JP2593957B2 - バイパスダイオード付太陽電池 - Google Patents
バイパスダイオード付太陽電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、太陽電池セルに逆バイアス電圧が印加され
たとき、太陽電池セルの破壊を防止する手段に関するも
のである。
たとき、太陽電池セルの破壊を防止する手段に関するも
のである。
（従来の技術） 一般に太陽光を利用した発電装置は、第７図に示され
るように、個々の太陽電池セル10,11,12,13等を並列に
接続してサブモジュール30を構成し、これと直列に、太
陽電池セル10−1,11−1,12−1,13−１等からなるサブモ
ジュール31、太陽電池セル10−2,11−2,12−2,13−２等
からなるサブモジュール32等を接続して、太陽電池アレ
イ（以下アレイという）を構成し、これに負荷Ｌを接続
するようになっている。このアレイに光が入射している
とき、アレイの周辺の構造物の影がアレイを構成する太
陽電池セル（以下セルという）群の一部に投影され、セ
ルが遮光されると、遮光されたセルが逆方向にバイアス
され、この逆バイアスが大きい場合は、逆バイアスされ
たセルが破壊され、アレイの発電性能が低下する。
るように、個々の太陽電池セル10,11,12,13等を並列に
接続してサブモジュール30を構成し、これと直列に、太
陽電池セル10−1,11−1,12−1,13−１等からなるサブモ
ジュール31、太陽電池セル10−2,11−2,12−2,13−２等
からなるサブモジュール32等を接続して、太陽電池アレ
イ（以下アレイという）を構成し、これに負荷Ｌを接続
するようになっている。このアレイに光が入射している
とき、アレイの周辺の構造物の影がアレイを構成する太
陽電池セル（以下セルという）群の一部に投影され、セ
ルが遮光されると、遮光されたセルが逆方向にバイアス
され、この逆バイアスが大きい場合は、逆バイアスされ
たセルが破壊され、アレイの発電性能が低下する。
この逆バイアスを防止するため、サブモジュールある
いはセルの起電力の方向と逆方向にダイオードを接続
し、セルの逆バイアスをバイパスする手段が用いられて
いる。第８図（ａ）はセル10,11,12,13等よりなるサブ
モジュールに対してバイパスダイオードＤを１個逆方向
に並列に接続した一例であり、第８図（ｂ）は、各セル
10,11,12,13のそれぞれに、バイパスダイオードD1,D2,D
3,D4を逆方向に並列に接続した一例である。これらは何
れもセル及びダイオードが個別部品として供給されてお
り、個々のセルあるいはサブモジュールにダイオードを
接続していた。
いはセルの起電力の方向と逆方向にダイオードを接続
し、セルの逆バイアスをバイパスする手段が用いられて
いる。第８図（ａ）はセル10,11,12,13等よりなるサブ
モジュールに対してバイパスダイオードＤを１個逆方向
に並列に接続した一例であり、第８図（ｂ）は、各セル
10,11,12,13のそれぞれに、バイパスダイオードD1,D2,D
3,D4を逆方向に並列に接続した一例である。これらは何
れもセル及びダイオードが個別部品として供給されてお
り、個々のセルあるいはサブモジュールにダイオードを
接続していた。
他の技術としては、セルの受光面の反対側に、セルの
基板を共有する形でダイオードを形成し、バイパスダイ
オードとして機能させるものがある。第９図はその一例
の略断面図である。Ｐ型のシリコン基板20の一方の面に
Ｎ型の拡散層21を形成しその一部に電極24が設けられて
いる。拡散層21の側から受光し、PN接合により発電され
る。他方の面にメサを形成しその表面にＮ型拡散層22を
形成しその表面に電極23を設ける。図示されていないが
Ｐ型のシリコン基板20の表面の一部に、隣接する他のセ
ルに接続するための電極が設けられている。この等価回
路は第10図に示される。セルSCのプラス側はバイパスダ
イオードBDのマイナス側に接続され、セルSCのマイナス
側とバイパスダイオードBDのプラス側とは開放されてい
る。このような三端子のセルは第11図（ａ），（ｂ）の
ように接続される。第11図（ａ）はセル３個を直列に接
続した場合の斜視図である。第１の太陽電池１のマイナ
ス側と、第２の太陽電池２のプラス側とはリード線25に
より接続され、第２の太陽電池２のマイナス側と第３の
太陽電池３のプラス側も同様にリード線25により接続さ
れている。両端のリード線27,28は負荷に接続される。
第１の太陽電池１の表面のプラス側と、第２の太陽電池
２の表面のＮ型拡散層22とは、リード線26により接続さ
れ、第２の太陽電池２の表面のプラス側と、第３の太陽
電池３の表面のＮ型拡散層22とも、同様にリード線26に
より接続されている。この等価回路は第11図（ｂ）に示
されるようになる。第２の太陽電池２の表面に形成され
たＮ型拡散層22とＰ型のシリコン基板20とよりなるバイ
パスダイオードＡは、第１の太陽電池１のバイパスとな
り、第３の太陽電池３の表面に形成されたバイパスダイ
オードＢは、第２の太陽電池２のバイパスとなる。従っ
て、直列に接続された最終の第３の太陽電池３には、こ
れに逆方向に個別のダイオードＣを並列に接続しなけれ
ばならない。
基板を共有する形でダイオードを形成し、バイパスダイ
オードとして機能させるものがある。第９図はその一例
の略断面図である。Ｐ型のシリコン基板20の一方の面に
Ｎ型の拡散層21を形成しその一部に電極24が設けられて
いる。拡散層21の側から受光し、PN接合により発電され
る。他方の面にメサを形成しその表面にＮ型拡散層22を
形成しその表面に電極23を設ける。図示されていないが
Ｐ型のシリコン基板20の表面の一部に、隣接する他のセ
ルに接続するための電極が設けられている。この等価回
路は第10図に示される。セルSCのプラス側はバイパスダ
イオードBDのマイナス側に接続され、セルSCのマイナス
側とバイパスダイオードBDのプラス側とは開放されてい
る。このような三端子のセルは第11図（ａ），（ｂ）の
ように接続される。第11図（ａ）はセル３個を直列に接
続した場合の斜視図である。第１の太陽電池１のマイナ
ス側と、第２の太陽電池２のプラス側とはリード線25に
より接続され、第２の太陽電池２のマイナス側と第３の
太陽電池３のプラス側も同様にリード線25により接続さ
れている。両端のリード線27,28は負荷に接続される。
第１の太陽電池１の表面のプラス側と、第２の太陽電池
２の表面のＮ型拡散層22とは、リード線26により接続さ
れ、第２の太陽電池２の表面のプラス側と、第３の太陽
電池３の表面のＮ型拡散層22とも、同様にリード線26に
より接続されている。この等価回路は第11図（ｂ）に示
されるようになる。第２の太陽電池２の表面に形成され
たＮ型拡散層22とＰ型のシリコン基板20とよりなるバイ
パスダイオードＡは、第１の太陽電池１のバイパスとな
り、第３の太陽電池３の表面に形成されたバイパスダイ
オードＢは、第２の太陽電池２のバイパスとなる。従っ
て、直列に接続された最終の第３の太陽電池３には、こ
れに逆方向に個別のダイオードＣを並列に接続しなけれ
ばならない。
つまり、第８図（ａ）（ｂ）に示されるように、個別
のダイオードを接続する方法は、セルとダイオードを接
続する配線が必要であり、配線のための工数も必要でコ
ストが上昇する。また、個別のダイオードや配線用のワ
イヤーがセル面より突出することがある。このような突
出物は、宇宙用の太陽電池アレイのように折りたたむ必
要のある場合には、都合が悪い。
のダイオードを接続する方法は、セルとダイオードを接
続する配線が必要であり、配線のための工数も必要でコ
ストが上昇する。また、個別のダイオードや配線用のワ
イヤーがセル面より突出することがある。このような突
出物は、宇宙用の太陽電池アレイのように折りたたむ必
要のある場合には、都合が悪い。
また、第９図及び第11図（ａ）（ｂ）に示されるよう
な、三端子接続となるバイパスダイオード付太陽電池
は、接続が複雑となり、直列接続の最終端となるセルに
は、個別ダイオードを使用しなければならない。第８図
（ａ）（ｂ）の場合と同様に、突出物により不都合も生
ずる。
な、三端子接続となるバイパスダイオード付太陽電池
は、接続が複雑となり、直列接続の最終端となるセルに
は、個別ダイオードを使用しなければならない。第８図
（ａ）（ｂ）の場合と同様に、突出物により不都合も生
ずる。
さらに前述の欠点を除去するため、バイパスダイオー
ドを太陽電池と一体化した二端子接続のバイパスダイオ
ード付太陽電池が考案されている。第５図はその一例の
略断面図である。Ｐ型のシリコン基板40の裏面にP+層41
を形成し、さらにその上に裏面電極46を形成する。Ｐ型
のシリコン基板41の表面の一方に受光面となるＮ層42を
形成し、その表面に反射防止膜45が施されている。Ｐ型
のシリコン基板41の表面の他方にはＮ型のウエル48を形
成し、その表面にはＰ層49が形成されており、これらの
表面はSiO2膜44で覆われている。SiO2膜44の適当な個所
に穴を設け所要の電極を形成する。Ｎ層42の表面に設け
た櫛状の表面電極44の一端は、Ｐ層49に接続されてい
る。Ｎ型のウエル48とＰ型のシリコン基板40とは接合短
絡用電極47によって短絡されている。
ドを太陽電池と一体化した二端子接続のバイパスダイオ
ード付太陽電池が考案されている。第５図はその一例の
略断面図である。Ｐ型のシリコン基板40の裏面にP+層41
を形成し、さらにその上に裏面電極46を形成する。Ｐ型
のシリコン基板41の表面の一方に受光面となるＮ層42を
形成し、その表面に反射防止膜45が施されている。Ｐ型
のシリコン基板41の表面の他方にはＮ型のウエル48を形
成し、その表面にはＰ層49が形成されており、これらの
表面はSiO2膜44で覆われている。SiO2膜44の適当な個所
に穴を設け所要の電極を形成する。Ｎ層42の表面に設け
た櫛状の表面電極44の一端は、Ｐ層49に接続されてい
る。Ｎ型のウエル48とＰ型のシリコン基板40とは接合短
絡用電極47によって短絡されている。
この等価回路は第６図に示される。端子67と端子68と
の間に太陽電池SCが接続されている。これは第５図のＰ
型のシリコン基板40とＮ層42とのPN接合によって形成さ
れる。これと並列に逆方向のバイパスダイオードBDと順
方向の短絡された寄生ダイオードDSCが接続されてい
る。バイパスダイオードBDは、第５図のＰ層49とＮ型の
ウエル48とのPN接合によって形成され、短絡された寄生
ダイオードDSCは、第５図のＮ型のウエル48とＰ型のシ
リコン基板40とのPN接合と接合短絡用電極47によって形
成される。従って光電変換用のPN接合に逆バイアスが印
加されたとき、バイパス用のPN接合が順方向になる。
の間に太陽電池SCが接続されている。これは第５図のＰ
型のシリコン基板40とＮ層42とのPN接合によって形成さ
れる。これと並列に逆方向のバイパスダイオードBDと順
方向の短絡された寄生ダイオードDSCが接続されてい
る。バイパスダイオードBDは、第５図のＰ層49とＮ型の
ウエル48とのPN接合によって形成され、短絡された寄生
ダイオードDSCは、第５図のＮ型のウエル48とＰ型のシ
リコン基板40とのPN接合と接合短絡用電極47によって形
成される。従って光電変換用のPN接合に逆バイアスが印
加されたとき、バイパス用のPN接合が順方向になる。
＜発明が解決しようとする課題＞ 第５図のような構造にすると、それ以前の欠点をかな
り除くことができるが、なお次のような問題がある。
り除くことができるが、なお次のような問題がある。
接合短絡用電極47の面積が小さいと、直列抵抗が大き
くなり、バイパスダイオードBDの順方向特性が悪くな
る。その結果、ダイオードに電流が流れた際、発熱量が
大きくなり、電力損失となるばかりでなく、場合によっ
ては、その熱によって太陽電池が破損することがある。
くなり、バイパスダイオードBDの順方向特性が悪くな
る。その結果、ダイオードに電流が流れた際、発熱量が
大きくなり、電力損失となるばかりでなく、場合によっ
ては、その熱によって太陽電池が破損することがある。
そこで本発明の目的は、接合短絡用電極の面積が大き
く、従来に比べ順方向特性の優れたバイパスダイオード
を有する太陽電池を提供することにある。
く、従来に比べ順方向特性の優れたバイパスダイオード
を有する太陽電池を提供することにある。
＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成するために本発明によるバイパスダイ
オード付太陽電池は、半導体基板の表面に形成された光
電変換用のPN接合と、これと逆方向に並列に形成された
バイパス用のPN接合と、これらの表面に形成された櫛状
の電極と、前記半導体基板及び前記バイパス用のPN接合
間の寄生ダイオードを短絡する短絡部とを有し、前記バ
イパス用のPN接合が櫛状の電極の根元の幅の広い部分の
下方に形成されてなるとともに、前記短絡部が少なくと
も、前記バイパス用のPN接合の表面側周辺で且つ前記櫛
状の電極間に形成されてなることを特徴とする。
オード付太陽電池は、半導体基板の表面に形成された光
電変換用のPN接合と、これと逆方向に並列に形成された
バイパス用のPN接合と、これらの表面に形成された櫛状
の電極と、前記半導体基板及び前記バイパス用のPN接合
間の寄生ダイオードを短絡する短絡部とを有し、前記バ
イパス用のPN接合が櫛状の電極の根元の幅の広い部分の
下方に形成されてなるとともに、前記短絡部が少なくと
も、前記バイパス用のPN接合の表面側周辺で且つ前記櫛
状の電極間に形成されてなることを特徴とする。
＜作 用＞ バイパスダイオードを櫛状の表面電極の根元の幅の広
い部分の下方に形成することにより次のような作用が得
られる。
い部分の下方に形成することにより次のような作用が得
られる。
1. 表面電極の根元の幅の広い部分は、集電とインター
コネクタ接続のためで、本来光が当たらない個所である
から、有効受光面積が減少せず、高効率のバイパスダイ
オード付太陽電池が得られる。
コネクタ接続のためで、本来光が当たらない個所である
から、有効受光面積が減少せず、高効率のバイパスダイ
オード付太陽電池が得られる。
2. 太陽電池に逆バイアスがかかった際に、バイパスダ
イオードに電流が流れ発熱するが、この熱を、インター
コネクタをバイパスダイオードの付近に接続することに
より放熱できる。
イオードに電流が流れ発熱するが、この熱を、インター
コネクタをバイパスダイオードの付近に接続することに
より放熱できる。
3. ダイオードがインターコネクタの下方にあると、バ
イパスダイオードのPN接合は十分遮光されると共に、放
射線によるダイオードの劣化を抑えることができる。
イパスダイオードのPN接合は十分遮光されると共に、放
射線によるダイオードの劣化を抑えることができる。
また、半導体基板及びバイパス用のPN接合間の寄生ダ
イオードを短絡する接合短絡部を少なくとも、前記バイ
パス用のPN接合の表面側周辺で且つ櫛状の電極間に形成
するので、従来に比べ接合短絡部の面積が大きくなり、
この結果抵抗値が小さくなり、電力損失が減少し、従っ
て発熱量も小さくなり、信頼性が向上する。
イオードを短絡する接合短絡部を少なくとも、前記バイ
パス用のPN接合の表面側周辺で且つ櫛状の電極間に形成
するので、従来に比べ接合短絡部の面積が大きくなり、
この結果抵抗値が小さくなり、電力損失が減少し、従っ
て発熱量も小さくなり、信頼性が向上する。
＜実施例＞ 第１図（ａ）は本発明の一実施例の平面図、また第１
図（ｂ）は第１図（ａ）のＰ部分の拡大図である。Ｐ型
シリコン基板61の表面は、光電変換を行う部分は、図示
されていないが第１図（ｃ）に示されるような透明な反
射防止膜66で覆われ、その下面には根元を幅広くした櫛
状の電極67が設けられ、その他必要な部分は、図示され
ていないが第１図（ｃ）に示されるような酸化膜65で覆
われている。電極67の幅広の部分67−１にはインターコ
ネクタが接続される。電極67,反射防止膜66,酸化膜65等
の下方のＰ型シリコン基板61の表面には、N+型拡散層62
（二点鎖線で示される）及びＮ型拡散領域63（点線で示
される）が形成され、Ｎ型拡散領域63の一部にはＰ型拡
散層64（点線で示される）が形成されている。そしてN+
型拡散層62とＰ型拡散層64とは、表面電極67により接続
されている。表面電極67は幅広の部分67−１と櫛状の部
分67−２とからなっている。またＮ型分散領域63とＰ型
拡散層64とからなるバイパス用のPN接合の表面側周辺で
且つ表面電極67の櫛状の部分67−２によって挾まれた箇
所に、酸化膜65を貫いて、Ｎ型拡散領域63とＰ型シリコ
ン基板61の表面とを短絡する接合短絡部80が複数設けら
れている。従って、Ｐ型シリコン基板１とN+型拡散層62
とよりなる光電変換用のPN接合と、Ｐ型拡散層64とＮ型
拡散領域63とよりなるバイパスダイオード用のPN接合と
が逆方向に並列に一体に形成されたことになる。後述の
略断面図に示されるように、Ｐ型シリコン基板１の裏面
には裏面電極68が設けられている。従って、その等価回
路は従来例について述べた第６図と同一である。図中91
はＮ型拡散層であって、N+型拡散層62とＰ型シリコン基
板61との表面電極67による短絡を防止する。
図（ｂ）は第１図（ａ）のＰ部分の拡大図である。Ｐ型
シリコン基板61の表面は、光電変換を行う部分は、図示
されていないが第１図（ｃ）に示されるような透明な反
射防止膜66で覆われ、その下面には根元を幅広くした櫛
状の電極67が設けられ、その他必要な部分は、図示され
ていないが第１図（ｃ）に示されるような酸化膜65で覆
われている。電極67の幅広の部分67−１にはインターコ
ネクタが接続される。電極67,反射防止膜66,酸化膜65等
の下方のＰ型シリコン基板61の表面には、N+型拡散層62
（二点鎖線で示される）及びＮ型拡散領域63（点線で示
される）が形成され、Ｎ型拡散領域63の一部にはＰ型拡
散層64（点線で示される）が形成されている。そしてN+
型拡散層62とＰ型拡散層64とは、表面電極67により接続
されている。表面電極67は幅広の部分67−１と櫛状の部
分67−２とからなっている。またＮ型分散領域63とＰ型
拡散層64とからなるバイパス用のPN接合の表面側周辺で
且つ表面電極67の櫛状の部分67−２によって挾まれた箇
所に、酸化膜65を貫いて、Ｎ型拡散領域63とＰ型シリコ
ン基板61の表面とを短絡する接合短絡部80が複数設けら
れている。従って、Ｐ型シリコン基板１とN+型拡散層62
とよりなる光電変換用のPN接合と、Ｐ型拡散層64とＮ型
拡散領域63とよりなるバイパスダイオード用のPN接合と
が逆方向に並列に一体に形成されたことになる。後述の
略断面図に示されるように、Ｐ型シリコン基板１の裏面
には裏面電極68が設けられている。従って、その等価回
路は従来例について述べた第６図と同一である。図中91
はＮ型拡散層であって、N+型拡散層62とＰ型シリコン基
板61との表面電極67による短絡を防止する。
第１図（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれ同図
（ｂ）のＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′断面図である。これ
らの図面に示されるように、Ｐ型シリコン基板１の表面
の一方に受光面となるN+型拡散層62を形成する。表面の
他の部分Ｎ型拡散領域63を形成し、その表面の一部にＰ
型拡散層64を形成する。N+型拡散層62の表面は反射防止
膜66によって覆われている。N+型拡散層62の表面の一部
とＰ型拡散層64とは、表面電極67によって接続されてい
る。Ｐ型シリコン基板61の裏面にはP+型拡散層90を設
け、BSF効果による効率の向上を計っている。さらにそ
の裏面には、全面にわたり裏面電極68が設けられてい
る。酸化膜65は、受光面及び表面電極67を除くＰ型シリ
コン基板61の表面を保護している。表面のＮ型拡散領域
63の周縁にもP+型拡散層90が形成されているが、これは
N+型拡散層62とＮ型拡散領域63とが、反転によるチャネ
ルのために短絡することを防止する。これらのP+型拡散
層90は、Ｐ型拡散層64の形成と同時に形成することがで
きる。Ｎ型拡散層91はN+型拡散層62の周縁に、Ｎ型拡散
領域63の形成と同時に表面電極67の下方に形成され、N+
型拡散層62とＰ型シリコン基板61とが、表面電極67によ
って短絡されないようにする。Ｎ型拡散領域63とＰ型拡
散層64との接合面は表面電極67の幅広の部分67−１によ
って遮光されている。この幅広の部分67−１には、後で
インターコネクタが接続される。
（ｂ）のＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′断面図である。これ
らの図面に示されるように、Ｐ型シリコン基板１の表面
の一方に受光面となるN+型拡散層62を形成する。表面の
他の部分Ｎ型拡散領域63を形成し、その表面の一部にＰ
型拡散層64を形成する。N+型拡散層62の表面は反射防止
膜66によって覆われている。N+型拡散層62の表面の一部
とＰ型拡散層64とは、表面電極67によって接続されてい
る。Ｐ型シリコン基板61の裏面にはP+型拡散層90を設
け、BSF効果による効率の向上を計っている。さらにそ
の裏面には、全面にわたり裏面電極68が設けられてい
る。酸化膜65は、受光面及び表面電極67を除くＰ型シリ
コン基板61の表面を保護している。表面のＮ型拡散領域
63の周縁にもP+型拡散層90が形成されているが、これは
N+型拡散層62とＮ型拡散領域63とが、反転によるチャネ
ルのために短絡することを防止する。これらのP+型拡散
層90は、Ｐ型拡散層64の形成と同時に形成することがで
きる。Ｎ型拡散層91はN+型拡散層62の周縁に、Ｎ型拡散
領域63の形成と同時に表面電極67の下方に形成され、N+
型拡散層62とＰ型シリコン基板61とが、表面電極67によ
って短絡されないようにする。Ｎ型拡散領域63とＰ型拡
散層64との接合面は表面電極67の幅広の部分67−１によ
って遮光されている。この幅広の部分67−１には、後で
インターコネクタが接続される。
第５図の等価回路を参照して、第１図（ａ）〜（ｅ）
に示された構造の太陽電池の動作は以下のようになる。
に示された構造の太陽電池の動作は以下のようになる。
正常な動作状態では、Ｐ型シリコン基板61とN+型拡散
層62との間のPN接合よりなる太陽電池SCは、順方向バイ
アスとなり、Ｐ型シリコン基板61をプラス、N+型拡散層
62をマイナスとする起電力を発生する。従って、N+型拡
散層62と接続されているＰ型拡散層64はマイナス、裏面
電極68によりＰ型シリコン基板61に接続されるＮ型拡散
領域63はプラスとなる。このＰ型拡散層64とＮ型拡散領
域63との間のPN接合は、バイパスダイオードBDが逆方向
に並列接続されたことになる。なお、Ｐ型シリコン基板
61とＮ型拡散領域63との間のPN接合による寄生ダイオー
ドDSCは、複数の接合短絡部80により短絡されている。
このときバイパスダイオードBDは、表面電極67によって
遮光されているから、バイパスダイオードBDは、光起電
力を発生せず良好な逆方向を保持しており、光電変換用
のPN接合の起電力には影響を与えない。すなわち、第５
図のバイパスダイオードBDは、太陽電池SCにより逆バイ
アスとなり、太陽電池SCからは正常な光起電力を取り出
すことができる。このような一体型の太陽電池SCを、第
７図のアレイとして組立てて使用するとき、一部の太陽
電池が何等かの原因で発電を停止した場合は、発電を停
止していない太陽電池や負荷のバッテリー等により、発
電を停止した太陽電池には逆バイアスが印加される。そ
の結果バイパスダイオードBDには、順方向のバイアスが
印加されるから、太陽電池SCには、バイパスダイオード
BDの順方向以上の電圧が印加されることはない。
層62との間のPN接合よりなる太陽電池SCは、順方向バイ
アスとなり、Ｐ型シリコン基板61をプラス、N+型拡散層
62をマイナスとする起電力を発生する。従って、N+型拡
散層62と接続されているＰ型拡散層64はマイナス、裏面
電極68によりＰ型シリコン基板61に接続されるＮ型拡散
領域63はプラスとなる。このＰ型拡散層64とＮ型拡散領
域63との間のPN接合は、バイパスダイオードBDが逆方向
に並列接続されたことになる。なお、Ｐ型シリコン基板
61とＮ型拡散領域63との間のPN接合による寄生ダイオー
ドDSCは、複数の接合短絡部80により短絡されている。
このときバイパスダイオードBDは、表面電極67によって
遮光されているから、バイパスダイオードBDは、光起電
力を発生せず良好な逆方向を保持しており、光電変換用
のPN接合の起電力には影響を与えない。すなわち、第５
図のバイパスダイオードBDは、太陽電池SCにより逆バイ
アスとなり、太陽電池SCからは正常な光起電力を取り出
すことができる。このような一体型の太陽電池SCを、第
７図のアレイとして組立てて使用するとき、一部の太陽
電池が何等かの原因で発電を停止した場合は、発電を停
止していない太陽電池や負荷のバッテリー等により、発
電を停止した太陽電池には逆バイアスが印加される。そ
の結果バイパスダイオードBDには、順方向のバイアスが
印加されるから、太陽電池SCには、バイパスダイオード
BDの順方向以上の電圧が印加されることはない。
第２図は、本実施例によるバイパスダイオード付太陽
電池の電流−電圧特性図、第３図（ａ）は短絡用電極80
をバイパス用のPN接合部の表面側両端部の２ケ所のみに
形成したバイパスダイオード付太陽電池の平面図、第３
図（ｂ）は第３図（ａ）のバイパスダイオード付太陽電
池の電流−電圧特性図である。
電池の電流−電圧特性図、第３図（ａ）は短絡用電極80
をバイパス用のPN接合部の表面側両端部の２ケ所のみに
形成したバイパスダイオード付太陽電池の平面図、第３
図（ｂ）は第３図（ａ）のバイパスダイオード付太陽電
池の電流−電圧特性図である。
第２図及び第３図（ｂ）の電流−電圧特性図を比較す
ると明らかなように、本実施例の如く、接合短絡部80を
多数形成することにより、抵抗値が小さくなりバイパス
ダイオードBDの順方向特性を向上できる。その結果、電
力損失が減少し、従って発熱量も小さくなり信頼性が向
上する。
ると明らかなように、本実施例の如く、接合短絡部80を
多数形成することにより、抵抗値が小さくなりバイパス
ダイオードBDの順方向特性を向上できる。その結果、電
力損失が減少し、従って発熱量も小さくなり信頼性が向
上する。
以上のようなバイパスダイオード付太陽電池は、以下
のようにして製造される。第４図（ａ）〜（ｋ）はその
一例であって、通常の一枚のシリコン基板に多数の太陽
電池のセルを形成し、ダイシングにより個々のセルを取
り出す。以下の図面は、その個々のセルについてのもの
である。但し、N+拡散層62は短絡して描かれている。
のようにして製造される。第４図（ａ）〜（ｋ）はその
一例であって、通常の一枚のシリコン基板に多数の太陽
電池のセルを形成し、ダイシングにより個々のセルを取
り出す。以下の図面は、その個々のセルについてのもの
である。但し、N+拡散層62は短絡して描かれている。
まず第４図（ａ）に示されるように、Ｐ型シリコン基
板61の表裏両面に酸化膜65,65を形成する。
板61の表裏両面に酸化膜65,65を形成する。
次に第４図（ｂ）に示されるように、バイパスダイオ
ード形成予定領域及び短絡防止用のＮ型拡散層形成予定
領域に、フォトエッチングにより穴71,71…を設ける。
左端の穴71は、隣のセルのバイパスダイオード形成予定
領域である。
ード形成予定領域及び短絡防止用のＮ型拡散層形成予定
領域に、フォトエッチングにより穴71,71…を設ける。
左端の穴71は、隣のセルのバイパスダイオード形成予定
領域である。
次に第４図（ｃ）に示されるように、穴71,71…の部
分にＮ型不純物を拡散しＮ型拡散層91及びＮ型拡散領域
を形成し、表面を酸化して穴71,71…を再び酸化膜65に
よって覆う。
分にＮ型不純物を拡散しＮ型拡散層91及びＮ型拡散領域
を形成し、表面を酸化して穴71,71…を再び酸化膜65に
よって覆う。
次に、第４図（ｄ）に示されるように、Ｎ型拡散領域
63の表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより穴72,7
2…を形成する。また、裏面の酸化膜65を除去する。Ｎ
型拡散領域63の表面の穴72はバイパスダイオード用のＰ
型拡散層64のためであり、またＮ型拡散領域63の周縁の
穴72,72は、チャネルストッパとなるP+型拡散層のため
である。
63の表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより穴72,7
2…を形成する。また、裏面の酸化膜65を除去する。Ｎ
型拡散領域63の表面の穴72はバイパスダイオード用のＰ
型拡散層64のためであり、またＮ型拡散領域63の周縁の
穴72,72は、チャネルストッパとなるP+型拡散層のため
である。
次に第４図（ｅ）に示されるように、表面の穴72,72
…から及び裏面にＰ型の不純物を拡散し、その後酸化す
る。そうすると、表面にはＰ型拡散層64及びP+型拡散層
90,90が形成され、穴72,72は再び酸化膜65によって覆わ
れる。また、裏面にはP+型拡散層90が形成される。これ
はBSF構造のためである。
…から及び裏面にＰ型の不純物を拡散し、その後酸化す
る。そうすると、表面にはＰ型拡散層64及びP+型拡散層
90,90が形成され、穴72,72は再び酸化膜65によって覆わ
れる。また、裏面にはP+型拡散層90が形成される。これ
はBSF構造のためである。
次に、第４図（ｆ）に示されるように、光電変換の予
定領域の表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより穴
73を形成する。
定領域の表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより穴
73を形成する。
次に第４図（ｇ）に示されるように、穴73からＮ型不
純物を拡散してN+型拡散層62を形成する。
純物を拡散してN+型拡散層62を形成する。
次に第４図（ｈ）に示されるように、Ｐ型拡散層64の
表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより、穴75を形
成する。このとき裏面の酸化膜65も除去する。
表面の酸化膜65に、フォトエッチングにより、穴75を形
成する。このとき裏面の酸化膜65も除去する。
次に第４図（ｉ）に示されるように、N+型拡散層62の
表面の一部とＰ型拡散層64とを接続する櫛状の表面電極
67と、Ｐ型シリコン基板61の裏面を覆う裏面電極68を、
例えば真空蒸着により形成する。この際、バイパスダイ
オードのＮ型拡散領域63とP+型拡散層90とを短絡するた
めの複数の接合短絡部80も同時に形成する。なお、Ｎ型
拡散領域63の表面は表面電極67の巾の広い部分によって
遮光されるようにする。
表面の一部とＰ型拡散層64とを接続する櫛状の表面電極
67と、Ｐ型シリコン基板61の裏面を覆う裏面電極68を、
例えば真空蒸着により形成する。この際、バイパスダイ
オードのＮ型拡散領域63とP+型拡散層90とを短絡するた
めの複数の接合短絡部80も同時に形成する。なお、Ｎ型
拡散領域63の表面は表面電極67の巾の広い部分によって
遮光されるようにする。
次に第４図（ｊ）に示されるように、表面電極67の特
にインターコネクタの接続部をマスキングして、N+型拡
散層62の表面に反射防止膜66を形成する。マスキング
は、電流の表面に反射防止膜66の形成を妨げ、インター
コネクタの接続を容易ならしめるために行う。
にインターコネクタの接続部をマスキングして、N+型拡
散層62の表面に反射防止膜66を形成する。マスキング
は、電流の表面に反射防止膜66の形成を妨げ、インター
コネクタの接続を容易ならしめるために行う。
次に第４図（ｋ）に示されるように表面電極67の右側
及びN+型拡散層62の左側の一点鎖線76に沿って切断する
と、第１図（ａ）〜（ｅ）に示されるようなバイパスダ
イオード付太陽電池が得られる。
及びN+型拡散層62の左側の一点鎖線76に沿って切断する
と、第１図（ａ）〜（ｅ）に示されるようなバイパスダ
イオード付太陽電池が得られる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によるバイパスダイオード
付太陽電池においては、バイパスダイオードを櫛状の表
面電極の根元の幅の広い部分の下方に形成するので、有
効受光面積が減少せず高効率となる。さらにインターコ
ネクタをバイパスダイオードの付近に接続することによ
り効率良く放熱できる。しかも、バイパスダイオードの
PN接合は十分遮光されると共に、放射線によるダイオー
ドの劣化を抑えられる。
付太陽電池においては、バイパスダイオードを櫛状の表
面電極の根元の幅の広い部分の下方に形成するので、有
効受光面積が減少せず高効率となる。さらにインターコ
ネクタをバイパスダイオードの付近に接続することによ
り効率良く放熱できる。しかも、バイパスダイオードの
PN接合は十分遮光されると共に、放射線によるダイオー
ドの劣化を抑えられる。
また、接合短絡部を少なくとも、表面電極の櫛状の電
極間に形成するので接合短絡部面積が大きくなり、この
結果抵抗値が小さくなり、電力損失が減少し、従って発
熱量も小さくなり、信頼性が向上する。
極間に形成するので接合短絡部面積が大きくなり、この
結果抵抗値が小さくなり、電力損失が減少し、従って発
熱量も小さくなり、信頼性が向上する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例によるバイパスダイオ
ード付太陽電池の平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
のＰ部分の拡大図、第１図（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそ
れぞれ第１図（ｂ）のＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′線の略
断面図、第２図は本発明の一実施例によるバイパスダイ
オード付太陽電池の電流−電圧特性図、第３図（ａ）は
第２図の実施例との特性比較のための他のバイパスダイ
オード付太陽電池の平面図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のバイパスダイオード付太陽電池の電流−電圧特
性図、第４図（ａ）乃至（ｋ）は本発明の一実施例によ
るバイパスダイオード付太陽電池の製造の各工程の略断
面図、第５図は従来例によるバイパスダイオード付太陽
電池の略断面図、第６図はバイパスダイオード付太陽電
池の等価回路図、第７図は一般の太陽光発電装置のブロ
ック図、第８図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれバイパスダ
イオードの取付けの従来例のブロック図、第９図は従来
の三端子型バイパスダイオード付太陽電池の一例の略断
面図、第10図はその等価回路図、第11図（ａ）及び
（ｂ）は第９図の太陽電池の接続を示す斜視図及びその
等価回路図である。 61……Ｐ型シリコン基板、62……N+型拡散層、63……Ｎ
型拡散領域、64……Ｐ型拡散層、67−２……櫛状の電極
部、80……接合短絡部。
ード付太陽電池の平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
のＰ部分の拡大図、第１図（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそ
れぞれ第１図（ｂ）のＡ−Ａ′,B−Ｂ′,C−Ｃ′線の略
断面図、第２図は本発明の一実施例によるバイパスダイ
オード付太陽電池の電流−電圧特性図、第３図（ａ）は
第２図の実施例との特性比較のための他のバイパスダイ
オード付太陽電池の平面図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のバイパスダイオード付太陽電池の電流−電圧特
性図、第４図（ａ）乃至（ｋ）は本発明の一実施例によ
るバイパスダイオード付太陽電池の製造の各工程の略断
面図、第５図は従来例によるバイパスダイオード付太陽
電池の略断面図、第６図はバイパスダイオード付太陽電
池の等価回路図、第７図は一般の太陽光発電装置のブロ
ック図、第８図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれバイパスダ
イオードの取付けの従来例のブロック図、第９図は従来
の三端子型バイパスダイオード付太陽電池の一例の略断
面図、第10図はその等価回路図、第11図（ａ）及び
（ｂ）は第９図の太陽電池の接続を示す斜視図及びその
等価回路図である。 61……Ｐ型シリコン基板、62……N+型拡散層、63……Ｎ
型拡散領域、64……Ｐ型拡散層、67−２……櫛状の電極
部、80……接合短絡部。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板の表面に形成された光電変換用
のPN接合と、これと逆方向に並列に形成されたバイパス
用のPN接合と、これらの表面に形成された櫛状の電極
と、 前記半導体基板及び前記バイパス用のPN接合間の寄生ダ
イオードを短絡する接合短絡部とを有し、 前記バイパス用のPN接合が櫛状の電極の根元の幅の広い
部分の下方に形成されてなるとともに、前記接合短絡部
が少なくとも、前記バイパス用のPN接合の表面側周辺で
且つ前記櫛状の電極間に形成されてなることを特徴とす
るバイパスダイオード付太陽電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304611A JP2593957B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | バイパスダイオード付太陽電池 |
| US07/787,924 US5223044A (en) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Solar cell having a by-pass diode |
| DE4136827A DE4136827C2 (de) | 1990-11-09 | 1991-11-08 | Solarzelle mit einer Bypassdiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304611A JP2593957B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | バイパスダイオード付太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179169A JPH04179169A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2593957B2 true JP2593957B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=17935094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2304611A Expired - Fee Related JP2593957B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | バイパスダイオード付太陽電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5223044A (ja) |
| JP (1) | JP2593957B2 (ja) |
| DE (1) | DE4136827C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5498297A (en) * | 1994-09-15 | 1996-03-12 | Entech, Inc. | Photovoltaic receiver |
| JP3754841B2 (ja) * | 1998-06-11 | 2006-03-15 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子およびその製造方法 |
| DE19845658C2 (de) * | 1998-10-05 | 2001-11-15 | Daimler Chrysler Ag | Solarzelle mit Bypassdiode |
| DE19854269B4 (de) * | 1998-11-25 | 2004-07-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Dünnschichtsolarzellenanordnung sowie Verfahren zur Herstellung derselben |
| US20090111206A1 (en) | 1999-03-30 | 2009-04-30 | Daniel Luch | Collector grid, electrode structures and interrconnect structures for photovoltaic arrays and methods of manufacture |
| US8664030B2 (en) | 1999-03-30 | 2014-03-04 | Daniel Luch | Collector grid and interconnect structures for photovoltaic arrays and modules |
| US8076568B2 (en) * | 2006-04-13 | 2011-12-13 | Daniel Luch | Collector grid and interconnect structures for photovoltaic arrays and modules |
| US7507903B2 (en) * | 1999-03-30 | 2009-03-24 | Daniel Luch | Substrate and collector grid structures for integrated series connected photovoltaic arrays and process of manufacture of such arrays |
| US8222513B2 (en) | 2006-04-13 | 2012-07-17 | Daniel Luch | Collector grid, electrode structures and interconnect structures for photovoltaic arrays and methods of manufacture |
| US8138413B2 (en) | 2006-04-13 | 2012-03-20 | Daniel Luch | Collector grid and interconnect structures for photovoltaic arrays and modules |
| JP2001189483A (ja) * | 1999-10-18 | 2001-07-10 | Sharp Corp | バイパス機能付太陽電池セルおよびバイパス機能付き多接合積層型太陽電池セルおよびそれらの製造方法 |
| US8198696B2 (en) | 2000-02-04 | 2012-06-12 | Daniel Luch | Substrate structures for integrated series connected photovoltaic arrays and process of manufacture of such arrays |
| US7898053B2 (en) | 2000-02-04 | 2011-03-01 | Daniel Luch | Substrate structures for integrated series connected photovoltaic arrays and process of manufacture of such arrays |
| US7898054B2 (en) * | 2000-02-04 | 2011-03-01 | Daniel Luch | Substrate structures for integrated series connected photovoltaic arrays and process of manufacture of such arrays |
| DE10019316B4 (de) * | 2000-04-19 | 2005-01-20 | Solarnova Solartechnik Gmbh & Co. Kg | Photovoltaik-Fassadenelement |
| JP3888860B2 (ja) | 2000-05-24 | 2007-03-07 | シャープ株式会社 | 太陽電池セルの保護方法 |
| JP3797871B2 (ja) * | 2000-12-05 | 2006-07-19 | シャープ株式会社 | 宇宙用ソーラーパネルおよびその修理方法 |
| US20020170591A1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Pharmaseq, Inc. | Method and apparatus for powering circuitry with on-chip solar cells within a common substrate |
| DE10239845C1 (de) * | 2002-08-29 | 2003-12-24 | Day4 Energy Inc | Elektrode für fotovoltaische Zellen, fotovoltaische Zelle und fotovoltaischer Modul |
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