多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件和化合物半导体层叠层结构体制造技术

本发明专利技术涉及多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件和化合物半导体层叠层结构体。本发明专利技术提供一种多结太阳能电池，所述多结太阳能电池的接合部接触电阻降低，且可以进行高效率的能量转换。多结太阳能电池由多个子电池(11、12、13、14)叠层而成，所述子电池由多个化合物半导体层(11A、11B、11C、12A、12B、12C、13A、13B、13C、14A、14B、14C)叠层而成，在至少一个相邻接的子电池(12、13)之间设置有包含导电材料的非晶质连接层(20A、20B)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了化合物半导体的多结(也称作串联型、堆叠型、叠层型)太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件和化合物半导体层叠层结构体。
技术介绍
由2种以上的元素构成的化合物半导体，由于元素的组合而存在较多种类。此外，通过将多个包含不同材料的化合物半导体层叠层，可以实现具有多种多样功能和物性的化合物半导体器件，作为其一个实例，可以列举太阳能电池。在此，作为太阳能电池，可以列举使用硅作为半导体的硅类太阳能电池、使用化合物半导体的化合物半导体太阳能电池、使用有机材料的有机类太阳能电池等，其中，对于化合物半导体太阳能电池而言，正在以能量转换效率的进一步提高为目标而实施开发。 作为提高化合物半导体太阳能电池的能量转换效率的方法，存在以下方法将由包含多个化合物半导体层的薄膜太阳能电池构成的多个子电池叠层，形成多结太阳能电池的方法；探索将构成化合物半导体层的化合物半导体材料有效地进行组合的方法。GaAs和InP等化合物半导体，分别具有固有的带隙，由于其带隙不同，因而吸收的光波长也不同。因此，通过叠层多种子电池，可以提高具有较宽波长范围的太阳光的吸收效率。在进行叠层时，构成各子电池的化合物半导体的晶体结构的晶格常数以及物性值(例如带隙)的组合是非常重要的。然而，目前所研究的大部分多结太阳能电池，可以分类如下使包含晶格常数几乎一致的化合物半导体的化合物半导体层叠层而成的晶格匹配系，以及利用伴随位错的变形异质(metamorphic)生长，使包含具有不同晶格常数的化合物半导体的化合物半导体层叠层而成的晶格失配系。然而，在变形异质生长法中，由于必然会伴随有不希望的晶格失配，因此，存在化合物半导体的品质显著降低的问题。针对这些问题，近年来提出了在化合物半导体层的接合中利用了基板贴合技术的多结太阳能电池的制造方法，已有报道的是具有1%48Ga0 52P/GaAs/InGaAsP/In0 53GaQ.47As结构的四结太阳能电池。所述基板贴合技术，是指在相接合的化合物半导体层之间形成同质结或者异质结的技术，可以分类如下例如，将不同化合物半导体层直接进行贴合的直接贴合方式(例如，参考非专利文献1: Wafer Bonding and Layer Transfer Processes for HighEfficiency Solar Cells , NCPV and Solar Program Review Meeting 2003),以及隔着连接层进行接合的方式。基板贴合技术具有不会伴随穿透位错的增加这一优点。穿透位错的存在，会对化合物半导体层的电子性能带来不利影响，即，穿透位错与掺杂剂、再结合中心相同，会在化合物半导体层中提供容易扩散的通路，从而成为化合物半导体层的载流子密度减少的原因。此外，在基板贴合技术中，可以解决晶格失配的问题，并进一步地回避晶格失配造成的外延生长困难，因此，可以大幅度降低使电池性能降低的穿透位错密度。在所述基板贴合技术中，在不同物质的界面之间，即异质界面上形成共价键，然而，此时，在热波动不超过穿透位错运动时所需的动态阈值的温度下，进行基板接合步骤是很重要的。通过直接贴合方式进行接合时，进行原子力范围的半导体-半导体接合。因此，接合部的透明性、热传导率、耐热性和可靠性，比使用金属糊料、玻璃原料(玻璃料)进行接合时更优异。所述直接贴合方式，可以达到与由单结元件构成的太阳能电池等同的容易程度，具体而言，可以仅通过叠层的各化合物半导体层的合金化，即可实现一体型或2端子的化合物半导体器件向模块的集成。现有技术文献非专利文献非专利文献IWafer Bonding and Layer Transfer Processes for HighEfficiency Solar Cells, NCPV and Solar Program Review Meeting 2003
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述的任何多结太阳能电池中，接合部的接触电阻较高，在现状下，无法实现能量转换效率的大幅度提高。因此，本专利技术的目的在于提供多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件和化合物半导体层叠层结构体，所述多结太阳能电池的接合部接触电阻降低，且可以进行高效率的能量转换。解决问题的方法实现上述目的的本专利技术的多结太阳能电池，叠层有多个子电池，所述子电池由多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的子电池之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。实现上述目的的本专利技术的化合物半导体器件，由数个多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的化合物半导体层之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。实现上述目的的本专利技术的光电转换元件，其由数个多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的化合物半导体层之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。实现上述目的的本专利技术的化合物半导体层叠层结构体，其由数个多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的化合物半导体层之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。专利技术的效果由于本专利技术的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体中，设置有包含导电材料的非晶质连接层，因此，子电池或化合物半导体层的接合界面处的接触电阻降低，能量转换效率提高。附图说明[图1]图1的(A)和(B)为化合物半导体层等的概念图，用于说明实施例1的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图2]图2的㈧和⑶为化合物半导体层等的概念图，接续图1的(B)，用于说明实施例1的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图3]图3为化合物半导体层等的概念图，接续图2的(B)，用于说明实施例1的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图4]图4的(A)和⑶，分别为实施例2和实施例3的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的概念图。 [图5]图5的(A)和(B)为化合物半导体层等的概念图，用于说明实施例4的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图6]图6的㈧和⑶为化合物半导体层等的概念图，接续图5的(B)，用于说明实施例4的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图7]图7为化合物半导体层等的概念图，接续图6的(B)，用于说明实施例4的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图8]图8的(A)和(B)为化合物半导体层等的概念图，用于说明实施例5的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图9]图9的㈧和⑶为化合物半导体层等的概念图，接续图8的(B)，用于说明实施例5的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图10]图10的⑷和⑶为化合物半导体层等的概念图，接续图9的(B)，用于说明实施例5的多结太阳能电池、化合物半导体器件、光电转换元件或化合物半导体层叠层结构体的制造方法。[图11]图11为实施例6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多结太阳能电池，其是由多个子电池叠层而成，所述子电池由多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的子电池之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。

【技术特征摘要】
1.一种多结太阳能电池，其是由多个子电池叠层而成，所述子电池由多个化合物半导体层叠层而成，在至少一个相邻接的子电池之间的位置设置有包含导电材料的非晶质连接层。2.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，在未设置连接层的相邻接的子电池之间，设置有隧道结层。3.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，连接层含有选自钛、铝、锆、铪、钨、钽、钥、铌和钒中的至少I种元素。4.根据权利要求3所述的多结太阳能电池，其中，连接层的厚度为5nm以下。5.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，连接层包含选自AZ0、IZ0、GZ0、IG0、IGZO和ITO的材料。6.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，连接层包含非晶质化合物半导体。7.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，在相互邻接的子电池中对置的化合物半导体层的导电型不同。8.根据权利要求7所述的多结太阳能电池，其中，在构成子电池的化合物半导体层中具有P型导电型的化合物半导体层的厚度为IOOnm以下。9.根据权利要求1所述的多结太阳能电池，其中，化合物半导体层由GaAs或InP构成。10.一种化合物半导体器件，其由数个...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田浩，池田昌夫，内田史朗，丹下贵志，仓本大，有持佑之，杨辉，陆书龙，郑新和，
申请(专利权)人：索尼公司，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：