(57)【要約】  裏面電極層（５）と、裏面電極層（５）の表面上に形成された半導体層（３）と、半導体層（３）の表面上に形成された表面電極層（７）とを含み、裏面電極層（５）の半導体層（３）が形成されている側と反対側の表面上に支持層（８）を備え、半導体層（３）は少なくとも１つのｐｎ接合を含み、支持層（８）の裏面電極層（５）が形成されている側と反対側の表面に形成された支持層開口部（６ｃ）と半導体層（３）の裏面電極層（５）が形成されている側と反対側の表面に形成された半導体層開口部（６ｂ）とを連結する空洞である貫通孔（１６）を複数有しており、表面電極層（７）は半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に形成されている太陽電池とその太陽電池の製造方法である。
2009104561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面電極層（５）と、前記裏面電極層（５）の表面上に形成された半導体層（３）と、前記半導体層（３）の表面上に形成された表面電極層（７）とを含み、
前記裏面電極層（５）の前記半導体層（３）が形成されている側と反対側の表面上に支持層（８）を備え、
前記半導体層（３）は少なくとも１つのｐｎ接合を含み、
前記支持層（８）の前記裏面電極層（５）が形成されている側と反対側の表面に形成された支持層開口部（６ｃ）と前記半導体層（３）の前記裏面電極層（５）が形成されている側と反対側の表面に形成された半導体層開口部（６ｂ）とを連結する空洞である貫通孔（１６）を複数有しており、
前記表面電極層（７）は前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に形成されていることを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
前記貫通孔（１６）の内壁面が前記支持層（８）で覆われていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記半導体層開口部（６ｂ）の最大径が１５μｍ以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項４】
隣り合う前記半導体層開口部（６ｂ）の間の最短距離が２００μｍ以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記半導体層（３）の厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記半導体層（３）が、ＧａＡｓ系化合物半導体層およびＧａＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
前記半導体層開口部（６ｂ）の開口面積の総和が前記半導体層（３）の前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されている表面における受光面積の１％以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項８】
前記支持層（８）が有機化合物からなることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項９】
前記有機化合物がポリイミドであることを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の太陽電池。
【請求項１０】
請求の範囲第１項に記載の太陽電池を製造するための方法であって、
半導体基板（１）上にエッチング層（２）を形成する工程と、
前記エッチング層（２）上に前記半導体層（３）を形成する工程と、
厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホール（６）を有する前記裏面電極層（５）を前記半導体層（３）上に形成する工程と、
厚さ方向に貫通して前記第１エッチング用ホール（６）と連結する第２エッチング用ホール（２６）を有する前記支持層（８）を前記裏面電極層（５）上に形成する工程と、
前記第１エッチング用ホール（６）および前記第２エッチング用ホール（２６）から前記半導体層（３）をエッチングして前記エッチング層（２）の表面を露出させることによって前記貫通孔（１６）を形成する工程と、
少なくとも前記貫通孔（１６）から前記エッチング層（２）をエッチングすることにより前記半導体層（３）と前記半導体基板（１）とを分離する工程と、
前記半導体層（３）の表面の前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に前記表面電極層（７）を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体基板（１）は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ系化合物半導体およびＧａＰ系化合物半導体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記エッチング層（２）がＡｌＡｓ系化合物半導体層およびＧａＩｎＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第１エッチング用ホール（６）を、フォトリソグラフィ技術を利用したリフトオフ法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記第２エッチング用ホール（２６）を、フォトリソグラフィ技術を利用した方法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
請求の範囲第１項に記載の太陽電池を製造するための方法であって、
半導体基板（１）上にエッチング層（２）を形成する工程と、
前記エッチング層（２）上に前記半導体層（３）を形成する工程と、
厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホール（６）を有する前記裏面電極層（５）を前記半導体層（３）上に形成する工程と、
前記第１エッチング用ホール（６）から前記半導体層（３）をエッチングすることにより前記半導体層開口部（６ｂ）から前記半導体層（３）を厚さ方向に貫通して前記第１エッチング用ホール（６）と連結する第３エッチング用ホール（３６）を形成するとともに前記エッチング層（２）の表面を露出させる工程と、
厚さ方向に貫通して前記第１エッチング用ホール（６）と連結する第２エッチング用ホール（２６）を有する前記支持層（８）を前記裏面電極層（５）上に形成して前記貫通孔（１６）を形成する工程と、
少なくとも前記貫通孔（１６）から前記エッチング層（２）をエッチングすることにより前記半導体層（３）と前記半導体基板（１）とを分離する工程と、
前記半導体層（３）の表面の前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に前記表面電極層（５）を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体基板（１）は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ系化合物半導体およびＧａＰ系化合物半導体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記エッチング層（２）がＡｌＡｓ系化合物半導体層およびＧａＩｎＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１８】
前記第１エッチング用ホール（６）を、フォトリソグラフィ技術を利用したリフトオフ法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第２エッチング用ホール（２６）を、フォトリソグラフィ技術を利用した方法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体層（３）は、
第１禁制帯幅を有する第１セル（Ｔ）と、
前記第１禁制帯幅よりも狭い第２禁制帯幅を有する第２セル（Ｂ）と、
前記第１セルと前記第２セルとの間のトンネル接合とを含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記半導体層（３）は、
第１禁制帯幅を有する第１セル（Ｔ）と、
前記第１禁制帯幅よりも狭い第２禁制帯幅を有する第２セル（Ｍ）と、
前記第２禁制帯幅よりも狭い第３禁制帯幅を有する第３セル（Ｂ）と、
前記第１セルと前記第２セルとの間の第１のトンネル接合と、
前記第２セルと前記第３セルとの間の第２のトンネル接合とを含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の太陽電池。
【請求項２２】
請求の範囲第２０項に記載の太陽電池を製造する方法であって、
半導体基板（１）上にエッチング層（２）を形成する工程と、
前記エッチング層（２）上に前記半導体層（３）を形成する工程と、
厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホール（６）を有する前記裏面電極層（５）を前記半導体層（３）上に形成する工程と、
厚さ方向に貫通して前記第１エッチング用ホール（６）と連結する第２エッチング用ホール（２６）を有する前記支持層（８）を前記裏面電極層（５）上に形成する工程と、
前記第１エッチング用ホール（６）および前記第２エッチング用ホール（２６）から前記半導体層（３）をエッチングして前記エッチング層（２）の表面を露出させることによって前記貫通孔（１６）を形成する工程と、
少なくとも前記貫通孔（１６）から前記エッチング層（２）をエッチングすることにより前記半導体層（３）と前記半導体基板（１）とを分離する工程と、
前記半導体層（３）の表面の前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に前記表面電極層（７）を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。
【請求項２３】
請求の範囲第２１項に記載の太陽電池を製造する方法であって、
半導体基板（１）上にエッチング層（２）を形成する工程と、
前記エッチング層（２）上に前記半導体層（３）を形成する工程と、
厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホール（６）を有する前記裏面電極層（５）を前記半導体層（３）上に形成する工程と、
厚さ方向に貫通して前記第１エッチング用ホール（６）と連結する第２エッチング用ホール（２６）を有する前記支持層（８）を前記裏面電極層（５）上に形成する工程と、
前記第１エッチング用ホール（６）および前記第２エッチング用ホール（２６）から前記半導体層（３）をエッチングして前記エッチング層（２）の表面を露出させることによって前記貫通孔（１６）を形成する工程と、
少なくとも前記貫通孔（１６）から前記エッチング層（２）をエッチングすることにより前記半導体層（３）と前記半導体基板（１）とを分離する工程と、
前記半導体層（３）の表面の前記半導体層開口部（６ｂ）が形成されていない領域に前記表面電極層（７）を形成する工程と、を含む、太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池および太陽電池の製造方法に関し、特に、半導体基板を分離することにより軽量化することができるとともに、生産効率を向上することができる太陽電池およびその太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層等を半導体層として含む化合物半導体太陽電池は、高い光電変換効率を有するために宇宙空間での電源として利用されている。宇宙空間で用いられる化合物半導体太陽電池としては、ロケット打ち上げ費用等のコストを低減するために、高い光電変換効率、軽量かつ低コストの化合物半導体太陽電池が要求される。【０００３】
半導体基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層等の半導体層をエピタキシャル成長させて作製した化合物半導体太陽電池の軽量化には、半導体層をエッチングすることにより半導体基板から分離して軽量化する方法が提案されている。この方法によれば、分離した半導体基板をエピタキシャル成長に繰り返し使用することによって、化合物半導体太陽電池の低コスト化も可能となる。【０００４】
たとえば特開２００４−３１９９３４号公報（特許文献１）には、半導体基板上にエッチング層を介して半導体層をエピタキシャル成長させた後に、半導体層上にエッチングマスクおよび支持基板を接着した状態で半導体層に引張応力を加えることにより半導体層を半導体基板から分離する方法が開示されている。【０００５】
また、特開平７−２２６５２８号公報（特許文献２）には、基板上に形成されたシリコンの半導体層を貫通孔よりエッチングし、基板と半導体層とを分離する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３１９９３４号公報
【特許文献２】特開平７−２２６５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特開２００４−３１９９３４号公報（特許文献１）に記載の従来の方法では、半導体基板の大面積化に伴って半導体基板から分離される半導体層の面積が大きくなることから、エッチング時間が長くなるために、太陽電池の生産効率が悪くなるという問題があった。【０００７】
また、特開平７−２２６５２８号公報（特許文献２）に記載の従来の方法では、基板から半導体層を剥離した後に、何らかの方法で半導体層を基板により支持して以降の工程を流動化する方法が開示されている。しかしながら、上記剥離後の半導体層の厚さは、半導体層がシリコンからなる場合には３０μｍ程度、半導体層が化合物半導体からなる場合には数μｍ〜２０μｍ程度となって非常に薄いこと、また化合物半導体は非常に脆いこと等の理由により、剥離後の半導体層のハンドリングは非常に困難であり、太陽電池の生産効率が非常に悪いという問題があった。【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体基板を分離することにより軽量化することができるとともに、生産効率を向上することができる太陽電池およびその太陽電池の製造方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、裏面電極層と、裏面電極層の表面上に形成された半導体層と、半導体層の表面上に形成された表面電極層とを含み、裏面電極層の半導体層が形成されている側と反対側の表面上に支持層を備え、半導体層は少なくとも１つのｐｎ接合を含み、支持層の裏面電極層が形成されている側と反対側の表面に形成された支持層開口部と半導体層の裏面電極層が形成されている側と反対側の表面に形成された半導体層開口部とを連結する空洞である貫通孔を複数有しており、表面電極層は半導体層開口部が形成されていない領域に形成されている太陽電池である。【００１０】
ここで、本発明の太陽電池においては、貫通孔の内壁面が支持層で覆われていることが好ましい。【００１１】
また、本発明の太陽電池においては、半導体層開口部の最大径が１５μｍ以下であることが好ましい。【００１２】
また、本発明の太陽電池においては、隣り合う半導体層開口部の間の最短距離が２００μｍ以下であることが好ましい。【００１３】
また、本発明の太陽電池においては、半導体層の厚さが２０μｍ以下であることが好ましい。【００１４】
また、本発明の太陽電池においては、半導体層が、ＧａＡｓ系化合物半導体層およびＧａＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことが好ましい。【００１５】
また、本発明の太陽電池においては、半導体層開口部の開口面積の総和が半導体層の半導体層開口部が形成されている表面における受光面積の１％以下であることが好ましい。【００１６】
また、本発明の太陽電池においては、支持層が有機化合物からなることが好ましい。
また、本発明の太陽電池においては、有機化合物がポリイミドであることが好ましい。【００１７】
また、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造するための方法であって、半導体基板上にエッチング層を形成する工程と、エッチング層上に半導体層を形成する工程と、厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホールを有する裏面電極層を半導体層上に形成する工程と、厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホールと連結する第２エッチング用ホールを有する支持層を裏面電極層上に形成する工程と、第１エッチング用ホールおよび第２エッチング用ホールから半導体層をエッチングしてエッチング層の表面を露出させることによって貫通孔を形成する工程と、少なくとも貫通孔からエッチング層をエッチングすることにより半導体層と半導体基板とを分離する工程と、半導体層の表面の半導体層開口部が形成されていない領域に表面電極層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。【００１８】
さらに、本発明は、上記のいずれかの太陽電池を製造するための方法であって、半導体基板上にエッチング層を形成する工程と、エッチング層上に半導体層を形成する工程と、厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホールを有する裏面電極層を半導体層上に形成する工程と、第１エッチング用ホールから半導体層をエッチングすることにより半導体層開口部から半導体層を厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホールと連結する第３エッチング用ホールを形成するとともにエッチング層の表面を露出させる工程と、厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホールと連結する第２エッチング用ホールを有する支持層を裏面電極層上に形成して貫通孔を形成する工程と、少なくとも貫通孔からエッチング層をエッチングすることにより半導体層と半導体基板とを分離する工程と、半導体層の表面の半導体層開口部が形成されていない領域に表面電極層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。【００１９】
ここで、本発明の太陽電池の製造方法において、半導体基板は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ系化合物半導体およびＧａＰ系化合物半導体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことができる。【００２０】
また、本発明の太陽電池の製造方法において、エッチング層がＡｌＡｓ系化合物半導体層およびＧａＩｎＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことが好ましい。【００２１】
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第１エッチング用ホールを、フォトリソグラフィ技術を利用したリフトオフ法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することができる。【００２２】
また、本発明の太陽電池の製造方法においては、第２エッチング用ホールを、フォトリソグラフィ技術を利用した方法、エッチングおよびレーザ光の照射からなる群から選択される少なくとも１種の方法を用いて形成することができる。【００２３】
また、本発明の太陽電池において、半導体層は、第１禁制帯幅を有する第１セルと、第１禁制帯幅よりも狭い第２禁制帯幅を有する第２セルと、第１セルと第２セルとの間のトンネル接合とを含むことが好ましい。【００２４】
また、本発明の太陽電池において、半導体層は、第１禁制帯幅を有する第１セルと、第１禁制帯幅よりも狭い第２禁制帯幅を有する第２セルと、第２禁制帯幅よりも狭い第３禁制帯幅を有する第３セルと、第１セルと第２セルとの間の第１のトンネル接合と、第２セルと第３セルとの間の第２のトンネル接合とを含むことが好ましい。【００２５】
また、本発明は、上記の太陽電池を製造する方法であって、半導体基板上にエッチング層を形成する工程と、エッチング層上に半導体層を形成する工程と、厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホールを有する裏面電極層を半導体層上に形成する工程と、厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホールと連結する第２エッチング用ホールを有する支持層を裏面電極層上に形成する工程と、第１エッチング用ホールおよび第２エッチング用ホールから半導体層をエッチングしてエッチング層の表面を露出させることによって貫通孔を形成する工程と、少なくとも貫通孔からエッチング層をエッチングすることにより半導体層と半導体基板とを分離する工程と、半導体層の表面の半導体層開口部が形成されていない領域に表面電極層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。【００２６】
さらに、本発明は、上記の太陽電池を製造する方法であって、半導体基板上にエッチング層を形成する工程と、エッチング層上に半導体層を形成する工程と、厚さ方向に貫通する第１エッチング用ホールを有する裏面電極層を半導体層上に形成する工程と、厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホールと連結する第２エッチング用ホールを有する支持層を裏面電極層上に形成する工程と、第１エッチング用ホールおよび第２エッチング用ホールから半導体層をエッチングしてエッチング層の表面を露出させることによって貫通孔を形成する工程と、少なくとも貫通孔からエッチング層をエッチングすることにより半導体層と半導体基板とを分離する工程と、半導体層の表面の半導体層開口部が形成されていない領域に表面電極層を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法である。【００２７】
なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）を主成分とする化合物半導体のことである。また、ＧａＰ系化合物半導体とは、ＧａＰ（リン化ガリウム）を主成分とする化合物半導体のことである。【００２８】
また、ＡｌＡｓ系化合物半導体層とは、ＡｌＡｓ（ヒ化アルミニウム）を主成分とする化合物半導体層のことである。また、ＧａＩｎＰ系化合物半導体層とは、ＧａＩｎＰ（リン化ガリウムインジウム）を主成分とする化合物半導体層のことである。【００２９】
なお、本明細書において、主成分とは、５０質量％以上含有されていることを意味するものとする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、半導体基板を分離することにより軽量化することができるとともに、生産効率を向上することができる太陽電池およびその太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図６】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図７】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図８】本発明の一例である実施の形態１の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図９】本発明の一例である実施の形態１および実施の形態２において製造した太陽電池を受光面側から見た模式的な平面図である。
【図１０】図９の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図である。
【図１１】本発明の一例である実施の形態１において製造した太陽電池を裏面側から見た模式的な平面図である。
【図１２】図１１の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図である。
【図１３】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１４】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１５】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１６】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１７】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１８】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１９】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２０】本発明の一例である実施の形態２の太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２１】本発明に用いられる半導体層の形成方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２２】本発明に用いられる半導体層の形成方法の他の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２３】本発明の２接合型の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図である。
【図２４】本発明の３接合型の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体基板、２  エッチング層、３  半導体層、４  レジスト、５  裏面電極層、６  第１エッチング用ホール、６ａ  裏面電極層開口部、６ｂ  半導体層開口部、６ｃ  支持層開口部、７  表面電極層、８  有機化合物層、１６  貫通孔、２６  第２エッチング用ホール、３１  ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、３２  ｎ型ＩｎＧａＰ層、３３  ｐ型ＧａＡｓ層、３４  ｎ型ＧａＡｓ層、３６  第３エッチング用ホール、Ｂ１  ｎ型ＡｌＩｎＰ層、Ｂ２  ｎ型ＧａＡｓ層、Ｂ３  ｐ型ＧａＡｓ層、Ｂ４  ｐ型ＩｎＧａＰ層、Ｂ５  ｐ型ＧａＡｓ層、Ｂ６  ｎ型ＩｎＰ層、Ｂ７  ｎ型ＩｎＧａＡｓ層、Ｂ８  ｐ型ＩｎＧａＡｓ層、Ｂ９  ｐ型ＩｎＰ層、Ｂ１０  ｐ型ＧａＡｓ層、Ｍ１  ｎ型ＡｌＩｎＰ層、Ｍ２  ｎ型ＧａＡｓ層、Ｍ３  ｐ型ＧａＡｓ層、Ｍ４  ｐ型ＩｎＧａＰ層、Ｔ１  ｎ型ＧａＡｓ層、Ｔ２  ｎ型ＡｌＩｎＰ層、Ｔ３  ｎ型ＩｎＧａＰ層、Ｔ４  ｐ型ＩｎＧａＰ層、Ｔ５  ｐ型ＡｌＩｎＰ層、Ｂ  ボトムセル、Ｍ  ミドルセル、Ｔ  トップセル。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。【００３４】
（実施の形態１）
１−１．半導体基板上にエッチング層を介して半導体層を形成する工程
まず、図１の模式的断面図に示すように、半導体基板１上にエッチング層２を形成した後に、そのエッチング層２上に半導体層３を形成する。【００３５】
ここで、半導体基板１としては、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ系化合物半導体およびＧａＰ系化合物半導体からなる群から選択される少なくとも１種を含む半導体基板を用いることができる。なかでも、半導体基板１としては、好ましくは半導体単結晶基板を用いることが好ましい。半導体基板１として半導体単結晶基板を用いた場合には、半導体基板１の表面上に容易にエピタキシャル成長によってエッチング層２を形成することができるためである。【００３６】
次に、エッチング層２および半導体層３は、エピタキシャル成長により半導体基板１の表面上に成長させることが好ましい。ここで、エッチング層２および半導体層３をエピタキシャル成長させる方法としては、たとえばＭＯＣＶＤ（Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition）法等を用いることが好ましい。【００３７】
ここで、エッチング層２は、後工程で除去されて、エッチング層２の表面上に形成されている半導体層３をリフトオフさせるための層であればよく、好ましくはＡｌＡｓ系化合物半導体層およびＧａＩｎＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含むことが好ましい。エッチング層２としてＡｌＡｓ系化合物半導体層を用いた場合には、たとえばフッ酸等のエッチング液でエッチング層２を選択的に除去可能であるためである。また、エッチング層２としてＧａＩｎＰ系化合物半導体層を用いた場合には、エッチング層２の膜厚の制限を受けなくなり、エッチング層２を厚膜化することができ、エッチング層２の高速エッチングおよび半導体層３のリフトオフが可能となるためである。なお、エッチング層２は、単層であってもよく複数層であってもよい。【００３８】
また、半導体層３としては、たとえばＧａＡｓ系化合物半導体層およびＧａＰ系化合物半導体層の少なくとも一方を含む化合物半導体層を用いることができる。ここで、半導体層３は、単層であってもよく複数層であってもよい。また、半導体層３は、エッチング層２に接している側の表面が太陽電池の受光面となるように形成されることが好ましい。【００３９】
また、ＧａＡｓ系化合物半導体層としては、ｎ型ＧａＡｓ系化合物半導体層とｐ型ＧａＡｓ系化合物半導体層との積層体を含むものを用いることができる。また、ＧａＰ系化合物半導体層としては、たとえばｎ型ＧａＰ系化合物半導体層とｐ型ＧａＰ系化合物半導体層との積層体を含むものを用いることができる。なお、半導体層３としては、ｐｎ接合を少なくとも１つ含むものであれば特に限定なく用いることができる。【００４０】
たとえば、半導体基板１としてＧａＡｓ系化合物半導体基板の一例であるｎ型ＧａＡｓ基板（１×１０18cm-3、Ｓｉドープ、直径５０ｍｍ）を用いるとともに、エッチング層２としてＧａＩｎＰ系化合物半導体層（この例では、ｎ型ＩｎＧａＰ層）を用いる場合には、半導体層３は、たとえば図２１の模式的断面図に示すようにして形成することができる。【００４１】
すなわち、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる半導体基板１上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚約０．５μｍのｎ型ＩｎＧａＰ層からなるエッチング層２をエピタキシャル成長させる。【００４２】
次に、エッチング層２上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓ層Ｔ１、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ２、ｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４およびｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５を順次エピタキシャル成長させてトップセルＴを形成する。【００４３】
次に、ｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１およびｎ型ＩｎＧａＰ層３２を順次エピタキシャル成長させてトンネル接合を形成する。【００４４】
次に、ｎ型ＩｎＧａＰ層３２上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｂ１、ｎ型ＧａＡｓ層Ｂ２、ｐ型ＧａＡｓ層Ｂ３、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｂ４およびｐ型ＧａＡｓ層Ｂ５を順次エピタキシャル成長させてボトムセルＢを形成する。【００４５】
これにより、エッチング層２に接している側の表面が太陽電池の受光面となる構成の半導体層３の一例を形成することができる。【００４６】
また、半導体基板１としてＧａＡｓ系化合物半導体基板の一例であるｎ型ＧａＡｓ基板（１×１０18cm-3、Ｓｉドープ、直径５０ｍｍ）を用いるとともに、エッチング層２としてＡｌＡｓ系化合物半導体層（この例では、ｎ型ＡｌＡｓ層）を用いる場合の半導体層３は、たとえば図２２の模式的断面図に示すようにして形成することもできる。【００４７】
すなわち、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる半導体基板１上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚約０．５μｍのｎ型ＩｎＧａＰ層からなるエッチング層２をエピタキシャル成長させる。【００４８】
次に、エッチング層２上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓ層Ｔ１、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ２、ｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４およびｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５を順次エピタキシャル成長させてトップセルＴを形成する。【００４９】
次に、ｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１およびｎ型ＩｎＧａＰ層３２を順次エピタキシャル成長させてトンネル接合を形成する。【００５０】
次に、ｎ型ＩｎＧａＰ層３２上に、たとえば、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｍ１、ｎ型ＧａＡｓ層Ｍ２、ｐ型ＧａＡｓ層Ｍ３およびｐ型ＩｎＧａＰ層Ｍ４を順次エピタキシャル成長させてミドルセルＭを形成する。【００５１】
次に、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｍ４上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＡｓ層３３およびｎ型ＧａＡｓ層３４を順次エピタキシャル成長させてトンネル接合を形成する。【００５２】
次に、ｎ型ＧａＡｓ層３４上に、たとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＩｎＰ層Ｂ６、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ７、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ８、ｐ型ＩｎＰ層Ｂ９およびｐ型ＧａＡｓ層Ｂ１０を順次エピタキシャル成長させてボトムセルＢを形成する。【００５３】
これにより、エッチング層２に接している側の表面が太陽電池の受光面となる構成の半導体層３の一例を形成することができる。【００５４】
なお、上記のエピタキシャル成長の成長温度は、たとえば約７００℃程度にすることができる。また、ＧａＡｓ層を成長させるための原料としては、たとえば、ＴＭＧ(トリメチルガリウム)とＡｓＨ3（アルシン）とを用いることができる。【００５５】
また、ＩｎＧａＰ層を成長させるための原料としては、たとえば、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧおよびＰＨ3（ホスフィン）を用いることができる。また、ＡｌＩｎＰ層を成長させるための原料としては、たとえば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩおよびＰＨ3を用いることができる。【００５６】
また、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＩｎＧａＰ層およびｎ型ＡｌＩｎＰ層を形成するためのｎ型不純物の原料としては、たとえば、ＳｉＨ4（モノシラン）を用いることができる。また、ｐ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＩｎＧａＰ層およびｐ型ＡｌＩｎＰ層を形成するためのｐ型不純物としては、たとえば、ＤＥＺｎ（ジエチル亜鉛）を用いることができる。【００５７】
また、ＡｌＧａＡｓ層を成長させるための原料としては、たとえば、ＴＭＩ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用いることができ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層を形成するためのｐ型不純物としては、たとえば、ＣＢｒ4（四臭化炭素）を用いることができる。【００５８】
１−２．半導体層上に裏面電極層を形成する工程
次に、図２の模式的断面図に示すように、半導体層３の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジスト４を形成する。ここで、レジスト４は、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用した方法によって、後述する第１エッチング用ホールの形成箇所にレジスト４が形成されるようにパターンニングされる。また、レジスト４は、後述する第１エッチング用ホールおよび太陽電池の外形となるようにパターンニングすることもできる。なお、レジスト４としては、従来から公知のものを特に限定なく用いることができ、たとえば感光性の有機化合物膜等を用いることができる。【００５９】
次に、図３の模式的断面図に示すように、レジスト４が形成された半導体層３の表面上に裏面電極層５を形成し、その後、レジスト４をリフトオフにより除去することによって裏面電極層５の内部の空洞である第１エッチング用ホール６を形成する。【００６０】
ここで、裏面電極層５としては、たとえば金、銀等の導電性材料からなる電極であれば特に限定なく用いることができる。また、裏面電極層５の外形を最終的に形成される太陽電池の最終形状の外形とすることができる。なお、裏面電極層５に形成された第１エッチング用ホール６の裏面電極層５側の表面の開口部が裏面電極層開口部６ａに相当する。【００６１】
なお、第１エッチング用ホール６の形成方法は特に限定されないが、たとえば上記のようにフォトリソグラフィ技術を利用して半導体層３の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジスト４を形成した後にリフトオフにより除去する方法を用いることができる。また、第１エッチング用ホール６の形成方法としては、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用して所定の形状にパターンニングされたレジストを裏面電極層５の表面上に形成した後にレジストで保護されていない裏面電極層５の部分をエッチングにより除去する方法を単独でまたは他の方法と併用して用いることもできる。また、第１エッチング用ホール６の形成方法としては、たとえば裏面電極層５の表面にレーザ光を照射してその照射部分を除去して第１エッチング用ホール６を形成する方法も単独でまたは他の方法と併用して用いることができる。【００６２】
１−３．支持層を裏面電極層上に形成する工程
次に、図４の模式的断面図に示すように、裏面電極層５上に支持層８を形成する。ここで、支持層８は、裏面電極層５の表面を覆うように図３に示す第１エッチング用ホール６を埋めて形成される。そして、図５の模式的断面図に示すように、第１エッチング用ホール６を埋める支持層８が除去されるように支持層８の一部を除去することによって、支持層８の内部に空洞である第２エッチング用ホール２６を形成するとともに、第２エッチング用ホール２６の支持層８の裏面電極層５側ではない表面に支持層開口部６ｃが形成される。また、支持層８に形成された第２エッチング用ホール２６と裏面電極層５に形成された第１エッチング用ホール６とはその端部の開口部の少なくとも一部が重複することによって連結して１つの空洞を構成している。【００６３】
このように、支持層８を裏面電極層５上に形成することによって、たとえば２０μｍ以下の厚さの半導体層３を薄膜として形成した場合であっても、支持層８の存在により薄膜である半導体層３のハンドリング性能が向上するため、本発明の太陽電池の生産効率が向上する。【００６４】
ここで、支持層８は、有機化合物からなることが好ましい。支持層８が有機化合物からなる場合には本発明の太陽電池のさらなる軽量化を図ることができる。また、支持層８を構成する有機化合物としてはポリイミドであることが本発明の太陽電池のさらなる軽量化とともに支持層８の耐熱性を向上させる観点から好ましい。なお、ポリイミドとは、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子化合物の総称であって、ポリイミドとしては、たとえば芳香族化合物が直接にイミド結合で連結された芳香族ポリイミド等を用いることができる。【００６５】
なお、第２エッチング用ホール２６の形成方法も特に限定されないが、たとえば支持層８に感光性の有機化合物膜等からなるレジストを用いてフォトリソグラフィ技術を利用して支持層８の一部を除去する方法（たとえば、支持層８の一部の露光部分のみを除去して第１エッチング用ホール６を形成する方法）を用いることができる。また、第２エッチング用ホール２６の形成方法としては、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用して所定の形状にパターンニングされたレジストを支持層８の表面上に形成した後にレジストで保護されていない支持層８の部分をエッチングにより除去する方法を単独でまたは他の方法と併用して用いることもできる。また、第２エッチング用ホール２６の形成方法としては、たとえば支持層８の表面にレーザ光を照射することによりその照射部分を除去して第２エッチング用ホール２６を形成する方法も単独でまたは他の方法と併用して用いることができる。なお、レジストとしては、上記と同様に、従来から公知のものを特に限定なく用いることができ、たとえば感光性の有機化合物膜等を用いることができる。【００６６】
また、支持層開口部６ｃの開口面積が、裏面電極層開口部６ａの開口面積よりも小さいことが好ましい。この場合には後述する半導体層３のエッチング時にエッチング液と裏面電極層５との接触を回避してエッチング液から裏面電極層５の表面を保護することができる傾向にある。【００６７】
１−４．半導体層をエッチングする工程
次に、図６の模式的断面図に示すように、第１エッチング用ホール６と第２エッチング用ホール２６とが連結した空洞から半導体層３を部分的にその厚さ方向にエッチングにより除去することによって、半導体層３で外周が取り囲まれた空洞である第３エッチング用ホール３６を形成するとともにエッチング層２の表面を露出させる。ここで、第３エッチング用ホール３６と第１エッチング用ホール６とはその端部の開口部の少なくとも一部が重複することによって連結して１つの空洞を構成している。また、第３エッチング用ホール３６は、たとえばエッチング液を用いたウエットエッチング等により半導体層３の一部を除去することによって形成することができる。【００６８】
これにより、半導体層３のエッチング層２側の表面には半導体層開口部６ｂが形成されるとともに、上記のエッチングにより半導体層３に形成された空洞と第１エッチング用ホール６と第２エッチング用ホール２６と第３エッチング用ホール３６とから構成された空洞である貫通孔１６が形成される。なお、貫通孔１６は複数形成されている。【００６９】
ここで、隣り合う半導体層開口部６ｂの間の最短距離が２００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることがより好ましい。隣り合う半導体層開口部６ｂの間の最短距離が２００μｍ以下である場合、特に１５０μｍ以下である場合には、半導体層開口部６ｂを任意の箇所および形状に配置することが可能となる傾向にある。【００７０】
なお、本発明において、隣り合う半導体層開口部６ｂの間の最短距離は、隣り合う２つの半導体層開口部６ｂのうち、一方の半導体層開口部６ｂの周縁上の任意の点と、他方の半導体層開口部６ｂの周縁上の任意の点とを結ぶ線分のうち、最短の線分の長さを意味する。また、本発明においては、隣り合う半導体層開口部６ｂの間の少なくとも１つの最短距離が好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下であることが望ましいが、隣り合う半導体層開口部６ｂの間のすべての最短距離が好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下であることがより望ましい。【００７１】
また、半導体層開口部６ｂの最大径が１５μｍ以下であることが好ましい。すなわち、本実施の形態においては、半導体層３の半導体層開口部６ｂの形成側の表面が太陽電池の受光面となるため、半導体層開口部６ｂの最大径が大きくなればなるほど、太陽電池の受光面の面積が減少し、光電変換効率が低下するためである。【００７２】
なお、本発明において、半導体層開口部６ｂの最大径とは、半導体層開口部６ｂの周縁上に存在する任意の２点を結ぶ線分のうち最長の線分の長さを意味する。また、本発明において、受光面とは、太陽電池を設置したと仮定したときに、太陽電池の表面のうち太陽光が主に入射する側の表面のことを意味する。【００７３】
また、本実施の形態のように、半導体層３の半導体層開口部６ｂの形成側の表面が太陽電池の受光面となる場合には、半導体層開口部６ｂの開口面積の総和が半導体層３の半導体層開口部６ｂが形成されている表面における受光面積の１％以下であることが好ましい。半導体層開口部６ｂの開口面積の総和が半導体層３の半導体層開口部６ｂが形成されている表面における受光面積の１％以下である場合には、太陽電池の光電変換効率の低下を抑止しつつ、後述するエッチング層２のエッチング時間の短縮を図ることができる傾向にある。【００７４】
なお、本発明において、半導体層３の表面における太陽電池の受光面積は、太陽電池の受光面となる半導体層３の半導体層開口部６ｂが形成されている表面の全面積のことを意味するものとする。【００７５】
また、半導体層開口部６ｂの開口形状は特に限定されないが、たとえば四角形または三角形等とすることができる。【００７６】
１−５．エッチング層を除去する工程
次に、図７の模式的断面図に示すように、貫通孔１６の内部およびエッチング層２の側面からエッチング層２をエッチングすることによってエッチング層２を除去する。これにより、半導体基板１から半導体層３が分離されることになる。【００７７】
ここで、エッチング層２のエッチングは、たとえばエッチング層２のみを選択的に除去することができるエッチング液を貫通孔１６の内部およびエッチング層２の側面から浸漬させることによって行なうことができる。【００７８】
たとえばエッチング層２がＡｌＡｓ系化合物半導体層からなる場合には、たとえばフッ酸等のエッチング液でエッチング層２のみを選択的に除去することが可能である。すなわち、エッチング層２としてＡｌＡｓ系化合物半導体層を用いた場合であってフッ酸等のエッチング液を用いた場合には、ＡｌＡｓ系化合物半導体層のエッチングレートはたとえばＧａＡｓ系化合物半導体層等からなる半導体層３および銀等からなる裏面電極層５のエッチングレートよりもエッチングレートが大きくなるためにエッチング層２が選択的にエッチングされることになる。【００７９】
また、エッチング層２がＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなる場合には、たとえば塩酸等のエッチング液でエッチング層２のみを選択的に除去することが可能である。すなわち、エッチング層２としてＧａＩｎＰ系化合物半導体層を用いた場合であって塩酸等のエッチング液を用いた場合には、ＧａＩｎＰ系化合物半導体層のエッチングレートはたとえばＧａＡｓ系化合物半導体層等からなる半導体層３および銀等からなる裏面電極層５のエッチングレートよりもエッチングレートが大きくなるためにエッチング層２が選択的にエッチングされることになる。【００８０】
また、エッチング液が貫通孔１６の内部を通って、またはエッチング層２の側面からエッチング層２を浸食していくことになるが、このように貫通孔１６の内部を通ってエッチング液を浸漬させてエッチング層２のエッチングを行なうことにより、エッチング層２の側面のみからエッチングを行なっていた従来の方法と比べて、エッチング層２のエッチング時間を大幅に短縮することができる。【００８１】
たとえば、エッチング層２にＡｌＡｓ系化合物半導体層を用い、エッチング液にフッ酸を用い、貫通孔１６の裏面電極層開口部６ａの円形の開口部の径を５μｍとし、隣り合う裏面電極層開口部６ａの間の距離を５０μｍとした場合には、フッ酸の温度を５０℃としフッ酸中におけるフッ化水素濃度を１０質量％とすることにより、たとえば１０分以下でエッチング層２のエッチングを終了させることができるため、半導体基板１から半導体層３を分離することができるようになる。【００８２】
一方、上記のような貫通孔１６を設けていない従来の方法においては、口径４インチの半導体基板を用いた場合には、２４時間から４８時間程度エッチング層２のエッチング時間が必要となる。【００８３】
このように、本発明によれば、半導体層３を薄膜化するとともに半導体基板１から半導体層３を分離することによって太陽電池の軽量化を図ることができるだけでなく、半導体層３を薄膜とした場合であっても支持層８の存在により半導体層３のハンドリング性能が向上し、さらにはエッチング層２のエッチング時間を大幅に短縮することができるため、本発明の太陽電池の生産効率が大幅に向上する。【００８４】
なお、本発明者は、貫通孔１６の隣り合う裏面電極層開口部６ａの間のすべての最短距離が１５０μｍ以下（すなわち、隣り合う半導体層開口部６ｂの間のすべての最短距離が１５０μｍ以下）である場合には、上記と同様に、１０分以下で半導体基板１から半導体層３の分離を実施することができることを実験により確認している。【００８５】
また、貫通孔１６の形成位置は、後述する表面電極層７の形成位置と重複しないのであればその形成位置については特に限定されない。【００８６】
なお、本発明において、半導体層３を分離した半導体基板１は、適正な表面処理を施すことによって再利用することが可能である。【００８７】
１−６．表面電極層を形成する工程
次に、図８の模式的断面図に示すように、半導体基板１から分離した後の半導体層３の表面上に表面電極層７を形成する。【００８８】
表面電極層７は、たとえば、半導体層３の表面上にフォトリソグラフィ技術を利用して表面電極層７の形成箇所以外の箇所にレジストを形成し、その後、たとえば金、銀等の導電性材料からなる導電膜をそのレジスト上に形成した後にレジストをリフトオフにより除去することによって形成することができる。【００８９】
ここで、本実施の形態においては、表面電極層７が形成される半導体層３の表面は太陽電池の受光面となるため、表面電極層７の形状は、たとえば櫛形状のような太陽電池の受光面積の損失が可能な限り小さくなるような形状であることが好ましい。【００９０】
１−７．太陽電池
図９に、実施の形態１において製造した太陽電池を受光面側から見た模式的な平面図を示す。図９に示すように、半導体層３の表面上に櫛形状にパターニングされた表面電極層７が形成されている。【００９１】
また、図１０に、図９の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図を示す。図１０に示すように、半導体層３の表面には複数の半導体層開口部６ｂが形成されており、半導体層３の表面上において、表面電極層７は半導体層開口部６ｂ（貫通孔１６）が形成されていない領域に形成されている。【００９２】
図１１に、実施の形態１において製造した太陽電池を裏面側から見た模式的な平面図を示す。図１１に示すように、太陽電池の裏面の略全面には支持層８が形成されている。【００９３】
また、図１２に、図１１の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図を示す。図１２に示すように、支持層８の表面には複数の支持層開口部６ｃが形成されている。【００９４】
なお、半導体層開口部６ｂの形成箇所および支持層開口部６ｃの形成箇所はそれぞれ貫通孔１６の形成箇所に対応している。【００９５】
図２３に、図２１に示すようにして半導体層が作製された２接合型の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。なお、図２３においては、支持層８については説明の便宜上、図示していない。【００９６】
図２３に示す構成の２接合型の化合物半導体太陽電池においては、裏面電極層５上に、ｐ型ＧａＡｓ層Ｂ５、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｂ４、ｐ型ＧａＡｓ層Ｂ３、ｎ型ＧａＡｓ層Ｂ２およびｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｂ１がこの順序で積層されてなるボトムセルＢが形成されている。【００９７】
また、ボトムセルＢ上には、ｎ型ＩｎＧａＰ層３２およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１がこの順序で積層されてなるトンネル接合が形成されている。【００９８】
また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１上には、ｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４、ｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ２およびｎ型ＧａＡｓ層Ｔ１がこの順序で積層されてなるトップセルＴが形成されている。【００９９】
また、トップセルＴ上には、たとえば、膜厚約１００ｎｍのＡｕ−Ｇｅ膜（１２質量％のＧｅを含有）、膜厚約２０ｎｍのＮｉ膜および膜厚約５０００ｎｍのＡｕ膜がこの順序で積層されてなる表面電極層７が形成されている。【０１００】
また、トップセルＴの露出面には、たとえば、膜厚約５５ｎｍのＴｉＯ2膜と膜厚約１００ｎｍのＭｇＦ2膜とがこの順序に積層されてなる反射防止膜（図示せず）が形成されている。【０１０１】
なお、図２３に示す構成の２接合型の化合物半導体太陽電池のボトムセルＢのｐｎ接合を構成するｎ型ＧａＡｓ層Ｂ２およびｐ型ＧａＡｓ層Ｂ３の禁制帯幅は、トップセルＴのｐｎ接合を構成するｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３およびｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４の禁制帯幅よりも狭くなっている。【０１０２】
また、図２３に示す構成の２接合型の化合物半導体太陽電池の半導体層３の厚さＬ１は約４μｍ程度とすることができ、裏面電極層５の厚さＬ２は約３０μｍ程度とすることができる。半導体層３の厚さＬ１および裏面電極層５の厚さＬ２をそれぞれこのような厚さとすることにより、半導体層３および裏面電極層５はそれぞれ可撓性を有することから、図２３に示す構成の２接合型の化合物太陽電池自体を自在に撓めることができるようになる。【０１０３】
図２４に、図２２に示すようにして半導体層が作製された３接合型の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。なお、図２４においても、支持層８については説明の便宜上、図示していない。【０１０４】
図２４に示す構成の３接合型の化合物半導体太陽電池においては、裏面電極層５上に、ｐ型ＧａＡｓ層Ｂ１０、ｐ型ＩｎＰ層Ｂ９、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ８、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ７およびｎ型ＩｎＰ層Ｂ６がこの順序で積層されてなるボトムセルＢが形成されている。【０１０５】
また、ボトムセルＢ上には、ｎ型ＧａＡｓ層３４およびｐ型ＧａＡｓ層３３がこの順序で積層されてなるトンネル接合が形成されている。【０１０６】
また、ｐ型ＧａＡｓ層３３上には、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｍ４、ｐ型ＧａＡｓ層Ｍ３、ｎ型ＧａＡｓ層Ｍ２およびｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｍ１がこの順序で積層されてなるミドルセルＭが形成されている。【０１０７】
また、ミドルセルＭ上には、ｎ型ＩｎＧａＰ層３２およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１がこの順序で積層されてなるトンネル接合が形成されている。【０１０８】
また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１上には、ｐ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ５、ｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４、ｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３、ｎ型ＡｌＩｎＰ層Ｔ２およびｎ型ＧａＡｓ層Ｔ１がこの順序で積層されてなるトップセルＴが形成されている。【０１０９】
また、トップセルＴ上には、たとえば、膜厚約１００ｎｍのＡｕ−Ｇｅ膜（１２質量％のＧｅを含有）、膜厚約２０ｎｍのＮｉ膜および膜厚約５０００ｎｍのＡｕ膜がこの順序で積層されてなる表面電極層７が形成されている。【０１１０】
また、トップセルＴの露出面には、たとえば、膜厚約５５ｎｍのＴｉＯ2膜と膜厚約１００ｎｍのＭｇＦ2膜とがこの順序に積層されてなる反射防止膜（図示せず）が形成されている。【０１１１】
なお、図２４に示す構成の３接合型の化合物半導体太陽電池のミドルセルＭのｐｎ接合を構成するｎ型ＧａＡｓ層Ｍ２およびｐ型ＧａＡｓ層Ｍ３の禁制帯幅は、トップセルＴのｐｎ接合を構成するｎ型ＩｎＧａＰ層Ｔ３およびｐ型ＩｎＧａＰ層Ｔ４の禁制帯幅よりも狭くなっている。【０１１２】
また、図２４に示す構成の３接合型の化合物半導体太陽電池のボトムセルＢのｐｎ接合を構成するｎ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ７およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層Ｂ８の禁制帯幅は、ミドルセルＭのｐｎ接合を構成するｎ型ＧａＡｓ層Ｍ２およびｐ型ＧａＡｓ層Ｍ３の禁制帯幅よりも狭くなっている。【０１１３】
また、図２４に示す構成の３接合型の化合物半導体太陽電池の半導体層３の厚さＬ１は約４μｍ程度とすることができ、裏面電極層５の厚さＬ２は約３０μｍ程度とすることができる。半導体層３の厚さＬ１および裏面電極層５の厚さＬ２をそれぞれこのような厚さとすることにより、半導体層３および裏面電極層５はそれぞれ可撓性を有することから、図２４に示す構成の３接合型の化合物太陽電池自体を自在に撓めることができるようになる。【０１１４】
（実施の形態２）
まず、図１３〜図１５の模式的断面図に示すように、半導体基板１の表面上にエッチング層２を形成し、そのエッチング層２の表面上に半導体層３を形成した後に、裏面電極層開口部６ａおよび第１エッチング用ホール６を有する裏面電極層５を形成する。ここまでの工程は、実施の形態１と同様である。【０１１５】
次に、図１６の模式的断面図に示すように、第１エッチング用ホール６から半導体層３を部分的にその厚さ方向にエッチングして除去することによって、エッチング層２の表面を露出させる。これにより、半導体層３のエッチング層２側の表面には半導体層開口部６ｂとともに半導体層開口部６ｂから半導体層３を厚さ方向に貫通して第１エッチング用ホール６と連結する第３エッチング用ホール３６が形成される。ここで、第３エッチング用ホール３６は、たとえばエッチング液を用いたウエットエッチング等により半導体層３の一部を除去することによって形成することができる。【０１１６】
次に、図１７の模式的断面図に示すように、第１エッチング用ホール６および第３エッチング用ホール３６を埋めるようにして支持層８を裏面電極層５の表面上に形成する。このように、支持層８を裏面電極層５の表面上に形成することによって、半導体層３を薄膜とした場合でも、支持層８の存在により薄膜である半導体層３のハンドリング性能が向上する。【０１１７】
次に、図１８の模式的断面図に示すように、支持層８の一部をその厚さ方向に除去することによって貫通孔１６を形成し、エッチング層２の表面を露出させる。ここで、支持層８の除去箇所は、第１エッチング用ホール６および第３エッチング用ホール３６の形成箇所に相当する。また、支持層８の裏面電極層５側ではない表面には支持層開口部６ｃが形成される。【０１１８】
ここで、貫通孔１６の内壁面が支持層８で覆われるようにして、上記の支持層８の除去が行なわれることが好ましい。貫通孔１６の内壁面が支持層８で覆われている場合には、後述するエッチング層２を除去する工程において半導体層３および裏面電極層５が支持層８により保護されるため、半導体層３および裏面電極層５がダメージを受ける傾向が小さくなる。【０１１９】
ここで、支持層８の除去方法は特に限定されないが、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用して支持層８の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジストを形成した後に、レジストが形成されていない支持層８の部分を除去する方法が挙げられる。また、支持層８のその他除去方法としては、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用して支持層８の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジストを形成した後に、レジストが形成されていない支持層８の部分をエッチングにより除去する方法も単独でまたは他の方法と併用して用いることができる。また、支持層８のその他除去方法としては、たとえば支持層８の表面にレーザ光を照射することによりその照射部分を除去する方法も単独でまたは他の方法と併用して用いることができる。【０１２０】
次に、図１９の模式的断面図に示すように、貫通孔１６の内部およびエッチング層２の側面からエッチング層２をエッチングすることによってエッチング層２を除去する。これにより、半導体基板１から半導体層３が分離されることになる。【０１２１】
ここで、エッチング層２のエッチングによる除去は、たとえばエッチング層２のみを選択的に除去することができるエッチング液を貫通孔１６の内部およびエッチング層２の側面から浸漬させることによって行なうことができる。【０１２２】
その後、図２０の模式的断面図に示すように、表面電極層７が半導体層開口部６ｂが形成されていない領域に形成されることによって、実施の形態２の太陽電池が完成する。ここで、実施の形態２の太陽電池の表面形状および裏面形状はそれぞれ実施の形態１と同様することができる。また、上述したように、支持層開口部６ｃの形成箇所はそれぞれ貫通孔１６の形成箇所に対応している。【０１２３】
なお、実施の形態２における上記以外の説明については、実施の形態１と同様である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明によれば、半導体基板を分離することにより軽量化することができるとともに、生産効率を向上することができる太陽電池およびその太陽電池の製造方法を提供することができるため、本発明は太陽電池分野、特に化合物半導体層を用いた化合物半導体太陽電池に好適に利用できる可能性がある。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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