(57)【要約】      （修正有）【課題】化合物半導体太陽電池の破壊を抑制する。【解決手段】化合物半導体太陽電池成長用基板１は、基板１の周縁の一部に、第１のオリエンテーションフラット部２ａと、第１のオリエンテーションフラット部２ａと向かい合う第２のオリエンテーションフラット部２ｂと、を備えており、第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂは互いに平行となるように向い合って位置している。第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂの少なくとも一方の長さは、１６ｍｍ以上とすることができる。【選択図】図１
2019041015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のオリエンテーションフラット部と、
前記第１のオリエンテーションフラット部と向かい合う第２のオリエンテーションフラット部と、を備えた、化合物半導体太陽電池成長用基板。
【請求項２】
前記第１のオリエンテーションフラット部と前記第２のオリエンテーションフラット部とは平行である、請求項１に記載の化合物半導体太陽電池成長用基板。
【請求項３】
前記第１のオリエンテーションフラット部および前記第２のオリエンテーションフラット部の少なくとも一方の長さが１６ｍｍ以上である、請求項１または請求項２に記載の化合物半導体太陽電池成長用基板。
【請求項４】
前記第１のオリエンテーションフラット部および前記第２のオリエンテーションフラット部の少なくとも一方の長さが３３．５ｍｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の化合物半導体太陽電池成長用基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の化合物半導体太陽電池成長用基板と、
前記化合物半導体太陽電池成長用基板上の化合物半導体太陽電池積層体と、を備えた、化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項６】
前記化合物半導体太陽電池積層体は、前記化合物半導体太陽電池成長用基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する化合物半導体層を含む、請求項５に記載の化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項７】
前記化合物半導体太陽電池積層体は、第１の化合物半導体太陽電池セルと、第２の化合物半導体太陽電池セルと、前記第１の化合物半導体太陽電池セルと前記第２の化合物半導体太陽電池セルとの間の化合物半導体バッファ層と、を備え、
前記第１の化合物半導体太陽電池セルは、前記第２の化合物半導体太陽電池セルよりも前記化合物半導体太陽電池成長用基板側に位置し、前記第２の化合物半導体太陽電池セルの格子定数は前記化合物半導体太陽電池成長用基板の格子定数よりも大きい、請求項５または請求項６に記載の化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項８】
前記第１の化合物半導体太陽電池セルの格子定数は、前記第２の化合物半導体太陽電池セルの格子定数よりも小さい、請求項７に記載の化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項９】
前記化合物半導体太陽電池積層体は、前記第１の化合物半導体太陽電池セルと前記化合物半導体バッファ層との間に第３の化合物半導体太陽電池セルをさらに備えた、請求項７または請求項８に記載の化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項１０】
前記第３の化合物半導体太陽電池セルの格子定数は、前記第２の化合物半導体太陽電池セルの格子定数よりも小さい、請求項９に記載の化合物半導体太陽電池ウエハ。
【請求項１１】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の化合物半導体太陽電池成長用基板上に前記化合物半導体太陽電池成長用基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する化合物半導体層を含む化合物半導体太陽電池積層体を形成する工程と、
前記化合物半導体太陽電池成長用基板を除去する工程とを含む、化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記化合物半導体太陽電池積層体を形成する工程は、前記化合物半導体太陽電池成長用基板上に第１の化合物半導体太陽電池セルを形成する工程と、前記第１の化合物半導体太陽電池セル上に化合物半導体バッファ層を形成する工程と、前記化合物半導体バッファ層上に前記化合物半導体太陽電池成長用基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する第２の化合物半導体太陽電池セルを形成する工程とを含む、請求項１１に記載の化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の化合物半導体太陽電池セルは、前記第２の化合物半導体太陽電池セルの格子定数よりも小さい、請求項１２に記載の化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記化合物半導体太陽電池積層体を形成する工程は、前記第１の化合物半導体太陽電池セルを形成する工程と前記化合物半導体バッファ層を形成する工程との間に第３の化合物半導体太陽電池セルを形成する工程をさらに含む、請求項１２または請求項１３に記載の化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記第３の化合物半導体太陽電池セルは、前記第１の化合物半導体太陽電池セルの格子定数よりも大きく、前記第２の化合物半導体太陽電池セルの格子定数とほぼ等しい、請求項１４に記載の化合物半導体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、化合物半導体太陽電池成長用基板、化合物半導体太陽電池ウエハ、および化合物半導体太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、支持基板上に、ＩｎＧａＡｓからなるボトムセルと、ＧａＡｓからなるミドルセルと、ＩｎＧａＰからなるトップセルとがこの順に積層されており、ボトムセルとミドルセルとの間にＩｎＧａＰからなるバッファ層を備えた化合物半導体太陽電池が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の化合物半導体太陽電池は、以下のように作製される。まず、ＧａＡｓ基板上に、トップセル、ミドルセル、バッファ層およびボトムセルをＭＯＣＶＤ法によりこの順序で積層する。次に、ボトムセル上に支持基板を貼り付ける。次に、ＧａＡｓ基板をエッチングにより除去する。その後、トップセル上に電極層を形成することによって特許文献１に記載の化合物半導体太陽電池が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９９６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には明示されていないが、一般に、化合物半導体太陽電池は、たとえば図１４の模式的平面図に示すように、周縁の一部を劈開することによって形成されたオリエンテーションフラット（ＯＦ）部１０２を有するＧａＡｓ単結晶基板等の化合物半導体単結晶基板１０１（以下、「基板１０１」という。）上に成長させられることによって作製される。化合物半導体単結晶基板１０１のＯＦ部１０２に対向する周縁部はＯＦ部が形成されていないＯＦ非形成部１０３となっている。
【０００６】
しかしながら、このようにして作製された化合物半導体太陽電池を、たとえば宇宙空間等の断熱空間等で用いた場合に化合物半導体太陽電池が破壊することがあったため、その改善が要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここで開示された実施形態によれば、第１のオリエンテーションフラット部と、第１のオリエンテーションフラット部と向かい合う第２のオリエンテーションフラット部と、を備えた、化合物半導体太陽電池成長用基板を提供することができる。
【０００８】
ここで開示された実施形態によれば、上記の化合物半導体太陽電池成長用基板と、化合物半導体太陽電池成長用基板上の化合物半導体太陽電池積層体と、を備えた、化合物半導体太陽電池ウエハを提供することができる。
【０００９】
ここで開示された実施形態によれば、上記の化合物半導体太陽電池成長用基板上に化合物半導体太陽電池成長用基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する化合物半導体層を含む化合物半導体太陽電池積層体を形成する工程と、化合物半導体太陽電池成長用基板を除去する工程とを含む、化合物半導体太陽電池の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
ここで開示された実施形態によれば、化合物半導体太陽電池の破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の化合物半導体太陽電池成長用基板の模式的な平面図である。
【図２】実施形態の化合物半導体太陽電池ウエハの模式的な断面図である。
【図３】実施形態の化合物半導体太陽電池の製造方法の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施形態の化合物半導体太陽電池の製造方法の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施形態の化合物半導体太陽電池の製造方法の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図６】（ａ）は従来の化合物半導体単結晶基板の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す基板を加熱したときの基板の模式的な断面図である。
【図７】（ａ）は実施形態の化合物半導体単結晶基板の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す基板を加熱したときの基板の模式的な断面図である。
【図８】実施例１の化合物半導体太陽電池の作製に用いられた基板の模式的な平面図である。
【図９】実施例１の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の測定結果である。
【図１０】比較例１の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の測定結果である。
【図１１】実施例２の化合物半導体太陽電池の作製に用いられた基板の模式的な平面図である。
【図１２】実施例２の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の測定結果である。
【図１３】比較例２の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の測定結果である。
【図１４】化合物半導体太陽電池の作製に用いられる従来の化合物半導体単結晶基板の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、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。
【００１３】
＜化合物半導体太陽電池成長用基板＞
図１に、実施形態の化合物半導体太陽電池成長用基板の模式的な平面図を示す。実施形態の化合物半導体太陽電池成長用基板１（以下、「基板１」という。）は、基板１の周縁の一部に第１のオリエンテーションフラット部２ａ（以下、「第１のＯＦ部２ａ」という。）を備えるとともに基板１の周縁の他の一部に第２のオリエンテーションフラット部２ｂ（以下、「第２のＯＦ部２ｂ」という。）とを備えている。なお、第２のＯＦ部２ｂは、第１のＯＦ部２ａとは別に設けられたフラット部であればよい。
【００１４】
第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂは互いに平行となるように向い合って位置している。第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂの少なくとも一方の長さは、たとえば１６ｍｍ以上とすることができるが、これに限定されるものではない。また、第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂの少なくとも一方の長さは、たとえば３３．５ｍｍ以下、３２．５ｍｍ以下、または３１．５ｍｍ以下とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
第１のＯＦ部２ａおよび第２のＯＦ部２ｂは、たとえばＧａＡｓ単結晶等からなる化合物半導体結晶基板の周縁の一部を劈開することによって形成することができる。
【００１６】
＜化合物半導体太陽電池ウエハ＞
図２に、実施形態の化合物半導体太陽電池ウエハの模式的な断面図を示す。図２に示す実施形態の化合物半導体太陽電池ウエハは、実施形態の基板１と、基板１上の化合物半導体太陽電池積層体５０とを備えている。
【００１７】
化合物半導体太陽電池積層体５０は、基板１側から、ｎ型ＧａＡｓ層１２、ｎ型ＩｎＧａＰ層１３、ｎ型ＧａＡｓ層１４、ｎ型ＧａＡｓ層１５、ｎ型ＡｌＩｎＰ層１６、ｎ型ＩｎＧａＰ層１７、ｐ型ＩｎＧａＰ層１８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層１９、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２０、ｎ++ＩｎＧａＰ層２１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ層２３、ｐ型ＧａＡｓ層２４、ｐ型ＧａＡｓ層２５、ｐ型ＩｎＧａＰ層２６、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２７、ｎ++ＧａＡｓ層２８、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９、ｎ型ＩｎＧａＰ層３０、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層３１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３２、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３３、ｐ型ＩｎＧａＰ層３４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３５、ｐ型ＧａＡｓ層３６、およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層３７がこの順に積層されて構成されている。
【００１８】
ｎ型ＡｌＩｎＰ層１６、ｎ型ＩｎＧａＰ層１７、ｐ型ＩｎＧａＰ層１８およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層１９の積層体からトップセル４０ａが構成される。ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ層２３、ｐ型ＧａＡｓ層２４、ｐ型ＧａＡｓ層２５およびｐ型ＩｎＧａＰ層２６の積層体からミドルセル４０ｂが構成される。ｎ型ＩｎＧａＰ層３０、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層３１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３２、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３３およびｐ型ＩｎＧａＰ層３４の積層体からボトムセル４０ｃが構成される。
【００１９】
本実施形態においては、トップセル４０ａのバンドギャップは、ミドルセル４０ｂおよびボトムセル４０ｃのバンドギャップよりも大きく、ミドルセル４０ｂのバンドギャップは、ボトムセル４０ｃのバンドギャップよりも大きくなっている。ここで、トップセル４０ａ、ミドルセル４０ｂおよびボトムセル４０ｃのバンドギャップは、それぞれ、トップセル４０ａ、ミドルセル４０ｂおよびボトムセル４０ｃのそれぞれのｐｎ接合を構成する化合物半導体のバンドギャップを意味している。すなわち、トップセル４０ａであればＩｎＧａＰ、ミドルセル４０ｂであればＧａＡｓ、ボトムセル４０ｃであればＩｎＧａＡｓのバンドギャップを意味している。
【００２０】
ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９は、ｎ++ＧａＡｓ層２８側からｎ型ＩｎＧａＰ層３０側にかけてＩｎ組成比が徐々に増加するとともに、Ｇａ組成比が徐々に減少するように、ｎ型ＩｎＧａＰ層の組成が変化して構成されているので、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９の格子定数は、ｎ++ＧａＡｓ層２８側からｎ型ＩｎＧａＰ層３０側にかけて徐々に増加する。また、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９のｎ++ＧａＡｓ層２８側の格子定数は、基板１の格子定数とほぼ一致している。よって、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９のｎ型ＩｎＧａＰ層３０側の格子定数は、基板１の格子定数よりも大きい格子定数となる。
【００２１】
また、ボトムセル４０ｃを形成する各層の格子定数は、基板１の格子定数よりも大きい格子定数となる。また、トップセル４０ａおよびミドルセル４０ｂを形成する各層の格子定数は、ボトムセル４０ｃを形成する各層の格子定数よりも小さくなる。また、トップセル４０ａを形成する各層の格子定数は、ミドルセル４０ｂを形成する各層の格子定数とほぼ等しい。例えばトップセル４０ａを形成する各層の格子定数（ａ１）は、ミドルセル４０ｂを形成する各層の格子定数（ａ０）に対して、（ａ１−ａ０）／（ａ０）＜±５００ｐｐｍの関係が成り立つ。また、基板１の格子定数と、トップセル４０ａおよびミドルセル４０ｂを形成する各層の格子定数は、ほぼ等しい。
【００２２】
図１４に示す従来の化合物半導体単結晶基板１０１を用いてこのような構成を形成した場合には、ＯＦ部１０２の反対側のＯＦ非形成部１０３がより大きく上に凸の形で反ることがわかった。化合物半導体単結晶基板１０１の格子定数よりも大きい格子定数の化合物半導体層をエピタキシャル成長することによって、エピタキシャル成長時の化合物半導体単結晶基板１０１の温度とエピタキシャル成長させられた化合物半導体層の格子歪みによって片側のみに形成されたＯＦ部１０２に応力が集中するために、ＯＦ部１０２の反対側のＯＦ非形成部１０３がより大きく上に凸の形で反ると考えられる。このような反りは、基板１の格子定数より格子定数が大きい化合物半導体層をエピタキシャル成長させたときに見られ、バッファ層２９やボトムセル４０ｃを形成した場合に大きく反る。
【００２３】
＜化合物半導体太陽電池の製造方法＞
以下、図２〜図５の模式的断面図を参照して、実施形態の化合物半導体太陽電池の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、基板１をＭＯＣＶＤ（Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition）装置内に設置して基板１を加熱した後に、基板１上に、ｎ型ＧａＡｓ層１２、ｎ型ＩｎＧａＰ層１３、ｎ型ＧａＡｓ層１４、ｎ型ＧａＡｓ層１５、ｎ型ＡｌＩｎＰ層１６、ｎ型ＩｎＧａＰ層１７、ｐ型ＩｎＧａＰ層１８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層１９、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２０、ｎ++ＩｎＧａＰ層２１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ層２３、ｐ型ＧａＡｓ層２４、ｐ型ＧａＡｓ層２５、ｐ型ＩｎＧａＰ層２６、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２７、ｎ++ＧａＡｓ層２８、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９、ｎ型ＩｎＧａＰ層３０、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層３１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３２、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３３、ｐ型ＩｎＧａＰ層３４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３５、ｐ型ＧａＡｓ層３６、およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層３７をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させることによって、化合物半導体太陽電池積層体５０を作製する。
【００２５】
次に、図３に示すように、化合物半導体太陽電池積層体５０のｐ型ＡｌＧａＡｓ層３７上に接着層３８によって支持基板３９を貼り付ける。
【００２６】
次に、図４に示すように、基板１、ｎ型ＧａＡｓ層１２およびｎ型ＩｎＧａＰ層１３をたとえばエッチング等により除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ層１４の表面を露出させる。
【００２７】
次に、図５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ層１４の表面上に電極層１１を形成することによって、実施形態の化合物半導体太陽電池が製造される。
【００２８】
実施形態の化合物半導体太陽電池の製造に、たとえば図６（ａ）の模式的平面図に示される従来の基板１０１を用いた場合には、基板１０１上への化合物半導体太陽電池積層体５０の形成時に基板１０１を加熱したときに、たとえば図６（ｂ）の模式的断面図に示されるように、基板１０１のＯＦ部１０２側よりもＯＦ非形成部１０３側に生じる反りが大きくなることが判明した。基板１０１のＯＦ非形成部１０３側の反りが大きい部分は、基板１０１を加熱するヒータから遠ざかることになるため、この部分では基板１０１が十分に加熱されずに化合物半導体結晶の品質が悪化することも判明した。そして、化合物半導体結晶の品質が悪い部分は開放電圧が他の部分と比べて低くなり、この低い開放電圧の部分に電流が集中して流れることによって、化合物半導体太陽電池を宇宙空間等の断熱空間に置いた場合に、化合物半導体太陽電池が破壊することが判明した。
【００２９】
一方、実施形態の化合物半導体太陽電池の製造に、たとえば図７（ａ）の模式的平面図に示される実施形態の基板１を用いた場合には、実施形態の基板１上への化合物半導体太陽電池積層体５０の形成時に基板１を加熱した場合でも、たとえば図７（ｂ）の模式的断面図に示されるように、基板１に生じる反りを、基板１０１の場合と比べて、より均一にすることができることが判明した。これは、基板１は、第１のＯＦ部２ａと、第１のＯＦ部２ａと向かい合う第２のＯＦ部２ｂとを備えているためと考えられる。このように、反りがより均一化された基板１においては、反りが生じて局所的にヒータから遠ざかる部分の発生を従来と比べて抑制することができる。これにより、開放電圧が局所的に低くなる部分の発生を抑制することができるため、従来の基板１０１を用いた場合と比べて、宇宙空間等の断熱空間に置かれた化合物半導体太陽電池の破壊を抑制することができる。
【実施例】
【００３０】
＜実施例１の化合物半導体太陽電池の作製＞
まず、図８の模式的平面図に示される基板１を作製した。基板１は、直径１００．０±０．１ｍｍの円形の表面を有する円盤状のＧａＡｓ単結晶基板の周縁の一部を劈開することによって長さ３２．５±１ｍｍの第１のＯＦ部２ａを形成して作製されるとともに、第１のＯＦ部２ａと向かい合う周縁の一部を劈開することによって第１のＯＦ部２ａと平行な長さ３２．５ｍｍの第２のＯＦ部２ｂを形成することによって作製された。次に、ＧａＡｓ単結晶からなる基板１をＭＯＣＶＤ装置内に設置し、基板１を所定の温度に加熱した。
【００３１】
次に、基板１を所定の温度に加熱した状態で、基板１上に、ｎ型ＧａＡｓ層１２およびｎ型Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ層１３をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００３２】
次に、基板１の温度をそのまま保った状態で、ｎ型ＩｎＧａＰ層１３上に、ｎ型ＧａＡｓ層１４およびｎ型ＧａＡｓ層１５をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００３３】
次に、基板１の温度をそのまま保った状態で、ｎ型ＡｌＩｎＰ層１６、ｎ型ＩｎＧａＰ層１７、ｐ型ＩｎＧａＰ層１８、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層１９をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させてトップセル４０ａを形成した。
【００３４】
次に、基板１の温度を所定の温度まで下げた後に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層１９上に、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２０、およびｎ++ＩｎＧａＰ層２１をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００３５】
次に、基板１の温度を所定の温度まで上げた後に、ｎ++ＩｎＧａＰ層２１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ層２３、ｐ型ＧａＡｓ層２４、ｐ型ＧａＡｓ層２５、およびｐ型ＩｎＧａＰ層２６をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させてミドルセル４０ｂを形成した。
【００３６】
次に、基板１の温度を所定の温度まで下げた後に、ｐ型ＩｎＧａＰ層２６上に、ｐ++ＡｌＧａＡｓ層２７、およびｎ++ＧａＡｓ層２８をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００３７】
次に、基板１の温度をそのまま保った状態で、ｎ++ＧａＡｓ層２８上に、ｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.54Ｇａ0.46Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.57Ｇａ0.43Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.64Ｇａ0.36Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.67Ｇａ0.33Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.70Ｇａ0.30Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.74Ｇａ0.26Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ｐ層、ｎ型Ｉｎ0.80Ｇａ0.20Ｐ層、およびｎ型Ｉｎ0.83Ｇａ0.17Ｐ層をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させてｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９を形成した。
【００３８】
次に、基板１の温度を所定の温度まで上げた後に、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層２９上に、ｎ型ＩｎＧａＰ層３０、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層３１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３２、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３３、およびｐ型ＩｎＧａＰ層３４をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させてボトムセル４０ｃを形成した。
【００３９】
次に、基板１の温度を所定の温度まで下げた後に、ｐ型ＩｎＧａＰ層３４上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３５、ｐ型ＧａＡｓ層３６、およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層３７をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。これにより、ｎ型ＩｎＧａＰ層１３上に、化合物半導体太陽電池積層体５０を形成した。
【００４０】
次に、図３に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３７上に接着層３８によって支持基板３９を貼り付けた。
【００４１】
次に、図４に示すように、基板１、ｎ型ＧａＡｓ層１２およびｎ型ＩｎＧａＰ層１３をエッチングにより除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ層１４の表面を露出させた。
【００４２】
次に、図５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ層１４の表面上に電極層１１を形成することによって、実施例１の化合物半導体太陽電池を作製した。
【００４３】
＜実施例１の化合物半導体太陽電池の評価＞
上記のようにして作製した実施例１の化合物半導体太陽電池を１２分割することによって実施例１の化合物半導体太陽電池のサンプルを作製し、それぞれのサンプルの開放電圧を測定した。その結果を図９に示す。図９に示されるそれぞれのサンプルの開放電圧は、２５℃のそれぞれのサンプルにソーラシミュレータを用いて疑似太陽光（エアマス０）を１３６７Ｗ／ｍ2のエネルギー密度で照射し、電流−電圧特性を求めることにより測定した値である。
【００４４】
実施例１の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値は２９６９Ｖであって、標準偏差は１１．３であって、これらサンプルの開放電圧の最大値と最小値と差は３２．０９Ｖであった。
【００４５】
＜比較例１の化合物半導体太陽電池の作製および評価＞
第２のＯＦ部２ｂを形成しなかったこと以外は実施例１の化合物半導体太陽電池と同一の方法および同一の条件で比較例１の化合物半導体太陽電池のサンプルを作製し、それぞれのサンプルの開放電圧を測定した。その結果を図１０に示す。
【００４６】
比較例１の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値は２９４９Ｖであって、標準偏差は２５．７であって、これらサンプルの開放電圧の最大値と最小値との差は７４．５４６Ｖであった。
【００４７】
実施例１と比較例１の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値、標準偏差および開放電圧の最大値と最小値との差を以下の表１にまとめる。
【００４８】
【表１】
2019041015.tif 000003
【００４９】
表１に示すように、実施例１は比較例１と比べて化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値が高く、かつ開放電圧の値にばらつきが少ないことが理解される。この結果から、実施例１の化合物半導体太陽電池は、比較例１の化合物半導体太陽電池と比べて、たとえば宇宙空間等の断熱空間等に設置して用いた場合でも、電流の集中を抑制することができ、ひいては化合物半導体太陽電池の破壊を抑制することができると考えられる。これは、実施例１の基板１には、互いに平行に向かい合う第１のＯＦ部２ａと第２のＯＦ部２ｂとが形成されており、比較例１の基板と比べて、化合物半導体太陽電池積層体５０の形成時における基板１の加熱による基板１の局所的な反りの発生を抑制できていることによるものであると考えられる。
【００５０】
＜実施例２の化合物半導体太陽電池の作製および評価＞
第１のＯＦ部２ａの長さを１６．０ｍｍとした図１１の模式的平面図に示される基板１を用いたこと以外は実施例１の化合物半導体太陽電池と同一の方法および同一の条件で実施例２の化合物半導体太陽電池のサンプルを作製し、それぞれのサンプルの開放電圧を測定した。その結果を図１２に示す。
【００５１】
実施例２の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値は２９６０Ｖであって、標準偏差は１３．６であって、これらサンプルの開放電圧の最大値から最小値を引いた値は３５Ｖであった。
【００５２】
＜比較例２の化合物半導体太陽電池の作製および評価＞
第２のＯＦ部２ｂを形成しなかったこと以外は実施例２の化合物半導体太陽電池と同一の方法および同一の条件で比較例２の化合物半導体太陽電池のサンプルを作製し、それぞれのサンプルの開放電圧を測定した。その結果を図１３に示す。
【００５３】
比較例２の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値は２９５０Ｖであって、標準偏差は２４．１であって、これらサンプルの開放電圧の最大値から最小値を引いた値は８０Ｖであった。
【００５４】
実施例２と比較例２の化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値、標準偏差および開放電圧の最大値と最小値との差を以下の表２にまとめる。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
表２に示すように、実施例２は比較例２と比べて化合物半導体太陽電池のサンプルの開放電圧の平均値が高く、かつ開放電圧の値にばらつきが少ないことが理解される。この結果から、実施例２の化合物半導体太陽電池は、比較例２の化合物半導体太陽電池と比べてたとえば宇宙空間等の断熱空間等に設置して用いた場合でも、電流の集中を抑制することができ、ひいては化合物半導体太陽電池の破壊を抑制することができると考えられる。これは、実施例２の基板１には、互いに平行に向かい合う第１のＯＦ部２ａと第２のＯＦ部２ｂとが形成されており、比較例２の基板と比べて、化合物半導体太陽電池積層体５０の形成時における基板１の加熱による基板１の局所的な反りの発生を抑制できていることによるものであると考えられる。
【００５７】
以上のように実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００５８】
今回開示された実施形態および実施例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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【００５９】
ここで開示された実施形態は、化合物半導体太陽電池成長用基板、化合物半導体太陽電池ウエハ、および化合物半導体太陽電池の製造方法に利用できる可能性がある。
【符号の説明】
【００６０】
１  基板、２ａ  第１のＯＦ部、２ｂ  第２のＯＦ部、１２  ｎ型ＧａＡｓ層、１３  ｎ型ＩｎＧａＰ層、１４  ｎ型ＧａＡｓ層、１５  ｎ型ＧａＡｓ層、１６  ｎ型ＡｌＩｎＰ層、１７  ｎ型ＩｎＧａＰ層、１８  ｐ型ＩｎＧａＰ層、１９  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、２０  ｐ++ＡｌＧａＡｓ層、２１  ｎ++ＩｎＧａＰ層、２２  ｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２３  ｎ型ＧａＡｓ層、２４  ｐ型ＧａＡｓ層、２５  ｐ型ＧａＡｓ層、２６  ｐ型ＩｎＧａＰ層、２７  ｐ++ＡｌＧａＡｓ層、２８  ｎ++ＧａＡｓ層、２９  ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層、３０  ｎ型ＩｎＧａＰ層、３１  ｎ型ＩｎＧａＡｓ層、３２  ｐ型ＩｎＧａＡｓ層、３３  ｐ型ＩｎＧａＡｓ層、３４  ｐ型ＩｎＧａＰ層、３５  ｐ型ＩｎＧａＡｓ層、３６  ｐ型ＧａＡｓ層、３７  ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、４０ａ  トップセル、４０ｂ  ミドルセル、４０ｃ  ボトムセル、５０  化合物半導体太陽電池積層体、１０１  基板、１０２  ＯＦ部、１０３  ＯＦ非形成部。
【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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