JPH03235376A - タンデム型太陽電池の製造方法 - Google Patents
タンデム型太陽電池の製造方法Info
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- JPH03235376A JPH03235376A JP2031205A JP3120590A JPH03235376A JP H03235376 A JPH03235376 A JP H03235376A JP 2031205 A JP2031205 A JP 2031205A JP 3120590 A JP3120590 A JP 3120590A JP H03235376 A JPH03235376 A JP H03235376A
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- gaas
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明はシリコン太陽電池と化合物半導体太陽電池を
複合化したタンデム型太陽電池の製造方法に関するもの
である。
複合化したタンデム型太陽電池の製造方法に関するもの
である。
［従来の技術］
太陽電池はエネルギ源を太陽光に求めるため、従来の火
力発電を原因とする二酸化炭素による温暖化問題や、原
子力発電における安全性の問題等の生じないクリーンな
エネルギとして、開発が進められている。太陽電池はそ
の材料より化合物半導体系、単結晶または多結晶シリコ
ン系、アモルファスシリコン系等がある。光電変換効率
では化合物半導体系が優れた特性を示すが、コスト的に
はアモルファスシリコン系が優れており、材料によって
それぞれ長所および欠点がある。また、従来の１組のｐ
ｎ接合を有する太陽電池では、太陽光エネルギの一部し
か電気エネルギに変換できないため、エネルギギャップ
の異なる材料で作製した複数の太陽電池を積層したタン
デム型太陽電池による変換効率の向上が試みられている
。
力発電を原因とする二酸化炭素による温暖化問題や、原
子力発電における安全性の問題等の生じないクリーンな
エネルギとして、開発が進められている。太陽電池はそ
の材料より化合物半導体系、単結晶または多結晶シリコ
ン系、アモルファスシリコン系等がある。光電変換効率
では化合物半導体系が優れた特性を示すが、コスト的に
はアモルファスシリコン系が優れており、材料によって
それぞれ長所および欠点がある。また、従来の１組のｐ
ｎ接合を有する太陽電池では、太陽光エネルギの一部し
か電気エネルギに変換できないため、エネルギギャップ
の異なる材料で作製した複数の太陽電池を積層したタン
デム型太陽電池による変換効率の向上が試みられている
。
［発明が解決しようとする課題］
また、化合物半導体系太陽電池は高価でかつ小面積のも
のしか作製できないことから、廉価で軽量化および大面
積化の可能なシリコン基板を用いることが検討されてい
る。しかしながら、シリコンと化合物半導体との間には
格子定数の違いや結晶の極性の違いが存在することから
、”化合物半導体結晶中に多数の結晶欠陥が発生し、化
合物半導体基板上に形成された太陽電池はど高効率のも
のは実現されていないのが現状である。たとえば、シリ
コン基板上にヘテロエピタキシャル成長したｍ−ｖ族化
合物半導体、たとえば、ＧａＡｓは格子定数が違うこと
およびシリコンが無極性であり、ＧａＡｓが有極性であ
ることから多くの結晶欠陥（転位）を含んでいる。この
ため、ＧａＡｓ太陽電池の変換効率はＧａＡｓ基板上に
ホモエピタキシャル成長したものに比べると著しく劣っ
ている。
のしか作製できないことから、廉価で軽量化および大面
積化の可能なシリコン基板を用いることが検討されてい
る。しかしながら、シリコンと化合物半導体との間には
格子定数の違いや結晶の極性の違いが存在することから
、”化合物半導体結晶中に多数の結晶欠陥が発生し、化
合物半導体基板上に形成された太陽電池はど高効率のも
のは実現されていないのが現状である。たとえば、シリ
コン基板上にヘテロエピタキシャル成長したｍ−ｖ族化
合物半導体、たとえば、ＧａＡｓは格子定数が違うこと
およびシリコンが無極性であり、ＧａＡｓが有極性であ
ることから多くの結晶欠陥（転位）を含んでいる。この
ため、ＧａＡｓ太陽電池の変換効率はＧａＡｓ基板上に
ホモエピタキシャル成長したものに比べると著しく劣っ
ている。
このようなヘテロエピタキシャル成長の転位低減のため
に、グレーティングバッファ層、超格子バッファ層、２
温度成長法、熱サイクルアニール法等の方法が行われて
いるが、いまのところ１×１０６ｃｍ−２以下の転位密
度のものは得られていない。
に、グレーティングバッファ層、超格子バッファ層、２
温度成長法、熱サイクルアニール法等の方法が行われて
いるが、いまのところ１×１０６ｃｍ−２以下の転位密
度のものは得られていない。
この発明の目的は、化合物半導体太陽電池の結晶中の結
晶欠陥を低減することにより高効率の太陽電池を製造す
る方法を提供することにある。
晶欠陥を低減することにより高効率の太陽電池を製造す
る方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明のタンデム型太陽電池の製造方法は、ｍ−ｖ族
化合物半導体基板の上方に少なくとも１つのｍ−ｖ族化
合物半導体太陽電池を形成し、■−Ｖ族化合物半導体太
陽電池の上にシリコン太陽電池を形成し、シリコン太陽
電池形成後に■−ｖ族化合物半導体基板を除去する各工
程を備えている。
化合物半導体基板の上方に少なくとも１つのｍ−ｖ族化
合物半導体太陽電池を形成し、■−Ｖ族化合物半導体太
陽電池の上にシリコン太陽電池を形成し、シリコン太陽
電池形成後に■−ｖ族化合物半導体基板を除去する各工
程を備えている。
この発明の好ましい１つの実施態様によれば、ｍ−ｖ族
化合物半導体基板の上にエツチング除去層を形成し、エ
ツチング除去層の上に少なくとも１つのｍ−ｖ族化合物
半導体太陽電池を形成し、ｍ−ｖ族化合物半導体太陽電
池の上にシリコン太陽電池を形成し、シリコン太陽電池
形成後にエツチング除去層をエツチングして除去するこ
とによりｍ−ｖ族化合物半導体基板を剥離する各工程を
備えている。
化合物半導体基板の上にエツチング除去層を形成し、エ
ツチング除去層の上に少なくとも１つのｍ−ｖ族化合物
半導体太陽電池を形成し、ｍ−ｖ族化合物半導体太陽電
池の上にシリコン太陽電池を形成し、シリコン太陽電池
形成後にエツチング除去層をエツチングして除去するこ
とによりｍ−ｖ族化合物半導体基板を剥離する各工程を
備えている。
この好ましい実施態様において、エツチング除去層とし
ては、たとえばアルミニウム砒素層を用い、これをフッ
酸中に浸漬することによってエツチングし除去すること
ができる。
ては、たとえばアルミニウム砒素層を用い、これをフッ
酸中に浸漬することによってエツチングし除去すること
ができる。
この発明においてｍ−ｖ族化合物半導体太陽電池として
用いることができるものとしては、たとえばＧａＡｓ、
ＧａＰ、およびＩｎＰなどの２元系化合物半導体や、Ａ
ｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ。
用いることができるものとしては、たとえばＧａＡｓ、
ＧａＰ、およびＩｎＰなどの２元系化合物半導体や、Ａ
ｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ。
ＡＩＩ ｎＡｓ、ＡＩＩ ｎＰ、ＡｌＧａＰおよびＧａ
ＡｓＰなどの３元系化合物半導体を挙げることができる
。
ＡｓＰなどの３元系化合物半導体を挙げることができる
。
また、この発明においてｍ−ｖ族化合物半導体基板の上
方に形成されるｍ−ｖ族化合物半導体太陽電池は、２組
以上の太陽電池をタンデム構造に積み重ねたものであっ
てもよい。
方に形成されるｍ−ｖ族化合物半導体太陽電池は、２組
以上の太陽電池をタンデム構造に積み重ねたものであっ
てもよい。
この発明においてシリコン太陽電池形成後に■−Ｖ族化
合物半導体基板を除去する方法としては、たとえば、基
板全体を機械的にまたはエツチングによって除去しても
よいし、また入射窓の部分を選択的にエツチングで除去
してもよい。
合物半導体基板を除去する方法としては、たとえば、基
板全体を機械的にまたはエツチングによって除去しても
よいし、また入射窓の部分を選択的にエツチングで除去
してもよい。
また上述の好ましい実施態様のように、基板と太陽電池
との間にエツチング除去層を形成して、このエツチング
除去層をエツチングして除去することにより基板を剥離
してもよい。このような好ましい実施態様によれば、剥
離した基板を回収し再研磨して使用することができるの
で、経済的である。
との間にエツチング除去層を形成して、このエツチング
除去層をエツチングして除去することにより基板を剥離
してもよい。このような好ましい実施態様によれば、剥
離した基板を回収し再研磨して使用することができるの
で、経済的である。
［発明の作用効果コ
上述のように、シリコン基板上に■−ｖ族化合物半導体
の太陽電池を積み重ねる場合には格子定数が違うことお
よびシリコンが無極性であり化合物半導体が有極性であ
ることからアンチフェーズドメインにより多くの結晶欠
陥や転位が発生する。
の太陽電池を積み重ねる場合には格子定数が違うことお
よびシリコンが無極性であり化合物半導体が有極性であ
ることからアンチフェーズドメインにより多くの結晶欠
陥や転位が発生する。
この発明に従えば、ｍ−ｖ族化合物半導体基板の上にシ
リコンを成長させているため上述のようなアンチフェー
ズドメインなどの問題を生じることはない。また、シリ
コンに転位が存在しても変換効率にはそれほど大きな影
響を与えないと考えられる。このことは、多結晶シリコ
ンやアモルファスシリコンで高効率の太陽電池が作製さ
れていることからも明らかである。したがって、この発
明のように■−■族化合物半導体太陽電池の上にシリコ
ン太陽電池をヘテロエピタキシャル成長させることによ
り、従来よりも高効率の太陽電池を得ることかできる。
リコンを成長させているため上述のようなアンチフェー
ズドメインなどの問題を生じることはない。また、シリ
コンに転位が存在しても変換効率にはそれほど大きな影
響を与えないと考えられる。このことは、多結晶シリコ
ンやアモルファスシリコンで高効率の太陽電池が作製さ
れていることからも明らかである。したがって、この発
明のように■−■族化合物半導体太陽電池の上にシリコ
ン太陽電池をヘテロエピタキシャル成長させることによ
り、従来よりも高効率の太陽電池を得ることかできる。
［実施例コ
第１図は、この発明の一実施例を説明するための断面図
である。第１図は、この発明に従い順次太陽電池を成長
させた後に、基板を除去して電極を形成した後の状態を
示しており、作製後に上下を逆にして使用するときの状
態を示している。第１図を参照して、半絶縁性ＧａＡｓ
基板１２上に、ノンドープＡｌＡｓ層１１を１００ＯＡ
ＳＳｉドープｎ”−ＧａＡｓ層１０を１０００人、Ｓｉ
ドープｎ” Ａ１０９Ｇａｏ、、Ａｓ層９を１０００
Ａ、Ｓｉドープｎ−Ａｌｏ、ｓ Ｇａｏ２Ａｓ層８を４
μｍ、Ｚｎドープｐ Ａｌ！ｏ、ｓ Ｇａｏ２Ａｓ層
７を５μｍ、Ｓｉドープｎ”−ＡＩ！。、Ｇａ。
である。第１図は、この発明に従い順次太陽電池を成長
させた後に、基板を除去して電極を形成した後の状態を
示しており、作製後に上下を逆にして使用するときの状
態を示している。第１図を参照して、半絶縁性ＧａＡｓ
基板１２上に、ノンドープＡｌＡｓ層１１を１００ＯＡ
ＳＳｉドープｎ”−ＧａＡｓ層１０を１０００人、Ｓｉ
ドープｎ” Ａ１０９Ｇａｏ、、Ａｓ層９を１０００
Ａ、Ｓｉドープｎ−Ａｌｏ、ｓ Ｇａｏ２Ａｓ層８を４
μｍ、Ｚｎドープｐ Ａｌ！ｏ、ｓ Ｇａｏ２Ａｓ層
７を５μｍ、Ｓｉドープｎ”−ＡＩ！。、Ｇａ。
Ａｓ層６を１０００ＡＳＳｉドープｎ−Ａ Ｉ ０．３
５Ｇ ａ ｏ６．Ａ ｓ層５を１μｍ、Ｓｉドープｎ−
ＧａＡｓ層４を１μｍ５Ｚｎドープｐ” −ＧａＡｓ層
３を３μｍ成長させた。原料としては、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ） 、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、アルシン（ＡｓＨ３：１０％水素希釈）、シラン
（Ｓ Ｉ Ｈ４） 、ジメジル亜鉛（ＴＭＺｎ）を用い
た。成長温度は７３０℃であり、ＡｓＨ３／ＴＭＧａ比
は７５とした。
５Ｇ ａ ｏ６．Ａ ｓ層５を１μｍ、Ｓｉドープｎ−
ＧａＡｓ層４を１μｍ５Ｚｎドープｐ” −ＧａＡｓ層
３を３μｍ成長させた。原料としては、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ） 、）リメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、アルシン（ＡｓＨ３：１０％水素希釈）、シラン
（Ｓ Ｉ Ｈ４） 、ジメジル亜鉛（ＴＭＺｎ）を用い
た。成長温度は７３０℃であり、ＡｓＨ３／ＴＭＧａ比
は７５とした。
このようにして得られたエピタキシャル基板の上に、Ｃ
ＶＤ法により多結晶シリコンを形成し、２ｍｍ間隔の網
状電極を形成した後、ＣＶＤ法によりＳｉのｐｎ接合を
形成して、ｎ−シリコン層２およびｐ−シリコン層１を
形成した。次にシリコンのエピタキシャル層表面をワッ
クスで被覆した後、フッ酸中に浸漬し、ＡＡ’ＡｓＡｌ
Ａｓ層択的にエツチングすることによってエピタキシャ
ル成長層をＧａＡｓ基板１２から剥離した。
ＶＤ法により多結晶シリコンを形成し、２ｍｍ間隔の網
状電極を形成した後、ＣＶＤ法によりＳｉのｐｎ接合を
形成して、ｎ−シリコン層２およびｐ−シリコン層１を
形成した。次にシリコンのエピタキシャル層表面をワッ
クスで被覆した後、フッ酸中に浸漬し、ＡＡ’ＡｓＡｌ
Ａｓ層択的にエツチングすることによってエピタキシャ
ル成長層をＧａＡｓ基板１２から剥離した。
次にＲＩＥ法で、選択的にエツチングし、ＡｕＧｅ電極
を蒸着した。第１図に示すように、ｎ−シリコン層２の
上に電極１４、ｎ” −Ａ Ｉ ０．３５Ｇａ ０．６
．Ａ ８層５の上に電極１５、ｎ” −ＧａＡｓ層１０
の上に電極１６、ｐ−シリコン層１の裏面に裏面電極１
３を形成した。
を蒸着した。第１図に示すように、ｎ−シリコン層２の
上に電極１４、ｎ” −Ａ Ｉ ０．３５Ｇａ ０．６
．Ａ ８層５の上に電極１５、ｎ” −ＧａＡｓ層１０
の上に電極１６、ｐ−シリコン層１の裏面に裏面電極１
３を形成した。
以上のようにして得られたタンデム型太陽電池に、ＡＭ
ｌ、５の標準太陽光を照射したところ、３個のｐｎ接合
の間に、それぞれ１．５．１．１．０．７ｖの解放電圧
が発生した。
ｌ、５の標準太陽光を照射したところ、３個のｐｎ接合
の間に、それぞれ１．５．１．１．０．７ｖの解放電圧
が発生した。
また、光電変換効率を測定したところ、３３％であり、
従来のタンデム型太陽電池の約２０％に比べ非常に高い
光電変換効率を示した。
従来のタンデム型太陽電池の約２０％に比べ非常に高い
光電変換効率を示した。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。
図において、１はｐ−シリコン層、２はｎ−シリコン層
、３はｐ” −Ｇ ａ Ａ ｓ層、４はｎ−ＧａＡｓ層
、５はｎ Ａ Ｉ ０．３５Ｇ ａ ｏ、 ６．Ａ
Ｓ層、６はｎ” Ａ１．）、ｇ Ｇａｏ、Ａｓ層、７
はｐＡＡ’。 ＢＧａｏ、２Ａｓ層、８はｎ Ａ１０９Ｇａｏ２ＡＳ
層、９はｎ” ＡＩｏ９Ｇａｏ、Ｉ Ａｓ層、１０は
ｎ”−ＧａＡｓ層、１１はＡｌＡｓ層、１２はＧａＡｓ
基板、１３，１４．１５．１６は電極を示す。
、３はｐ” −Ｇ ａ Ａ ｓ層、４はｎ−ＧａＡｓ層
、５はｎ Ａ Ｉ ０．３５Ｇ ａ ｏ、 ６．Ａ
Ｓ層、６はｎ” Ａ１．）、ｇ Ｇａｏ、Ａｓ層、７
はｐＡＡ’。 ＢＧａｏ、２Ａｓ層、８はｎ Ａ１０９Ｇａｏ２ＡＳ
層、９はｎ” ＡＩｏ９Ｇａｏ、Ｉ Ａｓ層、１０は
ｎ”−ＧａＡｓ層、１１はＡｌＡｓ層、１２はＧａＡｓ
基板、１３，１４．１５．１６は電極を示す。
Claims (5)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体基板の上方に少なくとも
１つのIII−Ｖ族化合物半導体太陽電池を形成し、 前記III−Ｖ族化合物半導体太陽電池の上にシリコン太
陽電池を形成し、 前記シリコン太陽電池形成後に、前記III−Ｖ族化合物
半導体基板を除去する各工程を備える、タンデム型太陽
電池の製造方法。 - （２）III−Ｖ族化合物半導体基板の上にエッチング除
去層を形成し、 前記エッチング除去層の上に少なくとも１つのIII−Ｖ
族化合物半導体太陽電池を形成し、 前記III−Ｖ化合物半導体太陽電池の上にシリコン太陽
電池を形成し、 前記シリコン太陽電池形成後に、前記エッチング除去層
をエッチングして除去することにより前記III−Ｖ族化
合物半導体基板を剥離する各工程を備える、タンデム型
太陽電池の製造方法。 - （３）前記III−Ｖ族化合物半導体太陽電池がＧａＡｓ
Ｐである、請求項１または２に記載のタンデム型太陽電
池の製造方法。 - （４）前記III−Ｖ族化合物半導体太陽電池が、ＧａＡ
ｓである、請求項１または２に記載のタンデム型太陽電
池の製造方法。 - （５）前記III−Ｖ族化合物半導体太陽電池が、ＧａＡ
ｓとＡｌＧａＡｓをタンデム構造に積み重ねた太陽電池
である請求項１または２に記載のタンデム型太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031205A JPH03235376A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031205A JPH03235376A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03235376A true JPH03235376A (ja) | 1991-10-21 |
Family
ID=12324917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2031205A Pending JPH03235376A (ja) | 1990-02-10 | 1990-02-10 | タンデム型太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03235376A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488890B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-02-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound solar battery and manufacturing method thereof |
| JP2011151392A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-08-04 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、半導体基板の製造方法及び光電変換装置の製造方法 |
| JP2014099665A (ja) * | 2009-05-08 | 2014-05-29 | Emcore Solar Power Inc | Ｉｖ／ｉｉｉ−ｖ族ハイブリッド合金を有する反転多接合太陽電池 |
-
1990
- 1990-02-10 JP JP2031205A patent/JPH03235376A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488890B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-02-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound solar battery and manufacturing method thereof |
| JP2014099665A (ja) * | 2009-05-08 | 2014-05-29 | Emcore Solar Power Inc | Ｉｖ／ｉｉｉ−ｖ族ハイブリッド合金を有する反転多接合太陽電池 |
| JP2011151392A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-08-04 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、半導体基板の製造方法及び光電変換装置の製造方法 |
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