(57)【要約】【課題】高い特性を有する化合物半導体太陽電池を提供する。【解決手段】第１のサブセルと、第１のサブセル上の第２のサブセルと、第２のサブセル上の第３のサブセルと、第１のサブセルと第２のサブセルとの間のグレーディングバッファ層とを備え、第２のサブセルの第２の化合物半導体層は第１のサブセルの第１の化合物半導体層およびグレーディングバッファ層の第４の化合物半導体層よりも格子定数が小さく、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第１、第４の化合物半導体層の格子定数の格子不整合率は０．１％以上であり、第２のサブセルとグレーディングバッファ層、第３のサブセルとの間に設けられた第１、第２の格子不整合層を備え、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第１、第２の格子不整合層の格子定数の格子不整合率が０．１％以上である化合物半導体太陽電池である。【選択図】図１
2013093358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の化合物半導体層を含む第１のサブセルと、
前記第１のサブセル上に設けられた、第２の化合物半導体層を含む第２のサブセルと、
前記第２のサブセル上に設けられた、第３の化合物半導体層を含む第３のサブセルと、
前記第１のサブセルと前記第２のサブセルとの間に設けられた、第４の化合物半導体層を含むグレーディングバッファ層と、を備え、
前記第２の化合物半導体層の格子定数は、前記第１の化合物半導体層の格子定数および前記第４の化合物半導体層の格子定数よりも小さく、
前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第１の化合物半導体層の前記格子定数の格子不整合率は０．１％以上であり、
前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第４の化合物半導体層の前記格子定数の格子不整合率は０．１％以上であって、
前記第２のサブセルと前記グレーディングバッファ層との間に設けられた第１の格子不整合層と、
前記第２のサブセルと前記第３のサブセルとの間に設けられた第２の格子不整合層とをさらに備え、
前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第１の格子不整合層の格子定数の格子不整合率が０．１％以上であって、
前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第２の格子不整合層の格子定数の格子不整合率が０．１％以上である、化合物半導体太陽電池。
【請求項２】
前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第１の格子不整合層の前記格子定数の格子不整合率および前記第２の化合物半導体層の前記格子定数に対する前記第２の格子不整合層の前記格子定数の格子不整合率がそれぞれ０．２２％以上１％以下である、請求項１に記載の化合物半導体太陽電池。
【請求項３】
前記第１の格子不整合層および前記第２の格子不整合層は、それぞれ、ｐ型化合物半導体層である、請求項１または２に記載の化合物半導体太陽電池。
【請求項４】
前記第１の格子不整合層および前記第２の格子不整合層は、それぞれ、炭素ドープＡｌＧａＡｓ層である、請求項３に記載の化合物半導体太陽電池。
【請求項５】
前記第１の化合物半導体層は、ＩｎxＧａ1-xＡｓ（０．２５≦ｘ≦０．３）の式で表わされる化合物半導体層である、請求項１から４のいずれかに記載の化合物半導体太陽電池。
【請求項６】
前記第４の化合物半導体層は、ＩｎyＧａ1-yＰ（０．４８≦ｙ≦０．８）の式で表わされる化合物半導体層である、請求項１から５のいずれかに記載の化合物半導体太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体太陽電池を高効率化する方法としては、半導体基板上に半導体基板と同程度の格子定数を有する化合物半導体層を成長させ、光電変換層であるサブセルを複数個形成することによって、結晶性に優れた化合物半導体太陽電池を得る方法が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、化合物半導体層を成長するための主な半導体基板となるＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓまたはＩｎＰ等と同程度の格子定数を有し、さらには好適なバンドギャップを有するサブセルを用いた化合物半導体太陽電池としては、ＧａＡｓ基板を用いたＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ化合物半導体太陽電池や、Ｇｅ基板を用いたＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ化合物半導体太陽電池等に限られていた。
【０００４】
また、これらの化合物半導体太陽電池よりもさらに高効率化する方法として、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ太陽電池に３つ目のサブセルとして１ｅＶのバンドギャップを有する化合物半導層を含むサブセルを配置する方法もある。
【０００５】
しかしながら、ＧａＡｓと格子定数が同等で、バンドギャップが１ｅＶ程度の適当な化合物半導体が存在しない。ここで、ＧａＡｓと格子定数が約２．３％ずれているＩｎＧａＡｓは１ｅＶ程度のバンドギャップを有しているが、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ化合物半導体太陽電池の３つ目のサブセルとしてＩｎＧａＡｓ層を含むサブセルを用いた場合には、ＧａＡｓ基板上に格子不整合系の化合物半導体層を成長した後に格子整合系の化合物半導体層を成長させることになるため、格子整合系の化合物半導体層の結晶性が悪くなり、化合物半導体太陽電池全体の特性が悪化するおそれがある。
【０００６】
そこで、半導体基板上に半導体基板と格子定数が同等程度で、化合物半導体太陽電池の受光面が半導体基板側となるように化合物半導体層を成長させ、そこからグレーディングバッファ層を介して半導体基板と格子定数が異なる化合物半導体層を成長する方法が研究されている（たとえば、特許文献１、非特許文献１および非特許文献２参照）。
【０００７】
すなわち、通常、化合物半導体太陽電池は、成長基板となる半導体基板の反対側に受光面が位置するように化合物半導体層を成長させて形成される（すなわち、受光面が化合物半導体層の成長方向に位置するように形成される）。しかしながら、受光面が半導体基板側となるように化合物半導体層を成長させて化合物半導体太陽電池を作製することによって、半導体基板と格子定数が同等程度の化合物半導体層を含むサブセルにおいては良好な結晶性が得られ、さらに半導体基板と格子定数が異なる格子不整合系の化合物半導体層を含むサブセルの特性も得られることから、高い特性の化合物半導体太陽電池が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８２３２５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】J.F.Geisz, et al. “High-efficiency GaInP/GaAs/InGaAs triple-junction solar cells grown inverted with a metamorphic botoom junction”, Applied physics letters 91, 023502 (2007)
【非特許文献２】A.W.Bett, et al. “Findings obtained during the Development of High-efficiency Multi-junction Solar Cells”, ABSTRACTS of 2nd International Symposium on Innovative Solar Cells, December. 7-8, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１および非特許文献１に示されるようなグレーディングバッファ層は、サブセルを構成する化合物半導体層の格子定数の違いに起因して発生する応力や、それにより生じる転移や欠陥を低減するために設けられている。
【００１１】
しかしながら、グレーディングバッファ層の設置のみでは、サブセルを構成する化合物半導体層の格子定数の違いに起因して発生する応力や、それにより生じる転移や欠陥を十分に低減することができなかったため、改善の余地が残されている。
【００１２】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い特性を有する化合物半導体太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１の化合物半導体層を含む第１のサブセルと、第１のサブセル上に設けられた第２の化合物半導体層を含む第２のサブセルと、第２のサブセル上に設けられた第３の化合物半導体層を含む第３のサブセルと、第１のサブセルと第２のサブセルとの間に設けられた第４の化合物半導体層を含むグレーディングバッファ層と、を備え、第２の化合物半導体層の格子定数は第１の化合物半導体層の格子定数および第４の化合物半導体層の格子定数よりも小さく、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第３の化合物半導体層の格子定数の格子不整合率は０．１％以上であり、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第４の化合物半導体層の格子定数の格子不整合率は０．１％以上であって、第２のサブセルとグレーディングバッファ層との間に設けられた第１の格子不整合層と、第２のサブセルと第３のサブセルとの間に設けられた第２の格子不整合層とをさらに備え、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第１の格子不整合層の格子定数の格子不整合率が０．１％以上であって、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第２の格子不整合層の格子定数の格子不整合率が０．１％以上である化合物半導体太陽電池である。
【００１４】
ここで、本発明の化合物半導体太陽電池においては、第２の化合物半導体層の格子定数に対する第１の格子不整合層の格子定数の格子不整合率および第２の化合物半導体層の格子定数に対する第２の格子不整合層の格子定数の格子不整合率がそれぞれ０．２２％以上１％以下であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の化合物半導体太陽電池において、第１の格子不整合層および第２の格子不整合層は、それぞれ、ｐ型化合物半導体層であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の化合物半導体太陽電池において、第１の格子不整合層および第２の格子不整合層は、それぞれ、炭素ドープＡｌＧａＡｓ層であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の化合物半導体太陽電池において、第１の化合物半導体層は、ＩｎxＧａ1-xＡｓ（０．２５≦ｘ≦０．３）の式で表わされる化合物半導体層であることが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の化合物半導体太陽電池において、第４の化合物半導体層は、ＩｎyＧａ1-yＰ（０．４８≦ｙ≦０．８）の式で表わされる化合物半導体層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高い特性を有する化合物半導体太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図である。
【図２】図１に示す化合物半導体太陽電池の製造方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図３】図１に示す化合物半導体太陽電池の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】図１に示す化合物半導体太陽電池の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】図１に示す化合物半導体太陽電池の第２のサブセルと第３のサブセルと格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層との関係を模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す構造において、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層を形成しないときの関係を模式的に示す断面図である。
【図７】図１に示す化合物半導体太陽電池の第２のサブセルとグレーディングバッファ層と格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層との関係を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に示す構造において、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層を形成しないときの関係を模式的に示す断面図である。
【図９】サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池の電流−電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２２】
＜構成＞
図１に、本発明の化合物半導体太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図１に示す化合物半導体太陽電池においては、支持基板５１（たとえば厚さ４００μｍ）上に、接着層５２、金属層５０、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３（たとえば厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＩｎＧａＰからなるＢＳＦ層４２（たとえば厚さ０．１μｍ）、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１（たとえば厚さ３μｍ）、ｎ型ＩｎＧａＡｓからなるエミッタ層４０（たとえば厚さ０．１μｍ）およびｎ型ＩｎＧａＰからなる窓層３９（たとえば厚さ０．１μｍ）がこの順序で積層されている。
【００２３】
なお、ｎ型ＩｎＧａＰからなる窓層３９の格子定数およびｎ型ＩｎＧａＡｓからなるエミッタ層４０の格子定数は、それぞれ、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の格子定数と同等程度とされる。
【００２４】
ここで、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１とｎ型ＩｎＧａＡｓからなるエミッタ層４０との接合体から第１のサブセル２０１が構成されている。
【００２５】
また、ｎ型ＩｎＧａＰからなる窓層３９上には、ｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層３８（たとえば厚さ１μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.75Ｇａ0.25Ｐ層３７（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ｐ層３６（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.68Ｇａ0.32Ｐ層３５（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.65Ｇａ0.35Ｐ層３４（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層３３（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ｐ層３２（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.55Ｇａ0.45Ｐ層３１（たとえば厚さ０．２５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層３０（たとえば厚さ０．２５μｍ）およびｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９（たとえば厚さ０．２５μｍ）がこの順序で積層されている。
【００２６】
ここで、ｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層３８、ｎ型Ｉｎ0.75Ｇａ0.25Ｐ層３７、ｎ型Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ｐ層３６、ｎ型Ｉｎ0.68Ｇａ0.32Ｐ層３５、ｎ型Ｉｎ0.65Ｇａ0.35Ｐ層３４、ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層３３、ｎ型Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ｐ層３２、ｎ型Ｉｎ0.55Ｇａ0.45Ｐ層３１、ｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層３０およびｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９からグレーディングバッファ層２０２が構成されている。
【００２７】
グレーディングバッファ層２０２は、後述する第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３から、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１に格子定数が近づくように格子定数を段階的に変化させた層である。
【００２８】
また、グレーディングバッファ層２０２上には、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２８（たとえば厚さ０．０５μｍ）、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２７（たとえば厚さ０．０２μｍ）、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６（たとえば厚さ０．０２μｍ）およびｐ+型ＡｌＩｎＰ層２５（たとえば厚さ０．０５μｍ）がこの順に積層されている。
【００２９】
ここで、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２７とｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６から後述する第２のサブセル２０４と第１のサブセル２０１とを接続する回路素子である第１のトンネルダイオード２０３が構成されている。
【００３０】
また、ｐ+型ＡｌＩｎＰ層２５上には、ｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52ＰからなるＢＳＦ層２４（たとえば厚さ０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３（たとえば厚さ３μｍ）、ｎ型ＧａＡｓからなるエミッタ層２２（たとえば厚さ０．１μｍ）およびｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる窓層２１（たとえば厚さ０．０５μｍ）がこの順序で積層されている。
【００３１】
ここで、ｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３とｎ型ＧａＡｓからなるエミッタ層２２から第２のサブセル２０４が構成されている。
【００３２】
また、ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる窓層２１上には、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２０（たとえば厚さ０．０５μｍ）、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層１９（たとえば厚さ０．０２μｍ）、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８（たとえば厚さ０．０２μｍ）およびｐ+型ＡｌＩｎＰ層１７（たとえば厚さ０．０５μｍ）がこの順に積層されている。
【００３３】
ここで、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層１９とｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８から、後述する第３のサブセル２０６と第２のサブセル２０４とを接続する回路素子である第２のトンネルダイオード２０５が構成されている。
【００３４】
また、ｐ+型ＡｌＩｎＰ層１７上には、ｐ型ＡｌＩｎＰからなるＢＳＦ層１６（たとえば厚さ０．０５μｍ）、ｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５（たとえば厚さ０．７μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエミッタ層１４（たとえば厚さ０．０５μｍ）およびｎ型ＡｌＩｎＰからなる窓層１３（たとえば厚さ０．０５μｍ）がこの順に積層されている。
【００３５】
ここで、ｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５とｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエミッタ層１４から第３のサブセル２０６が構成されている。
【００３６】
また、ｎ型ＡｌＩｎＰからなる窓層１３上にｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１２（たとえば厚さ０．５μｍ）および反射防止膜６１が形成され、コンタクト層１２上に電極層６２が形成されている。
【００３７】
＜製造方法＞
以下、図２〜図４の模式的断面図を参照して、図１に示す化合物半導体太陽電池の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐエッチング停止層１１、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１２、窓層１３、エミッタ層１４、ベース層１５、ＢＳＦ層１６、ｐ+型ＡｌＩｎＰ層１７、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層１９、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２０、窓層２１、エミッタ層２２、ベース層２３、ＢＳＦ層２４、ｐ+型ＡｌＩｎＰ層２５、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６、ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２７、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２８、ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９、ｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層３０、ｎ型Ｉｎ0.55Ｇａ0.45Ｐ層３１、ｎ型Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ｐ層３２、ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層３３、ｎ型Ｉｎ0.65Ｇａ0.35Ｐ層３４、ｎ型Ｉｎ0.68Ｇａ0.32Ｐ層３５、ｎ型Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ｐ層３６、ｎ型Ｉｎ0.75Ｇａ0.25Ｐ層３７、ｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層３８、窓層３９、エミッタ層４０、ベース層４１、ＢＳＦ層４２、およびコンタクト層４３をこの順にたとえばＭＯＣＶＤ（Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition）法により作製する。
【００３８】
次に、図３に示すように、コンタクト層４３の表面上に金属層５０を堆積させ、その後接着層５２により支持基板５１を貼り付ける。
【００３９】
次に、図４に示すように、ＧａＡｓ基板１０１およびｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐエッチング停止層１１をエッチングにより除去し、コンタクト層１２の表面を露出させる。
【００４０】
その後、図１に示すように、コンタクト層１２の一部をエッチングして窓層１３の表面を露出させ、窓層１３の表面に反射防止膜６１を形成するとともに、コンタクト層１２の表面に電極６２を形成する。以上により、図１に示す化合物半導体太陽電池が作製される。
【００４１】
なお、図１に示す化合物半導体太陽電池においては、第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５のバンドギャップ＞第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３のバンドギャップ＞第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１のバンドギャップの関係が満たされている。すなわち、第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５の格子定数＜第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数＜第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の格子定数の関係が満たされている。また、グレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層の格子定数は、第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５の格子定数以上となっている。また、グレーディングバッファ層２０２には、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の格子定数未満の大きさの格子定数を有する層が含まれている。
【００４２】
また、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１のバンドギャップエネルギは０．９ｅＶ以上１．１ｅＶ以下であることが好ましい。この場合には、上記の第３のサブセル２０６、第２のサブセル２０４および第１のサブセル２０１からなる３接合構造の化合物半導体太陽電池の理論変換効率が４５％以上となる傾向にある。
【００４３】
図１に示す化合物半導体太陽電池においては、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数は、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の格子定数およびグレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層の格子定数よりも小さくなっている。
【００４４】
そして、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３に対して格子不整合となっている。ここで、格子不整合は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対する第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の格子定数ａ２の格子不整合率が０．１％以上となっていることを意味する。ａ１に対するａ２の格子不整合率は、以下の式（Ｉ）により算出される。
格子不整合率（％）＝｛１００×（ａ２−ａ１）｝／ａ１  …（Ｉ）
【００４５】
また、グレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３に対して格子不整合となっている。ここで、格子不整合は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対するグレーディングバッファ層２０２を構成するいずれか１層の格子定数ａ３の格子不整合率が０．１％以上となっていることを意味する。ａ１に対するａ３の格子不整合率は、以下の式（ＩＩ）により算出される。
格子不整合率（％）＝｛１００×（ａ３−ａ１）｝／ａ１  …（ＩＩ）
【００４６】
図１に示す化合物半導体太陽電池においては、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８が配置されている。ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の格子定数は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数よりも小さく、第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５の格子定数よりも小さくなっている。
【００４７】
また、図１に示す化合物半導体太陽電池においては、第２のサブセル２０４とグレーディングバッファ層２０２との間には、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６が配置されている。ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の格子定数は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数よりも小さく、グレーディングバッファ層２０２のそれぞれの層の格子定数よりも小さくなっている。
【００４８】
格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３に対して格子不整合となっている。ここで、格子不整合は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対するｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の格子定数ａ４の格子不整合率が０．１％以上となっていることを意味する。ａ１に対するａ４の格子不整合率は、以下の式（ＩＩＩ）により算出される。
格子不整合率（％）＝｛１００×（ａ１−ａ４）｝／ａ１  …（ＩＩＩ）
【００４９】
格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３に対して格子不整合となっている。ここで、格子不整合は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対するｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の格子定数ａ５の格子不整合率が０．１％以上となっていることを意味する。ａ１に対するａ５の格子不整合率は、以下の式（ＩＶ）により算出される。
格子不整合率（％）＝｛１００×（ａ１−ａ５）｝／ａ１  …（ＩＶ）
【００５０】
＜格子不整合層の作用＞
図５は、図１に示す化合物半導体太陽電池の第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６と格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８との関係を模式的に示す断面図である。図６は、図５に示す構造において、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８を形成しないときの関係を模式的に示す断面図である。
【００５１】
図６に示すように、第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５および第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３は、グレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層に比べて格子定数が小さいため、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６とを接合した場合には、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との界面１８ａには、ベース層１５およびベース層２３と、グレーディングバッファ層２０２との間の格子定数差に起因した応力が生じる。
【００５２】
すなわち、図６に示すように、グレーディングバッファ層２０２を構成する層よりも格子定数の小さいベース層を有する第２のサブセル２０４および第３のサブセル２０６には引張応力が生じ、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との界面１８ａには、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６の引張応力に起因した応力が生じることになる。
【００５３】
このように、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６における応力が緩和されなかった場合には、第３のサブセル２０６および第２のサブセル２０４に結晶欠陥が発生し、化合物半導体太陽電池の特性が低下する原因となる。
【００５４】
一方、図５に示すように、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８を配置した場合には、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８により、第２のサブセル２０４および第３のサブセル２０６と、グレーディングバッファ層２０２との格子定数差との間の格子定数差に起因して発生した応力を低減することができる。
【００５５】
すなわち、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の格子定数＜第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５の格子定数、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数＜グレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層の格子定数の関係が満たされているため、第２のサブセル２０４に生じる引張応力をｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８により生じる圧縮応力である程度相殺できるため、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の形成後に形成される第２のサブセル２０４に生じる応力を緩和することができる。またｐ型ＡｌＧａＡｓ層１８は格子不整合層であるため、上記引張応力がその後に形成される第２のサブセル２０４に与える影響を小さくすることが出来る。
【００５６】
このように、第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８を配置することにより、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３および第３のサブセル２０６のｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５と、グレーディングバッファ層２０２を構成する層との格子定数差に起因して発生する応力が緩和されるため、格子不整合であっても、結晶欠陥の少ない化合物半導体太陽電池を得ることができる。
【００５７】
図７は、図１に示す化合物半導体太陽電池の第２のサブセル２０４とグレーディングバッファ層２０２と格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６との関係を模式的に示す断面図である。図８は、図７に示す構造において、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６を形成しないときの関係を模式的に示す断面図である。
【００５８】
図８に示すように、グレーディングバッファ層２０２を構成するすべての層は、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３に比べて格子定数が大きいため、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４とを接合した場合には、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４との界面２６ａにこれらの格子定数差に起因した応力が生じる。
【００５９】
すなわち、図８に示すように、グレーディングバッファ層２０２を構成する層に比べて格子定数の小さいベース層２３を有する第２のサブセル２０４には引張応力が生じ、格子定数の大きいグレーディングバッファ層２０２には圧縮応力が生じ、第２のサブセル２０４とグレーディングバッファ層２０２との界面２６ａには第２のサブセル２０４の引張応力とグレーディングバッファ層２０２の圧縮応力とに起因した応力が生じることになる。このように、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４との界面２６ａにおいて応力が緩和されなかった場合には、グレーディングバッファ層２０２の成長後に形成される第１のサブセル２０１に結晶欠陥が発生し、化合物半導体太陽電池の特性が低下する原因となる。
【００６０】
一方、図７に示すように、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６を配置した場合には、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６により、第２のサブセル２０４にかかるグレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４との間の格子定数の差に起因して発生した応力を低減することができる。すなわち、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の格子定数＜第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数＜グレーディングバッファ層２０２を構成するそれぞれの層の格子定数の関係が満たされているため、第２のサブセル２０４に生じる引張応力をｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６に生じる圧縮応力である程度相殺できるため、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の形成後に形成されるグレーディングバッファ層２０２に生じる応力を緩和することができる。またｐ型ＡｌＧａＡｓ層２６は格子不整合層であるため、上記応力がその後に形成されるグレーディングバッファ層２０２に与える影響を小さくすることが出来る。
【００６１】
このように、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６を配置することにより、グレーディングバッファ層２０２と第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３との格子定数差に起因して発生する応力が緩和され、格子不整合であっても、結晶欠陥の少ない化合物半導体太陽電池を得ることができる。
【００６２】
図１に示す化合物半導体太陽電池によれば、グレーディングバッファ層２０２で十分に緩和できない、第１のサブセル２０１のｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１と第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３との格子定数差に起因した応力を緩和することができる。これにより、格子不整合系の化合物半導体太陽電池であっても結晶欠陥の少ないサブセルを形成することができるため、特性をさらに高めることができる。
【００６３】
したがって、本発明によれば、特に直径４インチの表面を有するＧａＡｓ基板１０１などの大面積ウエハの表面全域にわたって結晶欠陥の少ない化合物半導体太陽電池を形成することができる。
【００６４】
なお、上記の式（ＩＩＩ）により算出される、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対する格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の格子定数ａ４の格子不整合率は０．２２％以上１％以下であることが好ましく、０．４５％以上１％以下であることがより好ましい。格子定数ａ１に対する格子定数ａ４の格子不整合率が０．２２％以上１％以下である場合、特に０．４５％以上１％以下である場合には、化合物半導体太陽電池の特性がさらに向上する傾向にある。
【００６５】
また、上記の式（ＩＶ）により算出される、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対する格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の格子定数ａ５の格子不整合率は０．２２％以上１％以下であることが好ましく、０．４５％以上１％以下であることがより好ましい。格子定数ａ１に対する格子定数ａ５の格子不整合率が０．２２％以上１％以下である場合、特に０．４５％以上１％以下である場合には、化合物半導体太陽電池の特性がさらに向上する傾向にある。
【００６６】
また、上記においては、第１の格子不整合層としてｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６を用い、第２の格子不整合層としてｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８を用いたが、第１の格子不整合層および／または第２の格子不整合層としてはｐ型化合物半導体層を用いることが好ましい。この場合には、第１の格子不整合層を第２のサブセルにより近い位置に配置することができるとともに、第２の格子不整合層を第３のサブセルにより近い位置に配置することができるため、結晶欠陥のより少ない化合物半導体太陽電池を作製することができる。なお、格子不整合層を薄膜化して高濃度のドーピングを行なうことにより、トンネルダイオードとしての機能を持たせることもできる。
【００６７】
また、第１の格子不整合層および／または第２の格子不整合層は、炭素ドープＡｌＧａＡｓ層であることが好ましい。この場合には、第１の格子不整合層および／または第２の格子不整合層として、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数ａ１に対する格子不整合率が０．２２％以上１％以下であって、炭素が高濃度にドープされたｐ型化合物半導体層を形成することができる。
【００６８】
また、上記においては、第１のサブセル２０１のベース層としてｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１を用いたが、第１のサブセル２０１のベース層としてはＩｎxＧａ1-xＡｓ（０．２５≦ｘ≦０．３）の式で表わされる化合物半導体層を用いることが好ましい。この場合には、第１のサブセル２０１のベース層のバンドギャップを１ｅＶ程度とすることができる。
【００６９】
また、上記においては、グレーディングバッファ層２０２としてｎ型ＩｎＧａＰ層を用いたが、グレーディングバッファ層２０２としてはＩｎyＧａ1-yＰ（０．４８≦ｙ≦０．８）の式で表わされる化合物半導体層を用いることが好ましい。この場合には、結晶性に優れた第１のサブセル２０１を形成することができる。
【実施例】
【００７０】
＜サンプルの作製＞
まず、図２に示すように、直径１００ｍｍのＧａＡｓ基板１０１をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に設置し、このＧａＡｓ基板１０１上に、ＧａＡｓと選択エッチングが可能なｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエッチング停止層１１、厚さ０．５μｍのｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１２、厚さ０．０５μｍのｎ型ＡｌＩｎＰからなる窓層１３、厚さ０．０５μｍのｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエミッタ層１４、厚さ０．７μｍのｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるベース層１５および厚さ０．０５μｍのｐ型ＡｌＩｎＰからなるＢＳＦ層１６をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７１】
次に、厚さ０．０５μｍのｐ型ＡｌＩｎＰからなるＢＳＦ層１６上に、厚さ０．０５μｍのｐ+型ＡｌＩｎＰ層１７、厚さ０．０２μｍのｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８、厚さ０．０２μｍのｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層１９および厚さ０．０５μｍのｎ+型ＡｌＩｎＰ層２０をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７２】
次に、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２０上に、厚さ０．１μｍのｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる窓層２１、厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＡｓからなるエミッタ層２２、厚さ３μｍのｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３、および厚さ０．１μｍのｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52ＰからなるＢＳＦ層２４をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７３】
次に、ｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52ＰからなるＢＳＦ層２４上に、厚さ０．０５μｍのｐ+型ＡｌＩｎＰ層２５、厚さ０．０２μｍのｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６、厚さ０．０２μｍのｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２７および厚さ０．０５μｍのｎ+型ＡｌＩｎＰ層２８をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７４】
次に、ｎ+型ＡｌＩｎＰ層２８上に、厚さ０．２５μｍのｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層２９、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層３０、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.55Ｇａ0.45Ｐ層３１、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ｐ層３２、ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層３３、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.65Ｇａ0.35Ｐ層３４、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.68Ｇａ0.32Ｐ層３５、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ｐ層３６、厚さ０．２５μｍのｎ型Ｉｎ0.75Ｇａ0.25Ｐ層３７および厚さ１μｍのｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層３８をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７５】
次に、ｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層３８上に、厚さ０．１μｍのｎ型ＩｎＧａＰ層３９、厚さ０．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓからなるエミッタ層４０、厚さ３μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１、厚さ０．１μｍのｐ型ＩｎＧａＰからなるＢＳＦ層４２および厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させた。
【００７６】
ここで、ＧａＡｓの形成にはＡｓＨ3（アルシン）およびＴＭＧ（トリメチルガリウム）を用い、ＩｎＧａＰの形成にはＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧおよびＰＨ3（ホスフィン）を用い、ＩｎＧａＡｓの形成にはＴＭＩ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用い、ＡｌＩｎＰの形成にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩおよびＰＨ3を用い、ＡｌＧａＡｓの形成には、ＴＭＡ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用い、ＡｌＩｎＧａＡｓの形成には、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用いた。
【００７７】
次に、図３に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３の表面上に、たとえばＡｕ／Ａｇの積層体からなる金属層５０を形成し、その後、接着層５２により支持基板５１を貼り付けた。
【００７８】
次に、図４に示すように、ＧａＡｓ基板１０１をアルカリ水溶液にてエッチングした後に、ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエッチング停止層１１を酸水溶液にてエッチングした。
【００７９】
次に、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１２上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、コンタクト層１２の一部をアルカリ水溶液によりエッチングした。そして、図１に示すように、コンタクト層１２の表面上に再度フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、真空蒸着装置を用いて、たとえばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇの積層体からなる電極６２を形成した。
【００８０】
次に、窓層１３の表面上に、真空蒸着法により、ＴｉＯ2とＡｌ2Ｏ3の積層体を形成して反射防止膜６１を形成した。これにより、化合物半導体太陽電池の受光面が化合物半導体の成長方向と反対側に位置する図１に示す化合物半導体太陽電池を得た。
【００８１】
上記の化合物半導体太陽電池としては、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類を作製した。なお、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池は、それぞれ、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の組成を変更したこと以外は他のすべての条件を一定にして作製した。
【００８２】
すなわち、下記の表１に示すように、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池は、それぞれ、ｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数に対するｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６のそれぞれの格子定数の格子不整合率は、０．０２％（サンプルＮｏ．１）、０．２２％（サンプルＮｏ．２）および０．４５％（サンプルＮｏ．３）であった。
【００８３】
なお、本実施例において、第２のサブセル２０４のベース層２３の格子定数ａ１、ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８の格子定数ａ４およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６の格子定数ａ５はそれぞれ、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池の金属層５０による支持基板１０１の貼り付け前の状態のものをそれぞれＸ線回折装置に設置し、受光面とは反対側（ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３側）からＸ線を照射することによって、Ｘ線回折法により求めた。そして、上記の式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）により表１に示す格子不整合率（％）が求められた。
【００８４】
【表１】
2013093358.tif 000003
【００８５】
＜実験＞
サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池のそれぞれの作製の途中において最表面に露出したｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３の表面状態を金属顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００８６】
表１における表面状態の評価Ａおよび評価Ｂは、それぞれ、以下の表面状態を表わしている。
Ａ…ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３の表面状態が良好。
Ｂ…ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３の表面状態が不良。
【００８７】
また、表１におけるＧａＡｓ基板１０１の反り量については、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の成長終了後に、ＭＯＣＶＤ装置の内部の天井部（上側）に設置されたモジュール（反りモニター）から照射されるレーザ光を用いてＧａＡｓ基板１０１の反りの曲率半径（ｋｍ-1）を測定し、その曲率半径を反り量とした。その結果を表１に示す。
【００８８】
また、上記のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の３種類の化合物半導体太陽電池のそれぞれに１ｋＷ／ｍ2の強度の光（ＡＭ１．５ソーラーシミュレータ）を照射して電流−電圧特性を測定した。その結果を図９に示す。図９の縦軸が電流密度（Ａ／ｃｍ2）を示し、横軸が電圧（Ｖ）を示す。
【００８９】
＜評価＞
表１に示すように、サンプルＮｏ．２およびＮｏ．３の化合物半導体太陽電池は、サンプルＮｏ．１の化合物半導体太陽電池と比べて、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層４３の表面状態が良好であった。
【００９０】
また、図９に示すように、サンプルＮｏ．２およびＮｏ．３の化合物半導体太陽電池はサンプルＮｏ．１の化合物半導体太陽電池と比べて、開放電圧などの特性に優れることが確認された。これは、サンプルＮｏ．２およびＮｏ．３の化合物半導体太陽電池においては、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数に対するｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６のそれぞれの格子定数の格子不整合率が０．２２％以上１％以下であるためと考えられる。また、サンプルＮｏ．３の化合物半導体太陽電池においては、当該格子不整合率が０．４５％以上１％以下であるため、さらに特性が優れたものになると考えられる。なお、当該格子不整合率が１％を超えた場合には、その上に積層する層の結晶状態が悪化することが実験的に確認されている。
【００９１】
また、表１に示すように、第２のサブセル２０４のｐ型ＧａＡｓからなるベース層２３の格子定数に対するｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６のそれぞれの格子定数の格子不整合率が小さいほど、ＧａＡｓ基板１０１の反り量が大きくなることが確認された。
【００９２】
ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の成長終了後にＧａＡｓ基板１０１に反りが残るということは、エピタキシャル成長により成長された化合物半導体層中で応力の緩和が十分になされず、残留応力が残っていることを示しており、それが結晶性の低下を招いているものと考えられる。
【００９３】
一方、サンプルＮｏ．３の化合物半導体太陽電池においては、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース層４１の成長終了後に残っているＧａＡｓ基板１０１の反りが小さいため、格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８およびｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６がそれぞれ化合物半導体層中での応力の緩和を促進していることを示唆している。
【００９４】
以上より、本実施例によれば、三接合型化合物半導体太陽電池の第２のサブセル２０４と第３のサブセル２０６との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８を配置するとともに、第２のサブセル２０４とグレーディングバッファ層２０２との間に格子不整合層であるｐ+型ＡｌＧａＡｓ層２６を配置することによって、グレーディングバッファ層２０２で十分に緩和できなかったサブセル間の格子定数の差に起因した応力を緩和することができるため、サブセル間に格子不整合が生じている場合であっても結晶欠陥の少ない化合物半導体太陽電池を作製することができ、変換効率をさらに高めることができる。なお本明細書ではｐ+型ＡｌＧａＡｓ層１８と２６の両方が格子不整合層である場合について言及したが、その一方のみが格子不整合、他方が整合であっても一定の効果を期待できる。本願は決して制限的なものでなく、この例のように本願から示唆される内容、一部だけ変更した内容もまた本願に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、化合物半導体太陽電池に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１１  ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐエッチング停止層、１２  コンタクト層、１３  ｎ型ＡｌＩｎＰ層、１４  エミッタ層、１５  ベース層、１６  ｐ型ＩｎＡｌＰ層、１７  ｐ+型ＡｌＩｎＰ層、１８  ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層、１９  ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層、２０  ｎ+型ＡｌＩｎＰ層、２１  ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層、２２  エミッタ層、２３  ベース層、２４  ｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層、２５  ｐ+型ＡｌＩｎＰ層、２６  ｐ+型ＡｌＧａＡｓ層、２７  ｎ+型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層、２８  ｎ+型ＡｌＩｎＰ層、２９  ｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層、３０  ｎ型Ｉｎ0.51Ｇａ0.49Ｐ層、３１  ｎ型Ｉｎ0.55Ｇａ0.45Ｐ層、３２  ｎ型Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ｐ層、３３  ｎ型Ｉｎ0.61Ｇａ0.39Ｐ層、３４  ｎ型Ｉｎ0.65Ｇａ0.35Ｐ層、３５  ｎ型Ｉｎ0.68Ｇａ0.32Ｐ層、３６  ｎ型Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ｐ層、３７  ｎ型Ｉｎ0.75Ｇａ0.25Ｐ層、３８  ｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ｐ層、３９  ｎ型ＩｎＧａＰ層、４０  エミッタ層、４１  ベース層、４２  ｎ型ＩｎＧａＰ層、４３  コンタクト層、５０  金属層、５１  支持基板、５２  接着層、１０１  ＧａＡｓ基板。
【図１】
2013093358.tif 000004
【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】
2013093358.tif 000010
【図８】
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【図９】
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