(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のドーピングを有する第１の材料を備えるエミッタ層（２４）と、
前記エミッタ層（２４）に隣接する第１の側と、第２の側とを有するベース層（２６）であって、該ベース層は前記第１のドーピングと反対の第２のドーピングを有する前記第１の材料を備えるベース層（２６）と、
前記ベース層（２６）に隣接する裏面電界層（ＢＳＦ層）（２８）とを備える光起電（ＰＶ）セルであって、前記裏面電界層（２８）は、
前記ベース層の前記第２の側に隣接し、ＡｌＧａＡｓからなるインジウムを含まない、アルミニウムの含有量が５０％を超える第２の材料を含んだ、歪んでいる、第１の層（３０）であって、４．９５ｅＶないし２．１ｅＶの第１のバンドギャップを有し、完全に歪んだ、第１の層（３０）と、
前記第１の層に隣接し、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる第３の材料と第２のバンドギャップとを備える第２の層（３２）であって、前記第３の材料におけるインジウムの使用によって、前記第２のバンドギャップが２．０ｅＶ未満になり、前記第２の層（３２）は、前記ベース層（２６）に格子整合する、第２の層（３２）とを備える、
光起電（ＰＶ）セル。
【請求項２】
前記裏面電界層（２８）の前記第１の層（３０）は、前記ベース層（２６）に格子整合しない、請求項１に記載のＰＶセル。
【請求項３】
前記エミッタ層（２４）およびベース層（２６）は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料を備える、請求項１に記載のＰＶセル。
【請求項４】
前記裏面電界層（２８）の前記第１の層（３０）は、前記裏面電界層（２８）の前記第２の層（３２）よりも薄い、請求項１に記載のＰＶセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に太陽エネルギー変換デバイスに関し、より詳しくはソーラーセル構造での多層裏面電界層に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上および非地上用途の両方での光起電（「ＰＶ」）セルへの関心は、汚染および限られた資源に対する懸念が続くにつれて増加してきた。そのようなセルの用途にかかわらず、ＰＶセルの出力を増加させかつ／またはＰＶセルの効率を増加させるための努力が、進行してきた。
【０００３】
いくつかの周知のＰＶセル構造は、比較的高いバンドギャップを持つ基板に格子整合する層を持つセルベースを含む。裏面電界（ＢＳＦ）層はしばしば、ソーラーセルのセルベース部分とベース層の隣の基板または層との間で使用されて、界面での電子−正孔再結合を低減し、少数キャリアがｐｎ接合から離れて拡散するのを阻止し、それによってセルの効率を増加させる。ＢＳＦ層は普通、セル格子定数に格子整合する。しかしながら、そのような構造での比較的大きいセルバンドギャップは、ソーラーセル構造の効率を低減する。
【０００４】
いくつかの多接合地上用ＰＶセル構造は、より大きい格子定数およびより広いバンドギャップ範囲を使った縦型変成設計を利用して、太陽スペクトルをより良く分割し、従って効率を増加させる。いくつかのそのようなＰＶセル構造は、約０．７ｅＶから約２．０ｅＶのセルベースバンドギャップ範囲を有する。ＢＳＦ層を変成ＰＶセル構造でのより大きいセル格子定数に格子整合させるために、インジウムがしばしば、ＢＳＦ層に加えられる。例えば、いくつかの周知の縦型変成ＰＶセルは、ＡｌＧａＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰのＢＳＦ層を使用する。少なくとも１つの周知の変成ＰＶセル構造では、ＢＳＦ層は、約２０パーセントのインジウムおよび約６０パーセントのアルミニウムを含む。添加インジウムは、ＢＳＦ層の格子定数を増加させるが、インジウムはまた、ＢＳＦ層のバンドギャップを低減もする。結果として、いくつかの周知の変成ＰＶセル構造は、２．０ｅＶより小さい間接バンドギャップを有する。セルベースバンドギャップに対してそのような相対的に低いバンドギャップでは、ＢＳＦ層は、要望通りに効果的に機能しないこともあり、そのようなＰＶセルの効率は、低減されることもある。その上、ＢＳＦ層への炭素のｐ−ドーピングは、炭素のインジウムエッチング効果のために制限される。それ故に、ＢＳＦ層にインジウムを含む、少なくともいくつかの周知の変成ＰＶセル構造は、約１０１８ｃｍ−３未満のｐ−ドーピングに制限される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様によると、エミッタ層と、エミッタ層に隣接するベース層と、ベース層に隣接する裏面電界（ＢＳＦ）層とを含む光起電（ＰＶ）セルが、提供される。ＢＳＦ層は、ベース層に隣接する第１の層と、第１の層に隣接する第２の層とを含む。第１の層は、第１の材料を含み、第２の層は、第１の材料と異なる第２の材料を含む。
【０００６】
有利には、前記ＢＳＦ層の第２の層は、前記ベース層に格子整合する。
【０００７】
有利には、前記ＢＳＦ層の第１の層は、前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約０パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約０．５パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約１パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。
【０００８】
有利には、エミッタおよびベース層は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料を備える。好ましくは、前記ＢＳＦ層の前記第１の層の第１の材料は、ＡｌＧａＡｓ材料を備える。好ましくは、前記ＢＳＦ層の前記第２の層の第２の材料は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を備える。
【０００９】
有利には、前記ＢＳＦ層の第１の層は、前記ＢＳＦ層の前記第２の層よりも薄い。
【００１０】
本発明の態様によると、エミッタ層と、エミッタ層に隣接するベース層と、ベース層に隣接する裏面電界（ＢＳＦ）層とを含む光起電（ＰＶ）セルが、提供される。エミッタ層およびベース層は、セル格子定数を確立する。ＢＳＦ層は、ベース層に隣接する第１の層と、第１の層に隣接する第２の層とを含む。第１の層は、セル格子定数に整合せず、第２の層は、セル格子定数に整合する。
【００１１】
有利には、エミッタおよびベース層は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料を備える。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、ＡｌＧａＡｓ材料を備える。
【００１２】
有利には、前記ＢＳＦ層の第２の層は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を備える。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約０パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約０．５パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の第１の層は、約１パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。
【００１３】
有利には、前記ＢＳＦ層の第１の層は、前記ＢＳＦ層の前記第２の層よりも薄い。
【００１４】
本発明の態様によると、エミッタ層と、エミッタ層に隣接するベース層と、ベース層に隣接する裏面電界（ＢＳＦ）層とを含む光起電（ＰＶ）セルが、提供される。ＢＳＦ層は、ベース層に隣接する歪み擬似格子整合層と、歪み擬似格子整合層に隣接する格子整合層とを含む。
【００１５】
有利には、歪み擬似格子整合層は、完全に歪んだ擬似格子整合層である。好ましくは、前記ＢＳＦ層の歪み擬似格子整合層は、約０パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の擬似格子整合層は、約０．５パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。好ましくは、前記ＢＳＦ層の擬似格子整合層は、約１パーセントよりも大きく前記ベース層に格子整合しない。
【００１６】
有利には、歪み擬似格子整合層は、前記格子整合層よりも高いバンドギャップを有する。
【００１７】
有利には、エミッタおよびベース層は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料を備える。好ましくは、歪み擬似格子整合層は、ＡｌＧａＡｓ材料を備える。好ましくは、格子整合層は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を備える。
【００１８】
論じられた特徴、機能、および利点は、様々な実施形態で独立に達成でき、またはなお別の実施形態で組み合わされてもよく、その実施形態のさらなる詳細は、次の説明および図面を参照するとわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】例となる光起電セル構造の断面概略図である。
【図２】図１で示される光起電セル構造に基づいて製作される４サンプル光起電セル構造についての電圧の関数としての電流の例となるグラフである。
【図３】図２で示される４サンプル光起電セル構造についての開回路電圧の例となるプロットである。
【図４】図２で示される４サンプル光起電セル構造についての曲線因子の例となるプロットである。
【図５】図２で示される４サンプル光起電セル構造についての効率の例となるプロットである。
【図６】例となる光起電セル構造の断面概略図である。
【図７】別の例となる光起電セル構造の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書で使用されるように、単数形で列挙され、単語「ａ」もしくは「ａｎ」で始まる要素またはステップは、そのような排除が明確に列挙されない限り複数要素またはステップを排除しないと理解すべきである。さらにその上、本発明の「一実施形態」または「例となる実施形態」への言及は、列挙される特徴もまた組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していない。
【００２１】
本明細書で使用されるように、用語「格子整合しない」は、光起電デバイスの層間での材料格子定数の意図的な不整合のことである。用語「材料格子定数」は一般に、独立層（すなわち、材料が「緩和している」または「完全に緩和している」とき）での材料の格子定数のことである。第２の層に関する第１の層の「格子不整合」は、第１の層の材料格子定数と第２の層の材料格子定数との間の差を第２の層の材料格子定数で割ったものである。「格子整合しない」光起電デバイスの層は、「格子整合する」または「ほとんど格子整合する」層よりも大きく整合せず、それ故に「格子整合する」または「ほとんど格子整合する」層と実質的に異なる。本明細書で使用するように、「歪んだ」層は、ゼロパーセントよりも大きい格子不整合を有する。
【００２２】
例となる光起電（ＰＶ）セル構造が、本明細書で述べられる。例となる各構造は、いくつかの周知の構造と比べてより高いバンドギャップＢＳＦ層を提供することができる多層裏面電界（ＢＳＦ）層を含む。それに応じて、そのＢＳＦ層は、ＢＳＦ層としてより効果的に機能することができかつ／またはその構造の効率は、改善できる。その上、本明細書で述べられる例となる構造は、いくつかの周知の構造で可能であるよりも、ＢＳＦ層の少なくとも１つの層のより大きなｐ−ドーピングを可能にすることもある。少なくともいくつかの周知の構造と対照的に、本明細書で述べられる例となる構造は、亜鉛よりもむしろ、ＰＶセルのベースに拡散しないであろう炭素をドープされたＢＳＦ層を含んでもよい。
【００２３】
図１は、例となるＰＶセル構造１０の断面概略図である。例となる実施形態では、ＰＶセル構造１０は、単一接合ＰＶ構造である。他の実施形態では、ＰＶセル構造１０は、多接合ＰＶセル構造であってもよい。ＰＶセル構造１０は、ＰＶセル１２、キャップ層１４、バッファー１６、トンネル接合１８、および基板２０を含む。ＰＶセル１２は、窓層２２、エミッタ層２４、ベース層２６、およびＢＳＦ層２８を含む。
【００２４】
例となる実施形態では、エミッタ層２４は、第１のドーピング型で作られ、ベース層２６は、第２のドーピング型で作られる。例えば、もしエミッタ層２４がｎ型であるならば、そのときベース層２６は、典型的にはｐ型であり、もしエミッタ層２４がｐ型であるならば、そのときベース層２６は、典型的にはｎ型である。それに応じて、ｐ−ｎ接合が、エミッタ層２４とベース層２６との間に形成される。いくつかの実施形態では、エミッタ層２４および／またはベース層２６でのドーピング濃度に変化があってもよい。そのような変化は、ｐ−ｎ接合から離れた表面での少数キャリア濃度を抑制し、収集ｐ−ｎ接合の方への少数キャリアの流れを増強するために使用されてもよい。例となる実施形態では、エミッタ層２４およびベース層２６は、異なってドープされるけれども、同じ材料から製作される。より具体的には、例となる実施形態では、エミッタ層２４およびベース層２６は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料から製作される。さらにより具体的には、例となる実施形態では、エミッタ層２４およびベース層２６は各々、（ＡｌＧａ）０．３２Ｉｎ０．６８Ｐ材料を含む。他の実施形態では、エミッタ層２４およびベース層２６は、任意の他の適切な材料および／またはＡｌＧａＩｎＰの任意の他の適切な配合組成を含んでもよい。例となる実施形態では、エミッタ層２４およびベース層２６は、互いに格子整合し、ＰＶセル１２の格子定数を確立する。
【００２５】
ＰＶセル１２は、エミッタ層２４の上部に位置決めされる窓層２２を含む。例となる実施形態では、窓層２２は、エミッタ層２４と同じドーピング型（例えば、ｐ型またはｎ型）を有する。いくつかの実施形態では、窓層２２は、エミッタ層２４よりも高いドーピング濃度および／またはエミッタ層２４よりも高いバンドギャップを有する。この差は、窓層２２での少数キャリアの光生成および注入を抑制することを容易にし、それ故にさもなければ窓層２２で生じることになるどんな再結合も低減する。例となる実施形態では、窓層２２は、エミッタ層２４に関して格子整合しない。他の実施形態では、窓層２２は、エミッタ層２４に格子整合してもよくまたはほとんど格子整合してもよい。さらに、例となる実施形態では、窓層２２は、ＡｌＩｎＰ材料を含む。より具体的には、窓層２２は、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ材料を含む。他の実施形態では、窓層２２は、任意の他の適切な材料および／またはＡｌＩｎＰの任意の他の適切な配合組成を含んでもよい。
【００２６】
例となる実施形態では、ＰＶセル１２内では、ＢＳＦ層２８は、ベース層２６に隣接している。ＢＳＦ層２８は実質的に、少数キャリアの通過を防止し、ＰＶセル１２のベース層２６を不動態化する。例となる実施形態では、ＢＳＦ層２８は、ベース層２６と同じドーピング型（例えば、ｐ型またはｎ型）を有する。いくつかの実施形態では、ＢＳＦ層２８での少数キャリアの光生成および注入を抑制することを容易にするために、かつベースとＢＳＦとの間の界面でまたはＢＳＦ層２８での再結合を低減することを容易にするために、ＢＳＦ層２８は、ベース層２６よりも高いドーピング濃度およびベース層２６よりも高いバンドギャップを有する。
【００２７】
ＢＳＦ層２８は、第１の（または上位）層３０、および第２の（または下位）層３２を含む。上位層３０は、ベース層２６に隣接して、またはベース層２６より下に位置する。下位層３２は、上位層３０に隣接して、または上位層３０より下に位置する。下位層３２は、ＰＶセル１２の格子定数に格子整合する。しかしながら、上位層３０は、ベース層２６に、かつＰＶセル１２の残りの層に格子整合しない。より具体的には、上位層３０は、上位層３０の原子が歪んで隣接層の格子構造と実質的に整列する歪み擬似格子整合層である。より具体的には、上位層３０の原子は、変成層ならそうなるように塑性変形することなく歪んでいる。上位層３０の歪み量は一般に、格子不整合の量によって表される。上位層３０は、歪んでおり、それ故にゼロパーセントよりも大きい格子不整合を有する。いくつかの実施形態では、上位層３０は、約０．５パーセントよりも大きくベース２６に格子整合しない。なお他の実施形態では、上位層３０は、１パーセントよりも大きくベース２６に格子整合しない。約０．５パーセントよりも大きい格子不整合のある上位層３０などの層は、本明細書では「著しく歪んだ」または「完全に歪んだ」と呼ばれることもある。
【００２８】
ＢＳＦ層２８の下位層３２は、エミッタ層２４およびベース層２６の格子定数に格子整合する。例となる実施形態では、下位層３２は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を含む。より具体的には、例となる実施形態では、下位層３２は、（ＡｌＧａ）０．８Ｉｎ０．２Ａｓを含む。他の実施形態では、他の材料および／または配合組成が、使用されてもよい。例となる実施形態では、下位層３２は、約２０パーセントのインジウムを含む。いくつかの実施形態では、下位層３２は、２０パーセントよりも多いインジウムを含む。他の実施形態では、下位層３２は、約１パーセントから２０パーセントの間のインジウムを含む。なお別の実施形態では、下位層３２は、約１０パーセントから２０パーセントの間のインジウムを含む。下位層３２は、ベース層２６に格子整合し、上位層３０のないＢＳＦとして使用される可能性があるけれども、下位層３２のインジウムは、比較的低いバンドギャップをもたらし、それは、ＢＳＦとして比較的貧弱な性能をもたらすこともある。例となる実施形態では、下位層３２は、２．０ｅＶよりも小さいバンドギャップを有する。
【００２９】
例となる実施形態では、上位層３０は、インジウムのない材料を含む。より具体的には、上位層３０は、ＡｌＧａＡｓを含む。さらにより具体的には、上位層３０は、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓを含む。それ故に、例となる実施形態では、上位層３０は、約８０パーセントのアルミニウムを含む。本明細書で使用されるように、約５０パーセントよりも多いアルミニウム含有量は、「高」アルミニウム含有量と呼ばれることもある。いくつかの周知の構造でのＢＳＦ層および下位層３２を超える上位層３０のアルミニウム含有量の増加は、間接バンドギャップの増加をもたらす。上位層３０のバンドギャップは好ましくは、約４．９５ｅＶから約２．１ｅＶの間である。他の実施形態では、他の材料および／または配合組成が、使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、上位層３０のアルミニウム含有量は、約２０パーセントから約１００パーセントの間であってもよい。他の実施形態では、アルミニウム含有量は、約６０パーセントよりも多くてもよい。なお他の実施形態では、上位層３０のアルミニウム含有量は、約８０パーセント以上である。上位層３０は、ＰＶセル１２の格子定数に格子整合せず、下位層３２よりも高いバンドギャップを有する完全に歪んだ層である。増加したバンドギャップは、ベース層２６からＢＳＦ層２８への少数キャリアの注入を低減することによって、上位層３０が、それに応じてＢＳＦ層２８が全体として、少数キャリアのためのＢＳＦとしてより効果的に機能することを可能にし、ただし少数キャリアの寿命は、短い。さらに、上位層３０は、インジウムを含まないので、上位層３０のｐ型ドーピングは、炭素を使用して達成されてもよい。より具体的には、例となる実施形態では、上位層３０は、約１０２０ｃｍ−３までｐ−ドープされてもよい。他の実施形態では、上位層３０は、約１０１８ｃｍ−３より大きいｐ−ドーピングを含んでもよい。対照的に、下位層３２などの、インジウムを備える材料は、炭素源材料によるインジウムエッチング効果に起因して炭素を使用するｐ型ドーピングにともなう困難に直面する。例となる実施形態では、下位層３２は、約１０１８ｃｍ−３未満にｐ−ドープされる。
【００３０】
一連のサンプルＰＶセル１２が、上位層３０の厚さを変えて作製され、試験された。これらの試験の結果は、図２〜図５で例示される。すべてのサンプルセルでは、下位層３２は、ベース層２６と格子整合する（ＡｌＧａ）０．８Ｉｎ０．２Ａｓであった。その上、上位層３０を備えるすべてのサンプルセルでは、上位層３０は、著しく歪んだＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層であった。第１のサンプルセルは、初期参照または対照として上位層３０なしで作製された。第２のサンプルは、約１ｎｍから約４ｎｍの間の厚さｔ１を持つ上位層３０を含んだ。第３のサンプルは、約４ｎｍから約８ｎｍの間の厚さｔ２を持つ上位層３０を含んだ。第４のサンプルは、約９ｎｍから１５ｎｍの間の厚さｔ３を持つ上位層３０を含んだ。サンプルセル１２での上位層３０の厚さは、例となるだけである。上位層３０の厚さは、上述の厚さより上にかつ／または下に変化してもよい。特に、上位層３０は、上位層３０およびセル１２のその他の層に使用される材料の格子定数に応じて厚さが変化してもよい。
【００３１】
図２は、４サンプルセルの各々についての電圧の関数としての電流の例となるグラフ１００（普通Ｉ−Ｖ曲線と呼ばれる）である。より具体的には、トレース１０２は、第１のサンプルセルに対応し、トレース１０４は、第２のサンプルセルに対応し、トレース１０６は、第３のサンプルセルに対応し、トレース１０８は、第４のサンプルセルに対応する。トレース１０４〜１０８は、トレース１０２よりも大きい開回路電圧を例示する。そのため、歪み上位層３０の追加は、歪み上位層３０のない第１のサンプルセルを超えて性能を改善した。上位層３０の厚さが、ｔ２からｔ３（トレース１０８）に増加されたとき、歪み上位層３０は、部分的に緩和されたので、開回路電圧は、減少した。
【００３２】
図３〜図５は、図２でグラフ表示される４サンプルセルについての開回路電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）、および効率のそれぞれ例となるプロットである。図３〜図５は、歪み上位層３０の追加によって提供される、開回路電圧、曲線因子、および効率の増加を実証する。これらの性能尺度の各々は一般に、歪み上位層３０の厚さが増加するにつれて第１の（対照）サンプルを超えて増加する。上位層３０の厚さが、第３のサンプル（ｔ２）よりも大きいかなりの厚さを超えると、開回路電圧、曲線因子および効率は、下降し始める。しかしながら、効率を除くと、これらの性能尺度はすべて、試験された最も厚い上位層（ｔ３）でもなお対照サンプルについての性能尺度を超える。
【００３３】
図６は、例となるＰＶセル構造２００の断面概略図である。ＰＶセル構造２００は、ＰＶセル構造１０（図１で示される）に似ており、共通の参照数字は、共通の要素を指示するために使用される。ＰＶセル構造２００では、ＢＳＦ第１の層３０は、第２の層３２とバッファー１６との間に位置する。図７は、別の例となるＰＶセル構造３００の断面概略図である。ＰＶセル構造３００は、ＰＶセル構造１０（図１で示される）および２００（図６で示される）に似ている。共通の参照数字は、共通の要素を指示するために使用される。ＰＶセル構造３００では、ＢＳＦ層２８は、第３の層３０２を含む。第１の層３０は、第２の層３２と第３の層３０２との間に位置する。例となる実施形態では、第３の層３０２は一般に、第２の層３２と同じ材料および配合組成を含む。より具体的には、第３の層３０２は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を含む。さらにより具体的には、例となる実施形態では、第３の層３０２は、（ＡｌＧａ）０．８Ｉｎ０．２Ａｓを含む。他の実施形態では、他の材料および／または配合組成が、使用されてもよい。例となる実施形態では、第３の層３０２および第２の層３２は、実質的に同じ厚さである。他の実施形態では、第３の層３０２は、第２の層３２よりも厚いまたは薄くてもよい。
【００３４】
本明細書で述べられるＰＶセル構造は、セルベース側にＢＳＦの一部としてインジウムのない著しく歪んだ層を含む。このＢＳＦ層は、いくつかの周知のセル構造よりも高いバンドギャップを有し、少数キャリアを阻止する役割においてより良好に動作することができる。その上、ＢＳＦ層は、比較的薄く、Ｍａｔｈｅｗｓ−Ｂｌａｋｅｓｌｅｅ臨界厚さ内であり、完全に歪んだ擬似格子整合層である。このゆえに、この層は、ベース−ＢＳＦ界面を十分に不動態化する。さらに、歪み層は、インジウムがなく、比較的高いアルミニウム含有量を持つ。歪み層の高アルミニウム含有量は、間接バンドギャップの増加をもたらし、それによってＢＳＦ層の有効性を増し、いくつかの周知の構造を超えてＰＶセル構造の全体的効率を増加させる。さらに、インジウムの欠如に起因して、その層は、バンド曲りを形成して少数キャリアをより効果的に阻止するために炭素を高濃度にｐ−ドープすることができる。それに応じて、本明細書で述べられるＰＶセル構造は、炭素をより容易にドープでき、少なくともいくつかの周知のＰＶセル構造を超える性能の向上を提供できるＢＳＦ層を提供する。
【００３５】
異なる有利な実施形態の説明は、例示および説明の目的のために提示され、包括的であることまたは開示される形態での実施形態に限定されることを意図していない。多くの変更形態および変形形態は、当業者に明らかとなる。さらに、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて異なる利点を提供することができる。選択された一実施形態または複数の実施形態は、熟考される特定の使用に適するような様々な変更をともなう様々な実施形態について、実施形態の原理、実際の応用を最もよく説明し、当業者が本開示を理解できるようにするために選ばれ、述べられる。
【００３６】
この書面による説明は、例を使用してベストモードを含む様々な実施形態を開示し、また当業者ならだれでも、任意のデバイスまたはシステムを作りかつ使用し、任意の組み込まれた方法を行うことを含み、それらの実施形態を実施することを可能にもする。特許可能な範囲は、クレームによって定義され、当業者に思いつく他の例を含んでもよい。そのような他の例は、もしそれらがクレームの文字通りの言葉と異ならない構造要素を有するならば、またはもしそれらがクレームの文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造要素を含むならば、クレームの範囲内であることを意図している。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
エミッタ層（２４）と、
前記エミッタ層（２４）に隣接するベース層（２６）と、
前記ベース層（２６）に隣接する裏面電界（ＢＳＦ）層（２８）とを備える光起電（ＰＶ）セルであって、前記ＢＳＦ層（２８）は、
第１の材料を備える第１の層（３０）と、
前記第１の層に隣接し、前記第１の材料と異なる第２の材料を備える第２の層（３２）とを備える、光起電（ＰＶ）セル。
（態様２）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第２の層（３２）は、前記ベース層（２６）に格子整合する、態様１に記載のＰＶセル。
（態様３）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第１の層（３０）は、前記ベース層（２６）に格子整合しない、態様２に記載のＰＶセル。
（態様４）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第１の層（３０）は、約０パーセントよりも大きく前記ベース層（２６）に格子整合しない、態様３に記載のＰＶセル。
（態様５）
前記エミッタ（２４）およびベース層（２６）は各々、ＡｌＧａＩｎＰ材料を備える、態様１に記載のＰＶセル。
（態様６）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第１の層（３０）の前記第１の材料は、ＡｌＧａＡｓ材料を備える、態様５に記載のＰＶセル。
（態様７）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第２の層（３２）の前記第２の材料は、ＡｌＧａＩｎＡｓ材料を備える、態様６に記載のＰＶセル。
（態様８）
前記ＢＳＦ層（２８）の前記第１の層（３０）は、前記ＢＳＦ層（２８）の前記第２の層（３２）よりも薄い、態様１に記載のＰＶセル。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ＰＶセル構造
１２  ＰＶセル
１４  キャップ層
１６  バッファー
１８  トンネル接合
２０  基板
２２  窓層
２４  エミッタ層
２６  ベース層
２８  ＢＳＦ層
３０  第１の（または上位）層
３２  第２の（または下位）層
１００  ４サンプルセルについての電圧の関数としての電流のグラフ
１０２  第１のサンプルセルに対応するトレース
１０４  第２のサンプルセルに対応するトレース
１０６  第３のサンプルセルに対応するトレース
１０８  第４のサンプルセルに対応するトレース
２００  ＰＶセル構造
３００  ＰＶセル構造
３０２  第３の層
【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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