CN105449027A - 多接合型太阳能电池 - Google Patents

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solar cell
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conversion element
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芝崎聪一郎
平贺广贵
齐藤仁美
中川直之
山崎六月
山本和重
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Toshiba Corp
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Abstract

根据一个实施方案，多接合型太阳能电池包括第一太阳能电池、第二太阳能电池和绝缘层。第一太阳能电池包括第一光电转化元件。第二太阳能电池与第一太阳能电池并联连接。第二太阳能电池包括串联连接的多个第二光电转化元件。绝缘层设置在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间。第二光电转化元件包括p电极和n电极。p电极与包含在光入射面的相对侧的表面的p+区域连接。n电极与包含在光入射面的相对侧的表面的n+区域连接。在多个第二光电转化元件彼此相邻的区域内，p电极彼此相对或n电极彼此相对。

Description

多接合型太阳能电池
相关申请的交叉引用
本申请基于及请求享受于2014年9月19日提交的第2014-191861号日本专利申请的优先权；在此引入其全部内容作为参考。
技术领域
一般而言，在此所述的实施方案涉及多接合型太阳能电池。
背景技术
存在用作高效率太阳能电池的多接合型太阳能电池。多接合型太阳能电池例如是叠层太阳能电池。与单接合型太阳能电池相比，期望多接合型太阳能电池具有高效率。另一方面，若被各层吸收的光子数不同，则在各层的电流值之间非期望地产生差别。在产生电流值之差时，转化效率非期望地受到具有最小电流值的层的限制。只要各层是串联连接的，这就是不可避免的。相反地，通过由各层引出接线端，可以避免上述的转化效率的限制。然而，非期望地需要提供多个功率转换器等。期望的是提高多接合型太阳能电池的转化效率。
附图说明
图1是显示根据一个实施方案的多接合型太阳能电池的示意性截面图；
图2是显示根据该实施方案的元件分离方式的示意性平面图；
图3是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图4是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图5A和5B是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图6是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图7是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图8A和8B测量结果的例子的表和图；
图9是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图10是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；
图11A至11C是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图；及
图12A和12B是显示在图11A和11B中所示的实施例的接线图的示意图。
附图标记说明
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10h,10i：多接合型太阳能电池，
100：第一太阳能电池，217：接线单元，
110：第一光电转化元件，219：绝缘膜，
111：下电极，221：背接触面，
112：光电转化层，300：绝缘层，
113：上电极，401：阴影，
120：边界部分，Dr1：第一方向，
200，200a：第二太阳能电池，Dr2：第二方向，
207：元件分离区域，Dr3：第三方向，
210：第二光电转化元件，210a：第一光电转化单元，
211：硅层，210b：第二光电转化单元，
212：p+区域，210c：第三光电转化单元，
213：n+区域，210d：第四光电转化单元，
214，214a：p电极，213a：第一区域，
215：n电极，212a：第二区域，
213b：第三区域，214b：第四电极，
212b：第四区域，E1：第一电极单元，
215a：第一电极，E2：第二电极单元，
214a1：第二电极，S1：第一半导体单元，
215b：第三电极，S2：第二半导体单元
具体实施方式
根据一个实施方案，多接合型太阳能电池包括第一太阳能电池、第二太阳能电池和绝缘层。第一太阳能电池包括第一光电转化元件。第二太阳能电池与第一太阳能电池并联连接。第二太阳能电池包括串联连接的多个第二光电转化元件。绝缘层设置在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间。第二光电转化元件包括p电极和n电极。p电极与包含在光入射面的相对侧的表面的p+区域连接。n电极与包含在光入射面的相对侧的表面的n+区域连接。在多个第二光电转化元件彼此相邻的区域内，p电极彼此相对或n电极彼此相对。
下面依照附图阐述各个实施方案。
附图是示意性或概念性的；各部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的尺寸比例等并不一定与其实际数值相同。即使在描述相同部分的情况下，在不同的图之间尺寸和/或比例也可以显示得不同。
在本申请的附图和说明书中，与图相关所述相似的组件用同一附图标记加以表示，在需要时省略了详细的描述。
下面举例说明在基板上由p层侧形成薄膜的方法(基板法)。然而，覆板法也可以实现相似的效果。
图1是显示根据该实施方案的多接合型太阳能电池的示意性截面图。
如在图1中所示，该实施方案的多接合型太阳能电池10包括第一太阳能电池100、绝缘层300和第二太阳能电池200。绝缘层300存在于第一太阳能电池100和第二太阳能电池200之间。在该实施方案中，举例说明二接合的太阳能电池。然而，该实施方案的多接合型太阳能电池10可以是三接合以上的太阳能电池。第一太阳能电池100与第二太阳能电池200并联连接。
第一太阳能电池100包括一个或多个第一光电转化元件110。第一太阳能电池100是多接合型太阳能电池10的顶部电池。在图1中所示的第一太阳能电池100具有任意数量的第一光电转化元件110串联连接的形式。第一光电转化元件110的数量根据设计来设定。第一太阳能电池100的第一光电转化元件110设置在绝缘层300上，包括下电极111、设置在下电极111上的光电转化层112以及设置在光电转化层112上的上电极113。可以在上电极113上设置未示出的防反射膜。
下电极
该实施方案的下电极111是第一光电转化元件110的电极，在绝缘层300上形成导电膜。例如，导电膜作为一体在绝缘层300上形成，并且通过划片分割成对应于第一光电转化元件110的数量的下电极111。导电且透明的薄膜可以用作下电极111。虽然只要下电极111例如是透明且导电的透明导电膜，就对下电极111根本没有限制，但期望的是下电极111包括ITO(氧化铟锡((In,Sn)Ox))薄膜。在该实施方案中，举例说明其中下电极111(透明电极)是ITO电极的情况。然而，下电极111(透明电极)并不限制为ITO电极。下电极111的膜厚度例如为100纳米(nm)以上且1000nm以下。下电极111与相邻的上电极113连接。通过在下电极111和上电极113之间的连接，多个第一光电转化元件110彼此串联连接。
光电转化层
该实施方案的光电转化层112是其中p型化合物半导体层和n型化合物半导体层具有同质结的化合物半导体层，或者是其中p型化合物半导体层和n型缓冲层具有异质结的化合物半导体层。光电转化层112作为一体在下电极111上形成，通过划片分割成对应于第一光电转化元件110的数量的光电转化层112。
光电转化层112通过化合物半导体将光转化成电。p型化合物半导体层是在光电转化层112内在下电极111侧的区域中的层。n型化合物半导体层和n型缓冲层是在光电转化层112内在上电极113侧的区域中的层。
例如，在光电转化层112中可以包含作为化合物半导体的的黄铜矿类化合物(chalcopyrite)，该黄铜矿类化合物包含第11族元素(Ib族元素)、第13族元素(IIIb族元素)和第16族元素(VIb族元素)。元素族的标记符合IUPAC(国际纯粹与应用物理学联合会)的标记法。括号中的标记是IUPAC的旧标记。
例如，Cu(In,Al,Ga)(Se,S)2、CuGaSe2、CuGa(S,Se)2、Cu(Ga,Al)Se2、Cu(Al,Ga)(S,Se)2(下面在必要时称作“CIGS”)等，可以用作黄铜矿类化合物。除黄铜矿类化合物以外，黝锡矿类化合物(stannite)或锌黄锡矿类化合物(kesterite)，例如Cu(Zn,Sn)S2、Cu(Zn,Sn)(S,Se)2、Cu(Zn,Sn)Se2等，可以用作光电转化层112的化合物半导体。此外，在第一光电转化元件110的光电转化层112中可以包含具有比第二太阳能电池200的光电转化层更宽的带隙的化合物半导体层。一般而言，只要第一光电转化元件110串联的数量是可改变的，就对第一太阳能电池100根本没有限制。
第一光电转化元件110包括黄铜矿类化合物、黝锡矿类化合物或锌黄锡矿类化合物中的至少一种。
CdS等可以用作n型缓冲层。以化学式表示的光电转化层112的化合物可以是Cu(AlwInxGa1-w-x)(SySezTe1-y-z)2、Cu2ZnSn(SySe1-y)4等，其中w、x、y和z满足0≤w<1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，w+x≤1，y+z≤1。光电转化层112的组成可以通过电感耦合等离子体(ICP)分析来测量。
光电转化层112的膜厚度例如为1000nm以上且3000nm以下。在光电转化层112中，有利的是，p型化合物半导体层的膜厚度为1000nm以上且2500nm以下。有利的是，n型化合物半导体层和n型缓冲层的膜厚度为10nm以上且800nm以下。有利的是，使用Cu作为第11族元素。有利的是，将至少一种选自以下组中的元素Al、In和Ga用作第13族元素；更有利的是包括Ga。有利的是，将至少一种选自以下组中的元素O、S、Se和Te用作第16族元素；更有利的是包括Se。因为可以容易作为p型半导体形成半导体，更有利的是使用S作为第16族元素。
具体而言，作为光电转化层112，可以使用诸如Cu(Al,Ga)(S,Se)2、Cu(Al,Ga)(Se,Te)2、Cu(Al,Ga,In)Se2、Cu2ZnSnS4等的化合物半导体，更具体而言，诸如Cu(Al,Ga)Se2、Cu(In,Al)Se2、CuGaSe2、CuGa(S,Se)2、CuAlSe2、Ag(In,Ga)Se2、Ag(In,Al)Se2、Ag(Ga,Al)Se2、Ag(In,Ga,Al)(S,Se)2等的化合物半导体。有利的是，包含在下电极111和光电转化层112中所含的元素的化合物存在于下电极111和光电转化层112之间。对于其他的太阳能电池，若太阳能电池使用透光的下电极111，则可以获得在该实施方案中所述的效果。
第一太阳能电池100包括多个第一光电转化元件110。一部分的多个第一光电转化元件110彼此串联连接。另一部分的多个第一光电转化元件110彼此串联连接。一部分的多个第一光电转化元件110与另一部分的多个第一光电转化元件110并联连接。
上电极
该实施方案的上电极113是导电且可透过光线如太阳光的薄膜。上电极113作为一体在光电转化层112上形成，通过划片分割成对应于第一光电转化元件110的数量的上电极113。通过使上电极113与下电极111连接，使多个第一光电转化元件110串联连接。
上电极113例如可以包括用Al、B、Ga等掺杂的ZnO。可以通过溅射、化学气相沉积(CVD)等作为薄膜形成上电极113。例如，可以在上电极113和光电转化层112之间形成i-ZnO作为半绝缘层，厚度为约10nm以上且约100nm以下。半绝缘层例如是包含含有Zn、Ti、In、Mg、Sn、Ga、Zr等中的至少一种元素的氧化物的颗粒的层。例如，包含元素Zn和Mg的氧化物的颗粒表示为Zn1-xMgxO(0≤x≤1)。
有利的是，氧化物颗粒的平均一次粒径为1nm以上且40nm以下。因为上电极113位于比光电转化层112更向上的位置，所以期望的是，上电极113是透明的且具有低的太阳光吸收损失。例如，可以在上述半绝缘层和光电转化层112之间以约1nm以上且约10nm以下的厚度形成CdS或Zn(O,S)。其作用是填补光电转化层112的第16族元素的不足及提高开路电压。因为CdS或Zn(O,S)的膜厚度极薄，所以基本上没有光线吸收损失。可以在上电极113和光电转化层112之间设置窗口层。
窗口层(未示出)
该实施方案的窗口层(未示出)是设置在上电极113和光电转化层112之间的i型高电阻(半绝缘)层。窗口层是包含以下化合物之一的层：ZnO、MgO、(ZnaMg1-a)O、InaGabZncO、SnaO、InaSnbO、TiO2或ZrO2，或者是包含多达多种这些化合物的层。有利的是，a、b和c各自满足0<a<1，0<b<1且0<c<1。
在上电极113和光电转化层112之间设置高电阻层具有以下优点：减小由n型化合物半导体层向上电极113的漏电流及提高转化效率。在窗口层中所含的化合物中包含高电阻化合物。因此，窗口层过厚是不利的。在窗口层的膜厚度过薄的情况下，减小漏电流的效果非期望地基本上为零。因此，窗口层的平均膜厚度优选为5nm以上且100nm以下。
CVD、旋涂、浸渍、气相沉积、溅射等可以用作形成窗口层的方法。
通过以下方法采用CVD获得窗口层的氧化物薄膜。通过将直至光电转化层112形成的构件引入一室，加热至加热状态，进一步将水和包含Zn、Mg、In、Ga、Sn、Ti或Zr等中的至少一种的有机金属化合物引入该室，在n型化合物半导体层上发生反应，从而获得氧化物薄膜。
通过以下方法采用旋涂获得窗口层的氧化物薄膜。将包含含有Zn、Mg、In、Ga、Sn、Ti或Zr中的至少一种的有机金属化合物或氧化物颗粒的溶液旋涂在直至光电转化层112形成的构件上。在涂布之后，通过在干燥机中加热或者通过发生反应获得氧化物薄膜。
通过以下方法采用浸渍获得窗口层的氧化物薄膜。将直至光电转化层112形成的构件的n型化合物半导体层侧浸入与旋涂相似的溶液。在所需的时间之后将该构件由该溶液取出。在取出之后，通过加热或者发生反应获得氧化物薄膜。通过以下方法采用气相沉积获得窗口层的化合物薄膜。气相沉积是通过电阻加热、激光照射等使窗口层材料升华从而获得氧化物薄膜的方法。
溅射是通过将等离子体照射在靶材上获得窗口层的方法。
在CVD、旋涂、浸渍、气相沉积和溅射中，旋涂和浸渍的薄膜形成法不损坏光电转化层，由于在光电转化层中不会导致产生再结合中心所以出于提高效率的观点是有利的形成方法。
中间层(未示出)
该实施方案的中间层(未示出)是设置在光电转化层112和上电极113之间或者在光电转化层112和窗口层之间的化合物薄膜层。虽然在该实施方案中有利的是第一光电转化元件110包括中间层，但是可以省略掉中间层。中间层是包含以下化合物之一的薄膜：ZnS、Zn(OαSβSe1-α-β)、Zn(OαS1-α)、(ZnβMg1-β)(OαS1-α)、(ZnβCdγMg1-β-γ)(OαS1-α)、CdS、Cd(OαS1-α)、(CdβMg1-β)S、(CdβMg1-β)(OαS1-α)、In2S3、In2(OαS1-α)、CaS、Ca(OαS1-α)、SrS、Sr(OαS1-α)、ZnSe、ZnIn2-δSe4-ε、ZnTe、CdTe或Si(α、β、γ、δ和ε优选满足0≤α≤1，0≤β≤1，0≤γ≤1，0≤δ≤2，0≤ε≤4，β+γ≤1)，或包含多达多种这些化合物的薄膜。
中间层可以具有并不覆盖上电极113侧的n型化合物半导体层的全部表面的构造。例如，覆盖上电极113侧的n型化合物半导体层的50％的表面是足够的。出于环境问题的观点有利的是，在中间层中所含的化合物不包含Cd。有利的是，中间层的体积电阻率为1Ωcm以上，从而由于可以存在于p型化合物半导体层内的低电阻成分而抑制漏电流。通过形成含S的中间层，在中间层中所含的S可以掺杂到n型化合物半导体层中。
通过包含中间层，可以提高包含同质结型的光电转化层112的第一光电转化元件110的转化效率。通过包含中间层，提高了包含具有同质结结构的光电转化层112的第一光电转化元件110的开路电压；可以提高转化效率。中间层的作用是降低在n型化合物半导体层和上电极113之间的接触电阻。
出于提高转化效率的观点有利的是，中间层的平均膜厚度为1nm以上且10nm以下。由第一光电转化元件110的截面图像确定中间层的平均膜厚度。在光电转化层112是异质结型的情况下，需要厚度为几十nm以上例如50nm的CdS层作为缓冲层。中间层是在n型化合物半导体层上的薄膜，并且比缓冲层更薄。在第一光电转化元件110包含异质结型的光电转化层112的情况下，缓冲层的膜厚度大约等于该实施方案的中间层的膜厚度或者光电转化层112的膜厚度大约等于该实施方案的中间层的膜厚度是不利的，因为这样降低了转化效率。
出于提高转化效率的观点，中间层有利地是硬质薄膜。有利的是，使用化学浴沉积(溶液沉积，CBD)、CVD或物理气相沉积(PVD)作为形成硬质薄膜的方法。只要中间层是硬质薄膜，中间层就可以是氧化物薄膜。硬质薄膜意味着该薄膜是具有高密度的致密的薄膜。
若在形成中间层时损坏了n型化合物半导体层，则非期望地产生表面再结合中心。因此，在上述方法中，出于低损坏的形成薄膜的观点有利的是，形成中间层的方法是CBD。在制造1nm以上且10nm以下的薄膜时，根据厚度，短的薄膜生长时间也是足够的。例如，对于通过CBD生长60nm的中间层需要420秒的反应时间的薄膜形成条件，例如采用35秒的反应时间足以形成5nm的中间层。通过改变调节溶液的浓度，还可以调节薄膜厚度。
防反射膜
该实施方案的防反射膜在上电极113上形成，并且是薄膜，从而更容易将光线引入光电转化层112。例如，期望的是使用MgF2或微透镜(例如由Optmate公司生产)作为防反射膜。防反射膜的膜厚度例如为90nm以上且120nm以下。例如，防反射膜通过电子束气相沉积形成。在使用市售微透镜的情况下，防反射膜的厚度就是微透镜的厚度。
在第一太阳能电池100中的一个第一光电转化元件110发生击穿的情况下，有利的是设置整流元件(旁路二极管)，以减少对太阳能电池和太阳能电池板的影响。通过设置与各个第一光电转化元件110并联连接的旁路二极管，即使在多个第一光电转化元件110之一发生击穿的情况下，也可以减少对太阳能电池的影响。有利的是使旁路二极管与各个第一光电转化元件110的下电极111和各个第一光电转化元件110的上电极113连接。有利的是，旁路二极管和旁路二极管的接线的构造不会妨碍进入光电转化层112的光线。
二极管可以与第一太阳能电池100串联连接。与第一太阳能电池100串联连接的二极管的负极与用作第一太阳能电池100的负极接线端的下电极111连接。或者，二极管的正极与用作第一太阳能电池100的正极接线端的上电极113连接。与第一太阳能电池100串联连接的二极管的功能是在第一太阳能电池100的开路电压低于第二太阳能电池200的开路电压时防止电逆流。
对于第二太阳能电池200，可以相似地设置与第二太阳能电池200串联连接的二极管。与第二太阳能电池200串联连接的二极管的负极与第二太阳能电池200的负极接线端连接。或者，二极管的正极与第二太阳能电池200的正极接线端连接。在此情况下，与第二太阳能电池200串联连接的二极管的功能类似于与第一太阳能电池串联连接的二极管。
可以设置同时与第一太阳能电池100和第二太阳能电池200串联连接的二极管。在使用旁路二极管的情况下，由于光电转化元件之一发生故障，太阳能电池的开路电压下降，若在第一太阳能电池100和第二太阳能电池200之间无法保持电压匹配，则串联连接的二极管发挥其功能。串联连接的二极管使电压下降。因此，出于转化效率的观点有利的是，串联连接的二极管具有低的电压降。
第二太阳能电池
第二太阳能电池200包括多个第二光电转化元件210。第二太阳能电池200用作多接合型太阳能电池10的底部电池。在图1中，多个第二光电转化元件210串联连接。在图1中所示的第二太阳能电池200具有如下构造，其中任意数量的第二光电转化元件210串联连接。第二光电转化元件210的数量根据设计来设定。
第二太阳能电池200例如包括第一光电转化单元210a和第二光电转化单元210b。例如，第二光电转化单元210b与第一光电转化单元210a在第一方向Dr1上排列。
例如，一部分的第一太阳能电池100与第一光电转化单元210a在与第一方向Dr1相交的第三方向Dr3上排列。例如，另一部分的第一太阳能电池100与第二光电转化单元210b在第三方向Dr3上排列。
第二光电转化元件210是包含背接触的太阳能电池。由绝缘层300观察，第二光电转化元件210设置在第一太阳能电池100的相对侧的绝缘层300的表面。第二光电转化元件210包含n型或p型硅层211、p+区域212、n+区域213、p电极214和n电极215。由硅层211观察，p+区域212设置在包含绝缘层300的相对侧的硅层211的表面(在光入射面的相对侧的表面)的区域中。由硅层211观察，n+区域213设置在绝缘层300的相对侧的硅层211的表面(光入射面的相对侧的表面)的区域中。n+区域213以与p+区域212分离的方式设置。p电极214与p+区域212连接。n电极215与n+区域213连接。
第一光电转化单元210a例如包括第一电极单元E1和第一半导体单元S1。第一半导体单元S1设置在第一电极单元E1和第一太阳能电池100之间。第一半导体单元S1包括第一导电类型的第一区域213a和第二导电类型的第二区域212a。
第一电极单元E1例如包括第一电极215a和第二电极214a1。第一电极215a与第一区域213a电连接。第二电极214a1与第一电极215a在第一方向Dr1上排列。第二电极214a1与第二区域212a电连接。
第二光电转化单元210b例如包括第二电极单元E2和第二半导体单元S2。第二半导体单元S2设置在第二电极单元E2和第一太阳能电池100之间。第二半导体单元S2包括第一导电类型的第三区域213b和第二导电类型的第四区域212b。
第二电极单元E2例如包括第三电极215b和第四电极214b。第三电极215b与第三区域213b电连接。第四电极214b与第三电极215b在第一方向Dr1上排列。第四电极214b与第四区域212b和第一电极215a电连接。
在第二电极214a1和第四电极214b之间的距离大于在第一电极215a和第三电极215b之间的距离。
可以在第一光电转化单元210a和第一太阳能电池100之间设置绝缘层300。
第二太阳能电池200还包括接线单元217。例如，第二光电转化元件210的n电极215(第一电极215a)通过接线单元217与第二光电转化元件210的p电极214(第四电极214b)连接。多个第二光电转化元件210彼此串联连接。p+区域212和n+区域213存在于背接触面221，其是第二光电转化元件210的背面。在该实施方案中，虽然硅层211被描述为n型，但是硅层211也可以是p型。关于图4和图5A和5B，如下所述，绝缘膜219可以设置在p电极214、n电极215和接线单元217围绕的区域中。在此情况下，接线单元217作为引线或者以薄膜状构造设置。
例如，实施第二太阳能电池200的第二光电转化元件210的元件分离。如在图1中所示，在多个第二光电转化元件210之间的区域内使用接线单元217实施元件分离。
在图1中，为了便于说明，在彼此相邻的多个第二光电转化元件210之间绘制双点划线。然而，多个第二光电转化元件210并没有被物理分割。换而言之，硅层211是作为一体形成的。
在使用接线单元217实施元件分离的区域(元件分离区域)207的数量增大时，可以串联连接的第二光电转化元件210的数量增大；可以提高第二太阳能电池200的发电电压。
硅层211是p型或n型单晶硅层。硅层211的膜厚度例如为50微米(μm)以上且400μm以下。在硅层211中设置p+区域212和n+区域213。硅层211包含掺杂剂，例如B、Al、N、P、As等。在硅层211与p+区域212或n+区域213之间形成p-n结，从而形成光电转化层。可以在硅层211和绝缘层300之间设置防反射膜。
p+区域212例如是对硅层211实施p型(p+)离子注入的区域；由硅层211观察，形成的p+区域212包含在绝缘层300的相对侧的表面(背面)。n+区域213例如是对硅层211实施n型(n+)离子注入的区域；由硅层211观察，形成的n+区域213包含在绝缘层300的相对侧的表面(背面)。
p+区域212和n+区域213具有彼此相似的构造，例如U形构造、梳形构造等。p+区域212设置在p电极214的背面(硅层211侧)。n+区域213设置在n电极215的背面(硅层211侧)。p+区域212以与n+区域213啮合的方式设置。p+区域212并不接触n+区域213。有利的是，硅层211的区域存在于p+区域212和n+区域213之间。
第二区域212a和第一区域213a具有梳形构造。第二区域212a以与第一区域213a啮合的方式设置。
例如，通过使用掩模和用诸如B、Al、N、P、As等的掺杂剂掺杂硅层211实施离子注入，从而在深度为50nm以上且2μm以下的区域内形成p+区域212或n+区域213(在背接触面221与由背接触面221进入硅层211内部50nm以上且2μm以下的范围内的位置之间的区域)。有利的是，各个区域的掺杂剂浓度为约1.0×1018cm-3以上且约1.0×1020cm-3以下。p+区域212和n+区域213的掺杂剂浓度高于硅层211的杂质浓度。
出于成本的观点，除离子注入以外，有利的是采用热扩散等作为形成p+区域212和n+区域213的方法。
p+区域212与p电极214连接。n+区域213与n电极215连接。将p电极214和n电极215用作第二太阳能电池200的背接触电极。将p电极214和n电极215用作并联或串联连接多个第二光电转化元件210的电极。在设置旁路二极管的情况下，二极管与p电极214或n电极215中的至少一个连接。p电极214和n电极215例如是使用掩模沉积的厚度为约1μm的Cu或Al薄膜。
若第二太阳能电池200中的一个第二光电转化元件210发生击穿，有利的是设置旁路二极管，以减少对太阳能电池和太阳能电池板的影响。通过设置与各个第二光电转化元件210并联连接的旁路二极管，即使在多个第二光电转化元件210之一发生击穿时，也可以减少对太阳能电池的影响。有利的是，使旁路二极管与各个第二光电转化元件210的p电极214和各个第二光电转化元件210的n电极215连接。二极管可以通过对硅层211实施离子注入等形成；或者可以外部连接二极管。
下面依照附图描述多接合型太阳能电池和元件分离方式。
图2是显示根据该实施方案的元件分离方式的示意性平面图。
图2是在沿着图1中所示的箭头A1的方向上观察根据该实施方案的多接合型太阳能电池时的示意性平面图。
第一太阳能电池100可以是一个元件或者可以具有其中多个元件串联连接的结构。例如，即使在硅层211作为一体形成的情况下，将第二光电转化元件210作为一个电池认识也是足够的。
图2是具有如下元件分离方式的多接合型太阳能电池10a的概念图，其中第二太阳能电池200被划分成4个第二光电转化元件210。在图2的多接合型太阳能电池10a中，彼此相邻的第二光电转化元件210基本上彼此电断开。换而言之，在元件分离区域207中，彼此相邻的第二光电转化元件210彼此电绝缘，而不是彼此物理分离。在一般的背接触型硅太阳能电池中，一个p电极214和一个n电极215作为一组存在。例如，若使用在图2中所示的实施例描述一般的背接触型硅太阳能电池，则多个p电极214中位于最左侧的一个p电极214和多个n电极215中位于最左侧的一个n电极215作为一组存在；在左侧的元件分离区域207中，硅层211物理分离。在此情况下，例如作为引线设置接线单元217。根据该实施方案，在传统制造中分割每个电池的过程是不需要的；对于制造有利的是无需操作被分割成小片的电池。
第一实施例
在第一实施例中，制造具有在图2的概念图中所示的形式的多接合型太阳能电池10a。首先，在用作绝缘层300的一部分的钠钙玻璃上制造第一太阳能电池100。使用1cm×1cm的钠钙玻璃，在其上形成厚度为200nm的ITO薄膜(下电极111)；通过气相沉积(三阶段法)沉积Cu0.85(In0.12Ga0.59Al0.29)(S0.1Se0.9)2薄膜，用于形成光电转化层112。首先，基板温度升高至300℃；沉积Al、In、Ga、S和Se(第一阶段)。然后，基板温度升高至500℃；沉积Cu、S和Se。确认吸热反应的开始；停止Cu的沉积，从而使组成具有过量的Cu(第二阶段)。在停止沉积之后立即重新沉积Al、In、Ga、S和Se(第三阶段)，从而产生Cu不足的状态，形成具有过量的第13族元素如Al、In、Ga等的组成。光电转化层112的膜厚度为约2000nm。
因为所获得的光电转化层112的一部分具有n型，所以将直至光电转化层112沉积的构件浸入其中溶解有浓度为0.08mM的硫酸镉的25％氨溶液中；在室温下(25℃)进行反应22分钟。由此，在用于形成光电转化层112的上电极113的侧的区域内形成用Cd掺杂的n型半导体层至深度为约100nm。在n型半导体层上通过旋涂i-ZnO薄膜沉积CdS接触层作为半绝缘层。接着，通过使用包含2重量％氧化铝的ZnO:Al靶材进行溅射，在半绝缘层上沉积用于形成上电极113的约300nm的氧化铝(Al2O3)。最后，通过电子束气相沉积法沉积约105nm的MgF2作为防反射膜，在钠钙玻璃上制造第一太阳能电池100。
然后，制造第二太阳能电池200。向厚度为200μm的n型单晶硅层的一个表面的一部分实施p+型和n+型离子注入，以形成其中注入元素B或元素P的浓度为2.0×1019cm-3、深度为0.2μm且宽度为300μm的分离的区域。通过p+型和n+型离子注入，在硅层211的背接触面221侧以p+、n+、p+和n+的顺序形成2个p+区域212和2个n+区域213(参见图1)。然后，形成2个第二光电转化元件210。图2显示一个其中形成4个第二光电转化元件210的实施例。没有实施离子注入的区域存在于p+区域212和n+区域213之间。在p+区域212上使用掩模沉积1μm的Cu作为p电极214。在n+区域213上使用掩模沉积1μm的Cu作为n电极215。
如在图2中所示，对于彼此相邻的2个第二光电转化元件210，彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的一个的n电极215通过接线单元217与彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的另一个的p电极214连接。使用设置在彼此相邻的2个第二光电转化元件210之间的区域中的接线单元217，实施元件分离。由此，多个第二光电转化元件210彼此串联连接。
具有相同极性的电极设置在元件分离区域207的两侧，彼此相对。例如，在图2中所示的实施例中，在中央的元件分离区域207的两侧的p电极214彼此相对。此外，在图2中所示的实施例中，对于左侧的元件分离区域207和右侧的元件分离区域207，n电极215彼此相对。因此，制成第二太阳能电池200。
有利的是，在具有相同极性的电极彼此相对的元件分离区域207中，电极之间的距离D1短。然而，在电极之间的距离D1小于指定距离的情况下，可能存在漏电流。因此，在该实施方案中，将电极之间的距离D1设定为使得不存在漏电流的距离。
然后，使用丙烯酸树脂作为粘合剂，使第二太阳能电池200的硅层211与包含第一太阳能电池100的钠钙玻璃粘结，从而使硅层211在包含n+区域213和p+区域212的表面的相对侧的表面与钠钙玻璃在包含第一太阳能电池100的表面的相对侧的表面粘结。粘合剂的层的厚度为约50μm。
将第一太阳能电池100的ITO电极和上电极113和p+区域212和n+区域213与半导体参数分析仪连接；通过太阳模拟器使用AM1.5的模拟太阳光照射，针对单独的第一太阳能电池100、其中形成第一太阳能电池100的状态的单独的第二太阳能电池200以及其中第一太阳能电池100和第二太阳能电池200并联连接的多接合型太阳能电池，测量开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和转化效率(η)。测量结果列于表1中。由下式计算转化效率η
η＝Voc·Jsc·FF/P·100
使用开路电压Voc、短路电流密度Jsc、输出因子FF和入射功率密度P。因为在第一实施例中使用1cm×1cm的钠钙玻璃(表面积为1cm2)，所以短路电流(Isc)等于短路电流密度(Jsc)。这与下述的第一比较例相似。
第一比较例
在第一比较例中，除了不实施元件分离，与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池；换而言之，对于彼此相邻的2个第二光电转化元件210，例如在图2中所示，彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的一个的n电极215并不是通过接线单元217与彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的另一个的p电极214连接。与第一实施例相似地，也针对第一比较例的多接合型太阳能电池，测量开路电压、短路电流和转化效率。测量结果列于表1中。在表1中，关于第一实施例EX1和第一比较例CP1，显示第一太阳能电池CELL1、第二太阳能电池CELL2和多接合型太阳能电池MCELL的特性。
表1
如在表1中所示，在第一实施例中，提高了第二太阳能电池200的电压，大约是没有形成串联连接(元件分离)的(第一比较例)的情况的2倍。在第一实施例中，第二太阳能电池200的电流值大约是没有形成串联连接(元件分离)的(第一比较例)的情况的一半。由此，实现了目标性能。
在第一比较例中，基本上没有实现第二太阳能电池200的电压升高。这是因为没有实施元件分离，所以该结构不是串联连接的结构。在第一比较例中，因为背面电极的构造方式不同于串联连接的方式，由于一部分吸收的光子非期望地发生再结合，电流值没有充分升高，所以效率非期望地低。将第一实施例的结果与第一比较例的结果比较，可以理解若没有实施元件分离则无法实施电压匹配。换而言之，在根据该实施方案的多接合型太阳能电池10a中，通过实施第二太阳能电池200的元件分离及通过实施在第一太阳能电池100和第二太阳能电池200之间的电压匹配，可以提高转化效率。
所述匹配并不限制于电压匹配；也可以实施电流匹配。换而言之，不是通过划分元件以使电压相等，而是通过划分元件以使单位电池表面积吸收的光子数量相等，可以实施电流匹配。
作为另一个比较例，其中没有形成第一太阳能电池100的状态的单独的第二太阳能电池200的开路电压、短路电流和转化效率的测量结果列于表2中。在表2中，关于第二实施例EX2和第二比较例CP2，显示第一太阳能电池CELL1、第二太阳能电池CELL2和多接合型太阳能电池MCELL的特性。
表2
Voc(V) Isc(mA) η(％)
0.7 38 20.1
将在表2中所示的转化效率与在表1中所示的多接合型太阳能电池的转化效率相比较，第一实施例的多接合型太阳能电池的转化效率高于其中没有形成第一太阳能电池100的状态的单独的第二太阳能电池200的转化效率。另一方面，第一比较例的多接合型太阳能电池的转化效率低于其中没有形成第一太阳能电池100的状态的单独的第二太阳能电池200的转化效率。因此，只是在第一太阳能电池100和第二太阳能电池200之间不实施电压匹配的情况下制造多接合型太阳能电池时，多接合型太阳能电池的转化效率可以低于单独的第二太阳能电池200的转化效率。
图3是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
图3所示为多接合型太阳能电池10b的概念图和电路。
第二实施例
在12cm×12cm的基板上，通过划片将ITO电极(下电极111)分割成20个元件的电极；在ITO电极上沉积光电转化层112。将光电转化层112划片，从而将第一光电转化元件110分割成20等分；形成上电极113并对其划片，从而使20个第一光电转化元件110串联连接；然后，形成防反射膜，以制造第一太阳能电池100，其中20个第一光电转化元件110串联连接。
然后，通过向12cm×12cm的硅层211中实施离子注入，形成串联连接的38个p+区域212和38个n+区域213；制成38个具有相等表面积的第二光电转化元件210。将该结构与其中形成第一太阳能电池100的基板结合；与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10b。测量结果列于表3中。
第二比较例
在第二比较例中，基础的硅太阳能电池不是串联连接。换而言之，没有实施第二太阳能电池200的元件分离。除此以外，与第二实施例相似地制造多接合型太阳能电池。测量结果列于表3中。
表3
在第二实施例中，第二太阳能电池200的第二光电转化元件210串联连接的数量增大。此外，第一太阳能电池100的电压和第二太阳能电池200的电压之差更小。因此，在第二实施例中，与第一实施例相比，获得了高效率的多接合型太阳能电池；第二实施例是有效的。
图4是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
图5A和5B是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
在图4中所示的实施例中，与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10c。如在图4中所示，彼此相邻的2个第二光电转化元件210之一的n电极215通过接线单元217与彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的另一个的p电极214连接。由此，多个第二光电转化元件210彼此串联连接。
绝缘膜219设置在接线单元217和硅层211之间。在接线单元217和硅层211之间的导电性低的情况下，可以不总是设置绝缘膜219。
例如，在元件分离区域207的两侧，p电极214和n电极215彼此相对的情况下，由于电场分布的形状产生漏电流；p-n结的效果降低。与此不同，在图4中所示的实施例中，在元件分离区域207的两侧，p电极214彼此相对。由此，可以抑制p-n结的效果降低。
在接线单元217和硅层211之间设置绝缘膜219的情况下，如在图5A和图5B中所示的多接合型太阳能电池10d中，例如p+区域212和p电极214可以在接线单元217的下侧穿过。由此，可以进一步抑制在元件分离区域207的两侧在p电极214和n电极215之间产生的漏电流。
在接线单元217的下侧穿过的区域可以是n+区域213；在接线单元217的下侧穿过的电极可以是n电极215。
第二光电转化单元210b还包括硅层211和绝缘层300。硅层211包括第三区域213b和第四区域212b。绝缘层300设置在接线单元217和硅层211之间。
第三电极215b或第四电极214b中至少之一的至少一部分位于接线单元217和第一太阳能电池100之间。
图6是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
在图6中所示的实施例中，与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10e。如在图6中所示，彼此相邻的2个第二光电转化元件210之一的n电极215通过接线单元217与彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的另一个的p电极214连接。
在此，多个第二光电转化元件210不仅在第一方向Dr1(在图6中，水平方向)上而且例如在与第一方向Dr1相交且与第三方向Dr3相交的第二方向Dr2(在图6中，垂直方向)上通过接线单元217连接。
例如，第二太阳能电池200还包括第三光电转化单元210c和第四光电转化单元210d。例如，第三光电转化单元210c与第四光电转化单元210d在第一方向Dr1上排列。第三光电转化单元210c与第二光电转化单元210b在第二方向Dr2上排列。第四光电转化单元210d与第一光电转化单元210a在第二方向Dr2上排列。
例如，第一光电转化单元210a和第二光电转化单元210b串联连接。例如，第二光电转化单元210b和第三光电转化单元210c串联连接。例如，第三光电转化单元210c和第四光电转化单元210d串联连接。
由此，在图6中所示的实施例中，4个第二光电转化元件210(第一光电转化单元210a、第二光电转化单元210b、第三光电转化单元210c和第四光电转化单元210d)彼此串联连接。
例如，设置多个第二太阳能电池200。多个第二太阳能电池200沿着第二方向Dr2排列。多个第二太阳能电池200中的一个与多个第二太阳能电池200中的另一个串联连接。
也在图6中所示的实施例中，在元件分离区域207的两侧，具有相同极性的电极彼此相对。例如，在图6中所示的实施例中，在元件分离区域207的两侧，p电极214彼此相对。
图7是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
图8A和8B是测量结果的例子的表和图。
在图7中所示的实施例中，与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10f。在图7中所示的实施例中，在元件分离区域207的两侧彼此相对的具有相同极性的电极之一的电极214a的长度发生改变。如在图7中所示，例如设置在元件分离区域207的左侧的p电极214a的长度发生改变。
将p电极214a的长度与硅层211的一边的长度L1的比例LR(％)设定为50、60、70、80、90和100。在由电极侧观察硅层211时，比例LR为100的状态是硅层211完全被p电极214a分割的状态(实际上硅层211被p电极214a覆盖的状态)。
将12cm×12cm的晶片用作硅层211。单独的硅层211的短路电流密度Jsc为38mA/cm2。单独的硅层211的开路电压Voc为0.7V。连接2个第二光电转化元件210的状态(硅层211完全分离的状态)的短路电流密度Jsc的理论极限设定为单独的硅层211的短路电流密度的1/2的数值(19mA/cm2)。开路电压Voc的理论极限设定为单独的硅层211的开路电压的数值(0.7V)。
在图7的多接合型太阳能电池10f的情况下，通过将在第二光电转化元件210的彼此相邻的p电极214中，第二光电转化元件210中的一个的p电极214的比例LR(％)设定为100％，及改变另一个第二光电转化元件210的p电极214的比例LR(％)，从而测量短路电流密度Jsc、开路电压Voc、输出因子FF、转化效率η(％)以及转化效率η(％)与转化效率的理论极限ηId的比例η/ηId(％)。在测量中，一个第二光电转化元件210的n电极215与另一个第二光电转化元件210的p电极214连接。测量结果在图8A和图8B中显示。
如在图8A和图8B中所示，在比例LR(％)增大时，比例η/ηId(％)也增大。换而言之，因为接近连接2个第二光电转化元件210的状态(硅层211完全电分离的状态)，所以转化效率η接近转化效率的理论极限ηId。
图9是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
在图9中所示的实施例中，与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10g。基于关于图7至图8B的上述测量结果，在图9中所示的实施例中，p电极214的布置方式为围绕n电极215的外围。换而言之，p电极214具有环绕电极布置，其中电极以完全环绕一周的方式设置。可以不是p电极214，而是n电极215具有环绕电极布置。
第二电极214a1或第一电极215a中的一个围绕第二电极214a1或第一电极215a中的另一个的至少一部分。
如在图9中所示，彼此相邻的2个第二光电转化元件210之一的n电极215通过接线单元217与彼此相邻的2个第二光电转化元件210中的另一个的p电极214连接。由此使2个第二光电转化元件210彼此串联连接。如上关于图4和图5A和5B所述，可以在接线单元217和硅层211之间设置绝缘膜219。在此情况下，接线单元217作为引线或者以薄膜状构造设置。
在图9中所示的实施例中，可以进一步提高转化效率。
p电极214或n电极215具有环绕电极布置的情况如图9中所示。p电极214或n电极215可以具有梳形电极布置，而不是环绕电极布置。即使在此情况下，也可以提高转化效率。
在环绕电极布置的表面积相等的情况下，具有基本上相同的电流值的电流流入第二光电转化元件210。因此，在环绕电极布置的表面积相等的情况下，可以任意地设定第二光电转化元件210的分割数量。例如，分割数量不必是可均分的；分割数量可以是纵3列×横3列、纵2列×横5列等。例如，分割数量可以是11等。
图10是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
在2cm×2cm的基板上，通过划片将ITO电极(下电极111)分割成4个元件的电极；在ITO电极上沉积光电转化层112。由于与光电转化层112等的迁移率的关系，ITO电极的尺寸L2(参见图1)例如为约5毫米(mm)。ITO电极的尺寸L2等于第一光电转化元件110的宽度的尺寸。将CuGa(S,Se)2(下面在必要时称作“CGSS”)的黄铜矿类化合物用作光电转化层112。
将光电转化层112划片，从而将第一光电转化元件110分割成4等分；形成上电极113并对其划片，从而使4个第一光电转化元件110串联连接；形成防反射膜，以制造第一太阳能电池100，其中4个第一光电转化元件110串联连接。
然后，通过向2cm×2cm的硅层211中实施离子注入，形成7个p+区域212和7个n+区域213；制成7个具有相等表面积的第二光电转化元件210。将该结构与其中形成第一太阳能电池100的基板结合；与第一实施例相似地制造多接合型太阳能电池10h。
针对单独的第一太阳能电池100测量的开路电压Voc为4.8伏(V)。针对单独的第一太阳能电池100测量的短路电流密度Jsc为4毫安/平方厘米(mA/cm2)。
另一方面，在形成第一太阳能电池100的状态下，针对单独的第二太阳能电池200测量的开路电压Voc为4.7(V)。在形成第一太阳能电池100的状态下，针对单独的第二太阳能电池200测量的短路电流密度Jsc为3.4(mA/cm2)。
转化效率η为27(％)；获得具有比较高的转化效率的多接合型太阳能电池。
在本实施例中，假设第一太阳能电池100的带隙为1.9电子伏特(eV)的情况。
在形成第一太阳能电池100的状态下，针对单独的第二太阳能电池200测量的开路电压Voc为4.7(V)。在形成第一太阳能电池100的状态下，针对单独的第二太阳能电池200测量的短路电流密度Jsc为2.9(mA/cm2)。另一方面，在将第一光电转化元件110分割成5等分的情况下，针对单独的第一太阳能电池100测量的开路电压Voc为5.0(V)。针对单独的第一太阳能电池100测量的短路电流密度Jsc为4(mA/cm2)。
转化效率η为26(％)。
图11A至11C是显示根据该实施方案的另一种元件分离方式的示意性平面图。
图12A和12B是显示在图11A和11B中所示的实施例的接线图的示意图。
图11A是显示根据该实施方案的第一太阳能电池100的示意性平面图。图11B是显示根据该实施方案的第二太阳能电池200的示意性平面图。图11C是显示根据参考例的第二太阳能电池200a的示意性平面图。图12A是显示在图11A和11B中所示的实施例的接线图的示意性截面图。图12B显示在图11A和11B中所示的实施例的接线图的示意性平面图。
第二太阳能电池200没有在图12A中显示。
图11A至图12B举例说明基板具有面板尺寸的情况。
更具体而言，举例说明12个12cm×12cm的硅层211的情况。
如在图11A中所示，在此情况下，第一太阳能电池100的一边的长度为400mm。第一太阳能电池100的另一边的长度为500mm。
关于图10如上所述，在将CGSS用作光电转化层112的情况下，由于与光电转化层112的迁移率等的关系，ITO电极的尺寸L2(第一光电转化元件110的宽度的尺寸)例如为约6mm。因此，因为第一太阳能电池100的一边的长度为400mm，所以在第一太阳能电池100中66个第一光电转化元件110串联连接。
在此，因为限制了在一个硅晶片中可以串联连接的元件的数量，所以也可以并联连接第一太阳能电池100。
换而言之，如在图12A和图12B中所示，形成2组33个串联连接的第一光电转化元件110；这2组彼此并联连接。在图12A和图12B中所示的边界部分120，彼此相邻的第一光电转化元件110彼此电绝缘。
可以形成3组22个串联连接的第一光电转化元件110；这3组可以彼此并联连接。一个面板可以串联连接；或者可以制备2个较小的面板并且串联连接。
因此，通过并联连接第一太阳能电池100，可以减少一个硅晶片中串联连接的第二光电转化元件210的数量。
如在图12B中所示，在形成2组33个串联连接的第一光电转化元件110且这2组彼此并联连接的情况下，在硅层211中通过离子注入形成5个p+区域212和5个n+区域213；制成5个具有相等表面积的串联连接的第二光电转化元件210。在图11B和图11C中，左上的第二太阳能电池200和200a具有其中5个具有相等表面积的第二光电转化元件210串联连接的形式。其中5个具有相等表面积的第二光电转化元件210串联连接的形式，对于除左上以外的第二太阳能电池200和200a而言也是相同的。
如在图11B中所示，例如，3个硅层211在第一方向上排列；4个硅层211在第二方向上排列。3个硅层211在第一方向上串联连接。此外，串联连接的3个硅层211在第二方向上并联连接。换而言之，12个硅层211以3串联4并联的方式连接。
换而言之，一组在第一方向上串联连接的3个硅层211与另一组在第一方向上串联连接的3个硅层211在第二方向上并联连接。第一太阳能电池100和第二太阳能电池200并联连接。
在此，在如图11C所示的参考例中，考虑一个例子，其中12个硅层211串联连接。在阴影401存在于12个硅层211中的至少一个硅层211上时，存在于阴影401下方的第二太阳能电池200a的输出基本上为零。因此，因为12个硅层211串联连接，所以所有12个第二太阳能电池200a的输出基本上为零。
与此不同，在图11B中所示的实施例中，如上所述，12个硅层211以3个串联4个并联的方式连接。因此，存在于阴影401下方的区域的输出基本上为零；但是不存在阴影401的区域的输出则并不是基本上为零。因此，输出仅以存在阴影401的区域的表面积与所有12个硅层211的表面积的比例的量下降。换而言之，除了在所有12个硅层211上存在阴影401的情况以外，可以抑制在阴影存在于12个硅层211之一的硅层211上时所有12个第二太阳能电池200的输出基本上变为零的情况。在图11B中所示的实施例中，更期望的是设置防止电逆流的二极管。
在该实施方案中，举例说明多接合型(叠层)太阳能电池。然而，该太阳能电池可以不是叠层的，可以具有其中硅单独连接的结构。
在图11A、图11B、图12A和图12B中所示的实施例中，多接合型太阳能电池10i的短路电流Isc为1.56(A)。多接合型太阳能电池10i的开路电压Voc为40(V)。多接合型太阳能电池10i的转化效率η为24.3(％)。
实施方案包括以下特征：
特征1
多接合型太阳能电池(10，10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g，10h，10i)，包含：
第一太阳能电池(100)，及
与第一太阳能电池(100)并联连接的第二太阳能电池(200，200a)；
第二太阳能电池(200，200a)包含
第一光电转化单元(210a)，及
与第一光电转化单元(210a)在第一方向(Dr1)上排列的第二光电转化单元(210b)；
一部分的第一太阳能电池(100)与第一光电转化单元(210a)在与第一方向(Dr1)相交的第三方向(Dr3)上排列，
另一部分的第一太阳能电池(100)与第二光电转化单元(210b)在第三方向(Dr3)上排列；
第一光电转化单元(210a)包含
第一电极单元(E1)，及
设置在第一电极单元(E1)和第一太阳能电池(100)之间的第一半导体单元(S1)；
第一半导体单元(S1)包含
第一导电类型的第一区域(213a)，及
第二导电类型的第二区域(212a)；
第一电极单元(E1)包含
与第一区域(213a)电连接的第一电极(215a)，及
与在第一方向(Dr1)上与第一电极(215a)排列的第二区域(212a)电连接的第二电极(214a1)；
第二光电转化单元(210b)包含
第二电极单元(E2)，及
设置在第二电极单元(E2)和第一太阳能电池(100)之间的第二半导体单元(S2)；
第二半导体单元(S2)包含
第一导电类型的第三区域(213b)，及
第二导电类型的第四区域(212b)；
第二电极单元(E2)包含
第三电极(215b)与第三区域(213b)电连接，及
与在第一方向(Dr1)上与第三电极(215b)排列的第四区域(212b)和第一电极(215a)电连接的第四电极(214b)；
在第二电极(214a1)和第四电极(214b)之间的距离大于在第一电极(215a)和第三电极(215b)之间的距离。
特征2
根据特征1的电池，其还包含设置在第一光电转化单元(210a)和第一太阳能电池(100)之间的绝缘层(300)。
特征3
根据特征1的电池，其中第二太阳能电池(200，200a)还包括使第一电极(215a)与第四电极(214b)电连接的接线单元(217)。
特征4
根据特征1的电池，其中
第二区域(212a)和第一区域(213a)具有梳形构造，及
第二区域(212a)以与第一区域(213a)啮合的方式设置。
特征5
根据特征1的电池，其中第二电极(214a1)或第一电极(215a)中的一个围绕第二电极(214a1)或第一电极(215a)中的另一个的至少一部分。
特征6
根据特征3的电池，其中
第二光电转化单元(210b)包括：
包含第三区域(213b)和第四区域(212b)的硅层(211)；及
设置在接线单元(217)和硅层(211)之间的绝缘膜(219)，及
第三电极(215b)或第四电极(214b)中至少之一的至少一部分位于接线单元(217)和第一太阳能电池(100)之间。
特征7
根据特征1的电池，其中
设置多个第二太阳能电池(200，200a)，
第二太阳能电池(200，200a)沿着与第一方向(Dr1)相交的第二方向(Dr2)排列，及
第二太阳能电池(200，200a)中的一个与第二太阳能电池(200，200a)中的另一个串联连接。
特征8
根据特征1的电池，其中
第二太阳能电池(200，200a)还包括第三光电转化单元(210c)和第四光电转化单元(210d)，
第三光电转化单元(210c)与第四光电转化单元(210d)在第一方向(Dr1)上排列，
第三光电转化单元(210c)与第二光电转化单元(210b)在与第一方向(Dr1)相交且与第三方向(Dr3)相交的第二方向(Dr2)上排列，
第四光电转化单元(210d)与第一光电转化单元(210a)在第二方向(Dr2)上排列，
第一光电转化单元(210a)和第二光电转化单元(210b)串联连接，
第二光电转化单元(210b)和第三光电转化单元(210c)串联连接，及
第三光电转化单元(210c)和第四光电转化单元(210d)串联连接。
特征9
根据特征1的电池，其中
第一太阳能电池(100)包括多个第一光电转化元件(110)，及
所述第一光电转化元件(110)串联连接。
特征10
根据特征9的电池，其中第一光电转化元件(110)包括光电转化层(112)，所述光电转化层(112)包含CuGa(S,Se)2。
特征11
根据特征1的电池，其中
第一太阳能电池(100)包括多个第一光电转化元件(110)，
一部分的第一光电转化元件(110)彼此串联连接，
另一部分的第一光电转化元件(110)彼此串联连接，及
一部分的第一光电转化元件(110)与另一部分的第一光电转化元件(110)并联连接。
特征12
根据特征9的电池，其中
第一光电转化元件(110)包括黄铜矿类化合物、黝锡矿类化合物或锌黄锡矿类化合物中的至少一种。
虽然描述了本发明的若干实施方案，但是这些实施方案是作为例子给出，并不意味着限制本发明的范围。这些新颖的实施方案可以其他不同的形式实现；在不偏离本发明的构思的情况下可以进行不同的省略、替换和改变。这些实施方案及其改变的方案在本发明的范围及构思之内，包含在权利要求及其等价物中所述的本发明中。
虽然描述了特定的实施方案，但是这些实施方案仅以示例方式给出，并不意味着限制本发明的范围。实际上，在此所述的新颖的实施方案可以各种不同的其他形式实现；此外，在不偏离本发明的构思的情况下可以对在此所述的实施方案作出不同的省略、替换和改变。所附的权利要求及其等价物有意覆盖这些在本发明的范围及构思之内的实施方案或改变的方案。

Claims (10)

1.多接合型太阳能电池，其包括：
包含第一光电转化元件的第一太阳能电池；
与所述第一太阳能电池并联连接的第二太阳能电池，第二太阳能电池包括串联连接的多个第二光电转化元件；及
设置在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池之间的绝缘层，
所述第二光电转化元件包括p电极和n电极，p电极与包含在光入射面的相对侧上的表面的p+区域连接，n电极与包含在光入射面的相对侧上的表面的n+区域连接，
在所述多个第二光电转化元件彼此相邻的区域内，所述p电极彼此相对或所述n电极彼此相对。
2.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中所述第二光电转化元件在所述多个第二光电转化元件彼此相邻的区域内还包括使所述p电极与所述n电极连接的接线单元。
3.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中
所述p+区域和所述n+区域具有梳形构造，及
所述p+区域以与所述n+区域啮合的方式设置。
4.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中所述p电极或所述n电极中的一个围绕所述p电极或所述n电极中的另一个的外围。
5.根据权利要求2的多接合型太阳能电池，其中
所述第二光电转化元件包括硅层和绝缘膜，硅层包括所述p+区域和所述n+区域，绝缘膜设置在所述接线单元和所述硅层之间，及
所述p电极或所述n电极在所述接线单元的下侧穿过。
6.根据权利要求5的多接合型太阳能电池，其中
设置多个所述第二太阳能电池，
多个所述硅层在第一方向上串联连接，及
一组在所述第一方向上串联连接的多个硅层与另一组在所述第一方向上串联连接的多个硅层在第二方向上并联连接，第二方向不同于所述第一方向。
7.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中
一部分的所述多个第二光电转化元件在第一方向上串联连接，及
另一部分的所述多个第二光电转化元件在不同于第一方向的第二方向上串联连接。
8.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中
所述第一太阳能电池包括多个所述第一光电转化元件，及
多个所述第一光电转化元件串联连接。
9.根据权利要求8的多接合型太阳能电池，其中
在所述第一光电转化元件中所包含的光电转化层包含CuGa(S,Se)2，及
一组串联连接的多个第一光电转化元件与另一组串联连接的多个第一光电转化元件并联连接。
10.根据权利要求1的多接合型太阳能电池，其中所述第一光电转化元件包含黄铜矿类化合物、黝锡矿类化合物或锌黄锡矿类化合物中的至少一种。
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