JPS59129478A - 直列接続型薄膜太陽電池 - Google Patents
直列接続型薄膜太陽電池Info
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- JPS59129478A JPS59129478A JP58004616A JP461683A JPS59129478A JP S59129478 A JPS59129478 A JP S59129478A JP 58004616 A JP58004616 A JP 58004616A JP 461683 A JP461683 A JP 461683A JP S59129478 A JPS59129478 A JP S59129478A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
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- 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
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- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/044—PV modules or arrays of single PV cells including bypass diodes
- H01L31/0443—PV modules or arrays of single PV cells including bypass diodes comprising bypass diodes integrated or directly associated with the devices, e.g. bypass diodes integrated or formed in or on the same substrate as the photovoltaic cells
-
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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】
本発明は透明絶縁基板上に形成された直列接続型薄膜太
陽電池に関する。
陽電池に関する。
第１図はそのような太陽電池を示し、光はガラス等から
なる透明絶縁基板１を通過して光電発生領域に入射する
。基板１の上には透明電極２を介してアモルファスシリ
コン（ａ−８ｉ）層３が形成される。ａ−８ｉ層３は透
明電極２の側からｐ層、ｉ層（ノンドープ層）、ｎ層の
順にパターン状に分離形成されている。次に金属電極４
が同様にパターン形成されて複数の太陽電池ユニッ）１
０ができ上がる。金属電極４が隣接ユニットの透明電極
２に接触するように形成されることによシ、−挙に直列
接続された集積型の太陽電池セルができあがる。この薄
膜太陽電池において、単位ユニット１０の何れかが局所
的に遮蔽物で覆われ、発電能力が劣ったとき、そのユニ
ットが逆バイアスを受けて劣化したり、太陽電池全体の
発電能力を低下させたりすることがないようにダイオー
ド１１を逆並列に接続することが知られている。ところ
が、保護ダイオードを薄膜太陽電池と別に調達して接続
することは、材料費、リード付は工数等の点でコストが
かさみ、低コスト太陽電池を作成する上からは、マイナ
スの要因を生じることになる。
なる透明絶縁基板１を通過して光電発生領域に入射する
。基板１の上には透明電極２を介してアモルファスシリ
コン（ａ−８ｉ）層３が形成される。ａ−８ｉ層３は透
明電極２の側からｐ層、ｉ層（ノンドープ層）、ｎ層の
順にパターン状に分離形成されている。次に金属電極４
が同様にパターン形成されて複数の太陽電池ユニッ）１
０ができ上がる。金属電極４が隣接ユニットの透明電極
２に接触するように形成されることによシ、−挙に直列
接続された集積型の太陽電池セルができあがる。この薄
膜太陽電池において、単位ユニット１０の何れかが局所
的に遮蔽物で覆われ、発電能力が劣ったとき、そのユニ
ットが逆バイアスを受けて劣化したり、太陽電池全体の
発電能力を低下させたりすることがないようにダイオー
ド１１を逆並列に接続することが知られている。ところ
が、保護ダイオードを薄膜太陽電池と別に調達して接続
することは、材料費、リード付は工数等の点でコストが
かさみ、低コスト太陽電池を作成する上からは、マイナ
スの要因を生じることになる。
本発明は各ユニットにこのような保護ダイオードが接続
され、しかもリード付けの手数のない薄膜太陽電池を提
供することを目的とする。
され、しかもリード付けの手数のない薄膜太陽電池を提
供することを目的とする。
この目的は、共通透明絶縁基板上に透明電極、非晶質半
導体層、金属電極が積層されて々る太陽電池ユニットお
よびダイオードがそれぞれ複数個形成され、ダイオード
は互に所定の値以下の距離をおいて太陽電池ユニット中
に配置され、太陽電池ユニット相互間の直列接続あるい
は太陽電池ユニットとダイオードとの逆並列接続のため
に金属電極の延長部が透明電極と接触せしめられるとと
Ｋよシ達成される。
導体層、金属電極が積層されて々る太陽電池ユニットお
よびダイオードがそれぞれ複数個形成され、ダイオード
は互に所定の値以下の距離をおいて太陽電池ユニット中
に配置され、太陽電池ユニット相互間の直列接続あるい
は太陽電池ユニットとダイオードとの逆並列接続のため
に金属電極の延長部が透明電極と接触せしめられるとと
Ｋよシ達成される。
以下図を引用して本発明の実施例について説明する。第
２図（ａ）〜（ｃ）において、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ −ＡＩ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ
−Ｂｌ線断面図である。複数の太陽電池ユニツ）２０，
３０，４０゜５０Ｆｉ第１図のセル１０と同様な構造で
それぞれ透明絶縁基板１の上に積層された透明電極２２
゜３２．４２，５２、ａ−８ｉ層２３，３３，４３゜５
３、金属電極２４，３４，４４．５４から形成されてい
る。透明電極３２，４２．５２は隣接ユニットの金属電
極２４，３４．４４とそれぞれ電気的に接続されている
ので、各太陽電池ユニツ）２０．３０，４０．５０は直
列に接続されていることになる。太陽電池ユニットの間
に等距離で配置された保護ダイオード６１，７１，８１
．９１は太陽電池ユニットと同様透明電極６２．７２゜
８２．９２、ａ−８ｉ層６３．７３．８３．９３、金属
電極６４．７４．８４．９４の積層構造をなしている。
２図（ａ）〜（ｃ）において、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ −ＡＩ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ
−Ｂｌ線断面図である。複数の太陽電池ユニツ）２０，
３０，４０゜５０Ｆｉ第１図のセル１０と同様な構造で
それぞれ透明絶縁基板１の上に積層された透明電極２２
゜３２．４２，５２、ａ−８ｉ層２３，３３，４３゜５
３、金属電極２４，３４，４４．５４から形成されてい
る。透明電極３２，４２．５２は隣接ユニットの金属電
極２４，３４．４４とそれぞれ電気的に接続されている
ので、各太陽電池ユニツ）２０．３０，４０．５０は直
列に接続されていることになる。太陽電池ユニットの間
に等距離で配置された保護ダイオード６１，７１，８１
．９１は太陽電池ユニットと同様透明電極６２．７２゜
８２．９２、ａ−８ｉ層６３．７３．８３．９３、金属
電極６４．７４．８４．９４の積層構造をなしている。
保護ダイオードのｎ層側電極、すなわち金属電極６４．
７４．８４．９４が太陽電池のｐ層側’ａ極、すなわち
透明電極２２ 、３２ 、４２゜５２に接続されている
。また太陽電池のｎ層電極、すなわち金属電極２４．３
４，４４．５４が保護ダイオードのｐ形電極、すなわち
透明電極６２゜７２．８２．９２と接続されている。こ
うして保護ダイオード６１，７１，８１．９１は太陽電
池ユニット２０．３０．４０．５０と逆並列接続された
ことになる。
７４．８４．９４が太陽電池のｐ層側’ａ極、すなわち
透明電極２２ 、３２ 、４２゜５２に接続されている
。また太陽電池のｎ層電極、すなわち金属電極２４．３
４，４４．５４が保護ダイオードのｐ形電極、すなわち
透明電極６２゜７２．８２．９２と接続されている。こ
うして保護ダイオード６１，７１，８１．９１は太陽電
池ユニット２０．３０．４０．５０と逆並列接続された
ことになる。
次にこの実施例において電流径路を考えてみも通常の太
陽電池の発電状況において、各ユニット２３→２２に流
れる。今、ユニット４ｏがじゃへいされ、光起電力が発
生しなかったとしてみると。
陽電池の発電状況において、各ユニット２３→２２に流
れる。今、ユニット４ｏがじゃへいされ、光起電力が発
生しなかったとしてみると。
電流の流れがこのユニットにおいてたちきられ太陽電池
全体として出力がとシ出せなくなる。これを防ぐために
保護ダイオードを設けるのであるがこの場合の電池経路
は、５２→４４→８２→８３→８４→４２→３４となシ
、光起電力を発生するユニットがつながる。金属電極の
抵抗は小さいのでこれによって生ずる電圧低下は、問題
にならないが、透明電極は太陽電池への光入射面の反射
率を抑えねばならない関係上厚さはある値以下に抑える
必要があり、捷た比抵抗も高いので大電流が透明電極を
流れると大きい電圧低下が発生する。
全体として出力がとシ出せなくなる。これを防ぐために
保護ダイオードを設けるのであるがこの場合の電池経路
は、５２→４４→８２→８３→８４→４２→３４となシ
、光起電力を発生するユニットがつながる。金属電極の
抵抗は小さいのでこれによって生ずる電圧低下は、問題
にならないが、透明電極は太陽電池への光入射面の反射
率を抑えねばならない関係上厚さはある値以下に抑える
必要があり、捷た比抵抗も高いので大電流が透明電極を
流れると大きい電圧低下が発生する。
保護ダイオードに関しては、電流の流れる方向に対して
巾の広いダイオード構造とし、また透明電極部の電流の
流れ方向の長さを小さくすることにより、この部分にお
ける電圧低下、又は透明電極部における電力損失を小さ
く抑えることが可能である。太陽電池部の透明電極の部
分、例えば電極４２については太陽電池の有効面積部分
を大きくするために、この長さく図の左右方向）をでき
る ５− だけ大きくとる必要がある。しかし、大きくしすぎると
透明電極部における電力損失が太陽電池の形状因子、短
絡電流に大きい影響を及を丁すのである値以下に制限す
る必要がある。この値が約１．５鋸である。従って太陽
電池ユニットの面積が大きくなるにつれて、一つの太陽
電池ユニットに対して一つの保護ダイオードでは十分に
保護の役割を果すことができなく々る。巾２０αの太陽
電池ユニットを作成し、これに１つの保護ダイオードを
太陽電池の一端に組みこんだとき保護ダイオードの効果
が上がらず保護ダイオードの反対側の端部において太陽
電池の破壊がおこりゃすいことがあった。これは以上考
察したように保護ダイオードの効果が太陽電池ユニット
に及んでいないためであると考えられる。
巾の広いダイオード構造とし、また透明電極部の電流の
流れ方向の長さを小さくすることにより、この部分にお
ける電圧低下、又は透明電極部における電力損失を小さ
く抑えることが可能である。太陽電池部の透明電極の部
分、例えば電極４２については太陽電池の有効面積部分
を大きくするために、この長さく図の左右方向）をでき
る ５− だけ大きくとる必要がある。しかし、大きくしすぎると
透明電極部における電力損失が太陽電池の形状因子、短
絡電流に大きい影響を及を丁すのである値以下に制限す
る必要がある。この値が約１．５鋸である。従って太陽
電池ユニットの面積が大きくなるにつれて、一つの太陽
電池ユニットに対して一つの保護ダイオードでは十分に
保護の役割を果すことができなく々る。巾２０αの太陽
電池ユニットを作成し、これに１つの保護ダイオードを
太陽電池の一端に組みこんだとき保護ダイオードの効果
が上がらず保護ダイオードの反対側の端部において太陽
電池の破壊がおこりゃすいことがあった。これは以上考
察したように保護ダイオードの効果が太陽電池ユニット
に及んでいないためであると考えられる。
そこで、現実的な太陽電池についてどの程度まで一つの
ダイオードで太陽電池を保護できるか考えてみる。第２
図（ａ）に示した一つのユニット内の二つの保護ダイオ
ード、例えば６１．６５間の距離をＶとする。ダイオー
ド６１．６５の中点から ６− みたときの保護ダイオード６１までの透明電極２２の抵
抗を見積ると次のようになる。
ダイオードで太陽電池を保護できるか考えてみる。第２
図（ａ）に示した一つのユニット内の二つの保護ダイオ
ード、例えば６１．６５間の距離をＶとする。ダイオー
ド６１．６５の中点から ６− みたときの保護ダイオード６１までの透明電極２２の抵
抗を見積ると次のようになる。
たｙし、ａは第２図（ｂ）に示すように太陽電池の透明
電極の幅、ａｏは第２図（ａ）に示すように太陽電池の
透明電極のダイオード部のための凹部の深さ、ＲＯは透
明電極のシート抵抗である。流れ込む電流は太陽電池の
電流密度をＪとするとＪ・−・ａ、従って発生する電圧
ドロップ△Ｖは、 とカリ、 ａ ＝ １．５ ｃｍ ％Ｊ ＝ １０ｍ
Ａ／！、ａｏ＝５簡、Ｒｏ＝１０Ω／口とすると となる。第３図に示すように、この電圧ドロップΔＶは
抵抗１２であられされ、保瞳ダイオード１１に電流が流
れる場合の類ドロップｖＦとして、太陽電池１０の逆耐
圧焉の関係は次のようでなければならない。
電極の幅、ａｏは第２図（ａ）に示すように太陽電池の
透明電極のダイオード部のための凹部の深さ、ＲＯは透
明電極のシート抵抗である。流れ込む電流は太陽電池の
電流密度をＪとするとＪ・−・ａ、従って発生する電圧
ドロップ△Ｖは、 とカリ、 ａ ＝ １．５ ｃｍ ％Ｊ ＝ １０ｍ
Ａ／！、ａｏ＝５簡、Ｒｏ＝１０Ω／口とすると となる。第３図に示すように、この電圧ドロップΔＶは
抵抗１２であられされ、保瞳ダイオード１１に電流が流
れる場合の類ドロップｖＦとして、太陽電池１０の逆耐
圧焉の関係は次のようでなければならない。
Ｖ、 ＞八Ｖ ＋ Ｖ。
アモルファスダイオードの順方向電流Ｉは、１−当シ
叉翻
、！ｎｋＴ
Ｉ＝１０ （ｅ −１） （Ａ）但し、ｅＦ
ｉ素電荷、ｎは定数で通常１．５、ｋはオルラマン定数
、Ｔは絶対温度である。これより電流１０ｍＡおよびＩ
Ａ流す場合の順方向ドロップは０．８９Ｖ、１．Ｉ Ｖ
となり、順方向ドロップは約１■で電流によりほとんど
変わらない。従って次の関係式が成立する。
ｉ素電荷、ｎは定数で通常１．５、ｋはオルラマン定数
、Ｔは絶対温度である。これより電流１０ｍＡおよびＩ
Ａ流す場合の順方向ドロップは０．８９Ｖ、１．Ｉ Ｖ
となり、順方向ドロップは約１■で電流によりほとんど
変わらない。従って次の関係式が成立する。
ここで太陽電池の逆耐圧を太陽電池が大きくなって弱い
部分が存在するとして３■と見積った。こ ・うし
てｙの値が Ｖ ＜ ９．２ ｔｙｎ という制限を受けることになる。このことに第２図に示
すように、例えば保護ダイオード６１と６５を９．２
ｃｍよシ小さい距離で分散して１つの太陽電池内に配置
する必要を示している。太陽′電池が大きくなり、不完
全部分を含み逆耐圧が小さい部分が多くなると、保睦ダ
イオード間の距離Ｙはさらに小さくする必要がある。
部分が存在するとして３■と見積った。こ ・うし
てｙの値が Ｖ ＜ ９．２ ｔｙｎ という制限を受けることになる。このことに第２図に示
すように、例えば保護ダイオード６１と６５を９．２
ｃｍよシ小さい距離で分散して１つの太陽電池内に配置
する必要を示している。太陽′電池が大きくなり、不完
全部分を含み逆耐圧が小さい部分が多くなると、保睦ダ
イオード間の距離Ｙはさらに小さくする必要がある。
以上の結果、第４図の模型的に示すように２０６ＨＸ
３０ ｃｍ太陽電池セルにおいて、一つの太陽電池ユニ
ット２０などに４個の保護ダイオード１１を互に５ｍの
距離を離して第２図に示した方法で作成した。この結果
セル特性の劣化が非常に減少した。
３０ ｃｍ太陽電池セルにおいて、一つの太陽電池ユニ
ット２０などに４個の保護ダイオード１１を互に５ｍの
距離を離して第２図に示した方法で作成した。この結果
セル特性の劣化が非常に減少した。
以上述べたように、本発明は直列接続される太陽電池ユ
ニットに逆バイアスが加わるととによる劣化を防ぐため
に逆並列接続される保腰ダイオードを共通透明絶縁基板
上に太陽電池ユニットと同一構造でかつ太陽電池の逆耐
圧よシきまる距離以下の距離を置いて分散配置するもの
で、これにより信頼性の高い薄膜太陽電池が構成され、
得られ ９− る効果はすこぶる高い。
ニットに逆バイアスが加わるととによる劣化を防ぐため
に逆並列接続される保腰ダイオードを共通透明絶縁基板
上に太陽電池ユニットと同一構造でかつ太陽電池の逆耐
圧よシきまる距離以下の距離を置いて分散配置するもの
で、これにより信頼性の高い薄膜太陽電池が構成され、
得られ ９− る効果はすこぶる高い。
、 第１図は薄膜太陽電池に保護ダイオードを接続した
従来形の構造を示す斜視図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本
発明の一実施例の太陽電池と同一構造の保護ダイオード
をつくシこんだ薄膜太陽電池を示し、（ａ）は平面図、
（ｈ）は（ａ）のＡ −Ａ’線断面図、（ｃ）はＢ −
Ｂｌ線断面図、第３図は光の遮蔽等で太陽電池の光起電
力が発生しないため保護ダイオードに電流が流れる場合
の等価回路図、第４図は本発明の一実施例の採掘ダイオ
ードの分散配置図である。 １・・・透明絶縁基板、１０．２０．３０．４０゜５０
・・・太陽電池ユニット、１１，６１，６５゜７１．８
１．９１・・・保護ダイオード。 １０− −３３４− 四 ミ１ − ト
従来形の構造を示す斜視図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本
発明の一実施例の太陽電池と同一構造の保護ダイオード
をつくシこんだ薄膜太陽電池を示し、（ａ）は平面図、
（ｈ）は（ａ）のＡ −Ａ’線断面図、（ｃ）はＢ −
Ｂｌ線断面図、第３図は光の遮蔽等で太陽電池の光起電
力が発生しないため保護ダイオードに電流が流れる場合
の等価回路図、第４図は本発明の一実施例の採掘ダイオ
ードの分散配置図である。 １・・・透明絶縁基板、１０．２０．３０．４０゜５０
・・・太陽電池ユニット、１１，６１，６５゜７１．８
１．９１・・・保護ダイオード。 １０− −３３４− 四 ミ１ − ト
Claims (1)
- １）共通透明絶縁基板上に透明電極、非晶質半導体層、
金属電極が積層され太陽電池ユニットおよびダイオード
がそれぞれ複数個形成され、ダイオードは互に所定の値
以下の距離をおいて太陽電池ユニット中に配置され、太
陽電池ユニット相互間の直列接続あるいは太陽電池ユニ
ットとダイオードとの逆並列接続のために金属電極の延
長部が透明電極と接触せしめられたことを特徴とする直
列接続型薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004616A JPS59129478A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 直列接続型薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004616A JPS59129478A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 直列接続型薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59129478A true JPS59129478A (ja) | 1984-07-25 |
| JPH0470790B2 JPH0470790B2 (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=11588986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004616A Granted JPS59129478A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 直列接続型薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59129478A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1258925A2 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-20 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film photoelectric conversion module |
| WO2020127142A1 (de) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Schaltungsanordnung zur stromerzeugung mit serienverschalteten solarzellen mit bypass-dioden |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004616A patent/JPS59129478A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1258925A2 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-20 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film photoelectric conversion module |
| EP1258925A3 (en) * | 2001-05-17 | 2007-03-21 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film photoelectric conversion module |
| WO2020127142A1 (de) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Schaltungsanordnung zur stromerzeugung mit serienverschalteten solarzellen mit bypass-dioden |
| CN113243051A (zh) * | 2018-12-20 | 2021-08-10 | 于利希研究中心有限公司 | 用具有旁路二极管的串联连接的太阳能电池发电的电路布置 |
| US11569400B2 (en) | 2018-12-20 | 2023-01-31 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Circuit configuration for power generation comprising series-connected solar cells having bypass diodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0470790B2 (ja) | 1992-11-11 |
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