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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