JPS58162073A - モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 - Google Patents
モノリシツクカスケ−ド形太陽電池Info
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- JPS58162073A JPS58162073A JP57044662A JP4466282A JPS58162073A JP S58162073 A JPS58162073 A JP S58162073A JP 57044662 A JP57044662 A JP 57044662A JP 4466282 A JP4466282 A JP 4466282A JP S58162073 A JPS58162073 A JP S58162073A
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—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
- H01L31/04—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
- H01L31/06—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 potential barriers
- H01L31/068—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 potential barriers 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
- H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】
本発#4は、禁止帯幅の異なる半導体のpn接合を多層
に積層することにより、変換効率を高めたモノリシック
カスケード形太陽電池K11Ilするものである。
に積層することにより、変換効率を高めたモノリシック
カスケード形太陽電池K11Ilするものである。
一1lItIAの半導体のpn接合を用いた太陽電池の
変換動*は、最適蒙止帯幅(約741・V)の半導体を
用いても、最大的B%である。その理由は、太陽光スペ
クトルのうち、半導体の禁止帯幅以上のエネルギの光は
、半導体中を透過し利用できないからである。したがっ
て、それ以上の高効率を実現するためKは、多11@l
の禁止帯幅のMなる半導体を用いて太陽光スペクトルを
幅広く利用する必要がある。このような太陽電池として
%禁止帯幅の興なる半導体のpm接合を同一基板上に多
層KIi層したモノリシックカスケード形太陽電池と秤
ばれるものがある。
変換動*は、最適蒙止帯幅(約741・V)の半導体を
用いても、最大的B%である。その理由は、太陽光スペ
クトルのうち、半導体の禁止帯幅以上のエネルギの光は
、半導体中を透過し利用できないからである。したがっ
て、それ以上の高効率を実現するためKは、多11@l
の禁止帯幅のMなる半導体を用いて太陽光スペクトルを
幅広く利用する必要がある。このような太陽電池として
%禁止帯幅の興なる半導体のpm接合を同一基板上に多
層KIi層したモノリシックカスケード形太陽電池と秤
ばれるものがある。
ところが、これまでに作l118れたモノリシックカス
ケード形太陽電池の変換効率を工、理論的に予想される
ものよりも着しく低いものであった。例えば、 GaA
jAsとGaAsのモノリシンクカスケード形太陽電池
では、Jj−30sの置換効率が理論的に期待されるに
もかかわらず、実際の効率は13%程匿で、 GaA−
単独の太陽電池の場合の効率x襲よりも&するかに小さ
いものであった。その原因は。
ケード形太陽電池の変換効率を工、理論的に予想される
ものよりも着しく低いものであった。例えば、 GaA
jAsとGaAsのモノリシンクカスケード形太陽電池
では、Jj−30sの置換効率が理論的に期待されるに
もかかわらず、実際の効率は13%程匿で、 GaA−
単独の太陽電池の場合の効率x襲よりも&するかに小さ
いものであった。その原因は。
GaAjAm層内およびGaAs層内の各pm接合部で
発生した光キャリアを有効に外iBK取出すためのこれ
ら両層間の電気的接続機構に間朧があることに存する。
発生した光キャリアを有効に外iBK取出すためのこれ
ら両層間の電気的接続機構に間朧があることに存する。
この間紬を纂1図により更に詳述する。GaAIAm層
とGaAg+層との間の電気的接続は、第1図に示すよ
うに、n+形GaA−基板lの上のGaAa NコとG
ajkJAs f@ Jとの間TK、 GaAjAsの
高不純物濃W接合(p++n++接合)参を形成し、こ
の接合部でのトンネル現象な利用するものであった。な
お、I k”LGaA/As層Jのオーム性電極である
。十分に低抵抗で、かつ光吸収の小さいpm 接合部
を実現するためKは、不純物製置がto cm 以上
で、厚さが1000 A以下のGaAjAsのp 層#
aおよびn++層+bt形成する必要がある。しかしな
がら、01ムlAsにこのような高濃度不純物な再現性
よく添加することは極めて困難であり、また、たとえ添
加されても、その上のGaAJAs層Jの成長中に添加
不純物が上下の層に拡散してしまい、その分布が極めて
広く拡がるという問題があった。このような原因のため
に1期待されるよっな藩い低抵抗のptt 接合・は
実現され千いなかった。
とGaAg+層との間の電気的接続は、第1図に示すよ
うに、n+形GaA−基板lの上のGaAa NコとG
ajkJAs f@ Jとの間TK、 GaAjAsの
高不純物濃W接合(p++n++接合)参を形成し、こ
の接合部でのトンネル現象な利用するものであった。な
お、I k”LGaA/As層Jのオーム性電極である
。十分に低抵抗で、かつ光吸収の小さいpm 接合部
を実現するためKは、不純物製置がto cm 以上
で、厚さが1000 A以下のGaAjAsのp 層#
aおよびn++層+bt形成する必要がある。しかしな
がら、01ムlAsにこのような高濃度不純物な再現性
よく添加することは極めて困難であり、また、たとえ添
加されても、その上のGaAJAs層Jの成長中に添加
不純物が上下の層に拡散してしまい、その分布が極めて
広く拡がるという問題があった。このような原因のため
に1期待されるよっな藩い低抵抗のptt 接合・は
実現され千いなかった。
このように、従来のモノリンツクカスケード形太陽電池
で汀、各半導体層間の電気的接続のために高不純物製置
接合を用いる構造であったから、電気的接続部の抵抗が
大きく、また、高不純物濃度接合部での光吸収が無視で
きないので、変換効率を向上させることができなかった
。
で汀、各半導体層間の電気的接続のために高不純物製置
接合を用いる構造であったから、電気的接続部の抵抗が
大きく、また、高不純物濃度接合部での光吸収が無視で
きないので、変換効率を向上させることができなかった
。
そこで、本発明の目的は、上述の欠点を除去して、a造
が簡単で高効率のモノリンツクカスケード形太陽電池を
提供することにある。
が簡単で高効率のモノリンツクカスケード形太陽電池を
提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、各半導体層
間の電気的接続を層間に埋込んだオーム性金XSにより
行5ようKする。
間の電気的接続を層間に埋込んだオーム性金XSにより
行5ようKする。
半導体の多層膜の成長過程で、半導体層間に金属膜を埋
込むことは、従来はほとんど行われていなかった1本発
明者らは1分子−エピタキシャル法(Mail法)およ
び気相エピタキシャル成長法(VPI法)による半導体
の多層膜の成長において、金属膜を半導体層間に埋込む
ことが可能である′ことを見い出した。特に、MBI法
が金属膜を埋込んだ多層膜の形成九適していることを明
らかにした。
込むことは、従来はほとんど行われていなかった1本発
明者らは1分子−エピタキシャル法(Mail法)およ
び気相エピタキシャル成長法(VPI法)による半導体
の多層膜の成長において、金属膜を半導体層間に埋込む
ことが可能である′ことを見い出した。特に、MBI法
が金属膜を埋込んだ多層膜の形成九適していることを明
らかにした。
本発#4は、このようなfa織の下になしたものであっ
て、半導体層間に厘込む金属として半導体に対してオー
ム性接触を形成する金属を選び、この金MKよりモノリ
シンクカスケード形太陽電池(おける各半導体層間の電
気的接続を行うようKjる。
て、半導体層間に厘込む金属として半導体に対してオー
ム性接触を形成する金属を選び、この金MKよりモノリ
シンクカスケード形太陽電池(おける各半導体層間の電
気的接続を行うようKjる。
以下に図面を参照して本発明を説明する。
本発明によるGaAJAmとGaAsのモノリシンクカ
スケード形太陽電池の実施例を第2図に示す。ここて、
lI&l GmAm基板、/J k’s基板//上に配
置したGaAs層、/JはGaAs層12上に配置した
GaAJAm層。
スケード形太陽電池の実施例を第2図に示す。ここて、
lI&l GmAm基板、/J k’s基板//上に配
置したGaAs層、/JはGaAs層12上に配置した
GaAJAm層。
15はGaAJAs N/3のオーム性電極、/4tX
層/2と13との間に配置した埋込みkl膜である。な
お%実際の太陽電池では、GaAjAs層13の上に、
4階として、禁止帯幅の大きいGaAJAm層が形成さ
れるが、これは、本発明の説明においては本質的なもの
でないので、省略する。
層/2と13との間に配置した埋込みkl膜である。な
お%実際の太陽電池では、GaAjAs層13の上に、
4階として、禁止帯幅の大きいGaAJAm層が形成さ
れるが、これは、本発明の説明においては本質的なもの
でないので、省略する。
第一図の太陽電池をMBIi法によって製造する場合の
工程について説明する。まず、鏡面研磨したGaAm基
板//上に、内@VCp*接合を有するGaAs層/2
を形成する1次に、 GalS層)λ上に、材質がT&
で所定のバター/を有する金属マスクを用(・て、Ai
膜16を形成する。さらに、金属マスクのない状態で、
内部KPIIII合を有するGaAjAs層/3を形成
する。最後に、上記の金属マスクを用いて、Al展/4
のパターンに重なる位置にオーム性′シ極15を形成す
る。
工程について説明する。まず、鏡面研磨したGaAm基
板//上に、内@VCp*接合を有するGaAs層/2
を形成する1次に、 GalS層)λ上に、材質がT&
で所定のバター/を有する金属マスクを用(・て、Ai
膜16を形成する。さらに、金属マスクのない状態で、
内部KPIIII合を有するGaAjAs層/3を形成
する。最後に、上記の金属マスクを用いて、Al展/4
のパターンに重なる位置にオーム性′シ極15を形成す
る。
GaAs層/2とGaAjAm層13との間に埋込んだ
Aj験/442 、 GaAs層12のp形餉城とGa
AjAm層/3のn影領域の双方に対してオーム性接触
を形成するので、 GaAs層lλのp影領域で発生し
たホール電流とGaAjAa層/j f) m影領域で
発生した電子電流を短絡する0丁なわち、このム4膜/
6により、GaAs層/2のpm接合とGaAJAs層
13のpm接合との良好な電気的接続を行うことができ
る。こりよ5に作製した本発明モノリシンクカスケード
形太陽電池に工、AM (air 111ams )
0の太陽光下で3%の変換効率配水し、従来のものに比
べて極めて優れていることがWA紹された。
Aj験/442 、 GaAs層12のp形餉城とGa
AjAm層/3のn影領域の双方に対してオーム性接触
を形成するので、 GaAs層lλのp影領域で発生し
たホール電流とGaAjAa層/j f) m影領域で
発生した電子電流を短絡する0丁なわち、このム4膜/
6により、GaAs層/2のpm接合とGaAJAs層
13のpm接合との良好な電気的接続を行うことができ
る。こりよ5に作製した本発明モノリシンクカスケード
形太陽電池に工、AM (air 111ams )
0の太陽光下で3%の変換効率配水し、従来のものに比
べて極めて優れていることがWA紹された。
ところで、半導体層間に堀込む金属としては。
半導体とのオーム性接触の形成の観点p・ら選択される
から、当然、半導体とは結晶構造や格子定数のIJ4な
った金属が用いられるのが一般的である。
から、当然、半導体とは結晶構造や格子定数のIJ4な
った金属が用いられるのが一般的である。
したがって、傘属展の直上−に成長する半導体装置内部
に汀、転位などの欠陥の発生や、あるいは半導体が多結
晶化することが予想される。しかしながら、埋込んだ金
属膜が占める面Mは、太陽電池の全受光面構の70%以
下であるため、金属股上のかかる結晶性の低下は、太陽
電池の変換効率の低下に重要な影響配与えるものではな
い。
に汀、転位などの欠陥の発生や、あるいは半導体が多結
晶化することが予想される。しかしながら、埋込んだ金
属膜が占める面Mは、太陽電池の全受光面構の70%以
下であるため、金属股上のかかる結晶性の低下は、太陽
電池の変換効率の低下に重要な影響配与えるものではな
い。
もしも、わずかな変換効率の低下が問題になる場合には
、第1図の場合のように、埋込みAI膜/6をGaAj
Am層/3のオーム性電極15の真下に形成丁ればよい
。GaAjAm層/3のうち、オーム性電極/Sの真下
の領域はこのオーム性電極/Sの隙となって太陽光が入
射しない領域である。すなわち、Aj @ /4の有無
にかかわらず、光キャリアの発生のない領域であるため
、第1図のような構造にすれば、この領域の結晶性の低
下が変換効率の低下の新たな原因になることはない。
、第1図の場合のように、埋込みAI膜/6をGaAj
Am層/3のオーム性電極15の真下に形成丁ればよい
。GaAjAm層/3のうち、オーム性電極/Sの真下
の領域はこのオーム性電極/Sの隙となって太陽光が入
射しない領域である。すなわち、Aj @ /4の有無
にかかわらず、光キャリアの発生のない領域であるため
、第1図のような構造にすれば、この領域の結晶性の低
下が変換効率の低下の新たな原因になることはない。
以上の説明を工、埋込み金属としてAjを用(・たGa
AJAs −G&Alモノリンツクカスケード形太陽電
池に関するものであるが、半導体の材料糸によっては、
一種類の金属で二l1iIlの半導体に対してオーム性
接触を形成するのが困難な場合が多い、そのような場合
には、上下の各々の半導体層に対してオーム性接触を形
成する二種類の金属を積層して用いればよい。例えば、
n形半導体層に対して&工、8量や8n、p形半導体層
に対してはz!1やMg等を使用する半導体との関係で
選択できる。
AJAs −G&Alモノリンツクカスケード形太陽電
池に関するものであるが、半導体の材料糸によっては、
一種類の金属で二l1iIlの半導体に対してオーム性
接触を形成するのが困難な場合が多い、そのような場合
には、上下の各々の半導体層に対してオーム性接触を形
成する二種類の金属を積層して用いればよい。例えば、
n形半導体層に対して&工、8量や8n、p形半導体層
に対してはz!1やMg等を使用する半導体との関係で
選択できる。
以上Ut明したように、本発明によれば、各半導体層間
の電気的接続を半導体層間に埋込んだオーム性金属を用
いて行うことによって、簡単な構造で、^い変換効率を
有するモノリシックカスケード形太陽電池を実現するこ
とができる。
の電気的接続を半導体層間に埋込んだオーム性金属を用
いて行うことによって、簡単な構造で、^い変換効率を
有するモノリシックカスケード形太陽電池を実現するこ
とができる。
第1図は従来のGaAJAs −G凰Amモノリシンク
カスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式的19T
向図%第λ図は本発明のGaAJAs −GaA易モノ
リシックカスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式
的断面図である。 /、 // −−−GaAm基板、 コ、 /2−
GaAs層。 J、 /j −GaAjAs層b 4’ −Ga
AjAaの高濃度不純物接合(p++n++接合)、 4(a ・= p++ −GaAjAs 、
41b −= n” −GaAjAm
、/s−GaAjAm層30オ一層性0オーム性電極
埋込みhim。 特許出願人 日本電信電話公社
カスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式的19T
向図%第λ図は本発明のGaAJAs −GaA易モノ
リシックカスケード形太陽電池の構造の一例を示す模式
的断面図である。 /、 // −−−GaAm基板、 コ、 /2−
GaAs層。 J、 /j −GaAjAs層b 4’ −Ga
AjAaの高濃度不純物接合(p++n++接合)、 4(a ・= p++ −GaAjAs 、
41b −= n” −GaAjAm
、/s−GaAjAm層30オ一層性0オーム性電極
埋込みhim。 特許出願人 日本電信電話公社
Claims (1)
- 禁止帯幅の異なる半導体のpn*合を多層に積層した構
造のモノリシンクカスケード形太陽電池において、前記
pn接合の各々を形成する半導体層間にオーム性金属を
埋込んで各pn1ii!合間の電気的接続を行うように
したことを特徴とするモノリシンクカスケード形太陽電
池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044662A JPS58162073A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044662A JPS58162073A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58162073A true JPS58162073A (ja) | 1983-09-26 |
JPS6257271B2 JPS6257271B2 (ja) | 1987-11-30 |
Family
ID=12697652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57044662A Granted JPS58162073A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58162073A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141331A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及びその製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5544793A (en) * | 1978-09-25 | 1980-03-29 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
JPS5633889A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57044662A patent/JPS58162073A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5544793A (en) * | 1978-09-25 | 1980-03-29 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
JPS5633889A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141331A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6257271B2 (ja) | 1987-11-30 |
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