JPH01205472A - 太陽電池セル - Google Patents
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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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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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
接続された独立したダイオードを形成したものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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)
- (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。
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GB8902062A GB2216337B (en) | 1988-02-10 | 1989-01-31 | Solar cell and fabrication method thereof |
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JP63029206A JPH01205472A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 太陽電池セル |
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-
1989
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- 1989-01-31 US US07/304,029 patent/US4935067A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-02-09 DE DE3903837A patent/DE3903837A1/de active Granted
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