KR20100024511A

KR20100024511A - 태양전지 셀

Info

Publication number: KR20100024511A
Application number: KR1020107001781A
Authority: KR
Inventors: 조스케 나카타
Original assignee: 교세미 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2010-03-05
Also published as: US20100132776A1; CN101689571B; AU2007356610B2; HK1138939A1; MX2009013770A; EP2175496A1; JP5225275B2; AU2007356610A1; CN101689571A; TW200905897A; JPWO2009011013A1; CA2693222A1; WO2009011013A1

Abstract

본 발명의 태양전지 셀은, p형 실리콘 단결정에 광기전력을 발생할 수 있는 pn접합과, pn접합의 일부에, 불순물을 고농도로 도핑한 p⁺확산층과 n⁺확산층으로 구성된 p⁺n⁺접합을 구비하며, 태양전지 셀이 역방향으로 바이어스된 p⁺n⁺접합을 통해 전류가 흐르는 역 도통특성을 갖는다. 복수의 태양전지 셀을 사용하여 태양전지모듈을 제조하였을 경우, 외부의 바이패스 다이오드와 접속하지 않고 어느 하나의 태양전지 셀이 그늘에 들어갔을 때의 태양전지 셀의 발열이나 열화를 방지할 수 있는 동시에, 태양전지모듈 전체의 발전효율의 저하를 방지할 수가 있다.

Description

태양전지 셀{SOLAR CELL}

본 발명은 태양전지 셀에 관한 것으로서, 특히 태양전지 셀이 역방향으로 바이어스되었을 때 pn접합의 일부에 형성된 p⁺n⁺접합을 통하여 전류가 흐르는 역 도통(導通)특성을 갖는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 광기전력을 발생할 수 있는 pn접합을 갖는 태양전지 셀에서는, 태양전지 셀 1개당 발생하는 광기전력의 최대출력전압이 낮기 때문에, 복수의 태양전지 셀을 직렬접속하여 광기전력의 최대출력전압을 높인 상태에서 사용된다.

도 24에 나타내는 바와 같이, 복수의 태양전지 셀을 직렬접속한 태양전지 어레이에 있어서, 어느 하나의 태양전지 셀이 그늘 속에 들어가 광기전력을 발생하지 않게 되었을 경우, 그 태양전지 셀에 대하여 다른 태양전지 셀에서 발생한 광기전력의 총합과 동등한 전압이 역방향으로 바이어스되게 된다.

인가전압이 태양전지 셀의 역방향 내압(耐壓) 이상인 경우, 그 태양전지 셀이 파괴될 우려가 있지만, 인가전압이 태양전지 셀의 역방향 내압 이하라 하더라도, 태양전지 셀에 대하여 고전압이 인가되거나 많은 전류가 흐르면, 그 태양전지 셀이 발열하여 태양전지 셀 자체나 그 주변의 부재가 열화될 우려가 있다.

이에, 도 25에 나타내는 바와 같이, 태양전지 셀 마다 1개의 외부 바이패스 다이오드를 설치하여, 각 태양전지 셀과 역병렬로 바이패스 다이오드를 각각 접속하고, 역방향으로 바이어스되었을 때 태양전지 셀에 흐르는 전류를 바이패스함으로써, 그 태양전지 셀을 보호하는 구조가 고려된다. 그러나, 모든 태양전지 셀에 대하여 바이패스 다이오드를 각각 설치하면, 태양전지 어레이의 구조가 복잡해지고 제조비용이 고가가 된다.

이 때문에, 도 26에 나타내는 바와 같이, n개의 태양전지 셀을 직렬접속한 태양전지 어레이에 있어서, m개의 태양전지 셀로 구성되는 블록마다 1개의 바이패스 다이오드를 역병렬로 접속하는 구조가 채용되고 있다. 이 경우, 블록 내의 1개의 태양전지 셀이 그늘에 들어가면, 다른 블록을 흐르는 전류, 즉, (n-m)개의 태양전지 셀을 흐르는 전류가, 그늘에 들어간 태양전지 셀이 속하는 블록의 다른 태양전지 셀에는 흐르지 않고, 그 블록의 바이패스 다이오드를 통해 흐르게 된다.

따라서, 그늘에 들어간 태양전지 셀이 속하는 블록에서는, 다른 태양전지 셀이 발전(發電)하고 있어도, 이 블록으로부터 부하에 전력이 공급되지 않기 때문에, (n-m)개의 태양전지 셀이 발전한 전력밖에 공급할 수 없어, 태양전지 어레이의 발전효율이 저하된다.

더욱이, 그늘에 들어간 태양전지 셀에는, 나머지의 (m-1)개의 태양전지 셀의 개방전압에, 바이패스 다이오드를 흐르는 전류에 의해 발생한 전압강하를 더한 전압이 역방향으로 바이어스되기 때문에, 이것에 견딜 수 있는 고(高) 역내압 성능을 갖는 태양전지 셀이 필요하다.

특허문헌 1에는, 동일한 실리콘 웨이퍼에, 태양전지로서의 pn접합과, 상기 pn접합과 분리영역(isolation region)을 사이에 두고 역방향으로 pn접합을 형성한 션트(shunt; 바이패스) 다이오드를 설치한 집적형의 태양전지 셀이 개시되어 있다. 태양전지 셀에 바이패스 다이오드가 집적화되어 있기 때문에, 태양전지 셀에 외부의 바이패스 다이오드를 전기적으로 접속할 필요가 없다.

또, 본원 발명자는, 특허문헌 2에 있어서, 복수의 구형상 태양전지 셀을 병렬 및 직렬접속한 태양전지모듈을 개시하였다. 상기 태양전지모듈은, 구형상 태양전지 셀을 복수의 행 및 복수의 열로 도전방향을 맞추어 배치하여, 인접하는 태양전지 셀과 병렬 및 직렬접속한 것이다. 이 때문에, 어느 하나의 태양전지 셀이 그늘로 들어간 경우에도, 태양전지모듈 중의 어느 하나의 태양전지 셀이 발전하여 전류로가 남아있는 한, 그 태양전지 셀에 대하여 1개의 태양전지 셀의 개방전압 이상의 전압이 역방향으로 바이어스되지 않는다.

특허문헌1:미국특허제4323719호공보 특허문헌2:WO2003/017382호공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 태양전지 셀에서는, 태양전지의 pn접합과 분리영역을 사이에 두고 역병렬의 pn접합을 설치하기 때문에, 실리콘 웨이퍼 내에 발전에 기여하지 않는 공간이 필요하게 되어 구조가 대형화된다. 또한, 발전시에, 태양전지의 pn접합으로부터 분리영역의 저항(parasitic shunt resistance)에도 전류가 흐르기 때문에 개방전압이 저하된다는 결점이 있다.

특허문헌 2에 기재된 태양전지모듈에 있어서는, 병렬접속된 어느 하나의 행전체가 그늘에 들어가 발전이 정지되면, 전류로가 없어져 그 행의 태양전지 셀에는, 직렬접속된 다른 태양전지 셀의 총 발전전압이 역방향으로 바이어스되기 때문에, 그 행의 태양전지 셀이 파괴되거나 발열에 의해 열화될 우려가 있다. 이 경우, 바이패스 다이오드를 설치하는 등의 방법에 의해 전류로를 확보할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 외부의 바이패스 다이오드와 전기적으로 접속하지 않고, 역방향으로 바이어스되었을 때 전류가 흐르는 역 도통특성을 갖는 태양전지 셀을 제공하는 것, 소형이면서 발전효율이 저하되지 않는 태양전지 셀을 제공하는 것, 그리고 이러한 태양전지 셀을 사용하여 태양전지모듈을 제조하였을 경우의 제조비용을 저감시킬 수 있는 태양전지 셀을 제공하는 것 등이다.

본 발명에 관한 태양전지 셀은, 반도체 기재(基材)에 광기전력을 발생할 수 있는 pn접합을 설치한 태양전지 셀로서, 상기 pn접합의 일부에, 불순물을 고농도로 도핑한 p⁺형 도전층과 n⁺형 도전층으로 구성된 p⁺n⁺접합을 설치하고, 상기 태양전지 셀이 역방향으로 바이어스되었을 때 상기 p⁺n⁺접합을 통해 전류가 흐르는 역 도통특성을 갖도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양전지 셀에 따르면, pn접합의 일부에, 불순물을 고농도로 도핑한 p⁺형 도전층과 n⁺형 도전층으로 구성된 p⁺n⁺접합을 설치하고, 태양전지 셀이 역방향으로 바이어스되었을 때 p⁺n⁺접합을 통해 전류가 흐르는 역 도통특성을 갖도록 구성하였기 때문에, 태양전지 셀에 바이패스 다이오드를 역병렬 접속하였을 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉, 이러한 태양전지 셀을 사용하여 태양전지모듈을 제조하였을 경우, 어느 하나의 태양전지 셀이 그늘에 들어갔을 때, 그 태양전지 셀의 p⁺n⁺접합을 통해 전류가 흐르기 때문에, 그 태양전지 셀이 발열하거나 열화하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 태양전지모듈 전체의 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 새롭게 바이패스 다이오드를 설치할 필요가 없기 때문에, 구조가 소형화되어 제조비용을 저감시킬 수가 있다.

본 발명의 상기 구성에 더하여, 다음과 같은 여러 구성을 채용하여도 무방하다.

(1) 상기 pn접합은 pn⁺접합 또는 p⁺n접합이다.

(2) 상기 p⁺n⁺접합이 터널 효과에 의한 백워드 다이오드 특성을 갖는다.

(3) 상기 p⁺n⁺접합이 상기 pn접합의 개방전압과 동등하거나 그 이하의 저전압으로 도통하는 특성을 갖는다.

(4) 상기 반도체 기재를 구형상으로 형성하고, 상기 반도체 기재의 표면으로부터 일정한 깊이위치에 실질적으로 구면(球面)형상의 상기 pn접합을 설치하여, 상기 반도체 기재의 중심을 끼우고 대향하는 한 쌍의 전극으로서 상기 pn접합의 양단에 접속된 한 쌍의 전극을 설치한다.

(5) 상기 p⁺n⁺접합을 한쪽 전극의 외주 근방부 중 상기 전극보다 반도체 기재측 부분에 설치한다.

(6) 상기 반도체 기재의 표면부에 형성된 n⁺형 도전층을 통해 상기 pn접합을 형성하며, 상기 p⁺n⁺접합의 적어도 일부는, 한쪽 전극의 상기 반도체 기재측의 내면부에 형성된 p⁺형 도전층과, 상기 p⁺형 도전층이 접촉하는 상기 n⁺형 도전층의 부분으로 구성되어 있다.

(7) 상기 전극을 상기 p⁺n⁺접합보다 큰 면적으로 형성한다.

(8) 상기 p⁺n⁺접합의 적어도 일부는, 다른 쪽 전극에 접합된 n⁺형 도전층 부분과, 상기 n⁺형 도전층 부분에 접합된 p⁺형 도전층으로 구성되어 있다.

(9) 상기 반도체 기재가 원기둥형상으로 형성되며, 상기 반도체 기재의 표면으로부터 일정한 깊이 위치에 실질적으로 원통형상의 pn접합을 설치한다.

(10) 상기 한쪽 전극의 내면부에 형성된 p⁺형 도전층을, 상기 한 쪽의 금속제 전극과 상기 반도체 기재의 공정(共晶)반응을 통해 형성되는 재결정층에 의해 형성한다.

(11) 상기 반도체 기재를 평판형상으로 형성하고, 상기 반도체 기재의 태양광입사측의 편면(片面) 근방부에 상기 pn접합을 형성하며, 상기 반도체 기재의 상기 편면(片面)과 반대측 면에 격자형상의 전극을 형성하고, 상기 반도체 기재의 상기 편면에 상기 전극으로 차광되지 않는 수광창을 형성하며, 상기 반도체 기재 중 상기 수광창에 면하지 않는 전체 표면에 상기 반도체 기재와 같은 도전형으로 불순물을 고농도로 도핑한 고농도 도전층을 형성하고, 상기 편면측 전극의 배면측부분에 상기 고농도 도전층을 통해 상기 p⁺n⁺접합을 형성한다.

도 1은 실시예 1에 관한 평탄면을 형성한 구형상의 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 2는 p⁺확산층을 형성한 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 3은 n⁺확산층과 pn⁺접합과 p⁺n⁺접합을 형성한 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 4는 태양전지 셀의 단면도이다.
도 5는 태양전지 셀의 주요부의 확대 단면도이다.
도 6은 태양전지 셀의 등가회로도이다.
도 7은 p⁺n⁺접합의 에너지대 구조(열평형상태)를 나타내는 설명도이다.
도 8은 p⁺n⁺접합의 에너지대 구조(역방향 바이어스상태)를 나타내는 설명도이다.
도 9는 종래의 태양전지 셀과 본 발명의 태양전지 셀의 전압전류특성을 나타내는 선도면이다.
도 10은 BSF 구조를 갖는 태양전지 셀의 에너지대 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 복수의 태양전지 셀을 갖는 태양전지모듈의 등가회로도이다.
도 12는 실시예 2에 관한 평탄면을 형성한 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 13은 p⁺확산층을 형성한 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 14는 n⁺확산층과 pn⁺접합과 p⁺n⁺접합을 형성한 p형 실리콘 단결정의 단면도이다.
도 15는 태양전지 셀과 리드 프레임의 단면도이다.
도 16은 태양전지 셀과 리드 프레임의 주요부의 확대 단면도이다.
도 17은 실시예 3에 관한 p⁺확산층을 형성한 p형 실리콘 단결정 웨이퍼의 평면도이다.
도 18은 도 17의 XVIII -XVIII 선단면도이다.
도 19는 실시예 3에 관한 태양전지 셀의 평면도이다.
도 20은 실시예 3에 관한 태양전지 셀의 단면도이다.
도 21은 실시예 4에 관한 태양전지 셀의 사시도이다.
도 22는 도 21의 XXII-XXII 선단면도이다.
도 23은 태양전지 셀의 주요부의 확대 단면도이다.
도 24는 종래기술에 관한 n개의 태양전지 셀을 직렬접속한 태양전지 어레이의 회로도이다.
도 25는 종래기술에 관한 태양전지 셀마다 1개의 바이패스 다이오드를 역병렬 접속한 태양전지 어레이의 회로도이다.
도 26은 종래기술에 관한 블록마다 1개의 바이패스 다이오드를 역병렬 접속한 태양전지 어레이의 회로도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 도면에 근거하여 설명하도록 한다.

(실시예 1)

다음으로, 실시예 1의 태양전지 셀(1)에 대하여 도 1∼도 5에 근거하여 설명한다.

상기 구형상의 태양전지 셀(1)은, 구형상의 p형 실리콘 단결정(2)에 형성된 pn⁺접합(6)의 일부에, 불순물을 고농도로 도핑한 p⁺확산층(4)과 n⁺확산층(5)으로 구성된 p⁺n⁺접합(7)을 형성한 것이다.

맨 먼저 태양전지 셀(1)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.

도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 태양전지 셀(1)은, 구형상의 p형 실리콘 단결정(2 ; 반도체 기재에 상당함)과, 실리콘 단결정(2)의 일단부에 형성된 평탄면(3)과, 상기 평탄면(3)을 제외하고 실리콘 단결정(2)의 표면부에 형성된 n⁺확산층(5 ; n⁺도전층에 상당함)과, 실리콘 단결정(2)의 중심을 끼우고 대향하는 한 쌍의 전극(8, 9)과, 플러스 전극(8)의 실리콘 단결정(2)측의 내면부에 형성된 p⁺확산층(4 ; p⁺도전층에 상당함)과, 태양전지 셀(1)의 표면 중 플러스 전극(8) 및 마이너스 전극(9) 이외의 부분을 덮는 반사방지막(10)을 구비하고 있다. 한편, 플러스 전극(8)은 평탄면(3)에 설치되어 있다.

실리콘 단결정(2)의 표면부에는, 광기전력을 발생할 수 있는 pn접합으로서 기능하는 pn⁺접합(6)이 형성되어 있으며, 이 pn⁺접합(6)은, 평탄면(3)을 제외한, 실리콘 단결정(2)의 표면으로부터 일정한 깊이 위치에 실질적으로 구면형상으로 형성되어 있다. pn⁺접합(6)의 양단에는, 스폿형상의 한 쌍의 전극(8, 9)이 접속되어 있다. 플러스 전극(8)의 외주근방부 중 플러스 전극(8)보다 실리콘 단결정(2)측 부분에는, 터널효과에 의한 백워드 다이오드 특성을 갖는 p⁺n⁺접합(7)이 링형상으로 형성되어 있으며, 이 태양전지 셀(1)의 등가회로는 도 6과 같게 된다. 또한, 플러스 전극(8)은, p⁺n⁺접합(7)보다 큰 면적으로 형성되어 있다.

다음으로, 이러한 태양전지 셀(1)의 제조방법에 대해 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 공정에 있어서, 직경 1.8mm의 반도체 기재로서의 구형상의 p형 실리콘 단결정(2)(저항율 약 1Ωcm)의 하단부에 직경 약 0.8mm의 평탄면(3)을 형성하고, 이 평탄면(3)은, 기준면으로서 이후의 공정에서 실리콘 단결정(2)을 위치결정하는데 이용된다. 제 2 공정에 있어서, 실리콘 단결정(2)의 평탄면(3) 이외의 부분을 SiO₂막으로 마스크하고 나서 붕소를 열확산하여, 도 2에 나타내는 바와 같이 평탄면(3)의 내면부에, 두께 약 1㎛의 얇은 원반형상의 고(高)불순물 농도((1∼3)×10²⁰cm^-3)를 갖는 p⁺확산층(4)을 형성한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제 3 공정에 있어서, p⁺확산층(4)을 포함하는 실리콘 단결정(2)의 구체(球體) 전면(全面)에 SiO₂막을 막형성한 후, p⁺확산층(4)의 직경보다 약간 작은 평탄면(3)의 중심부에 SiO₂막이 마스크로서 남도록 SiO₂막을 에칭하여 제거한 뒤에 인을 열확산하여, 구면부분과 평탄면(3)의 가장자리 둘레부에, 두께 약 0.5㎛의 고불순물 농도((4∼6)×10²⁰cm^-3)를 갖는 대략 구형상의 n⁺확산층(5)을 형성한다. 그 결과, 평탄면(3)에 있어서, p⁺확산층(4)의 가장자리 둘레부에, pn⁺접합(6)과 접하는 링형상의 p⁺n⁺접합(7)이 형성된다. 다음으로, n⁺확산층(5)의 표면 중 0.1∼0.2㎛만큼 에칭에 의해 제거하여 고불순물 농도층의 형성에 따른 표면결함을 제거한다.

도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 4 공정에 있어서, 두께 1∼2㎛의 반사방지막(10 ; 예컨대 SiO₂막)을 전체에 막형성한 후, 평탄면(3)의 p⁺확산층(4)의 중심부에 알루미늄을 포함하는 수지 페이스트를 도포하고, 또한 n⁺확산층(5)의 구면 정상부에 은을 포함하는 수지 페이스트를 도포하고 나서 가열처리하여, p⁺확산층(4)과 저저항 접촉하는 플러스 전극(8)과, n⁺확산층(5)과 저저항 접촉하는 마이너스 전극(9)을 형성한다. 전극(8, 9)의 직경은 0.4∼0.6mm으로 하는 것이 바람직하다. 그 결과, 플러스 전극(8), 마이너스 전극(9) 사이에는, pn⁺접합(6)을 지나는 전기회로와 p⁺n⁺접합(7)을 지나는 전기회로가 각각 형성되어, 역 도통특성을 갖는 구형상의 태양전지 셀(1)이 완성된다.

다음으로, 태양전지 셀(1)이 갖는 역 도통특성에 대하여 설명하도록 한다.

도 7, 도 8은 p⁺n⁺접합(7)의 에너지대 구조를 나타내는 도면으로서, 도 7은 열 평형상태, 도 8은 역방향으로 바이어스한 상태를 각각 나타낸다.

도 7에 나타내는 바와 같이, p⁺n⁺접합(7)의 열 평형상태에 있어서의 페르미(Fermi) 준위는, p⁺영역과 n⁺영역의 양 영역에 걸쳐 동일 수준이다. 이러한 수준은 p⁺영역에서는 가전자대의 바로 위에 있고, n⁺영역에서는 전도대의 바로 아래에 있으며, 더욱이 p⁺n⁺접합(7)의 전이영역의 폭은 매우 얇게 되어 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, p⁺측이 마이너스, n⁺측이 플러스인 역 바이어스 전압(V)을 인가하면, p⁺영역과 n⁺영역의 퍼텐셜(potential) 차가 커져, p⁺n⁺접합(7)의 전이영역의 폭이 한층 얇아지며, 터널효과에 의해 p⁺영역의 가전자대의 전자(e)가 전이영역을 빠져나와 n⁺영역의 전도대로 직접이동하여 전류가 흐른다. 즉, p⁺n⁺접합(7)이 터널효과에 의한 백워드 다이오드 특성을 갖기 때문에, 태양전지 셀(1)에 역방향으로 바이어스되었을 때 p⁺n⁺접합(7)을 통해 전류가 흐른다.

다음으로, 태양전지 셀(1)의 전압전류특성과 작용, 효과에 대하여 설명한다.

도 9는, 종래의 일반적인 태양전지 셀과 본 발명의 태양전지 셀(1)의 전압전류특성을 나타내는 선도면이다. 도 9에서의 실선과 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 태양광이 차단된 상태(그늘에 들어간 상태)에서, 양쪽 태양전지 셀의 순방향 전압전류특성은, 소정의 문턱값 전압을 초과하면 전류가 급격히 증가한다. 역방향 전압전류특성에 있어서, 종래의 태양전지 셀에서는, 전류가 흐르기 어려운 영역을 거쳐 소정의 전압으로부터 전류가 급증하는 항복(降伏)영역으로 들어가는 특성을 나타내지만, 본 발명의 태양전지 셀(1)에서는, p⁺n⁺접합(7)이 터널효과에 의한 백워드 다이오드 특성을 갖기 때문에, 전류가 흐르는 것을 저지하는 영역없이 즉시 도통영역으로 들어가게 되어 있다.

한편, 태양광을 수광한 상태에서는, 도 9의 제 4 상한에서의 점선과 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 본 발명의 태양전지 셀(1)은, 종래의 태양전지 셀과 같은 출력전압전류특성을 갖기 때문에, 종래의 태양전지 셀과 마찬가지로 광기전력을 발생한다.

이와 같이 본 발명의 태양전지 셀(1)은, 태양광을 수광하였을 경우, 종래의 태양전지와 마찬가지로 광기전력을 발생하고, 태양전지 셀(1)이 그늘에 들어가 역방향으로 바이어스되었을 경우에는, 플러스 전극(8)과 마이너스 전극(9)의 사이에 기전력 발생부분인 pn⁺접합(6)과 백워드 다이오드 특성을 갖는 p⁺n⁺접합(7)이 병렬로 접속되어 있어, p⁺n⁺ 접합(7)을 통해 전류가 흐르는 역 도통특성을 구비함으로써, 태양전지 셀(1)이 역전압으로 인해 파괴되거나, 발열로 인해 태양전지 셀(1) 자체나 그 주변의 부재가 열화되는 사태를 회피할 수가 있다.

태양전지 셀(1)을 직렬접속하여 사용하였을 경우, 어느 하나의 태양전지 셀(1)이 그늘에 들어가 광기전력을 발생하지 않게 되면 자동적으로 전류로는 p⁺n⁺접합(7)의 부분으로 순식간에 스위치하여, 다른 발전 셀의 출력전류를 저(低)저항으로 패스하여 부하에 대하여 출력을 낭비없이 계속해서 공급할 수가 있다. 태양전지 셀(1)이 역 도통특성을 구비하였기 때문에, 종래와 같이 외부의 바이패스 다이오드와 접속할 필요가 없어 구조가 소형화되고 제조비용이 저감된다.

더욱이, 구면형상의 pn⁺접합(6)을 갖기 때문에, 직사 태양광의 입사각이 변화하여도 일정한 수광면적이 확보되어 태양광을 수광하는 지향성이 넓은 동시에, 주위로부터의 반사광을 이용할 수가 있다. pn⁺접합(6)의 단부 가장자리가 n⁺확산층(5)을 포함하는 p형 실리콘 단결정(2)의 표면에 나타나지 않고 p⁺n⁺접합(7)이 표면에 나타나기 때문에, n⁺확산층(5)을 포함하는 p형 실리콘 단결정(2)의 표면에 있어서의 재결합 전류가 감소되어 태양전지 셀(1)의 개방전압과 단락전류의 향상에 기여하게 된다.

더욱이, p⁺확산층(4)은, 플러스 전극(8)과 저저항으로 접촉하는 동시에, 도 10에 나타내는 바와 같이, p형 영역에 대하여 전자 에너지적으로 높은 준위가 되어, 광 여기에 의해 발생된 전자(e)를 되돌려 보내는 BSF(back surface field) 효과가 발생하기 때문에, 개방전압이나 단락전류를 높일 수 있게 된다. p형 실리콘 단결정(2)의 중심을 끼우고 양쪽에 스폿(spot) 형상으로 플러스 전극(8)과 마이너스 전극(9)을 설치하였기 때문에, 태양전지 셀(1) 중 전극(8, 9) 이외의 표면에서 입사광을 받아 발전할 수 있어 발전효율을 높게 유지할 수가 있다. 더욱이, 실리콘으로 흡수할 수 없는 장파장의 열선은, 태양전지 셀(1)을 투과하기 쉽기 때문에, 태양전지 셀(1)의 온도상승이 적어진다.

다음으로, 복수의 태양전지 셀(1)을 접속한 태양전지모듈(11)의 작용, 효과에 대하여 설명하도록 한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 태양전지모듈(11)에서는, 예컨대 25개의 태양전지 셀(1)이 도전방향을 맞추어 5행 5열로 배치되며, 각 열의 복수의 태양전지 셀(1)이 전기적으로 직렬접속되고 각 행의 복수의 태양전지 셀(1)이 전기적으로 병렬접속되어, 25개의 태양전지 셀(1)이 메시형상의 직렬병렬회로에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 도 11에서는, 각 태양전지 셀(1)에 내장되는 바이패스 다이오드에 대한 도시가 생략되어 있다.

상기 태양전지모듈(11)에서는, 병렬접속된 복수의 행 중 한 행 전체의 태양전지 셀(1)이 그늘에 들어가도, 그 행의 태양전지 셀의 p⁺n⁺접합(7)을 통해 바이패스 전류가 흐른다. 따라서, 복수의 태양전지 셀(1)을 메시형상의 직렬병렬회로에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지는 태양전지모듈(11)에 있어서, 어떠한 패턴의 그늘(음지)이 발생하여도, 발전전력을 손실없이 꺼낼 수 있게 되어 개개의 태양전지 셀(1)에 악영향이 발생하는 일도 없다. 한편, 태양전지 셀(1)에 형성된 평탄면(3)은 필수적인 것은 아니므로, 생략하여도 무방하다.

(실시예 2)

다음으로, 실시예 2의 태양전지 셀(12)에 대하여 설명한다.

도 12∼도 16에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 구형상 태양전지 셀(12)은, 마이너스 전극(22)과 평행하면서 또한 마이너스 전극(22)에 의해 가려지는 위치에 p⁺확산층(15)과, p⁺n⁺접합(18)을 설치하는 동시에, p⁺실리콘 재결정층(20)을 알루미늄합금제의 플러스 전극(19)과 p형 실리콘 단결정(13)의 공정(共晶)반응에 의해 형성한 것이다.

우선, 태양전지 셀(12)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.

도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 태양전지 셀(12)은, 구형상의 p형 실리콘 단결정(13)과, 이 p형 실리콘 단결정(13)의 표면부에 형성된 n⁺확산층(16)과, p형 실리콘 단결정(13)의 중심을 끼우고 대향하는 한 쌍의 전극(19, 22)과, 마이너스 전극(22)의 p형 실리콘 단결정(13)쪽의 내면부에 형성된 p⁺확산층(15)과, 플러스 전극(19)의 p형 실리콘 단결정(13)쪽의 내면부에 형성된 p⁺실리콘 재결정층(20)과, 태양전지 셀(12)의 표면 중 플러스 전극(19) 및 마이너스 전극(22) 이외의 부분을 덮는 반사방지막(23)을 구비하고 있다.

마이너스 전극(22)에 접합된 n⁺확산층(16)의 부분과, 상기 n⁺확산층(16)의 부분에 접합된 p⁺확산층(15)에 의해 원형의 p⁺n⁺접합(18)이 구성되며, 플러스 전극(19)의 p형 실리콘 단결정(13)쪽 내면부의 p⁺실리콘 재결정층(20)과, 상기 p⁺실리콘 재결정층(20)이 접촉하는 n⁺확산층(16)의 부분에 의해 링형상의 p⁺n⁺접합(21)이 구성되어 있다.

다음으로, 상기 태양전지 셀(12)의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 12에 나타내는 바와 같이 제 1 공정에서, 실시예 1의 제 1 공정과 마찬가지로, 반도체 기재로서 저항율이 1Ωcm 정도이고 직경이 1.8mm인 p형 실리콘 단결정(13)에 직경 약 0.8mm의 평탄면(14)을 형성한다.

제 2 공정에서, p형 실리콘 단결정(13)의 정상부에 있어서의 직경 약 0.4mm의 부분을 제외하고, 전체를 SiO₂막으로 마스크하고 붕소를 열확산하여 도 13에 나타내는 바와 같이, 두께 약 1㎛의 고불순물 농도((1∼3)×10²⁰cm^-3)를 갖는 p⁺확산층(15)을 형성한다.

도 14에 나타내는 바와 같이 제 3 공정에서, p형 실리콘 단결정(13)의 전체 표면에 인을 열확산하여, 두께 약 0.5㎛의 고불순물 농도((4∼5)×10²⁰cm^-3)를 갖는 n⁺확산층(16)을 p형 실리콘 단결정(13)의 구면 전체에 형성한다. 이로써, pn⁺접합(17)과, n⁺확산층(16)의 정상부의 p형 실리콘 단결정(13)쪽 내면부에 매립된 p⁺n⁺접합(18)이 형성된다. 다음으로, n⁺확산층(16)의 표면 중 약 0.1∼0.2㎛만큼 에칭에 의해 제거하여, 고농도 불순물층의 형성에 따른 표면결함을 제거한다.

도 15에 나타내는 바와 같이 제 4 공정에서, 예컨대, 폭 0.9mm, 두께 0.2mm로 형성된 철-니켈 합금(철 58%, 니켈 42%)제의 리드 프레임(24) 위에, 제 3 공정에서 얻어진 구형상체를 재치(載置)하여 알루미늄 합금에 의해 고정부착한다. 구체적으로는, 구형상체의 평탄면(14)과 리드 프레임(24)의 사이에 알루미늄 합금(붕소 0.1%, 실리콘 약 0.2%를 포함함)의 원판(예컨대, 직경 0.6mm, 두께 약 0.1mm)을 포갠 상태로 끼워넣고, 진공 또는 불활성 가스 중에서 약 830℃까지 급속가열한 후에 즉시 급속냉각함으로써, 알루미늄 합금과 실리콘을 공정반응시킨다.

알루미늄 합금과 실리콘의 공정반응에 의해 p⁺실리콘 재결정층(20)이 평탄면(14)의 n⁺확산층(16) 부분을 관통하여 형성되고, 상기 p⁺실리콘 재결정층(20) 중 플러스 전극(19)의 외주측 부분이 n⁺확산층(16)과 접하여, 링형상의 p⁺n⁺접합(21)이 형성된다. p⁺ 실리콘 재결정층(20)은 붕소와 알루미늄을 불순물로서 고농도로 포함하고, 알루미늄과 실리콘으로 이루어지는 합금부분은 리드 프레임(24)과 고정부착되어 플러스 전극(19)이 된다. 한편, 상기 제 4 공정에 있어서 마이너스 전극(22)을 형성하기 위해 미리 정상부의 n⁺확산층(16)의 표면에 안티몬(Antimon)을 약 0.5% 포함하는 은 페이스트를 도트(dot)형상으로 도포하여, 플러스 전극(19)의 형성과 동시에 마이너스 전극(22)도 형성한다. 그 후, 공지된 스퍼터링법에 의해 소정 두께의 반사방지막(23)을 태양전지 셀(12)의 전극(19, 22)을 제외한 표면에 막형성한다.

태양전지 셀(12)은, 도시되어 있지 않지만 동시에 다수의 태양전지 셀(12)을 리드 프레임(24)상에 재치(載置)하여 상기한 작업을 수행할 수 있으며, 그 후 정상부의 마이너스 전극(22)을 리드 프레임에 의해 병렬접속하여 모듈을 제조할 수가 있다. 또한, 태양전지 셀(12)의 전압전류특성은, 실시예 1의 경우와 거의 같다.

이와 같이, 태양전지 셀(12)은, 실시예 1의 태양전지 셀(1)에 비해 p⁺n⁺접합(18, 21)의 면적이 크기 때문에, 많은 역전류를 흘릴 수 있어 태양전지 셀(12)에 역방향으로 바이어스되었을 때의 보호성능이 특히 높아진다. 마이너스 전극(22)과 평행하며 또한 마이너스 전극(22)에 의해 가려지는 위치에 p⁺n⁺접합(18)을 설치하여, 마이너스 전극(22)에 의해 입사광이 차폐되는 영역을 유효하게 이용하기 때문에, 광 발전영역의 공간을 희생시키지 않는다. 플러스 전극(19)의 외주면에 대향되는 위치에 링형상의 p⁺n⁺접합(21)을 설치하였기 때문에, 역 도통시의 직렬저항이 감소한다. 그리고, p⁺실리콘 재결정층(20)의 형성과 플러스 전극(19)의 형성과 리드 프레임(24)과의 접속을 동시에 수행할 수 있기 때문에, 제조공정이 간단해지고 제조비용을 저감시킬 수가 있다. 한편, 상기 태양전지 셀(12)에 형성된 평탄면(14)은 필수적인 것은 아니므로 생략하여도 무방하다.

(실시예 3)

다음으로, 실시예 3의 태양전지 셀(31)에 대하여 도 17∼도 20에 근거하여 설명하도록 한다.

도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 평판형상 태양전지 셀(31)은, 평판형상의 p형 실리콘 단결정 웨이퍼(32)에 태양광 입사측의 편면(片面) 근방부에 pn⁺접합(36)을 형성하는 동시에, 마이너스 전극(39)의 배면측부분에 p⁺확산층(34)을 통해 p⁺n⁺접합(37)을 형성한 것이다.

우선, 태양전지 셀(31)의 구조에 대하여 설명한다.

도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 태양전지 셀(31)은, 평판형상의 p형 실리콘 단결정 웨이퍼(32)와, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 태양광 입사측의 편면(片面)에 형성된 격자형상의 마이너스 전극(39) 및 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 반대측 면에 형성된 격자형상의 플러스 전극(38)과, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 상기 편면에 형성된 마이너스 전극(39)에 의해 차광되지 않는 수광창(33)과, 실리콘 단결정 웨이퍼(32) 중 수광창(33)에 면하지 않는 전체 표면에 형성된 p⁺확산층(34)과, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 상기 편면측 표면부에 형성된 n⁺확산층(35)과, 수광창(33)의 표면을 덮는 반사방지막(41)과, 태양전지 셀(31)의 상기 반대측 면의 표면 중 플러스 전극(38) 이외의 부분을 덮는 이면반사막(40)을 구비하고 있다. 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 상기 편면근방부에는 pn⁺접합(36)이 형성되며, 상기 편면측의 마이너스 전극(39)의 배면측 부분에는, p⁺확산층(34)을 통해 p⁺n⁺접합(37)이 형성되어 있다.

다음으로, 태양전지 셀(31)의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

제 1 공정에 있어서, 맨 먼저 반도체 기재로서 저항율 약 1Ωcm의 p형 실리콘 단결정 웨이퍼(32)를 준비한다. 상기 실리콘 단결정 웨이퍼(32)는, 두께 0.25mm의 소정의 사이즈(예컨대, 2cm×2cm)의 평판형상으로 형성되어 있으나, 각종 사이즈의 웨이퍼도 적용가능하다.

다음으로, 제 2 공정에 있어서, 도 17, 도 18에 나타내는 바와 같이, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)에 실리콘 산화막을 마스크로 하여 붕소를 선택적으로 열확산함으로써, 두께 0.5∼1㎛의 고불순물 농도((1∼3)10²⁰cm^-3)를 갖는 p⁺확산층(34)을 격자형상으로 형성한다. 이로써, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)에서의 태양광 입사측의 표면부에 4개의 정방형의 수광창(33)이 형성되며, 태양광 입사측의 표면부 중 그 이외의 부분은, 붕소를 열확산한 p⁺확산층(34)에 의해 덮여 있다.

도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 제 3 공정에 있어서, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)에서의 태양광 입사측의 표면만 인을 열확산하여, 두께 0.4∼0.5㎛의 고불순물 농도((4∼5)×10²⁰cm^-3)를 갖는 n⁺확산층(35)을 형성한다. 이로써, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 상기 편면근방부에 pn⁺접합(36)이 형성되는 동시에 격자형상의 p⁺n⁺접합(37)이 형성된다. 한편, pn⁺접합(36)의 단부 가장자리는 p⁺n⁺접합(37)에 접해 있으며, n⁺확산층(35)을 포함하는 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 외면과는 접하지 않는다.

다음으로, 제 4 공정에 있어서, 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 상기 반대측 면에서의 p⁺확산층(34)의 표면에, 도트형상으로 금속막을 증착하여 가열처리함으로써 저저항으로 접촉시킨 플러스 전극(38)을 형성하고, 상기 반대측 면에서의 p⁺확산층(34)의 표면 중 플러스 전극(38)이 형성된 부분 이외에는, 외부로부터 입사된 광을 내부로 반사시키는 실리콘 산화막 등으로 이루어진 이면반사막(40)을 형성한다. 또한, n⁺확산층(35)의 표면에는, 격자형상으로 금속막을 증착하여 가열처리함으로써 저저항으로 접촉시킨 마이너스 전극(39)을 형성한다. 상기 마이너스 전극(39)의 격자폭은, p⁺확산층(34)의 격자폭보다 약간 크게 형성된다. 다음으로, 수광창(33)의 표면에 실리콘산화막 등으로 이루어지는 반사방지막(41)을 형성하여, 역 도통특성을 갖는 평면형상의 태양전지 셀(31)이 완성된다.

이와 같이, 태양전지 셀(31)은, 수광창(33)을 제외한 실리콘 단결정 웨이퍼(32)의 전체 표면이 p⁺확산층(34)에 의해 덮여 있기 때문에, 실리콘 내부에서 광 여기에 의해 발생된 전자가 표면이나 전극계면에서 소실되지 않도록 주변 전체에서 되돌려 보내는 BSF효과를 갖는다.

그 결과, 개방전압과 단락전류가 향상될 수 있게 된다. 또한, p⁺n⁺접합(37)은, 마이너스 전극(39)의 배면측부분의 수광이 불가능한 부분에 형성되어 있기 때문에, 태양전지 셀(31)의 유효 수광면적을 줄이지 않고 실시할 수가 있다.

(실시예 4)

다음으로, 실시예 4의 태양전지 셀(51)에 대하여 설명하도록 한다.

도 21∼도 23에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 태양전지 셀(51)은, 대략 원형의 단면을 갖는 로드(rod)형태의 태양전지 셀이다.

우선, 태양전지 셀(51)의 구조에 대하여 설명한다.

도 21∼도 23에 나타내는 바와 같이, 태양전지 셀(51)은, 로드형태의 p형 실리콘 단결정(52 ; 반도체 기재에 상당함)과, 실리콘 단결정(52)의 축심과 직교하는 방향에서의 일단부에 전체 길이에 걸쳐 성형된 평탄면(53)과, 상기 평탄면(53)을 제외하고 실리콘 단결정(52)의 표면부에 형성된 부분 원통형의 n⁺확산층(55)과, 실리콘 단결정(52)의 중심을 끼우고 대향하는 띠형상의 한 쌍의 전극(58, 59)으로서 실리콘 단결정(52)의 전체 길이에 걸친 한 쌍의 전극(58, 59)과, 평탄면(53)에서의 실리콘 단결정(52)측의 내면부에 형성된 p⁺확산층(54)과, 태양전지 셀(51)의 표면 중 플러스 전극(58) 및 마이너스 전극(59) 이외의 부분을 덮는 반사방지막(60)을 구비하고 있다. 한편, 플러스 전극(58)은 평탄면(53)에 설치되어 있다.

실리콘 단결정(52)의 표면부에는 부분 원통형의 pn⁺접합(56)이 형성되며, pn⁺접합(56)의 양단에는, 실리콘 단결정(52)의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 전극(58, 59)이 접속되어 있다. p⁺확산층(54)의 폭방향 양단부에는 p⁺n⁺접합(57)이 형성되어 있다.

상기 로드(rod)형의 태양전지 셀(51)은, 축심에 대하여 거의 대칭성을 가지며, 여러 방향으로부터의 태양광을 수광할 수 있기 때문에, 넓은 각도에서 수광감도를 갖는다. 한편, p형 실리콘 단결정(52)의 직경은 1.8mm 이하로 하는 것이 바람직하고, p형 실리콘 단결정(52)의 길이는, 그 직경의 2배 이상으로 하는 것이 바람직하며, 평탄면(53)의 폭은 0.8mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 전극(58, 59)의 폭은 0.4∼0.6mm으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 태양전지 셀(51)에 형성된 평탄면(53)은 필수적인 것은 아니므로 생략하여도 무방하다.

여기서, 상기 실시예를 부분적으로 변경하는 예에 대하여 설명하도록 한다.

[1] p⁺n⁺접합(7, 17, 20, 37)이 갖는 터널효과에 의한 역 도통특성을 이용하는 대신에, p⁺n⁺접합(7, 17, 20, 37)에 나란히 배치되는 pn⁺접합(6, 16, 36)의 개방전압과 동등하거나 그 이하의 저전압으로 역전류가 눈사태식으로 증가하는 저전압 브레이크다운(breakdown) 특성을 갖는 p⁺n⁺접합을 형성하여도 무방하다. 이 경우, 브레이크다운 전압이 작으므로, 역 바이어스되었을 때의 전력 손실을 저감할 수 있어, 발열에 의한 태양전지 셀(1, 11, 31)이나 모듈의 열화 등의 고장의 요인을 회피할 수 있다.

[2] 반도체 기재를 다결정으로 구성하여도 무방하다.

[3] p형의 반도체 기재 대신에 n형의 반도체 기재를 채용하는 동시에, 상기 실시예의 p와 n을 각각 교체한 구조로 하여 pn⁺접합 대신에 p⁺n접합을 형성하여도 무방하다.

[4] 반도체 기재를 실리콘으로 구성하는 대신에, Ge나 GaAs, InP, GaN 등의 III-V족, CIS, CIGS 등의 I-III-VI₂ 화합물 반도체로 구성하여도 무방하다.

[5] 불순물을 열확산에 의해 도입하는 대신에, 이온주입법에 의해 도입하여도 무방하다.

[6] 상기 실시예 1, 2의 태양전지 셀(1, 12)에 있어서는, 실리콘 단결정(2, 13)의 직경을 1.8mm 이하, 평탄면(3, 14)의 직경을 0.8mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한, 전극(8, 9, 19, 22)의 직경을 0.8mm 이하로서 평탄면(3, 14)의 직경보다도 작도록 하는 것이 바람직하다.

(산업상의 이용 가능성)

역방향으로 바이어스되었을 때 역 도통특성을 갖는 태양전지 셀을 제공하기 때문에, 복수의 태양전지 셀을 갖는 태양전지모듈에 있어서, 어느 하나의 태양전지 셀이 그늘로 들어갔을 때의 태양전지 셀의 발열이나 열화를 방지할 수 있는 동시에, 태양전지모듈 전체의 발전효율의 저하를 방지할 수가 있다.

1, 12, 31, 51 : 태양전지 셀
2, 13, 52 : p형 실리콘 단결정
4, 15, 34, 54 : p⁺확산층
5, 16, 35, 55 : n⁺확산층
6, 17, 36, 56 : pn⁺접합
7, 18, 21, 37, 57 : p⁺n⁺접합
8, 19, 38, 58 : 플러스 전극
9, 22, 39, 59 : 마이너스 전극
20 : p⁺ 실리콘 재결정층
32 : p형 실리콘 단결정 웨이퍼
33 : 수광창

Claims

반도체 기재에 광기전력을 발생할 수 있는 pn접합을 설치한 태양전지 셀로서,
상기 pn접합의 일부에, 불순물을 고농도로 도핑한 p⁺형 도전층과 n⁺형 도전층으로 구성된 p⁺n⁺접합을 설치하고,
상기 태양전지 셀이 역방향으로 바이어스되었을 때 상기 p⁺n⁺접합을 통해 전류가 흐르는 역 도통특성을 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항에 있어서,
상기 pn접합이, pn⁺접합 또는 p⁺n접합인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항에 있어서,
상기 p⁺n⁺접합이 터널 효과에 의한 백워드 다이오드 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항에 있어서,
상기 p⁺n⁺접합이 상기 pn접합의 개방전압과 동등하거나 그 이하의 저전압으로 도통하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항에 있어서,
상기 반도체 기재가 구형상으로 형성되고, 상기 반도체 기재의 표면으로부터 일정한 깊이 위치에 실질적으로 구면형상의 상기 pn접합이 설치되며,
상기 반도체 기재의 중심을 끼우고 대향하는 한 쌍의 전극으로서 상기 pn접합의 양단에 접속된 한 쌍의 전극이 설치된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 5항에 있어서,
상기 p⁺n⁺접합이 한 쪽 전극의 외주근방부 중 상기 전극보다 반도체 기재쪽 부분에 설치된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 5항에 있어서,
상기 반도체 기재의 표면부에 형성된 n⁺형 도전층을 통해 상기 pn접합이 형성되며, 상기 p⁺n⁺접합의 적어도 일부는, 한 쪽 전극의 상기 반도체 기재측의 내면부에 형성된 p⁺형 도전층과, 상기 p⁺형 도전층이 접촉하는 상기 n⁺형 도전층의 부분으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 6항에 있어서,
상기 전극이 상기 p⁺n⁺접합보다 큰 면적으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 7항에 있어서,
상기 p⁺n⁺접합의 적어도 일부는, 다른 쪽 전극에 접합된 n⁺형 도전층 부분과, 상기 n⁺형 도전층 부분에 접합된 p⁺형 도전층으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 기재가 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 반도체 기재의 표면으로부터 일정한 깊이 위치에 실질적으로 원통형상의 pn접합을 설치한 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 7항에 있어서,
상기 한 쪽 전극의 내면부에 형성된 p⁺형 도전층은, 상기 한 쪽의 금속제 전극과 상기 반도체 기재의 공정반응을 통해 형성되는 재결정층에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 기재가 평판형상으로 형성되고, 상기 반도체 기재의 태양광 입사측의 편면(片面)근방부에 상기 pn접합이 형성되며, 상기 반도체 기재의 상기 편면과 반대측 면에는 격자형상의 전극이 형성되고, 상기 반도체 기재의 상기 편면에는 상기 전극으로 차광되지 않는 수광창이 형성되며,
상기 반도체 기재 중 상기 수광창에 면하지 않는 전체 표면에 상기 반도체 기재와 같은 도전형으로 불순물이 고농도로 도핑된 고농도 도전층이 형성되고,
상기 편면측 전극의 배면측 부분에 상기 고농도 도전층을 통해 상기 p⁺n⁺접합이 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 셀.