JPH042174A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池及びその製造方法

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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〕 この発明は太陽電池およびその製造方法に関し、特に太
陽電池単体を複数個接続する方法、およびその際の電気
特性の劣化を抑えるための太陽電池構造に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
第3図はガリウム砒素量構造及び接続技術:アイイーイ
ーイー ピー・ブイ・ニス・シー 1985 663頁
rGaAs Interconnect Design
 andWeld Technology : IEE
E PVSC−1985p633Jに示されている従来
の太陽電池を複数個接続してなる太陽電池モジュールの
構造を示す断面図である。
図において、各太陽電池単体はn−GaAs基板1上に
成長されたn −G a A s [12とp−GaA
s N 3とから形成されており、その各表面には第1
接着剤4によってカバーガラス5が貼り付けられている
。さらにこれら同一型の太陽電池はインタコネクタ6に
よってその第1番目の太陽電池の上部電極を隣接する第
2番目の太陽電池の下部電極に接続し、次に第2番目の
太陽電池の上部電極を第3番目の太陽電池の下部電極に
接続するというように、隣り合う太陽電池の一方の上部
電極と他方の太陽電池の下部電極とがインクコネクタ6
を介して順次接続され、これによって所定の個数の太陽
電池が直列に接続されている。そしてこれら接続された
複数個の太陽電池を第2接着剤7にヨリハニカムボード
8上に配列固定することにより太陽電池モジュールが構
成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の太陽電池は以上のように構成されており、これら
を多数個直列接続して太陽電池モジュールを構成しよう
とした場合、太陽電池単体がそれぞれ切り離された形で
あり、配列等のレイアウトの自由度が小さいという問題
点があった。また接続の際には、p型およびn型の電極
がそれぞれ太陽電池単体の上、下面に形成されているた
めに、隣り合った太陽電池間で一方の上部電極と他方の
下部電極とを接続しなければならず、太陽電池の厚み分
の大きな段差を有するこれら2つの電極間をインクコネ
クタ6で接続する作業が困難であるばかリテなく、イン
クコネクタ6の構造も複雑になるという問題点があった
さらに接続の際の熱等の物理的ストレスが太陽電池本体
に加わることで、太陽電池本体の電気特性が劣化する等
の問題点があった。
また上記接続段差をなくし太陽電池単体間の接続を容易
にしようとしたもとして、例えば特開昭64〜8257
0号公報、特開昭64−82571号公報、特開昭63
−211773号公報に示されるように、基板にスルー
ホールを形成し、基板上面側の電極をスルーホールを通
し基板裏面に導き、これを基板裏面にて接続するように
したものがあったが、基板上面の電極を裏面に導くため
に、p、n接合部を絶縁膜で覆う必要があり、この絶縁
膜の形成が困難であったり、また基板上面の電極を裏面
に導くことが技術的に困難である等の問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解決するためになされ
たもので、1ウエハ内に複数個の太陽電池を接続し、そ
の際の配線構造が単純で、かつその接続作業も容易に行
なうことができ、また、接続時においても大きな物理的
ストレスがかからず、電気特性が劣化することのない太
陽電池及びその製造方法を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る太陽電池は、基板に絶縁性もしくは半絶
縁性のものを用い、その上に太陽電池能動層となるpn
接合を有する半導体結晶層を形成し、このp型、n型半
導体結晶層上にそれぞれ形成したp型、n型導電用電極
の一部を基板裏面に露呈させ、この露呈した電極を用い
て隣接する太陽電池単体の電極に順次接続するようにし
たものである。
〔作用〕
この発明においては、基板に絶縁性もしくは半絶縁性の
ものを用い、その上に太陽電池能動層となるpn接合を
有する半導体結晶層を形成し、このp型、n型半導体結
晶層上にそれぞれ形成したp型、n型導電用電極の一部
を基板裏面に露呈させ、この露呈した電極を用いて隣接
する太陽電池単体の電極に順次接続するようにしたので
、1ウエハ内に複数個の太陽電池単体を形成でき、隣接
する太陽電池を直列接続させる場合に、接続段差が生じ
ることがなく単純な配線構造で、その接続作業も容易に
でき、さらに接続時の太陽電池本体への物理的ストレス
も低減することができる。
〔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ヘテロフェイス型CyaA
s太陽電池単体の各製造工程における断面構造図を示し
、第3図と同一符号は同一または相当部分を示すもので
ある。
以下その製造方法について説明する。
■ まず、半絶縁性GaAs基板9上に有機金属気相成
長法(MOCVD法)によりn−GaAs層2を成長さ
せ(図a)、ウェハ表面の一部分を選択的にエツチング
してそれぞれn−GaAs層2、半絶縁性GaAs基板
9表面に露呈した凹みを形成する(図b)。
■ 次に、その上にMOCVD法によりp−GaAs層
39表面再結合防止用のp−AfGaAS窓]110を
成長させ、さらにその上に光CVD法によりSi3N4
からなる反射防止膜11を堆積させる(図C)。
■ 次に、凹み部分のみを選択的にエツチングしてp−
GaAs層3を露呈させ、その上にp型電極13を形成
する(図d)。
■ 次に、ウェハ内の上記凹み部分とは別の領域を選択
的にエツチングしてn−GaAs層2゜半絶縁性Cya
As基板9の露呈した凹みを形成し、その上にn型電極
12を形成する(図e)。
■ 最後に、半絶縁性GaAs基板9の裏面側をエツチ
ング、あるいは研削、エツチングすることにより、n型
電極12.P型電極13の一部を裏面に露呈させ、それ
ぞれメツキ法等により補強形成する(図r)。
第2図は、第1図のへテロフェイス型GaAs太陽電池
単体の製造方法を用い、1ウニA上へ太陽電池単体を集
積化した場合の一実施例を示す断面構造図である。図に
おいて、14はp、n両電極接続用の配線金属である。
また15はそれぞれの太陽電池単体間の電気的短絡を防
ぐために半絶縁性GaAs基板9まで達するようにして
設けられた溝である。
図かられかるように、1つの太陽電池単体裏面のn型電
極12が別の隣接する太陽電池単体の裏面のP型電極1
3に順次、配線金属14によって接続されている。
このように本実施例では、p、n接合部の絶縁を半絶縁
性CyaAs基板9にて行ない、第1,2導電用電極を
太陽電池能動領域に設けた凹み部に形成し、太陽電池単
体を複数個接続する場合には、基板9裏面側に露呈した
電極に、隣接する太陽電池の電極を順次接続するととも
に、隣合う太陽電池単体間に半絶縁性GaAs基板9ま
で達する溝15を設けたので、簡単な技術で、太陽電池
を1ウエハ内に複数個形成できるとともに、太陽電池単
体を複数個接続して太陽電池モジュールを作成する場合
に、接続段差が生じることがなく配線構造を単純にでき
、また接続作業も容易にでき、さらに接続時の物理的ス
トレスも低減することができる。
なお、上記実施例では太陽電池の基板に半絶縁性GaA
s基板9を用いたものを示したが、用いられる基板はこ
れに限られるものではなく、例えばサファイアや、In
P等の絶縁性のもの、あるいはGaAs以外の半絶縁性
の材料からなるものを用いてもよい。
また上記実施例では太陽電池の能動領域の材料としてG
aAsやA1.GaAsを用いたが、例えばInP、G
aAsP、InGaAsP等他の材料であってもかまわ
ない。
〔発明の効果) 以上のように、この発明に係る太陽電池及びその製造方
法によれば、基板に絶縁性もしくは半絶縁性のものを用
い、その上に太陽電池能動層となるpn接合を有する半
導体結晶層を形成し、このp型、n型半導体結晶層上に
それぞれ形成したp型、n型導電用電極の一部を基板裏
面に露呈させ、この露呈した電極を用いて隣接する太陽
電池単体の電極に順次接続するようにしたので、簡単な
製造方法にて太陽電池を実現でき、また容易に多数個の
太陽電池を1ウエハ内で直列接続させて太陽電池モジュ
ールを作成することができ、その際の接続作業も容易で
あり、かつ熱等の物理的ストレスも低減でき、電気特性
が劣化することがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるヘテロフェイス型G
aAs太陽電池単体の各製造工程における断面構造図、
第2図は上記第1図の製造方法を用いて1ウエハ上へ太
陽電池を集積化した場合の一実施例を示す断面構造図、
第3図は従来の太陽電池単体を複数個接続してなる太陽
電池モジュールの構造を示す断面図である。 図において、1はn−GaAs基板、2はn−GaAs
層、3はp−GaAs層、4は第1接着剤、5はカバー
ガラス、9は半絶縁性GaAs基板、10はp−AfG
aAs窓層、11は反射防止膜、12はn型電極、13
はp型電極、14は配線金属、15は溝である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)裏面まで貫通した1対の穴を有する絶縁性もしく
    は半絶縁性の基板と、 該基板上に形成された第1導電型半導体結晶層と、 上記対をなす穴の片方の穴の側面を含み、上記第1導電
    型半導体結晶層の表面に形成された第2導電型半導体結
    晶層と、 該第2導電型半導体結晶層が形成されていない側の穴の
    第1導電型半導体結晶層表面と、これに続く基板裏面の
    一部に連続して形成され、第1導電型半導体結晶層のみ
    を導通させる第1導電用電極と、 上記第2導電型半導体結晶層が形成された側の穴の該第
    2導電型半導体結晶層の表面と、これに続く基板の裏面
    の一部に連続して形成され、第2導電半導体結晶層のみ
    を導通させる第2導電用電極とを備えた太陽電池単体を
    含むことを特徴とする太陽電池。
  2. (2)上記太陽電池単体の基板裏面の第1導電用電極を
    、隣接する別の太陽電池単体の基板裏面の第2導電用電
    極に順次接続するとともに、太陽電池単体間に基板まで
    達する溝を設けてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の太陽電池。
  3. (3)基板に半絶縁性GaAs基板を用い、半導体結晶
    層にGaAsエピタキシャル結晶層を用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の太陽電池。
  4. (4)絶縁性もしくは半絶縁性の基板上に第1導電型半
    導体結晶層を成長させる工程と、 該第1導電型半導体結晶層と基板の一部とを選択的にエ
    ッチングして凹みを形成する工程と、露呈した第1半導
    体結晶層および基板の上に第2導電型半導体結晶層を成
    長させる工程と、該第2導電型半導体結晶層の上に第2
    導電用電極を形成する工程と、 上記第1半導体結晶層、第2半導体結晶層、基板の一部
    を選択的にエッチングして上記凹みとは別の基板の途中
    まで達する凹みを形成する工程と、該凹み上に露呈され
    た基板及び第1半導体結晶層の上に第1導電用電極を形
    成する工程と、基板裏面側よりの処理により上記それぞ
    れの凹みの底部の第1および第2導電用電極を露呈させ
    る工程と、 上記基板裏面処理により、基板裏面に露呈した第1およ
    び第2導電用電極を補強形成した後に、上記第1導電用
    電極を隣接する太陽電池単体の第2導電用電極に順次配
    線金属を介して接続するとともに隣接する太陽電池単体
    間に基板まで達する絶縁用の溝を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
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