(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換層を含み上面が第一導電型である第一半導体積層体と、
第一半導体積層体の上面に形成されたキャップ層と、
キャップ層の上面に形成された第一の極性を有する第一電極と、
前記第一半導体積層体の下面に形成されその一部が前記上面側に露出した露出面を有する第一導電型の第一半導体層と、
前記露出面に形成された第二の極性を有する第二電極と、
を備え、前記光電変換層の最下部層と前記第一半導体層の間に位置する層の界面の一つは、トンネル接合により電気的に接合されており、
前記第一半導体層および前記キャップ層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、
前記第一電極および前記第二電極は、同一材料から形成される化合物単結晶太陽電池。
【請求項２】
前記トンネル接合は、前記第一半導体積層体と前記第一半導体層の界面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項３】
前記第一半導体積層体の上面を構成する層と前記第一半導体層の主材料が同じであることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項４】
前記第一半導体層の下面には第一導電型を有する単結晶半導体からなる第二半導体積層体が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項５】
前記第二半導体積層体は単結晶半導体基板を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項６】
前記第二半導体積層体の下面には導電膜が形成されていることを特徴とする請求項４または５の何れか１項に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項７】
前記導電膜は透明導電材料からなることを特徴とする請求項６に記載の化合物単結晶太
陽電池。
【請求項８】
前記導電膜は金属膜を含むことを特徴とする請求項６に記載の化合物単結晶太陽電池。
【請求項９】
単結晶半導体基板の上面に１層以上の半導体層からなる第二半導体積層体を形成する工程と、
前記第二半導体積層体の上面に第一導電型の第一半導体層を形成する工程と、
前記第一半導体層の上面に光電変換層を含み上面側が第一導電型である第一半導体積層体を形成する工程と、
第一半導体積層体の一部をエッチング除去することにより前記第一半導体層の上面の一部を露出させた露出面を形成する工程と、
前記第一半導体積層体の上面に第一導電型のキャップ層を形成する工程と、
前記キャップ層の上面に第一の極性を有する第一電極、前記第一半導体層の露出面に第二の極性を有する第二電極を同時に形成する工程と、を含み、
前記第一半導体層および前記キャップ層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、
前記第一電極および前記第二電極は、同一材料から形成され、かつ同一方向から形成される、化合物単結晶太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記第一半導体層は前記単結晶半導体基板と格子整合することを特徴とする請求項９に記載の化合物単結晶太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記単結晶半導体基板を除去する工程を含むことを特徴とする請求項９または１０の何れか１項に記載の化合物単結晶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、化合物単結晶太陽電池および化合物単結晶太陽電池の製造方法に関し、更に詳しくは電極形成工程を簡略化することができる化合物単結晶太陽電池および化合物単結晶太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の中で発電効率が高く宇宙用太陽電池に適している太陽電池として、半導体基板上に化合物半導体単結晶層を積層してなる化合物半導体太陽電池がある。宇宙用太陽電池はその質量を低減することが重要であり、太陽電池として機能しない半導体基板の厚みを薄くする、あるいは基板除去して軽量化する技術が開発されている。
【０００３】
従来、薄膜化された化合物半導体太陽電池においては、電極形成およびセル間接続時に生じる凹凸が原因で封止工程等の電極形成後の工程において太陽電池の損傷が発生していた。これを回避するために、異なる極性の電極を共に太陽光の入射する側に形成し、電極形成およびセル間接続時に生じる凹凸を低減する方法が開発されている（特許文献１）。
【０００４】
図９、図１０には特許文献１の化合物太陽電池の概略断面図を示す。図９の化合物太陽電池はｐ型Ｇｅ基板１／ｎ型Ｇｅ層２／ｎ型ＧａＡｓ層３／ｎ型ＩｎＧａＰ層４／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層５／ｐ型ＩｎＧａＰ層６／ｐ型ＧａＡｓ層７／ｎ型ＧａＡｓ層８／ｎ型ＡｌＩｎＰ層９／ｎ型ＩｎＧａＰ層１０／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１１／ｐ型ＡｌＩｎＰ層１２／ｐ型ＩｎＧａＰ層１３／ｎ型ＩｎＧａＰ層１４／ｎ型ＡｌＩｎＰ層１５／ｎ型ＧａＡｓ層１６からなる半導体層、図１０の化合物太陽電池はｐ型ＩｎＧａＰ層２７／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層２８／ｐ型ＡｌＩｎＰ層２９／ｐ型ＩｎＧａＰ層３０／ｎ型ＩｎＧａＰ層３１／ｎ型ＡｌＩｎＰ層３２／ｎ型ＧａＡｓ層３３からなる半導体層に、それぞれ蒸着法により第一電極１７と第二電極１８が形成され、Ａｇリボン配線２２、２３が接続された構造である。太陽電池の光入射面側に極性の異なる第一電極１７と第二電極１８が形成されており、太陽電池の表面裏面の両面に電極・配線が形成された構造と比較して、電極および配線により生じる凹凸が低減されている。
【特許文献１】特願２００５−１６８１２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の太陽電池構造の場合は、第一電極１７がｎ型ＧａＡｓ層１６上、第二電極１８がｐ型Ｇｅ基板１上（図９）、または第一電極１７がｎ型ＧａＡｓ層３３上、第二電極１８がｐ型ＡｌＧａＡｓ層２８上（図１０）とそれぞれ異なった導電型の半導体上に形成されている。このため、これらの電極は、第一電極１７がＡｕ−Ｇｅ（１００ｎｍ）／Ｎｉ（２０ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）／Ａｇ（５０００ｎｍ）を順次積層した構造、第二電極１８がＡｕ（３０ｎｍ）／Ａｇ（５０００ｎｍ）を順次積層した構造とそれぞれ異なった材料とする必要があり、半導体層に対して同じ側に電極が設けられているにも関わらず2度の電極形成工程が必要であった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、電極形成工程をより簡略化できる化合物単結晶太陽電池の構造および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、光電変換層を含み上面が第一導電型である第一半導体積層体と、
第一半導体積層体の上面に形成されたキャップ層と、
キャップ層の上面に形成された第一の極性を有する第一電極と、
前記第一半導体積層体の下面に形成されその一部が前記上面側に露出した露出面を有する第一導電型の第一半導体層と、
前記露出面に形成された第二の極性を有する第二電極と、
を備え、前記光電変換層の最下部層と前記第一半導体層の間に位置する層の界面の一つは、トンネル接合により電気的に接合されており、
前記第一半導体層および前記キャップ層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、
前記第一電極および前記第二電極は、同一材料から形成される化合物単結晶太陽電池とした。
【０００８】
この構造によれば、第一電極と第二電極を同一導電型の半導体層上に形成することとなるため、第一電極と第二電極として同一の材料で同時に形成することができ、電極形成工程の簡易化が可能となる。
【０００９】
また、本発明は、前記トンネル接合は、前記第一半導体積層体と前記第一半導体層の界面に形成されていることが望ましい。
【００１０】
また、本発明は、前記第一半導体積層体の上面を構成する層と前記第一半導体層の主材料が同じであることが望ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記第一半導体層の下面には第一導電型を有する単結晶半導体からなる第二半導体積層体が形成されていることが望ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記第二半導体積層体は単結晶半導体基板を含んでいても良い。
また、本発明は、前記第二半導体積層体の下面には導電膜が形成されていることが望ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記導電膜は透明導電材料からなることが望ましい。
また、本発明は、前記導電膜は金属膜を含むことが望ましい。
【００１４】
また、本発明は、単結晶半導体基板の上面に１層以上の半導体層からなる第二半導体積層体を形成する工程と、
前記第二半導体積層体の上面に第一導電型の第一半導体層を形成する工程と、
前記第一半導体層の上面に光電変換層を含み上面側が第一導電型である第一半導体積層体を形成する工程と、
第一半導体積層体の一部をエッチング除去することにより前記第一半導体層の上面の一部を露出させた露出面を形成する工程と、
前記第一半導体積層体の上面に第一導電型のキャップ層を形成する工程と、
前記キャップ層の上面に第一の極性を有する第一電極、前記第一半導体層の露出面に第二の極性を有する第二電極を同時に形成する工程と、
を含み、
前記第一半導体層および前記キャップ層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、
前記第一電極および前記第二電極は、同一材料から形成され、かつ同一方向から形成される、化合物単結晶太陽電池の製造方法とした。
【００１５】
この製造方法によれば、第一電極と第二電極を同一方向を向いた同一導電型の半導体層上に形成できるため、第一電極と第二電極として同一の材料で同時に形成することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記第一半導体層は前記単結晶半導体基板と格子整合することが望ましい。
【００１７】
また、本発明は、前記単結晶半導体基板を除去する工程を含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光電変換層を含み上面が第一導電型である第一半導体積層体と、第一半導体積層体の上面に形成されたキャップ層と、キャップ層の上面に形成された第一の極性を有する第一電極と、前記第一半導体積層体の下面に形成されその一部が前記上面側に露出した露出面を有する第一導電型の第一半導体層と、前記露出面に形成された第二の極性を有する第二電極と、を備え、前記光電変換層の最下部層と前記第一半導体層の間に位置する層の界面の一つは、トンネル接合により電気的に接合されており、前記第一半導体層および前記キャップ層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、前記第一電極および前記第二電極は、同一材料から形成される化合物単結晶太陽電池とした。上記の構造により第一電極と第二電極を同一導電型の半導体層上に同一方向から形成することとなるため、電極形成工程において同一電極材料で同時に形成することができ、製造工程を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図を基に説明する。図１は、本実施形態に係る化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【００２０】
光電変換層を含む第一半導体積層体１０１の第一導電型を有する上面１０１ａの少なくとも一部には、第一導電型を有するキャップ層１０２が形成されている。キャップ層１０２の上面１０２ａの少なくとも一部には、第一の極性の第一電極１０３が形成されている。
【００２１】
第一半導体積層体１０１の下面１０１ｂには第一の導電型を有する第一半導体層１０４が形成され、その上面の一部は露出した露出面１０４ａを備えている。露出面１０４ａには第二の極性の第二電極１０５が形成された構造である。第一の極性と第二の極性とは互いに異なった極性であり、それぞれ正負いずれかの極性である。
【００２２】
第一半導体層１０４は第一半導体積層体１０１に含まれた光電変換層とトンネル接合を介して電気的に接続されている。
【００２３】
上記の構造により第一電極１０３と第二電極１０５を同一導電型の半導体層上に同一方向から形成することとなるため、電極形成工程において同一電極材料を同時に形成することができ、電極形成工程を簡略化できる。
【００２４】
前記トンネル接合は、第一半導体積層体１０１内に備わっていても良いが、第一半導体積層体１０１と第一半導体層１０４の界面に備わっていることが好ましい。
【００２５】
第一半導体積層体１０１と第一半導体層１０４の界面にトンネル接合が備わっている場合は、第一半導体積層体１０１の最下層１０１ｃと第一半導体層１０４のキャリア濃度が高濃度とされるため、第一半導体層１０４の電気抵抗が低く抑えられる。本構造においては、第一半導体積層体１０１中の光電変換層で発生した電流が第一半導体層１０４を面内方向に流れ第二電極１０５に収集されるため、第一半導体層１０４の電気抵抗を低く抑えることにより直列抵抗を低減する効果がある。
【００２６】
また、第一半導体積層体１０１の第一導電型を有する上面１０１ａと、第一半導体層１０４の主材料を同じものとすることが望ましい。第一電極１０３と第二電極１０５を同時に同じ材料により形成する工程において、両電極を形成する下地となる半導体材料の主材料が同じであれば、コンタクト抵抗を低減できる工程の条件が同一となり、その条件選定が容易となる。
【００２７】
本実施形態において、第一電極１０３、第二電極１０５はそれぞれ、金属などの不透明材料またはＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ2（酸化スズ）若しくはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料を用いることができる。
【００２８】
また、図２に示すように、第一半導体層１０４の下面１０４ｂには、さらに第二半導体積層体１０６を積層した構造としても良い。第二半導体積層体１０６は第一半導体層１０４と同一の導電型を有する１層以上の単結晶半導体からなり、単結晶半導体基板を含んでいても良い。
【００２９】
本実施形態の化合物単結晶太陽電池を製造する工程においては、単結晶半導体基板上に半導体膜をエピタキシャル成長させるため、単結晶半導体基板と格子整合するこのが望ましい。単結晶半導体基板は、化合物単結晶太陽電池の製造開始時の半導体層を成長させるための基板であって、太陽電池製造後も残存させることもできるが、完成前に軽量化、薄型化のために、エッチング、ＥＬＯ（エピタキシャルリフトオフ）等の方法により除去することもできる。
【００３０】
単結晶半導体基板上に第二半導体積層体１０６を形成してから、第一半導体層１０４を積層することにより、単結晶半導体基板と第一半導体層１０４の格子不整合を緩和することができ、第一半導体層１０４より上部のエピタキシャル層（第一半導体層１０４、第一半導体積層体１０１）の結晶欠陥低減等の高品質化を図られる。
【００３１】
また、図３に示すように、第二半導体積層体１０６の下面１０６ｂには導電膜１０７が形成されていることが望ましい。導電膜１０７はＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ2（酸化スズ）若しくはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料、金属などの不透明材料またはこれらが積層されたものでも良い。導電膜１０７は、第二半導体積層体１０６の下面１０６ｂの少なくとも一部に設けられていれば良く、全面に設けられていることが望ましい。
【００３２】
上記構造により、第一半導体積層体１０１内の光電変換層で発生した電流の一部は、第一半導体層１０４、第二半導体積層体１０６を積層方向に流れ、電気抵抗の低い導電膜１０７内を通じて太陽電池の面内方向に流れた後、第二半導体積層体１０６、第一半導体層１０４を通じて第二電極１０５に収集される経路をとることができ、出力電流が流れる部分の直列抵抗を低減することができる。導電膜１０７を第二半導体積層体１０６の下面１０６ｂの全面に設けた場合に、この効果が最も大きくなりさらに望ましい。
【００３３】
また、導電膜１０７が透明導電材料により形成されている場合、あるいは金属等の不透明材料が部分的に形成されており光が透過する構成であれば、上面下面のどちらから光を入射しても良い。このような光透過型の太陽電池は、異なったバンドギャップを有する他の太陽電池と積層することによりメカニカルスタック型の太陽電池として利用することも可能である。
【００３４】
また、導電膜１０７が金属等の不透明導電材料を含む場合には、上面側から光を入射したとき、導電膜１０７の不透明導電材料部分により太陽光が反射され、再度、第一半導体積層体１０１内の光電変換層で吸収されるため太陽電池の出力電流の向上を図るという効果を得ることができる。
【実施例１】
【００３５】
本実施例においては、本発明の化合物単結晶太陽電池の製造方法を図を基に説明する。図４には本実施例の化合物単結晶太陽電池の製造工程を示す。
【００３６】
単結晶半導体基板４０１としてn型GaAs基板４０１を用い、n型GaAs基板４０１上に化合物半導体単結晶層をＭＯ−ＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長により順次形成した（ａ）。具体的には、まず、Siをドーピングした直径５０ｍｍの円板状のn型GaAs基板４０１上に厚さ３μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層４０２、厚さ０．０２μｍのｎ型ＩｎＧａＰバッファ層４０３を形成した。次に、ｎ型ＩｎＧａＰバッファ層４０３上に厚さ0.02μｍのｎ型ＧａＡｓ第一半導体層１０４を形成した。第一半導体層１０４は基板４０１と格子整合することが望ましく、格子整合することにより結晶欠陥の発生を抑えた良質な膜成長が可能となる。次に、ｎ型ＧａＡｓ第一半導体層１０４上には厚さ０．０２μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ層４０４を形成した。ここで、ｎ型ＧａＡｓ第一半導体層１０４とｐ型ＡｌＧａＡｓ層４０４とはトンネル接合となる。
【００３７】
前記トンネル接合は、本発明の特徴の一つである第一半導体層１０４と光電変換層の間に位置するトンネル接合である。
【００３８】
次いで、前記ｐ型ＡｌＧａＡｓ層４０４を含み、２接合型太陽電池セルを構成する光電変換層を有する第一半導体積層体１０１が形成した。まず、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層上に裏面電界層として厚さ０．１μｍのｐ型ＩｎＧａＰ層を形成し、ｐ型ＩｎＧａＰ層上にベース層として厚さ３μｍのｐ型ＧａＡｓ層を形成した。その後、ｐ型ＧａＡｓ層上にエミッタ層として厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＡｓ層を形成し、ｎ型ＧａＡｓ層上に窓層として厚さ０．０３μｍのｎ型ＡｌＩｎＰ層を形成した。
【００３９】
前記ｐ型ＩｎＧａＰ層（裏面電界層）／ｐ型ＧａＡｓ層（ベース層）／ｎ型ＧａＡｓ層（エミッタ層）／ｎ型ＡｌＩｎＰ層（窓層）によりＧａＡｓボトムセル層が構成され、ｐ型ＧａＡｓ層（ベース層）とｎ型ＧａＡｓ層（エミッタ層）はＧａＡｓボトムセルの光電変換層として機能する。
【００４０】
続いて、ｎ型ＡｌＩｎＰ層上に厚さ０．０２μｍのｎ型ＩｎＧａＰ層を形成し、前記ｎ型ＩｎＧａＰ層上に厚さ０．０２μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ層を形成した。ここで、ｎ型ＩｎＧａＰ層とｐ型ＡｌＧａＡｓ層とはトンネル接合となる。本トンネル接合は、前記ＧａＡｓボトムセルと後述するＩｎＧａＰトップセルを電気的に接合するためのものであり、本発明の特徴の一つである第一半導体層１０４と光電変換層の間に位置するトンネル接合ではない。
【００４１】
さらに、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層上に裏面電界層として厚さ０．０３μｍのｐ型ＡｌＩｎＰ層を形成し、ｐ型ＡｌＩｎＰ層上にベース層として厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＰ層を形成した。次に、ｐ型ＩｎＧａＰ層上にエミッタ層として厚さ０．０５μｍのｎ型ＩｎＧａＰ層を形成し、ｎ型ＩｎＧａＰ層上に窓層として厚さ０．０３μｍのｎ型ＡｌＩｎＰ層を形成した。
【００４２】
前記ｐ型ＡｌＩｎＰ層（裏面電界層）／ｐ型ＩｎＧａＰ層（ベース層）／ｎ型ＩｎＧａＰ層（エミッタ層）／ｎ型ＡｌＩｎＰ層（窓層）によりＩｎＧａＰトップセル層が構成され、ｐ型ＩｎＧａＰ層（ベース層）とｎ型ＩｎＧａＰ層（エミッタ層）はＩｎＧａＰトップセルの光電変換層として機能する。
【００４３】
さらに、ｎ型ＡｌＩｎＰ窓層上に厚さ０．５μｍのｎ型ＧａＡｓキャップ層１０２を形成した。これにより、第二半導体積層体１０６、第一半導体層１０４、第一半導体積層体１０１とキャップ層１０２が積層され、ＩｎＧａＰトップセル／ＧａＡｓボトムセルの２接合型化合物太陽電池が形成された。
【００４４】
なお、上記のエピタキシャル成長温度は約７００℃とした。また、ＧａＡｓ層を成長させるための原料としては、ＴＭＧ(トリメチルガリウム)およびＡｓＨ3（アルシン）を用い、ＩｎＧａＰ層を成長させるための原料としては、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧおよびＰＨ3（ホスフィン）を用いた。
【００４５】
ＡｌＩｎＰ層を成長させるための原料としては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩおよびＰＨ3を用い、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＩｎＧａＰ層およびｎ型ＡｌＩｎＰ層を形成するためのｎ型不純物源としては、それぞれＳｉＨ4（モノシラン）を用いた。
【００４６】
一方、ｐ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＩｎＧａＰ層およびｐ型ＡｌＩｎＰ層を形成するためのｐ型不純物源としては、それぞれＤＥＺｎ（ジエチル亜鉛）を用いた。さらに、ＡｌＧａＡｓ層を成長させるための原料としては、ＴＭＩ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3が用いられ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層を形成するためのｐ型不純物源としては、ＣＢｒ4（四臭化炭素）を用いた。
【００４７】
次に、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０２表面の全面にレジストを塗り、櫛形状の電極にするためにフォトリソグラフィーにより、レジストを残し、その後、アンモニア系のエッチング液でレジストが開口した部分のｎ型ＧａＡｓ層をエッチングし、適当な有機溶剤を用いてレジストを除去した(ｂ)。この時、下地のｎ型ＡｌＩｎＰ層はアンモニア系ではエッチングされないため、ｎ型ＧａＡｓ層がエッチングされればエッチングは自動的に止まる。
【００４８】
次に、再度全面にレジストを塗布し、再度のフォトリソグラフィーにより第一半導体積層体１０１の除去する部分に合わせてレジストを抜き、アンモニア系およびＨＣｌ系のエッチング液により第一半導体積層体１０１の一部をｐ型ＡｌＧａＡｓ層４０４の表面が露出するまで所定のパターン状に除去し（ｃ）、ＨＣｌ系のエッチング液によってｐ型ＡｌＧａＡｓ層４０４を除去した（ｄ）。
【００４９】
この工程により、ｎ型ＧａＡｓ第一半導体層１０４の一部を露出させることができる。
次に、適当な有機溶剤を用いてレジストを除去し、再度全面にレジスト４０６を塗布し、フォトリソグラフィーによりｎ型ＧａＡｓキャップ層１０２が残っている櫛形状の領域と、ｎ型ＧａＡｓ第一半導体層１０４が露出している部分に合わせてレジスト４０６を抜いた（ｅ）。
【００５０】
その上から電極材料４０７となる100ｎｍのＡｕ−Ｇｅ膜、厚さ20ｎｍのＮｉ膜、厚さ100ｎｍのＡｕ膜および厚さ5000ｎｍのＡｇ膜を順次蒸着し（ｅ）、リフトオフによりレジスト上に蒸着された電極をレジストごと除去し、第一電極１０３、第二電極１０５を形成した(ｆ)。その後、熱処理することにより、本発明の構成を含んだ化合物単結晶太陽電池を製造した。
【００５１】
図５には本実施例により製造した化合物単結晶太陽電池の概略断面図を示す。上述したように第一電極１０３、第二電極１０５は、共にｎ型ＧａＡｓ層上に同時に形成され、電極形成工程を簡略化することができた。
【００５２】
また、本実施例の太陽電池は、図６に示すようにn型GaAs基板４０１の下面に更に金属等の不透明電極を含む導電膜１０７を形成する構成としても良い。この構成により、上面側から入射し第一半導体積層体１０１、第一半導体層１０４、ｎ型ＩｎＧａＰ層４０３、ｎ型ＧａＡｓ層バッファ層４０２、n型GaAs基板４０１を透過した光を導電膜１０７により反射して、第一半導体積層体１０１中の光電変換層において再度吸収させ、太陽電池の出力を向上させることが可能となる。
【００５３】
本実施例においては単結晶半導体基板４０１としてGaAs基板４０１を使用し、光電変換層としてはＩｎＧａＰ／ＧａＡｓを積層したが、単結晶半導体基板４０１としてはサファイア、Ｇｅ等を用いても良く、光電変換層はＩｎＧａＰ／ＧａＡｓに限らず他の材料でも良く、また光電変換層は短接合・多接合を問わない。
【００５４】
さらに、本実施例において第一半導体積層体１０１と第一半導体層１０４の間に設けられたトンネル接合は、第一半導体積層体１０１内に設けられていても良い。例えば、図７に示すように第一半導体積層体１０１の最下層４０４をp＋＋型ＡｌＧａＡｓ層４０４ａ、n＋＋ 型ＧａＡｓ層４０４ｂ、n＋型ＩｎＧａＰ層４０４ｃにより構成し、p＋＋型ＡｌＧａＡｓ層４０４ａとn＋＋型ＧａＡｓ層４０４ｂの間にトンネル接合を形成した構造としても上述した本発明の効果を奏することができる。
【実施例２】
【００５５】
本実施例においては、宇宙用等の用途としてさらに軽量化が望まれる場合の本発明の太陽電池の製造方法について説明する。上記図４の工程終了後の太陽電池について以下の工程を実施した。
【００５６】
まず、第一電極１０３および第二電極１０５にそれぞれ長さ１０ｍｍ×幅３ｍｍ×厚さ０．０３ｍｍのＡｇリボン８０１を配線として溶接により電気的に接続した。
【００５７】
その後、５０ｍｍ径のｎ型GaAs基板３０１から幅２０ｍｍ×長さ２０ｍｍの矩形の板状に切り出した。
【００５８】
さらに、反射防止膜８０２として、TiO2膜を厚さ55nm、Al2O3膜を厚さ85nm蒸着した。
続いて、太陽光が入射する第一電極１０３、第二電極１０５が形成された面側の表面上にシリコーンからなる透明接着剤８０３を塗布し、厚さ１００μｍのガラスからなる透明保護材８０４をこれに貼り合わせ、所定の温度にて透明接着剤を硬化させることによって透明保護材を接着した。
【００５９】
その後、透明保護材の表面をレジストでカバーし、太陽光が入射する側と反対側の表面からn型GaAs基板４０１とｎ型ＧａＡｓ層バッファ層４０２をアンモニア系エッチング液で除去した。そして、薄型化された太陽電池の太陽光が入射する側と反対側の表面上に厚さ30ｎｍのＡｕ膜および厚さ3000ｎｍのＡｇ膜を順次蒸着した後に熱処理することによって導電膜１０７を形成して図８に示す概略断面図を有する太陽電池を作製した。
【００６０】
本実施例で作成した太陽電池の出力電圧電流特性をエアマス（ＡＭ）１．５条件下において測定した。その結果、短絡電流Ｉｓｃは３９ｍＡ、開放電圧Ｖｏｃは２．４７Ｖ、曲線因子ＦＦは０．８３、変換効率Ｅｆｆは２０％であった。従来の裏面電極を太陽光の入射する側のP型GaAsから取り出した構造のＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ太陽電池の変換効率Ｅｆｆは約２０％であることから、本実施例の太陽電池は変換効率Ｅｆｆを従来のものとほぼ同等に維持しつつ、工程の簡略化を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の本実施形態に係る化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の本実施形態において第二半導体積層体を積層した構造を有する化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図３】本発明の本実施形態において第二半導体積層体と金属を含む導電膜を積層した構造を有する化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る化合物単結晶太陽電池の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施例１において製造した化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図６】本発明の実施例１において導電膜を積層した構造を有する化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図７】本発明の実施例１においてトンネル接合を第一半導体積層体内に形成した構造の化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図８】本発明の実施例２において製造した化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図９】特許文献１に係る化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【図１０】特許文献１に係る化合物単結晶太陽電池の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  第一半導体積層体
１０１ａ  第一半導体積層体の上面
１０１ｂ  第一半導体積層体の下面
１０２  キャップ層
１０２ａ  キャップ層の上面
１０３  第一電極
１０４  第一半導体層
１０４ａ  第一半導体層の露出面
１０５  第二電極
１０６  第二半導体積層体
１０６ｂ  第二半導体積層体の下面
１０７  導電膜
４０１  単結晶半導体基板
４０４  第一半導体積層体の最下層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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