CN100592525C - 包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连 - Google Patents

包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连 Download PDF

Info

Publication number
CN100592525C
CN100592525C CN200610128696A CN200610128696A CN100592525C CN 100592525 C CN100592525 C CN 100592525C CN 200610128696 A CN200610128696 A CN 200610128696A CN 200610128696 A CN200610128696 A CN 200610128696A CN 100592525 C CN100592525 C CN 100592525C
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
bypass diode
layer
battery
district
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200610128696A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1949525A (zh
Inventor
马克·A·斯坦
马文·布拉德福德·克莱文杰
保罗·R·夏普斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suoaier Technology Co Ltd
Original Assignee
Oncogen LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=37762325&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN100592525(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Oncogen LP filed Critical Oncogen LP
Publication of CN1949525A publication Critical patent/CN1949525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100592525C publication Critical patent/CN100592525C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/142—Energy conversion devices
    • H01L27/1421—Energy conversion devices comprising bypass diodes integrated or directly associated with the device, e.g. bypass diode integrated or formed in or on the same substrate as the solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明揭示一种太阳能电池阵列，其包含：一第一太阳能电池，其具有一一体式旁路二极管；和一邻近的第二太阳能电池；和两个分离的金属互连部件，其耦合所述第一电池的所述旁路二极管的阳极与所述第二太阳能电池的阳极。

Description

包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连
技术领域
本发明涉及太阳能电池半导体装置领域，且明确地说，涉及包含多结太阳能电池和旁路二极管的集成半导体结构。
背景技术
光电池(也称为太阳能电池)是用于产生电能的最重要的新装置之一，过去几年来电能与其它能源相比已具有商业竞争性。已付出相当多的努力来增加太阳能电池的太阳能转化效率。因此，目前太阳能电池正用于许多商业性和面向消费者的应用中。虽然此领域已得到显著发展，但对于太阳能电池满足更复杂的应用需要的要求尚未与需求同步。例如用于数据通信的卫星的应用已大大增加了对具有改进的电力与能量转化特性的太阳能电池的需求。
在卫星和其它空间相关应用中，卫星供电系统的尺寸、质量和成本取决于所使用的太阳能电池的功率与能量转化效率。换句话说，有效载荷的大小和卫星上(on-board)服务的可用性与所提供的电力量成正比。因此，随着有效载荷变得愈加复杂，充当卫星上供电系统的能量转化装置的太阳能电池变得日益重要。
太阳能电池通常由半导体晶片以垂直、多结结构制造，且晶片或电池布局成平面阵列，其中个别太阳能电池以列连接在一起在串联电流中。形成阵列的列的形状和结构以及其所含有的电池数目部分由所要的输出电压和电流决定。
当阵列中的太阳能电池均接收太阳光，即，照射电池的顶层时，阵列中每一电池将被正向偏压且将携带电流。然而，当因为卫星运动引起的阴影或由于电池受到的破坏导致太阳能电池不接收太阳光时，沿着电池路径存在电阻。当太阳能电池存在于阵列中时，一些电池可能在产生电流，而其它电池可能不活跃。在此情况下，来自被照射的电池的电流很可能仍通过被遮蔽的电池。电流将强行穿过电池层，从而使这些电池反向偏压并永久地降级(如果不破坏这些电池的电特性的话)。
如果串联电路含有二极管且某些太阳能电池被遮蔽，那么可为通过被遮蔽的电池的电流提供穿过不活跃电池的替代的并联路径，且将保持被遮蔽电池的完整性。旁路二极管的目的在于从被遮蔽或破坏的电池中汲取出电流。当被遮蔽的电池变为反向偏压时，旁路二极管变为正向偏压。由于太阳能电池与旁路二极管并联，所以不是迫使电流穿过被遮蔽的电池，而是二极管从被遮蔽的电池中汲取出电流并使电流完整以便维持到达下一电池的连接。
如果电池被遮蔽或因为其他原因而不接收太阳光，那么为了使电流选择二极管路径，二极管路径的接通电压必须小于沿着电池路径的击穿电压。沿着电池路径的击穿电压通常将至少为五伏(如果不大于五伏的话)。在肖特基(Schottky)旁路二极管的情况下，肖特基接触需要相对少量电压来“接通”，约600毫伏。然而，为了通过Ge结，Ge结的偏压必须反向，从而需要较大电压。使Ge结的偏压反向需要约9.4伏，因此几乎需要十伏来使电流遵循二极管路径。用来使Ge结的偏压反向的十伏将根本不可能以其他方式用于其它应用。
美国专利第6,680,432号描述具有一体式旁路二极管结构的多结太阳能电池，其中使用金属分流器使Ge结“短接”到旁路二极管的基极。因为短接，所以使电流穿过旁路二极管与Ge衬底之间仅需要最小电压。不再需要较高电压来迫使电流穿过Ge结。电流容易地流过“短接”路径。
更明确地说，上述专利中描述的多结太阳能电池包含衬底、底部电池、中间电池、顶部电池、旁路二极管、横向导电层和分流器。横向导电层沉积在顶部电池上方。旁路二极管层沉积在横向导电层上方。在衬底的一个部分中，去除旁路二极管层，从而留下暴露的太阳能电池层。在另一部分中，允许保留将要用来形成旁路二极管的层。蚀刻出槽，从而使太阳能电池区与旁路区电分离。沉积金属分流器层，其中分流器的一侧连接到衬底，且分流器的另一侧连接到横向导电层，横向导电层连接到旁路二极管的活跃层。金属分流器用来短接形成旁路二极管的支撑件的中间层，使得这些层不执行任何电功能，而仅充当旁路二极管的支撑件。
如上所述，依次连接单个太阳能电池以形成垂直列的阵列。此串联连接需要一个电池的阴极或顶层与邻近电池的阳极或底层之间存在电路径。详细来说，在具有一体式旁路二极管的太阳能电池中，必须建立从多结太阳能电池和从第一晶片的顶部表面上的旁路二极管到邻接的晶片的底部表面的连接。
现有技术互连配置已利用了到达旁路二极管的顶层(或阳极)的单个电接触。尽管此配置对于大多数应用和可靠性要求而言大体上令人满意，但存在需要更严格的可靠性的某些应用。在本发明之前，现有的互连配置尚不能满足这样的可靠性要求。
发明内容
1.本发明的目的
本发明的目的在于提供一种改进的太阳能电池阵列。
本发明的另一目的在于提供防止旁路二极管与太阳能电池半导体装置之间的互连发生电短路的方法。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池半导体装置中的互连配置，所述太阳能电池半导体装置具有旁路二极管用于改进阵列可靠性并提高制造产量。
本发明的另一目的在于提供一种通过利用旁路二极管与邻近太阳能电池之间的一对多接触互连来制造太阳能电池阵列的改进的方法。
所属领域的技术人员从本揭示内容(包含以下详细描述)中并通过实践本发明将了解本发明的其他目的、优点和新颖特征。虽然以下参照优选实施例描述本发明，但应了解，本发明不限于所述优选实施例。得到本文教示的所属领域的技术人员将认识到属于本文所揭示和主张的本发明范围内的且本发明对于其可具有实用性的其它领域中的附加应用、修改和实施例。
2.本发明的特征
简言之，且概括地说，本发明提供一种太阳能电池阵列，其包含：一第一太阳能电池，其具有一一体式旁路二极管；一第二太阳能电池，其具有一一体式旁路二极管；一第一金属互连部件，其耦合所述第一太阳能电池的阴极与所述第二太阳能电池的阳极。进一步提供：一第二金属互连部件，其耦合所述旁路二极管的阳极上的一第一区与所述第二太阳能电池的所述阳极上的一第一区；一第三金属互连部件，其耦合所述旁路二极管的所述阳极上的一第二区与所述第二太阳能电池的所述阳极上的一第二区。
所附权利要求书中详细陈述被认为是本发明特征的新颖特性。然而，结合附图阅读时，从以下对特定实施例的描述中必定将了解本发明本身(关于其构造及其操作方法)连同其附加目的和优点。
附图说明
结合附图考虑，参照以下详细描述将更好且更充分地了解本发明的这些及其它特征和优点。
图1A是如现有技术中已知的具有带旁路二极管的太阳能电池的半导体晶片的俯视平面图；
图1B是图1A的太阳能电池的放大俯视图，其显示旁路二极管；
图2是穿过图1B的A-A平面而截得的具有旁路二极管的太阳能电池的放大横截面图；
图3是穿过图1B的B-B平面而截得的具有旁路二极管的太阳能电池的放大横截面图；
图4A是从图1A中描绘的晶片中切割的具有旁路二极管的太阳能电池的俯视平面图；
图4B是图4A中所示的具有旁路二极管的太阳能电池的仰视平面图；
图5是图4A的具有旁路二极管的太阳能电池的电路图；
图6是如现有技术中已知的利用电池之间的阴极到阳极互连的连接成阵列的两个太阳能电池的序列的俯视平面图；
图7是穿过图6的A-A平面而截得的两个太阳能电池的横截面图；
图8是具有如图6A中描绘的互连或根据现有技术的跳线的两个太阳能电池序列的一部分的分解图；
图9是具有根据现有技术附接到电池的另一对互连的带旁路二极管的太阳能电池的俯视平面图；和
图10是具有根据本发明对旁路二极管的一对互连的具有旁路二极管的太阳能电池的俯视平面图。
具体实施方式
现将描述包含本发明的示范性方面和实施例的本发明的详细内容。参看附图和以下描述，相同的参考数字用来识别相同或功能上相同的元件，且希望以高度简化的概略方式说明示范性实施例的主要特征。此外，并没有期望附图描绘出实际实施例的每一特征或所描绘的元件的相对尺寸，且并不按比例绘制。
本发明涉及阵列中III-V多结太阳能电池的阳极与阴极接触的互连，这是通过使用粘结或焊接到邻接电池的金属夹或跳线而实现的。例如美国专利第6,680,432号中描绘的太阳能电池半导体装置通常包含在衬底上外延增长但通过沟槽而与太阳能电池结构分离的旁路二极管，所述沟槽提供太阳能电池与旁路二极管的电隔离。沟槽的表面由介电材料覆盖，所述介电材料是非导电的并减小沿着电池边缘产生电短路或分流路径的可能性的任何合适的材料。
图1A是如现有技术中已知的具有带旁路二极管的太阳能电池的半导体晶片的俯视平面图。典型晶片500可容纳在制造过程结束时从晶片500划出或切割出的两个电池501和502。丢弃半导体晶片的外围边缘材料550。描绘到达电池501的顶部表面或阴极的电接触510、511和512，以及电池502的电接触506、507和508。还描绘电池501的旁路二极管503和电池502的旁路二极管504，且在图1B中显示的晶片的放大部分中将其更详细地显示。
图1B是具有在图1A的太阳能电池中实施的旁路二极管503的晶片区域的放大俯视平面图。所述图还显示一些垂直导体806，所述垂直导体806平行地延伸在电池501的顶部表面上，并用于与电池501的顶层建立电接触，且当表面被照射时来收集电荷。还描绘导电总线807，所述导电总线807围绕电池501的外围延伸，并用于电连接导体806中的每一者并且还连接到图1A中所描绘的电池501的顶部表面上的阴极电接触510、511和512。
旁路二极管503的俯视平面图显示其优选地为矩形形状，且如图2和图3的横截面图中将看到，其优选实施成制造在电池501的顶层上的台面结构。三个间隔开的金属层630、631和632在台面的三个侧面上延伸，并用于在旁路二极管503的顶层与位于沟槽650底部处的衬底之间建立电接触。旁路二极管503的顶部上还沉积有另一金属层804，其充当到达二极管的顶部端子(优选实施例中为二极管的阳极)的电接触。
图2说明穿过图1B的A-A平面截得的具有三结太阳能电池结构640和旁路二极管503的一体式半导体结构的详细横截面图。所述结构包含衬底602、三结太阳能电池640、旁路二极管620、沟槽或阱650和电分流层630。三结太阳能电池结构640分别进一步包含底部、中间和顶部子电池604、606和608。导电栅格线806的一者，且被描绘为沉积在横向导电层610上。还描绘接触垫804，其沉积在旁路二极管620上。
图3说明穿过图1B的B-B平面截得的电池501的横截面图，其描绘围绕电池501的边缘的非导电或介电材料层635，用来防止沿着电池边缘产生电短路或分流路径的可能性。在根据本发明的优选结构中，通常与用作电池501表面上的抗反射涂层(ARC)的材料相同的材料是此介电材料635的理想选择。通常将ARC层涂覆到目前商用装置中的太阳能电池501的顶部表面以便减少前表面反射。优选实施例使用的制造序列步骤允许ARC层不仅在太阳能电池的表面上延伸，而且进入台面沟槽650中以提供对太阳能电池台面的垂直边缘的保护。
更特定地说，在一个实施例中，衬底是p型锗(“Ge”)衬底602，其完全由半导体晶片500后方上的金属层514覆盖以形成下部金属接触垫(如图4中所示)。底部电池604含有p型Ge基极层810、n型Ge发射极层812和n型GaAs层814。基极层810通过所属领域中已知的技术而形成在衬底602中。在一个实施例中，层810可通过将原子从沉积的发射极层812扩散到Ge衬底中而形成。在制造底部电池604之后，沉积p型和n型隧穿结层816序列以形成有时被称作隧穿二极管的结构，所述结构提供连接底部电池604与下一子电池606的电路元件。
中间电池606进一步包含后表面场(“BSF”)层820、p型GaAs基极层822、n型GaAs发射极层824和n型二磷化镓铟(GaInP2)窗口层826。一旦将BSF层820沉积在隧穿结层816上，就将基极层822沉积在BSF层820上。在将发射极层824沉积在基极层822上之后，随后将窗口层826沉积在发射极层824上。BSF层820用来减少中间电池606中的重组损耗。BSF层820驱动来自后表面附近的高度掺杂区的少数载体以最小化重组损耗的影响。也就是说，BSF层820减少太阳能电池的后方的重组损耗，进而减少基极区处的重组。
用于中间电池606中的窗口层826也运作以减少重组损耗。窗口层826还改进位于下方的结的电池表面的钝化。所属领域的技术人员应了解，可在不脱离本发明范围的情况下，在电池结构中添加或删除附加的层(一个或多个)。在沉积顶部电池608层之前，将p型和n型隧穿结层830沉积在中间电池606上以形成将中间电池606连接到顶部电池608的隧道二极管。
根据本实施例，顶部电池608包含p型二磷化铟镓铝(“InGaAlP2”)BSF层840、p型GaInAP2基极层842和n型GaInAP2发射极层844和n型二磷化铝铟(“AIInP2)窗口层846的层序列。一旦将BSF层840沉积在隧穿结层830上，就将顶部电池608的基极层842沉积在BSF层840上。在将层844沉积在基极层842上之后，随后将窗口层846沉积在发射极层844上。
根据本实施例，使用n型GaAs顶盖层850来增强与金属材料的更好接触。顶盖层610沉积在顶部电池608上。顶盖或横向导电层610由n型GaAs形成，沉积在窗口层846上。n型GaInP2终止蚀刻层612沉积在横向导电层610上。在沉积终止蚀刻层612之后，将拟在电池501的一个部分上形成旁路二极管的层以外延方式沉积在整个晶片上。
在一个实施例中，旁路二极管层620包含n型GaAs层860、i型GaAs层862和p型GaAs层864的序列。n型层860沉积在终止蚀刻层612上。i型层862沉积在n型层860上。p型层864沉积在i型层862上。在沉积层864之后，将接触垫804沉积在旁路二极管620上。一旦形成阳极接触垫804，结果就是在太阳能电池上形成具有n上p极性(p-on-n polarity)的一体式p-i-n旁路二极管。在另一实施例中，可使用上述类似的工艺方法在太阳能电池结构上形成具有p上n极性(n-on-p polarity)的n-i-p旁路二极管。所属领域的技术人员应了解，可在不脱离本发明范围的情况下，在旁路二极管620中添加或删除额外的层(一个或多个)。
在一个实施例中，将金属分流层630沉积到阱650的一部分中。分流器630的一端631与衬底602建立电接触，且分流器630的另一端632与横向导电层610建立电接触，且进而到达三结电池的活跃层846(更明确地说，到达顶部电池608)。可在太阳能电池的某些部分上沉积抗反射涂层635以增强太阳能电池性能。
应了解，可通过周期表中所列举的族III到族V元素的任何合适的组合来形成多结太阳能电池结构，其中族III包含硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(T)。族IV包含碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)和锡(Sn)。族V包含氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。
图4A是从晶片500中划出或切割之后的太阳能电池501的俯视平面图。明确地说，说明外围总线807、接触510、511和512，和旁路二极管接触804。
图4B是太阳能电池501的仰视平面图，且明确地说，是说明后方接触金属层514。
图5是说明由太阳能电池501代表的电路的电路图700，所述电路包含三结太阳能电池结构和旁路二极管620。电路700描绘顶部电池608、中间电池606、底部电池604、旁路二极管620、电阻块702和四个路径710、712、714和716。在一个实施例中，电阻块702代表来自安置在旁路二极管620下方的多结太阳能电池结构的短路部分的电阻，和来自图2中所示的分流器630的电阻。
在正常操作空间期间(例如，当太阳能电池604到608暴露于太阳光、日光、光、辐射和/或光子时)，太阳能电池604-608为正向偏压。它们将太阳能转化为电能和串联连接的邻近的相邻太阳能电池之间产生的电流。应了解，术语太阳光、日光、光、辐射和/或光子可互换使用。在本实施例中，太阳能电池串联连接。当太阳能电池604到608为正向偏压时，旁路二极管620为反向偏压，因为旁路二极管620具有与太阳能电池相反的极性。因此，当旁路二极管620处于反向偏压模式时，没有电流通过旁路二极管620和太阳能电池604到608。
当从相邻太阳能电池产生的电流通过路径或接触710抵达太阳能电池604到608时，太阳能电池604到608将聚集的总电流(包含由光冲击太阳能电池604到608转化的电流和从相邻太阳能电池穿过路径710而抵达的输入电流)通过路径712传递到路径716。路径或接触716可连接到另一太阳能电池(例如，图6中描绘的太阳能电池521)和/或其它电气装置。
然而，在当(例如)太阳能电池604到608被遮蔽时太阳能电池604到608处于反向偏压模式的状态期间，旁路二极管620变为正向偏压。在这种情况下，旁路二极管620变成活跃的装置并将从相邻太阳能电池通过路径710而到来的电流穿过路径714传递到路径716。也就是说，当太阳能电池604到608处于反向偏压模式时，旁路二极管620变为正向偏压，且路径714用于将电流从路径710传递到路径716。因此，在此电路配置中，旁路二极管保护电池604到608。
现在更明确地描述本发明的特征。图6是利用具有一体式旁路二极管的太阳能电池的阵列的一部分的俯视平面图，其描绘如现有技术中目前已知的对邻近太阳能电池521的互连部件。明确地说，描绘左互连部件600，其具有分别与太阳能电池501的顶部表面上的垫510和511接触的第一和第二细长接触部件605和606。分别使用两个分离的接触部件和两个垫的优点是，在其中一个电接触断开或因为其他原因而短路的事件中实现改进的可靠性。在电池501的右手侧，描绘右互连部件601，其分别具有第一和第二细长接触部件610、611。第一接触部件610与旁路二极管的阳极接触804接触，且第二接触部件611与太阳能电池501的顶部表面上的垫512接触，垫512接着电连接到位于顶部表面上的栅格线806和807。尤其应注意，只有单个电接触到达旁路二极管的接触804。
图7是穿过图6的A-A平面截得的具有两个连接的太阳能电池的阵列部分的横截面图。明确地说，描绘用于支撑形成阵列的电池501、521等的下部玻璃衬底516。电池501的底部或后方具有如图4B中所描绘的覆盖整个表面的金属接触层514，且类似地，电池520的后方具有金属接触层517。互连部件600与电池501上的垫510和电池520的接触层517建立电接触。粘合层515将电池501固定到玻璃衬底516，且粘合层520将电池521固定到衬底516。
电池501的顶部表面由保护性玻璃覆盖物513覆盖，保护性玻璃覆盖物513当暴露于AMO空间辐射环境(在地球大气层以外的轨道中出现的光谱)时是透明的。覆盖物513通常为掺杂二氧化铈的硼硅酸玻璃，其厚度标称为100微米。覆盖物513通过标称厚度为50微米的合适的透明硅树脂粘合层512而附接到电池501。类似地，电池521的顶部表面由玻璃覆盖物519覆盖，通过粘合层518进行固定。
图8是具有如图6A中描绘的互连部件600的两个太阳能电池序列的一部分的分解图。描绘玻璃衬底516、粘合层515和太阳能电池501的上部表面上具有垫510和511的部分。互连部件600通常由镀银不胀钢合金组成，其形成厚度约50微米的条带，其中第一端610与垫510建立电接触。优选通过焊接来建立接触，但例如机械粘结、压褶或锡焊的其它互连技术在本发明的范围内。
互连部件600优选为蜿蜒状，中间部分612和613与电池521的后方517建立电接触(如图7中描绘)。部件600的第二端611与电池501的垫511建立电接触。部件600还具有许多间隙617、618，在这些间隙中平坦表面改变方向以用于减少应力。
还描绘电池501上的覆盖物513和粘合层512及电池521上的覆盖物519和粘合层518。
图9是具有现有技术中同样已知的附接到电池的另一类型互连部件的带旁路二极管的太阳能电池的俯视平面图。电池501左侧的互连部件600与上文中结合图6到图8所描述的互连部件相同。电池501右手侧的互连部件603为“三趾”部件的实例，其中三个部分分别与旁路二极管804和电池501右侧的垫512及513接触。
图10是具有根据本发明对旁路二极管的一对互连的带旁路二极管的太阳能电池的俯视平面图。
电池501右侧的互连部件605与上文中结合图9的互连部件603相同，其中多个部分与旁路二极管804和电池501右侧的垫512及513接触。电池501左手侧的互连部件604也是“三趾”部件，其中多个部分与旁路二极管804和电池501左侧的垫510及511接触。
如图10中所描绘，本发明提供第一金属互连部件604，其具有：第一部分，所述第一部分耦合第一太阳能电池501的阴极510、511与第二太阳能电池的阳极；和第二部分，所述第二部分耦合旁路二极管的阴极804上的第一区与第二太阳能电池的阳极上的第一区。
第二金属互连部件605，其具有：第一部分，所述第一部分耦合第一太阳能电池501的阴极512、513与第二太阳能电池的阳极；和第二部分，所述第二部分耦合旁路二极管的阴极804上的第二区与第二太阳能电池的阳极上的第二区。
所属领域的技术人员还将明白对本发明的其他修改和改进。因此，仅希望本文描述和说明的部件的特定组合代表本发明的某些实施例，且不希望作为对本发明的精神范围内的替代装置的限定。
将了解，上述元件中的每一者，或两个或两个以上元件一起也可有效地应用于与上述类型不同的其它类型构造中。
虽然已将本发明说明并描述为实施在太阳能电池阵列中，但不希望限于所显示的细节，因为可在不以任何方式脱离本发明的精神的情况下作出各种修改和结构性改变。
在不进行进一步分析的情况下，前述内容将完全揭示本发明的主旨，使得其它人员可通过应用当前的知识容易地调试本发明以用于各种应用，而不会忽略(在现有技术的立场上)明确地构成本发明的通用或特定方面的本质特性的特征，且因此，这些调试应当并且希望包含在所附权利要求书的等效物的方法和范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能电池阵列，其包含：一第一太阳能电池，其具有一一体式第一旁路二极管；一第二太阳能电池，其具有一一体式第二旁路二极管；一第一金属互连部件，其耦合所述第一太阳能电池的阴极与所述第二太阳能电池的阳极；
一第二金属互连部件，其耦合所述第一旁路二极管的阳极上的一第一区与所述第二太阳能电池的所述阳极上的一第一区；和
一第三金属互连部件，其耦合所述第一旁路二极管的所述阳极上的一第二区与所述第二太阳能电池的所述阳极上的一第二区。
2.根据权利要求1所述的阵列，其中所述第一太阳能电池包括一具有一半导体材料层序列的半导体主体，所述半导体主体包含：一第一区，其中所述半导体材料层序列形成一多结太阳能电池的至少一个电池；和一第二区，其中所述层序列形成所述第一旁路二极管，使得当所述太阳能电池为正向偏压时，所述第一旁路二极管为反向偏压，且当所述太阳能电池为反向偏压时，所述第一旁路二极管为正向偏压。
3.根据权利要求1所述的阵列，其中所述第一太阳能电池包括一具有一半导体材料层序列的半导体主体，所述半导体主体包含：
一第一区，其中所述半导体材料层序列形成一多结太阳能电池的一电池序列；和
一第二区，所述第二区通过所述层序列中的一沟槽而与所述第一区分离，且其中所述层序列形成一用于所述第一旁路二极管的支撑件，以当所述第一太阳能电池被遮蔽时，通过允许电流流过来保护所述多结太阳能电池免受反向偏压的影响。
4.根据权利要求3所述的阵列，其中所述第一太阳能电池进一步包括一钝化层，其在所述第一区的所述层序列的边缘上延伸进入所述沟槽中。
5.根据权利要求2所述的阵列，其中所述一个电池的所述层序列和所述第一旁路二极管的所述层序列在一不同的工艺步骤中外延增长。
6.根据权利要求2所述的阵列，其中所述半导体主体包含一Ge衬底，且所述电池中的至少一者至少部分由GaAs制成。
7.根据权利要求1所述的阵列，其中所述第二和第三金属互连部件是在所述第一太阳能电池上的所述第一旁路二极管的所述阳极的顶部表面与所述第二太阳能电池的底部表面之间延伸的一金属夹。
8.根据权利要求7所述的阵列，其中所述金属夹具有一平坦的第一端、一中间部分和一平坦的第二端。
9.根据权利要求8所述的阵列，其中所述第二互连部件的所述平坦的第一端与所述第一旁路二极管的所述阳极的一第一部分建立一电连接。
CN200610128696A 2005-10-11 2006-09-08 包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连 Active CN100592525C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/247,828 US7732705B2 (en) 2005-10-11 2005-10-11 Reliable interconnection of solar cells including integral bypass diode
US11/247,828 2005-10-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1949525A CN1949525A (zh) 2007-04-18
CN100592525C true CN100592525C (zh) 2010-02-24

Family

ID=37762325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200610128696A Active CN100592525C (zh) 2005-10-11 2006-09-08 包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7732705B2 (zh)
EP (1) EP1775778B2 (zh)
JP (1) JP5302500B2 (zh)
CN (1) CN100592525C (zh)
AT (1) ATE551729T1 (zh)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090078309A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Emcore Corporation Barrier Layers In Inverted Metamorphic Multijunction Solar Cells
US20080216887A1 (en) * 2006-12-22 2008-09-11 Advent Solar, Inc. Interconnect Technologies for Back Contact Solar Cells and Modules
US7825328B2 (en) * 2007-04-09 2010-11-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
US7381886B1 (en) * 2007-07-30 2008-06-03 Emcore Corporation Terrestrial solar array
US8513514B2 (en) * 2008-10-24 2013-08-20 Suncore Photovoltaics, Inc. Solar tracking for terrestrial solar arrays with variable start and stop positions
WO2011011864A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Cyrium Technologies Incorporated Solar cell and method of fabrication thereof
CN101640502B (zh) * 2008-07-31 2011-08-17 昂科公司 用于组装聚光器光电太阳能电池阵列的方法
US8507837B2 (en) 2008-10-24 2013-08-13 Suncore Photovoltaics, Inc. Techniques for monitoring solar array performance and applications thereof
WO2010057978A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-27 Saphire Aps High voltage semiconductor based wafer and a solar module having integrated electronic devices
AU2009319768B2 (en) 2008-11-26 2016-01-07 Microlink Devices, Inc. Solar cell with a backside via to contact the emitter layer
US20100139755A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Twin Creeks Technologies, Inc. Front connected photovoltaic assembly and associated methods
US7960201B2 (en) * 2009-01-29 2011-06-14 Emcore Solar Power, Inc. String interconnection and fabrication of inverted metamorphic multijunction solar cells
US8119904B2 (en) * 2009-07-31 2012-02-21 International Business Machines Corporation Silicon wafer based structure for heterostructure solar cells
US8426974B2 (en) * 2010-09-29 2013-04-23 Sunpower Corporation Interconnect for an optoelectronic device
US9070810B2 (en) 2011-02-04 2015-06-30 Azur Space Solar Power Gmbh Multiple solar cell and method for manufacturing the same
DE102011000521A1 (de) * 2011-02-04 2012-08-23 Azur Space Solar Power Gmbh Mehrfachsolarzelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen
US20120298166A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Rfmarq, Inc. Solar Panel with Energy Efficient Bypass Diode System
EP2546889B1 (en) * 2011-07-12 2020-06-17 Airbus Defence and Space GmbH Solar cell assembly and method of fabrication of solar cell assembly
JP2013058702A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池セルおよびその製造方法、太陽電池モジュールおよびその製造方法
KR101306527B1 (ko) 2012-04-26 2013-09-09 엘지이노텍 주식회사 태양광 발전장치
US9102422B2 (en) 2012-06-28 2015-08-11 Solaero Technologies Corp. Solar cell assembly, solar cell panel, and method for manufacturing the same
JP2015023281A (ja) 2013-07-19 2015-02-02 エムコア ソーラー パワー インコーポレイテッド 反転型メタモルフィック多接合型ソーラーセルを用いた航空機、船舶又は陸上用車両用の太陽発電システム
DE102014004390A1 (de) * 2014-03-26 2015-10-01 Solaero Technologies Corp. Solarzellenanordnung mit Bypass-Dioden
US10790406B2 (en) * 2014-04-07 2020-09-29 Solaero Technologies Corp. Parallel interconnection of neighboring space-qualified solar cells via a common back plane
US9425337B2 (en) * 2014-05-29 2016-08-23 Sunpower Corporation In-cell bypass diode
US20160069107A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-10 Syntégra LLC Door system and opening control
US10515910B2 (en) 2014-11-07 2019-12-24 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a porous metal layer and an electronic device having the same
US11728452B2 (en) * 2015-01-08 2023-08-15 SolAero Techologies Corp. Solar cell module on flexible supporting film
DE102015009004A1 (de) 2015-06-05 2016-12-08 Solaero Technologies Corp. Automatisierte Anordnung und Befestigung von Solarzellen auf Paneelen für Weltraumanwendungen
US10276742B2 (en) 2015-07-09 2019-04-30 Solaero Technologies Corp. Assembly and mounting of solar cells on space vehicles or satellites
US20170040479A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-09 Solaero Technologies Corp. Reliable interconnection of solar cells
US9935209B2 (en) * 2016-01-28 2018-04-03 Solaero Technologies Corp. Multijunction metamorphic solar cell for space applications
US9899554B2 (en) 2015-12-14 2018-02-20 Solarcity Corporation Method of installing a strain relief apparatus to a solar cell
US11316053B2 (en) * 2016-08-26 2022-04-26 Sol Aero Technologies Corp. Multijunction solar cell assembly
USD784256S1 (en) * 2016-07-18 2017-04-18 Solaero Technologies Corp. Mosaic solar cell
USD845889S1 (en) 2018-01-16 2019-04-16 Solaero Technologies Corp. Flexible interconnecting member for solar cells
US10529881B2 (en) * 2018-03-01 2020-01-07 Solaero Technologies Corp. Interconnect member
USD855561S1 (en) * 2018-06-04 2019-08-06 Solaero Technologies Corp. Flexible interconnecting member for solar cells
USD856272S1 (en) * 2018-06-04 2019-08-13 Solaero Technologies Corp. Flexible interconnecting member for solar cells

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7923882U1 (de) † 1980-02-07 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Serienverbinder mit integriertem Parallelverbinder
US3340096A (en) † 1962-02-26 1967-09-05 Spectrolab A Division Of Textr Solar cell array
US3459597A (en) † 1966-02-04 1969-08-05 Trw Inc Solar cells with flexible overlapping bifurcated connector
GB1382072A (en) * 1972-02-03 1975-01-29 Ferranti Ltd Solar cells
JPH02298080A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Sharp Corp 太陽電池セル
DE4030713A1 (de) † 1990-09-28 1992-04-02 Telefunken Systemtechnik Photovoltaischer solargenerator
US5616185A (en) * 1995-10-10 1997-04-01 Hughes Aircraft Company Solar cell with integrated bypass diode and method
US6278054B1 (en) * 1998-05-28 2001-08-21 Tecstar Power Systems, Inc. Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode
EP1443566B1 (en) * 1998-05-28 2008-10-15 Emcore Corporation Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode
US6103970A (en) * 1998-08-20 2000-08-15 Tecstar Power Systems, Inc. Solar cell having a front-mounted bypass diode
DE19845658C2 (de) † 1998-10-05 2001-11-15 Daimler Chrysler Ag Solarzelle mit Bypassdiode
GB9901513D0 (en) * 1999-01-25 1999-03-17 Eev Ltd Solar cell arrangements
DE10056214A1 (de) † 1999-05-11 2002-05-29 Rwe Solar Gmbh Solarzelle sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen
JP2002343994A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池の製造方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1775778B1 (en) 2012-03-28
CN1949525A (zh) 2007-04-18
US20070079863A1 (en) 2007-04-12
JP5302500B2 (ja) 2013-10-02
ATE551729T1 (de) 2012-04-15
US7732705B2 (en) 2010-06-08
EP1775778A3 (en) 2008-11-12
JP2007110123A (ja) 2007-04-26
EP1775778B2 (en) 2016-09-28
EP1775778A2 (en) 2007-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100592525C (zh) 包含一体式旁路二极管的太阳能电池的可靠互连
CN1967851B (zh) 具有旁路二极管的太阳能电池中的通路结构
CN105874609B (zh) 具有低电阻电极的太阳能电芯的模块制造
JP4119844B2 (ja) 太陽電池の一体型バイパスダイオードのための装置及び方法
US11329176B2 (en) Reliable interconnection of solar cells
US7759572B2 (en) Multijunction solar cell with a bypass diode having an intrinsic layer
CN102790110B (zh) 太阳能电池模块
CN101207078B (zh) 具有旁路二极管的反向变质太阳能电池
CN101237007B (zh) 具有用于背侧接点的通孔的倒置变形太阳能电池
US20140124013A1 (en) High efficiency configuration for solar cell string
US20060231130A1 (en) Solar cell with feedthrough via
US20080000523A1 (en) Solar Cell Assembly and Method for Connecting a String of Solar Cells
KR101561453B1 (ko) 다중, 스택형, 이종, 반도체 접합을 갖는 하이브리드 광기전 소자를 위한 장치 및 방법
EP1110247A1 (en) Solar cell having a front-mounted bypass diode
EP2816609B1 (en) Solar cell
KR20140095658A (ko) 태양 전지
KR102398002B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR20190085786A (ko) 화합물 태양전지 모듈
CN111448672A (zh) 具有从切割边缘缩回的结的太阳能电池
KR101788169B1 (ko) 태양 전지 모듈 및 태양 전지
KR101929442B1 (ko) 화합물 태양전지 모듈
KR101806981B1 (ko) 태양 전지 모듈
US20200083392A1 (en) Interconnect member
TW202339293A (zh) 具有導電附著體之半導體裝置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: EMCORE SOLAR POWER INC.

Free format text: FORMER OWNER: ONCOGEN (US) 3005 FIRST AVENUE, SEATTLE, WASHINGTON, DC. 98121. U.S.A.

Effective date: 20141205

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20141205

Address after: New Mexico, USA

Patentee after: Emcore Solar Power, Inc.

Address before: New Jersey, USA

Patentee before: Onco

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SOLE TECHNOLOGY, INC.

Free format text: FORMER OWNER: EMCORE SOLAR POWER INC.

Effective date: 20150309

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150309

Address after: New Mexico, USA

Patentee after: SUOAIER TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: New Mexico, USA

Patentee before: Emcore Solar Power, Inc.