: 5.464 [Å]
GaP lattice constant: 5.451 [Å]
InP lattice constant: 5.894 [Å]
GaAs lattice constant: 5.653 [５]
, The lattice constant of the compound semiconductor is calculated as follows.
Lattice constant of compound semiconductor = (AlP lattice constant × Al composition x) × (1-In composition y) + (GaP lattice constant × Ga composition 1-x) × (1-In composition y) + (InP lattice) Constant x In composition y)

［実施例１］
本実施例は第１の実施形態の光電変換装置に係るものである。
本実施例の化合物半導体太陽電池１００の層構造を図１に基づいて説明する。
化合物半導体太陽電池１００は単セル型の太陽電池であり、ｎ側電極３０、コンタクト層（ｎ＋型のＧａＡｓ層）２０、ＧａＩｎＰ ｐｎ接合から成るＧａＩｎＰセル１８０、ｐ型のＧａＡｓバッファ層６１、ｐ型のＧａＡｓ基板６０、ｐ側電極１０、反射防止膜１９０を備えている。 [Example 1]
This example relates to the photoelectric conversion device of the first embodiment.
The layer structure of the compound semiconductor solar battery 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The compound semiconductor solar battery 100 is a single-cell solar battery, and includes an n-side electrode 30, a contact layer (n + -type GaAs layer) 20, a GaInP cell 180 composed of a GaInP pn junction, a p-type GaAs buffer layer 61, p A type GaAs substrate 60, a p-side electrode 10, and an antireflection film 190 are provided.

本実施例では、反射防止膜１９０は熱膨張係数が約７×１０−６／ＫのＺｎＳ層からなる反射防止膜下層１９１と約１×１０−５／ＫのＭｇＦ２層からなる反射防止膜上層１９２とから構成した。
本実施例の太陽電池１００は、ＧａＡｓ格子整合材料により構成されたＧａＡｓ系光電変換セルであるＧａＩｎＰセル１８０を有する。ここで、ＧａＡｓ系格子整合材料とは、ＧａＡｓにほぼ格子整合し、ＧａＡｓ基板上に結晶成長可能な材料のことである。ＧａＩｎＰセル１８０はＧａＡｓ系光電変換セルである。 In this embodiment, the antireflection film 190 includes an antireflection film lower layer 191 made of a ZnS layer having a thermal expansion coefficient of about 7 × 10 −6 / K and an antireflection film made of an MgF 2 layer of about 1 × 10 −5 / K. And an upper layer 192.
The solar cell 100 of this example has a GaInP cell 180 that is a GaAs-based photoelectric conversion cell made of a GaAs lattice matching material. Here, the GaAs-based lattice matching material is a material that is substantially lattice-matched to GaAs and capable of crystal growth on a GaAs substrate. The GaInP cell 180 is a GaAs photoelectric conversion cell.

初めに、図２に示す積層体１００Ａをエピタキシャル成長により作製した。
ｐ型のＧａＡｓ基板６０としてはｐ型のドーパントとしてＺｎが添加されたｐ型の単結晶のＧａＡｓウエハを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ｐ型のＧａＡｓ基板６０の直上のｐ型ＧａＡｓ層６１はバッファ層である。ＧａＡｓ層６１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。 First, the laminated body 100A shown in FIG. 2 was produced by epitaxial growth.
As the p-type GaAs substrate 60, a p-type single crystal GaAs wafer to which Zn was added as a p-type dopant was used. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.
A p-type GaAs layer 61 immediately above the p-type GaAs substrate 60 is a buffer layer. Zn was added to the GaAs layer 61 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ＧａＩｎＰセル１８０はｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１とｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３とｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４の四層から構成した。
ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１は太陽光の透過側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１はＧａＩｎＰセルのｐｎ接合であるｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。 The GaInP cell 180 is composed of four layers of a p-type AlInP layer 181, a p-type GaInP layer 182, an n-type GaInP layer 183, and an n-type AlInP layer 184.
The p-type AlInP layer 181 is a BSF layer disposed on the sunlight transmission side. The p-type AlInP layer 181 only needs to have a higher band gap energy than the p-type GaInP layer 182 and the n-type GaInP layer 183 which are pn junctions of the GaInP cell. Zn was used for the p-type AlInP layer 181 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３はＧａＩｎＰセルにおけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３にはＳｅをｎ型のドーパントとして用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type GaInP layer 182 and the n-type GaInP layer 183 are pn junction layers in the GaInP cell. Zn was used for the p-type GaInP layer 182 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. Se was used for the n-type GaInP layer 183 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３は熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋであり、反射防止膜１９０の熱膨張係数の方が大きい。このことからｎ型のＧａＩｎＰ層１８３はＧａＡｓ基板に対して０．１％の圧縮歪を有するＧａ０．５０３Ｉｎ０．４９７Ｐ層とした。 The n-type GaInP layer 183 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K, and the anti-reflection film 190 has a larger thermal expansion coefficient. N-type GaInP layer 183 From this was Ga 0.503 In 0.497 P layer having a compressive strain of 0.1% with respect to the GaAs substrate.

ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ＡｌＩｎＰ層１８４は、ＧａＩｎＰセルのｐｎ接合のｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３以上のバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The n-type AlInP layer 184 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The AlInP layer 184 only needs to have a band gap energy higher than that of the p-type GaInP layer 182 of the pn junction of the GaInP cell and the n-type GaInP layer 183. The n-type AlInP layer 184 uses Se as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋであり、反射防止膜１９０の熱膨張係数の方が大きい。このことからｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はＧａＡｓ基板に対して０．１％の圧縮歪を有するＡｌ０．５１３Ｉｎ０．４８７Ｐ層とした。
ＧａＩｎＰセル１８０を構成するｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１とｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３とｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はこの順にエピタキシャル成長で作製した。 The n-type AlInP layer 184 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K, and the anti-reflection film 190 has a larger thermal expansion coefficient. Therefore, the n-type AlInP layer 184 was an Al 0.513 In 0.487 P layer having a compressive strain of 0.1% with respect to the GaAs substrate.
The p-type AlInP layer 181, the p-type GaInP layer 182, the n-type GaInP layer 183, and the n-type AlInP layer 184 constituting the GaInP cell 180 were produced by epitaxial growth in this order.

ｎ＋型のＧａＡｓ層２０はｎ側電極３０とオーミック接合するために設けるコンタクト層である。コンタクト層２０とｎ側電極３０間のコンタクト抵抗の低減を目的に高濃度にドーパントが添加される。コンタクト層２０にはＳｅをｎ型のドーパントとして用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ｎ側電極３０は太陽光の入射側電極であり、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属層を有する。 The n + -type GaAs layer 20 is a contact layer provided for ohmic contact with the n-side electrode 30. A dopant is added at a high concentration for the purpose of reducing the contact resistance between the contact layer 20 and the n-side electrode 30. For the contact layer 20, Se was used as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.
The n-side electrode 30 is an incident-side electrode for sunlight, and has a metal layer such as Ti / Pt / Au or AuGe / Ni / Au.

次に、コンタクト層２０に、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、次いでコンタクト層２０をエッチングしてメサを形成した。
次にフォトリソグラフィーによりメサ形状のコンタクト層２０上にレジストパターンを形成し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着させ、リフトオフを行いｎ側電極３０を形成した。
次にＧａＡｓ基板６０の裏面を研磨した後に、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸着させてｐ側電極１０を形成した。
ｐ側電極１０としては１０Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕを用いても良い。 Next, a resist pattern was formed on the contact layer 20 by photolithography, and then the contact layer 20 was etched to form a mesa.
Next, a resist pattern was formed on the mesa-shaped contact layer 20 by photolithography, AuGe / Ni / Au was evaporated, lift-off was performed, and the n-side electrode 30 was formed.
Next, after polishing the back surface of the GaAs substrate 60, Cr / AuZn / Au was vapor-deposited to form the p-side electrode 10.
As the p-side electrode 10, 10Cr / AuZn / Au may be used.

次に、電極材料の合金化の為にアニールを行った。
次に、太陽光の反射を防止するためにフォトリソグラフィーにより太陽光が入射する部分にレジストパターンを形成した。
次に、ＺｎＳ層１９１とＭｇＦ２層１９２から成る反射防止膜１９０をスパッタリングで成膜した。
次に、反射防止膜（ＡＲコート：Anti Reflection coating）のリフトオフを行った。
これにより、図１に示す化合物半導体太陽電池１００を得た。
上記の手段により、装置寿命の長い化合物半導体太陽電池を製造することが出来る。 Next, annealing was performed for alloying the electrode material.
Next, in order to prevent reflection of sunlight, a resist pattern was formed on a portion where sunlight enters by photolithography.
Next, an antireflection film 190 composed of a ZnS layer 191 and a MgF 2 layer 192 was formed by sputtering.
Next, the antireflection film (AR coating: Anti Reflection coating) was lifted off.
Thereby, the compound semiconductor solar cell 100 shown in FIG. 1 was obtained.
By the above means, a compound semiconductor solar cell having a long device life can be produced.

［実施例２］
本実施例は本発明の第３の実施の形態に係るものである。
本実施例の化合物半導体太陽電池２００の層構造を図３に基づいて説明する。図３は化合物半導体太陽電池の層構造を分かりやすく説明するために断面図を簡易的に示したものである。太陽光の入射方向は図の上部からである。 [Example 2]
This example relates to the third embodiment of the present invention.
The layer structure of the compound semiconductor solar cell 200 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a simplified cross-sectional view for easy understanding of the layer structure of the compound semiconductor solar cell. The incident direction of sunlight is from the top of the figure.

化合物半導体太陽電池２００は三接合型の太陽電池であり、ＧａＩｎＰ ｐｎ接合を有するトップセルのＧａＩｎＰセル１８０、ＧａＡｓ ｐｎ接合を有するミドルセルのＧａＡｓセル１６０、ＧａＩｎＡｓＰ ｐｎ接合を有するボトムセルのＧａＩｎＡｓＰセル１２０、トップセルとミドルセル間のトンネル接合層１７０、ミドルセルとボトムセル間のトンネル接合層１５０、ｐ型のＩｎＰ基板１１０、ｐ側電極１０等を備えている。
反射防止膜１９０は反射防止膜下層１９１と反射防止膜上層１９２共に熱膨張係数が約６×１０−７／ＫであるＳｉＯ２から構成される単層構造とした。 The compound semiconductor solar cell 200 is a three-junction solar cell, a top cell GaInP cell 180 having a GaInP pn junction, a middle cell GaAs cell 160 having a GaAs pn junction, a bottom cell GaInAsP cell 120 having a GaInAsP pn junction, a top A tunnel junction layer 170 between the cell and the middle cell, a tunnel junction layer 150 between the middle cell and the bottom cell, a p-type InP substrate 110, a p-side electrode 10 and the like are provided.
The antireflection film 190 has a single layer structure composed of SiO 2 having a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −7 / K in both the antireflection film lower layer 191 and the antireflection film upper layer 192.

本実施例の化合物半導体太陽電池は、ＧａＡｓ格子整合材料により構成されたＧａＡｓ系光電変換セルとＩｎＰ格子整合材料により構成されたＩｎＰ系光電変換セルを有する。ここで、ＧａＡｓ系格子整合材料とは、ＧａＡｓにほぼ格子整合し、ＧａＡｓ基板上に結晶成長可能な材料のことである。ＩｎＰ系格子整合材料とは、ＩｎＰにほぼ格子整合し、ＩｎＰ基板上に結晶成長可能な材料のことである。本実施形態におけるＧａＩｎＰセル１８０並びにＧａＡｓセル１６０はＧａＡｓ系光電変換セルであり、ＧａＩｎＡｓＰセル１２０はＩｎＰ系光電変換セルである。   The compound semiconductor solar battery of this example has a GaAs photoelectric conversion cell formed of a GaAs lattice matching material and an InP photoelectric conversion cell formed of an InP lattice matching material. Here, the GaAs-based lattice matching material is a material that is substantially lattice-matched to GaAs and capable of crystal growth on a GaAs substrate. The InP-based lattice matching material is a material that substantially lattice matches with InP and can grow crystals on an InP substrate. In the present embodiment, the GaInP cell 180 and the GaAs cell 160 are GaAs photoelectric conversion cells, and the GaInAsP cell 120 is an InP photoelectric conversion cell.

本実施例では、ＧａＡｓ系格子整合材料とＩｎＰ系格子整合材料は直接接合により接合する。ｎ型のＧａＡｓ層１４０とｎ型のＩｎＰ層１３０を接合層として、ｐ側電極１０には太陽光の透過側になり、ｐ型のドーパントを有する基板に蒸着させるため、Ｔｉ／Ａｕを用いた。これはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕを用いても良い。   In this embodiment, the GaAs lattice matching material and the InP lattice matching material are joined by direct joining. Ti / Au was used to deposit the n-type GaAs layer 140 and the n-type InP layer 130 as a bonding layer on the p-side electrode 10 on the sunlight transmitting side and to be deposited on a substrate having a p-type dopant. . For this, Cr / AuZn / Au may be used.

ＩｎＰ系光電変換セルを含む側は、図４（ｂ）に示す積層体２００Ｂをｐ型のＩｎＰ基板上に順に成長させる。そのためＩｎＰ成長構造においてはｎ型のＩｎＰ層１３０が最表面層となる。
ｐ型のＩｎＰ基板１１０はｐ型のドーパントとしてＺｎが添加されたｐ型の単結晶のＩｎＰウエハを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ＧａＩｎＡｓＰセル１２０は、ＩｎＰと格子整合する材料から構成されている。１２１〜１２４までの四層はこの順に積層した。 On the side including the InP-based photoelectric conversion cell, the stacked body 200B shown in FIG. 4B is sequentially grown on the p-type InP substrate. Therefore, in the InP growth structure, the n-type InP layer 130 becomes the outermost surface layer.
As the p-type InP substrate 110, a p-type single crystal InP wafer to which Zn was added as a p-type dopant was used. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.
The GaInAsP cell 120 is made of a material that lattice matches with InP. The four layers 121 to 124 were laminated in this order.

ｐ型のＩｎＰ層１２１は太陽光の入射方向に対して奥側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＩｎＰ層１２１はＧａＩｎＡｓＰセルのｐｎ接合のｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２２とｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２３よりも高いバンドギャップエネルギーを有する。ｐ型のＩｎＰ層１２１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type InP layer 121 is a BSF layer disposed on the back side with respect to the incident direction of sunlight. The p-type InP layer 121 has a higher band gap energy than the p-type GaInAsP layer 122 and the n-type GaInAsP layer 123 of the pn junction of the GaInAsP cell. Zn was added to the p-type InP layer 121 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２２とｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２３はＧａＩｎＡｓＰセルにおけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２２にはＺｎを、ｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２３にはＳｅをそれぞれドーパントとして添加した。ただし、ｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２２にはＺｎ以外のｐ型のドーパントを、また、ｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２３にはＳｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することが出来る。   The p-type GaInAsP layer 122 and the n-type GaInAsP layer 123 are pn junction layers in the GaInAsP cell. Zn was added as a dopant to the p-type GaInAsP layer 122 and Se was added to the n-type GaInAsP layer 123 as a dopant. However, a p-type dopant other than Zn can be used for the p-type GaInAsP layer 122, and an n-type dopant other than Se can be used for the n-type GaInAsP layer 123 without any problem.

ｎ型のＩｎＰ層１２４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＩｎＰ層１２４はＧａＩｎＡｓＰセル１２０のｐｎ接合のｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２２とｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層１２３よりも高いバンドギャップエネルギーを有する。ｎ型のＩｎＰ層１２４にはＳｅをｎ型のドーパントとして添加した。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The n-type InP layer 124 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type InP layer 124 has a higher band gap energy than the p-type GaInAsP layer 122 and the n-type GaInAsP layer 123 of the pn junction of the GaInAsP cell 120. Se was added to the n-type InP layer 124 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

接合層であるｎ型のＩｎＰ層１３０は表面清浄化処理と表面活性化処理を施した後に接合される。ｎ型のＩｎＰ層１３０にはｎ型のドーパントとしてＳｅを添加した。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。接合層は接合後の界面における高抵抗化を防止する目的でＧａＩｎＡｓＰセル窓層１２４よりもドーピング濃度を高くした。
ここで、ＩｎＰのバンドギャップエネルギーは１．３５（ｅＶ）である。
ＧａＡｓ系光電変換セルを含む側は、図４（ｂ）に示す層構造をＧａＡｓ基板上に逆にエピタキシャル成長させる逆積みを行う。そのためＧａＡｓ系結晶成長構造においてはｎ型のＧａＡｓ層１４０が最表面層となる。 The n-type InP layer 130 which is a bonding layer is bonded after the surface cleaning process and the surface activation process are performed. Se was added to the n-type InP layer 130 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. The bonding layer has a doping concentration higher than that of the GaInAsP cell window layer 124 for the purpose of preventing the increase in resistance at the interface after bonding.
Here, the band gap energy of InP is 1.35 (eV).
The side including the GaAs photoelectric conversion cell performs reverse stacking in which the layer structure shown in FIG. 4B is epitaxially grown on the GaAs substrate. Therefore, in the GaAs crystal growth structure, the n-type GaAs layer 140 is the outermost surface layer.

ｎ型のＧａＡｓ層１４０はＧａＡｓ基板上に作製したＧａＡｓ系格子整合材料の接合層であり、表面清浄化と表面活性化処理を施した後にＧａＩｎＡｓＰセル１２０側の接合層であるｎ型のＩｎＰ層１３０と接合した。ｎ型のＧａＡｓ層１４０にはｎ型のドーパントとしてＳｅを添加した。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ドーパント濃度はｎ型のＩｎＰ層１３０と同程度に設定した。   The n-type GaAs layer 140 is a bonding layer of a GaAs-based lattice-matching material fabricated on a GaAs substrate, and after performing surface cleaning and surface activation treatment, an n-type InP layer that is a bonding layer on the GaInAsP cell 120 side. 130. Se was added to the n-type GaAs layer 140 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. The dopant concentration was set to the same level as that of the n-type InP layer 130.

トンネル接合層１５０は接合層であるｎ型のＧａＡｓ層１４０とＧａＡｓセル１６０との間に設けた。トンネル接合層１５０は、ｎ＋型のＧａＡｓ層１５１とｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１５２とを有する。ｎ＋型のＧａＡｓ層１５１にはｎ型ドーパントとしてＴｅを用いた。ただし、Ｔｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１５２にはｐ型のドーパントとしてＣを用いた。ただし、Ｃ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。トンネル接合層１５０を構成する半導体層は非常に高濃度なドーパントを有する。トンネル接合層１５０はＧａＡｓセル１６０のｐｎ接合のＧａＡｓセルｐ層１６２とＧａＩｎＡｓＰセル１２０のｐｎ接合のＧａＩｎＡｓＰセルｎ層１２３との間にトンネル効果を利用して電流を流すために構成した。
ＧａＡｓセル１６０はｐ型のＧａＩｎＰ層１６１とｐ型のＧａＡｓ層１６２とｎ型のＧａＡｓ層１６３とｎ型のＧａＩｎＰ層１６４の四層から構成した。 The tunnel junction layer 150 is provided between the n-type GaAs layer 140 and the GaAs cell 160 which are junction layers. The tunnel junction layer 150 includes an n + type GaAs layer 151 and a p + type AlGaAs layer 152. Te is used as the n-type dopant for the n + -type GaAs layer 151. However, n-type dopants other than Te can be used without any problem. C was used as a p-type dopant for the p + -type AlGaAs layer 152. However, even p-type dopants other than C can be used without problems. The semiconductor layer constituting the tunnel junction layer 150 has a very high concentration of dopant. The tunnel junction layer 150 is configured to allow a current to flow between the pn junction GaAs cell p layer 162 of the GaAs cell 160 and the pn junction GaInAsP cell n layer 123 of the GaInAsP cell 120 using the tunnel effect.
The GaAs cell 160 is composed of a p-type GaInP layer 161, a p-type GaAs layer 162, an n-type GaAs layer 163, and an n-type GaInP layer 164.

ｐ型のＧａＩｎＰ層１６１は太陽光の透過側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＧａＩｎＰ層１６１はＧａＡｓセルのｐｎ接合であるＧａＡｓセルｐ層１６２とＧａＡｓセルｎ層１６３よりも高いバンドギャップエネルギーを有する。ｐ型のＧａＩｎＰ層１６１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type GaInP layer 161 is a BSF layer disposed on the sunlight transmission side. The p-type GaInP layer 161 has a higher band gap energy than the GaAs cell p layer 162 and the GaAs cell n layer 163, which are pn junctions of GaAs cells. Zn was added to the p-type GaInP layer 161 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＧａＡｓ層１６２とｎ型のＧａＡｓ層１６３はＧａＡｓセル１６０におけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＡｓ層１６２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＡｓ層１６３にはｎ型のドーパントとしてＳｅを添加した。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type GaAs layer 162 and the n-type GaAs layer 163 are pn junction layers in the GaAs cell 160. Zn was added to the p-type GaAs layer 162 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. Se was added to the n-type GaAs layer 163 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

ｎ型のＧａＩｎＰ層１６４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＧａＩｎＰ層１６４はＧａＡｓセル１６０のｐｎ接合のＧａＡｓセルｐ層１６２とＧａＡｓセルｎ層１６３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＧａＩｎＰ層１６４にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ＧａＡｓセル１６０を構成するｐ型のＧａＩｎＰ層１６１とｐ型のＧａＡｓ層１６２とｎ型のＧａＡｓ層１６３とｎ型のＧａＩｎＰ層１６４は実際にはこの逆順に作製される。 The n-type GaInP layer 164 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type GaInP layer 164 only needs to have higher band gap energy than the GaAs cell p layer 162 and the GaAs cell n layer 163 of the pn junction of the GaAs cell 160. Se is used for the n-type GaInP layer 164 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.
The p-type GaInP layer 161, the p-type GaAs layer 162, the n-type GaAs layer 163, and the n-type GaInP layer 164 constituting the GaAs cell 160 are actually fabricated in the reverse order.

トンネル接合層１７０はＧａＩｎＰセル１８０とＧａＡｓセル１６０との間に設けた。トンネル接合層１７０は、ｎ＋型のＧａＩｎＰ層１７１とｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１７２を有する。ｎ＋型のＧａＩｎＰ層１７１にはｎ型のドーパントとしてＴｅを用いた。ただし、Ｔｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１７２はｐ＋型のドーパントとしてＣを用いた。ただし、Ｃ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。トンネル接合層１７０を構成する半導体層は非常に高濃度なドーパントを有する。トンネル接合層１７０はＧａＩｎＰセル１８０のｐｎ接合のＧａＩｎＰセルｐ層１８２とＧａＡｓセル１６０のｐｎ接合のＧａＡｓセルｎ層１６３との間にトンネル効果を利用して電流を流すために構成される。
ＧａＩｎＰセル１８０はｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１とｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３とｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４の四層から構成した。 The tunnel junction layer 170 was provided between the GaInP cell 180 and the GaAs cell 160. The tunnel junction layer 170 includes an n + type GaInP layer 171 and a p + type AlGaAs layer 172. Te was used as an n-type dopant for the n + -type GaInP layer 171. However, n-type dopants other than Te can be used without any problem. The p + type AlGaAs layer 172 used C as the p + type dopant. However, even p-type dopants other than C can be used without problems. The semiconductor layer constituting the tunnel junction layer 170 has a very high concentration of dopant. The tunnel junction layer 170 is configured to allow a current to flow between the pn junction GaInP cell p layer 182 of the GaInP cell 180 and the pn junction GaAs cell n layer 163 of the GaAs cell 160 using the tunnel effect.
The GaInP cell 180 is composed of four layers of a p-type AlInP layer 181, a p-type GaInP layer 182, an n-type GaInP layer 183, and an n-type AlInP layer 184.

ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１は太陽光の透過側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１はＧａＩｎＰセルのｐｎ接合のＧａＩｎＰセルｐ層１８２とＧａＩｎＰセルｎ層１８３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type AlInP layer 181 is a BSF layer disposed on the sunlight transmission side. The p-type AlInP layer 181 only needs to have a higher band gap energy than the GaInP cell p layer 182 and the GaInP cell n layer 183 of the pn junction of the GaInP cell. Zn was used for the p-type AlInP layer 181 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３はＧａＩｎＰセルにおけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３は熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋであり反射防止膜の熱膨張係数の方が小さいことからＧａＡｓ基板に対して０．１％の引っ張り歪を有するＧａ０．５３０Ｉｎ０．４７０Ｐ層とした。 The p-type GaInP layer 182 and the n-type GaInP layer 183 are pn junction layers in the GaInP cell. Zn was used for the p-type GaInP layer 182 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. Se was used for the n-type GaInP layer 183 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. Since the n-type GaInP layer 183 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K and the thermal expansion coefficient of the antireflection film is smaller, Ga 0 having a tensile strain of 0.1% with respect to the GaAs substrate. .530 In 0.470 is P layer.

ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はＧａＩｎＰセル１８０のｐｎ接合のｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３以上のバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は熱膨張係数が約６×１０−６／Ｋであり、反射防止膜１９０の熱膨張係数の方が小さいことから０．１％の引っ張り歪を有するＡｌ０．５４１Ｉｎ０．４５９Ｐ層とした。
ＧａＩｎＰセル１８０を構成するｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１とｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３とｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は実際にはこの逆順に作製した。 The n-type AlInP layer 184 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type AlInP layer 184 only needs to have a band gap energy higher than that of the p-type GaInP layer 182 of the pn junction of the GaInP cell 180 and the n-type GaInP layer 183. Se is used for the n-type AlInP layer 184 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. The n-type AlInP layer 184 has a thermal expansion coefficient of about 6 × 10 −6 / K, and the anti-reflection film 190 has a smaller thermal expansion coefficient, so that Al 0.541 In having a tensile strain of 0.1%. A 0.459 P layer was formed.
The p-type AlInP layer 181, the p-type GaInP layer 182, the n-type GaInP layer 183, and the n-type AlInP layer 184 that constitute the GaInP cell 180 were actually fabricated in the reverse order.

図３に示す三接合型化合物半導体太陽電池２００は図４（ａ）に示すｎ型ＧａＡｓ基板上積層体２００Ａと図４（ｂ）に示すｐ型ＩｎＰ基板上積層体２００Ｂとを貼り合せることによって作製される。図３の三接合型化合物半導体太陽電池２００において、ｎ＋型のＧａＡｓ層２０はｎ側電極３０とオーミック接合するために設けるコンタクト層である。このコンタクト層にはコンタクト層２０とｎ側電極３０間のコンタクト抵抗の低減を目的に高濃度に不純物が添加される。ｎ＋型のＧａＡｓ層２０にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ｎ側電極３０に関しては太陽光の入射側になり、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属層を有する。 A three-junction compound semiconductor solar cell 200 shown in FIG. 3 is formed by laminating an n-type GaAs substrate stack 200A shown in FIG. 4A and a p-type InP substrate stack 200B shown in FIG. 4B. Produced. In the three-junction compound semiconductor solar cell 200 of FIG. 3, the n + -type GaAs layer 20 is a contact layer provided for ohmic junction with the n-side electrode 30. Impurities are added to the contact layer at a high concentration for the purpose of reducing the contact resistance between the contact layer 20 and the n-side electrode 30. Se was used for the n + -type GaAs layer 20 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.
The n-side electrode 30 is on the sunlight incident side and has a metal layer such as Ti / Pt / Au or AuGe / Ni / Au.

次に図３に示した三接合型化合物半導体太陽電池２００の製造方法について図４、５、６を用いて説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板４０上に積層体２００Ａを作製するとともに、図４（ｂ）に示すように、ｐ型のＩｎＰ基板１１０上に積層体２００Ｂを作製した。なお、積層体２００Ａ及び積層体２００Ｂは、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりエピタキシャル成長して作製される。積層体２００Ａにおける、ｎ型ＧａＡｓ基板直上のｎ型のＧａＡｓ層４１はバッファ層であり、ｎ型のＧａＡｓ層４１の直上のｎ型のＧａＩｎＰ層５０は、エッチングストップ層である。 Next, a method for manufacturing the three-junction compound semiconductor solar cell 200 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4A, a laminate 200A is produced on an n-type GaAs substrate 40, and a laminate 200B is produced on a p-type InP substrate 110 as shown in FIG. 4B. did. Note that the stacked body 200A and the stacked body 200B are manufactured by epitaxial growth using a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). In the stacked body 200A, the n-type GaAs layer 41 immediately above the n-type GaAs substrate is a buffer layer, and the n-type GaInP layer 50 immediately above the n-type GaAs layer 41 is an etching stop layer.

次に、積層体２００Ａと２００Ｂとを直接接合し図５に示すような積層体２００Ｃを得た。
直接接合は積層体２００Ａの接合層であるｎ型のＧａＡｓ層１４０と積層体２００Ｂの接合層であるｎ型のＩｎＰ層１３０の両方を表面清浄化処理と表面活性化処理を施してから両者を接合することによって行われる。清浄化処理は有機溶剤を用いて行う。表面活性化処理は積層体２００Ａ及び積層体２００Ｂの接合面にＡｒイオンビームまたはＡｒ原子を常温高真空下で衝突させて行う。 Next, the laminates 200A and 200B were directly joined to obtain a laminate 200C as shown in FIG.
In direct bonding, both the n-type GaAs layer 140, which is the bonding layer of the stacked body 200A, and the n-type InP layer 130, which is the bonding layer of the stacked body 200B, are subjected to surface cleaning treatment and surface activation treatment, and then both are applied. This is done by joining. The cleaning process is performed using an organic solvent. The surface activation treatment is performed by causing an Ar ion beam or Ar atoms to collide with the bonding surfaces of the stacked body 200A and the stacked body 200B under normal temperature and high vacuum.

積層体２００Ｃはｐ型のＩｎＰ基板上１１０上にＧａＩｎＡｓＰセル１２０、接合層１３０、接合層１４０、トンネル接合層１５０、ＧａＡｓセル１６０、トンネル接合層１７０、ＧａＩｎＰセル１８０、コンタクト層２０、エッチングストップ層５０、バッファ層４１、ｎ型のＧａＡｓ基板４０を順に積層した構造を有する。
次に、積層体２００Ｃからｎ型ＧａＡｓ基板４０、バッファ層４１、エッチングストップ層５０をウエットエッチングにより除去した。
ｎ型ＧａＡｓ基板４０とバッファ層４１は、例えば水と過酸化水素水と硫酸の混合溶液により溶解させることで除去する。この時、エッチングストップ層５０はＧａＩｎＰであるため、溶解しない。エッチングストップ層５０は、塩酸と水の混合溶液で除去する。この時、コンタクト層２０はＧａＡｓであるため、溶解しない。
上記の処理を施すことにより、図５に示す積層体２００Ｃは図６に示す積層体２００Ｄになる。 The laminated body 200C is formed on a p-type InP substrate 110 on a GaInAsP cell 120, a bonding layer 130, a bonding layer 140, a tunnel bonding layer 150, a GaAs cell 160, a tunnel bonding layer 170, a GaInP cell 180, a contact layer 20, and an etching stop layer. 50, a buffer layer 41, and an n-type GaAs substrate 40 are sequentially stacked.
Next, the n-type GaAs substrate 40, the buffer layer 41, and the etching stop layer 50 were removed from the stacked body 200C by wet etching.
The n-type GaAs substrate 40 and the buffer layer 41 are removed by, for example, dissolving them with a mixed solution of water, hydrogen peroxide solution, and sulfuric acid. At this time, since the etching stop layer 50 is made of GaInP, it does not dissolve. The etching stop layer 50 is removed with a mixed solution of hydrochloric acid and water. At this time, since the contact layer 20 is made of GaAs, it does not dissolve.
By performing the above processing, the stacked body 200C shown in FIG. 5 becomes the stacked body 200D shown in FIG.

次に、コンタクト層２０に、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、コンタクト層をエッチングしてメサを形成した。
次にフォトリソグラフィーによりメサ形状のコンタクト層上にレジストパターンを形成し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着させ、リフトオフを行いｎ側電極３０を形成した。
次にｐ型のＩｎＰ基板１１０の裏面を研磨した後に、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸着させてｐ側電極１０を形成した。
次に、電極材料の合金化の為にアニールを行った。 Next, a resist pattern was formed on the contact layer 20 by photolithography, and the contact layer was etched to form a mesa.
Next, a resist pattern was formed on the mesa-shaped contact layer by photolithography, AuGe / Ni / Au was evaporated, lift-off was performed, and the n-side electrode 30 was formed.
Next, after polishing the back surface of the p-type InP substrate 110, Cr / AuZn / Au was evaporated to form the p-side electrode 10.
Next, annealing was performed for alloying the electrode material.

次に、太陽光の反射を防止するためにフォトリソグラフィーにより太陽光が入射する部分にレジストパターンを形成する。
次に、反射防止膜下層１９１と反射防止膜上層１９２が共にＳｉＯ２で構成される単層構造の反射防止膜１９０をスパッタリング製膜した。
次に、ＡＲコートのリフトオフを行った。
化合物半導体太陽電池２００は図３のようになる。
上記の手段により、装置寿命の長い化合物半導体太陽電池を製造することが出来る。 Next, in order to prevent reflection of sunlight, a resist pattern is formed on a portion where sunlight enters by photolithography.
Next, an antireflection film 190 having a single layer structure in which the antireflection film lower layer 191 and the antireflection film upper layer 192 are both composed of SiO 2 was formed by sputtering.
Next, the AR coat was lifted off.
The compound semiconductor solar cell 200 is as shown in FIG.
By the above means, a compound semiconductor solar cell having a long device life can be produced.

［実施例３］
本実施例は本発明の第３の実施の形態に係るものである。
本実施例においては、実施例２におけるｐ型ＩｎＰ基板１１０側の積層体２００Ｂの構造（図４（ｂ）参照）を図７に示した積層体３００Ｂのような二つの光電変換セル１２０、２１０を含む構造とし、図８に示す四接合型化合物半導体太陽電池３００とした。この四接合型太陽電池３００が図３に示した三接合型化合物半導体太陽電池と異なるのはｐ型ＩｎＰ基板１１０上の積層構造においてＧａＩｎＡｓＰセル１２０の下部にトンネル接合層２２０とＧａＩｎＡｓセル２１０とを有していることである。 [Example 3]
This example relates to the third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the structure of the stacked body 200B on the p-type InP substrate 110 side in Embodiment 2 (see FIG. 4B) is two photoelectric conversion cells 120 and 210 like the stacked body 300B shown in FIG. The four-junction compound semiconductor solar cell 300 shown in FIG. The four-junction solar cell 300 is different from the three-junction compound semiconductor solar cell shown in FIG. 3 in that a tunnel junction layer 220 and a GaInAs cell 210 are provided below the GaInAsP cell 120 in a stacked structure on the p-type InP substrate 110. It is to have.

トンネル接合層２２０はＧａＩｎＡｓＰセル１２０とＧａＩｎＡｓセル２１０との間に設けられる。トンネル接合層２２０は、ｎ＋型のＡｌＩｎＡｓ層２２１とｐ＋型のＧａＩｎＡｓＰ層２２２とを有する。ｎ＋型のＡｌＩｎＡｓ層２２１はｎ型のドーパントとしてＴｅを用いた。ただし、Ｔｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｐ＋型のＧａＩｎＡｓＰ層２２２はｐ型のドーパントとしてＣを用いた。ただし、Ｃ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。トンネル接合層２２０を構成する半導体層は非常に高濃度なドーパントを有する。トンネル接合層２２０はＧａＩｎＡｓＰセル１２０のｐｎ接合のＧａＩｎＡｓＰセルｐ層１２２とＧａＩｎＡｓセル２１０のｐｎ接合のＧａＩｎＡｓセルｎ層２１３との間にトンネル効果を利用して電流を流すために構成した。
ＧａＩｎＡｓセル２１０はｐ型のＩｎＰ層２１１とｐ型のＧａＩｎＡｓ層２１２とｎ型のＧａＩｎＡｓ層２１３とｎ型のＩｎＰ層２１４の四層から構成した。 The tunnel junction layer 220 is provided between the GaInAsP cell 120 and the GaInAs cell 210. The tunnel junction layer 220 includes an n + type AlInAs layer 221 and a p + type GaInAsP layer 222. The n + -type AlInAs layer 221 uses Te as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Te can be used without any problem. The p + -type GaInAsP layer 222 uses C as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than C can be used without problems. The semiconductor layer constituting the tunnel junction layer 220 has a very high concentration of dopant. The tunnel junction layer 220 is configured to allow a current to flow between the pn junction GaInAsP cell p layer 122 of the GaInAsP cell 120 and the pn junction GaInAs cell n layer 213 of the GaInAs cell 210 using the tunnel effect.
The GaInAs cell 210 is composed of four layers of a p-type InP layer 211, a p-type GaInAs layer 212, an n-type GaInAs layer 213, and an n-type InP layer 214.

ｐ型のＩｎＰ層２１１は太陽光の入射方向に対して奥側に配置されるＢＳＦ層であり、ｐ型のＩｎＰ基板１１０とのバッファ層も兼ねている。ｐ型のＩｎＰ層２１１はＧａＩｎＡｓセルのｐｎ接合を形成するｐ型のＧａＩｎＡｓセルｐ層２１２とｎ型のＧａＩｎＡｓセルｎ層２１３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｐ型のＩｎＰ層２１１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type InP layer 211 is a BSF layer disposed on the back side with respect to the incident direction of sunlight, and also serves as a buffer layer with the p-type InP substrate 110. The p-type InP layer 211 only needs to have a higher band gap energy than the p-type GaInAs cell p-layer 212 and the n-type GaInAs cell n-layer 213 that form the pn junction of the GaInAs cell. Zn was added to the p-type InP layer 211 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＧａＩｎＡｓ層２１２とｎ型のＧａＩｎＡｓ層２１３はＧａＩｎＡｓセル２１０におけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＩｎＡｓ層２１２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＡｓ層２１３にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type GaInAs layer 212 and the n-type GaInAs layer 213 are pn junction layers in the GaInAs cell 210. Zn was used for the p-type GaInAs layer 212 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. Se was used for the n-type GaInAs layer 213 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

ｎ型のＩｎＰ層２１４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＩｎＰ層２１４はＧａＩｎＡｓセル２１０のｐｎ接合を形成するｐ型のＧａＩｎＡｓ層２１２とｎ型のＧａＩｎＡｓ層２１３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＩｎＰ層２１４はｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The n-type InP layer 214 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type InP layer 214 only needs to have a higher band gap energy than the p-type GaInAs layer 212 and the n-type GaInAs layer 213 that form the pn junction of the GaInAs cell 210. The n-type InP layer 214 uses Se as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

［実施例４］
本実施例は本発明の第３の実施の形態に係るものである。
本実施例の太陽電池は、図１０に示したような、ｐ型のＧｅ層２３１とｎ型のＧｅ層２３２から成るＧｅセル（Ｇｅ基板）２３０をボトムセルとし、このＧｅ基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長することにより作製した積層体４００Ａを用い、これに電極等を積層して図９に示すような三接合型太陽電池４００としたものである。 [Example 4]
This example relates to the third embodiment of the present invention.
In the solar cell of this example, a Ge cell (Ge substrate) 230 comprising a p-type Ge layer 231 and an n-type Ge layer 232 as shown in FIG. 10 is used as a bottom cell, and a compound semiconductor is placed on the Ge substrate. A laminated body 400A produced by epitaxial growth is used, and electrodes and the like are laminated thereon to form a three-junction solar cell 400 as shown in FIG.

本実施例では、反射防止膜１９０は反射防止膜下層１９１をＺｎＳ層とし、反射防止膜上層をＭｇＦ２層とした。
Ｇｅセルｐ層２３１にはｐ型のドーパントとしてＧａを用いた。ただし、Ｇａ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。Ｇｅセルｎ層２３２にはｎ型のドーパントとしてＡｓを用いた。ただし、Ａｓ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。 In the present embodiment, the antireflection film 190 has the antireflection film lower layer 191 as a ZnS layer and the antireflection film upper layer as an MgF 2 layer.
Ga was used as a p-type dopant for the Ge cell p layer 231. However, even p-type dopants other than Ga can be used without problems. As was used for the Ge cell n layer 232 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than As can be used without problems.

格子緩和バッファ層２４０はｎ型のＧａＩｎＰ層２４１とｎ型のＧａＩｎＡｓ層２４２から成り、ｎ型のＧａＩｎＰ層２４１にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＡｓ層２４２にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The lattice relaxation buffer layer 240 includes an n-type GaInP layer 241 and an n-type GaInAs layer 242, and Se is used as an n-type dopant in the n-type GaInP layer 241. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. Se is used for the n-type GaInAs layer 242 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

トンネル接合層２５０はＩｎＧａＡｓセル２６０とＧｅセル２３０との間に設けられる。トンネル接合層２５０は、ｎ＋型のＧａＡｓ層２５１とｐ＋型のＧａＡｓ層２５２を有する。ｎ＋型のＧａＡｓ層２５１にはｎ型のドーパントとしてＴｅを用いた。ただし、Ｔｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｐ＋型のＧａＡｓ層２５２にはｐ型のドーパントとしてＣを用いた。ただし、Ｃ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。トンネル接合層２５０を構成する半導体層は非常に高濃度なドーパントを有する。トンネル接合層２５０はＧａＩｎＡｓセル２６０のｐｎ接合のｐ層２６２とＧｅセル２３０のｐｎ接合のｎ層２３２との間にトンネル効果を利用して電流を流すために構成した。 The tunnel junction layer 250 is provided between the InGaAs cell 260 and the Ge cell 230. The tunnel junction layer 250 includes an n + type GaAs layer 251 and a p + type GaAs layer 252. Te was used as an n-type dopant for the n + -type GaAs layer 251. However, n-type dopants other than Te can be used without any problem. C was used as a p-type dopant for the p + -type GaAs layer 252. However, even p-type dopants other than C can be used without problems. The semiconductor layer constituting the tunnel junction layer 250 has a very high concentration of dopant. The tunnel junction layer 250 is configured to allow a current to flow between the pn junction p layer 262 of the GaInAs cell 260 and the pn junction n layer 232 of the Ge cell 230 using the tunnel effect.

ＩｎＧａＡｓセル２６０はｐ型のＧａＩｎＰ層２６１とｐ型のＩｎＧａＡｓ層２６２とｎ型のＩｎＧａＡｓ層２６３とｎ型のＧａＩｎＰ層２６４の四層から構成した。
ｐ型のＧａＩｎＰ層２６１は太陽光の透過側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＧａＩｎＰ層２６１はＧａＡｓセルのｐｎ接合を形成するｐ型のＩｎＧａＡｓ層２６２とｎ型のＩｎＧａＡｓ層２６３よりも高いバンドギャップエネルギーを有する。ｐ型のＧａＩｎＰ層２６１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。 The InGaAs cell 260 is composed of four layers of a p-type GaInP layer 261, a p-type InGaAs layer 262, an n-type InGaAs layer 263, and an n-type GaInP layer 264.
The p-type GaInP layer 261 is a BSF layer disposed on the sunlight transmission side. The p-type GaInP layer 261 has a higher band gap energy than the p-type InGaAs layer 262 and the n-type InGaAs layer 263 that form the pn junction of the GaAs cell. Zn was added to the p-type GaInP layer 261 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.

ｐ型のＩｎＧａＡｓ層２６２とｎ型のＩｎＧａＡｓ層２６３はＩｎＧａＡｓセル２６０におけるｐｎ接合層である。ｐ型のＩｎＧａＡｓ層２６２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＩｎＧａＡｓ層２６３にはｎ型のドーパントとしてＳｅを添加した。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The p-type InGaAs layer 262 and the n-type InGaAs layer 263 are pn junction layers in the InGaAs cell 260. Zn was added to the p-type InGaAs layer 262 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. Se was added to the n-type InGaAs layer 263 as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

ｎ型のＧａＩｎＰ層２６４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＧａＩｎＰ層２６４はＩｎＧａＡｓセル２６０のｐｎ接合を形成するｐ型のＩｎＧａＡｓ層２６２とｎ型のＩｎＧａＡｓ層２６３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＧａＩｎＰ層２６４はｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。   The n-type GaInP layer 264 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type GaInP layer 264 only needs to have a higher band gap energy than the p-type InGaAs layer 262 and the n-type InGaAs layer 263 that form the pn junction of the InGaAs cell 260. The n-type GaInP layer 264 uses Se as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.

トンネル接合層１７０はＧａＩｎＰセル１８０とＩｎＧａＡｓセル２６０との間に設けた。トンネル接合層１７０は、ｎ＋型のＧａＩｎＰ層１７１とｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１７２を有する。ｎ＋型のＧａＩｎＰ層１７１にはｎ型のドーパントとしてＴｅを用いた。ただし、Ｔｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層１７２にはｐ型のドーパントとしてＣを用いた。ただし、Ｃ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。トンネル接合層１７０を構成する半導体層は非常に高濃度なドーパントを有する。トンネル接合層１７０はＧａＩｎＰセル１８０のｐｎ接合のＧａＩｎＰセルｐ層１８２とＩｎＧａＡｓセル２６０のｐｎ接合のｎ層２６３との間にトンネル効果を利用して電流を流すために構成される。 The tunnel junction layer 170 was provided between the GaInP cell 180 and the InGaAs cell 260. The tunnel junction layer 170 includes an n + type GaInP layer 171 and a p + type AlGaAs layer 172. Te was used as an n-type dopant for the n + -type GaInP layer 171. However, n-type dopants other than Te can be used without any problem. C was used as a p-type dopant for the p + -type AlGaAs layer 172. However, even p-type dopants other than C can be used without problems. The semiconductor layer constituting the tunnel junction layer 170 has a very high concentration of dopant. The tunnel junction layer 170 is configured to allow a current to flow between the pn junction GaInP cell p layer 182 of the GaInP cell 180 and the pn junction n layer 263 of the InGaAs cell 260 using the tunnel effect.

ＧａＩｎＰセル１８０はｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１とｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３とｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４の四層から構成した。
ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１は太陽光の透過側に配置されるＢＳＦ層である。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１はＧａＩｎＰセルのｐｎ接合であるＧａＩｎＰセルｐ層１８２とＧａＩｎＰセルｎ層１８３よりも高いバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｐ型のＡｌＩｎＰ層１８１にはｐ型のドーパントとしてＺｎを添加した。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３はＧａＩｎＰセルにおけるｐｎ接合層である。ｐ型のＧａＩｎＰ層１８２にはｐ型のドーパントとしてＺｎを用いた。ただし、Ｚｎ以外のｐ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３にはをｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ｎ型のＧａＩｎＰ層１８３は反射防止膜の熱膨張係数が大きいことからＧａＡｓ基板に対して０．１の圧縮歪を有するＧａ０．５０３Ｉｎ０．４９７Ｐ層とした。 The GaInP cell 180 is composed of four layers of a p-type AlInP layer 181, a p-type GaInP layer 182, an n-type GaInP layer 183, and an n-type AlInP layer 184.
The p-type AlInP layer 181 is a BSF layer disposed on the sunlight transmission side. The p-type AlInP layer 181 only needs to have a higher band gap energy than the GaInP cell p layer 182 and the GaInP cell n layer 183 which are pn junctions of the GaInP cell. Zn was added to the p-type AlInP layer 181 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems.
The p-type GaInP layer 182 and the n-type GaInP layer 183 are pn junction layers in the GaInP cell. Zn was used for the p-type GaInP layer 182 as a p-type dopant. However, even p-type dopants other than Zn can be used without problems. For the n-type GaInP layer 183, Se was used as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. n-type GaInP layer 183 was Ga 0.503 In 0.497 P layer having a compressive strain of 0.1 with respect to the GaAs substrate because of its large thermal expansion coefficient of the antireflection film.

ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４は太陽光に入射方向に対して表面側に配置される窓層である。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はＧａＩｎＰセルのｐｎ接合を形成するｐ型のＧａＩｎＰ層１８２とｎ型のＧａＩｎＰ層１８３以上のバンドギャップエネルギーを有していればよい。ｎ型のＡｌＩｎＰ層１８４はｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。ＡｌＩｎＰ層１８４は熱膨張係数が大きいことからＧａＡｓ基板に対して０．１％の圧縮歪を有するＡｌ０．５１３Ｉｎ０．４８７Ｐ層とした。 The n-type AlInP layer 184 is a window layer disposed on the surface side with respect to the incident direction of sunlight. The n-type AlInP layer 184 only needs to have a band gap energy higher than that of the p-type GaInP layer 182 forming the pn junction of the GaInP cell and the n-type GaInP layer 183. The n-type AlInP layer 184 uses Se as an n-type dopant. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem. Since the AlInP layer 184 has a large thermal expansion coefficient, an Al 0.513 In 0.487 P layer having a compressive strain of 0.1% with respect to the GaAs substrate was used.

ｎ＋型のＧａＡｓ層２０はｎ側電極３０とオーミック接合するために設けるコンタクト層である。コンタクト層とｎ側電極３０間のコンタクト抵抗の低減を目的に高濃度にドーパントが添加される。コンタクト層であるｎ＋型のＧａＡｓ層２０にはｎ型のドーパントとしてＳｅを用いた。ただし、Ｓｅ以外のｎ型のドーパントであっても問題なく使用することができる。
次に、実施例１と同様のプロセスにより図９に示した三接合型太陽電池を作製した。 The n + -type GaAs layer 20 is a contact layer provided for ohmic contact with the n-side electrode 30. A dopant is added at a high concentration for the purpose of reducing the contact resistance between the contact layer and the n-side electrode 30. Se is used as an n-type dopant for the n + -type GaAs layer 20 which is a contact layer. However, n-type dopants other than Se can be used without any problem.
Next, the three-junction solar cell shown in FIG. 9 was fabricated by the same process as in Example 1.

１０・・・ｐ側電極
２０・・・ｎ＋型のＧａＡｓ層、コンタクト層
３０・・・ｎ側電極
４０・・・ｎ型のＧａＡｓ基板
４１・・・ｎ型のＧａＡｓ層、バッファ層
５０・・・ｎ型のＧａＩｎＰ層、エッチングストップ層
６０・・・ｐ型のＧａＡｓ基板
６１・・・ｐ型のＧａＡｓ層、バッファ層
１００・・・化合物半導体太陽電池
１０１・・・筐体
１０２・・・集光レンズ
１０３・・・放熱板
１１０・・・ｐ型のＩｎＰ基板
１２０・・・光電変換セル、ＧａＩｎＡｓＰセル
１２１・・・ｐ型のＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓＰセルＢＳＦ層
１２２・・・ｐ型のＧａＩｎＡｓＰ層、ＧａＩｎＡｓＰセルｐ層
１２３・・・ｎ型のＧａＩｎＡｓＰ層、ＧａＩｎＡｓＰセルｎ層
１２４・・・ｎ型のＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓＰセル窓層
１３０・・・ｎ型のＩｎＰ層、接合層
１４０・・・ｎ型のＧａＡｓ層、接合層
１５０・・・トンネル接合層
１５１・・・ｎ＋型のＧａＡｓ層
１５２・・・ｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層
１６０・・・光電変換セル、ＧａＡｓセル
１６１・・・ｐ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＡｓセルＢＳＦ層
１６２・・・ｐ型のＧａＡｓ層、ＧａＡｓセルｐ層
１６３・・・ｎ型のＧａＡｓ層、ＧａＡｓセルｎ層
１６４・・・ｎ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＡｓセル窓層
１７０・・・トンネル接合層
１７１・・・ｎ＋型のＧａＩｎＰ層
１７２・・・ｐ＋型のＡｌＧａＡｓ層
１８０・・・光電変換セル、ＧａＩｎＰセル
１８１・・・ｐ型のＡｌＩｎＰ層、ＧａＩｎＰセルＢＳＦ層
１８２・・・光電変換セルｐ層、ｐ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＩｎＰセルｐ層
１８３・・・光電変換セルｎ層、ｎ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＩｎＰセルｎ層
１８４・・・光電変換セル窓層、ｎ型のＡｌＩｎＰ層、ＧａＩｎＰセル窓層
１９０・・・反射防止膜
１９１・・・反射防止膜下層 ＺｎＳ層（実施例１）
１９２・・・反射防止膜上層 ＭｇＦ２層（実施例１）
２００・・・三接合型化合物半導体太陽電池
２００Ａ・・・三接合型化合物半導体太陽電池における直接接合前のｎ型のＧａＡｓ基板上積層体
２００Ｂ・・・三接合型化合物半導体太陽電池における直接接合前のｐ型のＩｎＰ基板上積層体
２００Ｃ・・・三接合型化合物半導体太陽電池における直接接合後の積層体
２００Ｄ・・・三接合型化合物半導体太陽電池におけるｎ型ＧａＡｓ基板とＧａＡｓバッファ層とエッチングストップ層を除去後の積層体
２１０・・・光電変換セル、ＧａＩｎＡｓセル
２１１・・・ｐ型のＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓセルＢＳＦ層
２１２・・・ｐ型のＧａＩｎＡｓ層、ＧａＩｎＡｓセルｐ層
２１３・・・ｎ型のＧａＩｎＡｓ層、ＧａＩｎＡｓセルｎ層
２１４・・・ｎ型のＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓセルＩｎＰ窓層
２２０・・・トンネル接合層
２２１・・・ｎ＋ＡｌＩｎＡｓ層
２２２・・・ｐ＋型ＧａＩｎＡｓＰ層
２３０・・・Ｇｅセル、Ｇｅ基板
２３１・・・ｐ型のＧｅ層、Ｇｅセルｐ層
２３２・・・ｎ型のＧｅ層、Ｇｅセルｎ層
２４０・・・格子緩和バッファ層
２４１・・・ｎ型のＧａＩｎＰ層、格子緩和バッファ層
２４２・・・ｎ型のＧａＩｎＡｓ層、格子緩和バッファ層
２５０・・・トンネル接合層
２５１・・・ｎ＋型のＧａＡｓ層
２５２・・・ｐ＋型のＧａＡｓ層
２６０・・・ＩｎＧａＡｓセル
２６１・・・ｐ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓセルＢＳＦ層
２６２・・・ｐ型のＩｎＧａＡｓ層、ＧａＩｎＡｓセルｐ層
２６３・・・ｎ型のＩｎＧａＡｓ層、ＧａＩｎＡｓセルｎ層
２６４・・・ｎ型のＧａＩｎＰ層、ＧａＩｎＡｓセル窓層
３００・・・四接合型化合物半導体太陽電池
３００Ａ・・・四接合型化合物半導体太陽電池における直接接合前のｐ型ＩｎＰ基板上積層体
３００Ｂ・・・四接合型化合物半導体太陽電池における直接接合前のｐ型ＩｎＰ基板上積層体
４００・・・三接合型化合物半導体太陽電池
４００Ａ・・・三接合型化合物半導体太陽電池のＧｅ基板上積層体
５００・・・集光型太陽電池モジュール 10 ... p-side electrode 20 ... n + type GaAs layer, contact layer 30 ... n-side electrode 40 ... n-type GaAs substrate 41 ... n-type GaAs layer, buffer layer 50 .. n-type GaInP layer, etching stop layer 60... P-type GaAs substrate 61... P-type GaAs layer, buffer layer 100... Compound semiconductor solar cell 101. Condensing lens 103 ... heat sink 110 ... p-type InP substrate 120 ... photoelectric conversion cell, GaInAsP cell
121... P-type InP layer, GaInAsP cell BSF layer 122... P-type GaInAsP layer, GaInAsP cell p-layer 123... N-type GaInAsP layer, GaInAsP cell n-layer 124. layer, GaInAsP cell window layer 130.. n-type InP layer, the bonding layer 140, ... n-type GaAs layer, the bonding layer 150 ... the tunnel junction layer 151... n + -type GaAs layer 152 .. P + type AlGaAs layer 160... Photoelectric conversion cell, GaAs cell 161... P type GaInP layer, GaAs cell BSF layer 162... P type GaAs layer, GaAs cell p layer 163. -type GaAs layer, GaAs cell n-layer 164.. n-type GaInP layer, a GaAs cell window layer 170 ... tunnel junction layer 171... n + -type GaIn Layer 172 ... p + -type AlGaAs layer 180 ... photoelectric conversion cells, AlInP layer of GaInP cell 181 ... p-type, GaInP cell BSF layer 182 ... photoelectric conversion cell p layer, p-type GaInP layer , GaInP cell p layer 183... Photoelectric conversion cell n layer, n type GaInP layer, GaInP cell n layer 184... Photoelectric conversion cell window layer, n type AlInP layer, GaInP cell window layer 190. Anti-reflection film 191 ... Anti-reflection film lower layer ZnS layer (Example 1)
192: Antireflection film upper layer MgF 2 layer (Example 1)
200... Three-junction compound semiconductor solar cell 200 A... N-type GaAs substrate stacked body 200 B before direct bonding in the three-junction compound semiconductor solar cell. Laminated body 200C on p-type InP substrate ... Laminated body 200D after direct bonding in three-junction compound semiconductor solar cell ... n-type GaAs substrate, GaAs buffer layer, and etching stop in three-junction compound semiconductor solar cell Laminated body 210 after removing the layer 210 ... photoelectric conversion cell, GaInAs cell 211 ... p-type InP layer, GaInAs cell BSF layer 212 ... p-type GaInAs layer, GaInAs cell p layer 213 ... n Type GaInAs layer, GaInAs cell n layer 214... N type InP layer, GaInAs cell InP window layer 22 ... tunnel junction layer 221... N + AlInAs layer 222 ... p + -type GaInAsP layer 230 ... Ge cell, Ge substrate 231 ... p-type Ge layer, Ge cell p layer 232 ... n-type Ge layer, Ge cell n layer 240... lattice relaxation buffer layer 241... n-type GaInP layer, lattice relaxation buffer layer 242... n-type GaInAs layer, lattice relaxation buffer layer 250. Tunnel junction layer 251... N + type GaAs layer 252... P + type GaAs layer 260... InGaAs cell 261... P type GaInP layer, GaInAs cell BSF layer 262. InGaAs layer, GaInAs cell p layer 263... N-type InGaAs layer, GaInAs cell n layer 264... N-type GaInP layer, GaInAs cell window layer 300. · Four-junction compound semiconductor solar cell 300A · · · p-type InP substrate laminate 300B before direct bonding in a four-junction compound semiconductor solar cell · · · p-type InP before direct bonding in a four-junction compound semiconductor solar cell Laminate on substrate 400... Three-junction compound semiconductor solar cell 400 A... Ge laminate on Ge substrate of three-junction compound semiconductor solar cell 500.

特表２０１４−５１４７４６号公報Special table 2014-514746 gazette

Claims (7)

複数の化合物半導体層が積層されてなる光電変換セルを少なくとも一つ含む光電変換装置であって、光入射側の光電変換セルＡの光入射側に近接して誘電体層が配置されており、
前記光電変換セルＡの熱膨張係数と、前記誘電体層の熱膨張係数とが異なっており、
前記光電変換セルＡは基板に対して歪を有することを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device including at least one photoelectric conversion cell formed by laminating a plurality of compound semiconductor layers, wherein a dielectric layer is disposed adjacent to the light incident side of the photoelectric conversion cell A on the light incident side,
The thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A is different from the thermal expansion coefficient of the dielectric layer,
The photoelectric conversion cell A has a distortion with respect to a substrate. 前記誘電体層の熱膨張係数は光電変換セルＡの熱膨張係数よりも大きく、前記光電変換セルＡは基板に対して圧縮歪を有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。   2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of the dielectric layer is larger than a thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A, and the photoelectric conversion cell A has a compressive strain with respect to the substrate. 前記誘電体層の熱膨張係数は光電変換セルＡの熱膨張係数よりも小さく、前記光電変換セルＡは基板に対して引っ張り歪みを有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。   2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a thermal expansion coefficient of the dielectric layer is smaller than a thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion cell A, and the photoelectric conversion cell A has a tensile strain with respect to the substrate. 前記光電変換セルＡは、ｐｎ接合を形成するｐ型層およびｎ型層と、前記ｎ型層上に配置され、前記ｐ型層および前記ｎ型層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窓層と、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion cell A includes a p-type layer and an n-type layer that form a pn junction, a window layer that is disposed on the n-type layer and has a larger band gap energy than the p-type layer and the n-type layer, The photoelectric conversion device according to claim 1, comprising: 前記窓層が、基板に対して歪を有する化合物半導体層である、請求項４に記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 4, wherein the window layer is a compound semiconductor layer having a strain with respect to the substrate. 前記窓層および前記ｎ型層が、基板に対して歪を有する前記化合物半導体層である、請求項４に記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 4, wherein the window layer and the n-type layer are the compound semiconductor layer having a strain with respect to a substrate. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電変換装置と、光を前記光電変換装置に集光させる集光光学素子と、を備える集光型光電変換装置。   A condensing photoelectric conversion apparatus comprising the photoelectric conversion apparatus according to claim 1 and a condensing optical element that condenses light on the photoelectric conversion apparatus.
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