(57)【要約】      （修正有）【課題】短絡電流密度が大きい電流を出力することができる太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池は、ｐ型半導体層２と、ｎ型半導体層４と、前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体層とに挟まれた超格子半導体層８とを備え、前記超格子半導体層は、障壁層と、前記障壁層を構成する半導体材料に囲まれた量子ドットからなる量子ドット層とが複数回交互に積層され、かつ、前記超格子半導体層の厚さ方向と前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有する。【選択図】図１
2012235071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と、前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体層とに挟まれた超格子半導体層とを備え、
前記超格子半導体層は、障壁層と、前記障壁層を構成する半導体材料に囲まれた量子ドットからなる量子ドット層とが複数回交互に積層され、かつ、前記超格子半導体層の厚さ方向と前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記超格子半導体層は、前記量子ドットの第１量子準位により前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有する請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記障壁層は、ＧａＡｓからなり、
前記量子ドット層は、ＩｎxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）からなる請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記量子ドット層は、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の前記量子ドットの直径をｒaとし、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の隣接する２つの前記量子ドット間の距離をｒbとしたとき、3.2 ln(ｒa)＋ｒbが８．９以下である請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記量子ドット層は、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の前記量子ドットの直径をｒaとし、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の隣接する２つの前記量子ドット間の距離をｒbとしたとき、2.6 ln(ｒa)＋ｒbが８．４以下である請求項３に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超格子構造を有する太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、より広い波長範囲の光を光電変換に利用し光電変換効率を高めるために様々な研究開発が行われている。例えば、量子ドット技術を利用して価電子帯と伝導帯との間に中間バンドを設け、価電子帯の電子を二段階で伝導帯に励起することにより、より長波長の光を光電変換に利用する太陽電池が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
特許文献１および特許文献２では、トンネル障壁を有し無機マトリックス内に埋め込まれた複数の量子ドットを備える中間バンド太陽電池やエネルギー囲み障壁に埋設された量子ドットを有する中間バンド太陽電池が提案されている。
このような量子ドットを有する中間バンド太陽電池は、化合物太陽電池に量子ドット層を含んだ超格子半導体層をｉ層として挿入したものである。量子ドットを有する中間バンド太陽電池は、母体半導体材料中に量子ドット層からなる超格子半導体層を挿入することで、図１４（ｂ）に示すように、量子ドット間の電子的結合により、超格子半導体層の厚さ方向に中間バンドを形成する。この中間バンドを介した二段階の光励起によって、図１４（ａ）のような一般的な太陽電池では吸収できなかった、母体半導体材料のバンドギャップより小さいエネルギー光子の吸収が可能となる。
【０００４】
そして、光子によって生成したキャリアは、中間バンドおよび伝導帯、又は価電子帯を移動して、ｐ型およびｎ型の半導体領域から外部へ取り出すことができる。
つまり、量子ドットを有する中間バンド太陽電池は、一般的な太陽電池では利用できなかった波長域の光を光電変換し電流として外部に取り出すことができるため、一般的な太陽電池よりも短絡電流密度を増加させることができると考えられている。
【０００５】
図１５（ａ）は、従来の量子ドットを有する太陽電池の超格子半導体層近傍の概略断面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の一点鎖線Ｄ−Ｄにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図であり、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の点線Ｅ−Ｅにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図である。なお、図１５（ｂ）、（ｃ）において、ｐｉｎ接合により生じる内部電界は無視している。また、図１５（ｂ）、（ｃ）において、量子ドット１０５の量子準位は中間バンドを形成する準位のみを示しており、また、電子が存在できるバンドを斜線で示している。
また、図１６は、図１５(ａ)の点線で囲んだ範囲Ｆにおける超格子半導体層の拡大断面図であり、中間バンドを伝導する電子を説明するための説明図である。
【０００６】
従来の量子ドットを有する太陽電池は、図１５（ａ）のように量子ドット１０５からなる量子ドット層１１０と障壁層１０６とが交互に繰り返し積層された超格子半導体層１０８がｐ型半導体層１０２とｎ型半導体層１０４とに挟まれた構造を有している。
図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、この太陽電池に含まれる量子ドット１０５は、障壁層１０６の材料よりも狭いバンドギャップを有する材料からなる微粒子であり、量子ドット１０５の伝導帯は障壁層１０６により閉じ込められ、量子準位となっている。
このような太陽電池は、超格子半導体層１０８の厚さ方向（ｚ方向）の量子ドット１０５の直径ｔaと隣接する２つの量子ドット１０５の間隔ｔbとを制御することにより、ｚ方向に隣接する２つの量子ドットの量子準位の波動関数を相互作用させ、図１５（ｂ）のようにｚ方向に中間バンドを発生させている。このため、価電子帯の電子は、中間バンドを介した２段階光励起により伝導帯に励起可能となり、母体半導体材料のバンドギャップより小さいエネルギー光子を利用した光電変換が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５２０３５７号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０９７７２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  ＬＥＴＴＥＲＳ、９７巻、２４７７０１ページ、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の量子ドットを有する中間バンド太陽電池では、実際に出力される短絡電流密度が小さいという課題がある。この原因は明らかではないが、キャリアパスとなる中間バンド内に欠陥等のキャリアトラップが存在するためと考えられる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、短絡電流密度が大きい電流を出力することができる太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と、前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体層とに挟まれた超格子半導体層とを備え、前記超格子半導体層は、障壁層と、前記障壁層を構成する半導体材料に囲まれた量子ドットからなる量子ドット層とが複数回交互に積層され、かつ、前記超格子半導体層の厚さ方向と前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有することを特徴とする太陽電池を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超格子半導体層の厚さ方向と、超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向（量子ドット層の面内方向）との両方に中間バンドを形成することができるため、価電子帯から中間バンドに励起された電子は、超格子半導体層の厚さ方向と、超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向との両方に伝導することができる。このため、中間バンドに励起された電子は、内部電界によって超格子半導体層の厚さ方向に伝導するが、フォノン散乱等によって、超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向への移動も可能となる。このことにより、たとえ中間バンド内に欠陥等のキャリアトラップが存在したとしても、中間バンドを伝導する電子がトラップを回避して移動することが可能となり、中間バンドを伝導する電子が伝導帯に励起される確率を高くすることができる。その結果、中間バンドを介して伝導帯に励起される電子を多くすることができ、太陽電池が出力することができる短絡電流密度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態の太陽電池に含まれる超格子半導体層などの概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図であり、（ｃ）は（ａ）の点線Ｂ−Ｂにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図である。
【図２】図１(ａ)の点線で囲んだ範囲Ｃにおける超格子半導体層の拡大断面図であり、中間バンドを伝導する電子を説明するための説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の太陽電池の概略断面図である。
【図４】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図５】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図６】シミュレーション実験において計算されたｒaとｒbとの関係を示すグラフである。
【図７】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図８】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図９】シミュレーション実験において計算されたｒaとｒbとの関係を示すグラフである。
【図１０】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図１１】シミュレーション実験において計算された結果を示すグラフである。
【図１２】シミュレーション実験において計算されたｒaとｒbとの関係を示すグラフである。
【図１３】シミュレーション実験において計算されたｒaとｒbとの関係をまとめたグラフである。
【図１４】(ａ)は従来の一般的な太陽電池の概略バンド図であり、（ｂ）は中間バンド太陽電池の概略バンド図である。
【図１５】（ａ）は従来の中間バンド太陽電池に含まれる超格子半導体層などの概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線Ｄ−Ｄにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図であり、（ｃ）は（ａ）の点線Ｅ−Ｅにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図である。
【図１６】図１５(ａ)の点線で囲んだ範囲Ｆにおける超格子半導体層の拡大断面図であり、中間バンドを伝導する電子を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の太陽電池は、ｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と、前記ｐ型半導体層と前記ｎ型半導体層とに挟まれた超格子半導体層とを備え、前記超格子半導体層は、障壁層と、前記障壁層を構成する半導体材料に囲まれた量子ドットからなる量子ドット層とが複数回交互に積層され、かつ、前記超格子半導体層の厚さ方向と前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、超格子構造とは、共に半導体からなりバンドギャップが異なる２つの層が繰り返し積層された構造であり、バンドギャップが小さい層の電子波動関数と、隣接するバンドギャップが小さい層の電子波動関数が、大きく相互作用する構造をいう。また、バンドギャップが大きい層を障壁層と呼び、小さい層を井戸層と呼ぶ。なお、量子ドット層は井戸層である。
【００１５】
量子ドットとは、１００ｎｍ以下の粒子サイズを有する半導体微粒子であり、量子ドットを構成する半導体よりもバンドギャップの大きい半導体で囲まれた微粒子である。
量子ドット層とは、複数の量子ドットを含む層のことを指し、超格子構造の井戸層となる。
量子準位とは、量子ドットの電子の離散的なエネルギー準位をいう。
障壁層とは、量子ドットを構成する半導体よりもバンドギャップの大きい半導体からなり、超格子構造を構成する。
中間バンドとは、超格子構造の井戸層の電子の波動関数が隣接井戸の波動関数と相互作用し、量子井戸の量子準位間の共鳴トンネル効果が生じ形成されるバンドをいう。尚、本発明において、中間バンドの幅が室温のエネルギーに相当する２６ｍｅＶ以上である場合を、中間バンドが形成されている状態と定義する。通常太陽電池は、室温以上の温度で用いられるため、２６ｍｅＶ以上の中間バンド幅を有していれば、通常の太陽電池の利用条件下において中間バンド内をキャリアが移動できることを意味している。
【００１６】
本発明の太陽電池において、前記超格子半導体層は、前記量子ドットの第１量子準位により前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有することが好ましい。
第２以上の量子準位に存在するキャリアの数割は、緩和により第１量子準位にエネルギーが低下する。ここで、面内方向（超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向）の中間バンドが、第１量子準位について形成されていた場合には、第２以上の量子準位から第１量子準位にエネルギーが低下したキャリアを、面内方向の中間バンドを介して伝導させることができる。よって、量子ドット層面内方向の中間バンドが、第１量子準位について形成されていれば、キャリアを効率的に電流として取り出すことができる。
本発明の太陽電池において、前記障壁層は、ＧａＡｓからなり、前記量子ドット層は、ＩｎxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）からなることが好ましい。
このような構成によれば、障壁層の材料に禁制帯幅が約１.４２ｅＶのＧａＡｓを用いることにより、太陽電池の光起電力を十分に大きくすることができ、また、量子ドットの材料にＧａＡｓより狭い禁制帯幅を有するＩｎxＧａ1-xＡｓを用いることにより量子ドット内の電子を３次元的に閉じ込めることができ、量子サイズ効果を発現させ、中間バンドを形成させることが可能となる。
また、ＧａＡｓとＩｎxＧａ1-xＡｓの格子定数の差により、ＩｎxＧａ1-xＡｓの結晶成長においてＳＫモード成長を生じさせることができ、量子ドットを容易に形成することができる。
【００１７】
本発明の太陽電池において、前記量子ドット層は、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の前記量子ドットの直径をｒaとし、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の隣接する２つの前記量子ドット間の距離をｒbとしたとき、3.2 ln(ｒa)＋ｒbが８．９以下であることが好ましい。
障壁層がＧａＡｓ、量子ドットがＩｎxＧａ1-xＡｓの量子ドット層を用いた太陽電池において、その効果を十分に発揮できるのは、０．４≦ｘ≦１．０の範囲である。
一方、量子ドットＩｎxＧａ1-xＡｓの作製において、多少の組成ばらつきが存在する。この条件は、障壁層がＧａＡｓ、量子ドットがＩｎxＧａ1-xＡｓである中間バンド太陽電池において、０．４≦ｘ≦１．０の全範囲において、量子ドットに組成ばらつきが生じた場合であっても、中間バンドの形成が保たれる条件である。そのため、組成ばらつきにより中間バンド形成が妨げられる可能性を考慮する必要がない。よって、０．４≦ｘ≦１．０の全範囲で、組成ばらつきの影響を考慮しない、簡便な設計および作製手法によって超格子半導体層を形成することができる。
【００１８】
本発明の太陽電池において、前記量子ドット層は、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向（量子ドット層の面内方向）の前記量子ドットの直径をｒaとし、前記超格子半導体層の厚さ方向に直交する方向の隣接する２つの前記量子ドット間の距離をｒbとしたとき、2.6 ln(ｒa)＋ｒbが８．４以下であることが好ましい。
障壁層がＧａＡｓ、量子ドットがＩｎxＧａ1-xＡｓという代表的な量子ドットを有する中間バンド太陽電池の中で、量子ドットがＩｎＡｓ（ｘ＝１）である場合が最も作製が容易である。一方、２．６ln(ｒa)＋ｒbが８．４以下であるという条件は、障壁層がＧａＡｓ、量子ドットがＩｎxＧａ1-xＡｓである中間バンド太陽電池において、０．９≦ｘ≦１．０の範囲において、量子ドットに組成ばらつきが生じた場合であっても、中間バンドの形成が保たれる条件である。最も作製が容易なＩｎＡｓの作製において、量子ドットの組成ばらつきは、通常０．９≦ｘ≦１．０の範囲に収まるため、組成ばらつきが生じた場合であっても、中間バンドの形成が保たれる。そのため、組成ばらつきにより中間バンド形成が妨げられる可能性を考慮する必要がない。さらに、２．６ln(ｒa)＋ｒbが８．４以下であるという条件は３．２ln(ｒa)＋ｒbが８．９以下である条件よりも、量子ドットサイズと量子ドット間距離のとりえる範囲が広いため、これらパラメータの選択自由度が大きい。よって、作製が容易なＩｎＡｓ量子ドットの、組成ばらつきの影響を考慮することなく、簡便な設計および作製手法によって超格子半導体層を形成することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００２０】
太陽電池の構成
図３は本発明の一実施形態の太陽電池の構成を示す概略断面図である。
本実施形態の太陽電池３０は、ｐ型半導体層２と、ｎ型半導体層４と、ｐ型半導体層２とｎ型半導体層４とに挟まれた超格子半導体層８とを備え、超格子半導体層８は、障壁層６と、障壁層６を構成する半導体材料に囲まれた量子ドット５からなる量子ドット層１０とが複数回交互に積層され、かつ、超格子半導体層８の厚さ方向と超格子半導体層８の厚さ方向に直交する方向（量子ドット層１０の面内方向）との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有することを特徴とする。
また、本実施形態の太陽電池３０は、陽極２１、バッファー層２３、ベース層２４、窓層２７、コンタクト層２８または陰極２９を有してもよい。
ここで、バッファー層２３は、ｐ型半導体層２と超格子半導体層８との緩衝層としての役割を担っている。ベース層２４は、超格子半導体層８のベースとするために導入している。また、窓層２７は太陽光を透過させる役割を担っており、コンタクト層２８は、陰極２９の材料とｎ型半導体層４の材料との密着性を向上させる目的で用いている。
【００２１】
１．陽極および陰極
陽極２１および陰極２９は太陽電池３０が有することができ、陽極２１および陰極２９から太陽電池３０の光起電力を出力できるように設けられる。
陽極２１および陰極２９は、金、銀、銅、チタン、もしくはアルミニウム等の金属材料やこれらを含む合金、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）もしくはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性酸化物材料、シリコン、ガリウム砒素やこれら材料にホウ素やリン等のドーパントを高濃度で注入し導電性を高めるなどした各種の半導体材料、またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳやポリチオフェン等の導電性有機材料など、各種導電性材料またはこれらの混合物もしくは化合物を用いることができる。また、デバイス構成要素として基板を用いた場合、基板との密着性を向上させるために、基板と良好な密着性を有する材料と陽極材料もしくは陰極材料との二層構造とするなど、多層構造からなる陽極２１および陰極２９を用いてもよい。
【００２２】
陽極２１および陰極２９の形成方法としては、例えば抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、またはスパッタリング法といった物理気相成長法によって、基板上に目的の電極材料を形成する方法が挙げられる。また、半導体材料に、イオン注入法によって、高濃度でドーパントを注入した高導電性材料として陽極２１および陰極２９を形成することが可能である。また、適宜、フォトリソグラフィー等を用いたパターニングによって形成することも可能である。
なお、基板と陽極２１もしくは陰極２９が同一材料から一体的に形成されてもよい。例えば、基板として不純物を高濃度に注入した低抵抗シリコン基板を用い、これ自体を陽極２１もしくは陰極２９として利用してもよい。
【００２３】
２．ｐ型半導体層およびｎ型半導体層
ｐ型半導体層２は、ｐ型不純物を含む半導体からなり、超格子半導体層８、ｎ型半導体層４とともにｐｉｎ接合またはｐｎ接合を構成することができる。
ｎ型半導体層４は、ｎ型不純物を含む半導体からなり、超格子半導体層８、ｐ型半導体層とともにｐｉｎ接合またはｐｎ接合を構成することができる。
このｐｉｎ接合またはｐｎ接合が受光することにより、起電力が生じる。また、このことにより、太陽電池が電力を出力することができる。
ｐ型半導体層２またはｎ型半導体層４は、超格子半導体層８が受光することにより生じる電子および正孔を分離し光起電力として出力できるものであれば特に限定されない。
【００２４】
３．超格子半導体層
超格子半導体層８は、ｐ型半導体層２とｎ型半導体層４に挟まれ、ｐｉｎ接合またはｐｎ接合を構成することができる。また、超格子半導体層８は、障壁層６と、障壁層６を構成する半導体材料に囲まれた量子ドット５からなる量子ドット層１０とが交互に繰り返し積層された超格子構造を有する。超格子半導体層８は、ｉ型半導体であってもよく、受光することにより起電力が生じれば、ｐ型不純物またはｎ型不純物を含む半導体層であってもよい。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態の太陽電池に含まれる超格子半導体層などの概略断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）の点線Ｂ−Ｂにおける超格子半導体層の伝導帯のエネルギー準位を示す概略バンド図である。なお、図１（ｂ）、（ｃ）において、ｐｉｎ接合により生じる内部電界は無視している。また、図１（ｂ）、（ｃ）において、量子ドット５の量子準位は中間バンドを形成する準位のみを示しており、また、電子が存在できるバンドを斜線で示している。
また、図２は、図１(ａ)の点線で囲んだ範囲Ｃにおける超格子半導体層の拡大断面図であり、中間バンドを伝導する電子を説明するための説明図である。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、この太陽電池に含まれる量子ドット５は、障壁層６の材料よりも狭いバンドギャップを有する材料からなる微粒子であり、量子ドット５の伝導帯は障壁層６により閉じ込められ、量子準位となっている。
【００２５】
超格子半導体層８は、超格子半導体層８の厚さ方向（図１のｚ方向）と、量子ドット層１０の面内方向（超格子半導体層８の厚さ方向に直交する方向）（図１のｘ方向またはｙ方向）との両方に中間バンドが形成されるように積層された積層構造を有する。なお、従来の中間バンド太陽電池に含まれる超格子半導体層１０８は、超格子半導体層１０８の厚さ方向（図１５のｚ方向）にのみ中間バンドが形成される。このことを図面を使って説明する。
【００２６】
従来の中間バンド太陽電池は、図１５（ｂ）のようにｚ方向に中間バンドを発生させている。しかし、量子ドット層１１０の面内方向（ｘ方向またはｙ方向）の量子ドット１０５の直径ｓaや隣接する２つの量子ドット１０５の間隔ｓbは制御されていないため、ｘ方向またはｙ方向に隣接する２つの量子ドットの量子準位の波動関数はほとんど相互作用しないため、図１５（ｃ）のようにｘ方向またはｙ方向には中間バンドが発生していない。このため、図１６のように価電子帯から中間バンドに励起された電子１１２は、超格子半導体層１０８の厚さ方向（ｚ方向）に形成された中間バンド１１５を伝導する。そのため、キャリア（電子１１２）の自由度は量子ドット層１１０の積層方向（ｚ方向）のみに限定される。一方で、超格子構造作製工程において、欠陥等のキャリアトラップ１１３は主に量子ドット１０５の内部に生じる。つまり、キャリアパスとなる中間バンド１１５内に欠陥等のキャリアトラップ１１３が生じやすい。
【００２７】
このような従来技術の量子ドット１０５を有する中間バンド太陽電池において、中間バンド１１５内にキャリアトラップ１１３が存在すると、キャリア（電子１１２）の自由度が量子ドット層１１０の積層方向（ｚ方向）にのみ存在するため、容易にキャリアが捕捉されてしまう。捕捉されたキャリアは光起電力に寄与することなく失活するため、短絡電流密度が小さくなってしまうと考えられる。
よって、従来の量子ドットを有する中間バンド太陽電池においては、キャリアが失活しやすく、電流として取り出しにくい構造となっているため、外部に取り出す電流値が低い値となってしまうと考えられる。
【００２８】
これに対し、図１に示したような本実施形態の太陽電池３０に含まれる超格子半導体層８は、超格子半導体層８の厚さ方向（ｚ方向）の量子ドット５の直径ｄaおよび隣接する２つの量子ドット５の間隔ｄbに加え、量子ドット層８の面内方向（ｘ方向またはｙ方向）の量子ドット５の直径ｒaおよび隣接する２つの量子ドット５の間隔ｒbも制御されて積層されるため、超格子半導体層８の厚さ方向（ｚ方向）と、量子ドット層１０の面内方向（ｘ方向またはｙ方向）との両方に中間バンドが形成される。
まず、ｄaおよびｄbを制御することにより、ｚ方向に隣接する２つの量子ドット５の量子準位の波動関数を相互作用させ、図１（ｂ）のように超格子半導体層８のｚ方向に中間バンドを形成することができる。つまり、量子ドット層積層方向（ｚ方向）には、量子ドット層積層方向の量子ドット５を通り、量子ドット層積層方向全体に渡って繋がった中間バンドを形成することができる。
【００２９】
この中間バンドは、波動関数が、積層方向の各量子ドット５上に局在化することなく、積層方向全体に渡って延伸することで形成されている。つまり、量子ドット５それぞれが隣接する量子ドット５と強く相互作用し合い、波動関数が非局在化することで形成されている。
ここで、中間バンドが形成される中間バンド幅を、太陽電池が持つ温度に相当するエネルギー以上の幅とする。例えば、室温では中間バンド幅が２６ｍｅＶ以上であればバンドが形成されているとみなすことができる。
量子ドット層１０で生成されたキャリアは、波動関数が超格子半導体層８のｐ型半導体層側からｎ型半導体層側まで超格子半導体層全体に渡って繋がることで形成された中間バンド中を移動し、ｎ型半導体層まで容易に移動することができる。
【００３０】
次に、ｒaおよびｒbを制御することにより、ｘ方向またはｙ方向に隣接する２つの量子ドット５の量子準位の波動関数を相互作用させ、図１（ｃ）のように超格子半導体層８のｘ方向またはｙ方向に中間バンドを形成することができる。つまり、量子ドット層面内方向（ｘ方向またはｙ方向）にも、量子ドット層面内方向の量子ドット５を通り、量子ドット層面内方向全体に渡って繋がった中間バンドを形成することができる。
この量子ドット層面内方向の中間バンドに関しても、量子ドット層積層方向と同様に考えることができる。
つまり、量子ドット層面内方向には、量子ドット層面内方向の量子ドット５を通り、量子ドット層面内方向全体に渡って繋がった中間バンドが形成されている。
この中間バンドは、波動関数が、面内方向の各量子ドット５上に局在化することなく、面内方向全体に渡って延伸することで形成されている。つまり、量子ドット５それぞれが隣接する量子ドットと強く相互作用し合い、波動関数が非局在化することで形成されている。
【００３１】
そして、量子ドット層面内方向においても中間バンドが形成されると、図２のように量子ドット層１０の積層方向と面内方向にキャリア伝導パスができる。キャリアは生成後、内部電界によって量子ドット層積層方向に移動するが、フォノン散乱等によって、量子ドット層面内方向への移動も可能となる。本来、欠陥等のキャリアトラップに捕らえられ、従来の太陽電池では失活していたキャリアが、面内方向への移動によりトラップを回避して移動することが可能となるため、失活することなく電流として取り出すことができる。よって、効率的にキャリアを電流として取り出すことができる。
【００３２】
また、量子ドット５の第２以上の量子準位に存在するキャリアの何割かは、緩和により第１量子準位にエネルギーが低下する。よって、面内方向の中間バンドが、第１量子準位について形成されていれば、第２以上の量子準位から第１量子準位にエネルギーが低下したキャリアを、効率的に電流として取り出すことができる。
【００３３】
以下、量子ドット層面内方向の中間バンドについて、さらに詳しく説明する。
量子ドット層１０の面内方向の量子ドット間隔がある範囲以下になると、量子ドット間の電子的結合が生じる。また、量子ドット層積層方向、および面内方向の考えている方向以外については、変数分離して考えることができる。即ち、量子ドット層面内方向の超格子構造の波動関数は、量子ドット５を通った量子ドット層面内軸方向についての、１次元量子井戸構造の波動関数と同じとみなすことができる。
【００３４】
１次元量子井戸構造の波動関数は、周期的境界条件を用いたクローニッヒ・ペニーのモデルを用いてシミュレーションすることができ、その結果から中間バンド幅を算出することができる（例えばＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ、８９巻、５５０９ページ、２００１年、を参照）。ここで、中間バンド幅に寄与するパラメータとして、主に、量子ドットサイズ、量子ドット間の間隔、量子ドット材料および障壁層材料の有効質量、量子ドット材料および障壁層材料の、価電子帯および伝導帯準位があり、これらの値を前述のクローニッヒ・ペニーのモデルに代入することによって、ある温度における、中間バンドが形成される条件を求めることができる。
【００３５】
超格子半導体層８を構成する障壁層６と量子ドット層１０（量子ドット５）とを構成する材料は、特に限定されないが、例えば、第III族と第Ｖ族からなる化合物半導体、第II族と第VI族からなる化合物半導体あるいはこれらの混晶材料としてもよい。また、カルコパイライト系材料を用いてもよい。量子ドット層１０は、障壁層６よりもバンドギャップの狭い半導体材料で構成される。
【００３６】
例えば、障壁層６と量子ドット５の材料の組合せとして、ＧａＡｓとＩｎxＧａ1-xＡｓ、ＧａＮＡｓとＩｎＡｓ、ＧａＰとＩｎＡｓ、ＧａＮとＧａxＩｎ1-xＮ、ＧａＡｓとＧａＳｂ、ＡｌＡｓとＩｎＡｓ、ＣｕＧａＳ2とＣｕＩｎＳｅ2、等が挙げられる。ここで、ｘは、０＜ｘ≦１である。
ここで、障壁層６と量子ドット５の材料がＧａＡｓとＩｎxＧａ1-xＡｓの組合せ等、量子ドットの材料が障壁層の材料をｘの割合で含む混晶系であった場合、意味のある超格子構造とするためには、一定のｘ以上である必要がある。これは、ｘが小さい場合には障壁層と量子ドットの材料組成がほぼ同じとなるために、超格子構造を形成するメリットがなくなるためである。ｘの範囲としては、例えば、障壁層と量子ドット材料がＧａＡｓとＩｎxＧａ1-xＡｓの系においてはｘ＝０．４が挙げられる。
【００３７】
超格子半導体層８に含まれる超格子構造は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等を用いて形成することができる。一般的には、Ｓｔｒａｎｓｋｉ―Ｋｒａｓｔａｎｏｖ（Ｓ―Ｋ）成長と呼ばれる方法で量子ドットを成長させることができる。上記手法の材料構成比を変えることで量子ドットの混晶比を調整することができ、原材料・成長温度・圧力・堆積時間等を変えることによって量子ドットのサイズを調整することができる。また、量子ドット層１０は、フェリチンと中性粒子ビームを用いたバイオナノプロセス法などにより形成することもできる。
【００３８】
太陽電池の製造方法
以下、図３に示した本実施形態の太陽電池３０の製造方法を具体的に説明する。
まず、ｐ型半導体層２であるｐ−ＧａＡｓ基板を有機系洗浄液で洗浄した後、硫酸系エッチング液によってエッチングし、さらに１０分間流水洗浄を施した後、ＭＯＣＶＤ装置内に支持する。このｐ型半導体層２であるｐ−ＧａＡｓ基板の上にバッファー層２３として３００ｎｍのｐ+−ＧａＡｓ層を形成する。バッファー層２３は、その上に形成すべき光吸収層の結晶性を向上させるための層である。続いてｐ+−ＧａＡｓバッファー層２３上に３００ｎｍのｐ−ＧａＡｓベース層２４および障壁層６となる１ｎｍのＧａＡｓ層を結晶成長させた後、ＳＫ成長法などの自己組織化機構を用いてＩｎＡｓ（ｘ＝１）の量子ドット５を含む量子ドット層１０を形成する。
【００３９】
この障壁層６と量子ドット層１０の結晶成長を、ｐ型半導体層２に最近接する量子ドットからｎ型半導体層４に最近接する量子ドットまで、繰り返し行うことができる。
量子ドット層１０を結晶成長させた後は、結晶表面の平坦性を回復するためにＧａＡｓキャップ層（図示せず）を約４ｎｍ成長させて超格子半導体層８を完成させる。続いて、キャップ層の上に２５０ｎｍのｎ−ＧａＡｓからなるｎ型半導体層４を結晶成長させてｐｉｎ構造を形成し、次いで、窓層２７として５０ｎｍのｎ−Ａｌ0.75 Ｇａ0.25 Ａｓ層を形成する。次いで、１００ｎｍのｐ+−ＧａＡｓコンタクト層２８を結晶成長により形成する。次に、ＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、陽極２１を基板裏面の全面に形成する。次いで、コンタクト層２８上にフォトリソグラフィーとリフトオフ技術により櫛型電極を形成し、この櫛型電極をマスクとしてコンタクト層２８を選択エッチングして陰極２９を形成することで、量子ドット５を有する中間バンド太陽電池３０を形成することができる。
【００４０】
基板処理温度は、例えば、Ｉｎの再脱離を防ぐために量子ドット層１０を含む超格子半導体層８の作製時のみ５２０℃とし、それ以外の層は５９０℃として結晶成長を行うことができる。
また、ｎ型ドーパントとして例えばＳｉを、ｐ型ドーパントとしては例えばＢｅを用いることができる。電極材料としては例えば、Ａｕを用い、抵抗加熱蒸着法により真空蒸着で形成することができる。
尚、ここで示した例は一例であり、本発明の太陽電池に用いる基板、バッファー層、量子ドット、ドーパント、電極などの各材料や、各プロセスで使用する洗浄剤、基板処理温度、製造装置等は、ここで示した例に限定されない。
【００４１】
シミュレーション実験１
数値計算シミュレーションソフトウェアＭＡＴＬＡＢを用いた、クローニッヒ・ペニーのモデルに基づいたシミュレーション実験により、量子ドット層面内方向について、量子ドットの第１量子準位により中間バンドが形成されるための、量子ドットの直径ｒaと隣接する２つの量子ドットの間隔ｒbとの関係を調べた。
【００４２】
ここでは例として、障壁層にＧａＡｓ、量子ドット材料にＩｎxＧａ1-xＡｓを考えた場合の、伝導帯に中間バンドが形成される条件を算出した。
一般的なクローニッヒ・ペニーの式において、パラメータは量子ドットサイズｒa、量子ドット間の間隔ｒb、量子ドット材料および障壁層材料の伝導帯の有効質量ｍa*およびｍb*、量子ドット材料と障壁層材料の伝導帯準位の差Ｖである。
これらパラメータは、この例では、ｘ＝１の時、ｍa*＝０．０２３ｍ0、ｍb*＝０．０６７ｍ0、Ｖ＝０．６９７ｅＶであり、ｘの値に応じて、ｍb*とＶの値は変化する。ここで、ｍ0は電子の質量９．１１×１０-31ｋｇである。各ｘに対するｍb*とＶの値は、文献等を参照して容易に計算することが可能である。また、これらｍa*、ｍb*、Ｖのパラメータを、クローニッヒ・ペニーの式に代入して計算することで、量子ドット層面内方向の中間バンドが形成されるｒaとｒbの関係を導出することができる。
【００４３】
〔計算例１〕
ｘ＝０．４の場合について、量子ドット層面内方向のバンドが形成される条件を計算した。尚、ｘ＝０．４は障壁層にＧａＡｓ、量子ドット材料にＩｎxＧａ1-xＡｓを用いた量子ドット層において、超格子構造を形成する組成として意味のあるｘの範囲（０．４≦ｘ≦１．０）の下限である。
ｘ＝０．４の場合の各パラメータは、ｍa*＝０．０４９４ｍ0、ｍb*＝０．０６７ｍ0、Ｖ＝０．３５３ｅＶである。
この時の、ｒaとｒbについての関係式を次のようにして導出した。
まず、ｒaを５ｎｍとした時の、伝導帯におけるｒbに対する量子準位エネルギーを計算した結果を図４に示す。
【００４４】
図４中の網掛部が有限の中間バンド幅を有しており、そのうち斜線縞部で中間バンドが形成されている。網掛部中の、矢印が室温エネルギーの２６ｍｅＶに相当していることから、ｒbが、矢印よりも小さければ、中間バンドが形成されている。ｒaが５ｎｍの場合、ｒbが３．８ｎｍより小さければ第１量子準位の中間バンドが形成されることが分かった。
【００４５】
同様に、ｒaを１０ｎｍとし、ｒbを０から１０まで変化させた時の、伝導帯における量子準位エネルギーを計算した結果を図５に示す。この場合、ｒbが１．７ｎｍより小さければ、第１量子準位の中間バンドが形成されることが分かった。
このように、様々なｒaについて、同様に計算し、中間バンドが形成される閾値のｒa、ｒbの組をプロットしたグラフを図６に示す。
図６中には、各ｒa、ｒbの組に対するフィッティング曲線も示してある。このフィッティング曲線は
（式１）  ３．２ln(ｒa)＋ｒb＝８．９
で表される。
図６中のｒa、ｒbの組は、中間バンドが形成される閾値であるため、
（式２）  ３．２ln(ｒa)＋ｒb≦８．９
を満たすｒa，ｒbにおいて、量子ドット層面内方向に中間バンドが形成されることが分かった。
【００４６】
〔計算例２〕
ｘ＝０．９の場合について、量子ドット層面内方向の中間バンドが形成される条件を計算した。
ｘ＝０．９の場合の各パラメータは、ｍa*＝０．０２７４ｍ0、ｍb*＝０．０６７ｍ0、Ｖ＝０．６５５ｅＶである。
計算例１と同様に、この時のｒaとｒbについての関係式を次のようにして導出することができる。
【００４７】
まず、ｒaを３ｎｍとした時の、伝導帯におけるｒbに対する量子準位エネルギーを計算した結果を図７に示す。
図７中の網掛部が有限のバンド幅を有しており、そのうち斜線縞部で中間バンドが形成されている。網掛部中の、矢印が室温エネルギーの２６ｍｅＶに相当していることから、ｒbが、矢印よりも小さければ、中間バンドが形成されている。ｒaが３ｎｍの場合、ｒbが５．４ｎｍより小さければ第１量子準位の中間バンドが形成されることが分かった。
同様に、ｒaを７ｎｍとし、ｒbを０から１０まで変化させた時の、伝導帯における量子準位エネルギーを計算した結果を図８に示す。この場合、ｒbが３．３ｎｍより小さければ、第１量子準位のバンドが形成されることが分かった。
【００４８】
このように、様々なｒaについて、同様に計算し、中間バンドが形成される閾値のｒa、ｒbの組をプロットしたグラフを図９に示す。
図９中には、各ｒa、ｒbの組に対するフィッティング曲線も示してある。このフィッティング曲線は、
（式３）２．６ln(ｒa)＋ｒb＝８．４
で表される。
図９中のｒa、ｒbの組は、中間バンドが形成される閾値であるため、
（式４）２．６ln(ｒa)＋ｒb≦８．４
を満たすｒa，ｒbにおいて、量子ドット層面内方向に中間バンドが形成されることが分かった。
【００４９】
〔計算例３〕
ｘ＝１．０の場合について、量子ドット層面内方向の中間バンドが形成される条件を計算した。尚、ｘ＝１．０の場合、障壁層にＧａＡｓ、量子ドット材料にＩｎＡｓを用いた量子ドット層となる。
ｘ＝１．０の場合の各パラメータは、ｍa*＝０．０２３ｍ0、ｍb*＝０．０６７ｍ0、Ｖ＝０．６９７ｅＶである。
計算例１と同様に、この時のｒaとｒbについての関係式を次のようにして導出することができる。
まず、ｒaを３ｎｍとした時の、伝導帯におけるｒbに対する量子準位エネルギーを計算した結果を図１０に示す。
図１０中の網掛部が有限の中間バンド幅を有しており、そのうち斜線縞部で中間バンドが形成されている。網掛部中の、矢印が室温エネルギーの２６ｍｅＶに相当していることから、ｒbが、矢印よりも小さければ、中間バンドが形成されている。ｒaが３ｎｍの場合、ｒbが５．６ｎｍより小さければ第１量子準位の中間バンドが形成されることが分かった。
【００５０】
同様に、ｒaを９ｎｍとし、ｒbを０から１０まで変化させた時の、伝導帯における量子準位エネルギーを計算した結果を図１１に示す。この場合、ｒbが３．０ｎｍより小さければ、第１量子準位の中間バンドが形成されることが分かった。
このように、様々なｒaについて、同様に計算し、中間バンドが形成される閾値のｒa、ｒbの組をプロットしたグラフを図１２に示す。
図１２中には、各ｒa、ｒbの組に対するフィッティング曲線も示してある。このフィッティング曲線は、
（式５）２．５ln(ｒa)＋ｒb＝８．５
で表される。
図１２中のｒa、ｒbの組は、中間バンドが形成される閾値であるため、
（式６）２．５ln(ｒa)＋ｒb≦８．５
を満たすｒa，ｒbにおいて、量子ドット層面内方向に中間バンドが形成されることが分かった。
【００５１】
以上の計算例１〜３のように、障壁層にＧａＡｓ、量子ドット材料にＩｎxＧａ1-xＡｓを用いた場合について、ｘを０．４≦ｘ≦１まで変化させて計算した結果、ｒaとｒbの関係式は以下の式７に統合することができる。
（式７）Ａln(ｒa)＋ｒb≦Ｂ
ここで、Ａは３．２以下の正の実数、Ｂは８．９以下の正の実数である。
この中で、ｘ＝０．４、０．９、１．０について、バンドが形成されるｒa、ｒbの閾値をプロットしたものを図１３に示す。
図１３ではｘ＝０．４、０．９、１．０以外は示していないが、０．４≦ｘ≦１．０の範囲では、閾値曲線はｘ＝０．４とｘ＝１．０の２曲線の間にある。そのため、０．４≦ｘ≦１．０においては、ｘ＝０．４の閾値曲線の下部である全てのｒa、ｒbにおいて、中間バンドが形成される。
【００５２】
また、０．９≦ｘ≦１．０の範囲では、閾値曲線はｘ＝０．９とｘ＝１．０の２曲線の間にある。そのため、０．９≦ｘ≦１．０においては、ｘ＝０．９の閾値曲線の下部全てのｒa、ｒbにおいて、中間バンドが形成される。
また、ｘ＝１．０においては、ｘ＝１．０の閾値曲線の下部全てのｒa、ｒbにおいて、中間バンドが形成される。
尚、本発明において、ｒaが２ｎｍ以下の部分については考えていない。これは、２ｎｍよりも小さい量子ドットを作製するのは技術的に困難を極め、現実的な量子ドットサイズではないためである。
【００５３】
シミュレーション実験２
数値計算シミュレーションソフトウェアＭＡＴＬＡＢを用いた、クローニッヒ・ペニーのモデルに基づいたシミュレーション実験により、量子ドットの材料、障壁層の材料、量子ドット層の面内方向における量子ドットの直径ｒa、隣接する２つの量子ドットの間隔ｒbを設定し、中間バンドの形成について調べるシミュレーション実験を行った。
本シミュレーション実験では、図１（ａ）、（ｃ）に示した量子ドット５の量子ドット層１０の面内方向の直径ｒa、隣接する２つの量子ドット５の間隔ｒb、障壁層の材料の伝導帯下端のエネルギー準位と量子ドットの材料の伝導帯の下端のエネルギー準位との差Ｖを用いており、ｒaとｒbの和であるｒa+bを計算における一周期の距離となっており、この周期を元にした周期的境界条件によってシミュレーションを行った。
【００５４】
〔計算例４〕
量子ドット５の材料をＩｎＡｓ（ｘ＝１）、障壁層６の材料をＧａＡｓとし、量子ドット５の直径ｒaを５ｎｍ、量子ドット５の間隔ｒbを４ｎｍとした場合のシミュレーション実験を行った。
本計算例において、ｒa＝５ｎｍと、ｒb＝４ｎｍをそれぞれクローニッヒ・ペニーの式に代入した。さらに、この材料系における量子ドット５の伝導帯有効質量０．０２７４ｍ0、障壁層４１の伝導帯有効質量０．０６７ｍ0、量子ドット５と障壁層６の伝導帯エネルギー準位の差Ｖである０．６９７ｅＶを、それぞれクローニッヒ・ペニーのモデル式に代入した。
計算の結果、中間バンド幅は３４ｍｅＶであり、量子ドット層の面内方向に中間バンドが形成されていることが分かった。
また、この場合、２．６ln(ｒa)＋ｒbが８．１８であり、８．９以下であることを確認した。
【００５５】
［計算例５］
量子ドット５の材料をＩｎ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（ｘ＝０．４）、障壁層６の材料をＧａＡｓとし、量子ドット５の直径ｒaを７ｎｍ、量子ドット５の間隔ｒbを２ｎｍとした場合のシミュレーション実験を行った。
本計算例において、ｒa＝７ｎｍと、ｒb＝２ｎｍをそれぞれクローニッヒ・ペニーの式に代入した。さらに、この材料系における量子ドット５の伝導帯有効質量０．０４９４ｍ0、障壁層６の伝導帯有効質量０．０６７ｍ0、量子ドット５と障壁層６の伝導帯エネルギー準位の差Ｖである０．３５３ｅＶを、それぞれクローニッヒ・ペニーのモデル式に代入した。
計算の結果、中間バンド幅は４４ｍｅＶであり、量子ドット層の面内方向に中間バンドが形成されていることが分かった。
また、この場合、３．２ln(ｒa)＋ｒbが８．２２であり、８．９以下であることが確認され、２．６ln(ｒa)＋ｒbが７．０６であり、８．４以下であることが確認された。
【００５６】
［計算例６］
量子ドット５の材料をＩｎ0.6Ｇａ0.4Ａｓ（ｘ＝０．６）、障壁層６の材料をＧａＡｓとし、量子ドット５の直径ｒaを１０ｎｍ、量子ドット５の間隔ｒbを１．５ｎｍとした場合のシミュレーション実験を行った。
本計算例において、ｒa＝１０ｎｍと、ｒb＝１．５ｎｍをそれぞれクローニッヒ・ペニーの式に代入した。さらに、この材料系における量子ドット５の伝導帯有効質量０．０４０６ｍ0、障壁層６の伝導帯有効質量０．０６７ｍ0、量子ドット５と障壁層６の伝導帯エネルギー準位の差Ｖである０．４９３ｅＶを、それぞれクローニッヒ・ペニーのモデル式に代入した。
計算の結果、中間バンド幅は３４ｍｅＶであり、量子ドット層の面内方向に中間バンドが形成されていることが分かった。
また、この場合、３．２ln(ｒa)＋ｒbが８．８６であり、８．９以下であることが確認され、２．６ln(ｒa)＋ｒbが７．４６であり、８．４以下であることが確認された。
【００５７】
量子ドット層が上記構造を有することにより、量子ドット層の面内方向についてもキャリアが移動可能となる。このようにして、面内方向に中間バンドが形成された量子ドット層を用いて形成された超格子半導体層は、キャリアが３次元的な自由度を持つ。そのため、従来積層方向にしか移動できなかったために、欠陥等のキャリアトラップに補足されていたキャリアが、面内方向に移動することが可能になるため、フォノン散乱等によって、トラップを避ける方向に伝導することができるようになる。即ち、本発明の量子ドット中間バンド太陽電池によれば、超格子半導体層内で発生したキャリアのうち、電極まで到達できるキャリアが増加するため、太陽電池の電流値が増大する。
【符号の説明】
【００５８】
２、１０２：ｐ型半導体層    ４、１０４：ｎ型半導体層    ５、１０５：量子ドット    ６、１０６：障壁層    ８、１０８：超格子半導体層    １０、１１０：量子ドット層    １２、１１２：電子    １３、１１３：キャリアトラップ    １５、１１５：超格子半導体層の厚さ方向の中間バンド    １６：量子ドット層の面内方向の中間バンド    ２１：陽極    ２３：バッファー層    ２４：ベース層    ２７：窓層    ２８：コンタクト層    ２９：陰極    ３０：太陽電池
【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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【図１５】
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【図１６】
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