(57)【要約】【課題】支持基板が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有する半導体基板の表面上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を形成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法である。【選択図】図２
2013140861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有する半導体基板の表面上に第一セルを形成する工程と、
前記第一セル上に第二セルを形成する工程と、
第二セル上に組成変成バッファ層を形成する工程と、
前記組成変成バッファ層上に第三セルを形成する工程と、を含み、
前記第一セルは、第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、
前記第二セルは、前記第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さい第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、
前記第三セルは、前記第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ前記半導体基板と格子定数が異なる第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、
前記組成変成バッファ層は、前記第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが大きく、格子定数が段階的に変化する第四のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有する、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板は、ＧａＡｓまたはＧｅを含む、請求項１に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＰを含む、請求項１または２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓを含む、請求項１から３のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＩｎＧａＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓを含む、請求項１から４のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体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、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓＰなどの混晶半導体を半導体基板の表面上にエピタキシャル成長させる際に、半導体基板の表面のオフ角によって混晶半導体のバンドギャップエネルギが異なることを利用して、半導体レーザの発振波長を異なるものとする技術が開示されている。
【０００３】
また、半導体基板と格子定数の異なる半導体層をエピタキシャル成長させた場合には、半導体層の表面に凹凸のクロスハッチが発生することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７３４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池としては、従来からＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ太陽電池が知られているが、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ太陽電池よりもさらに高効率の化合物半導体太陽電池として、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ化合物半導体太陽電池が知られている。
【０００６】
ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ化合物半導体太陽電池は、通常の化合物半導体太陽電池と異なり、ＧａＡｓまたはＧｅからなる半導体基板上に、ＩｎＧａＰ太陽電池セル、ＧａＡｓ太陽電池セル、およびＩｎＧａＡｓ太陽電池セルをこの順に成長させ、ＩｎＧａＡｓ太陽電池セル側の面を支持基板と接合し、半導体基板を除去することによって作製される。そして、半導体基板の除去により露出したＩｎＧａＰ太陽電池セル側の面に太陽光が入射することによって発電する。
【０００７】
このような半導体基板が除去されたＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ化合物半導体太陽電池においては、太陽電池セルに発生するピンホールなどの欠陥によって、上部電極および／または下部電極が、太陽電池セルのｐｎ接合を短絡して、その特性が低下することが問題となっている。
【０００８】
ピンホールは、半導体層の成長前に半導体基板の表面に存在するゴミ、半導体層の結晶欠陥、またはエピタキシャル成長条件などによって半導体層の表面に発生する微小な突起であるヒロックなどの欠陥が、その発生原因に挙げられるが、これらの原因を完全になくすことは極めて困難である。
【０００９】
また、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ化合物半導体太陽電池のＩｎＧａＡｓ太陽電池セル側の面は、半導体基板との格子定数差が大きいことから、表面に凹凸のクロスハッチが発生しやすい。そのため、ＩｎＧａＡｓ太陽電池セル側の面を支持基板と接合する際に接触面積が小さくなることから、支持基板が剥がれやすいという問題が生じていた。
【００１０】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、支持基板が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有する半導体基板の表面上に第一セルを形成する工程と、第一セル上に第二セルを形成する工程と、第二セル上に組成変成バッファ層を形成する工程と、組成変成バッファ層上に第三セルを形成する工程と、を含み、第一セルは、第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、第二セルは、第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さい第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、第三セルは、第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ半導体基板と格子定数が異なる第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有し、組成変成バッファ層は、第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層よりもバンドギャップエネルギが大きく、格子定数が段階的に変化する第四のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法である。
【００１２】
ここで、本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法において、半導体基板は、ＧａＡｓまたはＧｅを含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法において、第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＰを含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法において、第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓを含むことが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法において、第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、ＩｎＧａＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、支持基板が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図である。
【図２】図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族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について図解する模式的な断面構成図である。
【図３】図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族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について図解する模式的な断面構成図である。
【図４】図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族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について図解する模式的な断面構成図である。
【図５】半導体基板のオフ角（°）と、試料のコンタクト層の表面に形成されたヒロック数（個／直径２インチ）との関係を示す図である。
【図６】実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の開放電圧Ｖoc（Ｖ）と、ヒロック数（個／直径２インチ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜構造＞
図１に、実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の模式的な断面構成図を示す。実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池においては、支持基板１上に、金属層２、たとえばｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層３、たとえばｐ型ＩｎＧａＰからなる第三セルＢＳＦ層３１、たとえばｐ型ＩｎＧａＡｓからなる第三セルベース層３２、たとえばｎ型ＩｎＧａＡｓからなる第三セルエミッタ層３３、およびたとえばｎ型ＩｎＧａＰからなる第三セル窓層３４がこの順序で積層されている。
【００２０】
ここで、支持基板１としては、支持基板１上のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の積層体を支持することができるものであれば特に限定なく用いることができるが、たとえば、金属基板または半導体基板などを用いることができる。
【００２１】
また、第三セルベース層３２と第三セルエミッタ層３３との接合体から第三セル３０が構成されている。なお、第三セル窓層３４の格子定数および第三セルエミッタ層３３の格子定数は、それぞれ、たとえば第三セルベース層３２の格子定数と同等程度とすることができる。
【００２２】
また、図１に示すように、第三セル窓層３４上には、たとえば厚さ２．２５μｍのｎ型ＩｎxＧａ1-xＰからなる組成変成バッファ層４が積層されている。ここで、組成変成バッファ層４は、そのＩｎ組成ｘがたとえば所定の厚さごとに減少するなどの段階的に変化するようにして、第三セル窓層３４上に積層されている。
【００２３】
また、図１に示すように、組成変成バッファ層４上には、ｐ／ｎトンネルダイオード層５が積層されている。
【００２４】
また、図１に示すように、ｐ／ｎトンネルダイオード層５上には、たとえばｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第二セルＢＳＦ層２１、たとえばｐ型ＧａＡｓからなる第二セルベース層２２、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる第二セルエミッタ層２３、およびたとえばｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第二セル窓層２４がこの順序で積層されている。
【００２５】
ここで、第二セルベース層２２と第二セルエミッタ層２３との接合体から第二セル２０が構成されている。
【００２６】
また、図１に示すように、第二セル窓層２４上には、ｐ／ｎトンネルダイオード層６が積層されている。
【００２７】
また、図１に示すように、ｐ／ｎトンネルダイオード層６上には、たとえばｐ型ＡｌＩｎＰからなる第一セルＢＳＦ層１１、たとえばｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第一セルベース層１２、たとえばｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第一セルエミッタ層１３およびたとえばｎ型ＡｌＩｎＰからなる第一セル窓層１４がこの順に積層されている。
【００２８】
ここで、第一セルベース層１２と第一セルエミッタ層１３との接合体から第一セル１０が構成されている。
【００２９】
また、図１に示すように、第一セル窓層１４上には、たとえばｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層７、たとえばｎ++型ＧａＡｓからなるコンタクト層８、および金属層９がこの順に積層されている。また、第一セル窓層１４上には、反射防止膜５０が形成されている。
【００３０】
なお、図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池においては、第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＩｎＧａＡｓ）、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＧａＡｓ）および第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ）の順にバンドギャップエネルギが大きくなっている。
【００３１】
＜製造方法＞
以下、図２〜図４の模式的断面構成図を参照して、図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族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、たとえば直径２インチの｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有するようにオフしたＧａＡｓからなる半導体基板４１をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に設置する。
【００３２】
本実施の形態においては、半導体基板４１としてＧａＡｓ基板を用いる場合について説明するが、半導体基板４１としては、ＧａＡｓ基板またはＧｅ基板を用いることが好ましい。半導体基板４１としてＧａＡｓ基板またはＧｅ基板を用いた場合には、半導体基板４１上にエピタキシャル成長する化合物半導体層の結晶性が向上するため、特性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができる傾向にある。
【００３３】
半導体基板４１としてＧａＡｓ基板を用いた場合には、第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＡｌＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＰを用いることが好ましく、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＧａＡｓを用いることが好ましく、第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＩｎＧａＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓを用いることが好ましい。この場合には、第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のそれぞれの結晶性が向上するため、より特性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができる傾向にある。
【００３４】
半導体基板４１としてＧｅ基板を用いた場合には、第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＡｌＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＰを用いることが好ましく、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＩｎＧａＡｓを用いることが好ましく、第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層としてはＩｎＧａＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓを用いることが好ましい。この場合には、第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のそれぞれの結晶性が向上するため、より特性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができる傾向にある。
【００３５】
また、半導体基板４１としては、｛１００｝面から＜０１１＞方向に１０°以上２０°以下のオフ角を有する表面を有するものを用いることが好ましい。この場合には、半導体基板４１の当該表面上にエピタキシャル成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面の凹凸の高さを低くすることができるとともに、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に発生するヒロック数を低減することができる。そのため、支持基板がより剥がれにくく、かつより特性に優れたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができる傾向にある。
【００３６】
次に、図２に示すように、｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有するＧａＡｓからなる半導体基板４１の表面上に、たとえば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ストップ層４２、たとえばｎ++型ＧａＡｓからなるコンタクト層８、たとえばｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層７、たとえばｎ型ＡｌＩｎＰからなる第一セル窓層１４、たとえばｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第一セルエミッタ層１３、たとえばｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第一セルベース層１２およびたとえばｐ型ＡｌＩｎＰからなる第一セルＢＳＦ層１１をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。これにより、第一セルエミッタ層１３と第一セルベース層１２との接合体からなる第一セル１０が形成される。
【００３７】
次に、第一セルＢＳＦ層１１上に、ｐ／ｎトンネルダイオード層６をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。
【００３８】
次に、ｐ／ｎトンネルダイオード層６上に、たとえばｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第二セル窓層２４、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる第二セルエミッタ層２３、たとえばｐ型ＧａＡｓからなる第二セルベース層２２、およびたとえばｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなる第二セルＢＳＦ層２１をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。これにより、第二セルエミッタ層２３と第二セルベース層２２との接合体からなる第二セル２０が形成される。
【００３９】
次に、第二セルＢＳＦ層２１上に、ｐ／ｎトンネルダイオード層５をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。
【００４０】
次に、ｐ／ｎトンネルダイオード層５上に、たとえばｎ型ＩｎxＧａ1-xＰからなる組成変成バッファ層４をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。ここで、組成変成バッファ層４は、Ｉｎ組成ｘが段階的に変化するようにエピタキシャル成長させられる。
【００４１】
次に、組成変成バッファ層４上に、たとえばｎ型ＩｎＧａＰからなる第三セル窓層３４、たとえばｎ型ＩｎＧａＡｓからなる第三セルエミッタ層３３、たとえばｐ型ＩｎＧａＡｓからなる第三セルベース層３２、たとえばｐ型ＩｎＧａＰからなる第三セルＢＳＦ層３１およびたとえばｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層３をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。これにより、第三セルエミッタ層３３と第三セルベース層３２との接合体からなる第三セル３０が形成される。
【００４２】
なお、上記において、ＧａＡｓの形成には、たとえばＡｓＨ3（アルシン）およびＴＭＧ（トリメチルガリウム）を用いることができ、ＩｎＧａＰの形成には、たとえばＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧおよびＰＨ3（ホスフィン）を用いることができ、ＩｎＧａＡｓの形成には、たとえばＴＭＩ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用いることができ、ＡｌＩｎＰの形成には、たとえばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩおよびＰＨ3を用いることができ、ＡｌＧａＡｓの形成には、たとえばＴＭＡ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3を用いることができる。
【００４３】
次に、図３に示すように、たとえばｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層３の表面上に、たとえばＡｕ／Ａｇの積層体からなる金属層２を介して、支持基板１を貼り付ける。
【００４４】
次に、図４に示すように、ＧａＡｓからなる半導体基板４１をアルカリ水溶液にてエッチングした後に、たとえばｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐからなるエッチングストップ層４２を酸水溶液にてエッチングする。
【００４５】
次に、半導体基板４１およびエッチングストップ層４２のエッチングにより露出したｎ++型ＧａＡｓからなるコンタクト層８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７およびコンタクト層８の一部をそれぞれアルカリ水溶液を用いたエッチングにより除去する。
【００４６】
そして、残されたコンタクト層８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、抵抗加熱蒸着装置およびＥＢ（Electron Beam）蒸着装置を用いて、図１に示すように、たとえばＡｕＧｅ（１２％）／Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇの積層体からなる金属層９を形成する。
【００４７】
次に、図１に示すように、たとえばＥＢ蒸着法により、たとえばＴｉＯ2膜とＡｌ2Ｏ3膜との積層体からなる反射防止膜５０を第一セル窓層１４の表面上に形成する。これによって、受光面がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方向と反対側に位置する図１に示す実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができる。
【００４８】
なお、実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池において、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＧａＡｓ）は、第一セル１０を構成する第一のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ）よりもバンドギャップエネルギが小さくなっている。
【００４９】
また、実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池において、第三セル３０を構成する第三のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＩｎＧａＡｓ）は、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ半導体基板４１（ＧａＡｓ）と格子定数が異なっている。
【００５０】
さらに、実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池において、組成変成バッファ層４を構成する第四のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＩｎxＧａ1-xＰ）は、第二セル２０を構成する第二のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップエネルギが大きく、かつ格子定数が段階的に変化している。
【００５１】
また、第一セル１０、第二セル２０および第三セル３０において、エミッタ層および窓層の厚さは、それぞれ、ベース層の厚さに対して非常に薄いため、エミッタ層および窓層の存在は、上記の格子定数差比にほとんど影響を与えないものと考えられる。
【００５２】
また、本明細書において、化合物の化学式において化合物を構成する元素の組成比が記載されておらず、その組成について特に言及されていないものについては、その組成比は特に限定されず、適宜設定することが可能であることを意味している。
【００５３】
また、本明細書において、化合物の化学式において化合物を構成する元素の組成比が記載されている場合でも、その組成比に限定されるものではない。
【００５４】
＜作用効果＞
実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池は、｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有するようにオフした半導体基板４１の表面上に、ＭＯＣＶＤ法により、化合物半導体層を順次エピタキシャル成長させて形成されているため、支持基板が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するものとすることができる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、導き出したものである。
【００５５】
表１に、半導体基板４１のオフ角（°）と、コンタクト層３の表面の凹凸の高さ（ｎｍ）と、コンタクト層３と支持基板１との接合強度との関係を示す。ここで、表１のデータは、以下のようにして得たものである。
【００５６】
まず、直径２インチのＧａＡｓからなる半導体基板４１の｛１００｝面から＜０１１＞方向に様々なオフ角でオフした半導体基板４１の表面上に、実施の形態と同様にして、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次エピタキシャル成長させ、最表面がコンタクト層３となる試料を作製する。
【００５７】
次に、コンタクト層３の表面の凹凸の高さをＡＦＭ（Atomic Force Microscope）を用いて測定し、その後、当該コンタクト層３の表面と支持基板１とを金属層２で貼り合わせたときのコンタクト層３と支持基板１との接合強度の評価を目視により以下の基準に基づいて行なった。
【００５８】
Ａ…支持基板１がコンタクト層３から剥離しなかった。
Ｂ…支持基板１がコンタクト層３から剥離した。
【００５９】
【表１】
2013140861.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、オフ角が２°〜１５°の範囲では、オフ角の増大に伴って、コンタクト層３の表面の凹凸の高さが低くなる傾向が見られた。しかしながら、オフ角を１５°よりも大きくした場合でも、コンタクト層３の表面の凹凸の高さに変化が見られなかった。
【００６１】
また、表１に示すように、コンタクト層３と支持基板１との接合強度の評価においてはコンタクト層３の表面の凹凸が最も高くなるオフ角が２°のときに、支持基板１がコンタクト層３から剥離する割合が最も高かった。
【００６２】
図５に、半導体基板４１のオフ角（°）と、上記のようにして作製した試料のコンタクト層３の表面に形成されたヒロックの個数（個／直径２インチ）との関係を示す。
【００６３】
図５に示すように、半導体基板４１の表面が｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有する場合にはヒロック数が少なくなり、オフ角が１５°のときにヒロック数は最小となっていた。
【００６４】
半導体基板４１の表面にオフ角を設けることにより、半導体基板４１の表面のテラスと呼ばれる平坦部分が狭くなり、キンクと呼ばれる階段部分が多くなる。これにより、原子が整然と成長しやすくなり、半導体基板４１の表面上にエピタキシャル成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の欠陥が低減するものと考えられる。
【００６５】
また、半導体基板４１の表面にオフ角を設けた場合でも、半導体基板４１の表面にオフ角が小さすぎると、半導体基板４１の表面にオフ角を設けたことによる効果が得られない。一方、半導体基板４１の表面のオフ角が大きすぎると、｛５１１｝面または｛４１１｝面が表面に現れることにより、半導体基板４１の表面上にエピタキシャル成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の欠陥が再度増加するものと考えられる。
【００６６】
図６に、上記のようにして作製した実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の開放電圧Ｖoc（Ｖ）と、ヒロック数（個／直径２インチ）との関係を示す。
【００６７】
図６に示すように、ヒロック数が４０（個／直径２インチ）未満である場合には、実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の開放電圧Ｖoc（Ｖ）の値が飛躍的に高くなることがわかる。
【００６８】
図５に示されるように、ヒロック数が４０（個／直径２インチ）未満となるのは、半導体基板４１の表面が｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を有する場合である。
【００６９】
さらに、表１に示す支持基板１の接合強度の結果を考慮すると、半導体基板４１の表面に｛１００｝面から＜０１１＞方向に５°以上２５°以下のオフ角を設けた場合には、支持基板１が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができると考えられる。
【００７０】
また、図６に示す結果からは、ヒロック数が少なくなるにしたがって実施の形態のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の開放電圧Ｖoc（Ｖ）の値が高くなる傾向を読み取ることができる。さらに、図５に示す結果からは、ヒロック数が大きく減少するのは、半導体基板４１の表面に｛１００｝面から＜０１１＞方向に１０°以上２０°以下のオフ角を設けた場合である。
【００７１】
さらに、表１に示す支持基板１の接合強度の結果を考慮すると、半導体基板４１の表面に｛１００｝面から＜０１１＞方向に１０°以上２０°以下のオフ角を設けた場合には、支持基板１がより剥がれにくく、かつより優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を得ることができると考えられる。
【００７２】
なお、半導体基板４１としてＧａＡｓ基板以外のたとえばＧｅ基板を用いた場合、および半導体基板４１の直径が２インチ以外の場合にも上記と同様の結果が得られるものと考えられる。
【００７３】
また、上記の結果から、たとえば以下の（ｉ）および（ｉｉ）の場合には、支持基板１が剥がれにくく、かつ優れた特性を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池を好適に得ることができるものと考えられる。
【００７４】
（ｉ）（半導体基板４１：ＧａＡｓ）／（第三セル３０：ＩｎＧａＡｓ）／（組成変成バッファ層４：ＩｎxＧａ1-xＰ）／（第二セル２０：ＧａＡｓ）／（第一セル１０：ＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＰ）
（ｉｉ）（半導体基板４１：Ｇｅ）／（第三セル３０：ＩｎＧａＡｓ）／（組成変成バッファ層４：ＩｎxＧａ1-xＰ）／（第二セル２０：ＩｎＧａＡｓ）／（第一セル１０：ＩｎＧａＰまたはＡｌＩｎＧａＰ）
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池の製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  支持基板、２，９  金属層、３，７，８  コンタクト層、４  組成変成バッファ層、５，６  ｐ／ｎトンネルダイオード層、１０  第一セル、１１  第一セルＢＳＦ層、１２  第一セルベース層、１３  第一セルエミッタ層、１４  第一セル窓層、２０  第二セル、２１  第二セルＢＳＦ層、２２  第二セルベース層、２３  第二セルエミッタ層、２４  第二セル窓層、３０  第三セル、３１  第三セルＢＳＦ層、３２  第三セルベース層、３３  第三セルエミッタ層、３４  第三セル窓層、４１  半導体基板、４２  エッチングストップ層、５０  反射防止膜。
【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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