(57)【要約】【課題】Ｓｉベース高効率太陽電池の効率の限界は２８％程度であり、市販レベルのセルでは１５％程度である。太陽光発電の普及のためにはシンプルなプロセスでかつこれまでの発電効率を大きく超える太陽電池が必要である。これまでの効率限界を破るためにはバンドギャップの異なる半導体材料と多接合型太陽電池とする必要がある。しかし、これまでＳｉ上にバンドギャップの異なる結晶半導体材料を成長させることは困難であった。【解決手段】ＢＰをＳｉ上にエピタキシャル成長させてヘテロ接合型太陽電池構造を形成する。さらにＢＰ上へバンドギャップの異なる太陽電池構造を形成し、多接合型太陽電池を構成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐまたはｎ形結晶Ｓｉとｎ形またはｐ形に導電性を制御されたＢＰ層の組み合わせからなる多層構造
【請求項２】
請求項１の構造を有することを特徴とした太陽電池及び光電子素子
【請求項３】
ＢＰ層とＳｉの間にｉ−ＢＰ層を挿入したことを特徴とする請求項１の半導体多層構造
【請求項４】
請求項３の多層構造を有すること特徴とした太陽電池及び光電子素子
【請求項５】
ＢＰ層の導電性として、ｎからｐへ傾斜を持って移行することを特徴とする請求項１の多層構造
【請求項６】
請求項５の多層構造を有することを特徴とした太陽電池及び光電子デバイス
【請求項７】
ｎ形Ｓｉ基板に対してｎ＋−ＢＰ層、ｐ形Ｓｉ基板に対してｐ＋−ＢＰ層をＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）構造として取り入れた半導体多層構造
【請求項８】
ＢＰ層とＳｉの間にｉ−ＢＰ層を挿入したことを特徴とする請求項７の半導体多層構造
【請求項９】
請求項７又は請求項８の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【請求項１０】
ＢＰ層の膜厚方向の導電性に傾斜を持たせたことを特徴とする請求項７の多層構造
【請求項１１】
請求項１０の多層構造を有することを特徴とした太陽電池及び光電子デバイス
【請求項１２】
ｐ形Ｓｉを基板とするＳｉ  ｐｎ接合太陽電池のｎ形拡散層上にＢＰで構成されるｐｎ接合構造を積層した構造
【請求項１３】
ｎ形Ｓｉを基板とするＳｉ  ｐｎ接合太陽電池上のｐ形拡散層上にＢＰで構成されるｎｐ接合構造を積層した構造
【請求項１４】
請求項１または請求項３の構造において、ｎ形ＢＰ層上にさらにＢＰからなるｐ層、ｎ層を引き続き形成した構造
【請求項１５】
請求項１または請求項３の構造において、ｐ形ＢＰ層上にさらにＢＰからなるｎ層、ｐ層を引き続き形成した構造
【請求項１６】
請求項１２、請求項１３、請求項１４または請求項１５の構造を有することを特徴とした太陽電池及び光電子デバイス
【請求項１７】
ＢＰ層の導電性に傾斜を持たせたことを特徴とする請求項１２、請求項１３、請求項１４または請求項１５の多層構造
【請求項１８】
請求項１７の多層構造を有することを特徴とした太陽電池及び光電子デバイス
【請求項１９】
請求項１２の構造においてトンネル層としてＳｉのｎ＋層、ＢＰのｐ＋層からなるｎ＋／ｐ＋層をｎ形Ｓｉ層とその上に形成されるｐｎ接合からなるＢＰ層のあいだに挿入した構造
【請求項２０】
請求項１３の構造においてトンネル層としてＳｉのｐ＋層、ＢＰのｎ＋層からなるｐ＋ｎ＋層をその上に形成されるｎｐ接合からなるＢＰ層のあいだに挿入した構造
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【請求項２２】
請求項１２の構造においてトンネル層としてＢＰのｎ＋ｐ＋層を先に形成されるｎ形ＢＰ層とその上に形成されるｐｎ層のあいだに挿入した構造
【請求項２３】
請求項１３の構造においてトンネル層としてＢＰのｐ＋ｎ＋層を先に形成されるｐ形ＢＰ層とその上に形成されるＢＰｎｐ層のあいだに挿入した構造
【請求項２４】
請求項１２の構造においてトンネル層としてＢＰのｉｎ＋ｐ＋層を先に形成されるｎ形ＢＰ層とその上に形成されるＢＰｐｎ層のあいだに挿入した構造
【請求項２５】
請求項１３の構造においてトンネル層としてＢＰのｉｐ＋ｎ＋層を先に形成されるｐ形ＢＰ層とその上に形成されるｎｐ層のあいだに挿入した構造
【請求項２６】
請求項２２、請求項２３、請求項２４または請求項２５の構造を有することを特徴とする太陽電池
【請求項２７】
裏面パッシベーション層であるＳｉＯ２またはＳｉＮｘの一部分を除去した部分にｎ形Ｓｉ基板に対してはｎ＋−ＢＰ層、ｐ形Ｓｉ基板に対してはｐ＋ＢＰ層を選択成長することによって構成されるポイントコンタクトＢＳＦ構造
【請求項２８】
請求項２７の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【請求項２９】
ＢＰ上へＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂおよびこれらの共晶からなる多層構造により構成される太陽電池構造を形成することを特徴とする太陽電池構造
【請求項３０】
ｐ形Ｓｉを基板とするＳｉ  ｐｎ接合太陽電池のｎ形拡散層上にｎ＋ＢＰ層を積層した構造
【請求項３１】
ｎ形Ｓｉを基板とするＳｉ  ｐｎ接合太陽電池上のｐ形拡散層上にｐ＋ＢＰ層を積層した構造
【請求項３２】
請求項３０または請求項３１の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【請求項３３】
ｎ＋拡散層を形成したｎ形Ｓｉ基板に対してｎ＋＋−ＢＰ層またはｐ＋拡散層を形成したｐ形Ｓｉ基板に対してｐ＋＋−ＢＰ層を積層したＢＳＦ構造
【請求項３４】
請求項３３の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【請求項３５】
ＢＰのｐｉｎ構造を有することを特徴とする半導体多層構造
【請求項３６】
請求項３４の構造を有することを特徴とする太陽電池及び光電子デバイス
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明はＢＰとＳｉから構成される太陽電池構造に関する。
【背景技術】
【０００２】ＢＰは閃亜鉛構造をとり、２ｅＶのバンドギャップをもつ間接遷移形半導体である。本発明者らは、ＢＰをＳｉ上へエピタキシャル成長することに成功し、さらにＢＰをバッファ層としてＧａＮ等の化合物半導体をＳｉ上へエピタキシャル成長可能なことを見出した。（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １９（２００２）２２３−２２８）さらにＳｉ、Ｍｇ、Ｚｎ等の不純物添加または成長条件によってｐｎ制御が可能であり導電率を広く制御することが可能である。
【従来技術の問題点】
【０００３】結晶系Ｓｉ太陽電池の開発にはＬＳＩプロセスで積み上げられてきた技術を移植することが可能であったことから太陽電池の中では最も古くから実用化が図られてきた。光発電システムは９０年代より普及が始まりシステム価格は低下しつつあるが、その発電単価は火力、原子力等の既存の発電システムと比べると２〜３倍であり、製造コストが高いことが光発電システム普及の最大のネックとなっている。太陽光発電システムの普及を促すには製造コストの削減が急務であるが、現在のデバイス構造では量産規模の拡大だけでシステムコストを目標値である現在の１／３まで下げるのは困難な状況である。
セルの製造プロセスコストが下がると、その価格低減はいずれ原料コストによって制約を受けるようになる。これを回避する方法としてはセルの薄膜化、高効率化、集光セル方式の採用が考えられる。特に変換効率向上は原料使用量の低減の他に架台、工事費等の周辺設備コストの削減によるコスト削減効果が期待できる。加えて、わが国では光発電システムを主に住宅等の屋根に設置しているが、効率の低いシステムで必要な出力を得るには大面積が必要となり設置可能な場所が限られてくる。太陽電池の変換効率が向上すればより狭いエリアで必要なシステムを設置することができる。このために未利用の設置可能スペースが有効利用できるようになるために、光発電システムの普及に拍車がかけられる。
現在主に使われている結晶Ｓｉ系太陽電池は多結晶Ｓｉまたは単結晶Ｓｉを用いたシングルｐｎ接合セルである。このような構造のセルの理論効率は２８％程度といわれているが量産レベルでは単結晶Ｓｉで１５−１７％が一般的であり、より高効率なセルの開発が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする手段】
【０００４】  前記のように、将来における太陽電池の大量普及を促進するためには、これまでない高効率かつ低コストなセルが必要である。資源量、廃棄による環境負荷、製造コストを考慮すると、将来的にもＳｉベースのセル構造が適している。一方、Ｓｉシングル接合構造では現状の効率限界を超えることは不可能であるが、他の材料と組み合わせたマルチバンドギャップ方式に現状打破の可能性を見出すことができる。同時にプロセスコストの低減が必要であり、プロセスステップ数の削減、各工程の処理時間短縮が求められる。これまで単結晶Ｓｉと、バンドギャップの異なる材料の組み合わせによる太陽電池は、アモルファスシリコンとの組み合わせを除いてほとんどなされてこなかった。その理由は、Ｓｉ上にバンドギャップの異なる化合物半導体材料をエピタキシャル成長する技術が開発されてこなかったためである。
本発明者によりバンドギャップ２ｅＶのＢＰをＳｉ上にエピタキシャル成長することが見出され、さらにこの層をバッファとしてＧａＮ、ＩｎＮ等の化合物系半導体層をその上にエピタキシャル成長可能であることが示された。ＢＰ自体の伝導性が制御できるために、ＢＰとＳｉを組み合わせた種々の光電子デバイス構造を構築することが可能である。ＰＥＲＬセルに代表される従来の高効率太陽電池構造では効率向上のためにエミッタコンタクト、裏面コンタクトにポイントコンタクト構造によるＨＬ接合方式を用いており、製造工程数の増大が製造コストを上昇させる要因となっている。アモルファスＳｉと組み合わせたＨＩＴセルでは、ポイントコンタクト構造を持たなくても高効率を得ているが、アモルファスシリコンの導電率が低いために透明導電層を必要とする。一方、ＢＰは不純物添加または成長条件によりその導電率を非常に低くすることが可能であり、ＳｉとＢＰによるヘテロ接合型太陽電池を構成した場合、従来高効率セルに必要であったポイントコンタクト構造あるいは透明導電層を省略した構造で高効率特性を得ることが可能である。さらにＢＰはバンドギャップが２ｅＶとＳｉよりもバンドギャップが広く窓層として働くために紫外域の収集効率が向上する。
ＢＰはそれ自体がｐｎ制御できるためにＢＰだけでｐｎ接合構造を構築することができる。このためＢＰセルをＳｉセル上に成長させたダブル接合太陽電池構造を形成することが可能となる。さらにＢＰ上へさらにバンドギャップが異なる他の化合物系半導体からなる積層構造をエピタキシャル成長することによってマルチバンドギャップ構造とし、スペクトル域を拡大することが可能である。ＢＰ上に積層する半導体層の多くは直接半導体であるために薄くてよい。このためにこれら材料の欠点である資源的制約から解放される。ベースとなるＳｉ基板は十分な資源量があるので将来にわたっても十分供給可能である。
【解決策の実施例１】
【０００５】ＮａＯＨ溶液を用いた片面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用し、ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を用いた。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をした。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ拡散層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｎ＋）層を０．１μｍ形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。しかる後裏面にＭを全面に蒸着し７００℃でドライブインを行う。引き続いてフォトリソグラフィーと蒸着により表面Ｔｉ／Ａｇくし形電極、裏面Ｍ電極を形成し、引き続いて基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を表面に形成した。最後に４５０℃、３０分のＦＧＡ処理を行った。本構造により従来型Ｓｉセルよりも３％程度のＦＦの向上が認められた。
【解決策の実施例２】
【０００６】ＮａＯＨ溶液を用いた両面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用し、ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を用いた。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をした。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ拡散層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｎ＋）層を０．１μｍ形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能である。次に同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｐ＋）層を裏面に０．１μｍ形成しＢＳＦ構造を形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。次に基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を両面に形成した。しかる後両面にフォトリソグラフィーと蒸着によりＴｉ／Ａｇくし形電極を形成し３００℃の熱処理を行った。
【解決策の実施例３】
【０００７】ＮａＯＨ溶液を用いた片面テクスチャー処理済みｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用いキャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ拡散層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ結晶層を０．１μｍ形成してＳｉとのヘテロ接合構造を形成する。引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ成長し、引き続き同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０１ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＢＰ層を５０μｍ形成した。引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋ＢＰ層を０．３μｍ形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。次にプラズマＣＶＤにより４００℃にてＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を表面に形成した。しかる後表面にＡｇ電極形成用ペースト、裏面にＡｌＡｇ電極形成用ペーストを印刷し７５０℃、１０分の熱処理を行い電極を形成した。なお、表面電極としてはＴｉ／Ｐｄ／Ａｇの蒸着電極、裏面電極としてはＡｌを蒸着しシンタリング後Ａｇ電極を蒸着する方法も可能である。本構造の光感度スペクトルの短波長端は０．３μｍであり、Ｓｉシングルセルに比べて短波長域の光収集効率が向上した。この結果Ｓｉシングルセルに比べて６％程度の効率向上が認められた。さらなる条件の最適化によってさらに特性は向上すると考えられる。
【解決策の実施例４】
【０００８】ＮａＯＨ溶液を用いた両面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ拡散層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ結晶層を０．１μｍ形成してＳｉとのヘテロ接合構造を形成する。引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ、同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０１ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＢＰ層を５０μｍ、さらにＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．３μｍ形成した。裏面エピタキシャル成長開始前にＢＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｐ＋層を形成した。次に同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｐ＋＋）層を裏面に０．１μｍ形成しＢＳＦ構造を形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。しかる後裏面にＡｌを全面に蒸着し７００℃でドライブインを行う。引き続いてフォトリソグラフィーと蒸着によりＴｉ／Ａｇ表面くし形電極、裏面Ａｌ電極を形成し、引き続いて基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を表面に形成した。最後に４５０℃、３０分のＦＧＡ処理を行った。
【解決策の実施例４】
【０００９】ＮａＯＨ溶液を用いた両面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ拡散層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ結晶層を０．１μｍ形成してＳｉとのヘテロ接合構造を形成する。引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ、同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ結晶層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０１ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＢＰ層を５０μｍ、さらにＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．３μｍ形成した。裏面エピタキシャル成長開始前にＢＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｐ＋層を形成した。次に同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｐ＋）層を裏面に０．１μｍ形成しＢＳＦ構造を形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。次に基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を両面に形成した。しかる後両面にフォトリソグラフィーと蒸着によりＴｉ／Ａｇくし形電極を形成し３００℃の熱処理を行った。
【解決策の実施例５】
【００１０】ＮａＯＨ溶液を用いた片面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結品Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．１μｍ形成する。引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ層を０．０５μｍ、ＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０１ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＢＰ層を５０μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．３μｍ形成し、引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＧａＩｎＮ層を０．０５μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＣｐ２Ｍｇ（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＧａＩｎＮ層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＣｐ２Ｍｇ（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＧａＩｎＮ層を３μｍ、さらに同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＧａＩｎＮ層を０．２μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＴＭＡ（０．５ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＡｌＧａＩｎＮ層を０．７μｍ形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。またＣｐ２Ｍｇの代りにＤＭＺｎを使用することが可能である。しかる後裏面にＡｌを全面に蒸着し７００℃でドライブインを行う。引き続いてフォトリソグラフィーと蒸着によりＴｉ／Ａｇ表面くし形電極、裏面Ａｌ電極を形成し、引き続いて基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を表面に形成した。最後に４５０℃、３０分のＦＧＡ処理を行った。なおＢＰ上にＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＢＮおよびこれらの共晶からなる多層構造を有する太陽電池構造を形成することが可能である。本構造の光感度スペクトルの短波長端は０．２μｍであり、Ｓｉシングルセルに比べて短波長域の光収集効率が向上した。この結果Ｓｉシングルセルに比べて８％程度の効率向上が認められた。さらなる条件の最適化によってさらに特性は向上すると考えられる。
【解決策の実施例６】
【００１１】ＮａＯＨ溶液を用いた片面テクスチャー処理済みのｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．１μｍ形成する。引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ層を０．０５μｍ、ＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０１ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＢＰ層を５０μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＢＰ層を０．３μｍ形成し、引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＧａＩｎＮ層を０．０５μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＣｐ２Ｍｇ（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＧａＩｎＮ層を０．０５μｍ形成してトンネリング層を形成する。さらに引き続きＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＣｐ２Ｍｇ（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ＧａＩｎＮ層を３μｍ、さらに同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、およびＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋形ＧａＩｎＮ層を０．２μｍ、ＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（５．０ｓｃｃｍ）、ＴＭＡ（０．５ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＡｌＧａＩｎＮ層を０．７μｍ形成した。なお、ＳＨ４の代わりにＳｉ２Ｈ６，ＧｅＨ４が使用可能であり、ＰＣｌ３ＢＣｌ３の代わりにＰＨ３、Ｂ２Ｈ６を使用することが可能である。またＣｐ２Ｍｇの代りにＤＭＺｎを使用することが可能である。裏面エピタキシャル成長開始前にＢＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｐ＋層を形成した。次に同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｐ＋＋）層を裏面に０．０５μｍ形成した。次に同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してＢＰ（ｎ＋＋）層を裏面に０．０５μｍ形成することによってトンネリング層を形成した。引き続いてＴＭＩｎ（０．５ｓｃｃｍ），ＡｓＨ３（５．０ｓｃｃ���），ＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｎ形ＩｎＡｓ層を０．５μｍ形成し、引き続いてＴＭＩｎ（０．５ｓｃｃｍ），ＡｓＨ３（５．０ｓｃｃｍ），ＳＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｐ形ｎ形ＩｎＡｓ層を３μｍ形成した。次に基板温度４００℃にてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ反射防止層（８０ｎｍ）を両面に形成した。しかる後フォトリソグラフィーと蒸着により表面にＴｉ／Ａｇくし形電極、裏面にＡｌ電極を形成し３００℃の熱処理を行った。なおＢＰ上にＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＢＮおよびこれらの共晶からなる多層構造を有する太陽電池構造を形成することが可能である。本構造の光感度スペクトルの波長域は０．３μｍ〜２．０μｍであり、Ｓｉシングルセルに比べて短波長域、長波長域の光収集効率が共に向上した。この結果Ｓｉシングルセルに比べて１０％程度の効率向上が認められた。さらなる条件の最適化によってさらに特性は向上すると考えられる。
【解決策の実施例７】
【００１２】低抵抗ｐ形単結晶Ｓｉ（（１００）、２Ω・ｃｍ）を基板として使用した。ＢＰ層の形成にはＭＯＣＶＤ法を使用した。原料にはＰＣｌ３、ＢＣｌ３を用い、キャリアガスとして高純度水素を用いた。キャリアガスの流量は１５０ｓｃｃｍである。ＢＰ成長前に結晶Ｓｉ基板を高純度水素ガス雰囲気中で１０５０℃、３０分の加熱処理をする。エピタキシャル成長開始前にＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）を先に流すことによってＳｉ表面にｎ層を形成した。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．４ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｐ＋＋形ＢＰ層を０．１μｍ形成する。しかる後同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＣＨ４（０．０５ｓｃｃｍ）を導入してｉ形ＢＰ層を１μｍ形成する。引き続き同温度でＰＣｌ３（０．５ｓｃｃｍ）、ＢＣｌ３（０．３ｓｃｃｍ）およびＳＨ４（０．１ｓｃｃｍ）を導入してｎ＋＋形ＢＰ層を０．１μｍ形成する。さらに表面にＩＴＯを０．５μｍ形成し、表面、裏面にＡｌ電極を形成する。本構造は、従来のＳｉ  ｐｉｎフォトダイオードに比べて短波長領域に感度を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例Ｉによって形成された太陽電池の断面図
【図２】本発明の実施例ＩＩによって形成された両面受光型太陽電池の断面図
【図３】本発明の実施例ＩＩＩによって形成された２接合型太陽電池の断面図
【図４】本発明の実施例ＩＶによって形成された３接合両面受光型太陽電池の断面図
【図５】本発明の実施例Ｖによって形成された３接合太陽電池の断面図
【図６】本発明の実施例ＶＩによって形成された４接合太陽電池の断面図
【図７】本発明の実施例ＶＩＩによって形成されたｐｉｎフォトダイオードの断面図
【符号の説明】
【００１４】  １  Ａｇ電極
２  反射防止層
３  ＢＰ（ｎ＋）層
４  Ｓｉ（ｎ）層
５  ｐ形Ｓｉ基板
６  Ｓｉ（ｐ＋）層
７  ＡｌＡｇ電極
８  ＢＰ（ｐ＋）層
９  ＢＰ（Ｐ＋）層
１０  ＢＰ（ｐ＋＋）層
１１  ＢＰ（ｎ＋＋）層
１２  ＡＩＧａＩｎＮ（ｎ＋＋）層
１３  ＧａＩｎＮ（ｎ＋）層
１４  ＧａＩｎＮ（ｐ）層
１５  ＧａＩｎＮ（ｐ＋＋）層
１６  ＧａＩｎＮ（ｎ＋＋）層
１７  ＩｎＡｓ（ｎ＋）層
１８  ＩｎＡｓ（ｐ）層
１９  ＩｎＡｓ（ｐ＋）層
２０  透明導電膜
２１  ＢＰ（ｉ）層
２２  Ａｌ電極
【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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