JPH01205472A - 太陽電池セル - Google Patents

太陽電池セル

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JPH01205472A
JPH01205472A JP63029206A JP2920688A JPH01205472A JP H01205472 A JPH01205472 A JP H01205472A JP 63029206 A JP63029206 A JP 63029206A JP 2920688 A JP2920688 A JP 2920688A JP H01205472 A JPH01205472 A JP H01205472A
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solar battery
battery cell
semiconductor region
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Katsumi Sato
克己 佐藤
Shigeru Kitabi
北陽　滋
Hideo Matsumoto
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数個を直列接続して光発電に使用される
太陽電池セルに関するものであり、特に複数個を直列接
続時に一部の太陽電池セルが影になった時に発生する太
陽電池セルの逆電圧破壊の防止に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の太陽電池セルは基本的に１つのｐ−ｎ接合を存す
るダイオードである。太陽電池を実際に発電用として使
用する際には直列に接続された全体の発電が所定の電圧
になるように複数個のセルを直列に接続して使用される
。
このような状態で、直列接続されたセルの一部が影にな
った場合、影になったセルには直列接続された他のセル
が発生ずる電圧が太陽電池セルをダイオードとして見た
場合の逆方向電圧として印加されることになる。この時
、当該太陽電池セルの逆方向耐量が小さいと、破壊現象
が起こり、太陽電池セルとしての機能を低下、もしくは
消滅せしめることになる。これを防止するためには太陽
電池セルの逆方向耐圧を高めるか、もしくは直列段数の
発生電圧が１セルの逆阻止能力を越えない範囲毎に逆並
列に別途ダイオードを挿入する必要があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
太陽電池セルの逆方向耐圧を高めることはベース層の不
純物濃度を下げることにより実現される。
−殻内に、太陽電池セルは浅いｐ−ｎ接合が必要であり
特に宇宙用太陽電池セルは短波長感度を高めるために０
．３〜０．５μｍ以下にする必要がある。
しかし、数百Ｖの逆耐圧を得るに必要な不純物濃度のベ
ース層に対して上記ｐ−ｎ接合を拡散によって実現する
ことは実験的には可能であっても、量産的には困難であ
る。さらにＧａＡｓ太陽電池セルにおいてはその結晶成
長で低不純物濃度を得ることは困難であり、得られる逆
耐圧はせいぜい数十■である。また、太陽電池セルの逆
耐圧を高めることを限度があり、高電圧発電システムの
使用は困難であった。逆並列に別途ダイオードを挿入す
る方法は、システムとしては有効な方法ではあるが、ダ
イオード接続によるコストアンプにつながり、また部品
数の増加はシステムの信頼性を下げることになる。特に
高信頼性を要求される宇宙用等では、大きな問題であっ
た。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、容易に製造でき、高い逆耐圧を持ち、しかも
信頼性の高いシステムを構築することができる太陽電池
セルを得ることを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
この発明に係る太陽電池セルは太陽電池セル中に逆並列
接続された独立したダイオードを形成したものである。
〔作用〕
この発明においては、太陽電池セル中に逆並列接続され
た独立したダイオードを備えた構成としたから、太陽電
池セルに逆電圧が印加された場合、積極的に逆方向に電
流を流すことにより太陽電池セルの逆方向破壊を防止で
きる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による太陽電池セルを示す平
面構造図であり、第１図（ａ）はその表面、第１図（ｋ
ｌ）はその裏面を示している。また第２図は第１図のＡ
−Ａで切断した本実施例の太陽電池セルの断面構造図で
ある。図において、１０１はｐ形ＧａＡｓ領域、１．０
２，１０３ばｎ形ＧａＡｓ領域、１０４はｐ形ＧａＡｓ
層、１０５はｐ形ＡｌＧａＡｓ層、２０２は反射防止用
窒化珪素膜、２０３．２０４は絶縁用窒化珪素膜、３０
１は陰電極、３０２は表面陽電極、３０３は裏面陽電極
である。
次に本実施例の製造方法について説明する。第３図（ａ
ｌ〜第３図（ｆ）は本実施例の太陽電池セルの概略の製
造工程を示す断面図である。まず、第３図（ａ）に示す
ようにｎ形ＧａＡｓ基板１００の両面に選択拡散用マス
クとしてＣＶＤ法により窒化珪素膜２０１を形成後、写
真製版技術により所定の部分の窒化珪素膜を除去し、第
３図（ｂｌに示すように窓を形成する。次にこの窓を通
してＺｎの拡散を行いＺｎを不純物とする基板を貫通し
、ｎ形ＧａＡ’ｓ基板を独立した２つの領域１．０’２
，１０３に分離するｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０１を
形成する。これにより第３図（Ｃ）に示すようにｐ形Ｇ
ａＡｓ領域１０１によって分離された一方のｎ形Ｇ　ａ
　Ａ　Ｓ　６１域１０３は窒化珪素膜２０１を設けであ
る部分を除いてｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０１に囲ま
れた状態となる。次に両面の窒化珪素膜２０１を除去し
た後、その表面側（受光面側）にＬ　Ｐ　Ｅ技術やＭＯ
ＣＶＤ技術などの結晶成長技術を用い、太陽電池機能を
持つｐｎ接合を形成するために、概ね０．５μ智の厚み
のｐ形ＧａＡｓ層１０４及びｐ形Ａ６ＧａＡｓ層１０５
を形成した後、写真製版技術を用い、ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ　ｊＪ域１０１及びｎ形ＧａＡｓ領域１０３のｐ形Ｇ
ａＡｓ層１０４を除去し、第３図（ｄｌに示すようにｐ
形ＧａＡｓ層１０４とｐ形ＧａＡＳ領域１０１間、及び
ｐ形ＧａＡｓ層１０４とｎ形ＧａＡｓ領域１０３間の接
触をなくす。さらに表面側に反射防止膜２０２と絶縁膜
２０３として、裏面側に絶縁膜２０４としての窒化珪素
膜を形成後、表裏両面の窒化珪素膜を写真製版技術によ
り第３図（ｅ）に示すように除去した後、第３図（ｆ）
に示ずように表面側にはグリッド電極及び外部電極から
なる電極３０２を、裏面側には２つの独立した外部電極
３０１，３０３を形成して第１図に示す太陽電池セルが
完成する。このとき、陰電極３０１はｐ形ＧａＡＳ領域
１０１とｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｊｉｌ域１０２にまたが
って形成される。一方、２つの陽電極３０２，３０３は
表裏両面で接しているｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０１
とｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０３の部分を電気的絶縁
物である窒化珪素膜２０３，２０４を介し、完全に覆っ
ている。
次に動作について説明する。本実施例による太陽電池セ
ルでは受光面に光を受けた時ば、ｐ形ＧａへＳ層１０４
及びｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０２の間に光起電力が
発生し、陰電極３０１を負に、陽電極３０２または陽電
極３０３を正とする電池として動作する。ｐ形ＧａＡｓ
領域１０〕とｎ形ＧａＡｓ領域１０２は短絡されており
、光発電には寄与しない。また、ｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　
ｉｌ域１０３とｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｊｌ域１０１によ
って形成されるｐ−ｎ接合は太陽電池セル本来の発電方
向とは逆方向の発電機能があるが、表裏両面での接合部
は電極金属層によって覆われることにより照射光が阻止
されること、それ以外の接合部ばｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　
９Ｊ域１０１に覆われており、照射光の到達量が非常に
少なく、特に光吸収率の大きいＧａＡｓ系太陽電池セル
では発電に有効な波長の光はほとんど到達しないこと等
により実際上、逆方向に発電し太陽電池セル性能を阻害
することはない。外部接続電極３０１．３０２または外
部接続電極３０１，３０３を介して直列接続された太陽
電池セルモジュールにおいて、一部の太陽電池セルが影
になると逆電圧が印加され、陽電極３０２または３０３
が負、陰電極３０１が正にバイアスされるが、このとき
はｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　６１域１０１とｎ形Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ　領域１０３により形成されるｐ−ｎ接合が順バイ
アスされることになり、陰電極３０１から陽電極３０２
または３０３へ電流が流れる。従って、太陽電池セルと
しての本来の発電機能を有するｐ−ｎ接合には逆電圧が
印加されることはない。
なお上記実施例では、ＧａＡｓ太陽電池セルを例にあげ
たが、本発明は８１太陽電池セル及びその他いずれの太
陽電池セルにも適用しうることは言うまでもない。
また、ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　領域１０４を形成する際、
受光面全面にｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｆｉｌ域を結晶成長
し、必要部分を除いて写真製版技術を用いて除去したが
、受光面にｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　８５域１０４を形成す
る際、必要部分のみに選択的に結晶成長しても同様の効
果を有する。
また、陰電極３０１がｎ形Ｇ　ａ　Ａ　Ｓ　Ｎ域１０２
とｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　？ｉＪｉ域１０１を短絡するよ
うに形成されているが、ｎ形ＧａＡｓ領域１０２とｐ形
Ｇａ　Ａ　ｓ　領域１０１の電極をそれぞれ独立に形成
し、アセンブリ時にコネクタにより結合しても同様の効
果がある。
また陽電極を受光面側及び裏面側に設りたが、モジュー
ルアセンブリ性に応じてどちらか一方を使用すればよい
。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば太陽電池セルに○ おいて、該セル内に逆並列接続された独立したダイオー
ドを形成し、逆方向導通能力を有する構成としたから、
逆方向電圧によって破壊されることなく、また外部にダ
イオードを挿入する必要がないことからシステムとして
の部品数を増加することなく信頼性の高いものが得られ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ＋、　（ｂ）は本発明の一実施例による太陽
電池セルの表面及び裏面を示す平面構成図、第２図は本
発明の一実施例による太陽電池セルの断面構成図、第３
図（ａ）〜第３図（ｆｌはこの発明の一実施例による太
陽電池セルの概略製造工程を示す断面図である。 １００は第１の導電形の半導体基板、１０１は第２の導
電形の第１の半導体領域、１０２は第１の導電形の第２
の半導体領域、１０３は第１の導電形の第３の半導体領
域、１０４は第２の導電形の第４の半導体領域、２０１
は選択拡散用マスク、２０２は反射防止膜、２０３，２
０４は絶縁膜、３０１は第１の外部接続用電極、３０２
は第２の外部接続用電極、３０３は第３の外部接続用電
極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の導電形の半導体基板の第１の主面から相対
    向する第２の主面に貫通して形成された第２の導電形の
    第１の半導体領域と、 上記第１の半導体領域により分離された上記半導体基板
    の第１の導電形の第２の半導体領域及び第１の導電形の
    第３の半導体領域と、 上記第１の主面側に第２の半導体領域のみに接続した第
    ２の導電形の第４の半導体領域を有し、上記第１の半導
    体領域は上記第２の半導体領域と、上記第３の半導体領
    域は上記第４の半導体領域とおのおの短絡されているこ
    とを特徴とする太陽電池セル。
JP63029206A 1988-02-10 1988-02-10 太陽電池セル Pending JPH01205472A (ja)

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