JPH0831617B2 - 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Info
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- JPH0831617B2 JPH0831617B2 JP2102633A JP10263390A JPH0831617B2 JP H0831617 B2 JPH0831617 B2 JP H0831617B2 JP 2102633 A JP2102633 A JP 2102633A JP 10263390 A JP10263390 A JP 10263390A JP H0831617 B2 JPH0831617 B2 JP H0831617B2
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- H01L31/0693—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells the devices including, apart from doping material or other impurities, only AIIIBV compounds, e.g. GaAs or InP solar cells
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
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。
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。
第３図はガリウム砒素間構造及び接続技術：アイイー
イーイー ピー・ブイ・エス・シー 1985 663頁「GaAs
Interconnect Design and Weld Technology:IEEE PVSC-
1985 p633」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−GaAs層２とｐ−GaAs層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
部電極とがインタコネクタ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
続剤７によりハニカムボード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。
イーイー ピー・ブイ・エス・シー 1985 663頁「GaAs
Interconnect Design and Weld Technology:IEEE PVSC-
1985 p633」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−GaAs層２とｐ−GaAs層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
部電極とがインタコネクタ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
続剤７によりハニカムボード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。
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つの電極間をインタコ
ネクタ６で接続する作業が困難であるばかりでなく、イ
ンタコネクタ６の構造も複雑になるという問題点があっ
た。
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つの電極間をインタコ
ネクタ６で接続する作業が困難であるばかりでなく、イ
ンタコネクタ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。
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64-82570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。
容易にしようとしたもとして、例えば特開昭64-82570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。
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。
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。
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。
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。
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。
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GaAs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。
１図は本発明の一実施例によるヘテロフェイス型GaAs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）、
ウエハ表面の一部分を選択的にエッ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）。
（MOCVD法）によりｎ−GaAs層２を成長させ（図ａ）、
ウエハ表面の一部分を選択的にエッ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3,表面再
結合防止用のｐ−AlGaAs窓層10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）。
結合防止用のｐ−AlGaAs窓層10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ッチングして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）。
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、ウエハ内の上記凹み部分とは別の領域を選択
的にエッチングしてｎ−GaAs層2,半絶縁性GaAs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）。
的にエッチングしてｎ−GaAs層2,半絶縁性GaAs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の裏面側をエッチン
グ、あるいは研削，エッ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、それぞれメッ
キ法等により補強形成する（図ｆ）。
グ、あるいは研削，エッ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、それぞれメッ
キ法等により補強形成する（図ｆ）。
第２図は、第１図のヘテロフェイス型GaAs太陽電池単
体の製造方法を用い、１ウエハ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。
体の製造方法を用い、１ウエハ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。
図からわかるように、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13
に順次、配線金属14によって接続されている。
電極12が別の隣接する太陽電池単体の裏面のｐ型電極13
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GaAs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製する場合に、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。
性GaAs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製する場合に、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GaAs
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、例えばサファイヤや、InP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。
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、例えばサファイヤや、InP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
GaAsやAlGaAsを用いたが、例えばInP,GaAsP,InGaAsP等
他の材料であってもかまわない。
GaAsやAlGaAsを用いたが、例えばInP,GaAsP,InGaAsP等
他の材料であってもかまわない。
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
を作製することができ、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。
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
を作製することができ、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。
第１図はこの発明の一実施例によるヘテロフェイス型Ga
As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−AlGaAs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一又は相当部分を示す。
As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−AlGaAs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一又は相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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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