(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウム基板と、
該ゲルマニウム基板上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成された第１導電型の第１のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層と、
該第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層上にｐｎ接合を構成すべく形成された第２導電型の第２のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層
とから少なくともなり、前記第１及び第２のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層中のＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値であり、格子不整合率が−０．０５％〜＋０.０５％の範囲内であることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＧａＡｓ層と、該ＧａＡｓ層の上に形成されたＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層からなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１及び第２のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層中のＩｎの組成ｘが、０．００７≦ｘ≦０．０１４の範囲の値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記ｐｎ接合をボトムセルとし、該ボトムセルの上に、前記第1及び第2のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層よりも禁制帯幅の大きな半導体から構成された他のｐｎ接合からなるトップセルが形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項５】
前記ゲルマニウム基板上に、更に他のｐｎ接合を形成すべく前記ゲルマニウム基板と反対導電型のゲルマニウム層が形成され、該更に他のｐｎ接合を基板側セルとしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項６】
ゲルマニウム基板上にＧａＡｓバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
ＧａＡｓバッファ層の上にＩｎxＧａ1‐xＡｓバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
該ＩｎxＧａ1‐xＡｓバッファ層の上に第１導電型の第１のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層をエピタキシャル成長する工程と、
該第１のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層の上に第２導電型の第２のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層をエピタキシャル成長する工程と、
とから少なくともなり、前記ＩｎxＧａ1‐xＡｓバッファ層、第１及び第２のＩｎxＧａ1‐xＡｓ層中のＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値であり、格子不整合率が−０．０５％〜＋０.０５％の範囲内であることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星等の電源として用いられるような高効率の太陽電池に係り、特にIII −Ｖ族間化合物半導体（以下において「III −Ｖ族化合物半導体」と略記する。）を用いた太陽電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球の温暖化の問題と関連し、深刻なエネルギー問題に直面している人類にとって、太陽電池は、化石燃料に代わるクリーンなエネルギー源として注目されている。しかしながら、太陽電池が実用化できるか否かはそのコスト・パフォーマンスに依存するところ極めて大である。即ち、太陽電池においては生産単価をいかに安くするかは極めて重要な点である。
【０００３】
ＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導体を用いた太陽電池は高効率であるという特徴を有するものの、III −Ｖ族化合物半導体基板の価格が極めて高いという問題を内在している。例えば、ＧａＡｓ基板は、大きさやそのグレードにもよるが、１枚数万円乃至１０万円以上する極めて高価な半導体基板である。そこで、比較的安価で、且つ機械的強度の強いＧｅ基板を用い、この上にIII −Ｖ族化合物半導体をヘテロエピタキシャル成長したIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池が注目されている。
【０００４】
従来、Ｇｅ基板上にヘテロエピタキシャル成長したIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池としては、ＧａＡｓ／Ｇｅヘテロエピタキシャル成長太陽電池が知られている。さらに、このＧａＡｓ／Ｇｅヘテロエピタキシャル成長太陽電池の上にさらにＧａＡｓに格子整合し、且つＧａＡｓよりも禁制帯幅Ｅｇが広いＩｎＧａＰ太陽電池を積層したタンデム構造太陽電池も知られている。ＧａＡｓ／Ｇｅヘテロエピタキシャル成長太陽電池およびＧａＡｓ／ＩｎＧａＰタンデム構造太陽電池は、Ｇｅ基板上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等の方法にてヘテロエピタキシャル成長される。このヘテロエピタキシャル成長においては、単元素半導体であるＧｅ基板の表面格子と、ＧａとＡｓからなる表面格子との間の格子不整合によるアンチフェイズドメイン等の相分離層の形成が問題となる。このような、相分離層の形成を回避するために、Ｇｅ基板の表面にＧａＡｓ層を成長させる際には、先ず、６００℃以下の低温で０．１μｍ程度の薄さの低温バッファ層を成長させ、さらに通常の成長温度（７００℃程度）まで昇温し、比較的厚い（２〜３μｍ）ＧａＡｓバッファ層を成長する。そして、これらの、低温バッファ層及び比較的厚いＧａＡｓバッファ層を形成してから所望のＧａＡｓ太陽電池を構成するために必要な所定の積層構造、或いはＧａＡｓ／ＩｎＧａＰタンデム太陽電池を構成する積層構造を成長する。
【０００５】
この場合、Ｇｅ／ＧａＡｓヘテロ界面で発生する転位や欠陥は、上記の薄い低温バッファ層や比較的厚いＧａＡｓバッファ層により低減されると考えられていた。しかしながら、現実には、良好なＧｅ／ＧａＡｓヘテロエピタキシャル成長は得られていない。即ち、
（ｉ）ＧａＡｓとＧｅの格子定数の違いから生じるミスフィット転位、
（ii）ＧａＡｓとＧｅの熱膨張係数の違いか冷却中に発生する転位、
を除去するのは困難であった。従来、バッファ層として歪み超格子層等が用いられ、若干の転位低減の効果が示されたが、大きな改善には成らなかった。上記（ｉ）のミスフィット転位は、Ｇｅ基板に対して０．０８％程度の格子不整合率を有するＧａＡｓ層の厚さがおよそ０．３〜０．５μｍを超える厚さになると、内部歪みを緩和するために発生するものと考えられる。このため、太陽光を有効に吸収するために、２〜３μｍ以上の厚さを必要とするＧａＡｓ太陽電池層においては、ミスフィット転位の発生を防止するのは困難である。また、（ii）の成長温度から室温に冷却する際に発生する転位等は、熱膨張係数の違い（Ｇｅ：５．５×１０6 Ｋ-1、ＧａＡｓ：６．０×１０6 Ｋ-1）によるもので発生を完全に防止するのは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を除去するものであり、安価で機械的強度の強いＧｅ基板上にヘテロエピタキシャル成長した高い変換効率の太陽電池を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、安価で機械的強度が強く、且つ変換効率の高い多接合型太陽電池を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、Ｇｅ基板を用いたヘテロエピタキシャル成長時に、ヘテロエピタキシャル成長層と基板との界面における結晶欠陥や界面近傍での高抵抗層の生成を回避できる太陽電池の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ゲルマニウム（Ｇｅ）基板と、このゲルマニウム基板上に形成されたバッファ層と、このバッファ層の上に形成された第１導電型の第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層と、この第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層上にｐｎ接合を構成すべく形成された第２導電型の第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層とから少なくともなり、第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層中のＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値である太陽電池であることを第１の特徴とする。ここで、「第１導電型」と「第２導電型」は互いに反対導電型であり、一方がｎ型ならば他方はｐ型である。Ｉｎの組成ｘは、好ましくは０．００７≦ｘ≦０．０１４の範囲の値とすれば良く、ｘ＝０．０１が最も好ましい。
【００１０】
本発明の第１の特徴においては、有効に太陽光を電気エネルギーに変換するために、第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層の内の少なくとも一方を２〜３μｍの厚さ、若しくはこれ以上の厚さに形成した場合においても、Ｉｎの組成ｘを０．００５〜０．０１５の割合で第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層中に添加することにより、格子不整合率が−０．０５％〜＋０．０５％の範囲内にできる。Ｉｎの組成ｘを、ｘ＝０．０１とすれば、格子不整合率は、ほぼ零とみなすことが可能な程度の極僅かな値となる。このように第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層の格子定数をＧｅ基板の格子定数に極めて近い値にして、整合させているので、ヘテロ接合固有のミスフィット転位の発生を防止することが出来る。また、ＧａＡｓ層にＩｎを添加することにより、熱膨張係数をＧｅ基板に近づける効果もある。従って、本発明の第１の特徴により、太陽電池の変換効率を低下させる要因である転位や欠陥の発生を防止でき、高い変換効率の太陽電池を安価で機械的強度の強いＧｅ基板上に作製できるようになる。
【００１１】
本発明の第１の特徴において、バッファ層を、ＧａＡｓ層と、このＧａＡｓ層の上に形成されたＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値のＩｎxＧａ1-xＡｓ層から構成することが好ましい。ＧａＡｓ層からなるバッファ層は、０．１μｍ程度の薄さの比較的低温で形成した膜とすることにより、単元素半導体であるＧｅ基板の表面格子と、ＧａとＡｓからなる表面格子との間の格子不整合によるアンチフェイズドメイン等の相分離層の形成を回避できる。また、Ｉｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値のＩｎxＧａ1-xＡｓ層からなるバッファ層を形成することにより、原子レベルの界面の平坦性と、ＩｎxＧａ1-xＡｓ層の格子定数とＧｅ基板の格子定数との整合を可能とする。ＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層の格子不整合率が−０．０５％〜＋０．０５％の範囲内にできるので、ＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層の厚さを２〜３μｍ以上にしても、ミスフィット転位や欠陥が発生することもないので、この上に結晶の完全性の高い良好な第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層が成長でき、良好な表面モフォロジーと、高い開放電圧ＶOC及び高い変換効率（発電効率）ηを得ることが出来る。
【００１２】
さらに、本発明の第１の特徴において、上記のｐｎ接合をボトムセルとし、このボトムセルの上に、第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層よりも禁制帯幅Ｅｇの大きな半導体から構成された他のｐｎ接合からなるトップセルを形成してもよい。このような、多接合型の太陽電池とすれば、トップセルとボトムセルとで波長分担することができるので、変換効率（発電効率）ηを３０％以上の高効率にし、しかも低コストの太陽電池が提供できる。
【００１３】
さらに、本発明の第１の特徴において、ゲルマニウム基板上に、更に他のｐｎ接合を形成すべくゲルマニウム基板と反対導電型のゲルマニウム層を形成し、この更に他のｐｎ接合を基板側セルとして、多接合型太陽電池とすることも可能である。基板側セル、トップセルとボトムセルとで波長分担することにより、さらに高い変換効率ηを得ることが出来る。第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層はＧａＡｓより禁制帯幅Ｅｇが小さいため、多接合型太陽電池においては、基板側セル、ボトムセル、トップセルと順次禁制帯幅Ｅｇが広くなるように、構成材料を選択することが容易となる。このように、構成材料の選択の自由度を高くし、且つ、実質的な発電に寄与できる波長スペクトル帯域を増大できる。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、
（イ）ゲルマニウム（Ｇｅ）基板上にＧａＡｓバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
（ロ）このＧａＡｓバッファ層の上にＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層をエピタキシャル成長する工程と、
（ハ）このＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層の上に第１導電型の第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層をエピタキシャル成長する工程と、
（ニ）この第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層の上に第２導電型の第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層をエピタキシャル成長する工程と、
とから少なくともなり、ＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層、第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層中のＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値である太陽電池の製造方法であることである。本発明の第２の特徴に係るエピタキシャル成長は、ＭＯＣＶＤ法、化学ビーム・エピタキシー（ＣＢＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、原子層エピタキシー（ＡＬＥ）法あるいは分子層エピタキシー（ＭＬＥ）法等を用いることが出来る。例えば、ＭＯＣＶＤ法の場合は、ＧａＡｓバッファ層を６００℃程度の比較的低温で形成すれば、Ｇｅ基板とＧａＡｓバッファ層との間のアンチフェイズドメイン等の相分離層の形成を回避できる。また、ＩｎxＧａ1-xＡｓバッファ層、第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層のエピタキシャル成長は、ＧａＡｓバッファ層（低温バッファ層）の基板温度より高い温度、たとえば６５０℃〜７００℃とすればよい。
【００１５】
本発明の第２の特徴において、Ｉｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値となるようにすることにより、格子不整合率が−０．０５％〜＋０．０５％の範囲内にできる。このように第１及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層の格子定数をＧｅ基板の格子定数に極めて近い値にして、整合させているので、ヘテロ接合固有のミスフィット転位の発生を防止することが出来る。また、ＧａＡｓ層にＩｎを添加することにより、熱膨張係数をＧｅ基板に近づける効果もある。従って、本発明の第２の特徴に係る太陽電池の製造方法より、ヘテロ界面におけるミスフィット転位や欠陥の発生を防止でき、高い変換効率を有し、しかも安価で機械的強度の強い太陽電池が製造できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る単一接合型Ｇａ0.99Ｉｎ0.01Ａｓ太陽電池の構造を示す。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る単一接合型Ｇａ0.99Ｉｎ0.01Ａｓ太陽電池は、厚さ１５０〜３５０μｍ程度で、［０１１］方向に５〜９°オフした（１００）面を有するＧｅ基板２１上に、厚さ０．０５μｍ〜０．１μｍ以下程度の薄い低温ＧａＡｓバッファ層２２を介して、厚さ２〜３μｍ程度の比較的厚いＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３を堆積し、さらに、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池層を配置している。Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３は、ｐ型（Ｚｎドープ）で不純物密度５×１０18ｃｍ-3の層である。
【００１８】
一方、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池層は、下から、ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ裏面電界（Back Surface Field）層２４、本発明の第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層となるｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、本発明の第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層となるｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７およびＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２が順に堆積され、構成されている。
【００１９】
ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ裏面電界層２４は、厚さ０．０５μｍ〜０．１μｍで、Ｚｎドープの不純物密度２×１０18ｃｍ-3の層である。ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５は、厚さ２．５μｍ〜３．５μｍで、Ｚｎドープの不純物密度１×１０17ｃｍ-3の層である。ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６は、厚さ０．０５μｍ〜０．２μｍで、Ｓｉドープの不純物密度２×１０18ｃｍ-3の層である。また、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７は、厚さ０．０３μｍ〜０．１μｍの層で、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２は、厚さ０．２μｍ〜０．５μｍの層である。そして、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２８の上に表面電極（Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ）３０が、凹部の底部に露出したＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３の上に裏面電極（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ）２９が配置されている。
【００２０】
図１に示すようなｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６およびｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５からなるｐｎ接合半導体太陽電池においては、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６を光入射側とし、その下層のｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５で吸収された光子は１対の正孔−電子を生成し、このうち少数キャリヤである電子は拡散で移動し、ｐ−ｎ界面の空乏層まで到達すると空乏層の大きな電界によってｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６に流れ込み、電流となる。ところがｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５で生じた電子のうちには拡散によって裏面電極２９に入り込むものもあり、それらはもはやｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５に戻ることはできず、いずれ多数キャリヤである正孔と結合し消滅して、電流とはならない。このような裏面再結合損失を防ぐために、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５で生じた少数キャリヤ  （電子）をなるべく裏面電極２９に近付けないようにｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界  層２４がｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５の下に設けてある。ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４はｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５で生じた少数キャリヤに対してバンド障壁として作用する。裏面電界ベース層としては、ベース層材料のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓよりも禁制帯幅Ｅｇが大きく、同じく少数キャリヤに対して障壁となるＩｎＧａＰが用いられる。このような裏面電界層によってｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５の伝導帯が裏面電界層２４との界面で急激に上昇し、少数キャリヤである電子はこの障壁によって跳ね返され、それ以上奥には行かない。なお、ベース層２５と同じ材料のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓでドーピング濃度を高くして少数キャリヤに対して障壁となるようにしても良いが、この方法で、少数キャリヤに対して十分な障壁を得るためには、裏面電界層のドーピング濃度をきわめて高くする必要がある。このことは、単一接合型太陽電池の場合にはあまり問題とならないが、高出力電圧を得るために太陽電池を直列（タンデム）接続した積層型の太陽電池の上部セル裏面電界層として高濃度ドーピング層を用いた場合、その層で高濃度多数キャリヤによる赤外光吸収が起き、大きなエネルギー損失となるので好ましくない。
【００２１】
図８は図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る単一接合型Ｇａ0.99Ｉｎ0.01Ａｓ太陽電池と比較するためのＧａＡｓ太陽電池の構造を示す。Ｇｅ基板２１上の第１層には、図１と同様な低温ＧａＡｓバッファ層２２が０．１μｍ配置され、その上に、比較的厚い（２〜３μｍ）ＧａＡｓバッファ層１３（ｐ型Ｚｎドープ５×１０18ｃｍ-3）が配置されている。そして、ＧａＡｓバッファ層１３のうえに、ＧａＡｓ太陽電池層を配置している。ＧａＡｓ太陽電池層は、下からｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ裏面電界層１４（Ｚｎドープ２×１０18ｃｍ-3）、ｐ型ＧａＡｓベース層１５（Ｚｎドープ１×１０17ｃｍ-3）、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層１６（Ｓｉドープ２×１０18ｃｍ-3）、および、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７から構成される。また、図１と同様に、表面電極３０（Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ）がＧａＡｓコンタクト層１８上に、裏面電極２９（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ）が、ＧａＡｓバッファ層１３上に配置されている。
【００２２】
図２（ａ）は図８に示した比較用のＧａＡｓ太陽電池の表面モフォロジーを、図２（ｃ）は本発明によるＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の表面モフォロジーを示す。図２（ａ）に示すように、比較用のＧａＡｓ太陽電池の表面にはミスフィット転位に起因する格子状のうねり模様が観察されるが、本発明によるＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の表面には格子状のうねり模様は観察されなかった。
【００２３】
図２（ｂ）はｘ＝０．００７の場合の表面モフォロジーであり、図２（ｄ）および（ｅ）はそれぞれｘ＝０．０１４およびｘ＝０．０２の場合の表面モフォロジーである。格子不整合率はｘ＝０において−０．０８％，ｘ＝０．００７において−０．０３％，ｘ＝０．０１において０％，ｘ＝０．０１４において＋０．０５％，ｘ＝０．０２において＋０．１０％である。Ｉｎ組成ｘが、０．００７≦ｘ≦０．０１４の範囲において良好な表面モフォロジーが得られることがわかる。より詳細な検討によれば、第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層２５及び第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層２６中のＩｎの組成ｘが、０．００５≦ｘ≦０．０１５の範囲の値で、良好な表面モフォロジーが得られることがわかる。
【００２４】
図３は、図８に示した比較用のＧａＡｓ太陽電池（従来技術）および図１の本発明によるＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の分光感度特性を示す。図３の分光感度特性の比較より、ＧａＡｓにＩｎを添加し、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓとすることで、禁制帯幅Ｅｇは、１．４２ｅＶから１．４０ｅＶに変化するため、光吸収端は８７３ｎｍから８８５ｎｍに変化し、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池は、より長波長側で感度を持つようになることがわかる。
【００２５】
図４（ａ）は、図８の比較用のＧａＡｓ太陽電池（従来技術）および図１の本発明によるＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の光照射下での電流電圧特性を示す。そして、図４（ｂ）は従来技術に係るＧａＡｓ太陽電池と第１の実施の形態に係るＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の特性を比較する表である。図４（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ太陽電池の短絡電流ＪSCは、２２．１２ｍＡ／ｃｍ2であるのに対しＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の短絡電流ＪSCは、２３．０１ｍＡ／ｃｍ2であり、本発明の第１の実施の形態に係るＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の構造の採用により、短絡電流ＪSCが約１ｍＡ／ｃｍ2 程度増加することが理解できる。また、曲線因子（フィルファクタ）は８０．９％から８３．３１％に増大している。
【００２６】
ここで、注目すべき点は、図４において、ＧａＡｓ太陽電池の開放電圧ＶOCが０．９８３Ｖであるのに対し、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の開放電圧ＶOCが０．９９７Ｖであり、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の開放電圧ＶOCがＧａＡｓ太陽電池の開放電圧ＶOCより向上している点である。これこそ、本発明による顕著な効果である。
【００２７】
Ｉｎ0.01Ｇａ0.99ＡｓはＧａＡｓより禁制帯幅Ｅｇが小さいため、理論上の開放電圧ＶOCはＧａＡｓの方が大きくなるはずである。この理論上の予測に反して、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の開放電圧ＶOCが、ＧａＡｓ太陽電池の開放電圧ＶOCより向上した理由を説明するためには、結晶学的原因を考慮しなければならない。即ち、従来技術に係るＧａＡｓ太陽電池はミスフィット転位が多く、開放電圧ＶOCが低かったが、本発明の第１の実施の形態に係るＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池はミスフィット転位が顕著に減少しているため、禁制帯幅Ｅｇが小さくなったにもかかわらず、その開放電圧ＶOCが向上していると考えることが出来る。実際、Ｇｅ上に作製されたＧａＡｓ太陽電池層には、図２（ａ）に示した表面モフォロジーからもわかるように、ミスフィット転位が存在し、開放電圧ＶOCが低下する要因となっている。一方、Ｇｅ上のＩｎ組成ｘが、０．００７≦ｘ≦０．０１４の範囲のＩｎxＧａ1-xＡｓ太陽電池の場合、図２（ｂ）乃至（ｄ）に示すような良好な表面モフォロジーが得られ、転位が殆ど存在しない。即ち、Ｇｅ上のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池においては、良好な結晶性が得られているため、高い開放電圧ＶOCが得られたものと考えられる。結果として、Ｇｅ基板上に作製したＧａＡｓ太陽電池（反射防止膜形成せず）の変換効率ηは１７．６％であったが、ＧａＡｓにＩｎを添加したＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池では変換効率η１９．１％が得られた。
【００２８】
本発明の第１の実施の形態に係る単一接合型太陽電池は以下に示すような製造方法で製造できる。
【００２９】
（ａ）まず、６００℃程度の比較的低温で、ＭＯＣＶＤ法、ＣＢＥ法、ＭＢＥ法、ＡＬＥ法あるいはＭＬＥ法等を用いて、Ｇｅ基板２１の上に低温バッファ層２２を堆積する。たとえば、ＭＯＣＶＤは常圧ＭＯＣＶＤでも減圧ＭＯＣＶＤでも可能であるが、望ましくは、たとえば６．７〜１０ｋＰａに保持された減圧ＭＯＣＶＤ法、さらに望ましくは縦型減圧ＭＯＣＶＤ法によるのがよい。III 族の原料ガスとしてはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）など、Ｖ族の原料ガスとしてはアルシン（ＡｓＨ3 ）或いはターシャリー・ブチル・アルシン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＡｓＨ2 ；ＴＢＡ）などを用いればよい。
【００３０】
（ｂ）次に、低温バッファ層２２の上に、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３、ｐ型ＩｎＧａＰ表面電界層２４、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２８の多層連続エピタキシャル成長を行う。この多層連続エピタキシャル成長は、上記と同様に、ＭＯＣＶＤ法、ＣＢＥ法、ＭＢＥ法、ＡＬＥ法あるいはＭＬＥ法等を用いれば良い。たとえば、上記の低温バッファ層２の成長と同じ、２６．７〜１０ｋＰａに保持された縦型減圧ＭＯＣＶＤ法によればよい。Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６を成長するためには、III 族の原料ガスとしてはトリメチルインジウム（ＴＭＩ：Ｉｎ（ＣＨ3）3）及びＴＥＧなど、Ｖ族の原料ガスとしてはＡｓＨ3、ＴＢＡなどを用いればよい。Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ裏面電界層２４を成長するためには、III 族の原料ガスとしてＴＭＩ及びＴＥＧなど、Ｖ族の原料ガスとしてはフォスフィン（ＰＨ3）或いはターシャリー・ブチル・フォスフィン（（Ｃ4 Ｈ9 ）ＰＨ2 ；ＴＢＰ）などを用いればよい。また、ＡｌＩｎＰ窓層２７を成長するためには、III 族の原料ガスとして、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：Ａｌ（ＣＨ3）3）、ＴＭＩなど、Ｖ族の原料ガスとしてＰＨ3或いはＴＢＰなどを用いればよい。さらに、ｎ型のドーパントガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、あるいはジエチルセレン（ＤＥＳｅ）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）等を用いればよいが、モノシランが好ましい。ｐ型のドーパントガスとしてはジェチル亜鉛（ＤＥＺｎ）あるいはＴＭＧからのカーボンを用いてもよい。これらの原料ガスおよびドーパントガスはマスフローコントローラ等を用いて６．７ｋＰａ〜１０ｋＰａの減圧に制御された反応管中に導入される。Ｖ族の原料ガスとIII 族の原料ガスとの比、いわゆるＶ／III 比は、たとえば２０〜２００程度で行えばよい。成長時の基板温度は、低温バッファ層２２の基板温度より高い温度、たとえば６５０℃〜７００℃とすればよい。特に、図４に示したように高いＦＦの値を得るためには、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６等の連続エピタキシャル成長の基板温度は７００℃が好ましい。
【００３１】
（ｃ）次に、このように連続エピタキシャル成長による多層構造を堆積したＧｅ基板２１を反応管より取り出し、リフトオフのためのフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより所定のパターンを形成し、その上からＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜を真空蒸着する。たとえば１００ｎｍのＡｕ−Ｇｅ（１２ｗｔ％）、２０ｎｍのＮｉ、７０ｎｍのＡｕ膜をＥＢ蒸着法にて形成する。その後フォトレジストを除去すれば、図１に示すように表面電極３０のパターンが形成される。平面図を省略しているが上部電極は櫛状のストライプ等有効に太陽光が導入できる所定の平面パターン形状にすればよい。リフトオフ法を用いず、通常のフォトリソグラフィーで、ＫＩ／Ｉ2 溶液等のエッチャントでエッチングしても図１に示す表面電極３０のパターンは得られるが、リフトオフ法の方が簡便である。その後、水素ガス（Ｈ2 ）雰囲気中あるいは窒素ガス（Ｎ2 ）等の不活性ガス雰囲気中で３５０〜４５０℃等の基板温度で電極のシンタリングを行う。たとえば、３５０℃で数秒程度のシンタリングが好ましい。この上にＡｕメッキ層を電解メッキを用いて選択的に形成し、表面電極３０を完成させる。
【００３２】
（ｄ）次に表面電極３０をマスクとして用いてｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２８をエッチングし、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７を露出させる。さらにこの露出したｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７および表面電極３０の上にＣＶＤ法により厚さ０．３μｍ〜１μｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）を堆積する。そして、このＳｉＯ2 膜の上にフォトレジストを塗布し、裏面電極２９を取り出し用凹部を形成するための開口部を有したパターンを形成する。このフォトレジストをマスクとしてＳｉＯ2 膜を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりパターニングし、裏面電極２９取り出し用凹部のエッチングマスクを形成する（あるいはＳｉＯ2 膜を用いずにフォトレジストのマスクのみでもよい）。そしてこのＳｉＯ2 膜又はフォトレジストをマスクとしてＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ溶液（たとえば１：１：１０または２：１：５０溶液）及びＨＣｌ溶液を用いて、ｎ−Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層２８、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４をエッチング除去し、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３の一部を露出させる。ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４はエッチングストッパーとして機能し、ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏの溶液のエッチングによりｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４が露出する。あるいはＢＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 等のエッチングガスを用いてＲＩＥ法でエッチングしてもよい。さらにハロゲン化水素系のエッチャント（ＨＣｌ：Ｈ2 Ｏ，ＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 ，ＨＢｒ：Ｈ2 ＯまたはＨＢｒ：Ｈ3 ＰＯ4 等）を用いてｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４を選択的にエッチングする。このハロゲン化水素系のエッチャントによるエッチングではｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３はエッチングストッパーとして機能し、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３が露出する。ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４のエッチングのためにはｐ型裏面電界層２４の上部にエッチング用マスクパターンをフォトリソグラフィー法で形成する方法を用いてもよい。あるいはフォトリソグラフィ法を用いずに、凹部側壁のサイドウォールを形成し、自己整合的にエッチングしてもよい。
【００３３】
（ｅ）次に裏面電極２９用のＡｕ−Ｚｎ膜をリフトオフ法を用いて所定部分にのみ真空蒸着する。ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４をエッチングする際に用いたフォトレジスト等をリフトオフ用のマスクパターンとして再び用いてもよい。Ａｕ−Ｚｎ膜を所定部分に形成後、Ａｕメッキ膜を選択メッキ法（電解メッキ）によりＡｕ−Ｚｎ膜の上部のみに堆積し裏面電極２９を完成させる。
【００３４】
上記の製造工程において、さらに、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７の上にリフトオフ法を用いてＺｎＳ膜およびＭｇＦ2 膜をスパッタリングもしくは真空蒸着により堆積し反射防止膜を形成してもよい。本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池は基板裏面に電極を形成していない。したがって図１に示す構造の太陽電極にカバーガラス装着後、精密な制御を用いなくてもセル裏面の研磨やエッチングによる除去が可能である。またセル裏面の除去後に裏面電極を形成する工程等のプロセスを必要としないため、軽量化のための工程が容易の構造であり、宇宙用の太陽電池として好適である。
【００３５】
なお、基板裏面に電極を形成しても良い。ｐ型Ｇｅに対する電極材料としては、インジウム（Ｉｎ）等、ｎ型Ｇｅに対する電極材料としては、Ａｕ−Ｇｅ等を用いることができる。この場合は、表面側にパターニングするフォトリソグラフィー工程を省略出来る利点がある。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態に係る多接合型太陽電池の模式的な断面図である。１つのｐｎ接合のみを有したいわゆる単一接合型太陽電池の変換効率（発電効率）は、その半導体材料の禁制帯幅Ｅｇによって決まるある理論限界を持つ。このため、どのような半導体材料を用いても地上での太陽光照射条件下では、３０％程度の変換効率（発電効率）が限界であろうということが判明している。したがって、単一接合型太陽電池よりも高い変換効率（発電効率）を得ることを目的として異なる波長特性を有した２個以上の太陽電池を積層した種々の多接合型太陽電池が考案されている。
【００３７】
多接合型太陽電池の最も簡単なものが２接合（タンデム型）太陽電池である。２接合太陽電池は、光の入射してくる側の太陽電池（トップセル）と反対側の太陽電池（ボトムセル）の２つの太陽電池が重ねられた構成であり、一般にトップセルの半導体材料の禁制帯幅Ｅｇ1 はボトムセルの半導体材料の禁制帯幅Ｅｇ2 よりも大きく設定されている。トップセルでＥｇ1 よりも大きなエネルギーを持つ光子を吸収し、トップセルを透過してきた光のＥｇ2 とＥｇ1 の間のエネルギーを持つ光子をボトムセルで吸収させようとするためである。Ｅｇ2 とＥｇ1 組み合わせを適当に選択することにより、高い変換効率（発電効率）を実現できる。
【００３８】
図５に示すように本発明の第２の実施の形態に係る多接合型太陽電池層２は、厚さ１５０〜３５０μｍ程度で、５〜９°オフした（１００）面のＧｅ基板２１上に、厚さ０．１μｍの低温ＧａＡｓバッファ層２２を介して、厚さ２〜３μｍ、不純物密度５×１０18ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３を堆積し、その上に、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１と、ＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２と、ＩｎＧａＰトップセル３とを順次堆積した２接合太陽電池である。この２接合太陽電池は、トンネル接合を含めて、ｐｎ接合を３つ有することになる。
【００３９】
ここでＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１はＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３の上に、ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ裏面電界層２４を配置し、更にその上に、厚み３μｍ、不純物密度２．０×１０17ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層（第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）２５、その上部に設けられた厚み０．１μｍ、不純物密度２．０×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層（第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）２６、さらにその上部の厚み０．０５μｍ、不純物密度１．０×１０19ｃｍ-3のｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７とを配置している。ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６とｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５とで第１のｐｎ接合が形成されている。
【００４０】
ＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２は下部セル（Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル）１の最上層であるｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７の上部に形成された厚み１５ｎｍ、不純物密度５×１０18ｃｍ-3以上（たとえば１×１０19ｃｍ-3）のｎ++ＩｎＧａＰ層３１と、厚み１５ｎｍ、不純物密度１．０×１０19のｐ++ＡｌＧａＡｓ層３２と第２のｐｎ接合から構成されている。
【００４１】
そしてＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２の上部には厚み３０ｎｍ、不純物密度１．０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＡｌＩｎＰ裏面電界層４１、厚み０．５５〜１．５μｍ、不純物密度１．５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＩｎＧａＰベース層４２；厚み５０μｍ、不純物密度２．０×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層４３、および厚み３０μｍ、不純物密度２．０×１０18ｃｍ-3のｎ型ＡｌＩｎＰ窓層４４がこの順に堆積されたＩｎＧａＰトップセル３が形成されている。このｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層３６とｐ型ＩｎＧａＰベース層３５とで第３のｐｎ接合が形成されている。この場合、ＩｎＧａＰ太陽電池層は比較的薄いため、格子定数に厳しい制限は要求されないが、Ｉｎ0.496 Ｇａ0.504 Ｐの組成になるようにすることが望ましい。
【００４２】
ＩｎＧａＰトップセル３の上部の一部にはオーミックコンタクト用の厚み０．３μｍのｎ型ＧａＡｓコンタクト層４５が形成され、その上部にはＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜およびその上のＡｕ膜からなる表面電極３０が形成されている。また、ＩｎＧａＰトップセル３及びＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２を貫通し、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１の一部、即ち、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層２６、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層２５、ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４をエッチング除去した凹部が形成され、この凹部の底部に露出したＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層２３の上に裏面電極（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ）２９が配置されている。
【００４３】
図６はボトムセルをＧａＡｓ、トップセルをＩｎ0.48Ｇａ0.52Ａｓとする従来技術の２接合太陽電池と、図５に示した本発明の第２の実施の形態に係る２接合太陽電池の特性を比較する表である。図６に示すように、開放電圧ＶOCが２，３５７Ｖから２．３８９Ｖに増大している。これは、図５に示した本発明の第２の実施の形態に係る２接合太陽電池の構造とすることで、ミスフィット転位が減少したためであると考えることが出来る。
【００４４】
また、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99ＡｓはＧａＡｓより禁制帯幅Ｅｇが小さいため、２接合太陽電池においては、トップセルの材料の選択の自由度が向上し、実質的な発電に寄与できる波長スペクトル帯域を増大でき、高い変換効率（発電効率）を実現できる。このため、図６に示すように、反射防止膜を形成した場合の変換効率（発電効率）ηは、２７．３１％から３０．９０％に増大している。さらに、図５に示した本発明の第２の実施の形態に係る２接合太陽電池の構造とすることで、短絡電流ＪSCは、１３，７３ｍＡ／ｃｍ2から１５．２０ｍＡ／ｃｍ2に増大し、曲線因子（フィルファクタ）は８４．４％から８５．１％に増大していることが分かる。
【００４５】
また、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池はＧｅ基板２１を用いているので、放射線照射による基板の高抵抗化の問題も生じない。さらにＧｅ基板２１の裏面には裏面電極がないため、太陽電池完成後裏面の加工が自由にできる。したがってメカニカル積層型太陽電池を構成せず、単体で用いた場合は、Ｇｅ基板２１の裏面の研磨等により軽量化も容易に出来る。つまり、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池は耐放射線特性が良好であり、かつ軽量にできるため、人工衛星搭載等の宇宙用途に好適である。
【００４６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４７】
本発明の第２の実施の形態ではｐｎ接合を３つ有する多接合型太陽電池について述べたが、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ２接合型（タンデム型）太陽電池と他の太陽電池をさらに重ねたｐｎ接合を５つ以上有する多接合太陽電池においても本発明は有効であることは明らかである。
【００４８】
たとえば図７に示すようにｐ型Ｇｅ基板５１の上にｎ型Ｇｅ層５２をエピタキシャル成長し、第４のｐｎ接合を形成し、基板側セル５を構成してもよい。基板側セル５の上にはｎ+ 型低温バッファ層５３を介してｎ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５４が形成されている。ｎ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５４の上にはｐ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５５が形成され、ｎ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５４とｐ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５５とで基板側トンネル接合（第５のｐｎ接合）４が形成されている。そしてこのｐ++型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層５５の上にボトムセル１のｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層２４が形成され、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１と、ＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２と、ＩｎＧａＡｌＰトップセル３とを順次堆積した３接合太陽電池である。この３接合太陽電池は、２つのトンネル接合を含めて、ｐｎ接合を５つ有することになる。
【００４９】
ここでＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１は、ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ裏面電界層２４、ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層（第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）２５、ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層（第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）２６、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層２７とから構成されている。ＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＡｓトンネル接合層２は下部セルｎ++ＩｎＧａＰ層３１と、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層３２とのｐｎ接合から構成されている。ＩｎＧａＡｌＰトップセル３は、ｐ型ＡｌＩｎＰ裏面電界層４１、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰベース層４２、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰエミッタ層４３、およびｎ型ＡｌＩｎＰ窓層４４とから構成されている。
【００５０】
ＩｎＧａＰトップセル３の上部の一部にはオーミックコンタクト用のｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４５が形成され、その上部にはＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜およびその上のＡｕ膜からなる表面電極３０が形成されている。また、ｐ型Ｇｅ基板５１の裏面に裏面電極（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ）２９が配置されている。
【００５１】
図７に示すように、３接合太陽電池においては、第１及び第２の実施の形態と同様に、ミスフィット転位が減少しているので、高い開放電圧ＶOCがを得ることが出来る。
【００５２】
また、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99ＡｓはＧａＡｓより禁制帯幅Ｅｇが小さいため、多接合型太陽電池においては、基板側セル５、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓボトムセル１、ＩｎＧａＡｌＰトップセル３と順次禁制帯幅Ｅｇが広くなるように、構成材料の選択の自由度が向上し、また、実質的な発電に寄与できる波長スペクトル帯域を増大できる。従って、より高い変換効率（発電効率）を実現できる。
【００５３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価で機械的強度が強く、且つ変換効率の高い太陽電池が提供できる。
【００５５】
また、本発明によれば、安価で機械的強度が強く、且つ変換効率の高い多接合型太陽電池が作製できる。このタンデム接合では順に禁制帯幅Ｅｇが大きくなる組み合わせを容易に選ぶことができる。
【００５６】
さらに、本発明によれば安価なＧｅ基板を用いたヘテロエピタキシャル成長において、ヘテロエピタキシャル成長層と基板との界面における結晶欠陥や界面近傍での高抵抗層の生成が回避された太陽電池の製造方法を提供することが出来る。が容易となる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、安価かつ高変換効率の太陽電池の設計およびその製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る単一接合型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の構造を示す模式的な断面図である。
【図２】従来技術に係るＧａＡｓ太陽電池および本発明のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の表面モフォロジーの比較を示す図である。
【図３】従来技術に係るＧａＡｓ太陽電池および本発明のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の分光感度特性の比較を示す図である。
【図４】従来技術に係るＧａＡｓ太陽電池および本発明のＩｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ太陽電池の電流電圧特性の比較を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る多接合型太陽電池の構造を示す模式的な断面図である。
【図６】従来技術に係る多接合型太陽電池と本発明の第２の実施の形態に係る多接合型太陽電池の特性を比較する図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る３接合型太陽電池の構造を示す模式的な断面図である。
【図８】従来技術に係る単一接合型太陽電池の構造を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  ボトムセル
２  トンネル接合層（上側トンネル接合層）
３  トップセル
４  基板側トンネル接合層
５  基板側セル
１３  ｐ型ＧａＡｓバッファ層
１４，２４  ｐ型ＩｎＧａＰ裏面電界層
１５  ｐ型ＧａＡｓベース層
１６  ｎ型ＧａＡｓエミッタ層
１８，４５  ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
２１  Ｇｅ基板
２２  低温ＧａＡｓバッファ層
２３  ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓバッファ層
２５  ｐ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓベース層（第１のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）
２６  ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓエミッタ層（第２のＩｎxＧａ1-xＡｓ層）
２７，４４  ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層
２８  ｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓコンタクト層
２９  裏面電極
３０  表面電極
３１  ｎ++−ＩｎＧａＰ層
３２  ｐ++−ＡｌＧａＡｓ層
４１  ｐ型ＡｌｌＩｎＰ裏面電界層
４２  ｐ型ＩｎＧａＰベース層
４３  ｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層
５２  ｎ型Ｇｅ層
５３  ｎ+ 型低温ＧａＡｓバッファ層
５４  ｎ++−Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層
５５  ｐ++−Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ａｓ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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