(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１禁制帯幅を有する上部第１ソーラーサブセル（セルＡ）と、
前記上部第１ソーラーサブセルに隣接して前記第１禁制帯幅より小さい第２禁制帯幅を有する第２ソーラーサブセル（セルＢ）と、
前記第２ソーラーサブセルに隣接する第１組成傾斜中間層（１１６）であって、該第１組成傾斜中間層は前記第２禁制帯幅より大きい第３禁制帯幅を有し、該第３禁制帯幅は該第１組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第１組成傾斜中間層と、
前記第１組成傾斜中間層に隣接する第３ソーラーサブセル（セルＣ）であって、該第３ソーラーサブセルは前記第２禁制帯幅より小さい第４禁制帯幅を有し、該第３ソーラーサブセルは前記第２ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第３ソーラーサブセルと、
を備え、
前記第１組成傾斜中間層は、半導体構造における格子定数の前記第２ソーラーサブセルから前記第３ソーラーサブセルへの緩やかな遷移を達成するように、厚さ全体に亘って１．６ｅＶ±３％の禁制帯幅を有することを特徴とする、多接合型ソーラーセル。
【請求項２】
前記第３ソーラーサブセルに隣接する第４ソーラーサブセル（図１ＨのセルＤ）であって、該第４ソーラーサブセルは前記第４禁制帯幅より小さい第５禁制帯幅を有し、該第４ソーラーサブセルは前記第３ソーラーサブセルに対して格子整合である、第４ソーラーサブセルをさらに備える、請求項１に記載の多接合型ソーラーセル。
【請求項３】
前記第３ソーラーサブセルに隣接する第２組成傾斜中間層（１２４）であって、該第２組成傾斜中間層は前記第４禁制帯幅より大きい第５禁制帯幅を有し、半導体構造における格子定数の前記第３ソーラーサブセルから前記第４ソーラーサブセルへの緩やかな遷移を達成するように、該第５禁制帯幅は該第２組成傾斜中間層の厚さ全体に亘っておよそ１．１ｅＶで一定である、第２組成傾斜中間層と、
前記第２組成傾斜中間層に隣接する第４ソーラーサブセルであって、該第４ソーラーサブセルは前記第４禁制帯幅より小さい第６禁制帯幅を有し、該第４ソーラーサブセルは前記第３ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第４ソーラーサブセルと、
をさらに備える、請求項１に記載の多接合型ソーラーセル。
【請求項４】
前記第４ソーラーサブセルに隣接する下部第５ソーラーサブセルであって、該下部第５ソーラーサブセルは前記第６禁制帯幅より小さい第７禁制帯幅を有し、該第５ソーラーサブセルは前記第４ソーラーサブセルに対して格子整合である、下部第５ソーラーサブセルをさらに備える、請求項３に記載の多接合型ソーラーセル。
【請求項５】
前記第４ソーラーサブセルに隣接する第２組成傾斜中間層であって、該第２組成傾斜中間層は前記第５禁制帯幅より大きい第６禁制帯幅を有し、該第６禁制帯幅は、該第２組成傾斜中間層の厚さ全体に亘っておよそ１．１ｅＶで一定である、第２組成傾斜中間層と、
前記第２組成傾斜中間層に隣接する第５ソーラーサブセル（図２ＢのセルＥ）であって、
前記下部第５ソーラーサブセルは前記第５禁制帯幅より小さい第７禁制帯幅を有し、該第５ソーラーサブセルは前記第４ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第５ソーラーサブセルと、
をさらに備える、請求項２に記載の多接合型ソーラーセル。
【請求項６】
前記第１組成傾斜中間層は、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成され、ｘ及びｙは該第１組成傾斜中間層の前記禁制帯幅が厚さ全体に亘って一定のままであるように選択され、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１であり、前記第２組成傾斜中間層は、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成され、ｘ及びｙは該第２組成傾斜中間層の前記禁制帯幅が厚さ全体に亘って一定のままであるように選択され、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１である、請求項３に記載の多接合型ソーラーセル。
【請求項７】
第１禁制帯幅を有する上部第１ソーラーサブセル（セルＡ）と、
前記上部第１ソーラーサブセルに隣接して前記第１禁制帯幅より小さい第２禁制帯幅を有する第２ソーラーサブセル（セルＢ）と、
前記第２ソーラーサブセルに隣接する第３ソーラーサブセル（図２ＤのセルＣ）であって、該第３ソーラーサブセルは前記第２禁制帯幅より小さい第３禁制帯幅を有し、該第３ソーラーサブセルは前記第２ソーラーサブセルに対して格子整合である、第３ソーラーサブセルと、
前記第３ソーラーサブセルに隣接する第１組成傾斜中間層（５２１）であって、該第１組成傾斜中間層は前記第３禁制帯幅より大きい第４禁制帯幅を有し、該第４禁制帯幅は該第１組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第１組成傾斜中間層と、
前記第１組成傾斜中間層に隣接する第４ソーラーサブセル（図２ＤのセルＤ）であって、該第４ソーラーサブセルは前記第３禁制帯幅より小さい第４禁制帯幅を有し、該第４ソーラーサブセルは前記第３ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第４ソーラーサブセルと、
前記第４ソーラーサブセルに隣接する第５ソーラーサブセル（図２ＤのセルＥ）であって、該第５ソーラーサブセルは前記第５禁制帯幅より小さい第６禁制帯幅を有し、該第５ソーラーサブセルは前記第４ソーラーサブセルに対して格子整合である、第５ソーラーサブセルと、
前記第５ソーラーサブセルに隣接する第２組成傾斜中間層であって、該第２組成傾斜中間層は前記第６禁制帯幅より大きい第７禁制帯幅を有し、該第７禁制帯幅は該第２組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第２組成傾斜中間層と、
前記第２組成傾斜中間層に隣接する第６ソーラーサブセル（図２ＤのセルＦ）であって、該第６ソーラーサブセルは前記第６禁制帯幅より小さい第８禁制帯幅を有し、該第６ソーラーサブセルは前記第４ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第６ソーラーサブセルと、
を備え、
前記第１組成傾斜中間層は該第１組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って１．６ｅＶ±３％の禁制帯幅を有することを特徴とする、多接合型ソーラーセル。
【請求項８】
第１禁制帯幅を有する上部第１ソーラーサブセル（セルＡ）と、
前記上部第１ソーラーサブセルに隣接して前記第１禁制帯幅より小さい第２禁制帯幅を有する第２ソーラーサブセル（セルＢ）と、
前記第２ソーラーサブセルに隣接する第３ソーラーサブセル（図２ＥのセルＣ）であって、該第３ソーラーサブセルは前記第２禁制帯幅より小さい第３禁制帯幅を有し、該第３ソーラーサブセルは前記第２ソーラーサブセルに対して格子整合である、第３ソーラーサブセルと、
前記第３ソーラーサブセルに隣接する第１組成傾斜中間層（３２１）であって、該第１組成傾斜中間層は前記第３禁制帯幅より大きい第４禁制帯幅を有し、該第４禁制帯幅は該１組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第１組成傾斜中間層と、
前記第１組成傾斜中間層に隣接する第４ソーラーサブセル（図２ＥのセルＤ）であって、該第４ソーラーサブセルは前記第３禁制帯幅より小さい第４禁制帯幅を有し、該第４ソーラーサブセルは前記第３ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第４ソーラーサブセルと、
前記第４ソーラーサブセルに隣接する第２組成傾斜中間層（３２９）であって、該第２組成傾斜中間層は前記第５禁制帯幅より大きい第６禁制帯幅を有し、半導体構造における格子定数の前記第４ソーラーサブセルから第５ソーラーサブセルへの緩やかな遷移を達成するように、第６禁制帯幅が該２組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第２組成傾斜中間層と、
前記第２組成傾斜中間層に隣接する第５ソーラーサブセル（図２ＥのセルＥ）であって、該第５ソーラーサブセルは前記第５禁制帯幅より小さい第７禁制帯幅を有し、該第５ソーラーサブセルは前記第４ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第５ソーラーサブセルと、
前記第５ソーラーサブセルに隣接する第３組成傾斜中間層（３３７）であって、該第３組成傾斜中間層は前記第７禁制帯幅より大きい第８禁制帯幅を有し、該第８禁制帯幅が該第３組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第３組成傾斜中間層と、
前記第３組成傾斜中間層に隣接する第６ソーラーサブセル（図２ＥのセルＦ）であって、該第６ソーラーサブセルは前記第７禁制帯幅より小さい第９禁制帯幅を有し、該第６ソーラーサブセルは前記第５ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第６ソーラーサブセルと、
を備え、
半導体構造における格子定数の前記第３ソーラーサブセルから前記第４ソーラーサブセルへの緩やかな遷移を達成するように、前記第１組成傾斜中間層は厚さ全体に亘って１．６ｅＶ±３％の禁制帯幅を有することを特徴とする、多接合型ソーラーセル。
【請求項９】
ソーラーセルの製造方法であって、
第１基板（１０１）を準備するステップと、
前記第１基板上に第１禁制帯幅を有する上部第１ソーラーサブセル（セルＡ）を形成するステップと、
前記上部第１ソーラーサブセル上に、前記第１禁制帯幅より小さい第２禁制帯幅を有する第２ソーラーサブセル（セルＢ）を形成するステップと、
前記第２ソーラーサブセルに隣接して第１組成傾斜中間層（１１６）を形成するステップであって、該第１組成傾斜中間層は前記第２禁制帯幅より大きい第３禁制帯幅を有し、該第３禁制帯幅が該第１組成傾斜中間層の厚さ全体に亘って一定である、第１組成傾斜中間層を形成するステップと、
前記第１組成傾斜中間層に隣接して第３ソーラーサブセル（セルＣ）を形成するステップであって、該第３ソーラーサブセルは前記第２禁制帯幅より小さい第４禁制帯幅を有し、該第３ソーラーサブセルは前記第２ソーラーサブセルに対して格子不整合である、第３ソーラーサブセルを形成するステップと、
前記第３ソーラーサブセルに隣接して第２組成傾斜中間層（１２４）を形成するステップであって、該第２組成傾斜中間層は前記第４禁制帯幅より大きい第５禁制帯幅を有し、該第５禁制帯幅が該第２組成傾斜中間層の厚さ全体に亘っておよそ１．１ｅＶで一定である、第２組成傾斜中間層を形成するステップと、
前記第２組成傾斜中間層に隣接して下部第４ソーラーサブセル（セルＤ）を形成するステップであって、該下部第４ソーラーサブセルは前記第４禁制帯幅より小さい第６禁制帯幅を有し、該第４ソーラーサブセルは前記第３ソーラーサブセルに対して格子不整合である、下部第４ソーラーサブセルを形成するステップと、
第４ソーラーサブセルの最上部に代用基板（１３２）を取り付けるステップと、
前記第１基板（１０１）を除去するステップと、
を含み、
半導体構造における格子定数の前記第２ソーラーサブセルから前記第３ソーラーサブセルへの緩やかな遷移を達成するように、前記第１組成傾斜中間層は厚さ全体に亘って１．６ｅＶ±３％の禁制帯幅を有することを特徴とする、ソーラーセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物に基づく多接合型ソーラーセルの分野と、変成層を含む５及び６接合のソーラーセル構造用の製造工程及び素子とに関する。このような素子のいくつかの実施形態はまた、反転変性多接合型ソーラーセルとして知られている。さらに具体的には、本発明は欧州特許公開第２６１０９２４号の開示に基づいており、その内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
ソーラーセルとも呼ばれる光電池セル由来のソーラーパワーは、主にシリコン半導体技術により提供されてきた。しかしながら過去数年で、宇宙用途のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の多接合型ソーラーセルの大量生産が、宇宙での用途だけではなく地上でのソーラーパワー用途にもこの技術の発展を加速してきた。シリコンと比べて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の多接合型素子はより大きな変換効率と一般的により高い放射線耐性を有するが、製造がより複雑になる傾向がある。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の多接合型ソーラーセルの種々の態様は、欧州特許公開第２６１０９２４号で論じられている。
【０００３】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に基づく反転変成型ソーラーセルの構造は、Ｍ．Ｗ．ワンラス他の「高性能ＩＩＩ−Ｖ族光起電力エネルギー変換器用の格子不整合手法」（２００５年１月３−７日、第３１回ＩＥＥＥ光起電力専門家会議・会議録、ＩＥＥＥプレス、２００５年）に記載されるように、将来の商業的な高効率ソーラーセルの発展のための重要な概念的出発点を提示する。しかしながら、このような参考文献に提案され記載される多くの異なるセル層用の材料及び構造は、材料及び製造ステップの適切な選択に関して多くの実際的困難を提示している。
【０００４】
例えば、欧州特許公開第２６１０９２４号に記載される開示以前は、先行技術に開示される材料及び製造ステップには、商業的に確立された製造工程を用いて商業的に実行可能な反転変成型ソーラーセルを生産する上での種々の欠点及び不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許公開第２６１０９２４号明細書
【特許文献２】米国特許出願番号１２／２７１，１９２号
【特許文献３】米国特許出願番号１２／０４７，９４４号
【特許文献４】米国特許出願番号１２／２５８，１９０号
【特許文献５】米国特許出願番号１２／０２３，７７２号
【特許文献６】米国特許出願番号１１／８６０，１８３号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｗ．ワンラス他著、「高性能ＩＩＩ−Ｖ族光起電力エネルギー変換器用の格子不整合手法」、ＩＥＥＥプレス、２００５年
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１に規定される多接合型ソーラーセルと、請求項１４に規定される方法とに関する。いくつかの実施形態を従属請求項に規定する。
【０００８】
欧州特許公開第２６１０９２４号は、２つ又はそれ以上の変成層を利用する多接合型ソーラーセルを記述する。欧州特許公開第２６１０９２４号の段落［００３８］−［００６４］に言及することができる。例えば、欧州特許公開第２６１０９２４号は、第１の禁制帯幅を有してそのベース−エミッタ接合がホモ接合である上部第１ソーラーサブセルと、第１ソーラーサブセルに隣接して第１禁制帯幅より小さい第２禁制帯幅を有する第２ソーラーサブセルと、第２ソーラーサブセルに隣接して第２禁制帯幅より小さい第３禁制帯幅を有する第３ソーラーサブセルとを含む、多接合型ソーラーセルを記載する。第１組成傾斜中間層は第３ソーラーサブセルに隣接して設けられ、第１組成傾斜中間層層は第３禁制帯幅より大きい第４禁制帯幅を有する。第４ソーラーサブセルは第１組成傾斜中間層に隣接して設けられ、第４サブセルが第３サブセルに対して格子不整合であるように、第４サブセルは第３禁制帯幅より小さい第５禁制帯幅を有する。第２組成傾斜中間層は第４ソーラーサブセルに隣接して設けられ、第２組成傾斜中間層は第５禁制帯幅より大きい第６禁制帯幅を有し、下層の第５ソーラーサブセルは第２組成傾斜中間層に隣接して設けられ、第５サブセルが第４サブセルに対して格子不整合であるように、下層の第５サブセルは第５禁制帯幅より小さい第７禁制帯幅を有している。例えば、欧州特許公開第２６１０９２４号は、５及び６接合型ソーラーセルとそれらを形成する方法とを記載する。これらすべての教示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００９】
いくつかの実施形態では、第１組成傾斜中間層の禁制帯幅がおよそ１．６ｅＶで実質的に一定で、第２組成傾斜中間層の禁制帯幅がおよそ１．１ｅＶで実質的に一定であることが有利である。本開示の付加的な態様、利点、及び新しい特徴は、以下の詳細な説明を含め本開示か、並びに本開示の実施によって、当業者には明らかであろう。本開示を好ましい実施形態に関して以下に説明するが、本開示はそれに限定されるものでないことを理解されたい。本明細書の教示内容を利用できる当業者は、本明細書に開示され請求される開示の範囲内にあって本開示が利用できる付加的な用途、変更、及び他分野での実施形態を認識するであろう。本発明が適用可能な種々の多接合型ソーラーセルとそれらを製造する方法とは、欧州特許公開第２６１０９２４号に開示されている。
【００１０】
本発明は、以下の添付図面と合わせて考察する場合、以下の詳細な説明を参照することでより良く、より十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、多接合型ソーラーセルの一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図１Ｂ】工程ステップの次シーケンス後の、図１Ａのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｃ】工程ステップの次シーケンス後の、図１Ｂのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｄ】工程ステップの次シーケンス後の、図１Ｃのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｅ】次の工程ステップ後の図１Ｄのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｆ】代用基板を付着させる次工程ステップ後の図１Ｅのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｇ】元基板を除去する次工程ステップ後の図１Ｆのソーラーセルの断面図である。
【図１Ｈ】図の底部に代用基板を置いた、図１Ｇのソーラーセルの別断面図である。
【図１Ｉ】バッファ層とエッチストップ層とをソーラーセルの最上部から除去し、裏面金属コンタクト層を残して代用基板を除去する次工程ステップ後の図１Ｈのソーラーセルの断面図である。
【図２Ａ】欧州特許公開第２６１０９２４号の図４に対応して、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後に３つの変成層を利用した６接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図２Ｂ】欧州特許公開第２６１０９２４号の図３Ｂに対応して、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後に２つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図２Ｃ】欧州特許公開第２６１０９２４号の図３Ｃに対応して、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後に２つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルの別の実施形態を表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図２Ｄ】欧州特許公開第２６１０９２４号の図５に対応して、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後に１つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図２Ｅ】欧州特許公開第２６１０９２４号の図６に対応して、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後に２つの変成層を利用した６接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【図３】各々が実質的に一定の禁制帯幅を有する２つの組成傾斜中間層を含む多接合型ソーラーセル素子に関する、禁制帯幅の組み合わせ対セル変換効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
また、欧州特許公開第２６１０９２４号の図１、３Ａ−３Ｃ及び５−２５と、関連文書にも言及する。
【００１３】
（用語集）
「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体」は、周期律表のＩＩＩ族から少なくとも１つの元素と周期律表のＶ族から少なくとも１つの元素とを使用して形成される化合物半導体を指す。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体には、２元、３元及び４元化合物が含まれる。ＩＩＩ族には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム（Ｔ）が含まれる。Ｖ族には、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）及びビスマス（Ｂｉ）が含まれる。
【００１４】
「禁制帯幅」は、半導体材料の価電子帯の頂上と伝導帯の底とを隔てるエネルギー差（例えば、電子ボルト（ｅＶ）単位で）を指す。
【００１５】
「化合物半導体」は、２つ又はそれ以上の化学元素を用いて形成される半導体を指す。
【００１６】
組成傾斜中間層−「変成層」を参照のこと。
【００１７】
「反転変成多接合型ソーラーセル」又は「ＩＭＭソーラーセル」は、通常は最終的な配置構成で太陽放射に直面する「トップ」サブセルである、より高い禁制帯幅のサブセルを、より低い禁制帯幅のサブセルの堆積又は成長の前に、成長基板上に堆積又は成長させるために、サブセルを基板上に「逆」順に堆積又は成長させるソーラーセルを指す。
【００１８】
「層」は、半導体又は他材料の比較的に平坦なシート又は膜を指す。例えばエピタキシャル又は他の技術により、層を堆積又は成長させる場合がある
【００１９】
「格子不整合」は、互いに異なる格子定数を有する２つの隣接配置された材料を指す。
【００２０】
「変成層」又は「組成傾斜中間層」は、半導体構造において一般に厚さ全体に亘って格子定数のゆるやかな遷移を達成する層を指す。
【００２１】
「多接合型ソーラーセル」は、２つ又はそれ以上の離散的で異なるｐ−ｎ接合を含み、その各々を光の異なる波長に同調させることのできる、ソーラーセルを指す。
【００２２】
本発明の詳細を、以下に例示的な態様及び実施形態を含めて説明する。
【００２３】
反転変成多接合型（ＩＭＭ）ソーラーセルを製造する基本概念は、基板上に「逆」順にソーラーセルのサブセルを成長させることである。すなわち、通常は太陽放射に直面する「トップ」サブセルである、高い禁制帯幅のサブセル（つまり、１．８〜２．２ｅＶ範囲の禁制帯幅を有するサブセル）を、例えばＧａＡｓ又はＧｅなどの半導体成長基板上にエピタキシャル成長させ、その結果としてサブセルはそのような基板に格子整合する。１つ又はそれ以上のより低い禁制帯幅のミドルサブセル（つまり、１．２〜１．８ｅＶ範囲の禁制帯幅を有する）を、その後で高い禁制帯幅のサブセル上に成長させることができる。
【００２４】
少なくとも１つの下部サブセルが成長基板に対して実質的に格子不整合であるように、且つ、その少なくとも１つの下部サブセルが第３のより低い禁制帯幅（つまり、０．７〜１．２ｅＶ範囲の禁制帯幅）を有するように、少なくとも１つの下部サブセルをミドルセル上に形成する。その後で、代用基板又は支持構造体を「ボトム」サブセル又は実質的に格子不整合の下部サブセル上に付着させるか又は用意して、成長用半導体基板を実質的に取り除く。（その後で、成長基板を２つ目以降のソーラーセルの成長用に引き続き再利用することができる。）
【００２５】
欧州特許公開第２６１０９２４号の図１は、特定の２元材料の禁制帯幅とその格子定数とを表すグラフである。この図及び関連する記述は、本明細書に参照により組み込まれている。適切な予備知識を提供するために、図１Ａ〜１Ｈは一般的に４接合型ソーラーセルを形成する一連のステップを示しており、これは２００８年１１月１４日出願の親出願、米国特許出願第１２／２７１，１９２号に明記され、本明細書に参照により組み込まれている。
【００２６】
欧州特許公開第２６１０９２４号に説明されるように、図１ＡはＧａＡｓ成長基板上への３つのサブセルＡ、Ｂ及びＣの連続形成を表す。特に、基板１０１が示されており、基板は好ましくはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）であるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）又は別の適切な材料でもよい。ＧａＡｓについては、基板は好ましくは１５度のオフカット基板であり、つまり、２００８年３月１３日出願の米国特許出願第１２／０４７，９４４号にさらに十分に記述されるようにその表面は（１００）面から（１１１）Ａ面へ１５度配向されている。
【００２７】
Ｇｅ基板の場合には、核生成層（図示せず）を基板１０１上に直接堆積させる。基板上に、又は核生成層上に（Ｇｅ基板の場合）、バッファ層１０２とエッチストップ層とをさらに堆積させる。ＧａＡｓ基板の場合には、バッファ層１０２は好ましくはＧａＡｓである。Ｇｅ基板の場合には、バッファ層１０２は好ましくはＧａＩｎＡｓである。その後、ＧａＡｓのコンタクト層１０４を層１０３上に堆積させ、ＡｌＩｎＰの窓層１０５をコンタクト層上に堆積させる。ｎ＋エミッタ層１０６とｐ型ベース層１０７とから成るサブセルＡを、その後で窓層１０５上にエピタキシャル堆積させる。サブセルＡは一般に成長基板１０１に格子整合している。
【００２８】
多接合型ソーラーセルの構造を、格子定数及び禁制帯幅の要求を条件として、周期律表に記載されるＩＩＩ〜Ｖ族の任意の適切な組み合わせにより形成することができるということに留意されたい。ここでＩＩＩ族にはホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔ）が含まれる。ＩＶ族には、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びスズ（Ｓｎ）が含まれる。Ｖ族には、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）が含まれる。
【００２９】
一実施形態では、エミッタ層１０６はＧａＩｎＰで構成され、ベース層１０７はＡｌＧａＩｎＰで構成される。いくつかの実施形態では、さらに一般的に、ベース−エミッタ接合はヘテロ接合とすることができる。別の実施形態では、ベース層は（Ａｌ）ＧａＩｎＰで構成される場合があり、ここで前述の化学式中の括弧内のアルミニウム又はＡｌの項は随意の構成要素であることを意味しており、この例では０％から３０％までの範囲の量で使用することができる。本発明によるエミッタ層１０６及びベース層１０７のドーピングプロファイルを、欧州特許公開第２６１０９２４号の図２０と合わせて、そこで説明された通りとすることができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ベース層１０７の禁制帯幅は１．９１ｅＶ又はそれより大きい。
【００３１】
サブセルＡは、以下に記述する本発明に従う工程ステップ完了後には、最終的に反転変成型構造の「トップ」サブセルになることになる。
【００３２】
ベース層１０７の上部には、背面電界（「ＢＳＦ」）層１０８の好ましくはｐ＋ＡｌＧａＩｎＰを堆積し、再結合損失を低減するために使用する。
【００３３】
ＢＳＦ層１０８は、ベース／ＢＳＦ界面近傍の領域から少数キャリアを追い出して再結合損失の影響を最小化する。言い換えれば、ＢＳＦ層１０８はソーラーセルサブセルＡの背面での再結合損失を低減し、それによってベースでの再結合を低減する。
【００３４】
トンネルダイオード、つまりサブセルＡとサブセルＢ間の電気接続を形成するオーミックな回路要素を形づくる、連続する高濃度にドープされたｐ型及びｎ型層の１０９ａ及び１０９ｂを、ＢＳＦ層１０８の上部に堆積する。層１０９ａは好ましくはｐ＋＋ＡｌＧａＡｓで構成され、層１０９ｂは好ましくはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される。
【００３５】
トンネルダイオード層１０９の上部には窓層１１０を堆積し、好ましくはｎ＋ＧａＩｎＰである。窓層１１０の材料構成要素としてＧａＩｎＰを利用する利点は、２００８年１０月２４日出願の国特許出願番号１２／２５８，１９０号にさらに十分に記載されるように、ＧａＩｎＰが隣接するエミッタ層１１１とほぼ一致する屈折率を有するということである。サブセルＢで使用される窓層１１０はまた、界面再結合損失を低減させるように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【００３６】
窓層１１０の上部には、サブセルＢの層のｎ型エミッタ層１１１とｐ型ベース層１１２を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれＧａＩｎＰ及びＧａＩｎ0.0015Ａｓ（Ｇｅ基板又は成長テンプレートの場合）、又はそれぞれＧａＩｎＰ及びＧａＡｓ（ＧａＡｓ基板の場合）であるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する任意の別の適切な材料も同様に使用することができる。このように、サブセルＢはＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＮのエミッタ領域と、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＮのベース領域とで構成される場合がある。本開示による層１１１及び１１２のドーピングプロファイルを、欧州特許公開第２６１０９２４号の図２０Ｂと合わせて、そこで説明された通りとすることができる。
【００３７】
いくつかの以前開示された反転変成型ソーラーセルの実施例では、ミドルセルはホモ構造であった。本開示のいくつかの実施形態では、米国特許出願番号１２／０２３，７７２号に開示される構造と同様に、ミドルサブセルはＧａＩｎＰエミッタを備えるヘテロ構造となり、その窓層をＡｌＩｎＰからＧａＩｎＰへ変えている。この変更は、２００８年１０月２４日出願の米国特許出願番号１２／２５８，１９０号にさらに十分に記載されるように、ミドルサブセルの窓／エミッタ界面での屈折率の不連続性を取り除く。さらに、窓層１１０を好ましくはエミッタ１１１の３倍濃度にドープして、フェルミ準位を伝導帯により近づけ、結果として窓／エミッタ界面でのバンド曲がりを作り出し、少数キャリアをエミッタ層に拘束することになる。
【００３８】
本開示の一実施形態では、ミドルサブセルのエミッタはトップサブセルのエミッタと等しい禁制帯幅を有し、第３サブセルのエミッタはミドルサブセルのベースの禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有する。従って、ソーラーセル製造後の実施及び運用中、ミドルサブセルＢのエミッタも第３サブセルＣのエミッタも吸収可能な放射光に曝されないことになる。吸収可能な放射光を表す光子のほぼすべてが、エミッタより狭い禁制帯幅を有するセルＢ及びセルＣのベースに吸収されることになる。従って、ヘテロ接合サブセルを利用する利点は、（ｉ）両サブセルに対する短波長応答が向上することになること、及び（ｉｉ）放射光の大部分はより効率的に吸収されて狭い禁制帯幅のベースに集められることである。この作用で短絡電流ＪSCは増加することになる。
【００３９】
セルＢの上部には、ＢＳＦ層１０９と同じ機能を果たすＢＳＦ層１１３を堆積させる。ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の１１４ａ及び１１４ｂをそれぞれＢＳＦ層１１３上に、層１０９ａ及び１０９ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＢをサブセルＣに接続する。層１１４ａはｐ＋＋ＡｌＧａＡｓで構成される場合があり、層１１４ｂはｎ＋＋ＧａＡｓ又はＧａＩｎＰで構成される場合がある。
【００４０】
いくつかの実施形態では、バリア層１１５はｎ型の（Ａｌ）ＧａＩｎＰで構成され、トンネルダイオード１１４ａ／１１４ｂ上に約０．５μｍの厚さまで堆積させる。貫通転位が成長の反対方向のミドルサブセルＢ及びトップサブセルＣの中へ又は成長方向のボトムサブセルＡの中へ伝播することを、このようなバリア層が阻止することが意図されており、２００７年９月２４日出願の同時係属中の米国特許出願番号１１／８６０，１８３号に詳細に記載されている。
【００４１】
変成層（又は組成傾斜中間層）１１６をバリア層１１５上に堆積させる。貫通転位の発生を最小化しつつ、半導体構造における格子定数のサブセルＢからサブセルＣへの緩やかな遷移を達成するように、層１１６は好ましくは単調に変化する格子定数を備える、好ましくは組成的に階段状傾斜のついた一連のＡｌＧａＩｎＡｓ層である。いくつかの実施形態では、組成傾斜中間層は（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成されるが、中間層の禁制帯幅が実質的に１．６ｅＶで一定又はおよそ１．６ｅＶ（例えば、１．５５ｅＶ〜１．６５ｅＶの範囲内）に留まるようにｘ及びｙを選択する。
【００４２】
前掲のワンラス他の論文に記載される反転変成型構造では、変成層は９の組成的に傾斜したＧａＩｎＰのステップから成り、各ステップ層は０．２５μｍの厚さを有する。結果として、ワンラス他の各層は異なる禁制帯幅を有する。いくつかの実施形態では、層１１６は、単調に変化する格子定数を備えて各層がおよそ１．６ｅＶの同じ禁制帯幅を有する、ＡｌＧａＩｎＡｓの複数層で構成される。
【００４３】
ＡｌＧａＩｎＡｓなどの一定の禁制帯幅の材料を利用する利点は、標準的な市販のＭＯＣＶＤ反応装置での製造の観点から、砒素系の半導体材料はリンを組み込む材料よりも処理がずっと容易であることにあるが、一方でその禁制帯幅の材料中の少量のアルミニウムは変成層の放射光透過性を確実にする。
【００４４】
本開示の一実施形態では製造可能性及び放射光透過性のために変成層１１６用に複数層のＡｌＧａＩｎＡｓを利用するが、本開示の別実施形態ではサブセルＢからサブセルＣへ格子定数を変化させるために異なる材料系を利用する場合がある。本開示の別実施形態では、ステップ状傾斜とは対照的に連続的に傾斜をつけた材料を利用する場合がある。さらに一般的には、組成傾斜中間層は、第２ソーラーセルより大きいか又は等しい、第３ソーラーセルより小さいか又は等しい面内格子定数を備える、及び第２ソーラーセルより大きい禁制帯幅エネルギーを有するという制約を条件として、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂ系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかで構成される場合がある。
【００４５】
本開示の別実施形態では、随意の第２バリア層をＡｌＧａＩｎＡｓ変成層１１６上に堆積させる場合がある。第２バリア層１１７は、通常はバリア層１１５とは異なる組成を有することになり、貫通転位の伝播を阻止するという同じ機能を本質的に果たす。一実施形態では、バリア層１１７はｎ＋型のＧａＩｎＰである。
【００４６】
好ましくはｎ＋型のＧａＩｎＰで構成される窓層１１８を、その後にバリア層１１７上（又は第２バリア層がない場合には直接に層１１６上）に堆積させる。この窓層は、サブセル「Ｃ」で再結合損失を低減するように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【００４７】
窓層１１８の上部には、セルＣの層、ｎ＋エミッタ層１１９及びｐ型のベース層１２０を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＡｓ及びｐ＋型のＧａＩｎＡｓ、又はヘテロ接合サブセルの場合にはｎ＋型のＧａＩｎＰ及びｐ型のＧａＩｎＡｓであるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層１１９及び１２０のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号でその図２０に関連して論じられている。
【００４８】
好ましくはＡｌＧａＩｎＡｓで構成されるＢＳＦ層１２１を、その後にセルＣの上部に堆積し、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層１０８及び１１３と同じ機能を果たす。
【００４９】
ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の１２２ａ及び１２２ｂをそれぞれＢＳＦ層１２１上に、層１１４ａ及び１１４ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＣをサブセルＤに接続する。層１２２ａはｐ＋＋ＡｌＧａＩｎＡｓで構成され、層１２２ｂはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される。
【００５０】
図１Ｂは、工程ステップの次シーケンス後の図１Ａのソーラーセルの断面図を示す。いくつかの実施形態では、バリア層１２３は好ましくはｎ型のＧａＩｎＰで構成され、トンネルダイオード１２２ａ／１２２ｂ上に約０．５１０μｍの厚さまで堆積させる。貫通転位が成長の反対方向のトップサブセル及びミドルサブセルのＡ、Ｂ及びＣの中へ又は成長方向のサブセルＤの中へ伝播することを、このようなバリア層が阻止することが意図されており、２００７年９月２４日出願の同時係属中の米国特許出願番号１１／８６０，１３号に詳細に記載されている。
【００５１】
変成層（又は組成傾斜中間層）１２４を、バリア層１２３上に堆積させる。貫通転位の発生を最小化しつつ、半導体構造における格子定数のサブセルＣからサブセルＤへの緩やかな遷移を達成するように、層１２４は好ましくは単調に変化する格子定数を備える、好ましくは組成的に階段状傾斜のついた一連のＡｌＧａＩｎＡｓ層である。層１２４の禁制帯幅は厚さ全体に亘って一定であり、好ましくはおよそ１．１ｅＶに等しい。組成傾斜中間層の一実施形態は、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成されると表現することができるが、中間層の禁制帯幅がおよそ１．１ｅＶで一定のままであるようにｘ及びｙを選択する。第１組成傾斜中間層１１６のバンドギャップがおよそ１．６ｅＶで実質的に一定で、第２組成傾斜中間層のバンドギャップがおよそ１．１ｅＶで実質的に一定であることが有利である。
【００５２】
好ましくは、ｎ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成される窓層１２５を、その後で層１２４上に（或いは層１２４上に配置させたバリア層がある場合には、もう１つのバリア層の上に）堆積させる。この窓層は、第４サブセル「Ｄ］で再結合損失を低減するように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【００５３】
図１Ｃは、工程ステップの次シーケンス後の図１Ｂのソーラーセルの断面図を示す。窓層１２５の上部には、セルＤの層、ｎ＋エミッタ層１２６及びｐ型のベース層１２７を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＡｓ及びｐ型のＧａＩｎＡｓであるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層１２６及び１２７のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号でその図２０に関連して論じられた通りとすることができる。
【００５４】
次に図１Ｄを見ると、好ましくはｐ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成されるＢＳＦ層１２８を、その後でセルＤの上部に堆積させ、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層１０８、１１３及び１２１と同じ機能を果たす。
【００５５】
最終的には、好ましくはｐ＋＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成される高い禁制帯幅のコンタクト層１２９をＢＳＦ層１２８上に堆積させる。
【００５６】
多接合型光起電力セルで最も低い禁制帯幅の光起電力セル（つまり、図示された実施形態のサブセル「Ｄ」）の底（非照射）側に設置されたこのコンタクト層１２９の構成を、セルを通過する光の吸収を低減させるように作ることができ、その結果（ｉ）コンタクト層１２９下（非照射側）の裏面オーミック金属コンタクト層がミラー層としても機能することになり、（ｉｉ）吸収を阻止するためにこのコンタクト層を選択的にエッチング除去する必要がない。
【００５７】
本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【００５８】
図１Ｅは次工程ステップ後の図１Ｄのソーラーセルの断面図であり、金属コンタクト層１３０をｐ＋半導体コンタクト層１２９上に堆積させている。金属は、一連の金属層Ｔｉ／Ａｕ／Ａｇ／Ａｕである。
【００５９】
さらに、選ばれた金属コンタクトの構成は、オーミックコンタクトを活性化する熱処理の後に半導体との平坦な界面を有するものである。これは、（１）半導体から金属を分離する誘電体層を金属コンタクト領域に堆積させて選択的にエッチングする必要がない、（２）コンタクト層は対象の波長範囲に亘って鏡面反射的である、ようにするためである。
【００６０】
図１Ｆは次工程ステップ後の図１Ｅのソーラーセルの断面図であり、接着層１３１を金属層１３０上に堆積させている。接着材はＣＲ２００（米国ミズーリ州ローラのブリューワーサイエンス社製）とすることができる。
【００６１】
次の工程ステップでは、代用基板１３２、好ましくはサファイアを付着させる。代わりに、代用基板はＧａＡｓ、Ｇｅ又はＳｉ、或いは別の適切な材料とすることができる。代用基板は厚さが約４０ｍｉｌで、後続の接着材及び基板の除去の助けとなるように直径約１ｍｍの穴を４ｍｍ間隔で穿孔する。もちろん、別の厚さと穿孔構成とを備える代用基板も同様に使用することができる。接着層１３１を使用する代わりに、適切な基板（例えば、ＧａＡｓ）を金属層１３０に共晶的に又は恒久的に接合することができる。
【００６２】
図１Ｇは次工程ステップ後の図１Ｆのソーラーセルの断面図であり、一実施形態では、基板１０１及びバッファ層１０３を除去する一連のラッピング及び／又はエッチングステップによって元基板を除去している。特定のエッチング液の選択は、成長基板に依存している。
【００６３】
前述のように、いくつかの実施形態では、第１組成傾斜中間層１１６の禁制帯幅がおよそ１．６ｅＶ（つまり、１．６ｅＶ±３％又は約１．５５〜１．６５ｅＶの範囲内）で実質的に一定であり、且つ第２組成傾斜中間層１２４の禁制帯幅がおよそ１．１ｅＶ（つまり、１．０５〜１．１５ｅＶの範囲内）で実質的に一定であることが特に有利である。
【００６４】
各素子が２つの異なる組成傾斜中間層を含む、複数の４接合型ＩＭＭソーラーセル素子をＩＭＭ成長工程により製造した。素子は相互に堆積させた以下の半導体層、１．９ｅＶの禁制帯幅を有するＧａＩｎＰ2の上部ソーラーサブセル（Ａ）と、１．４１ｅＶの禁制帯幅を有するＧａＡｓの第２上部ソーラーサブセル（Ｂ）と、第２サブセル下のＩｎＧａＡｌＡｓの第１組成傾斜中間層と、１．０２ｅＶの禁制帯幅を有するＩｎ0.285Ｇａ0.715Ａｓの第３ソーラーサブセル（Ｃ）と、第３サブセル下のＩｎＧａＡｌＡｓの第２組成傾斜中間層と、０．６７ｅＶの禁制帯幅を有するＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓの下部ソーラーサブセル（Ｄ）とを含んでいた。素子は１．４１ｅＶの禁制帯幅を有するＧａＡｓ基板を含んでいた。各サンプルでは、第１組成傾斜中間層の禁制帯幅は約１．４ｅＶ、１．５ｅＶ又は１．６ｅＶで実質的に一定であったのに対して、第２組成傾斜中間層の禁制帯幅は約１．０ｅＶ、１．１ｅＶ又は１．２ｅＶで実質的に一定であった。高い方の禁制帯幅の組成傾斜中間層を１．４１ｅＶの接合と１．０２ｅＶの接合との間に配置し、低い方の禁制帯幅の組成傾斜中間層を１．０２ｅＶの接合と０．６７ｅＶの接合との間に配置した。以下の禁制帯幅の組み合わせを備えるソーラーセルを実働素子に加工した。
【表１】
0006702673.tif 000002
【００６５】
セルの性能を測定し、セルの変換効率を図３に示すように計算した。
【００６６】
第１及び第２組成傾斜中間層に対する禁制帯幅の最適な組み合わせは、第１組成傾斜中間層の禁制帯幅が約１．５ｅＶ−１．６ｅＶの範囲にあり、第２組成傾斜中間層の禁制帯幅がおよそ１．１ｅＶ（つまり、組み合わせ識別名が５及び６）である場合に生じることを、図３の比較試験データは示している。禁制帯幅のこれらの特定組み合わせは、変換効率の比較的に大きな増加を提供する。これは、変換効率の小さな改善でさえも一般的に重要であると考えられるソーラーセル素子の分野で特に有利である。特に驚くべきことは、第１組成傾斜中間層が１．６ｅＶの禁制帯幅を有し、第２組成傾斜中間層が１．１ｅＶの禁制帯幅を有する素子に対して得られる変換効率の有意な改善である。組成傾斜中間層に対する１．６ｅＶ及び１．１ｅＶの禁制帯幅の組み合わせは、４接合型素子はもちろん、５接合型及び６接合型素子に関しても有利な場合がある。一般に、第１組成傾斜中間層が１．６ｅＶ（±３％）の禁制帯幅を有し、第２組成傾斜中間層が１．１ｅＶ（±３％）の禁制帯幅を有することは有利な場合がある。
【００６７】
いくつかの実施形態では、組成傾斜中間層の特定の１つを形成する方法には、ＩｎＧａＡｌＡｓで構成される中間層を選択するステップと、ｘ及びｙの特定の値により規定される化学式（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓという組成物の集合を特定するステップとが含まれ、ここで０＜ｘ＜１及び０＜ｙ＜１であり、各組成物は同じ特定の禁制帯幅を有している（例えば、第１組成傾斜中間層に対して１．６ｅＶ（±３％）の範囲内の特定値、又は第２組成傾斜中間層に対して１．１ｅＶ（±３％）の範囲内の特定値）。特定の組成傾斜中間層を形成する方法にはまた、その組成傾斜中間層の両側について適切な格子定数を、それらがそれぞれ隣接するソーラーサブセルと整合するように特定するステップが含まれる場合がある。特定の組成傾斜中間層を形成する方法にはさらに、ｘ及びｙの特定の値により規定される特定の禁制帯幅を有する化学式（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓという組成物の部分集合を特定するステップが含まれる場合があり、ここで０＜ｘ＜１及び０＜ｙ＜１であり、組成物の部分集合は、組成傾斜中間層の片側のソーラーサブセルと整合する特定された格子定数から、組成傾斜中間層の反対側のソーラーサブセルと整合する特定された格子定数までの範囲に亘る格子定数を備えている。
【００６８】
場合によっては、１つ又はそれ以上のステップをコンピュータプログラムにより実行することができる。例えば、ｘ及びｙの特定の値により規定される化学式（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓという組成物の集合であって、各組成物は同じ特定の禁制帯幅（例えば、１．６ｅＶ±３％の範囲にある特定値）を有する組成物の集合を特定するステップには、コンピュータプログラムの利用が含まれる場合がある。同様に、ｘ及びｙの特定の値により規定される化学式（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓという組成物の部分集合であって、組成物の部分集合は組成傾斜中間層の片側のソーラーサブセルと整合する特定された格子定数から、組成傾斜中間層の反対側のソーラーサブセルと整合する特定された格子定数までの範囲に亘る格子定数を備えている組成物の部分集合を特定するステップには、コンピュータプログラムの利用が含まれる場合がある。
【００６９】
この製造方法は、第１、第２又は他の組成傾斜中間層として連続的に組成傾斜した中間層を形成するために、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｌの各々のモル分率を精確に制御し漸増的に調整するステップを含むことができる。組成傾斜中間層の特定の１つを形成する方法はまた、ガリウム、インジウム、アルミニウム及びヒ素のソースガスの流量を独立して制御するように構成された有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を準備するステップと、反応時間、温度及び各ソースガスに対する流量比を選択して特定の組成傾斜中間層として連続的に組成傾斜した中間層を形成するステップとを含む場合がある。
【００７０】
図１Ｈは、代用基板１３２が図の底部にくるような向きでの図１Ｇのソーラーセルの断面図である。
【００７１】
図１Ｉは、バッファ層とエッチストップ層とをソーラーセルの最上部から除去し、裏面金属コンタクト層を残して代用基板を除去する次工程ステップ後の図１Ｈのソーラーセルの断面図である。
【００７２】
図２Ａは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図４に対応した、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、３つの変成層を利用した６接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【００７３】
図２Ｂは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図３Ｂに対応した、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、２つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【００７４】
図２Ｃは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図３Ｃに対応した、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、２つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルの別の実施形態を表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【００７５】
図２Ｄは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図５に対応した、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、１つの変成層を利用した５接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【００７６】
図２Ｅは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図６に対応した、成長基板上への特定半導体層の堆積を含む製造の初期段階後の、２つの変成層を利用した６接合型ソーラーセルを表す、本開示の一実施形態のソーラーセルの断面図である。
【００７７】
図２Ａの構造の詳細を以下に説明することになるが、図２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅの詳細は類似しており、簡潔のために省略することになる。
【００７８】
特に図２Ａは、ＧａＡｓ成長基板上への６個のサブセルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの連続形成を表す。成長基板上に成長させる一連の層３０２〜３１４ｂは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図３Ａに関連して論じられる層１０２〜１２２ｂに類似しているが、本説明を明確にするために、そのような層を新しい参照番号で記述することを本明細書でも繰り返すことにする。
【００７９】
特に基板３０１が示されており、好ましくは砒化ガリウム（ＧａＡｓ）であるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）又は別の適切な材料の場合もある。ＧａＡｓについては、基板は好ましくは１５度のオフカット基板であり、つまり、２００８年３月１３日出願の米国特許出願番号１２／０４７，９４４号にさらに十分に記載されるようにその表面は（１００）面から（１１１）Ａ面へ１５度配向されている。
【００８０】
Ｇｅ基板の場合には、核生成層（図示せず）を基板３０１上に直接堆積させる。基板上に、又は核生成層上に（Ｇｅ基板の場合）、バッファ層３０２とエッチストップ層３０３とをさらに堆積させる。ＧａＡｓ基板の場合には、バッファ層３０２は好ましくはＧａＡｓである。Ｇｅ基板の場合には、バッファ層３０２は好ましくはＧａＩｎＡｓである。その後に、ＧａＡｓのコンタクト層３０４を層３０３上に堆積させ、ＡｌＩｎＰの窓層３０５をコンタクト層上に堆積させる。ｎ＋エミッタ層３０６ａ及び３０６ｂとｐ型のベース層３０７とから成る、構造の上部第１ソーラーサブセルになるサブセルＡを、その後で窓層３０５上にエピタキシャル堆積させる。サブセルＡは一般に成長基板３０１に格子整合している。
【００８１】
多接合型ソーラーセルの構造を、格子定数及び禁制帯幅の要求を条件として、周期律表に記載されるＩＩＩ〜Ｖ族の任意の適切な組み合わせにより形成することができるということに留意されたい。ここでＩＩＩ族にはホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及びタリウム（Ｔ）が含まれる。ＩＶ族には、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びスズ（Ｓｎ）が含まれる。Ｖ族には、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）が含まれる。
【００８２】
一実施形態では、エミッタ層はＡｌＧａＩｎＰで構成され、ベース層３０７はＡｌＧａＩｎＰで構成されており、従ってこのサブセルのｐ／ｎ接合はホモ接合である。特に、エミッタ層は２つの領域、窓層３０５上に直接成長させたｎ＋型のエミッタ領域３０６ａとエミッタ領域３０６ａ上に直接成長させたｎ型のエミッタ領域３０６ｂとで構成される。本開示による異なるエミッタ領域３０６ａ及び３０６ｂとベース層３０７のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号にその図２０と合わせて説明されている。
【００８３】
いくつかの実施形態では、意図的にドープしないＡｌＧａＩｎＰで構成されるスペーサ層３０６ｃを、その後でｎ型のエミッタ領域３０６ｂ上に直接成長させる。
【００８４】
ＡｌＧａＩｎＰで構成されるベース層３０７を、スペーサ層３０６ｃ上に成長させる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、ベース層３０７の禁制帯幅は１．９２ｅＶ以上である。
【００８６】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのベースの禁制帯幅は２．０５ｅＶ以上である。
【００８７】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのエミッタは、ドーピングを３ｘ１０18自由キャリア／ｃｍ3から１ｘ１０18自由キャリア／ｃｍ3へと勾配を付けた第１領域と、第１領域上に直接配置されたドーピングが１ｘ１０17自由キャリア／ｃｍ3で一定である第２領域とから構成される。
【００８８】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのエミッタの第１領域は、窓層に直に隣接している。
【００８９】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのエミッタは８０ｎｍの厚さを有している。
【００９０】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのベースは４００ｎｍ未満の厚さを有している。
【００９１】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのベースは２６０ｎｍの厚さを有している。
【００９２】
いくつかの実施形態では、上部第１ソーラーサブセルのエミッタ部分は、ドーピングに勾配を付けた第１領域と、ドーピングが一定で第１領域上に直接配置された第２領域とを有する。
【００９３】
サブセルＡは、以下に記述する本発明に従う工程ステップ完了後には、最終的に反転変成型構造の「トップ」サブセルになることになる。
【００９４】
ベース層３０７の上部には、背面電界（「ＢＳＦ」）層３０８の好ましくはｐ＋ＡｌＩｎＰを堆積し、再結合損失を低減するために使用する。
【００９５】
ＢＳＦ層３０８は、ベース／ＢＳＦ界面近傍の領域から少数キャリアを追い出して再結合損失の影響を最小化する。言い換えれば、ＢＳＦ層３０８はソーラーサブセルＡの背面での再結合損失を低減して、それによりベースでの再結合を低減する。
【００９６】
トンネルダイオード、つまりサブセルＡとサブセルＢ間の電気接続を形成するオーミックな回路要素を形づくる、一連の高濃度にドープされたｐ型及びｎ型層の３０９ａ及び３０９ｂを、ＢＳＦ層３０８の上部に堆積する。層３０９ａはｐ＋＋ＡｌＧａＡｓで構成される場合があり、層３０９ｂはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される場合がある。
【００９７】
トンネルダイオード層３０９の上部には窓層３１０を堆積し、好ましくはｎ＋ＡｌＩｎＰである。サブセルＢで使用される窓層３１０はまた、界面再結合損失を低減させるように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【００９８】
窓層３１０の上部には、サブセルＢの層、ｎ＋型のエミッタ層３１１及びｐ型のベース層３１２を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれＡｌＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓであるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。このように、サブセルＢはＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＮのエミッタ領域と、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、又はＧａＩｎＡｓＮのベース領域とで構成される場合がある。層３１１及び３１２のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図２０Ｂと合わせて、そこで説明された通りとすることができる。
【００９９】
セルＢの上部には、ＢＳＦ層３０８と同じ機能を果たすＢＳＦ層３１３を堆積させる。ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の３１４ａ及び３１４ｂをそれぞれＢＳＦ層３０８上に、層３０９ａ及び３０９ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＢをサブセルＣに接続する。層３１４ａはｐ＋＋ＡｌＧａＡｓで構成される場合があり、層３１４ｂはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される場合がある。
【０１００】
好ましくはｎ＋型のＧａＩｎＰで構成される窓層３１５を、その後にトンネルダイオード層３１４ａ／３１４ｂの上に堆積させる。この窓層は、サブセル「Ｃ」での界面再結合損失を低減させるように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【０１０１】
窓層３１５の上部には、サブセルＣの層、ｎ＋エミッタ層３１６及びｐ型のベース層３１７を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＰ及びｐ＋型のＧａＡｓであるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層３１６及び３１７のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図２０Ｂに関連して説明された通りとすることができる。
【０１０２】
好ましくはＡｌＧａＡｓで構成されるＢＳＦ層３１８を、その後にセルＣの上部に堆積し、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層３０８及び３１３と同じ機能を果たす。
【０１０３】
ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の３１９ａ及び３１９ｂをそれぞれＢＳＦ層３１８上に、層３１４ａ及び３１４ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＣをサブセルＤに接続する。層３１９ａは好ましくはｐ＋＋ＡｌＧａＡｓで構成され、層３１９ｂはｎ＋＋ＧａＡｓで構成される場合がある。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、バリア層３２０は好ましくはｎ型のＧａＩｎＰで構成され、トンネルダイオード３１９ａ／３１９ｂ上に約０．５μｍの厚さまで堆積させる。貫通転位が成長の反対方向のトップサブセル及びミドルサブセルのＡ、Ｂ及びＣの中へ又は成長方向のサブセルＤの中へ伝播することを、このようなバリア層が阻止することが意図されており、２００７年９月２４日出願の同時係属中の米国特許出願番号１１／８６０，１８３号に詳細に記載されている。
【０１０５】
第１変成層（又は組成傾斜中間層）３２１を、バリア層３２０上に堆積させる。貫通転位の発生を最小化しつつ、半導体構造における格子定数のサブセルＣからセルＤへの緩やかな遷移を達成するように、層３２１は好ましくは単調に変化する格子定数を備える、好ましくは組成的に階段状傾斜のついた一連のＡｌＧａＩｎＡｓ層である。層３２１の禁制帯幅は厚さ全体に亘って一定であり、好ましくはおよそ１．６ｅＶに等しい。組成傾斜中間層の一実施形態はまた、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成されるとして表現することができるが、中間層の禁制帯幅がおよそ１．６ｅＶで一定のままであるようにｘ及びｙを選択する。
【０１０６】
本開示の一実施形態では、随意の第２バリア層３２２をＡｌＧａＩｎＡｓ変成層３２１上に堆積させることができる。第２バリア層３２２は、通常はバリア層３２０とは異なる組成を有することになり、貫通転位の伝播を阻止するという同じ機能を本質的に果たす。一実施形態では、バリア層３２２はｎ＋型のＧａＩｎＰである。
【０１０７】
好ましくはｎ＋型のＧａＩｎＰで構成される窓層３２３を、その後で第２バリア層上に堆積させる。この窓層は、第４サブセル「Ｄ」で再結合損失を低減するように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【０１０８】
窓層３２３の上部には、セルＤの層、ｎ＋エミッタ層３２４及びｐ型のベース層３２５を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＡｓ及びｐ型のＧａＩｎＡｓであるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層３２４及び３２５のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号の図２０Ｂに関連して説明された通りである。
【０１０９】
好ましくはｐ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成されるＢＳＦ層３２６を、その後にセルＤの上部に堆積し、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層３０８、３１３、及び３１８と同じ機能を果たす。ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の３２７ａ及び３２７ｂをそれぞれＢＳＦ層３２６上に、層３０９ａ／３０９ｂ及び３１９ａ／３１９ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＤをサブセルＥに接続する。層３２７ａは好ましくはｐ＋＋ＡｌＧａＩｎＡｓで構成され、層３２７ｂは好ましくはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、バリア層３２８は好ましくはｎ型のＧａＩｎＰで構成され、トンネルダイオード３２７ａ／３２７ｂ上に約０．５μｍの厚さで堆積させる。貫通転位が成長の反対方向のミドルサブセルのＢ、Ｃ及びＤの中へ又は成長方向のサブセルＥの中へ伝播することを、このようなバリア層が阻止することが意図されており、２００７年９月２４日出願の同時係属中の米国特許出願番号１１／８６０，１８３号に詳細に記載されている。
【０１１１】
第２変成層（又は組成傾斜中間層）３２９を、バリア層３２８上に堆積させる。貫通転位の発生を最小化しつつ、半導体構造における格子定数のサブセルＤからサブセルＥへの緩やかな遷移を達成するように、層３２９は好ましくは単調に変化する格子定数を備える、好ましくは組成的に階段状傾斜のついた一連のＡｌＧａＩｎＡｓ層である。いくつかの実施形態では、層３２９の禁制帯幅はおよそ１．６ｅＶで厚さ全体に亘って一定である。組成傾斜中間層の一実施形態はまた、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成されるとして表現することができるが、中間層の禁制帯幅がおよそ１．６ｅＶで一定のままであるようにｘ及びｙを選択する。
【０１１２】
本開示の一実施形態では、随意の第２バリア層３３０をＡｌＧａＩｎＡｓ変成層３２９上に堆積させることができる。第２バリア層は、通常はバリア層３２８とは異なる組成を有することになり、貫通転位の伝播を阻止するという同じ機能を本質的に果たす。
【０１１３】
その後で、好ましくはｎ＋型のＧａＩｎＰで構成される窓層３３１を、層３２９上に配置されるバリア層がある場合には層３３０上に、そうでない場合には第２変成層３２９の上に直接堆積させる。この窓層は、第５サブセル「Ｅ」での界面再結合損失を低減させるように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【０１１４】
窓層３３１の上部には、セルＥの層、ｎ＋エミッタ層３３２及びｐ型ベース層３３３を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＡｓ及びｐ型のＧａＩｎＡｓで構成されるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層３３２及び３３３のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号でその図２０Ｂに関連して説明された通りとすることができる。
【０１１５】
好ましくはｐ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成されるＢＳＦ層３３４を、その後にセルＥの上部に堆積し、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層３０８、３１３、３１８、及び３２６と同じ機能を果たす。
【０１１６】
ｐ＋＋／ｎ＋＋トンネルダイオード層の３３５ａ及び３３５ｂをそれぞれＢＳＦ層３３４上に、層３０９ａ／３０９ｂ及び３１９ａ／３１９ｂと同様に堆積させ、オーミックな回路要素を形成してサブセルＥをサブセルＦに接続する。層３３５ａは好ましくはｐ＋＋ＡｌＧａＩｎＡｓで構成され、層３３５ｂは好ましくはｎ＋＋ＧａＩｎＰで構成される。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、バリア層３３６は好ましくはｎ型のＧａＩｎＰで構成され、トンネルダイオード３３５ａ／３３５ｂ上に約０．５μｍの厚さで堆積させる。貫通転位が成長の反対方向のミドルサブセルのＤ及びＥの中へ又は成長方向のサブセルＦの中へ伝播することを、このようなバリア層が阻止することが意図されており、２００７年９月２４日出願の同時係属中の米国特許出願番号１１／８６０，１８３号に詳細に記載されている。
【０１１８】
第３変成層（又は組成傾斜中間層）３３７を、バリア層３３６上に堆積させる。貫通転位の発生を最小化しつつ、半導体構造における格子定数のサブセルＥからサブセルＦへの緩やかな遷移を達成するように、層３３７は好ましくは単調に変化する格子定数を備える、好ましくは組成的に階段状傾斜のついた一連のＡｌＧａＩｎＡｓ層である。いくつかの実施形態では、層３３７の禁制帯幅は１．１ｅＶで厚さ全体に亘って一定である。組成傾斜中間層の一実施形態はまた、（ＩｎxＧａ1-x）yＡｌ1-yＡｓで構成されるとして表現することができるが、中間層の禁制帯幅がおよそ１．１ｅＶ又は別の適切な禁制帯幅で一定のままであるようにｘ及びｙを選択する。
【０１１９】
本開示の一実施形態では、随意の第２バリア層（図示せず）をＡｌＧａＩｎＡｓ変成層３３７上に堆積させることができる。第２バリア層は通常はバリア層３３６とは異なる組成を有することになり、貫通転位の伝播を阻止するという同じ機能を本質的に果たす。
【０１２０】
その後で、好ましくはｎ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成される窓層３３８を、層３３７上にバリア層が配置される場合には第２バリア層上に、そうでない場合には第２変成層３３７の上に直接堆積させる。この窓層は、第６サブセル「Ｆ」での界面再結合損失を低減させるように作用する。本開示の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【０１２１】
窓層３３８の上部には、セルＦの層、ｎ＋エミッタ層３３９及びｐ型のベース層３４０を堆積させる。これらの層は、好ましくはそれぞれｎ＋型のＧａＩｎＡｓ及びｐ型のＧａＩｎＡｓで構成されるが、格子定数及び禁制帯幅の要求と一致する別の適切な材料も同様に使用することができる。層３３９及び３４０のドーピングプロファイルは、欧州特許公開第２６１０９２４号でその図２０Ｂに関連して説明された通りとすることができる。
【０１２２】
好ましくはｐ＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成されるＢＳＦ層３４１を、その後にセルＦの上部に堆積し、そのＢＳＦ層はＢＳＦ層３０８、３１３、３２６、及び３３４と同じ機能を果たす。
【０１２３】
最終的には、好ましくはｐ＋＋型のＡｌＧａＩｎＡｓで構成される高い禁制帯幅のコンタクト層３４２をＢＳＦ層３４１上に堆積させる。
【０１２４】
多接合型光起電力セルで最も低い禁制帯幅の光起電力セル（つまり、図示された実施形態のサブセル「Ｆ」）の底（非照射）側に設置されたこのコンタクト層３４２の構成を、セルを通過する光の吸収を低減させるように作ることができ、その結果（ｉ）セル下（非照射側）の裏面オーミック金属コンタクト層がミラー層としても機能することになり、（ｉｉ）吸収を阻止するためにこのコンタクト層を選択的にエッチング除去する必要がない。
【０１２５】
本発明の範囲から逸脱することなく、付加的な層をセル構造に付加すること、又は除去することが可能であることは当業者には明らかであろう。
【０１２６】
例示された実施形態による多接合型ソーラーセルの製造でその後に残るステップは、コンタクト層上に金属被覆の堆積と代用基板の付着とを含み、欧州特許公開第２６１０９２４号でその図７及びそれ以降の図に関連して説明され示された通りとすることができる。
【０１２７】
本開示の説明された実施形態は、４、５、又は６個のサブセルの垂直方向積層を利用するが、本開示の種々の態様及び特徴は、より少ない又はより多い数のサブセル、つまり２接合セル、３接合セル、７接合セルなどを備える積層に適用することが可能である。７個又はそれ以上の接合セルの場合には、３層以上の変成組成傾斜中間層も利用することができる。
【０１２８】
さらに、開示された実施形態は、最上部及び底部の電気的コンタクトを用いて構成されるが、代わりに、サブセル間の横方向に導電性のある半導体層への金属コンタクトでサブセルを連結させることができる。そのような配置を、３端子、４端子、及び一般にｎ端子素子を形成するために利用することができる。光発生電流密度は通常種々のサブセルで異なっているにもかかわらず、各サブセルでの利用可能な光発生電流密度の大部分を効率的に利用して、多接合型セルに対して高効率をもたらすように、これらの付加的な端子を使用して回路においてサブセルを相互接続することができる。
【０１２９】
本開示で記述されるソーラーセルを反転変成多接合型ソーラーセルでの具体例として図示及び説明してきたが、本発明の精神から全く逸脱することなく種々の修正及び構造的な変更を行うことができるので、示された詳細内容に限定されることは意図されていない。
【０１３０】
従って、本開示に記載する半導体素子の説明は、主としてソーラーセル又は光起電力素子に焦点を合わせてきたが、熱光起電力（ＴＰＶ）セル、受光素子及び発光ダイオードなどの他の光電子素子は、ドーピング及び少数キャリア寿命のいくらかの小さな変化はあるが、構造、物理、及び材料において光起電力素子に類似していることを当業者は知っている。例えば、受光素子を前述の光起電力素子と同じ材料及び構造にすることができるが、おそらくは電力生成ではなくて感度のためにより低濃度のドープとなる。一方、ＬＥＤも同じ材料及び構造で作ることができるが、おそらくは再結合時間、従って電力の代わりに光を生成する放射寿命を短縮するために高濃度のドープとなる。それゆえ、本発明はまた、光起電力セルに関して前述した構造、物質の組成、製造用品及び改善点を用いて、受光素子及びＬＥＤにも適用される。
【符号の説明】
【０１３１】
１０２  バッファ層
１０３  エッチストップ層
１０４  コンタクト層
１０５  窓層
１０６  ｎ＋型エミッタ層
１０７  ｐ型ベース層
１０８  ＢＳＦ層
１０９ａ  ｐ＋＋トンネルダイオード
１０９ｂ  ｎ＋＋トンネルダイオード
１１０  窓層
１１１  ｎ＋型エミッタ層
１１２  ｐ型ベース層
１１３  ＢＳＦ層
１１４ａ  ｐ＋＋トンネルダイオード
１１４ｂ  ｎ＋＋トンネルダイオード
１１５  バリア層
１１６  変成層
１１７  バリア層
１１８  窓層
１１９  ｎ＋型エミッタ層
１２０  ｐ型ベース層
１２１  ＢＳＦ層
１２２ａ  ｐ＋＋トンネルダイオード
１２２ｂ  ｎ＋＋トンネルダイオード
１２３  バリア層
１２４  変成層
１２５  窓層
１２６  ｎ＋型エミッタ層
１２７  ｐ型ベース層
１２８  ＢＳＦ層
１２９  ｐ＋＋型コンタクト層
１３０  金属コンタクト層
１３１  接着層
１３２  代用基板
【図１Ａ】
0006702673.tif 000003
【図１Ｂ】
0006702673.tif 000004
【図１Ｃ】
0006702673.tif 000005
【図１Ｄ】
0006702673.tif 000006
【図１Ｅ】
0006702673.tif 000007
【図１Ｆ】
0006702673.tif 000008
【図１Ｇ】
0006702673.tif 000009
【図１Ｈ】
0006702673.tif 000010
【図１Ｉ】
0006702673.tif 000011
【図２Ａ】
0006702673.tif 000012
【図２Ｂ】
0006702673.tif 000013
【図２Ｃ】
0006702673.tif 000014
【図２Ｄ】
0006702673.tif 000015
【図２Ｅ】
0006702673.tif 000016
【図３】
0006702673.tif 000017