"第1伝導型からなる第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成される増感層と、前記増感層上に形成され、第2伝導型からなる第2伝導層と、を備える光電変換装置であって、前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、第1の膜厚である第1半導体と第2の膜厚である第2半導体とを有する光電変換装置。前記第1の膜厚が前記第1半導体のx1分子層厚であり、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であるとき、前記x1とx2との比x1/x2が、およそ1/2、2/3、1、および4の少なくともいずれかである請求項1に記載の光電変換装置。前記第1伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx11分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx12分子層厚であり、前記第2伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx21分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx22分子層厚であり、前記増感層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx31分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx32分子層厚であるとき、x11,x12=ax31,x32、および、x21,x22=ax31,x32の少なくともいずれかである請求項1に記載の光電変換装置。前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、第3の膜厚である前記第1半導体および第4の膜厚である前記第2半導体をさらに有し、前記第1伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx11分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx12分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx13分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx14分子層厚であり、前記第2伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx21分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx22分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx23分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx24分子層厚であり、前記増感層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx31分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx32分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx33分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx34分子層厚であるとき、x11,x12=ax13,x14、x21,x22=ax23,x24、および、x31,x32=ax33,x34の少なくともいずれかである請求項1に記載の光電変換装置。前記第1半導体および前記第2半導体は、格子整合して交互に積層される請求項1に記載の光電変換装置。前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかのバンドギャップエネルギーを有し、前記増感層は、約0.94eV以下のエネルギーを光電変換する請求項1に記載の光電変換装置。前記第1半導体のバンドギャップエネルギーが約3.4eVであり、前記第2半導体のバンドギャップエネルギーが約0.63eVである請求項1に記載の光電変換装置。前記第1半導体が窒化ガリウムであり、前記第2半導体が窒化インジウムである請求項1に記載の光電変換装置。前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、前記第1の半導体と前記第2の半導体とで構成される自然超格子構造を有する請求項1に記載の光電変換装置。前記第1の膜厚であるx1分子層厚と、前記第2の膜厚であるx2分子層厚とが、x1,x2=1,2、2,3、1,1、3,2、2,1、および4,1分子層厚のいずれかに該当する請求項2に記載の光電変換装置。前記増感層に生成された電荷坦体が、前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかへ移動自在である請求項1に記載の光電変換装置。前記第1伝導層は第1バンドギャップエネルギーを有し、前記第2伝導層は第2バンドギャップエネルギーを有し、前記増感層は第3バンドギャップエネルギーを有し、前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーの少なくともいずれかは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかに相当し、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さい請求項1に記載の光電変換装置。前記第1の膜厚が前記第1半導体の1分子層厚であるか、または前記第2の膜厚が前記第2半導体の1分子層厚である請求項1に記載の光電変換装置。第1バンドギャップエネルギーを有する第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成され、第3バンドギャップエネルギーを有するInN増感層と、前記InN増感層上に形成され、第2バンドギャップエネルギーを有する第2伝導層と、を備える太陽電池であって、前記第1伝導層または前記第2伝導層のいずれかが、第1の膜厚であるInNまたは第2の膜厚であるGaNを備え、前記InN増感層の膜厚が2分子層以下であり、前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかに相当し、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さく、その差が500meV以下であり、前記InN増感層に生成された電荷坦体が、前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかへバンド内遷移する太陽電池。前記第1の膜厚がInNの1分子層厚であるか、または前記第2の膜厚がGaNの1分子層厚である請求項14に記載の太陽電池。前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1/2、2/3、1、3/2、2、および4のいずれかである請求項14に記載の太陽電池。前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,2、2,3、1,1、3,2、2,1、および4,1のいずれかである請求項16に記載の太陽電池。前記バンド内遷移が、0.94eVより低エネルギーの光吸収によって誘起される請求項14に記載の太陽電池。前記バンド内遷移が、室温以上の熱エネルギーによって誘起される請求項14に記載の太陽電池。複数セルからなるタンデム型太陽電池であって、前記複数セルのうち少なくとも1つは、第1バンドギャップエネルギーを有する第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成され、第3バンドギャップエネルギーを有する増感層と、前記増感層上に形成され、第2バンドギャップエネルギーを有する第2伝導層と、を備え、前記第1伝導層または前記第2伝導層または前記増感層のいずれかが、第1の膜厚であるInNまたは第2の膜厚であるGaNを備え、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さい、タンデム型太陽電池。前記複数セルの段数が2の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1または4のいずれかである請求項20に記載のタンデム型太陽電池。前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,1または4,1のいずれかである請求項21に記載のタンデム型太陽電池。前記複数セルの段数が3の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ2/3、3/2、または4のいずれかである請求項20に記載のタンデム型太陽電池。前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=2,3、3,2または4,1のいずれかである請求項23に記載のタンデム型太陽電池。前記複数セルの段数が4の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1/2、1、2、または4のいずれかである請求項20に記載のタンデム型太陽電池。前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,2、1,1、2,1または4,1のいずれかである請求項25に記載のタンデム型太陽電池。前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかである請求項20に記載のタンデム型太陽電池。特許文献1に記載されるタンデム型太陽電池を構成するのは、組成比の異なる窒化インジウムガリウムInGaNセルである。InGaNは、窒化インジウムInNと窒化ガリウムGaNとの混晶系であるが、その非混和性が強く、In組成が高くなるに従い太陽電池として動作するのに足りる結晶品質を得ることが困難になる。また、太陽電池を構成する際には、成長基板とInGaNセルとの間、およびセル内部でのヘテロ構造における格子不整合が問題となり、接合領域で格子欠陥が高密度に生成される。これらの結果、太陽電池における接合漏れ電流を増大させ、光電変換効率を著しく損なうといった問題がある。この問題は、In組成が30を越える混晶組成領域で顕著となる。例えば、4タンデムInGaN太陽電池における第1セルでIn組成を約41として、適応波長域を長波長側へ拡大することを目指しても、設計通りの変換効率を得ることは極めて困難であることを発明者らは見出した。一方で、窒化インジウムInNおよび高In組成窒化インジウムガリウムInGaN混晶には、伝導性制御に関する特異な問題がある。すなわち、窒化インジウムInNおよび高In組成窒化インジウムガリウムInGaN混晶には、結晶内部に残留ドナーが高密度に存在する。また結晶表面界面および欠陥近傍に高密度電子が存在する。これらによって窒化インジウムInNおよび高In組成窒化インジウムガリウムInGaN混晶では、p型伝導性制御の困難性が高くなり、結晶および素子の正確な電気特性評価も困難となる。この伝導性制御に関する問題は、In組成の増大につれてより顕著となる。すなわち、特許文献1に記載されるタンデム型太陽電池は、上述した問題点に阻まれ、期待される変換効率を実現することは極めて困難であることを発明者らは見出した。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、InGaNタンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、さらに窒化インジウムInNまたは高In組成窒化インジウムガリウムInGaN混晶でのp型伝導性制御の問題を回避しつつ、高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することを目的とする。さらに、本発明は、タンデム型太陽電池における各セルでの混晶組成制御を容易にし、格子欠陥による漏れ電流を低減させ、高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することを目的とする。本発明の第1態様に係る光電変換装置は、第1伝導型からなる第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成される増感層と、前記増感層上に形成され、第2伝導型からなる第2伝導層と、を備える光電変換装置であって、前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、第1の膜厚である第1半導体と第2の膜厚である第2半導体とを有する。本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx1分子層厚であり、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であるとき、前記x1とx2との比x1/x2が、およそ1/2、2/3、1、および4の少なくともいずれかであってもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx11分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx12分子層厚であり、前記第2伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx21分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx22分子層厚であり、前記増感層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx31分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx32分子層厚であるとき、x11,x12=ax31,x32、およびx21,x22=ax31,x32の少なくともいずれかであってもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、第3の膜厚である前記第1半導体および第4の膜厚である前記第2半導体をさらに有し、前記第1伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx11分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx12分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx13分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx14分子層厚であり、前記第2伝導層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx21分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx22分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx23分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx24分子層厚であり、前記増感層では、前記第1の膜厚が前記第1半導体のx31分子層厚、前記第2の膜厚が前記第2半導体のx32分子層厚、前記第3の膜厚が前記第1半導体のx33分子層厚、および前記第4の膜厚が前記第2半導体のx34分子層厚であるとき、x11,x12=ax13,x14、x21,x22=ax23,x24、およびx31,x32=ax33,x34の少なくともいずれかであってもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1半導体および前記第2半導体は、格子整合して交互に積層されてもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかのバンドギャップエネルギーを有してもよく、前記増感層は、約0.94eV以下のエネルギーを光電変換してもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1半導体のバンドギャップエネルギーが約3.4eVでもよく、前記第2半導体のバンドギャップエネルギーが約0.63eVでもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1半導体が窒化ガリウムでもよく、前記第2半導体が窒化インジウムでもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1伝導層および前記第2伝導層および前記増感層の少なくともいずれかが、前記第1の半導体と前記第2の半導体とで構成される自然超格子構造を有してもよい。また、本発明の第1態様に係る光電変換装置では、前記第1の膜厚であるx1分子層厚と、前記第2の膜厚であるx2分子層厚とが、x1,x2=1,2、2,3、1,1、3,2、2,1、および4,1分子層厚のいずれかに該当してもよい。本発明の第1態様である光電変換装置において、前記増感層に生成された電荷坦体が、前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかへ移動自在であることが好ましい。本発明の第1態様である光電変換装置では、前記第1伝導層は第1バンドギャップエネルギーを有してもよく、前記第2伝導層は第2バンドギャップエネルギーを有してもよく、前記増感層は第3バンドギャップエネルギーを有してもよく、前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーの少なくともいずれかは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかに相当してもよく、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さくてもよい。本発明の第1態様である光電変換装置では、前記第1の膜厚が前記第1半導体の1分子層厚でもよく、または前記第2の膜厚が前記第2半導体の1分子層厚でもよい。本発明の第2態様である太陽電池は、第1バンドギャップエネルギーを有する第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成され、第3バンドギャップエネルギーを有するInN増感層と、前記InN増感層上に形成され、第2バンドギャップエネルギーを有する第2伝導層と、を備える太陽電池であって、前記第1伝導層または前記第2伝導層のいずれかが、第1の膜厚であるInNまたは第2の膜厚であるGaNを備え、前記InN増感層の膜厚が2分子層以下であり、前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかに相当し、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さく、その差が500meV以下であり、前記InN増感層に生成された電荷坦体が、前記第1伝導層および前記第2伝導層の少なくともいずれかへバンド内遷移する。本発明の第2態様である太陽電池では、前記第1の膜厚がInNの1分子層厚であってもよく、または前記第2の膜厚がGaNの1分子層厚であってもよい。本発明の第2態様である太陽電池では、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であるとき、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1/2、2/3、1、3/2、2、および4のいずれかでもよい。本発明の第2態様である太陽電池では、前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,2、2,3、1,1、3,2、2,1、および4,1のいずれかでもよい。本発明の第2態様である太陽電池では、前記バンド内遷移が、0.94eVより低エネルギーの光吸収によって誘起されてもよい。本発明の第2態様である太陽電池では、前記バンド内遷移が、室温以上の熱エネルギーによって誘起されてもよい。本発明の第3態様である太陽電池は、複数セルからなるタンデム型太陽電池であって、前記複数セルのうち少なくとも1つは、第1バンドギャップエネルギーを有する第1伝導層と、前記第1伝導層上に形成され、第3バンドギャップエネルギーを有するInN増感層と、前記InN増感層上に形成され、第2バンドギャップエネルギーを有する第2伝導層と、を備え、前記第1伝導層または前記第2伝導層のいずれかが、第1の膜厚であるInNまたは第2の膜厚であるGaNを備え、前記InN増感層の膜厚が2分子層以下であり、前記第3バンドギャップエネルギーは、前記第1および前記第2バンドギャップエネルギーよりも小さく、その差が500meV以下であり、前記InN増感層に生成された電荷坦体が、前記第1伝導層および前記第2伝導層または前記増感層の少なくともいずれかへバンド内遷移する。本発明の第3態様である太陽電池では、前記複数セルの段数が2の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1または4のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,1または4,1のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記複数セルの段数が3の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ2/3、3/2、または4のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=2,3、3,2または4,1のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記複数セルの段数が4の場合、前記第1の膜厚がGaNのx1分子層厚であり、かつ前記第2の膜厚が前記第2半導体のx2分子層厚であり、前記x1およびx2の比x1/x2が、およそ1/2、1、2、または4のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記x1およびx2が自然数であり、x1,x2=1,2、1,1、2,1または4,1のいずれかでもよい。本発明の第3態様である太陽電池では、前記第1バンドギャップエネルギーおよび第2バンドギャップエネルギーは、約2.13eV、約1.94eV、約1.63eV、約1.37eV、約1.25eV、および約0.94eVのいずれかでもよい。以上説明したように、本発明によれば、窒化物半導体タンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、漏れ電流成分を低減させ、さらに窒化インジウムInNまたは高In組成窒化インジウムガリウムInGaN混晶でのp型伝導性制御の問題を回避しつつ、高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することができる。また、本発明によれば、窒化物系半導体タンデム型太陽電池における混晶組成制御を容易にし、格子欠陥による漏れ電流を低減させ、さらに窒化インジウムまたは高In組成窒化インジウムガリウム混晶でのp型伝導性制御の問題を回避しつつも、高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することができる。以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。但し、この実施例の記載は、本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。[第1実施形態]本願発明の太陽電池の構成について、図1~図4を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る太陽電池110の構成例を示すブロック図である。図1において、太陽電池110は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶以下、n-InNx1/GaNx2層112と、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112上に形成される増感層113と、増感層113上に形成されるp型窒化インジウムガリウム疑似混晶以下、p-InNx1/GaNx2層114と、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112に電気的に接続される図示しないn型電極と、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114に電気的に接続される図示しないp型電極と、によって構成される。n-InNx1/GaNx2層112は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、電子をn型電極に輸送するために用いられる。p-InNx1/GaNx2層114は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、正孔をp型電極に輸送するために用いられる。従って、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114の抵抗率および層厚は、キャリア輸送および収率の観点でそれぞれが好適に調整される。増感層113は、pn接合を形成する窒化インジウムガリウム疑似混晶InNx1/GaNx2の禁制帯幅バンドギャップエネルギーに対応した太陽光のみならず、より長波長の光をも光電変換に利用可能にする光熱増感作用のために用いられる。後で述べるように、増感層113の作用によって、太陽電池110からの発生電圧を向上させ、高い変換効率の太陽電池を構成することができる。図示しないn型電極およびp型電極は、発生した電力を外部に取り出すために用いられる。図2は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶n-InNx1/GaNx2層112の構成例を示すブロック図である。疑似混晶とは、例えば、超薄膜GaNと超薄膜InNの交互積層構造のことを差し、その層厚比体積比と等価な混晶組成比であるInGaN三元混晶と同じ物性を示す。図2において、n-InNx1/GaNx2層112は、層厚x1分子層x1MLであるInNと層厚x2分子層x2MLであるGaNからなる短周期超格子115と、短周期超格子層115下に形成される下地層116と、によって構成される。図3は、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶p-InNx1/GaNx2層114の構成例を示すブロック図である。図3において、p-InNx1/GaNx2層114は、層厚x1分子層x1MLであるInNと層厚x2分子層x2MLであるGaNからなる短周期超格子117と、短周期超格子層117下に形成される下地層118と、によって構成される。図1に示す太陽電池110は周知の半導体製造技術などで結晶成長される。結晶成長がc面成長する場合では、InNとGaNでは約11の格子不整合度を有しているため、通常では高密度の格子欠陥が導入されてしまう。この格子欠陥は、太陽電池の素子特性を著しく劣化させる。ところが、InNとGaNのような格子不整合系においても、層厚が十分薄くなると互いが弾性変形を保持し、疑似格子整合系を形成することが可能となる。すなわち、格子欠陥の導入を抑制することが可能となる。短周期超格子115および117は、これに該当するコヒーレント構造を提供する。InNとGaNは非混和系であるために、それらの混晶であるInGaNは均一な混晶組成が得られにくい。ところが、上述した短周期超格子115および117の成長は、均一に混ぜる必要はない。すなわち、上記非混和性を有効に利用することで、極めて構造完全性に優れたInN/GaN短周期超格子が形成されることを発明者らは見出した。さらに、上記非混和性が有効に機能することによって、通常の結晶成長とは異なる自己秩序的かつ自己停止的な成長プロセスが利用可能となり、InNおよびGaNの分子層オーダでの超薄膜構造制御が容易になる。InNの成長温度は、例えば分子線エピタキシーMBE法では約600°C以下に限られていたが、分子層オーダ超薄膜InNでは、600°C以上の成長が可能となることも発明者らは見出した。この高温成長によって、InN/GaN短周期超格子の結晶性は飛躍的に向上する。すなわち、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114は、短周期超格子115および117による疑似格子整合系が格子欠陥を抑制し、さらに高温成長による結晶性向上による作用効果によって、太陽電池の素子特性を劣化させることなく高い変換効率を可能とする。続いて、太陽電池110の主要な構成要素である増感層113について説明する。図4は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112、増感層113、およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114の実効バンドラインナップを示した概念図である。図4において、図1と同様に、増感層113がn-InNx1/GaNx2層112とp-InNx1/GaNx2層114とによって挟まれており、CBMとVBMは、の伝導帯底部と価電子帯頂部をそれぞれ示し、図中左から右に向かってエネルギーが高くなる配置となっている。InNとGaNの禁制帯幅バンドギャップエネルギーは室温でそれぞれ約0.63eVと約3.4eVである。n-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114の実効バンドギャップエネルギーは、構成するInNおよびGaNの各層厚x1およびx2を変えることにより、上記約0.63eVと約3.4eVとの間で任意に制御される。また、増感層113のバンドギャップエネルギーは、前記n-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114の実効バンドギャップエネルギーよりも小さく設定される。この増感層113のバンドギャップエネルギーと、前記n-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114の実効バンドギャップエネルギーとの差は、500meVより小さいことが好ましい。また、前記エネルギー差は200meVより小さいとさらに好ましい。これらエネルギー差の値であれば、室温における熱励起過程でも、増感層113からn-GaN層112およびp-GaN層114へのキャリア移動が一部可能となる。この条件を満たすように、増感層113は、例えば、InGaNまたはInN/GaN短周期超格子、もしくはそれらによって構成される。さらに、例えば、InNでも吸収しない光子エネルギー約0.63eV未満の光を吸収するバンド内遷移過程を利用することで、増感層113からn-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114へのキャリア移動が促進される。太陽光スペクトルで、例えば、AM1.5スペクトルにおいて、この約0.63eV未満のスペクトル領域は決して見過ごすことはできなく、照射パワー密度で約4、光子密度で約9も存在する。増感層113は、n-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114の界面領域、すなわち、pn接合近傍に位置することから、内在電界が印加されている。増感層113でバンド間吸収により生成されたキャリアは、この内在電界により速やかに空間的に分離されるため、再結合確率は無視できるほど小さくなる。このため、増感層113に生成された電子および正孔は、それぞれが上述した熱励起または赤外光吸収バンド内遷移によって、n-InNx1/GaNx2層112およびp-InNx1/GaNx2層114へのキャリア移動させる光熱増感作用が発現する。この光熱増感作用は、太陽電池の動作特性を向上させる。例えば、上記エネルギー差が200meVである場合、光熱増感作用によって、200meV相当の電圧増大を獲得し、太陽電池110の開放端電圧は増大する。すなわち、基礎吸収端が同一であるInGaN三元混晶pn接合と比較すれば、吸収可能な光子数は同一であるため、短絡電流密度も同一である。しかし、光熱増感作用によって、開放端電圧が増大し、太陽電池の変換効率を向上することに寄与する。なお、第1実施形態では、InN/GaNの短周期超格子による構成について述べてきたが、これだけに限定されず、例えば窒化インジウムガリウムアルミニウム以下、InxGayAl1-x-yN、xおよびyの範囲は0≦x,y≦1による短周期超格子、ならびにInxGayAl1-x-yN疑似混晶によるpn接合と増感層との構成も可能である。この構成によれば、混晶比xおよびyを変化させることで、InxGayAl1-x-yNの禁制帯幅を任意に変化させることができる。また、第1実施形態では、窒化インジウムガリウム疑似混晶のpn接合による構成について述べてきたが、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114を構成する下地層116および118も、同様に短周期超格子によって構成されてもよい。この構成の一例として、下地層116および118が短周期超格子115および117で構成された場合、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114が、InN/GaN短周期超格子のみで構成することができ、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制がさらに顕著となる。第1実施形態で述べたInN/GaN短周期超格子、およびn型窒化インジウムガリウム疑似混晶層112およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層114は、超薄膜InNおよび超薄膜GaNを人為的に交互積層したもののみならず、熱処理、レーザー照射、または電子線照射などの処理によって、自発的に現れる準安定ナノ構造自然超格子であってもよい。この構成によれば、短周期超格子と同様に、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制が可能となる。さらに、第1実施形態では、図1および図4に示したように、増感層113は1層のみの構成について述べたが、例えば、増感層113が複数挿入された多層構造とする構成も可能である。この構成によれば、複数挿入された増感層113の層数が増加するに従って、吸収する光量は増加するので、光熱増感作用をより増強することができる。この場合、pn接合界面の空乏領域からはみ出す増感層113の多層構造であっても構わない。さらに、増感層113が単層および多層の双方において、増感層113近傍領域のキャリア密度を適当に変化させる変調ドープとする構成も可能である。この構成によって、pn接合界面の空乏領域を好適に制御することができる。[第2実施形態]第1実施形態では、光熱増感効果を有する太陽電池単一セルの構成について説明した。第2実施形態では、第1実施形態で述べたセルが複数からなるタンデム型太陽電池について。図5~図8を参照しながら述べる。特許文献1にある先行技術では、太陽光スペクトルのできるだけ広範囲をカバーさせるために、タンデム構造の最終段セル最長波長対応セルが、光子エネルギーとして約0.63eVまでの光を吸収するpn-InNセルとする構成が開示されている。しかし、窒化インジウムInNおよび高In組成窒化インジウムガリウムInGaNの伝導性制御には大きな問題があり、pn-InN接合を形成することは極めて困難である。さらに、InNの禁制帯幅バンドギャップエネルギーは約0.63eVと小さく、pn-InNセルからの発生電圧は小さい。すなわち、pn-InNセルをタンデム構造の構成要件に組み込んだとしても、作製上の困難性が高まるだけで、変換効率の向上にほとんど寄与しないことを発明者らは見出した。そこで、太陽光スペクトルのできるだけ広範囲を利用するという方針を敢えて取りやめ、すなわち、タンデム構成からpn-InNを排除するといった発想の転換に至り、太陽電池の変換効率を損なうことのない太陽光スペクトルの有効利用に関して検討を行った。図5は、AM1.5太陽光スペクトル示すグラフであり、波長に対する放射パワー灰色、左縦軸に対応と光子数密度黒色、右縦軸に対応を示している。データの出典は、ASTMG173-03ReferenceSpectraDeriviedfromSMARTSv.2.9.2標準スペクトルである。図5に示されるように、太陽光の赤外線波長域には、大気/水分の吸収などによるスペクトル欠損波長域が散見される。特に、InNのバンドギャップエネルギー約0.63eVを含む波長域1350nm-2000nm帯で、このスペクトル欠損が顕著である。すなわち、この波長域をタンデムセルがカバーしなくとも、変換効率に大きな損失をもたらすことはない。また、タンデムセルを構成するInGaN三元混晶、もしくはInGaN疑似混晶は、カバーする波長域をできるだけ短波長とする方が好ましい。すなわち、実効的In組成をできるだけ少なくすることで、上述したInNおよび高In組成InGaNに存在する伝導性制御の問題を回避することが可能となる。上記検討の結果、約0.92eV波長1352nmまでの太陽光スペクトル成分は、タンデム構造の各セルがバンド間遷移により吸収し、すなわち、電流成分として利用する。一方、それより長波長領域の太陽光スペクトル成分は、光熱増感作用におけるバンド内励起ソースとして活用する方針を発明者らは得た。約0.63eV波長1968nmまでの太陽光スペクトルを、バンド間遷移としてタンデムセルがカバーした場合以下、0.63-cutoffとするでは、光子数密度としては3.5×1021m-2s-1nm-1であったが、約0.92eV波長1352nmまでとした場合以下、0.92-cutoffとするでは、3.0×1021m-2s-1nm-1と低減する。しかし、長波長対応の最終段セルからの発電寄与はあまり大きくないため、タンデム型太陽電池としての変換効率は、0.63-cutoffと0.92-cutoffとではほぼ同等であることを後に示す。続いて、約0.92eVまでの太陽光スペクトル成分をバンド間遷移に利用する場合0.92-cutoffの、タンデム構造について説明する。タンデム型太陽電池では、複数からなる各セルでの発生電流を一定とする電流保存則を満足させなければならない。前記電流保存則に従い、2~4接合型2~4タンデム型太陽電池の設計を行った。図6は、2セルからなるタンデム型太陽電池2タンデムの構成例を示す概念図であり、各セルは、前記電流保存則を満足するpn-InGaN接合と、それに挟まれる増感層と、によって構成される。増感層の特徴は、図4を参照しながら上述した通りであるが、pn-InGaNと増感層との間のポテンシャル障壁の大きさバンドギャップエネルギー差は、200×InGaNの実効的Ga組成meVとベガード則的な線形近似によって決めた。例えば、前記エネルギー差は、pn-GaN接合に増感層が埋め込まれている場合では200meVであり、pn-In0.5Ga0.5N接合に埋め込まれている場合では100meVである。0.92eV波長1352nmまでの太陽光スペクトルに対して、2セルで電流保存則を満足させるためには、図6左側に示されるように、pn-InGaN接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ1.63eVおよび0.94eVとなる。0.92eVまでの太陽光スペクトルに対して、第2最終セルにおけるInGaNのバンドギャップが0.92eVと差異があるのは、光熱増感作用によるもので、この場合の上記ポテンシャル障壁が20meVであることに対応する。このとき、1.63eVおよび0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.51および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図6中央に示されるように、それぞれIn1/2Ga1/2NおよびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で置き換えできることが示された。この離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成をInN/GaN短周期超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図6右側に示す。In1/2Ga1/2Nは、InNとGaNの層厚比InN:GaN=1:1に対応し、例えば、1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN1/GaN1とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN4/GaN1とするが該当する。図7は、3セルからなるタンデム型太陽電池3タンデムの構成例を示す概念図であり、各セルは前記電流保存則を満足するpn-InGaN接合と、それに挟まれる増感層と、によって構成される。0.92eV波長1352nmまでの太陽光スペクトルに対して、3セルで電流保存則を満足させるためには、図7左側に示されるように、pn-InGaN接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ1.94eV、1.37eV、および0.94eVとなる。0.92eVまでの太陽光スペクトルに対して、第3最終セルにおけるInGaNのバンドギャップが0.92eVと差異があるのは、光熱増感作用によるもので、この場合の上記ポテンシャル障壁が20meVであることに対応する。このとき、1.94eV、1.37eVおよび0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.40、0.61、および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図7中央に示されるように、それぞれIn2/5Ga3/5N、In3/5Ga2/5N、およびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で置き換えできることが示された。この、離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成をInN/GaN短周期超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図7右側に示す。例えば、In2/5Ga3/5Nは2分子層InN2ML-InN/3分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN2/GaN3とするであり、In3/5Ga2/5Nは3分子層InN3ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN短周期超格子以下、InN3/GaN2とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN4/GaN1とするが該当する。図8は、4セルからなるタンデム型太陽電池4タンデムの構成例を示す概念図であり、各セルはpn-InGaN接合と、それに挟まれる増感層と、によって構成される。0.92eV波長1352nmまでの太陽光スペクトルに対して、4セルで電流保存則を満足させるためには、図8左側に示されるように、pn-InGaN接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ2.13eV、1.63eV、1.25eV、および0.94eVとなる。0.92eVまでの太陽光スペクトルに対して、第4最終セルにおけるInGaNのバンドギャップが0.92eVと差異があるのは、光熱増感作用によるもので、この場合の上記ポテンシャル障壁が20meVであることに対応する。このとき、2.13eV、1.63eV、1.25eV、および0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.34、0.51、0.66、および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図8中央に示されるように、それぞれIn1/3Ga2/3N、In1/2Ga1/2N、In2/3Ga1/3N、およびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で置き換えできることが示された。この、離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成をInN/GaN短周期超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図8右側に示す。例えば、In1/3Ga2/3Nは1分子層InN1ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN短周期超格子以下、InN1/GaN2とするであり、In1/2Ga1/2Nは1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN1/GaN1とするであり、In2/3Ga1/3Nは2分子層InN2ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN2/GaN1とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN4/GaN1とするが該当する。以上述べたように、0.92eV波長1352nmまでの太陽光スペクトルに対して、2~4タンデム構造での電流保存則を満足させると、いずれのタンデム構造も、あたかもマジックナンバー的な離散的分数の混晶組成比と成ることが分かった。2および4タンデム構造の場合を見れば明らかであるが、タンデム数が2~4の倍数においても、前記マジックナンバー的な離散的分数の混晶組成比は現れてくる。これらの混晶組成比は、単なるInN/GaN短周期超格子疑似混晶での置き換えができるだけではなく、3元InGaN混晶より優位な作用効果がある。InNとGaNは、格子不整合系であり、かつ非混和性が強いために、タンデム型太陽電池で必要とされる、In組成30超を有するInGaN混晶のデバイスグレード高品質結晶を得ることが極めて困難である。しかし、InNとGaNを敢えて混ぜないInN/GaN疑似混晶の成長では、上記非混和性はかえって有利に働き、構造完全性の高いセルが構成できる。さらに、超薄膜であるInNとGaNの互いが弾性変形を保持し、疑似格子整合系を形成することが可能となる。すなわち、格子欠陥の導入を抑制することが可能となる。また、In組成揺らぎの影響が大幅に抑制されるので、タンデム構造における波長分割の設計値が忠実に再現される。また、他の化合物半導体でも知られる、いわゆる歪超格子バッファー効果を期待することができ、成長層/成長基板界面で形成される貫通転位の伝搬が抑止され、成長層/成長基板の熱膨張差および残留応力によるクラックが抑制される。さらに、GaN/AlGaN系超格子で知られている、Mgアクセプター活性化エネルギー低減効果も期待することができ、伝導性制御、特にp型伝導性制御が容易になる。[第3実施形態]第3実施形態では、InN/GaN短周期超格子構成よる増感層および傾斜バンド型キャリア走行層について、図9~図17を参照しながら述べる。図9は、第3実施形態に係る太陽電池を構成する増感層のバンドラインナップ例を示した概念図である。図9において、増感層は一例として、InNとGaNの層厚比InN:GaN=1:1を維持する1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN1/GaN1とすると、2分子層InN2ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN短周期超格子以下、InN2/GaN2とすると、で構成される。CBMとVBMは、増感層の伝導帯底部と価電子帯頂部をそれぞれ示し、図中下から上に向かってエネルギーが高くなる配置となっている。図中において、広い禁制帯幅バンドギャップがGaNに該当し、狭い禁制帯幅バンドギャップがInNに該当する。また、EC1,1はInN1/GaN1の実効的伝導帯底部を差し、EC2,2はInN2/GaN2の実効的伝導帯底部を差し、一方、EV1,1はInN1/GaN1の実効的価電子帯頂部を差し、EV2,2はInN2/GaN2の実効的価電子帯頂部をそれぞれ差す。図9に示される増感層の第1の特徴は、超薄膜InNと超薄膜GaNの層厚比が一定であるため、平均格子定数が一定で維持される。すなわち、疑似格子整合系を形成できるため、格子欠陥の導入を抑制することが可能となる。増感層の第2の特徴は、増感層とpn層領域との間のポテンシャル障壁の大きさバンドギャップエネルギー差が、理論計算より数100meV程度となることである。例えば、図9に示すInN1/GaN1とInN2/GaN2とのバンドギャップエネルギー差Ec1,1-Ev1,1とEc2,2-Ev2,2との差は、約110meVである。この値は、上述した光熱増感作用に好適である。続いて、InN/GaN短周期超格子疑似混晶による増感層を有する太陽電池120の構成について述べる。図10において、太陽電池120は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶以下、n-InNx11/GaNx12層122と、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122上に形成される窒化インジウムガリウム疑似混晶以下、InNx31/GaNx32増感層123と、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123上に形成されるp型窒化インジウムガリウム疑似混晶以下、p-InNx21/GaNx22層124と、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122に電気的に接続される図示しないn型電極と、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124に電気的に接続される図示しないp型電極と、によって構成される。n-InNx11/GaNx12層122は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、電子をn型電極に輸送するために用いられる。p-InNx21/GaNx22層124は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、正孔をp型電極に輸送するために用いられる。従って、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122およびp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124の抵抗率および層厚は、キャリア輸送および収率の観点でそれぞれが好適に調整される。InNx31/GaNx32増感層123は、pn接合を形成する窒化インジウムガリウム疑似混晶短周期超格子の禁制帯幅バンドギャップエネルギーに対応した太陽光のみならず、より長波長の光をも光電変換に利用可能にする光熱増感作用のために用いられる。後で述べるように、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123の作用によって、太陽電池120からの発生電圧を向上させ、高い変換効率の太陽電池を構成することができる。図示しないn型電極およびp型電極は、発生した電力を外部に取り出すために用いられる。図11は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶InNx11/GaNx12層122の構成例を示すブロック図である。疑似混晶とは、例えば、超薄膜GaNと超薄膜InNの交互積層構造のことを差し、その層厚比体積比と等価な混晶組成比であるInGaN三元混晶と同じ物性を示す。図11において、InNx11/GaNx12層122は、層厚x11分子層x11MLであるInNと層厚x12分子層x12MLであるGaNからなる短周期超格子125と、短周期超格子125下に形成される下地層126と、によって構成される。図12は、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶InNx21/GaNx22層124の構成例を示すブロック図である。図12において、p-InNx21/GaNx22層124は、層厚x21分子層x21MLであるInNと層厚x22分子層x22MLであるGaNからなる短周期超格子127と、短周期超格子127下に形成される下地層128と、によって構成される。図13は、窒化インジウムガリウム疑似混晶InNx31/GaNx322増感層123の構成例を示すブロック図である。図13において、InNx31/GaNx32層123は、層厚x31分子層x31MLであるInNと層厚x32分子層x32MLであるGaNからなる短周期超格子によって構成される。図10に示す太陽電池120は周知の半導体製造技術などで結晶成長される。結晶成長がc面成長する場合では、InNとGaNでは約11の格子不整合度を有しているため、通常では高密度の格子欠陥が導入されてしまう。この格子欠陥は、太陽電池の素子特性を著しく劣化させる。ところが、InNとGaNのような格子不整合系においても、層厚が十分薄くなると互いが弾性変形を保持し、疑似格子整合系を形成することが可能となる。すなわち、格子欠陥の導入を抑制することが可能となる。特に、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124および窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123のすべて、もしくは一部が、それらを構成するInN/GaN短周期超格子におけるInNとGaNとの層厚比を一定に保つことで、疑似格子整合系を形成するコヒーレント構造が、格子欠陥を抑制する。InNとGaNは非混和系であるために、それらの混晶であるInGaNは均一な混晶組成が得られにくい。ところが、上述した短周期超格子125および127、ならびに窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123を構成する短周期超格子の成長では、均一に混ぜる必要はない。すなわち、上記非混和性を有効に利用することで、極めて構造完全性に優れたInN/GaN短周期超格子が形成されることを発明者らは見出した。さらに、上記非混和性が有効に機能することによって、通常の結晶成長とは異なる自己秩序的かつ自己停止的な成長プロセスが利用可能となり、InNおよびGaNの分子層オーダでの超薄膜構造制御が容易になる。InNの成長温度は、例えば分子線エピタキシーMBE法では約600°C以下に限られていたが、分子層オーダ超薄膜InNでは、600°C以上の成長が可能となることも発明者らは見出した。この高温成長によって、InN/GaN短周期超格子の結晶性は飛躍的に向上する。すなわち、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124および窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123は、少なくとも一部が、それらすべてがより好ましいが、InN/GaN短周期超格子におけるInNとGaNとの層厚比を一定に保つことで、InN/GaN短周期超格子による疑似格子整合構造が格子欠陥を抑制し、さらに高温成長による結晶性向上による作用効果によって、太陽電池の素子特性を劣化させることなく高い変換効率を可能とする。次に、太陽電池120の特徴である傾斜バンド型キャリア走行層について説明する。図14は、第3実施形態に係る太陽電池を構成するキャリア走行層のバンドラインナップ例を示した概念図である。図14において、キャリア走行層は一例として、InNとGaNの層厚比InN:GaN=1:1を維持する1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN短周期超格子以下、InN1/GaN1とすると、2分子層InN2ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN短周期超格子以下、InN2/GaN2とすると、3分子層InN3ML-InN/3分子層GaN3ML-GaN短周期超格子以下、InN3/GaN3とすると、で構成される。CBMとVBMは、増感層の伝導帯底部と価電子帯頂部をそれぞれ示し、図中下から上に向かってエネルギーが高くなる配置となっている。図中において、広い禁制帯幅バンドギャップがGaNに該当し、狭い禁制帯幅バンドギャップがInNに該当する。また、EC1,1はInN1/GaN1の実効的伝導帯底部を差し、EC2,2はInN2/GaN2の実効的伝導帯底部を差し、EC3,3はInN3/GaN3の実効的伝導帯底部を差し、一方、EV1,1はInN1/GaN1の実効的価電子帯頂部を差し、EV2,2はInN2/GaN2の実効的価電子帯頂部を差し、EV3,3はInN3/GaN3の実効的価電子帯頂部をそれぞれ差す。図14に示されるキャリア走行層の第1の特徴は、超薄膜InNと超薄膜GaNの層厚比が一定であるため、平均格子定数が一定で維持される。すなわち、疑似格子整合系を形成できるため、格子欠陥の導入を抑制することが可能となる。キャリア走行層の第2の特徴は、キャリア走行層内で短周期超格子の層厚を変化させることで、バンドギャップエネルギーが連続的、または階段的に変化することである。理論計算より、例えば、図14に示すInN1/GaN1とInN2/GaN2とのバンドギャップエネルギー差Ec1,1-Ev1,1とEc2,2-Ev2,2との差は約110meVであり、InN2/GaN2とInN3/GaN3とのバンドギャップエネルギー差Ec2,2-Ev2,2とEc3,3-Ev3,3との差は約140meVである。このポテンシャルエネルギー差は、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124におけるキャリア輸送効率の向上に寄与する。特に、キャリア拡散長の短い正孔のキャリア収率の向上に好適である。図15は、第3実施形態に係る太陽電池を構成するn型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122の構成例を示したブロック図である。図15において、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122は、下地層126が短周期超格子136によって構成される。これは、図14を参照して上述したキャリア走行層に該当し、適切な短周期超格子の層厚とすることで、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制を維持しながら、電子の輸送効率を向上できる。図16は、第3実施形態に係る太陽電池を構成するp型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124の構成例を示したブロック図である。図16において、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124は、下地層128が短周期超格子138によって構成される。これは、図14を参照して上述したキャリア走行層に該当し、適切な短周期超格子の層厚とすることで、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制を維持しながら、正孔の輸送効率を向上できる。図17は、第3実施形態に係る太陽電池を構成する窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123の構成例を示したブロック図である。図17において、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123は、短周期超格子139および140によって構成される。これは、図14を参照して上述したキャリア走行層の特徴に該当し、適切な短周期超格子の層厚とすることで、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制を維持しながら、増感層にキャリア輸送効率を向上といった作用効果を付与できる。以上述べたように、n型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124および窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123は、少なくとも一部が、それらすべてがより好ましいが、InN/GaN短周期超格子におけるInNとGaNとの層厚比を一定に保つことで、InN/GaN短周期超格子による疑似格子整合構造が格子欠陥を抑制し、太陽電池の素子特性を劣化させることなく高い変換効率を可能とする。第3実施形態で述べたInN/GaN短周期超格子、およびn型窒化インジウムガリウム疑似混晶層122、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123、p型窒化インジウムガリウム疑似混晶層124は、超薄膜InNおよび超薄膜GaNを人為的に交互積層したもののみならず、熱処理、レーザー照射、または電子線照射などの処理によって、自発的に現れる準安定ナノ構造自然超格子であってもよい。この構成によれば、短周期超格子と同様に、コヒーレント構造の特徴である格子欠陥の抑制が可能となる。さらに、第3実施形態では、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123は1層のみの構成について述べたが、複数挿入された多層構造とする構成としてもよい。また、窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123近傍領域のキャリア密度を適当に変化させる変調ドープとする構成としてもよい。この場合、pn接合界面の空乏領域からはみ出す窒化インジウムガリウム疑似混晶増感層123であっても構わない。なお、第3実施形態では、InN/GaNの短周期超格子による構成について述べてきたが、これだけに限定されず、例えば窒化インジウムガリウムアルミニウム以下、InxGayAl1-x-yN、xおよびyの範囲は0≦x,y≦1による短周期超格子、ならびにInxGayAl1-x-yN疑似混晶によるpn接合と増感層との構成も可能である。この構成によれば、混晶比xおよびyを変化させることで、InxGayAl1-x-yNの禁制帯幅を任意に変化させることができる。次に、本発明によるタンデム型太陽電池の変換効率について、図18を参照しながら説明する。図18は、本願発明に係るタンデム型太陽電池における、セル数に対する理論最大変換効率を示すグラフである。入射太陽光は、図5に示すAM1.5スペクトルであり、ASTMG173-03ReferenceSpectraDeriviedfromSMARTSv.2.9.2標準スペクトルである。図18において、白丸○および菱形◆は、本願発明に係るタンデム型太陽電池での理論最大変換効率であるが、白丸○が約0.63eV波長1968nmまでバンド間遷移で吸収するとした場合0.63-cutoffであり、菱形◆が約0.92eV波長1352nmまでバンド間遷移で吸収するとした場合0.92-cutoffである。一方、黒丸●は、特許文献1に記載のタンデム型太陽電池における理論最大変換効率であり、本願発明の従来技術に対する優位性を明らかにするため、参照データとして記載している。例えば、セル数4段において、従来技術黒丸●の理論最大変換効率は45.9であるのに対して、本願発明の理論最大変換効率は、0.63-cutoff白丸○では51.6であり、0.92-cutoff菱形◆では50.8であった。本願発明に係るタンデム型太陽電池での光電変換効率は、従来技術の光電変換効率を上回っているが、光熱増感作用によって、発生電圧を低下させることなく、より長波長成分の光を利用できるためである。さらに、第2実施形態で述べたタンデム構造、すなわち0.92-cutoffは、0.63-cutoffと比べても変換効率に遜色はない。これより、光熱増感作用と、マジックナンバー的混晶組成比との複合により、タンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、さらに窒化インジウムまたは高In組成窒化インジウムガリウム混晶でのp型伝導性制御の問題を回避しつつも、高い光電変換効率を有する太陽電池が提供されることが示され、従来技術からは予想し得なかった本願発明の顕著な優位性が示される。また、0.92-cutoffは、0.63-cutoffと比べて、上記バンド内遷移に利用される光子数は増大しているため、光熱増感作用はより促進される。さらに、本願発明のタンデム型太陽電池は、集光環境化での動作に好適である。これは、レンズ集光による太陽光斜め入射が、光熱増感作用の素過程であるバンド内光吸収遷移を許容とするためであり、さらに集光による加熱がキャリア熱励起を促進するためである。以上述べた通り、上記実施形態により、タンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、さらに窒化インジウムまたは高In組成窒化インジウムガリウム混晶でのp型伝導性制御の問題を回避し、かつ高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することが可能である。[第4実施形態]次に、本願発明の第4実施形態における光増感層について、図19~図20を参照しながら説明する。図19は、第4実施形態に係る太陽電池210の構成例を示すブロック図である。図19において、太陽電池210は、n型窒化ガリウム以下、n-GaN層212と、n-GaN層212上に形成される窒化インジウムInN光増感層213と、InN光増感層213上に形成されるp型窒化ガリウム以下、p-GaN層214と、n-GaN層212に電気的に接続される図示しないn型電極と、p-GaN層214に電気的に接続される図示しないp型電極と、によって構成される。n-GaN層212は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、電子をn型電極に輸送するために用いられる。p-GaN層214は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、正孔をp型電極に輸送するために用いられる。従って、n-GaN層212およびp-GaN層214の抵抗率および層厚はキャリア輸送を効率よく行うために、それぞれが好適に調整される。InN光増感層213は、pn接合を形成するGaNの禁制帯幅バンドギャップエネルギーに対応した光のみならず、より長波長の光をも光電変換に利用可能にする光増感効果のために用いられる。後で述べるように、InN光増感層213の作用によって、太陽電池からの光起電圧を向上させ、高い変換効率の太陽電池を構成することができる。図示しないn型電極およびp型電極は、発生した光起電力を取り出すために用いられる。図19に示す第4実施形態のInN光増感層213もそうであるが、一般にInNはGaN上に周知の半導体製造技術などで製膜される。例えば、c面成長する場合では、InNとGaNでは約11の格子不整合度を有しているため、結晶成長中に高密度の格子欠陥が導入されてしまう。この格子欠陥は、光電変換効率を著しく劣化させる。InNが格子欠陥を導入せずに弾性変形を保持し、GaNに対してコヒーレント成長可能な膜厚の上限、すなわち臨界膜厚、が2分子層2MLであることを発明者らは見出した。InNとGaNは非混和系であるために、それらの混晶であるInGaNは均一な混晶組成が得られにくく、また、In組成の増大に伴い結晶性は劣化する。ところが、上述した2分子層2ML以下の超薄膜InNでは、GaNとの非混和性が有効に機能し、極めて構造完全性に優れた結晶成長が実現されることを発明者らは見出した。これによって、自己秩序的かつ自己停止的なプロセスが可能となり、原子層オーダで急峻なInN/GaN界面が形成される。さらに、InN/GaN2元系超薄膜が疑似混晶を構成することで、組成不均一の問題を本質的に回避した光電変換装置が構成される。InNの成長温度は、例えば分子線エピタキシーMBE法では約600°C以下に限られていたが、2分子層以下の超薄膜InNでは、600°C以上の成長が可能となることも発明者らは見出した。この高温成長によって、超薄膜InNの結晶性は飛躍的に向上する。このように、通常のInNとは異なり、超薄膜InNは特有の物性を示し、この結果、高い光電変換効率内部量子効率を実現する。図20は、GaNとInNのバンドラインナップを示した概念図である。図20において、図19と同様に、InN光増感層213がn-GaN層212とp-GaN層214とによって挟まれており、CBMとVBMは、GaNおよびInNの伝導帯底部と価電子帯頂部をそれぞれ示し、図中左から右に向かってエネルギーが高くなる配置となっている。InNとGaNのバンドギャップエネルギーは、室温でそれぞれ約0.63eVと3.4eVであり、伝導帯バンドオフセットが約2eV、価電子帯バンドオフセットが約0.75eVである。これら大きなポテンシャル障壁は、InN層内に光励起されたキャリアをほぼ完全に閉じ込めるため、このままではキャリアをGaN層に取り出すことができない。一方、InN層の層厚をナノメートルオーダまで薄くしていくと、量子力学的効果によって、電子および正孔の量子準位Ec1およびEv1が図中点線のエネルギー位置に形成される。この、いわゆる量子サイズ効果により、InNの実効バンドギャップエネルギーEc1とEv1との差は0.63eVからシフトする。例えば、2分子層2MLInNの実効バンドギャップエネルギーは、GaNのバンドギャップエネルギー3.4eVより約500meV低くなり、1分子層1MLInNの実効バンドギャップエネルギーは、GaNのバンドギャップエネルギー3.4eVより約200meV低くなることを発明者らは見出した。1~2分子層InN/GaN量子井戸構造では、InN井戸層内のキャリアが感じるポテンシャル障壁は、上述した通り、それぞれ2分子層InNでは約500meV、1分子層InNでは約200meVとなる。これらの値は、通常のInNとGaNのバンドオフセットと比べて大幅に低減されており、室温における熱励起過程でもInN光増感層213からn-GaN層12およびp-GaN層14へのキャリア移動が一部可能となる。さらに、例えば、InNでも吸収しきれない光子エネルギー0.63eV未満の光を吸収するバンド内遷移過程を利用することで、InN光増感層213からn-GaN層212およびp-GaN層214へのキャリア移動がさらに促進される。太陽光スペクトルで、例えばAM1.5スペクトルにおいて、この0.63eV未満のスペクトル領域は決して見過ごすことはできなく、照射パワー密度で約4、光子密度で約9も存在する。すなわち、InN光増感層213の膜厚を2分子層以下の構成とすることで、InN光増感層213でバンド間吸収により生成されたキャリアを、熱励起もしくは例えば0.63eV未満の光を吸収するバンド内遷移によって、n-GaN層12およびp-GaN層214へのキャリア移動させる光増感作用が発現する。この光増感作用は太陽電池の動作特性を向上させる。例えば、1分子層InN/GaN量子井戸の吸収端エネルギー3.2eVと同等のInGaN-pn接合と比較すれば、吸収可能な光子数は同一であるため、短絡電流も同一である。しかし、上記光増感作用によって、約200meV相当のポテンシャル障壁を乗り越えたキャリアを利用できるので、開放電圧は増大する。これは、太陽電池の変換効率を増大させることに寄与する。以上のことから、第4実施形態に係る太陽電池210は、InN光増感層213の実効バンドギャップエネルギーに対応した光を吸収し、光増感作用により光起電圧を増大させることができる。このとき、透過損失となっていた0.63eV未満の光子エネルギーである光をも利用することができ、高出力の太陽電池を得ることができる。なお、第4実施形態では、GaNのpn接合による構成について述べてきたが、これだけに限定されず、例えば窒化インジウムガリウムアルミニウム以下、InxGayAl1-x-yN、xおよびyの範囲は0≦x,y≦1のpn接合による構成も可能である。この構成によれば、混晶比xおよびyを変化させることで、InxGayAl1-x-yNの禁制帯幅を任意に変化させることができる。2分子層以下の層厚を有する超薄膜InNの実効バンドギャップエネルギーも、InxGayAl1-x-yNのバンドギャップエネルギーより数100meV程度小さくなるので、光増感効果を有しながら、太陽電池の効率向上に寄与することができる。また、第4実施形態では、GaNのpn接合による構成について述べてきたが、以下に述べる、InNおよびGaN短周期超格子、すなわちInN/GaN疑似混晶のpn接合による構成も可能である。この構成によれば、InNおよびGaNの層厚制御によって、InN/GaN疑似混晶の実効バンドギャップを変化させることができる。さらに、第4実施形態では、図19および図20に示したように、InN光増感層213は1層のみの構成について述べたが、例えば、InN光増感層213が複数挿入された多層構造とする構成も可能である。この構成によれば、複数挿入されたInN光増感層213の層数が増加するに従って、吸収する光量は増加するので、光増感効果をより増強することができる。この場合、pn接合界面の空乏領域からはみ出すInN光増感層213の多層構造であっても構わない。さらに、InN光増感層213が単層および多層の双方において、InN層をノンドープGaN以下、i-GaN層で挟む、またはキャップする構成も可能である。この構成によって、pn接合界面の空乏領域を好適に制御することができる。[第5実施形態]第4実施形態では、GaNによるpn接合に超薄膜InNが挿入された構成の太陽電池について述べた。高効率太陽電池を作製するには、広い太陽光スペクトルに適合するタンデム構造が有効である。そのためには、第4実施形態の変形例であるInxGayAl1-x-yNによるpn接合に置き換えることによって、禁制帯幅を6.2eV~0.63eVの範囲に対して設定する必要がある。そして、各太陽電池セルが異なる禁制帯幅を有し、受光面から光の進入方向に沿って、禁制帯幅が広い方から狭い方に順になるよう前記セルを積層する。第5実施形態では、前記セルの構成例として、InGaNによるpn接合に超薄膜InNが挿入された太陽電池について、図21~図22を参照しながら述べる。図21は、第5実施形態に係るタンデム型太陽電池を構成する太陽電池セル220の構成例を示すブロック図である。図21において、セル220は、n型窒化インジウムガリウム以下、n-InGaN層222と、n-InGaN層222上に形成される窒化ガリウムGaN層225と、GaN層225上に形成される窒化インジウムInN光増感層223と、InN光増感層223上に形成されるp型窒化インジウムガリウム以下、p-InGaN層224と、によって構成される。n-InGaN層222は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、電子を輸送するために用いられる。p-InGaN層224は、光電変換によって生成された電子正孔対を分離し、正孔を輸送するために用いられる。従って、n-InGaN層222およびp-InGaN層224の抵抗率および層厚はキャリア輸送を効率よく行うために、それぞれが好適に調整される。また、n-InGaN層222およびp-InGaN層224の禁制帯幅バンドギャップエネルギーは、太陽光スペクトルとの整合性、さらにタンデム構造における各セルが同じ電流を発生する電流保存条件を満足するように、その混晶組成比が好適に制御される。InN光増感層223は、pn接合を形成するInGaNのバンドギャップエネルギーに対応した光のみならず、より長波長の光をも光電変換に利用可能にする増感効果のために用いられる。後に述べるように、InN光増感層223の作用によって、太陽電池からの光起電圧を向上させ、高い変換効率の太陽電池セルを得ることができる。次に、第5実施形態に係るセル220を構成するGaN層225について説明する。InN光増感層223の形成は、第4実施形態でも述べたように、下地GaN層との非混和性に基づく自己秩序的かつ自己停止的プロセスを利用している。ところが、InGaNでpn接合を形成する場合、すなわちInNと下地InGaNの組み合わせでは、非混和性が十分に発現しないことを発明者らは見出した。具体例を挙げれば、In組成20程度吸収端波長は約500nmに対応のInGaN上には、自己秩序的かつ自己停止的プロセスによる超薄膜InNの形成は確認されなかった。しかし、セル220をタンデム構造に適合させるために、n-InGaN層222およびp-InGaN層224のIn組成比を増加させる必要がある。これは、pn接合をInxGayAl1-x-yNで構成した場合でも同様に、In組成比xを増加することに対応する。そのため、n-InGaN層222上に直接InN光増感層223の形成を試みると、上記非混和性が抑制されているために、構造完全性の確保が困難になる。上記問題を解消することを目的として、InNの非混和性を利用するために、n-InGaN層222とInN光増感層223の間に、GaN層225を挿入する構成とすることが、第5実施形態のキーポイントである。この構成によって、InN光増感層223とGaN層225との間に非混和性が発現するので、自己秩序的かつ自己停止的プロセスによる超薄膜InNの形成が可能となり、構造完全性の高い超薄膜InNが得られる。図22は、GaN、InGaN、およびInNのバンドラインナップを示した概念図である。図22において、図21と同様に、InN光増感層223とGaN層225とが、n-InGaN層222とp-InGaN層224とによって挟まれており、CBMとVBMは、GaN、InGaN、およびInNの伝導帯底部と価電子帯頂部をそれぞれ示し、図中左から右に向かってエネルギーが高くなる配置となっている。InN光増感層223の実効バンドギャップエネルギーは、電子および正孔の量子準位Ec2およびEv2の差に対応している。第5実施形態において、InN光増感層223が光増感作用を発現するためには、室温におけるキャリア熱励起、さらに、例えばInNでも吸収しきれなかった光子エネルギー0.63eV未満の光を吸収するバンド内遷移によって、InN光増感層223からn-InGaN層222およびp-InGaN層224へのキャリア移動が必要となる。InN光増感層223の膜厚を2分子層以下の構成とすることで、n-InGaN層222およびp-InGaN層224とのポテンシャル障壁は、数100meV程度であり、第4実施形態の場合と同等か、それ以下になる。すなわち、InN光増感層223の膜厚が、1分子層であれば200meV以下であり、2分子層であれば500meV以下であり、これらポテンシャル障壁は、n-InGaN層222およびp-InGaN層224のIn組成が増加するにつれて小さくなる。このエネルギー的考察から、InN光増感層223からn-InGaN層222およびp-InGaN層224へのキャリア移動は可能であり、InN光増感層223は光増感作用を発現すると判断される。このように、InN光増感層223からp-InGaN層224への正孔移動は問題ないが、n-InGaN層222への電子移動の観点で検討すれば、図22に示されるように、GaN層225は電子移動を妨げるポテンシャル障壁に成り得る。この問題を解消するために、すなわち、InN光増感層223とn-InGaN層222との電気的接続を可能にするために、GaN層225の層厚は、電子が量子力学的トンネル可能な薄さまで超薄膜化する。例えば、GaN層225の層厚は10nm以下であり、より好ましくは4分子層以下である。このように、InN光増感層223の層厚を2分子層以下とし、かつGaN層225を超薄膜として構成することで、InN光増感層223でバンド間吸収により生成されたキャリアを、熱励起もしくは例えば0.63eV未満の光を吸収するバンド内遷移によって、n-InGaN層222およびp-InGaN層224へのキャリア移動させる光増感作用が発現する。この光増感作用は太陽電池の動作特性を向上させる。基礎吸収端が同一であるInGaN-pn接合と比較すれば、吸収可能な光子数は同一であるため、短絡電流も同一である。しかし、上記光増感作用によって、数100meV相当のポテンシャル障壁を乗り越えたキャリアを利用できるので、開放電圧は増大する。これは、太陽電池の変換効率を増大させることに寄与する。以上のことから、第5実施形態に係るタンデム型太陽電池を構成するセル220は、InN光増感層223の実効バンドギャップエネルギーに対応した光を吸収し、光増感作用により光起電圧を増大させることができる。このとき、透過損失となっていた0.63eV未満の光子エネルギーである光をも利用することができ、高出力の太陽電池を得ることができる。なお、第5実施形態では、InGaNのpn接合による構成について述べてきたが、これだけに限定されず、例えば窒化インジウムガリウムアルミニウム以下、InxGayAl1-x-yN、xおよびyの範囲は0≦x,y≦1のpn接合による構成も可能である。この構成によれば、混晶比xおよびyを変化させることで、InxGayAl1-x-yNの禁制帯幅を任意に変化させることができる。2分子層以下の層厚を有する超薄膜InNの実効バンドギャップエネルギーも、InxGayAl1-x-yNのバンドギャップエネルギーより数100meV程度小さくなるので、光増感効果を有しながら、太陽電池の効率向上に寄与することができる。また、第5実施形態では、InGaNのpn接合による構成について述べてきたが、以下に述べる、InNおよびGaN短周期超格子、すなわちInN/GaN疑似混晶のpn接合による構成も可能である。この構成によれば、InNおよびGaNの層厚制御によって、InN/GaN疑似混晶の実効バンドギャップを変化させることができる。さらに、第5実施形態では、図21および図22に示したように、InN光増感層223は1層のみの構成について述べたが、例えば、InN光増感層223が複数挿入された多層構造とする構成も可能である。この構成によれば、複数挿入されたInN光増感層223の層数が増加するに従って、吸収する光量は増加するので、光増感効果をより増強することができる。この場合、pn接合界面の空乏領域からはみ出すInN光増感層223の多層構造であっても構わない。さらに、InN光増感層223が単層および多層の双方において、InN層をノンドープInGaN以下、i-InGaN層で挟む、またはキャップする構成も可能である。この構成によって、pn接合界面の空乏領域を好適に制御することができる。[第6実施形態]第4および第5実施形態では、光増感効果を有する太陽電池セルの構成について説明した。第6実施形態では、上記セルによって構成されたタンデム型太陽電池について。図5、図18および図23~図26を参照しながら述べる。特許文献1にある先行技術では、太陽光スペクトルのできるだけ広範囲に適合させようと、タンデム構造の最終段セルは、最も長波長の光を吸収するInNセルとする構成が開示されている。しかし、InNの伝導性制御、すなわちInN-pn接合を形成することは極めて困難であり、高効率太陽電池の構成するのには不適当であることを発明者らは見出した。そこで、太陽光スペクトルのできるだけ広範囲を利用するという方針を敢えて取りやめ、太陽電池の変換効率を損なうことのない太陽光スペクトルの有効利用に関して検討を行った。図5は、太陽光スペクトル示すグラフであり、波長に対する放射パワー密度灰色と光子密度黒色を示している。データの出典は、ASTMG173-03ReferenceSpectraDerivedfromSMARTSv.2.9.2の標準AM1.5スペクトルである。図5に示されるように、太陽光は赤外線波長域では、水分の吸収などで欠損波長域が散見される。このスペクトル不連続域を考慮し、変換効率を極力損なわず、できるだけ短波長までのバンド間吸収、すなわちInGaN-pn接合のIn組成をできるだけ低減させ、吸収しきれなかったそれより長波長成分の光は、上述した光増感作用のバンド内遷移ソースとして活用する方針とした。上記検討の結果、0.92eV波長1.35μmまでの太陽光スペクトル成分は、バンド間遷移により吸収し、すなわち電流成分として利用し、それより長波長領域のスペクトル成分を、光増感のバンド内励起光源として活用する結論に至った。これは、0.63eV波長1.97μmまでの太陽光スペクトルをバンド間遷移に利用していた場合以下、0.63-cutoffとするでは、光子数密度としては3.5×1021m-2s-1nm-1であったが、0.92eV波長1.35μmまでとした場合以下、0.92-cutoffとするでは、3.0×1021m-2s-1nm-1と低減したものの、タンデム型太陽電池では、長波長対応の最終段セルからの発電寄与はあまり大きくないため、全体の変換効率はさほど損なわれていないことを後に示す。続いて、0.92eVまでの太陽光スペクトルをバンド間遷移に利用する場合0.92-cutoffの、タンデム構造について説明する。タンデム型太陽電池では、太陽光スペクトルに整合させ、複数からなる各セルでの発生電流を一定とする電流保存則を満足させなければならない。図23は、2セルからなるタンデム型太陽電池の構成を示す図であり、各セルはInGaN-pn接合と、それに挟まれるInN光増感層によって構成される。InN光増感部は、第5実施形態で述べたように、超薄膜InNとGaNで構成される。InN光増感層の作用効果は、既に述べた通りであるが、InGaN-pn接合とのポテンシャル障壁の大きさは、200×InGaNのGa組成meVとベガード則的な線形近似によって決めた。例えば、GaN-pn接合に挟まれている場合では、ポテンシャル障壁は200meVであり、In0.5Ga0.5N-pn接合に挟まれている場合では、100meVである。0.92eV波長1.35μmまでの太陽光スペクトルに対して、2セルで電流保存則を満足させるためには、図23左側に示されるように、InGaN-pn接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ1.63eVおよび0.94eVとなる。0.92eVまでの太陽光スペクトルに対して、第2最終セルにおけるInGaNのバンドギャップが0.92eVと差異があるのは、光増感作用によるもので、この場合の上記ポテンシャル障壁が0.02eVであることに由来する。このとき、1.63eVおよび0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.51および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図23中央に示されるように、それぞれIn1/2Ga1/2NおよびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で表記されることが示すことができた。この、離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成を短周期2元超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図23右側に示す。例えば、In1/2Ga1/2Nは1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN1/GaN1とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN4/GaN1とするに相当する。ここで、疑似混晶について説明する。図26は疑似混晶による混晶組成比制御の例を示すブロック図である。疑似混晶とは、図26左側に示すように、例えば2元化合物であるGaNおよびInNが、交互に積層されなる層構造であり、その物性は層構造の体積比で近似的に与えられる。すなわち、図26左側に示す例では、InN1/GaN1であることから、In0.5Ga0.5Nに相当することになる。一方で、図26右側には、GaNをホスト材料としてInNのアイランドナノ構造が埋め込まれた例、すなわち分数超格子、を示してあるが、アイランドサイズおよびアイランド間距離を適切に制御することで、その物性は、同様に、その構成材料の体積比で近似的に与えられる。すなわち、図26右側に示す例では、体積比がx:yであることから、Inx/xyGay/xyNに相当することになる。一方で、離散的な混晶組成比を、このInN/GaN分数超格子疑似混晶で連続的に補完することも可能である。これは、上記離散的混晶組成比だけでは適合するのが難しい場合でも、この分数超格子によって、任意の混晶組成比を構成することにつながる。図24は、3セルからなるタンデム型太陽電池の構成を示す図であり、各セルはInGaN-pn接合と、それに挟まれるInN光増感層によって構成される。0.92eV波長1.35μmまでの太陽光スペクトルに対して、3セルで電流保存則を満足させるためには、図24左側に示されるように、InGaN-pn接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ1.94eV、1.37eV、および0.94eVとなる。このとき、1.94eV、1.37eVおよび0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.40、0.61、および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図24中央に示されるように、それぞれIn2/5Ga3/5N、In3/5Ga2/5N、およびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で表記されることが示すことができた。この、離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成を短周期2元超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図7右側に示す。例えば、In2/5Ga3/5Nは2分子層InN2ML-InN/3分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN2/GaN3とするであり、In3/5Ga2/5Nは3分子層InN3ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN2元超格子以下、InN3/GaN2とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN4/GaN1とするに相当する。図25は、4セルからなるタンデム型太陽電池の構成を示す図であり、各セルはInGaN-pn接合と、それに挟まれるInN光増感層によって構成される。0.92eV波長1.35μmまでの太陽光スペクトルに対して、4セルで電流保存則を満足させるためには、図25左側に示されるように、InGaN-pn接合のバンドギャップエネルギーは、それぞれ2.13eV、1.63eV、1.25eV、および0.94eVとなる。このとき、2.13eV、1.63eV、1.25eV、および0.94eVに相当するInGaN混晶のIn組成は、それぞれ0.34、0.51、0.66、および0.81であるが、これらは簡単な分数で表記することができ、混晶組成比は、図25中央に示されるように、それぞれIn1/3Ga2/3N、In1/2Ga1/2N、In2/3Ga1/3N、およびIn4/5Ga1/5Nと近似される。通常、混晶組成比はアナログ的な0~1の間の数値であるにも関わらず、上記タンデム型太陽電池の設計方針に従うと、簡単な分数で、すなわち離散的な混晶組成比で表記されることが示すことができた。この、離散的な分数混晶組成比は、相当する混晶組成を短周期2元超格子、すなわち疑似混晶デジタル混晶、によってタンデム型太陽電池が構成できることを意味している。この様子を図8右側に示す。例えば、In1/3Ga2/3Nは1分子層InN1ML-InN/2分子層GaN2ML-GaN2元超格子以下、InN1/GaN2とするであり、In1/2Ga1/2Nは1分子層InN1ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN1/GaN1とするであり、In2/3Ga1/3Nは2分子層InN2ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN2/GaN1とするであり、In4/5Ga1/5Nは4分子層InN4ML-InN/1分子層GaN1ML-GaN2元超格子以下、InN4/GaN1とするに相当する。上述したように、0.92eV波長1.35μmまでの太陽光スペクトルに対して、2~4タンデム構造での電流保存則を満足させると、いずれの構造も、あたかもマジックナンバー的な離散的分数の混晶組成比と成ることが分かった。2および4タンデム構造の場合を見れば明らかであるが、タンデム段数が2~4の倍数においても、前記マジックナンバー的な離散的分数の混晶組成比は現れてくる。これらの混晶組成比は、InN/GaN疑似混晶で構成するのに適していることを先に述べたが、3元InGaN混晶よりもInN/GaN疑似混晶には、次のような作用効果がある。InNとGaNは、非混和性が強く、タンデム型太陽電池で必要とされる、中間In組成および高In組成域での結晶成長および組成制御が極めて困難である。しかし、敢えて混ぜない設計の2元InN/GaN疑似混晶の成長では、上記非混和性はかえって有利に働き、実効的バンドギャップまたは実効的混晶組成の制御は容易となる。すなわち、In組成揺らぎの影響が大幅に抑制されるので、タンデム構造における波長分割の設計値が忠実に再現される。また、高格子不整合系であるが、互いに格子歪みを補償しあうことで、格子不整合に対して寛容となり、格子欠陥の生成を抑制し、太陽電池の漏れ電流を低減させる。さらに、他の化合物半導体でよく見られるような、いわば歪み超格子バッファー効果を期待することができ、各セル同士のトンネル接合形成に伴うセル間格子不整合に起因する格子欠陥の生成を抑制し、太陽電池の漏れ電流を低減させる。また、窒化物系半導体のc面成長で現れる分極効果によって、バンド端位置とドナーまたはアクセプター準位のエネルギー差が低減され、すなわちMgアクセプター活性化エネルギーが低減され、伝導性制御、特にp型伝導性制御が容易になる。次に、本第6実施形態によるタンデム型太陽電池の変換効率について、図18を参照しながら説明する。図18は、本願発明に係るタンデム型太陽電池における、セル数に対する理論最大変換効率を示すグラフである。入射太陽光は、図5に示すAM1.5スペクトルであり、ASTMG173-03ReferenceSpectraDerivedfromSMARTSv.2.9.2の標準スペクトルである。図18において、白丸○および菱形◆は、本願発明に係るタンデム型太陽電池での理論最大変換効率であるが、白丸○が0.63eV波長1.97μmまでバンド間遷移で吸収するとした場合0.63-cutoffであり、菱形◆が0.92eV波長1.35μmまでバンド間遷移で吸収するとした場合0.92-cutoffである。一方、黒丸●は、特許文献1に記載のタンデム型太陽電池における理論最大変換効率であり、本願発明の従来技術に対する優位性を明らかにするため、参照データとして記載している。例えば、セル数4段において、従来技術黒丸●の理論最大変換効率は45.9であるのに対して、本願発明の理論最大変換効率は、0.63-cutoff白丸○では51.6であり、0.92-cutoff菱形◆では50.8であった。本願発明に係るタンデム型太陽電池での光電変換効率は、従来技術の光電変換効率を上回っているが、InN超薄膜の光増感作用によって、光起電圧を低下させることなく、より長波長成分の光を利用できるためである。さらに、第6実施形態で述べたタンデム構造、すなわち0.92-cutoffは、0.63-cutoffと比べても変換効率に遜色はない。これより、光増感作用と、マジックナンバー的混晶組成比の複合により、タンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、漏れ電流を低減させ、さらに窒化インジウムまたは高In組成窒化インジウムガリウム混晶でのp型伝導性制御の問題を回避しつつも、高い光電変換効率を有する太陽電池が提供されることが分かり、従来技術からは予想し得なかった本願発明の顕著な優位性が明確に示された。また、0.92-cutoffは、0.63-cutoffと比べて、上記バンド内遷移に利用される光子数は増大しているため、光増感作用はより促進される。以上述べた通り、上記第4~第6実施形態により、タンデム型太陽電池における各セルの吸収端波長の制御を容易とし、タンデム型太陽電池における格子欠陥の発生を抑制し、漏れ電流を低減させ、さらに窒化インジウムまたは高In組成窒化インジウムガリウム混晶でのp型伝導性制御の問題を回避し、かつ高い光電変換効率を有する太陽電池を提供することが可能である。また、本願発明は、上記第1~第6実施形態によって限定されるものではなく、発明の意図から逸脱しない範囲での、変形、置換、省略がなされてもよいものとする。"