太阳电池单元制造技术

本发明专利技术的太阳电池单元在ｐ形硅单结晶上具备：可产生光电动势的ｐｎ接合；以及由对ｐｎ接合的一部分施行高浓度杂质掺杂的ｐ＋扩散层与ｎ＋扩散层构成的ｐ＋ｎ＋接合；并具有当太阳电池单元被朝反方向施加偏压时，会通过ｐ＋ｎ＋接合而流通电流的反向导通特性。当使用多个太阳电池单元制造太阳电池模块时，可在未连接外部的旁路二极管的情况下，防止当任一太阳电池单元进入阴影时太阳电池单元的发热与劣化，且可防止太阳电池模块整体发电效率的降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种太阳电池单元，特别涉及具有当太阳电池单元被朝反方向施加偏压时， 通过在pn接合的一部分所形成的P+n+接合而流通电流的反向导通特性者。
技术介绍
一般而言，具有可产生光电动势的pn接合的太阳电池单元，因为平均一个太阳电池单元 所产生的光电动势的最大输出电压较低，因而以将多个太阳电池单元串联连接而提高光电 动势最大输出电压的状态使用。如图24所示，在将多个太阳电池单元串联连接的太阳电池阵列中，当任一太阳电池单元 进入阴影中而不可产生光电动势时，便对该太阳电池单元朝反方向施加偏压，该偏压为相 等于以其它太阳电池单元所产生光电动势总和的电压。当施加电压达太阳电池单元的反方向耐压以上的情况，该太阳电池单元有遭破坏的顾虑， 但是即便施加电压是在太阳电池单元的反方向耐压以下，若对太阳电池单元施加高电压而 流通着较多电流，则该太阳电池单元将会发热，而有太阳电池单元本体或其周边构件出现 劣化的顾虑。因此，如图25所示，考虑依每个太阳电池单元设置一个外部旁路二极管，并将旁路二极 管分别反向并联地与各太阳电池单元相连接，当反方向施加偏压时，藉由使太阳电池单元 中流通的电流成为旁路状态，俾保护该太阳电池单元。但是，若对所有的太阳电池单元分 别设置旁路二极管，则太阳电池阵列构造将趋于复杂且制造成本将成高价。所以，便有如图26所示，采用将n个太阳电池单元串联连接的太阳电池阵列，在每个由 m个太阳电池单元构成的区块中，反向并联连接着一个旁路二极管的构造。此情况下，若 区块内的一个太阳电池单元进入阴影中，则在其它区块中流通的电流(即在(n-m)个太阳电 池单元中流通的电流)便不会流入进入阴影中的太阳电池单元所属区块的其它太阳电池单 元，而是通过该区块的旁路二极管而流通。所以，在进入阴影中的太阳电池单元所属区块中，即使其它的太阳电池单元发电，但因 为并未从该区块对负载供应电力，因此仅供应由(n-m)个太阳电池单元所发电的电力而已，4导致太阳电池阵列的发电效率降低。再者，就进入阴影中的太阳电池单元而言，因为其余的(m-l)个太阳电池单元的开放电压， 加上由在旁路二极管中流通电流所产生的电压降后的电压，将朝反方向施加偏压，因而必 需属于能承受高耐反向电压性能的太阳电池单元。专利文献l所公开的积体式太阳电池单元，系在同一硅晶圆上设置作为太阳电池的pn 接合、以及与该pn接合介隔着隔离区域(isolation region)而朝反方向形成pn接合的并 联(旁路)二极管。因为太阳电池单元中已积体化设置旁路二极管，因此太阳电池单元便不 需要再电气式连接外部的旁路二极管。再者，本案专利技术者在专利文献2中公开将多个球状太阳电池单元进行并联且串联连接的 太阳电池模块。该太阳电池模块是将球状太阳电池单元与导电方向一致而配置成多个行多 个行，并与相邻太阳电池单元进行并联且串联连接。所以，即便在任一太阳电池单元进入 阴影之情况，于太阳电池模块中任一太阳电池单元发电并残留电流通路的前提下，并不会 对该太阳电池单元朝反方向施加一个太阳电池单元的开放电压以上的电压的偏压。 专利文献1:美国专利4323719号公报 专利文献2: W02003/017382号公报
技术实现思路
(专利技术所欲解决之问题)但是，专利文献l所记载的太阳电池单元，因为与太阳电池的pn接合介隔着隔离区域而 设置反向并联的pn接合，因此硅晶圆内需要对发电无作用的空间，而导致构造大型化。且， 在发电时，因为从太阳电池的pn接合亦对隔离区域的电阻(parasitic shunt resistance) 流通着电流，因此有开放电压降低的缺点。专利文献2所记载的太阳电池模块，若并联连接的任一行整体进入阴影中而停止发电则 电流通路消失，对该行的太阳电池单元所串联连接的其它太阳电池单元的总发电电压朝反 方向施加偏压，因此有该行太阳电池单元遭破坏，或因发热而劣化的顾虑。此情况，必需 采取诸如设置旁路二极管等方法，以确保电流通路。本专利技术的目的在于提供一种不需要电气式连接于外部的旁路二极管，具有当反方向施加 偏压时，可流通电流的反向导通特性的太阳电池单元；并提供一种小型且不致降低发电效 率的太阳电池单元；更提供一种当使用该太阳电池单元进行太阳电池模块制造时，能降低制造成本的太阳电池单元等。 (解决问题之方式)本专利技术的太阳电池单元为在半导体基材上设有可产生光电动势的pn接合的太阳电池单 元；其中，其构成为在上述pn接合的一部分上，设置由经高浓度掺杂杂质的p+型导电层 与n+型导电层所构成的p+n+接合；并具有当上述太阳电池单元被朝反方向施加偏压时，通 过上述pV接合而流通电流的反向导通特性。 (专利技术效果)根据本专利技术的太阳电池单元，因为在pn接合的一部分上设置由经高浓度掺杂杂质的P+ 型导电层与n+型导电层所构成的P+n+接合；并具有下述构造当太阳电池单元被朝反方向 施加偏压时，可通过p+n+接合而流通电流的反向导通特性，因此可获得与在太阳电池单元 上反向并联连接着旁路二极管的情况相同的效果。艮P，当使用该太阳电池单元进行太阳电池模块制造时，于任一太阳电池单元进入阴影时， 因为通过该太阳电池单元的P+n+接合而流通着电流，因而可防止该太阳电池单元发热与劣 化，且可防止太阳电池模块整体的发电效率降低。此外，因为不需要设置新的旁路二极管， 因此可使构造小型化并能降低制造成本。本专利技术除上述构造之外，尚可采用下述各种构造(1) 上述pn接合为pn+接合或p+n接合。(2) 上述pV接合具有由隧穿效应所产生的反向二极管特性。(3) 上述pV接合具有利用与上述pn接合的开放电压同等或以下之低电压而进行导通的 特性。(4) 将上述半导体基材形成为球状，并在距该半导体基材表面一定深度位置处，设置实质 上为球面状的上述pn接合，并设置隔着上述半导体基材中心而呈相对向的一对电极，其为 连接于上述pn接合二端的一对电极。(5) 上述p+n+接合系设置于其中一电极外周附近部中，较上述电极更靠近半导体基材侧部 分。(6) 介隔着上述半导体基材表面部所形成的n+型导电层，而形成上述pn接合，上述^11+ 接合的至少一部分系由在其中一电极之上述半导体基材侧的内面部所形成的P+型导电层、 以及接触该P+型导电层的上述n+型导电层部分所构成。(7) 上述电极系形成为面积较大于上述p+n+接合。(8) 上述p+n+接合的至少一部分系由接合于另一电极的n+型导电层部分、以及接合于该n+ 型导电层部分的P+型导电层所构成。(9) 上述半导体基材系形成为圆柱状，并在距该半导体基材表面一定深度位置处，设置实 质上为圆筒状的pn接合。(10) 在上述其中一电极内面部所形成的p+型导电层系由上述其中一金属制电极与上述半 导体基材的共晶反应所形成之再结晶层而形成。(11) 上述半导体基材系形成为平板状，在该半导体基材靠太阳光入射侧的单面附近部形 成上述pn接合；在上述半导体基材靠上述单面与相反侧面上形成格子状电极；在上述半导 体基材靠上述单面形成不会被上述电极遮光的受光窗；在上述半导体基材中未紧邻上述受 光窗的全部表面上形成以与该半导体基材相同的导电型来施行高浓度杂质掺杂的高浓度导 电层；在上述单面侧的电极背面侧部分介隔着上述高浓度导电层而形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳电池单元，为在半导体基材上设有可产生光电动势的ｐｎ接合的太阳电池单元，其特征在于：　　在上述ｐｎ接合的一部分上，设置由经高浓度掺杂杂质的ｐ↑［＋］型导电层与ｎ↑［＋］型导电层所构成的ｐ↑［＋］ｎ↑［＋］接合；　　并具有当上述太阳电池单元被朝反方向施加偏压时，会通过上述ｐ↑［＋］ｎ↑［＋］接合而流通电流的反向导通特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：中田仗祐，
申请(专利权)人：京半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]