DE2253831B2

DE2253831B2 - Solarzellenbatterie

Info

Publication number: DE2253831B2
Application number: DE2253831A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Phys. Dr. 7100 Heilbronn Fischer; Willi 7101 Flein Pschunder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1980-04-17
Also published as: US3887935A; DE2253831C3; DE2253831A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzellenbatterie unter Verwendung von Solarzellen entsprechend den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Eine solche Solarzellenbatterie ist aus der FR-PS 20 775 bekannt. Die dort verwendeten Solarzellen bestehen jeweils aus einem Halbleiterkörper mit zwei aneinandergrenzenden Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp, wobei in die eine der beiden den pn-Übergang bildenden Halbleiterzonen eine weitere Halbleiterzone eingebracht ist, die mit dieser Halbleiterzone einen weiteren pn-Übergang bildet. Diese weitere Halbleiterzone ist mit der Halbleiterzone, in die sie eingebracht ist, verbunden. Rs entsteht eine Anordnung aus zahlreichen in Reihe geschalteten Einzelsolarzellen, wobei zu jeder Solarzelle eine Diode aus einem gesonderten pn-Übergang antiparallel geschaltet ist. Diese Diode dient zur Ableitung des in der Solarzellenbatterie erzeugten Generatorstroms, wenn die zugehörige Solarzelle ausfällt oder abgeschaltet wird. Durch diese sogenannten »Shunt-Dioden« wird daher sichergestellt, daß die Solarzellenbatterie auch bei einzelnen ausfallenden Solarzellen Leistung abgibt.

Aus der US-PS 29 81777 sind Solarzellen aus Cadmiumsulfid bekannt, bei denen der gleichrichtende Übergang der Solarzelle entweder aus einem pn-Übergang oder aus einem gleichrichtenden Metall-Halbleiterübergang besteht. Eine zu den Solarzellen antiparallel geschaltete zusätzliche Diode ist dabei nichi vorgesehen.

Durch die US-PS 36 68 481 ist eine Schottky-Diode bekannt, bei der der Schottky-Kontakt in eine Vertiefung des Halbleiterkörpers eingebracht und von einer Halbleiterzone umgeben ist, die mit dem

ίο angrenzenden Halbleitermaterial einen pn-übergang bildet. Die Kombination eines pn-Überganges mit einem Metall-Halbleiter-Kontakt soll bei der bekannten Schottky-Diode die Schalteigenschaften der Diode verbessern.

Durch die DE-OS 18 06 835 ist eine Solarzelle bekannt, bei der die eine der beiden den pn-Übergang bildenden Halbleiterzonen durch eine kammförmige Elektrode ohmisch kontaktiert ist

Die Herstellung von Solarzellen, wie sie aus der FR-PS Ϊ3 20 775 bekannt sind, ist aufwendig, so daß Solarzellen mit ebenem pn-Übergang bevorzugt werden. Wenn dann jedoch in eine der beiden die Solarzellen bildenden Zonen unter Bildung eines pn-Übergangs eine dritte Zone eingebracht und die beiden auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers liegenden Kontakte mit je einem aber voneinander getrennten Anschlußkontakt versehen werden, muß der Strom zwischen diesen beiden Kontakten lateral durch den Halbleiterkörper verlaufen. Der Spannungsabfall

w am Bahnwiderstand ist bei Lateraldioden aufgrund der relativ langen Stromwege groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarzellenbatterie anzugeben mit Solarzellen, bei denen die zur eigentlichen Solarzelle antiparallel geschaltete Diode möglichst optimale Flußeigenschaften aufweist und die einfach herstellbar sind. Diese Aufgabe wird durch eine Solarzcllenbatterie mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

■to Bei den Solarzellen der erfindungsgemäßen Solarzellenbatterie wird ein gleichrichiender Metall-Halbleiter-Kontakt verwendet, der sehr einfach hergestellt werden kann. Dieser Schottky-Kontakt ist außerdem streifenförmig ausgebildet und weist daher eine relativ große Randlänge bei kleiner Fläche auf, so daß der Bahnwiderstand der Lateraldiode reduziert und damit die Flußeigenschaften der Diode wesentlich verbessert werden.

Gemäß Ausführungsformen der Erfindung hat der Metallbelag des Metall-Halbleiter-Kontaktes einen s'rahlenförmigen, einen T-förrnigen oder einen kammförmigen Querschnitt. Sind die einzelnen Bereiche des Metallbelages des Metall-Halbleiter-Kontaktes für eine Kontaktierung zu schmal, so wird der Metallbelag mit einer entsprechend großen Anschlußfläche versehen, die die Kontaktierung des Metallbelages erleichtert. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn der Metallbelag des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes z. B. aus einem oder mehreren dünnen

Wi Fingern besteht, die sich zur Kontaktierung nicht eignen. Bei Verwendung einer Kamrnstruktur für den Metallbelag eignet sich beispielsweise das gemeinsame Verbindungsstück, das man auch als Kammrücken bezeichnet, als Anschlußfläche, wenn es entsprechend

fi5 breit ausgebildet ist. Bei Verwendung eines T-förmigen Mctallbelages eignet sich beispielsweise der Querbalken des »T« als Anschlußfläche.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbei-

spielen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine einzelne Solarzelle der Batterie nach der Erfindung, und zwar deren Rückseite. Nach der Fig. 1 besteht die Solarzelle aus einem Halbleiterkörper I₁ einem gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt mit dem Metallbelag 2, aus einem Rückseitenkontakt 3 zur ohmschen Kontaktierung des Halbleiterkörpers sowie aus einem auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen und deshalb aus der F i g. 1 nicht ersichtlichen Vorderseitenkontakt, der zur ohmschen Kontaktierung einer in den Halbleiterkörper eingebrachten und ebenfalls nicht dargestellten Halbleiterzone dient, die den entgegengesetzten Leitungstyp hat wie der Halbleiterkörper und dadurch mit dem Halbleiterkörper einen pn-Übergang bildet. Dieser pn-Übergang ist der pn-Übergang der Solarzelle.

Der Metallbelag 2 des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes ist langgestreckt und schmal und damit streifenförmig ausgebildet. Der Metillbelag 2 hat an seinem einen Ende noch einen breiten Balken 4 ils Anschlußfläche, so daß der Metallbelag insgesamt eine T-Form aufweist

Die Solarzelle der F i g. 2 unterscheidet sich von der Solarzelle der F1 g. 1 dadurch, daß anstelle von nur einem streifenförmigen Metallbelag 2 zwei streifenförmige Metallbeläge 2 und damit zwei gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakte, die auch Schottky-Kontakte genannt werden, vorhanden sind. Auch bei der Anordnung der Fig.2 weisen die Metallbeläge 2 eine Erweiterur.gsfläche 4 zur Erleichterung der Kontaktie rung auf und sind damit T-förmig ausgebildet. Bei der Zusammenschaltung der Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie sind die beiden Schottky-Kontakte miteinander zu verbinden.

Bei der Solarzelle der Fig. 3 sind die einzelnen Streifen des Metallbelages im Gegensatz zur Anordnung der F i g. 2 miteinander verbunden, so daß sich für den Metailbelag 2 eine Kammstruktur ergibt. Da im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 nicht nur die Streifen, sondern auch der Kammrücken relativ schmal ausgebildet sind, ist eine besondere Anschlußfläche 4 vorhanden.

Wie die F i g. 4 zeigt, besteht die Zusammenschaltung zu einer Solarzellenbatterie darin, daß jeweils der Metall-Halbleiter-Kontakt 2 der einen Solarzelle mit dem ohmschen Rückseitenkontakt 3 der nächstfolgenden Solarzelle und der ohmsche Rückseitenkontakt 3 der einen Solarzelle mit dem ohmschen Vorderseitenkontakt 5 der nächstfolgenden So'^elle verbunden sind. Bei einer solchen Solarzellenbatt :rie dient der ohmsche Vorderseitenkontakt 5 der einen der beiden außen liegenden Solarzellen als Minuspol und der ohmsche Rückseitenkontakt 3 der anderen der beiden außen liegenden Solarzellen als Pluspol der Solarzellenbatterie.

Bei der Darstellung der Fig.4 sind übrigens außer dem Vorderseitenkontakt 5 auch die Halbleiterzone 6 vom entgegengesetzten Leitungstyp sowie der pn-Übergang 7 der einzelnen Solarzellen zu sehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Solarzellenbatterie unter Verwendung von Solarzellen mit zwei aneinandergrenzenden mit ohmschen Kontakten versehenen Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp, die den pn-Übergang der Solarzelle bilden, sowie mit einem gleichrichtenden Obergang, der mit einer der beiden den pn-Übergang bildenden Halbleiterzonen gebildet ist, bei der jeweils der ohmsche Rückseitenkontakt einer Solarzelle mit dem ohmschen Vorderseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Solarzellenrückseite ein gleichrichtender Metall-Halbleiter-Kontakt (2) angebracht ist, dessen Metallbelag streifenförmig ausgebildet ist oder aus mehreren miteinander verbundenen streifenförmig ausgebildeten Teilen besteht und vom an der gleichen rialbleiteroberflächenseite angeordneten ohmschen Rückseitenkontakt (3) getrennt ist, und daß jeweils der gleichgerichtende Metall-Halbleiterkontakt einer Solarzelle mit dem ohmschen Rückseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle verbunden ist.

2. Solarzellenbatterie nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes eine T-Form aufweist und daß der Querbalken als Anschlußfläche ausgebildet ist.

3. Solarz:!ienbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Me'^llbelag des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes kammförmig ausgebildet ist.

4. Solarzellenbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammrücken eine Erweiterungsf lache als Anschlußfläche aufweist.

5. Solarzellenbatterie nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes strahlenförmig ausgebildet ist.