窒化物半導体太陽電池
【課題】ＧａＮ系半導体からなる太陽電池に良好なタンデム構造を実現できるようにする。
【解決手段】窒化物半導体太陽電池は、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２と、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１の半導体層１０２とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４とを有している。第１の半導体層１０２と第２の半導体層１０４との間には、第１の半導体層１０２及び第２の半導体層１０４のそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層である第１のコンタクト層１０３が形成されている。
【解決手段】窒化物半導体太陽電池は、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２と、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１の半導体層１０２とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４とを有している。第１の半導体層１０２と第２の半導体層１０４との間には、第１の半導体層１０２及び第２の半導体層１０４のそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層である第１のコンタクト層１０３が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電に利用可能な薄膜型の窒化物半導体太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止に向け省エネルギー化が注目されており、これを実現する技術の中でも太陽光により電力を得る、いわゆる太陽光発電が注目されている。これを実現するためのデバイスが太陽電池であり、半導体のｐｎ接合に光を照射した場合に生じる電子正孔対を光起電流として取り出すことにより電力を得ることができる。
【０００３】
太陽電池を高効率化するには、幅広い波長帯域を含む太陽光をできるだけ効率的に利用する必要があり、禁制帯幅が単一のｐｎ接合ではその向上に限界がある。この問題を解決すべく提案されたのが、禁制帯幅が互いに異なる複数のｐｎ接合を積層し、積層したｐｎ接合の間をｐ＋ｎ＋接合によって接続するタンデム（スタック）構造である。ｐ＋ｎ＋接合はいわゆるトンネル電流により、互いに隣接するｐｎ接合に対してオーミック電極として機能する。この構成により、各ｐｎ接合が効率的に太陽光を吸収して光電変換を行えるようになるため、より高効率動作が可能となる。これまでに用いられてきた太陽電池は多結晶シリコン又はアモルファスシリコン系の材料により構成されてきたが、より短波長領域を高効率に変換するには、より禁制帯幅が大きい材料を用いて積層する必要がある。
【０００４】
窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるIII-Ｖ族窒化物化合物半導体（一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）以下、ＧａＮ系半導体と呼ぶ。）はその組成を変化させることにより、紫外域から赤外域まで幅広い波長帯域をカバーし得る材料である。従って、ＧａＮ系半導体をタンデム構造として積層できれば、より高効率な太陽電池の実現が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−０４８１９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＧａＮ系半導体は、特にｐ型層のキャリア濃度の値を十分に大きくできないことから、必要なトンネル電流が得られるｐ＋ｎ＋接合をＧａＮ系半導体により実現することは困難である。すなわち、ＧａＮ系半導体を用いる太陽電池は、良好なタンデム構造を実現できず、高効率動作を行えないという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、ＧａＮ系半導体からなる太陽電池に、良好なタンデム構造を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体太陽電池を、ｐｎ接合を含む複数の窒化物半導体層の間にそれぞれ亜鉛を含む酸化物層を設ける構成とする。
【０００９】
具体的に、本発明に係る窒化物半導体太陽電池は、III-Ｖ族窒化物半導体からなり第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層と、III-Ｖ族窒化物半導体からなり第１の半導体層とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層と、第１の半導体層と第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の窒化物半導体太陽電池によると、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、共にｐｎ接合を含む第１の半導体層と第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層を備えているため、第１の半導体層と第２の半導体層との間で良好なオーミック接触を実現できる。これにより、良好なタンデム構造を実現できるので、窒化物半導体太陽電池の高効率化を実現できる。
【００１１】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、亜鉛を含む酸化物層は、マグネシウム及びカドミウムのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００１２】
このようにすると、亜鉛を含む酸化物層の禁制帯幅を適当な値に設計することができ、酸化物層による光吸収を抑制できるため、より変換効率が高い太陽電池を得ることができる。
【００１３】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、第２の半導体層側から入射光が入射され、第２のｐｎ接合の禁制帯幅は第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きく、且つ酸化物層の禁制幅は第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きいことが好ましい。
【００１４】
このように、第１のｐｎ接合と第２のｐｎ接合との間、及び亜鉛を含む酸化物層と第２のｐｎ接合との間で、各禁制帯幅の値を入射側で大きく設計することにより、第２のｐｎ接合での光吸収を大きくする一方、酸化物層中での光吸収が抑制されるため、より変換効率が大きい薄膜型の太陽電池を実現することができる。
【００１５】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層には、周期的な凹凸形状が形成されていてもよい。
【００１６】
このようにすると、第１の半導体層等の結晶性が向上して、光吸収をより大きくすることができるため、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【００１７】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層を保持する基板をさらに備えていてもよい。
【００１８】
このようにすると、より光吸収を大きくし得る薄膜型の太陽電池を実現できる。
【００１９】
この場合に、基板にはグラファイトを用いることができる。このようにすると、各半導体層の成長用の基板にサファイア等を用いる場合と比べて、より低コストで高効率な太陽電池を実現することができる。
【００２０】
また、この場合に、基板には、その主面に周期的な凹凸形状が形成されていてもよい。このようにすると、第１の半導体層等の結晶性が向上して、光吸収をより大きくすることができるため、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【００２１】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、基板と第１の半導体層との間で、且つ基板と接するように形成された窒化アルミニウム層をさらに備えていてもよい。
【００２２】
このようにすると、第１の半導体層等の結晶性をさらに良好にすることができる。
【００２３】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、第１の半導体層と酸化物層との間及び第２の半導体層と酸化物層との間の少なくとも一方に、第１の半導体層及び第２の半導体層よりも低い温度で形成されたIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第３の半導体層をさらに備えていてもよい。
【００２４】
このように、第３の半導体層を設けることにより、亜鉛を含む酸化物層から第１の半導体層及び第２の半導体層への亜鉛の拡散が抑制されるため、酸化物層と第１及び第２の半導体層との間のオーミック接触がより良好となるので、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る窒化物半導体太陽電池によると、良好なタンデム構造を実現できるため、
より高効率な太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るグラファイトシート上のＧａＮ成長におけるＸ線回折ロッキングカーブを示し、初期層にＡｌＮを用いた場合とＧａＮを用いた場合とを比較したグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るグラファイトシートの表面に形成する凹凸形状を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一変形例に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る窒化物半導体太陽電池の製造方法を示す工程順の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池は、フレキシブル基板であるグラファイトシート１００の上に、例えば、厚さが約２０ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる初期層１０１、窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎ）からなるｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる第２のコンタクト層１０５、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）からなるｐｎ接合を含む第３の半導体層１０６、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる第３のコンタクト層１０７が順次エピタキシャル成長により形成されている。
【００２９】
第３のコンタクト層１０９の上には、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる表面電極１０８が形成され、さらに、第３のコンタクト層１０９は、表面電極１０８を含めその全面を覆うように、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる反射防止膜１０９が形成されている。また、グラファイトシート１００における初期層１０１と反対側の面上には、金（Ａｕ）からなる裏面電極１１０が形成されている。
【００３０】
ここで、入射光を受ける第３の半導体層１０６は主に紫外領域の入射光を吸収して光起電流に変換し、その下の第２の半導体層１０４は主に青紫領域の入射光を吸収して光起電流に変換し、その下の第１の半導体層１０２は主に可視領域の入射光を吸収して光起電流に変換する。
【００３１】
第１の実施形態においては、第１の半導体層１０２を形成するよりも前に、グラファイトシート１００の主面上にＡｌＮからなる初期層１０１を、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法又はパルスレーザデポジション（Pulsed Laser Deposition：ＰＬＤ）法により形成している。ＡｌＮはグラファイトシート１００上において、ＧａＮ系半導体層の結晶性を改善する効果がある。
【００３２】
図２に、グラファイトシート１００の上に初期層１０１としてＡｌＮを用いた場合とＧａＮを用いた場合とについて、各初期層１０１の上にＧａＮ層をそれぞれ形成した場合のＸ線回折によるロッキングカーブ（ＧａＮ（０００２）ピーク）を測定した結果を示す。いずれの層も、結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用いている。図２から明らかなように、ＡｌＮを初期層として用いることにより、該ＡｌＮからなる初期層の上に形成されるＧａＮ層の結晶性が改善されることが分かる。
【００３３】
図１に示す窒化物半導体太陽電池を作製するには、ＡｌＮからなる初期層１０１の上に、ＭＯＣＶＤ法により、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなり、ｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２を形成する。続いて、ＰＬＤ法により、ＺｎＯからなる低抵抗の第１のコンタクト層１０３を形成する。この後は、同様に、第１のコンタクト層１０３の上にＧａＮからなり、ｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４、ＺｎＯからなる第２のコンタクト層１０５、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなり、ｐｎ接合を含む第３の半導体層１０６、及びＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７を順次形成する。なお、ｐｎ接合におけるｐ型層を形成するｐ型のドーパントには、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を用いることができ、ｎ型層を形成するｎ型のドーパントには、例えばシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。
【００３４】
ここで、第１のコンタクト層１０３及び第２のコンタクト層１０５の厚さはそれぞれの下側に位置するｐｎ接合によって吸収される波長に対し、十分な透過性を有する必要がある。従って、コンタクト層１０３、１０５の厚さは、１０ｎｍ程度かそれ以下であることが望ましい。また、最上部に形成される第３のコンタクト層１０７の厚さは、１００ｎｍ程度であればよい。
【００３５】
また、第１の半導体層１０２、第２の半導体層１０４及び第３の半導体層１０６の厚さは、それぞれ例えば０．５μｍ、０．３μｍ及び０．３μｍ程度であればよい。さらには、各半導体層１０２、１０４、１０６は、それぞれのｐｎ接合の間にアンドープ層が形成された、いわゆるｐｉｎ型接合とすることが望ましい。ｐｉｎ型接合におけるアンドープ層によって光の吸収量を多くすることにより、太陽電池の変換効率を向上することができる。なお、各半導体層１０２、１０４、１０６を構成するｐｎ接合の光を吸収する各アンドープ層の厚さは、直列抵抗を増大させない程度に十分に厚いことが望ましく、例えば５００ｎｍ程度であることが望ましい。
【００３６】
さらに、第１の実施形態においては、ＺｎＯからなる各コンタクト層１０３、１０５、１０７は、それぞれの下側に形成された半導体層１０２、１０４、１０６よりもそれぞれ禁制帯幅が大きく、従って光吸収を抑制された透明導電膜として機能することが望ましい。具体的には、各コンタクト層１０３、１０５、１０７を構成するＺｎＯに、該ＺｎＯの禁制帯幅を調整可能なマグネシウム（Ｍｇ）若しくはカドミウム（Ｃｄ）又はその両方を添加するとよい。例えば、第１コンタクト層１０３は、第１の半導体層１０２のＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．８Ｃｄ０．２Ｏであることが望ましい。また、第２のコンタクト層１０５は、ＧａＮよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．９Ｍｇ０．１Ｏであることが望ましく、第３のコンタクト層１０７は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．５Ｍｇ０．５Ｏであることが望ましい。
【００３７】
また、第１のコンタクト層１０３の上側及び下側、第２のコンタクト層１０５の上側及び下側、並びに第３のコンタクト層１０７の下側に、初期層１０１及び各半導体層１０２、１０４、１０６の成長温度よりも低い温度で成長したＩｎＡｌＧａＮからなり、亜鉛（Ｚｎ）の各半導体層１０２、１０４、１０６中への拡散を抑制する拡散抑制層を設けてもよい。例えば、第１のコンタクト層１０３の上側及び下側に設ける拡散抑制層は、厚さを５ｎｍとし、組成をＡｌＮとすればよい。
【００３８】
なお、第１の実施形態においては、各半導体層１０２、１０４、１０６の成長方法にＭＯＣＶＤ法を用い、各コンタクト層１０３、１０５、１０７の成長方法にＰＬＤ法を用いたが、成長方法はこのうちのいずれか１種類を用いてもよい。成長方法を１種類に限定すると、成長途中の半導体層等が大気に開放されることなく連続的に成長されるため、成長途中の半導体層等の界面に自然酸化膜等が形成されることがない。従って、第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を、直列抵抗の値を増大させることなく形成することができる。
【００３９】
以上説明した通り、第１の実施形態においては、亜鉛（Ｚｎ）を含む導電性の酸化物からなる第１のコンタクト層１０３をそれぞれｐｎ接合を含む窒化物半導体からなる第１の半導体層１０２と第２の半導体層１０４との間に形成し、第２のコンタクト層１０５をそれぞれｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４と第３の半導体層１０６との間に形成している。これにより、良好なオーミック接触を有するタンデム型の太陽電池を形成することが可能となり、より高効率な窒化物半導体太陽電池を実現することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図３及び図４を参照しながら説明する。図３において、図１と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、第２の実施形態に係るグラファイトシート１００Ａは、その主面に周期的な凹凸形状が形成されている。このように、ＧａＮ系半導体層を成長させる成長用基板の主面に周期的な凹凸形状を設けると、ＡｌＮからなる初期層１０１及びその上のＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる第１の半導体層１０２等の初期成長核の形成に周期性が生じる。この周期性により、結晶構造の面内回転が抑制される結果、各半導体層１０２、１０４等の結晶性がより向上する。このため、太陽電池の高効率動作が可能となる。
【００４２】
その上、グラファイトシート１００Ａの主面に凹凸形状を形成することにより、ｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２等は、結晶面における（０００１）面以外の面を多く含む、いわゆる無極性面となる。このため、各半導体層１０２、１０４、１０６はＧａＮ系半導体に生じる固有の分極の影響を受けることがなくなるので、太陽電池の高効率動作が可能となる。また、この凹凸形状はＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７の表面にも形成されるため、入射光の吸収量が大きくなるので、より高効率な太陽電池を実現できる。
【００４３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）にグラファイトシート１００Ａの主面に形成する周期的な凹凸形状の一例を示す。ここでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面六角形状の複数の凹み１００ａが六角形の各頂点を形成するように配置されている。なお、各凹み１００ａの一辺の長さは、例えば０．５μｍ程度でよく、各凹み１００ａの配置の間隔は２０μｍ程度とすればよい。このような形状とすることにより、前述したように、ＧａＮの（０００１）面を形成する場合に、各凹み１００ａが結晶形成の核として機能するため、結晶の面内回転が抑制されて、より結晶性に優れたＧａＮを形成することができる。
【００４４】
なお、グラファイトシート１００Ａに周期的な凹み１００ａを形成するには、例えばリソグラフィ法により、グラファイトシート１００Ａの主面上に周期的な凹み１００ａを開口したレジストパターンを形成し、形成したレジストパターンをマスクとして、エッチング、例えば酸化性雰囲気によるアッシングを行えばよい。
【００４５】
（第２の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の一変形例について図５を参照しながら説明する。図５において、図１と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、本変形例に係る窒化物半導体太陽電池は、主面に凹凸形状が形成されたグラファイトシート１００Ａと初期層１０１とが除去され、裏面電極１１０Ａが第１の半導体層１０２における第１のコンタクト層１０２と反対側の面上に形成される構成を採る。なお、裏面電極１１０Ａには金（Ａｕ）を用いることができる。
【００４７】
以下、前記のように構成された本変形例に係る窒化物半導体太陽電池の製造方法について図６を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように、グラファイトシート１０１ａの主面に、前述した方法により、周期的な凹凸形状を形成する。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、ＡｌＮからなる初期層１０１、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる第１の半導体層１０２、ＺｎＯからなる第１のコンタクト層１０３、ＧａＮからなる第２の半導体層１０４、ＺｎＯからなる第２のコンタクト層１０５、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる第３の半導体層１０２及びＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７を順次形成する。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、成膜したＧａＮ系半導体層からグラファイトシート１０１Ａを剥離する。グラファイトシート１０１Ａはフレキシブルであるため、粘着シート等を用いて容易に剥離することができる。続いて、グラファイトシート１０１Ａが剥離されて露出した初期層１０１を、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングにより除去する。その後、初期層１０１が除去されて露出した第１の半導体層１０２の裏面上に、真空蒸着法又はめっき法等により、Ａｕからなる裏面電極１１０Ａを形成する。
【００５１】
次に、図６（ｄ）に示すように、第３のコンタクト層１０７の上に、表面電極１０８と反射防止膜１０９とを形成することにより、図５に示す窒化物半導体太陽電池を得る。
【００５２】
なお、第１の実施形態、第２の実施形態及びその変形例においては、ｐｎ接合の積層数（タンデム数）を３層としたが、上層から基板側に向かって禁制帯幅が順次小さくするように形成した４層以上の半導体層を積層してもよい。
【００５３】
また、各実施形態及びその変形例においては、ＧａＮ系半導体の成長にＭＯＣＶＤ法又はＰＬＤ法を用いたが、これに限られず、例えば分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等の他の結晶成長方法を用いてもよい。さらに、各半導体層と各コンタクト層とを連続的に成長することにより、各層の界面に劣化を生じさせないようにしてもよい。
【００５４】
また、ＧａＮ系半導体の成長用基板として、グラファイトシートを用いたが、該成長用基板はグラファイトシートに限られず、例えば安価なシリコン（Ｓｉ）を用いてもよい。
【００５５】
以上説明したように、各実施形態に係る窒化物半導体太陽電池は、低コストで且つフレキシブルなグラファイトシート１００の上に、禁制帯幅が互いに異なる窒化物半導体からなるｐｎ接合を含む半導体層１０２、１０４、１０６を積層し、各半導体層の間に、例えばＺｎＯからなるコンタクト層１０３、１０５、１０７をそれぞれ形成している。このｐｎ接合は、例えばグラファイトシート１００側からＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎ、ＧａＮ及びＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎにより構成され、それぞれ可視領域、青紫領域及び紫外領域の太陽光を吸収して、電子正孔対を形成する。窒化物半導体層の間に形成されたＺｎＯからなるコンタクト層は、その上下に形成されたｐｎ接合を含む半導体層と良好なオーミック接触を実現し且つ入射光を透過するため、窒化物半導体太陽電池の高効率動作を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る窒化物半導体太陽電池は、良好なタンデム構造を実現でき、太陽光発電に利用可能な薄膜型の窒化物半導体太陽電池等に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１００ グラファイトシート（フレキシブル基板）
１００Ａ グラファイトシート（フレキシブル基板）
１００ａ 凹み
１０１ 初期層
１０２ 第１の半導体層
１０３ 第１のコンタクト層
１０４ 第２の半導体層
１０５ 第２のコンタクト層
１０６ 第３の半導体層
１０７ 第３のコンタクト層
１０８ 表面電極
１０９ 反射防止膜
１１０ 裏面電極
１１０Ａ 裏面電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電に利用可能な薄膜型の窒化物半導体太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止に向け省エネルギー化が注目されており、これを実現する技術の中でも太陽光により電力を得る、いわゆる太陽光発電が注目されている。これを実現するためのデバイスが太陽電池であり、半導体のｐｎ接合に光を照射した場合に生じる電子正孔対を光起電流として取り出すことにより電力を得ることができる。
【０００３】
太陽電池を高効率化するには、幅広い波長帯域を含む太陽光をできるだけ効率的に利用する必要があり、禁制帯幅が単一のｐｎ接合ではその向上に限界がある。この問題を解決すべく提案されたのが、禁制帯幅が互いに異なる複数のｐｎ接合を積層し、積層したｐｎ接合の間をｐ＋ｎ＋接合によって接続するタンデム（スタック）構造である。ｐ＋ｎ＋接合はいわゆるトンネル電流により、互いに隣接するｐｎ接合に対してオーミック電極として機能する。この構成により、各ｐｎ接合が効率的に太陽光を吸収して光電変換を行えるようになるため、より高効率動作が可能となる。これまでに用いられてきた太陽電池は多結晶シリコン又はアモルファスシリコン系の材料により構成されてきたが、より短波長領域を高効率に変換するには、より禁制帯幅が大きい材料を用いて積層する必要がある。
【０００４】
窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるIII-Ｖ族窒化物化合物半導体（一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である。）以下、ＧａＮ系半導体と呼ぶ。）はその組成を変化させることにより、紫外域から赤外域まで幅広い波長帯域をカバーし得る材料である。従って、ＧａＮ系半導体をタンデム構造として積層できれば、より高効率な太陽電池の実現が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−０４８１９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＧａＮ系半導体は、特にｐ型層のキャリア濃度の値を十分に大きくできないことから、必要なトンネル電流が得られるｐ＋ｎ＋接合をＧａＮ系半導体により実現することは困難である。すなわち、ＧａＮ系半導体を用いる太陽電池は、良好なタンデム構造を実現できず、高効率動作を行えないという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、ＧａＮ系半導体からなる太陽電池に、良好なタンデム構造を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体太陽電池を、ｐｎ接合を含む複数の窒化物半導体層の間にそれぞれ亜鉛を含む酸化物層を設ける構成とする。
【０００９】
具体的に、本発明に係る窒化物半導体太陽電池は、III-Ｖ族窒化物半導体からなり第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層と、III-Ｖ族窒化物半導体からなり第１の半導体層とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層と、第１の半導体層と第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の窒化物半導体太陽電池によると、III-Ｖ族窒化物半導体からなり、共にｐｎ接合を含む第１の半導体層と第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層を備えているため、第１の半導体層と第２の半導体層との間で良好なオーミック接触を実現できる。これにより、良好なタンデム構造を実現できるので、窒化物半導体太陽電池の高効率化を実現できる。
【００１１】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、亜鉛を含む酸化物層は、マグネシウム及びカドミウムのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００１２】
このようにすると、亜鉛を含む酸化物層の禁制帯幅を適当な値に設計することができ、酸化物層による光吸収を抑制できるため、より変換効率が高い太陽電池を得ることができる。
【００１３】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、第２の半導体層側から入射光が入射され、第２のｐｎ接合の禁制帯幅は第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きく、且つ酸化物層の禁制幅は第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きいことが好ましい。
【００１４】
このように、第１のｐｎ接合と第２のｐｎ接合との間、及び亜鉛を含む酸化物層と第２のｐｎ接合との間で、各禁制帯幅の値を入射側で大きく設計することにより、第２のｐｎ接合での光吸収を大きくする一方、酸化物層中での光吸収が抑制されるため、より変換効率が大きい薄膜型の太陽電池を実現することができる。
【００１５】
本発明の窒化物半導体太陽電池において、第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層には、周期的な凹凸形状が形成されていてもよい。
【００１６】
このようにすると、第１の半導体層等の結晶性が向上して、光吸収をより大きくすることができるため、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【００１７】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層を保持する基板をさらに備えていてもよい。
【００１８】
このようにすると、より光吸収を大きくし得る薄膜型の太陽電池を実現できる。
【００１９】
この場合に、基板にはグラファイトを用いることができる。このようにすると、各半導体層の成長用の基板にサファイア等を用いる場合と比べて、より低コストで高効率な太陽電池を実現することができる。
【００２０】
また、この場合に、基板には、その主面に周期的な凹凸形状が形成されていてもよい。このようにすると、第１の半導体層等の結晶性が向上して、光吸収をより大きくすることができるため、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【００２１】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、基板と第１の半導体層との間で、且つ基板と接するように形成された窒化アルミニウム層をさらに備えていてもよい。
【００２２】
このようにすると、第１の半導体層等の結晶性をさらに良好にすることができる。
【００２３】
本発明の窒化物半導体太陽電池は、第１の半導体層と酸化物層との間及び第２の半導体層と酸化物層との間の少なくとも一方に、第１の半導体層及び第２の半導体層よりも低い温度で形成されたIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第３の半導体層をさらに備えていてもよい。
【００２４】
このように、第３の半導体層を設けることにより、亜鉛を含む酸化物層から第１の半導体層及び第２の半導体層への亜鉛の拡散が抑制されるため、酸化物層と第１及び第２の半導体層との間のオーミック接触がより良好となるので、より高効率な薄膜型の太陽電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る窒化物半導体太陽電池によると、良好なタンデム構造を実現できるため、
より高効率な太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るグラファイトシート上のＧａＮ成長におけるＸ線回折ロッキングカーブを示し、初期層にＡｌＮを用いた場合とＧａＮを用いた場合とを比較したグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るグラファイトシートの表面に形成する凹凸形状を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一変形例に係る窒化物半導体太陽電池を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る窒化物半導体太陽電池の製造方法を示す工程順の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池は、フレキシブル基板であるグラファイトシート１００の上に、例えば、厚さが約２０ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる初期層１０１、窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎ）からなるｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる第２のコンタクト層１０５、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）からなるｐｎ接合を含む第３の半導体層１０６、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる第３のコンタクト層１０７が順次エピタキシャル成長により形成されている。
【００２９】
第３のコンタクト層１０９の上には、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる表面電極１０８が形成され、さらに、第３のコンタクト層１０９は、表面電極１０８を含めその全面を覆うように、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる反射防止膜１０９が形成されている。また、グラファイトシート１００における初期層１０１と反対側の面上には、金（Ａｕ）からなる裏面電極１１０が形成されている。
【００３０】
ここで、入射光を受ける第３の半導体層１０６は主に紫外領域の入射光を吸収して光起電流に変換し、その下の第２の半導体層１０４は主に青紫領域の入射光を吸収して光起電流に変換し、その下の第１の半導体層１０２は主に可視領域の入射光を吸収して光起電流に変換する。
【００３１】
第１の実施形態においては、第１の半導体層１０２を形成するよりも前に、グラファイトシート１００の主面上にＡｌＮからなる初期層１０１を、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法又はパルスレーザデポジション（Pulsed Laser Deposition：ＰＬＤ）法により形成している。ＡｌＮはグラファイトシート１００上において、ＧａＮ系半導体層の結晶性を改善する効果がある。
【００３２】
図２に、グラファイトシート１００の上に初期層１０１としてＡｌＮを用いた場合とＧａＮを用いた場合とについて、各初期層１０１の上にＧａＮ層をそれぞれ形成した場合のＸ線回折によるロッキングカーブ（ＧａＮ（０００２）ピーク）を測定した結果を示す。いずれの層も、結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用いている。図２から明らかなように、ＡｌＮを初期層として用いることにより、該ＡｌＮからなる初期層の上に形成されるＧａＮ層の結晶性が改善されることが分かる。
【００３３】
図１に示す窒化物半導体太陽電池を作製するには、ＡｌＮからなる初期層１０１の上に、ＭＯＣＶＤ法により、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなり、ｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２を形成する。続いて、ＰＬＤ法により、ＺｎＯからなる低抵抗の第１のコンタクト層１０３を形成する。この後は、同様に、第１のコンタクト層１０３の上にＧａＮからなり、ｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４、ＺｎＯからなる第２のコンタクト層１０５、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなり、ｐｎ接合を含む第３の半導体層１０６、及びＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７を順次形成する。なお、ｐｎ接合におけるｐ型層を形成するｐ型のドーパントには、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を用いることができ、ｎ型層を形成するｎ型のドーパントには、例えばシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。
【００３４】
ここで、第１のコンタクト層１０３及び第２のコンタクト層１０５の厚さはそれぞれの下側に位置するｐｎ接合によって吸収される波長に対し、十分な透過性を有する必要がある。従って、コンタクト層１０３、１０５の厚さは、１０ｎｍ程度かそれ以下であることが望ましい。また、最上部に形成される第３のコンタクト層１０７の厚さは、１００ｎｍ程度であればよい。
【００３５】
また、第１の半導体層１０２、第２の半導体層１０４及び第３の半導体層１０６の厚さは、それぞれ例えば０．５μｍ、０．３μｍ及び０．３μｍ程度であればよい。さらには、各半導体層１０２、１０４、１０６は、それぞれのｐｎ接合の間にアンドープ層が形成された、いわゆるｐｉｎ型接合とすることが望ましい。ｐｉｎ型接合におけるアンドープ層によって光の吸収量を多くすることにより、太陽電池の変換効率を向上することができる。なお、各半導体層１０２、１０４、１０６を構成するｐｎ接合の光を吸収する各アンドープ層の厚さは、直列抵抗を増大させない程度に十分に厚いことが望ましく、例えば５００ｎｍ程度であることが望ましい。
【００３６】
さらに、第１の実施形態においては、ＺｎＯからなる各コンタクト層１０３、１０５、１０７は、それぞれの下側に形成された半導体層１０２、１０４、１０６よりもそれぞれ禁制帯幅が大きく、従って光吸収を抑制された透明導電膜として機能することが望ましい。具体的には、各コンタクト層１０３、１０５、１０７を構成するＺｎＯに、該ＺｎＯの禁制帯幅を調整可能なマグネシウム（Ｍｇ）若しくはカドミウム（Ｃｄ）又はその両方を添加するとよい。例えば、第１コンタクト層１０３は、第１の半導体層１０２のＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．８Ｃｄ０．２Ｏであることが望ましい。また、第２のコンタクト層１０５は、ＧａＮよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．９Ｍｇ０．１Ｏであることが望ましく、第３のコンタクト層１０７は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎよりも禁制帯幅が大きいＺｎ０．５Ｍｇ０．５Ｏであることが望ましい。
【００３７】
また、第１のコンタクト層１０３の上側及び下側、第２のコンタクト層１０５の上側及び下側、並びに第３のコンタクト層１０７の下側に、初期層１０１及び各半導体層１０２、１０４、１０６の成長温度よりも低い温度で成長したＩｎＡｌＧａＮからなり、亜鉛（Ｚｎ）の各半導体層１０２、１０４、１０６中への拡散を抑制する拡散抑制層を設けてもよい。例えば、第１のコンタクト層１０３の上側及び下側に設ける拡散抑制層は、厚さを５ｎｍとし、組成をＡｌＮとすればよい。
【００３８】
なお、第１の実施形態においては、各半導体層１０２、１０４、１０６の成長方法にＭＯＣＶＤ法を用い、各コンタクト層１０３、１０５、１０７の成長方法にＰＬＤ法を用いたが、成長方法はこのうちのいずれか１種類を用いてもよい。成長方法を１種類に限定すると、成長途中の半導体層等が大気に開放されることなく連続的に成長されるため、成長途中の半導体層等の界面に自然酸化膜等が形成されることがない。従って、第１の実施形態に係る窒化物半導体太陽電池を、直列抵抗の値を増大させることなく形成することができる。
【００３９】
以上説明した通り、第１の実施形態においては、亜鉛（Ｚｎ）を含む導電性の酸化物からなる第１のコンタクト層１０３をそれぞれｐｎ接合を含む窒化物半導体からなる第１の半導体層１０２と第２の半導体層１０４との間に形成し、第２のコンタクト層１０５をそれぞれｐｎ接合を含む第２の半導体層１０４と第３の半導体層１０６との間に形成している。これにより、良好なオーミック接触を有するタンデム型の太陽電池を形成することが可能となり、より高効率な窒化物半導体太陽電池を実現することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図３及び図４を参照しながら説明する。図３において、図１と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４１】
図３に示すように、第２の実施形態に係るグラファイトシート１００Ａは、その主面に周期的な凹凸形状が形成されている。このように、ＧａＮ系半導体層を成長させる成長用基板の主面に周期的な凹凸形状を設けると、ＡｌＮからなる初期層１０１及びその上のＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる第１の半導体層１０２等の初期成長核の形成に周期性が生じる。この周期性により、結晶構造の面内回転が抑制される結果、各半導体層１０２、１０４等の結晶性がより向上する。このため、太陽電池の高効率動作が可能となる。
【００４２】
その上、グラファイトシート１００Ａの主面に凹凸形状を形成することにより、ｐｎ接合を含む第１の半導体層１０２等は、結晶面における（０００１）面以外の面を多く含む、いわゆる無極性面となる。このため、各半導体層１０２、１０４、１０６はＧａＮ系半導体に生じる固有の分極の影響を受けることがなくなるので、太陽電池の高効率動作が可能となる。また、この凹凸形状はＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７の表面にも形成されるため、入射光の吸収量が大きくなるので、より高効率な太陽電池を実現できる。
【００４３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）にグラファイトシート１００Ａの主面に形成する周期的な凹凸形状の一例を示す。ここでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面六角形状の複数の凹み１００ａが六角形の各頂点を形成するように配置されている。なお、各凹み１００ａの一辺の長さは、例えば０．５μｍ程度でよく、各凹み１００ａの配置の間隔は２０μｍ程度とすればよい。このような形状とすることにより、前述したように、ＧａＮの（０００１）面を形成する場合に、各凹み１００ａが結晶形成の核として機能するため、結晶の面内回転が抑制されて、より結晶性に優れたＧａＮを形成することができる。
【００４４】
なお、グラファイトシート１００Ａに周期的な凹み１００ａを形成するには、例えばリソグラフィ法により、グラファイトシート１００Ａの主面上に周期的な凹み１００ａを開口したレジストパターンを形成し、形成したレジストパターンをマスクとして、エッチング、例えば酸化性雰囲気によるアッシングを行えばよい。
【００４５】
（第２の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の一変形例について図５を参照しながら説明する。図５において、図１と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、本変形例に係る窒化物半導体太陽電池は、主面に凹凸形状が形成されたグラファイトシート１００Ａと初期層１０１とが除去され、裏面電極１１０Ａが第１の半導体層１０２における第１のコンタクト層１０２と反対側の面上に形成される構成を採る。なお、裏面電極１１０Ａには金（Ａｕ）を用いることができる。
【００４７】
以下、前記のように構成された本変形例に係る窒化物半導体太陽電池の製造方法について図６を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように、グラファイトシート１０１ａの主面に、前述した方法により、周期的な凹凸形状を形成する。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、ＡｌＮからなる初期層１０１、Ｉｎ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる第１の半導体層１０２、ＺｎＯからなる第１のコンタクト層１０３、ＧａＮからなる第２の半導体層１０４、ＺｎＯからなる第２のコンタクト層１０５、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる第３の半導体層１０２及びＺｎＯからなる第３のコンタクト層１０７を順次形成する。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、成膜したＧａＮ系半導体層からグラファイトシート１０１Ａを剥離する。グラファイトシート１０１Ａはフレキシブルであるため、粘着シート等を用いて容易に剥離することができる。続いて、グラファイトシート１０１Ａが剥離されて露出した初期層１０１を、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングにより除去する。その後、初期層１０１が除去されて露出した第１の半導体層１０２の裏面上に、真空蒸着法又はめっき法等により、Ａｕからなる裏面電極１１０Ａを形成する。
【００５１】
次に、図６（ｄ）に示すように、第３のコンタクト層１０７の上に、表面電極１０８と反射防止膜１０９とを形成することにより、図５に示す窒化物半導体太陽電池を得る。
【００５２】
なお、第１の実施形態、第２の実施形態及びその変形例においては、ｐｎ接合の積層数（タンデム数）を３層としたが、上層から基板側に向かって禁制帯幅が順次小さくするように形成した４層以上の半導体層を積層してもよい。
【００５３】
また、各実施形態及びその変形例においては、ＧａＮ系半導体の成長にＭＯＣＶＤ法又はＰＬＤ法を用いたが、これに限られず、例えば分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等の他の結晶成長方法を用いてもよい。さらに、各半導体層と各コンタクト層とを連続的に成長することにより、各層の界面に劣化を生じさせないようにしてもよい。
【００５４】
また、ＧａＮ系半導体の成長用基板として、グラファイトシートを用いたが、該成長用基板はグラファイトシートに限られず、例えば安価なシリコン（Ｓｉ）を用いてもよい。
【００５５】
以上説明したように、各実施形態に係る窒化物半導体太陽電池は、低コストで且つフレキシブルなグラファイトシート１００の上に、禁制帯幅が互いに異なる窒化物半導体からなるｐｎ接合を含む半導体層１０２、１０４、１０６を積層し、各半導体層の間に、例えばＺｎＯからなるコンタクト層１０３、１０５、１０７をそれぞれ形成している。このｐｎ接合は、例えばグラファイトシート１００側からＩｎ０．４Ｇａ０．６Ｎ、ＧａＮ及びＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎにより構成され、それぞれ可視領域、青紫領域及び紫外領域の太陽光を吸収して、電子正孔対を形成する。窒化物半導体層の間に形成されたＺｎＯからなるコンタクト層は、その上下に形成されたｐｎ接合を含む半導体層と良好なオーミック接触を実現し且つ入射光を透過するため、窒化物半導体太陽電池の高効率動作を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る窒化物半導体太陽電池は、良好なタンデム構造を実現でき、太陽光発電に利用可能な薄膜型の窒化物半導体太陽電池等に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１００ グラファイトシート（フレキシブル基板）
１００Ａ グラファイトシート（フレキシブル基板）
１００ａ 凹み
１０１ 初期層
１０２ 第１の半導体層
１０３ 第１のコンタクト層
１０４ 第２の半導体層
１０５ 第２のコンタクト層
１０６ 第３の半導体層
１０７ 第３のコンタクト層
１０８ 表面電極
１０９ 反射防止膜
１１０ 裏面電極
１１０Ａ 裏面電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層と、
III-Ｖ族窒化物半導体からなり、前記第１の半導体層とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層とを備えていることを特徴とする窒化物半導体太陽電池。
【請求項２】
前記酸化物層は、マグネシウム及びカドミウムのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項３】
前記第２の半導体層側から入射光が入射され、
前記第２のｐｎ接合の禁制帯幅は、前記第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きく、
且つ前記酸化物層の禁制幅は、前記第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項４】
前記第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層には、周期的な凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項５】
前記第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層を保持する基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項６】
前記基板はグラファイトからなることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項７】
前記基板は、その主面に周期的な凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項 ５又は６に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項８】
前記基板と前記第１の半導体層との間で、且つ前記基板と接するように形成された窒化アルミニウム層をさらに備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項９】
前記第１の半導体層と前記酸化物層との間及び前記第２の半導体層と前記酸化物層との間の少なくとも一方に、前記第１の半導体層及び第２の半導体層よりも低い温度で形成されたIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第３の半導体層をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項１】
III-Ｖ族窒化物半導体からなり、第１のｐｎ接合を含む第１の半導体層と、
III-Ｖ族窒化物半導体からなり、前記第１の半導体層とは禁制帯幅が異なる第２のｐｎ接合を含む第２の半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間にそれぞれとオーミック接触して形成され、且つ亜鉛を含む酸化物層とを備えていることを特徴とする窒化物半導体太陽電池。
【請求項２】
前記酸化物層は、マグネシウム及びカドミウムのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項３】
前記第２の半導体層側から入射光が入射され、
前記第２のｐｎ接合の禁制帯幅は、前記第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きく、
且つ前記酸化物層の禁制幅は、前記第１のｐｎ接合の禁制帯幅よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項４】
前記第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層には、周期的な凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項５】
前記第１の半導体層、酸化物層及び第２の半導体層を保持する基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項６】
前記基板はグラファイトからなることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項７】
前記基板は、その主面に周期的な凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項 ５又は６に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項８】
前記基板と前記第１の半導体層との間で、且つ前記基板と接するように形成された窒化アルミニウム層をさらに備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体太陽電池。
【請求項９】
前記第１の半導体層と前記酸化物層との間及び前記第２の半導体層と前記酸化物層との間の少なくとも一方に、前記第１の半導体層及び第２の半導体層よりも低い温度で形成されたIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第３の半導体層をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８に記載の窒化物半導体太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２８３２５５（Ｐ２０１０−２８３２５５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３６９８４（Ｐ２００９−１３６９８４）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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