DE3031907C2 - Solarzelle mit integrierter, antiparallel geschalteter Nebenschluß-Diode - Google Patents

Solarzelle mit integrierter, antiparallel geschalteter Nebenschluß-Diode

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Description

— daß der die Nebenschluß-Diode (6) bildende Abschnitt des Halbleiterplättchens von der oberen Kontaktschicht (4) direkt kontaktiert wird, und
— daß zwischen der Nebenschluß-Diode (6) und der Solarzelle (1) ein Isolationsbereich (7) angeordnet ist, der durch einen Abschnitt des Halbleiterplättchens gebildet wird, in dem das Halbleiterplättchen von der oberen und der unteren Kontaktschicht (4, 5) durch zwischenliegende Isolationsschichten oder Halbleiterschichten des entgegengesetzten Leitungstyps (2, 3) getrennt ist.
2. Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß sie in einer integrierten Anordnung mit weiteren Solarzellen (45) desselben Typs in Serie geschaltet ist, und
— daß die Serienschaltung durch zwischen benachbarten Solarzellen (45) im Halbleitersubstrat ausgebildete Kurzschlußbereiche (42) vorgenommen ist, die jeweils die obere Kontaktschicht (40) der einen Solarzelle mit der unteren Kontaktschicht (41) der benachbarten Solarzel-Ie elektrisch verbinden.
Die Erfindung betrifft eine Solarzelle mit integrierter, antiparallel geschalteter Nebenschluß-Diode nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Solarzellen wandeln unter Nutzung des Photoeffektes in einem Halbleiter Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Da die dabei entstehenden Spannungen gering sind, müssen eine Vielzahl von Solarzellen hintereinander geschaltet werden, damit eine brauchbare
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Spannung erzeugt wird.
Es hat sich gezeigt, daß sich aus einer derartigen Reihenschaltung einer Vielzahl von Solarzellen bei einer unzureichenden Funktion einer der Solarzellen ergebende Probleme durch die Vorsehung einer Nebenschluß-Diode vermieden werden können.
Eine derartige mit einer Nebenschluß-Diode versehene Solarzelle der eingangs genannten Art ist aus der FR-PS 13 20 775 bekannt Die bekannte Solarzelle ist jedoch aufwendig herzustellen, da die Ausbildung der Nebenschluß-Diode eine präzise Steuerung der Diffusionstiefe erfordert, und eignet sich nicht für eine Serienschaltung in integrierter Form.
Aus der US-PS 40 42 418 ist darüber hinaus eine integrierte Serienschaltung von Solarzellen mit Hilfe von Kurzschlußbereichen bekannt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und damit kostengünstig herzustellende Solarzelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich insbesondere für eine Serienschaltung in integrierter Form eignet.
Erfinduiigsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der Anspruch 2 gibt eine vorteilhafte serielle Verschaltung einer derartigen Solarzelle an.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung erläutert. Daoei zeigt
Fig. la eine mit einer integral ausgeformten Nebenschluß-Diode versehene Solarzelle,
Fig. Ib ein Ersatzschaltbild der in Fig. la gezeigten Solarzelle, und
Fig.2 eine Fig. la entsprechende Darstellung eines Ausschnitts aus einem Solarzellenfeld, das aus einer Vielzahl derartiger Solarzellen integriert ist.
Die in F i g. 1 gezeigte Solarzelle besteht aus einem Plättchen aus einem Material einer ersten beispielsweise p-dotierten Art, dessen Oberflächen in Teilbereichen jeweils mit einer Zwischenschicht 2 bzw. 3 aus einem isolierenden oder einem anders, beispielsweise n-dotierten Material belegt ist. Das Plättchen wird oben mit einer metallischen oberen Kontaktschicht 4 und unten mit einer unteren metallischen Kontaktschicht 5 abgeschlossen.
Die Solarzelle besteht aus drei einander benachbart angeordneten Bereichen, nämlich einem die Nebenschluß-Diode 6 bildenden Bereich, einem die Hauptzelle 1 bildenden Bereich und einem zwischen diesen angeordneten Isolationsbereich 7. Der Bereich der Hauptzelle 1 wird durch einen Abschnitt des Plättchens gebildet, in dem die untere Kontaktschicht 5 direkt mit dem Plättchen in Berührung steht und in dem die obere Kontaktschicht 4 durch die dünne Isolations- oder Zwischenschicht 2 aus einem anders dotierten Material von dem Plättchen getrennt ist. Der Isolationsbereich 7 wird durch einen Abschnitt des Plättchens gebildet, in dem das Plättchen von der oberen und der unteren Kontaktschicht 4, 5 durch Zwischenschichten 2, 3 aus einem isolierenden oder einem anders dotierten Material getrennt ist. Der Bereich der Nebenschluß-Diode schließlich wird durch einen Abschnitt des Plättchens gebildet, in dem die obere Kontaktschicht 4 direkt mit dem Plättchen in Berührung steht und in dem die untere Kontaktschicht 5 durch eine dünne Zwischenschicht 3 aus einem isolierenden oder anders dotierten Material getrennt ist.
Das Ersatzschaltbild nach Fig. Ib verdeutlicht, daß die Nebenschluß-Diode 6 der Polarität der Hauptzelle 1 entgegengerichtet angeordnet ist. In dem Ersatzschalt-
bild nach F i g. 1 b sind weiter parasitäre Widerstände R5 und RSh wiedergegeben. Die Größe dieser parasitären Widerstände Rs, Rsh kann durch eine entsprechende Ausgestaltung der Fläche der Nebenschluß-Diode 6 und der Breite des Isolationsbereichs 7 den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden.
Fig.2 verdeutlicht ein aus mehreren derartigen, in integrierter Form hintereinander geschalteten Solarzellen bestehendes Solarzellenfeld. Diese sind auf ein^r durchgehenden Tafel aus einem halbleitenden Material hergestellt, wobei jede der Zellen eine Nebenschluß-Diode 43, einen Isolationsbereich 44 sowie eine Hauptzelle 45 aufweist, und von der vorangehenden und der nachfolgenden durch Kurzschlußbereiche 42 getrennt ist.
Die Serienschaltung erfolgt durch eine elektrische Verbindung der Kurzschlußbereiche 42 mit der oberen Kontaktschicht 40 bzw. unteren Kontaktschicht 41 der jeweils benachbarten Solarzellen.
Die vorgeschlagene Solarzelle und ein aus derartigen Solarzellen hergestelltes Solarzellenfeld lassen sich nach an sich bekannten Verfahren durch Beschichten des Plättchens und Heiz- und/oder Ätzverfahren kostengünstig herstellen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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45
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55
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Claims (1)

Patentansprüche:
1. Solarzelle mit integrierter, antiparallel geschalteter Nebenschluß-Diode, bestehend aus einem dünnen Halbleiterplättchen eines ersten Leitungstyps mit einer oberen und einer unteren metallischen Kontaktschicht, die die Nebenschluß-Diode mit der Solarzelle elektrisch verbinden, wobei jede Kontaktschicht zumindest teilweise durch eine zwischenliegende Isolationsschicht oder Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitungstyps von dem Halbleiterplättchen getrennt ist und die untere Kontaktschicht teilweise mit dem Halbleiterplättchen direkt in Berührung steht, wobei die Solarzelle in einem Abschnitt des Halbleiterplättchens ausgebildet ist, der von der unteren Kontaktschicht direkt kontaktiert wird und von der oberen Kontaktschicht durch die zwischenliegende Isolationsschicht oder Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitungstyps getrennt ist, und die Nebenschluß-Diode in einem benachbarten Abschnitt des Halbleiterplättchens ausgebildet ist, der von der unteren Kontaktschicht durch die zwischenliegende Isolationsschicht oder Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitungstyps getrennt und von der Solarzelle über einen Shunt-Widerstand isoliert ist, dadurch gekennzeichnet,
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