JPH01123479A - 太陽電池セル - Google Patents

太陽電池セル

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JPH01123479A
JPH01123479A JP62281613A JP28161387A JPH01123479A JP H01123479 A JPH01123479 A JP H01123479A JP 62281613 A JP62281613 A JP 62281613A JP 28161387 A JP28161387 A JP 28161387A JP H01123479 A JPH01123479 A JP H01123479A
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junction
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Shigeru Kitabi
北陽 滋
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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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〕 本発明は複数個の太陽電池を直列に接続して光発電に使
用する場合、一部の太陽電池セルが影になった時に発生
する逆電圧による破壊を防止する逆導通太陽電池セルに
関する。
〔従来の技術〕
一般に、この種の太陽゛電池セルは基本的には1つのp
−n接合を有するダイオードである。
実際に太陽電池セルを発電用として使用する際には、複
数個のセルを直列に接続し、全体の発生電圧が所定の電
圧となるようにしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら従来の太陽電池セルは、太陽電池セルの一
部が影に表つた場合、直列接続された他のセルに発生す
る電圧が、ダイオードである太陽電池セルの性質上、逆
方向電圧として印加されることに々す、この時、太陽電
池セルの逆方向耐量が小さいと破壊現象が起シ、太陽電
池セルとしての機能が低下し又は消滅してしまうという
欠点があった。
上記の欠点を防止するためには太陽電池セルの逆方向耐
圧を高めるか、又は直列接続したセルの発生電圧が1セ
ルの逆阻止能力を越えない範囲毎に1逆並列に別途ダイ
オードを挿入するという方法がある。
前者の太陽電池セルの逆方向電圧を高めるには、ベース
層の不純物濃度を下げるという方法がある。
このきめには太陽電池セルでは浅いp−n接合を必要と
し、特に宇宙用太陽電池セルは短波長感度を高めるため
に0.3〜0.5μm以下にする必要がらり、通常数百
Vの逆耐圧を得るのに必要な不純物濃度のベース層に対
して上記のようなp−n接合を拡散によって形成するこ
とは、実験的には可能であっても技術的に量産は非常に
困難である。
また、GaAm太陽電池セルにおいては、その結晶成長
時に低不純物濃度を得ることは困難であシ、このため得
られる逆耐圧は多くても数十Vである。
他方、後者の別途ダイオードを挿入する方法は、ダイオ
ード接続により部品点数が増加するのでコストアップに
つながシ且つ系としての信頼性を下げることになり、特
に高信頼性を要求される宇宙用等の太陽電池セルでは太
き々問題となる。
他の方法として太陽電池セル中に逆並列接続された独立
のダイオードを形成することにより外部逆並列ダイオー
ド挿入と同様の効果を得ることができる。しかし反面、
同一半導体基板内に逆並列ダイオードを形成した場合、
入射光により逆並列ダイオードに太陽電池起電力と反対
方向に起電力が発生してしまい、太陽電池の特性を著し
く損うことに々る。
以上のように太陽電池セルの逆耐圧を高めることは限度
があり、高電圧発電システムとしての使用は困難であっ
た。
本発明は以上のような問題点を解消し、同一半導体基板
内に逆並列ダイオードを形成する逆導通太陽電池セルに
おいて、逆並列ダイオードの起電力を防止して高効率の
太陽電池セルを得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕  。
本発明は半導体基板の第1の主面に全面形成され、その
1部が半導体基板を貫通して第2の主面に到達するよう
な第1の導電型の第1の半導体層と、半導体基板を第1
の半導体層により分離して形成された第2の導電型の第
2の半導体層および第2の導電型の第3の半導体層と、 第2の導電型の第3の半導体層内に位置し、第2の主面
側に形成された第1の導電型を有する半導体層であって
、第3の半導体層と形成するp−n接合が第1の主面か
ら入射される光発電に寄与する波長の光が第3の半導体
層に吸収されて該p−n接合まで達し々い深さに形成さ
れた第4の半導体層と、第2の主面側の所定箇所に形成
された外部接続用の電極とを設けたものである。
〔作用〕
本発明は第1の主面側からの光は第3の半導体層に吸収
され、第2の主面側からの光は電極により反射されるの
で、第3の半導体層および第4の半導体層により形成さ
れるp−n接合部には光が到達せず、逆方向の発電は生
じない。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図を用いて説明する。
第1図(a)〜(、)は本発明の一実施例を示すGa 
As太陽電池セルの各製造工程の断面図である。
まず、n型GaA4の半導体基板10表面側である受光
面側(図では上側)および裏面側の両面に選択拡散用の
マスクとしてCVD方法によ、65tsN4膜2を形成
しく(a)図)、その81sN4膜20所定箇所を写真
製版技術により除去して半導体基板1が露出するような
窓を形成する((b)図)。
次に前工穆で形成された窓から不純物であるznの拡散
を行い、半導体基@lを貫通するようなp型、GaAs
層4(第1の導電型の第1の半導体層)を形成する。こ
れにより半導体基板1は左右に分離されn型G a A
 型層3.5(第2の導電型の第2゜第3の半導体層)
が形成される。そして、n型GaAs層5の裏面側にp
型Ga 16層6(第1の導電型を有する第4の半導体
層)を形成する。((C)図工この際、n型GaAs層
5およびpliGaAa層6より形成されるp−n接合
である逆並列ダイオードの位置は、セル端から少なくと
も20層1以上離れるようKする。
これは、特にGaAs太陽電池セルにおいては、Ga 
Asの光吸収係数が大きく、光発電に寄与する波長の光
の浸透深さが約20μmであシ、逆並列ダイオードのp
−n接合がこれ以上深い位置にあれば接合部に電力が発
生するととがないからである。
この後、受光面側の5isN4膜2を除去し、太陽電池
機能を有するp−n接合を形成するために約0.5μm
の厚みのp型Ga 16層7(第1の導電型の第1の半
導体層)およびp型AjG、A、層8を形成する((d
)図)。
さらに、受光面側にはp型A t G a A s層8
上にSi3N40反射防止1!X9を形成し、裏面側に
は5isN4の絶縁膜]Oを形成する。続いてこれらの
反射防止膜9および絶#l膜10の所定箇所を写真製版
技術により除去し、その除去部分に、受光面側にはグリ
ッド電極11を形成し、裏面側には2つの独立した・外
部接続電極として陽電極、陰電極12.13を形成する
(←)図)。
この陽電極12はp型(yaAs層4.n型GaAs層
5に接触するように形成され、他方、陰電極13はn型
GaA型層3+P型GaAs層6に接触するように形成
され、位置的に離れたn型Ga A1層3およびp型G
aAg層6を電気的に接続している。
さらに陰電極13はn型QaA−層5及びp型GaAs
 6から成るp−n接合部分を絶縁膜10を介して被覆
するように形成されている。
次に本実施例の動作について説明する。
まず、太陽電池セルの受光面に光が入射すると、n型G
 a A 型層3及びp型GaAs層4の間に光起電力
が生じ、陽電極12を正、陰電極13を負とする電池と
して動作する。この際、p型G a A s層4及びn
型GaAs層5は陽電極12により短絡しているので、
光発電には寄与しない。ここで、n型GaAs層5とp
型G a A s層6により形成されるp−n接合はそ
の性質上太陽電池セルの発電方向とは逆方向の発電機能
を有しているのであるが、受光面側からの入射光中発電
に有効表波長の光はnllGaAs層5およびp型Ga
As層7にょυ吸収され、他方、裏面側からの入射光は
陰電極13により遮蔽されるので、該p−n接合に光は
到達せず従って、逆方向に発電を防ぐことができる。
また、陽電極12.陰電極13を介して直列接続された
複数の太陽電池セルにおいては、一部の太陽電池セルが
影になった場合、逆電圧が印加され陽電極12が負、陰
電極13に正がバイアスされるが、仁のときはn型Ga
As層s、p型GaAs層6から成るp−n接合が順バ
イアスされ、電流が陰電極13から陽電極12へ流れゐ
ことに々シ(逆方向導通能力)、このため、該p−n接
合には逆電圧が印加されない。
とのように本実施例ではn型G a A s層5及びp
型GaA1層6から成るp−n接合部に逆電圧の発電を
生じないように構成しているので、太陽電池セルは逆方
向電圧による破壊を防ぐことが可能となる。
なお、本実施例ではcaAs太陽電池セルについて説明
したが、この他にも81太陽電池セル等他の太陽電池セ
ルに適用しうろことができるのはいうまでもない。
また、本実施例では陰電極13がn型GaAs層3およ
びp型GaAs層6を短絡するように形成しているが、
n型GaAs層ByP型GaAs層6に電極を各々形成
してアセンブリ時にコネクタにより結合しても良い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明では第1の主面側からの光は第3の
半導体層に吸収され、第2の主面側からの光は電極によ
り反射され、第3の半導体層および第4の半導体層によ
多形成され4 p −n接合部には光が到達しないよう
に構成したので、P−n接合部での逆方向の発電を防止
でき、逆方向電圧により太陽電池セルが破壊されること
もなくなシ、且つ外部にダイオードを挿入する必要もな
いので部品数を抑えることが可能となシ、より信頼性の
高い太陽電池セルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図(、)〜(II)は本発明の一実施例を示す太陽
電池セルの各製造工程の断面図である。 1・・・・半導体基板、2・・・・5isNn膜、3・
拳・・n型GaAs層(第2の半導体層)、5*e*@
H型Ga As層(第3の半導体層)、4・・・・p型
GaA1層(第1の半導体層)、6・・・・p型GaA
s層(第4の半導体層)、7・・・・pfIlGaA1
層(第1の半導体層)、311 @ @ 11p型At
GaAg層、9・・・・反射防止膜、10・・・・絶縁
膜、11・・・・グリッド電極、12・・・・陽極、1
3・・・―陰極。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の第1の主面に全面形成され、その1
    部が半導体基板を貫通して第2の主面に到達するような
    第1の導電型の第1の半導体層と、半導体基板を第1の
    半導体層により分離して形成された第2の導電型の第2
    の半導体層および第2の導電型の第3の半導体層と、 第2の導電型の第3の半導体層内に位置し、第2の主面
    側に形成された第1の導電型を有する半導体層であつて
    、第3の半導体層と形成するp−n接合が第1の主面か
    ら入射される光発電に寄与する波長の光が第3の半導体
    層に吸収されて該p−n接合まで達しない深さに形成さ
    れた第4の半導体層と、 第2の主面側の所定箇所に形成された外部接続用の電極
    とを設けたことを特徴とする太陽電池セル。
  2. (2)前記電極は、第1の半導体層および第3の半導体
    層の両方に接触するように形成された第1の電極と、第
    2の半導体層上に形成された第2の電極と、第2の主面
    に露出した第3の半導体層および第4の半導体層より形
    成されるp−n接合部を覆うような位置で且つ第4の半
    導体層上に形成され、第2の電極と電気的に接続してい
    る第3の電極とから成ることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の太陽電池セル。
  3. (3)前記半導体基板はGaAsより成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の太陽電池セル。
  4. (4)前記第3の半導体層及び第4の半導体層より形成
    されるp−n接合部は、半導体基板の端部より20μm
    以上離れて形成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の太陽電池セル。
  5. (5)前記第1の半導体層および第4の半導体層はZn
    を不純物とするp型層であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項、第2項、第3項又は第4項記載の太陽電
    池セル。
  6. (6)前記第3の半導体層は少なくともSi_3N_4
    を含む絶縁層により覆われていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の太陽電池セル。
JP62281613A 1987-07-08 1987-11-06 太陽電池セル Expired - Lifetime JPH0831614B2 (ja)

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US07/202,507 US4846896A (en) 1987-07-08 1988-06-07 Solar cell with integral reverse voltage protection diode
DE3819671A DE3819671A1 (de) 1987-07-08 1988-06-09 Solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung
GB8813737A GB2206732B (en) 1987-07-08 1988-06-10 Solar cell

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324768A (ja) * 1989-06-22 1991-02-01 Sharp Corp バイパスダイオード付太陽電池
JPH0442974A (ja) * 1990-06-06 1992-02-13 Sharp Corp バイパスダイオード付太陽電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324768A (ja) * 1989-06-22 1991-02-01 Sharp Corp バイパスダイオード付太陽電池
JPH0442974A (ja) * 1990-06-06 1992-02-13 Sharp Corp バイパスダイオード付太陽電池

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