JP3351934B2 - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
- Publication number
- JP3351934B2 JP3351934B2 JP24139195A JP24139195A JP3351934B2 JP 3351934 B2 JP3351934 B2 JP 3351934B2 JP 24139195 A JP24139195 A JP 24139195A JP 24139195 A JP24139195 A JP 24139195A JP 3351934 B2 JP3351934 B2 JP 3351934B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- shaped
- island
- electrode
- type region
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、太陽電
池モジュールに影が生じた場合に発生する逆バイアス電
圧から太陽電池セルを保護するバイパスダイオードの機
能を付加したバイパス機能付き太陽電池セルの改良に関
するものである。
池モジュールに影が生じた場合に発生する逆バイアス電
圧から太陽電池セルを保護するバイパスダイオードの機
能を付加したバイパス機能付き太陽電池セルの改良に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】複数の太陽電池セルを、直列，並列に組
合せて所定の出力電圧および出力電流を得る太陽電池モ
ジュールは、その一部のセルに影が生じた場合、他のセ
ルが発生する電圧が逆方向に印加される。この逆方向に
印加された逆バイアス電圧により、影を生じたセルの逆
耐電圧を超えると、当該セルにブレークダウンを生じ、
多量の電流が流れるので、当該セルの短絡破壊に至る可
能性がある。この結果太陽電池モジュール全体の出力特
性が低下する。
合せて所定の出力電圧および出力電流を得る太陽電池モ
ジュールは、その一部のセルに影が生じた場合、他のセ
ルが発生する電圧が逆方向に印加される。この逆方向に
印加された逆バイアス電圧により、影を生じたセルの逆
耐電圧を超えると、当該セルにブレークダウンを生じ、
多量の電流が流れるので、当該セルの短絡破壊に至る可
能性がある。この結果太陽電池モジュール全体の出力特
性が低下する。
【０００３】宇宙用太陽電池モジュールの場合では、衛
星の姿勢制御中に、衛星本体の一部あるいはアンテナ等
構造物の影が、太陽電池モジュール上に生ずることがあ
り得る。地上用の場合では、たとえば、隣接した建築物
の影が生じたり、飛来した鳥類が糞を付着させ、影を生
じることがある。
星の姿勢制御中に、衛星本体の一部あるいはアンテナ等
構造物の影が、太陽電池モジュール上に生ずることがあ
り得る。地上用の場合では、たとえば、隣接した建築物
の影が生じたり、飛来した鳥類が糞を付着させ、影を生
じることがある。
【０００４】その一例として、太陽電池セルの一連の並
列接続からなる太陽電池モジュールの一部のサブモジュ
ールの上に影が生じた場合について考える。
列接続からなる太陽電池モジュールの一部のサブモジュ
ールの上に影が生じた場合について考える。
【０００５】図９（ａ）において太陽電池モジュールＭ
の両端がほぼ短絡状態となるシャントモードでは、影に
なったサブモジュール１１には、影の生じていない他の
グループのサブモジュール群１２が発生した電圧Ｖ12が
逆バイアス電圧として印加される。サブモジュール１１
の電圧をＶ11とすると、Ｖ11＝−Ｖ12となる。
の両端がほぼ短絡状態となるシャントモードでは、影に
なったサブモジュール１１には、影の生じていない他の
グループのサブモジュール群１２が発生した電圧Ｖ12が
逆バイアス電圧として印加される。サブモジュール１１
の電圧をＶ11とすると、Ｖ11＝−Ｖ12となる。
【０００６】また、図９（ｂ）に示されるように、太陽
電池モジュールＭに電圧ＶB の外部電源Ｂが図のように
接続されている場合では、Ｖ11＝ＶB −Ｖ12となる。
電池モジュールＭに電圧ＶB の外部電源Ｂが図のように
接続されている場合では、Ｖ11＝ＶB −Ｖ12となる。
【０００７】すなわち、影になったサブモジュール１１
のＮ電極には、正の電圧が印加され、その逆バイアス電
圧がサブモジュール１１を構成する太陽電池セルの逆耐
電圧以上であると、その太陽電池セルはブレークダウン
を生じ、その結果短絡破壊に至る可能性があり、影の生
じたサブモジュール１１、さらに全体の太陽電池モジュ
ールＭの出力特性が劣化する。
のＮ電極には、正の電圧が印加され、その逆バイアス電
圧がサブモジュール１１を構成する太陽電池セルの逆耐
電圧以上であると、その太陽電池セルはブレークダウン
を生じ、その結果短絡破壊に至る可能性があり、影の生
じたサブモジュール１１、さらに全体の太陽電池モジュ
ールＭの出力特性が劣化する。
【０００８】この逆バイアス電圧による事故を防止する
ために、個々の太陽電池セルごとや特定のモジュール単
位ごとに、バイパスダイオードを外付けにより取付けた
り、あるいは太陽電池セルにバイパスダイオードを集積
した、いわゆるダイオードインテグレイティッド太陽電
池セルが使用されている。
ために、個々の太陽電池セルごとや特定のモジュール単
位ごとに、バイパスダイオードを外付けにより取付けた
り、あるいは太陽電池セルにバイパスダイオードを集積
した、いわゆるダイオードインテグレイティッド太陽電
池セルが使用されている。
【０００９】その他に後述のバイパスダイオードの機能
を付加した太陽電池セルがある。次に、従来のバイパス
ダイオードの機能を付加した太陽電池セルの構成例を図
面を参照して説明する。図６は、バイパスダイオードの
機能を付加した太陽電池セルの一例の構造を示す平面
図、図７は図６のＢ−Ｂ′断面図である。
を付加した太陽電池セルがある。次に、従来のバイパス
ダイオードの機能を付加した太陽電池セルの構成例を図
面を参照して説明する。図６は、バイパスダイオードの
機能を付加した太陽電池セルの一例の構造を示す平面
図、図７は図６のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１０】図６に示されるように、たとえばシリコン
のＰ型基板１の表面の受光面は、透明な反射防止膜８に
よって覆われ、その下面には、バー電極であるＮ電極接
続部５から分岐された櫛の歯状のＮ電極７がＰ型基板１
の表面のＮ型領域２の上に配置されている。Ｎ型領域２
には複数の島状のＰ+ 型領域４が埋込まれている。
のＰ型基板１の表面の受光面は、透明な反射防止膜８に
よって覆われ、その下面には、バー電極であるＮ電極接
続部５から分岐された櫛の歯状のＮ電極７がＰ型基板１
の表面のＮ型領域２の上に配置されている。Ｎ型領域２
には複数の島状のＰ+ 型領域４が埋込まれている。
【００１１】図６のＢ−Ｂ′断面は、図７に示されるよ
うに、Ｐ型基板１と、その受光面に形成したＮ型領域２
と、Ｐ型基板１の下面に形成したＢＳＦ効果のためのＰ
+ 型領域３と、基板１の受光面の一部に設けられた島状
のＰ+ 型領域４と、Ｎ型領域２の表面に設けたＮ電極７
（図示されていない）と、Ｎ電極接続部５を除いたＮ型
領域２のほぼ全面を覆う反射防止膜８と、Ｐ+ 型領域３
の下面ほぼ全面を覆うＰ電極６等によって構成されてい
る。この島状のＰ+ 型領域４はＮ型領域２に接してお
り、この間のＰ+ Ｎ接合がバイパスダイオードとして動
作する。
うに、Ｐ型基板１と、その受光面に形成したＮ型領域２
と、Ｐ型基板１の下面に形成したＢＳＦ効果のためのＰ
+ 型領域３と、基板１の受光面の一部に設けられた島状
のＰ+ 型領域４と、Ｎ型領域２の表面に設けたＮ電極７
（図示されていない）と、Ｎ電極接続部５を除いたＮ型
領域２のほぼ全面を覆う反射防止膜８と、Ｐ+ 型領域３
の下面ほぼ全面を覆うＰ電極６等によって構成されてい
る。この島状のＰ+ 型領域４はＮ型領域２に接してお
り、この間のＰ+ Ｎ接合がバイパスダイオードとして動
作する。
【００１２】島状のＰ+ 型領域４，４，…は、Ｐ型基板
１よりは不純物濃度を高くして、島状のＰ+ 型領域４と
Ｎ型領域２との間で形成されるＰＮ接合によって、ツェ
ナー効果によるブレークダウンが発生するような構造と
なっている。Ｐ+ 型領域４の不純物濃度は、アバランシ
ェもしくはツェナー効果を発生するためには、１×１０
18ｃｍ-3以上とすればよい。
１よりは不純物濃度を高くして、島状のＰ+ 型領域４と
Ｎ型領域２との間で形成されるＰＮ接合によって、ツェ
ナー効果によるブレークダウンが発生するような構造と
なっている。Ｐ+ 型領域４の不純物濃度は、アバランシ
ェもしくはツェナー効果を発生するためには、１×１０
18ｃｍ-3以上とすればよい。
【００１３】島状のＰ+ 型領域４，４，…の合計面積が
大きくなると、太陽電池セルの出力は低下するので、ア
バランシェ（ツェナー）ブレークダウンが発生し、しか
も太陽電池セルが破壊しない範囲内で、Ｐ+ 型領域４，
４，…の合計面積は、できるだけ小さくなるように設計
する必要がある。
大きくなると、太陽電池セルの出力は低下するので、ア
バランシェ（ツェナー）ブレークダウンが発生し、しか
も太陽電池セルが破壊しない範囲内で、Ｐ+ 型領域４，
４，…の合計面積は、できるだけ小さくなるように設計
する必要がある。
【００１４】このような太陽電池は、たとえば、図８
（ａ）〜（ｅ）の工程順断面図に示すような工程によっ
て製造される。
（ａ）〜（ｅ）の工程順断面図に示すような工程によっ
て製造される。
【００１５】まず、図８（ａ）に示されるように、Ｐ型
基板１の上面に、熱酸化等の方法により、酸化膜９を形
成する。
基板１の上面に、熱酸化等の方法により、酸化膜９を形
成する。
【００１６】次いで、図８（ｂ）に示すように、裏面の
酸化膜９を除去し、正面の酸化膜９に開口１４，１４，
…をフォトリソグラフィー等により設ける。これらの開
口１４，１４，…は、後で形成される島状のＰ+ 型領域
４，４，…に対応するものである。このウェーハにたと
えば、不純物濃度が１×１０20ｃｍ-3程度のＰ+ 型不純
物を拡散する。
酸化膜９を除去し、正面の酸化膜９に開口１４，１４，
…をフォトリソグラフィー等により設ける。これらの開
口１４，１４，…は、後で形成される島状のＰ+ 型領域
４，４，…に対応するものである。このウェーハにたと
えば、不純物濃度が１×１０20ｃｍ-3程度のＰ+ 型不純
物を拡散する。
【００１７】その後、表面および側面の酸化膜９を除去
すると、図８（ｃ）に示すようなウェーハが得られる。
このウェーハは、その表面には複数個の島状のＰ+ 型領
域４，４，…が形成され、裏面には全面にわたりＰ+ 型
領域３が形成されている。
すると、図８（ｃ）に示すようなウェーハが得られる。
このウェーハは、その表面には複数個の島状のＰ+ 型領
域４，４，…が形成され、裏面には全面にわたりＰ+ 型
領域３が形成されている。
【００１８】次に、図８（ｄ）に示すように、表面およ
び側面にＮ型領域２を熱拡散等により形成する。島状の
Ｐ+ 型領域４ ，４，…は表面に残っているボロンガラ
スにより保護されるので、Ｎ型領域２の中にも島を形成
する。
び側面にＮ型領域２を熱拡散等により形成する。島状の
Ｐ+ 型領域４ ，４，…は表面に残っているボロンガラ
スにより保護されるので、Ｎ型領域２の中にも島を形成
する。
【００１９】次いで、図８（ｅ）に示すように、表面に
櫛の歯状のＮ電極７（この図では図示されていない）
と、Ｎ電極接続部５とを形成し、さらにその上に反射防
止膜８および、裏面にＰ電極６を真空蒸着等により形成
し、破線で示した位置を切断すると、図６および図７に
示されるような太陽電池セルが得られる。
櫛の歯状のＮ電極７（この図では図示されていない）
と、Ｎ電極接続部５とを形成し、さらにその上に反射防
止膜８および、裏面にＰ電極６を真空蒸着等により形成
し、破線で示した位置を切断すると、図６および図７に
示されるような太陽電池セルが得られる。
【００２０】このような太陽電池を、図９（ａ）に示す
ように直列および並列に多数接続し、所望の電圧および
電流となるようにしたものを、通常太陽電池モジュール
Ｍとして使用する。
ように直列および並列に多数接続し、所望の電圧および
電流となるようにしたものを、通常太陽電池モジュール
Ｍとして使用する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池セルを逆バイアス電圧から保護するために、バイパス
ダイオードを外付けする方法は、バイパスダイオードや
その取付個数分だけ製造コストが高くなり、また基板上
の太陽電池セルの実装密度が低くなる等の問題点があっ
た。
池セルを逆バイアス電圧から保護するために、バイパス
ダイオードを外付けする方法は、バイパスダイオードや
その取付個数分だけ製造コストが高くなり、また基板上
の太陽電池セルの実装密度が低くなる等の問題点があっ
た。
【００２２】また、従来のダイオードインテグレイティ
ッド太陽電池セルは、バイパスダイオードと太陽電池セ
ルとをシリコン基板に集積して作り込まなければならな
いので、工程が複雑になり、製造コストが高いという問
題点があった。
ッド太陽電池セルは、バイパスダイオードと太陽電池セ
ルとをシリコン基板に集積して作り込まなければならな
いので、工程が複雑になり、製造コストが高いという問
題点があった。
【００２３】さらに、図６および図７について説明した
従来のバイパス機能付き太陽電池セルは、受光面の一部
をバイパスダイオードが占有することとなり、太陽電池
セルの有効面積が減少し、その変換効率が低下するとい
う問題点があった。
従来のバイパス機能付き太陽電池セルは、受光面の一部
をバイパスダイオードが占有することとなり、太陽電池
セルの有効面積が減少し、その変換効率が低下するとい
う問題点があった。
【００２４】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、従
来のバイパス機能付き太陽電池セルに比べ太陽電池セル
の有効面積を同じくした場合、変換効率を低下させずに
逆方向電流を増加させること、言い換えれば、従来のバ
イパス機能付き太陽電池セルと同等の逆方向特性を持ち
ながら、変換効率の高いバイパス機能が得られる、バイ
パス機能付き太陽電池を提供することである。
来のバイパス機能付き太陽電池セルに比べ太陽電池セル
の有効面積を同じくした場合、変換効率を低下させずに
逆方向電流を増加させること、言い換えれば、従来のバ
イパス機能付き太陽電池セルと同等の逆方向特性を持ち
ながら、変換効率の高いバイパス機能が得られる、バイ
パス機能付き太陽電池を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本願の発明者は、前述の
島状のＰ+ 型領域とＮ電極の距離が、バイパス特性に大
きく影響することを発見した。
島状のＰ+ 型領域とＮ電極の距離が、バイパス特性に大
きく影響することを発見した。
【００２６】本発明の太陽電池は、Ｐ型またはＮ型から
選ばれた第１の導電型の基板と、該基板の受光面側に形
成された第２の導電型の領域と、前記基板の不純物濃度
より高い不純物濃度を有し、かつ、前記基板および前記
第２の導電型の領域の双方に接して、前記基板の受光面
側の一部に形成された島状の第１の導電型の領域と、第
２導電型の領域の表面に形成された電極接続部から分岐
された櫛の歯状の電極を有し、その島状の第１の導電型
の領域は櫛の歯状の電極の間に形成され、かつ島状の第
１の導電型の領域はそれを挟む一方の電極との距離がそ
れを挟む他方の電極に至る距離より小さくされているこ
とを特徴としている。
選ばれた第１の導電型の基板と、該基板の受光面側に形
成された第２の導電型の領域と、前記基板の不純物濃度
より高い不純物濃度を有し、かつ、前記基板および前記
第２の導電型の領域の双方に接して、前記基板の受光面
側の一部に形成された島状の第１の導電型の領域と、第
２導電型の領域の表面に形成された電極接続部から分岐
された櫛の歯状の電極を有し、その島状の第１の導電型
の領域は櫛の歯状の電極の間に形成され、かつ島状の第
１の導電型の領域はそれを挟む一方の電極との距離がそ
れを挟む他方の電極に至る距離より小さくされているこ
とを特徴としている。
【００２７】また、本発明においては、上記の受光面が
無反射表面形状であってもよい。さらに、本発明におい
ては、上記の受光面の形状にかかわらず、前記受光面側
の一部に形成された島状の第１の導電型の領域が複数個
備えられることができる。
無反射表面形状であってもよい。さらに、本発明におい
ては、上記の受光面の形状にかかわらず、前記受光面側
の一部に形成された島状の第１の導電型の領域が複数個
備えられることができる。
【００２８】上記構成の本発明に係る太陽電池セルに逆
バイアス電圧が印加されると、受光面側の第２の導電型
（たとえばＮ型）の領域と、この第２の導電型の領域に
接して形成された高濃度の第１の導電型（たとえばＰ+
型）の領域とによるＰ+ Ｎ接合部が逆バイアスされる。
この部分は、第１の導電型の基板部と第２の導電型の拡
散層から形成されるＰＮ接合より、アバランシェもしく
はツェナー効果によってブレークダウンが発生しやす
い。
バイアス電圧が印加されると、受光面側の第２の導電型
（たとえばＮ型）の領域と、この第２の導電型の領域に
接して形成された高濃度の第１の導電型（たとえばＰ+
型）の領域とによるＰ+ Ｎ接合部が逆バイアスされる。
この部分は、第１の導電型の基板部と第２の導電型の拡
散層から形成されるＰＮ接合より、アバランシェもしく
はツェナー効果によってブレークダウンが発生しやす
い。
【００２９】比較的小さな逆バイアス電圧印加の状態に
おいて、この領域で逆方向電流を生じさせ、さらに逆バ
イアス電圧が高くなるとアバランシェ（ツェナー）降伏
に至らしめることによって、太陽電池本体に逆バイアス
電圧が印加されることを防止することができる。
おいて、この領域で逆方向電流を生じさせ、さらに逆バ
イアス電圧が高くなるとアバランシェ（ツェナー）降伏
に至らしめることによって、太陽電池本体に逆バイアス
電圧が印加されることを防止することができる。
【００３０】島状の高濃度の第１の導電型の領域と電極
との距離を短くすることにより、図３および図４につい
て後述されるように、逆方向電流が大きくなり、バイパ
ス効果が向上する。
との距離を短くすることにより、図３および図４につい
て後述されるように、逆方向電流が大きくなり、バイパ
ス効果が向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係るバイパス機能
付き太陽電池セルの一実施の形態の態様を示す平面図で
ある。以下の実施の形態において、図６および図７に示
される従来例と同一の部分は、同一符号で表示されてい
る。
付き太陽電池セルの一実施の形態の態様を示す平面図で
ある。以下の実施の形態において、図６および図７に示
される従来例と同一の部分は、同一符号で表示されてい
る。
【００３２】図１は、たとえばシリコンのＰ型基板１の
受光面側に設けられたＮ電極７近傍に複数の島状のＰ+
型領域４を形成した例である。この実施の形態による太
陽電池が従来と異なるところは、受光面側に設けられた
島状のＰ+ 型領域４がこれを挟む一方のＮ電極７の近傍
に存在することである。換言すると一方の電極に至る距
離が他方の電極に至る距離よりも小さいことである。
受光面側に設けられたＮ電極７近傍に複数の島状のＰ+
型領域４を形成した例である。この実施の形態による太
陽電池が従来と異なるところは、受光面側に設けられた
島状のＰ+ 型領域４がこれを挟む一方のＮ電極７の近傍
に存在することである。換言すると一方の電極に至る距
離が他方の電極に至る距離よりも小さいことである。
【００３３】図２は図１のＡ−Ａ′断面図である。図２
は、表面のＰ+ 型領域４の配置が変わっただけであるた
め、従来例の断面図である図７と同じである。
は、表面のＰ+ 型領域４の配置が変わっただけであるた
め、従来例の断面図である図７と同じである。
【００３４】本発明においては、前記ＮＰ+ ダイオード
を形成するＰ+ 型領域４がＮ電極７近傍に設けられてお
り、バイパス効果が向上されるので従来のバイパス機能
付き太陽電池セルと同等の逆方向特性を持たせるため
の、上記Ｐ+ 型領域が小さくて済むため、従来のバイパ
ス機能付き太陽電池セルと比べ有効受光面積の減少が小
さくて済む。
を形成するＰ+ 型領域４がＮ電極７近傍に設けられてお
り、バイパス効果が向上されるので従来のバイパス機能
付き太陽電池セルと同等の逆方向特性を持たせるため
の、上記Ｐ+ 型領域が小さくて済むため、従来のバイパ
ス機能付き太陽電池セルと比べ有効受光面積の減少が小
さくて済む。
【００３５】以上を等価回路で説明すると、図５に示す
ように、ＮＰ接合からなる太陽電池ＳＢにＮＰ+ ダイオ
ードＤが並列に接続された構造になる。逆バイアスが印
加されると、逆方向の漏れ電流が大きいＮＰ+ ダイオー
ドに電流が流れるので、ＮＰ太陽電池はブレークダウン
から保護される。
ように、ＮＰ接合からなる太陽電池ＳＢにＮＰ+ ダイオ
ードＤが並列に接続された構造になる。逆バイアスが印
加されると、逆方向の漏れ電流が大きいＮＰ+ ダイオー
ドに電流が流れるので、ＮＰ太陽電池はブレークダウン
から保護される。
【００３６】さらに、本発明においては、前記ＮＰ+ ダ
イオードを構成するＰ+ 型領域がＮ電極近傍に設けられ
ており、逆バイアス電圧が印加されるＮ電極とＰ+ 型領
域との距離を短く設定することができるので、等価直列
抵抗が小さくなり、保護効果がより一層高まる。
イオードを構成するＰ+ 型領域がＮ電極近傍に設けられ
ており、逆バイアス電圧が印加されるＮ電極とＰ+ 型領
域との距離を短く設定することができるので、等価直列
抵抗が小さくなり、保護効果がより一層高まる。
【００３７】図３および図４は、Ｐ+ 型領域がＮ電極の
近くに設けられたほど、逆バイアス電圧による逆方向電
流が大きくなることを示した実験データである。図３
は、直径２ｃｍ×２ｃｍの太陽電池セルの表面を無反射
形状としない場合であり、図４は同様の太陽電池セルの
表面を無反射形状とした場合である。それぞれ、黒四角
の曲線は直径１００μｍの島状のＰ+ 型領域を、たとえ
ば５３２μｍ離れて平行に設けられたＮ電極７，７の中
間、たとえば、両側のＮ電極から２１６μｍの位置に設
けた場合であり、□の曲線は直径１００μｍの島状のＰ
+ 型領域を一方のＮ電極７から６６μｍ、他方のＮ電極
７から３６６μｍ離れて設けた場合である。すなわち、
一方の距離は他方の約５分の１以下とされている。
近くに設けられたほど、逆バイアス電圧による逆方向電
流が大きくなることを示した実験データである。図３
は、直径２ｃｍ×２ｃｍの太陽電池セルの表面を無反射
形状としない場合であり、図４は同様の太陽電池セルの
表面を無反射形状とした場合である。それぞれ、黒四角
の曲線は直径１００μｍの島状のＰ+ 型領域を、たとえ
ば５３２μｍ離れて平行に設けられたＮ電極７，７の中
間、たとえば、両側のＮ電極から２１６μｍの位置に設
けた場合であり、□の曲線は直径１００μｍの島状のＰ
+ 型領域を一方のＮ電極７から６６μｍ、他方のＮ電極
７から３６６μｍ離れて設けた場合である。すなわち、
一方の距離は他方の約５分の１以下とされている。
【００３８】いずれの場合も、Ｐ+ 型領域の個数は１個
で、１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加された場合の逆
方向電流を示す。
で、１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加された場合の逆
方向電流を示す。
【００３９】図３および図４からわかるように、逆方向
電流は太陽電池の表面状態にかかわらず、島状のＰ+ 型
領域の面積が同じでも、位置によって流れやすさが変わ
り、いずれの場合も島状のＰ+ 型領域を櫛形のグリッド
電極の中間に形成したものに比べ一方の電極の近くに形
成したものでは、約１．４倍の逆方向電流が流れること
がわかる。
電流は太陽電池の表面状態にかかわらず、島状のＰ+ 型
領域の面積が同じでも、位置によって流れやすさが変わ
り、いずれの場合も島状のＰ+ 型領域を櫛形のグリッド
電極の中間に形成したものに比べ一方の電極の近くに形
成したものでは、約１．４倍の逆方向電流が流れること
がわかる。
【００４０】下記の表１および表２は、表面のＰ+ 型領
域の位置の違いによる順方向特性の平均値である。
域の位置の違いによる順方向特性の平均値である。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】これらの表からわかるように、順方向特性
は、太陽電池の表面状態にかかわらず、Ｐ+ 型領域の位
置を変えても有効受光面積は変わらないため、ほとんど
変わらない。
は、太陽電池の表面状態にかかわらず、Ｐ+ 型領域の位
置を変えても有効受光面積は変わらないため、ほとんど
変わらない。
【００４４】以上の結果より、太陽電池表面に形成する
島状のＰ+ 型領域は、同じ面積でも電極に近いほど逆方
向電流が大きい、すなわちバイパス性能が優れ、従来の
バイパス機能付き太陽電池セルと同程度のバイパス性能
を持たせた場合、本発明の太陽電池では、電極近くに形
成されたＰ+ 型領域の総面積は、従来のバイパス機能付
き太陽電池セルよりも少ない領域で済むため、同程度の
バイパス性能を持ちながら、順方向特性の優れたバイパ
ス機能付き太陽電池セルを提供することができる。
島状のＰ+ 型領域は、同じ面積でも電極に近いほど逆方
向電流が大きい、すなわちバイパス性能が優れ、従来の
バイパス機能付き太陽電池セルと同程度のバイパス性能
を持たせた場合、本発明の太陽電池では、電極近くに形
成されたＰ+ 型領域の総面積は、従来のバイパス機能付
き太陽電池セルよりも少ない領域で済むため、同程度の
バイパス性能を持ちながら、順方向特性の優れたバイパ
ス機能付き太陽電池セルを提供することができる。
【００４５】また、製造方法は従来の製造方法と同一の
ため製造コストは増加しない。前述の実施の形態におい
て裏面がＢＳＦ型であるか、ＢＳＦＲ型であるかについ
ては、特に述べなかったが、これらは裏面Ｐ電極のメタ
ル組成が異なるだけであるから、本発明の趣旨に差異が
ないことはいうまでもない。
ため製造コストは増加しない。前述の実施の形態におい
て裏面がＢＳＦ型であるか、ＢＳＦＲ型であるかについ
ては、特に述べなかったが、これらは裏面Ｐ電極のメタ
ル組成が異なるだけであるから、本発明の趣旨に差異が
ないことはいうまでもない。
【００４６】また、説明の都合上実施の形態はＰ型シリ
コン基板を用いた太陽電池について述べたが、Ｎ型シリ
コン基板もしくはＧａＡｓ等シリコン単結晶以外の基板
を用いた太陽電池に対しても応用可能である。
コン基板を用いた太陽電池について述べたが、Ｎ型シリ
コン基板もしくはＧａＡｓ等シリコン単結晶以外の基板
を用いた太陽電池に対しても応用可能である。
【００４７】また、本発明は宇宙用太陽電池にも地上用
太陽電池にも適用可能である。
太陽電池にも適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆バイアス電圧によって短絡破壊が起こりにくい太陽電
池を低コストで製造できる。特に保守の困難な、たとえ
ば、宇宙用の太陽電池アレイのような場合、逆バイアス
電圧に対する保護に著しい効果を発揮し、ひいては、ア
レイ全体の信頼性を向上する。また、外付けバイパスダ
イオードを必要としないため、太陽電池の製造コストを
低下させることができる。
逆バイアス電圧によって短絡破壊が起こりにくい太陽電
池を低コストで製造できる。特に保守の困難な、たとえ
ば、宇宙用の太陽電池アレイのような場合、逆バイアス
電圧に対する保護に著しい効果を発揮し、ひいては、ア
レイ全体の信頼性を向上する。また、外付けバイパスダ
イオードを必要としないため、太陽電池の製造コストを
低下させることができる。
【００４９】また、本発明によれば、受光面側の電極近
傍にバイパスダイオード機能を付加するための島状の導
電型領域を設けることにより、従来の電極中間に島状の
導電型領域を設けたバイパス機能付き太陽電池セルに比
べ、逆方向電流が大きくなるから、受光面の有効面積の
減少を少なくしてバイパスダイオードの機能を付加する
ことが可能となり、光電変換効率の低下を防ぐという効
果がある。さらに、本発明によれば、受光面側の電極近
傍にバイパスダイオード機能を付加するための領域を設
けることにより、等価直列抵抗を減少させることがで
き、逆バイアス電圧印加時の保護機能がより一層高まる
という効果がある。
傍にバイパスダイオード機能を付加するための島状の導
電型領域を設けることにより、従来の電極中間に島状の
導電型領域を設けたバイパス機能付き太陽電池セルに比
べ、逆方向電流が大きくなるから、受光面の有効面積の
減少を少なくしてバイパスダイオードの機能を付加する
ことが可能となり、光電変換効率の低下を防ぐという効
果がある。さらに、本発明によれば、受光面側の電極近
傍にバイパスダイオード機能を付加するための領域を設
けることにより、等価直列抵抗を減少させることがで
き、逆バイアス電圧印加時の保護機能がより一層高まる
という効果がある。
【図１】本発明の一実施の形態の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図である。
【図３】試作により得られた無反射表面形状を有しない
太陽電池セルに１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加され
た場合の逆方向電流を示すグラフである。
太陽電池セルに１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加され
た場合の逆方向電流を示すグラフである。
【図４】試作により得られた無反射表面形状を有する太
陽電池セルに１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加された
場合の逆方向電流を示すグラフである。
陽電池セルに１０Ｖまでの逆バイアス電圧が印加された
場合の逆方向電流を示すグラフである。
【図５】バイパス機能付き太陽電池セルの等価回路図で
ある。
ある。
【図６】従来例の太陽電池セルの平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ′断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は従来例の製造工程の略断面図
である。
である。
【図９】（ａ）は太陽電池モジュールがシャントモード
の場合の、（ｂ）は太陽電池モジュールに外部電源が接
続されている場合の逆バイアス電圧説明図である。
の場合の、（ｂ）は太陽電池モジュールに外部電源が接
続されている場合の逆バイアス電圧説明図である。
１ Ｐ型基板 ２ Ｎ型領域 ３ Ｐ+ 型領域 ４ Ｐ+ 型領域 ５ Ｎ電極接続部 ６ Ｐ電極 ７ Ｎ電極 ８ 反射防止膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久松 正 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 鷲尾 英俊 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 福田 敏幸 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙 開発事業団内 (72)発明者 松田 純夫 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙 開発事業団内 (72)発明者 山本 康成 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙 開発事業団内 (72)発明者 川▲崎▼ 治 東京都港区浜松町２丁目４番１号 宇宙 開発事業団内 (56)参考文献 特開 平５−110121（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−102749（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の導電型の基板と、 基板の受光面側に形成された第２の導電型の領域と、 前記基板の不純物濃度より高い不純物濃度を有し、か
つ、前記基板および前記第２の導電型の領域の双方に接
して、前記基板の受光面側の一部に形成された島状の第
１の導電型の領域と、 第２の導電型の領域の表面に形成された電極接続部から
分岐された櫛の歯状の電極とを有した太陽電池であっ
て、 前記島状の第１の導電型の領域は前記櫛の歯状の電極の
間に形成され、 かつ前記島状の第１の導電型の領域は、それを挟む一方
の電極との距離が、それを挟む他方の電極に至る距離よ
り小さくされていることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 受光面の表面が無反射形状であることを
特徴とする請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項３】 受光面側の一部に形成された島状の第１
の導電型の領域が電極近傍に複数個備えられたことを特
徴とする請求項１または２記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24139195A JP3351934B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24139195A JP3351934B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983002A JPH0983002A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3351934B2 true JP3351934B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17073591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24139195A Expired - Lifetime JP3351934B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351934B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP3732993B2 (ja) | 2000-02-09 | 2006-01-11 | シャープ株式会社 | 太陽電池セルおよびその製造方法 |
| JP2009094272A (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの製造方法 |
| JP2011100919A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Sharp Corp | 裏面電極型太陽電池、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュール |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP24139195A patent/JP3351934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0983002A (ja) | 1997-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2837296B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP3202536B2 (ja) | バイパス機能付太陽電池セル | |
| US5223044A (en) | Solar cell having a by-pass diode | |
| US7592538B2 (en) | Method of fabricating a multijunction solar cell with a bypass diode having an intrinsic layer | |
| EP1440480B1 (en) | An apparatus and method for integral bypass diode in solar cells | |
| EP1788628B1 (en) | Via structures in solar cells with bypass diode | |
| EP1775778B1 (en) | Reliable interconnection of solar cells including integral bypass diode | |
| JP5225275B2 (ja) | 太陽電池セル | |
| JP2001189483A (ja) | 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 | |
| JP2001223370A (ja) | 太陽電池セルおよびその製造方法 | |
| JPH0747878Y2 (ja) | 太陽電池セル | |
| EP1443566B1 (en) | Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode | |
| JP2002050783A (ja) | 太陽電池セルおよびその製造方法 | |
| JP3351934B2 (ja) | 太陽電池 | |
| KR20120040016A (ko) | 태양 전지용 기판 및 태양 전지 | |
| JPH0324768A (ja) | バイパスダイオード付太陽電池 | |
| JP3299677B2 (ja) | 太陽電池セル | |
| JP2573083B2 (ja) | バイパスダイオード付太陽電池 | |
| WO2003054926A2 (en) | An apparatus and method for integral bypass diode in solar cells | |
| CN114335224A (zh) | 一种高光伏转换效率太阳能电池及其制造方法 | |
| JPS60218882A (ja) | 光発電素子 | |
| JPH01123479A (ja) | 太陽電池セル | |
| CA2068668A1 (en) | Front film contact solar cell | |
| JPH08181340A (ja) | 太陽電池素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020827 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090920 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090920 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110920 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110920 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120920 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120920 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130920 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |