(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位面及び対向する下位面を有する半導体本体部と、
前記上位面と前記下位面の間に配置される多重接合ソーラーセルと、
前記半導体本体部の上に配置されるバイパスダイオードであって、前記ソーラーセルが遮蔽されるときに電流を通すために前記多重接合ソーラーセルを渡って電気的に接続されるバイパスダイオードと、
前記バイパスダイオードの一端と接触し、前記上位面から前記下位面の接触部に延びている電気的に伝導するビアと、を備え、
前記下位面は、前記半導体本体部の前記下位面と電気的に接触する第１の端部と、前記上位面から前記下位面に延びている少なくとも２つの伝導するビアと電気的に接触する第２の端部とを含み、
少なくとも１つの前記ビアは、前記上位面で前記バイパスダイオードの陽極と電気的に接触し、少なくとも１つの前記ビアは、前記上位面の上に延びている伝導性のグリッド線と電気的に接触し、
前記下位面における前記第２の端部は、前記上位面における前記バイパスダイオードの陽極と接触するビアと、前記上位面における伝導性のグリッド線と接触するビアとを電気的に接続するソーラーセル。
【請求項２】
前記半導体本体部は、半導体物質の連続する層を備え、
前記半導体物質の連続する層が前記多重接合ソーラーセルの少なくとも１つのサブセルを形成するための第１の領域と、
前記連続する層が前記バイパスダイオードを形成するための第２の領域と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
第１及び第２の連続する半導体本体部は、半導体物質の連続する層を備えており、
半導体物質の第１の連続する層が前記多重接合ソーラーセルを形成するための第１の領域と、
第２の連続する層が前記バイパスダイオードを形成するための第２の領域と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項４】
前記半導体本体部は、半導体物質の連続する層を備えており、
前記半導体物質の連続する層が前記多重接合ソーラーセルの少なくとも１つのサブセルを形成するための第１の下位領域と、
前記連続する層が前記下位領域及び前記バイパスダイオードの上に位置する場合の第２の上位領域と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項５】
前記半導体本体部は、半導体物質の連続する層を備えており、
前記半導体物質の連続する層が、前記多重接合ソーラーセルの連続するサブセルを形成するための第１の領域と、
前記連続する層におけるトラフによって前記第１の領域から分離される第２の領域であって、前記連続する層が前記バイパスダイオードに対する支持部を形成するための第２の領域と、を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項６】
前記第１のソーラーサブセルは、さらに、前記トラフの中に延びており、前記第１の領域における前記連続する層の各層のエッジ上に配置される非活性化層を備えたことを特徴とする請求項５に記載のソーラーセル。
【請求項７】
サブセルにおける連続する層及びバイパスダイオードの連続する層は、実質的に別の処理ステップにおいてエピタキシャル成長されることを特徴とする請求項２に記載のソーラーセル。
【請求項８】
前記半導体本体部は、Ｇｅ基板を含んでおり、少なくとも１つのサブセルは、少なくとも一部をＧａＡｓで製作されることを特徴とする請求項２に記載のソーラーセル。
【請求項９】
ビアは、該ビアの表面全体を取り囲んで前記半導体本体部と直接接触する誘電体層と、
前記ビアの上位面の終端部と前記下位面の終端部との間に電気的接続を形成するために誘電体層の上に配置される金属性の伝導層と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項１０】
垂直に照明される上位面であって、該上位面の一部の上に延びている電荷収集要素を含む上位面と、
下位面であって、該下位面に電気的に接続される第１の端部と該下位面の電気的に絶縁された第２の端部とを含み、前記上位面における前記電荷収集要素に接続される下位面と、
前記上位面と前記下位面の間に配置される多重接合ソーラーセルを渡って接続され、多重接合ソーラーセルが遮蔽されるときに電流を通すように機能するバイパスダイオードと、
前記上位面における前記電荷収集要素から前記下位面における前記第２の端部に延びている電気的に伝導性のビアと、を備え、
ビアは、該ビアの上位面の終端部と前記下位面の終端部との間に電気的接続を形成するために前記第２の端部の上に配置される金属性の伝導層を備え、
少なくとも１つの前記ビアは、前記上位面で前記バイパスダイオードの陽極と電気的に接触し、少なくとも１つの前記ビアは、前記上位面の上に延びている前記電荷収集要素と電気的に接触し、
前記下位面における前記第２の端部は、前記上位面における前記バイパスダイオードの陽極と接触するビアと、前記上位面における前記電荷収集要素と接触するビアとを電気的に接続するソーラーセル半導体構造。
【請求項１１】
前記半導体構造は、半導体物質の連続する層を備えており、
前記半導体物質の連続する層が多重接合ソーラーセルの少なくとも１つのサブセルを形成するための第１の領域と、
前記連続する層が前記バイパスダイオードを形成するための第２の領域と、を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載のソーラーセル半導体構造。
【請求項１２】
前記半導体物質は、半導体物質の連続する層を備えており、
半導体物質の第１の連続する層が前記多重接合ソーラーセルを形成するための第１の領域と、
連続第２の層が前記バイパスダイオードを形成するための第２の領域と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のソーラーセル半導体構造。
【請求項１３】
前記半導体構造は、半導体物質の連続する層を備えており、
前記半導体物質の連続する層が前記多重接合ソーラーセルの少なくとも１つのサブセルを形成するための第１の下位領域と、
前記連続する層が前記下位領域及び前記バイパスダイオードの上に位置する場合の第２の上位領域と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のソーラーセル半導体構造。
【請求項１４】
前記半導体構造は、半導体物質の連続する層を備えており、
前記半導体物質の連続する層が多重接合ソーラーセルの連続するサブセルを形成するための第１の領域と、
前記連続する層におけるトラフによって前記第１の領域から分離される第２の領域であって、前記連続する層が前記バイパスダイオードに対する支持部を形成するための第２の領域と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のソーラーセル半導体構造。
【請求項１５】
前記半導体構造はＧｅ基板を含み、
少なくとも１つのサブセルは少なくとも部分的にＧａＡｓを用いて製作されることを特徴とする請求項１０に記載のソーラーセル半導体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーセル半導体デバイスの分野に関し、特に、多重接合（multijunction）ソーラーセル及び統合（integral）バイパスダイオードを含む集積された半導体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国政府は、世界中で米国に代わって又は米国によって主題の発明を実行し又は実行を続けるために、ＤＦＡＲ２２７−１２（Ｊａｎ１９９７）の規定に従う一定の権利を有する。
【０００３】
[関連出願の参照]
本出願は、２００５年４月１９日に出願され、係属中の米国特許出願番号１１／１０９，０１６号に関連する。
【０００４】
太陽電池セルは、ソーラーセルともの呼ばれ、過去数年において利用可能になった最も重要な新たなエネルギー源の１つである。ソーラーセル開発にはかなりの努力がなされている。結果として、ソーラーセルは、最近では、多くの商業的かつ消費者優先のアプリケーションにおいて用いられている。この領域では大きな進歩がなされてきた一方で、より複雑化されたアプリケーションの要求を満たすためのソーラーセルに対する要求仕様は、需要から遅れを取っている。データ通信で用いられる人工衛星などのアプリケーションは、パワー及びエネルギー変換特性を改善したソーラーセルに対する要求が劇的に増加している。
【０００５】
人工衛星及び他の宇宙関連アプリケーションでは、サイズ、質量、及び人工衛星パワーシステムのコストは、用いられるソーラーセルのパワー及びエネルギー変換効率に依存している。別の観点では、ペイロード（有効搭載量）のサイズ及び搭載した（on-board）サービスの有用性は、提供されるパワーの量に比例する。したがって、ペイロードは、より複雑化されたソーラーセルになり、搭載したパワーシステムに対してパワー変換デバイスとして動作するので、益々重要になる。
【０００６】
ソーラーセルは、垂直な多重接合構造において水平アレイに一列に共に接続される個々のソーラーセルを用いてたいていは作成される。アレイの形状及び構造は、それが含むセルの数と同様に、所望の出力電圧及び電流よって決定される部分がある。
【０００７】
アレイにおけるソーラーセルは、全て太陽光線を受信しており又は照射されているときに、アレイにおける各セルは、順バイアスであり、電流を流しているであろう。しかしながら、いずれのセルも照明されていない場合には、遮蔽又は破損のために、それらの遮蔽された（shadowed）セルは、まだアレイ回路にあり、照射されたセルによって発生される電流を流すために逆バイアスされることになる。この逆バイアスは、セルの品位を低下させ、最終的にセルを動作不能にし得る。逆バイアスを妨げるために、単一の多重接合セルにおいてソーラーセルと並列のダイオード構造がたいてい実装される。
【０００８】
しかしながら、ソーラーセルが太陽光線を受信しないとき、人工衛星の動きによって遮蔽するためであろうと、セルの破損の結果としてであろうと、その後、抵抗はセルの経路に沿って存在する。ソーラーセルはアレイに存在するので、照射されたセルからの電流は、遮蔽されたセルを通過しなければならない。ダイオードが存在しない場合、電流はセルの層を介して押し入り、前記セルの電気的特性を破壊しない場合に、そのようなセルのバイアスを逆転させて永久に低下させる。
【０００９】
しかしながら、セルがダイオードを含む場合には、電流は代替的な並列な経路を与えられ、遮蔽されたセルは保護されるであろう。問題は、この概念では、製造するのは比較的容易であるダイオードであって非常に低いレベルの電圧を立ち上げて動作させるのに用いるダイオードを創るのが困難であるということである。
【００１０】
バイパスダイオードの目的は、遮蔽され又は破損したセルから流れ出る電流を抽出することである。バイパスダイオードは、遮蔽されたセルが逆バイアスされるときに順バイアスされる。ソーラーセル及びバイパスダイオードが並列であるので、遮蔽されたセルを介して電流を通すようにするよりもむしろ、ダイオードは遮蔽されたセルから流れ出る電流を抽出し、次のセルにおける接続を維持するために電気的な流れを完全にする。
【００１１】
セルが遮蔽され又は別の方法で太陽光線を受信しない場合、電流に対してダイオード経路を選択するために、ダイオードパスに対する立ち上がり（turn on）電圧は、セル経路に沿った降伏電圧より小さければならない。セル経路に沿った降伏電圧は、典型的には、高くないとしても少なくとも５ボルトである。実装時にはショットキーバイパスダイオードを利用する。ショットキー接触は、“立ち上がり（turn on）”には比較的小さい電圧すなわち約６００ミリボルトを必要とする。しかしながら、ゲルマニウム基板を有する多重接合ソーラーセルにおいて、Ｇｅ接合のバイアスが逆転されなければならないＧｅ接合を通過するためには、大きな電圧が必要となる。Ｇｅ接合のバイアスを逆転することは、およそ９．４ボルト必要であり、そのため、ダイオード経路をたどるように電流に対して略１０ボルトが必要とされる。Ｇｅ接合のバイアスを反転するのに用いられる電圧は、別の方法で他のアプリケーションのために利用可能であるものより小さい１０ボルトである。
【００１２】
ソーラーセルは垂直な多重接合の構造として作られるので、１つの電気的接触部は、通常は、セルの上面に配置され、他の接触部は、信頼度及びコストに影響を及ぼす内部的な相互接続を回避するようにセルの下部に配置される。現在の譲受人の特許文献１に示されているように、両方の接触がセルの一方側に配置される様々なデザインがまた知られている。集積化されたソーラーセルにおけるバイパスダイオードの存在は、接続が第１のセルの上面における多重接合ソーラーセル及びバイパスダイオードからアレイにおいて隣接するセルの下面までなされなければならないので、別の複雑な状況を与える。
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願番号１１／１０９，６１６号
【００１４】
ソーラーセルアレイに対する相互接続配置の先行技術は、バイパスダイオードの陽極に接触するためのウエハーの上位層に対する電気的接触及び隣接するセルの下面に対する電気的接触を利用している。そのような配置は、一般には、多くのアプリケーションに対して十分であるが、より厳しい設計要求を与える一定のアプリケーションが存在し、セルの同じ側面におけるソーラーセル及びバイパスダイオードの両終端（terminals）が必要とされる。本発明の出現以前は、ソーラーセルのセル設計は前記の設計要求を満たしていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
１．本発明の目的
改善されたソーラーセルアレイを提供することが本発明の目的である。
陽極及び陰極の両終端が一方側に存在するように、統合バイパスダイオードを有するソーラーセルにおけるビアを提供することが本発明の別の目的である。
改善された信頼度及びより高い製造歩留りのために、表面グリッド及びバイパスダイオードの陽極の両方に、ソーラーセル半導体デバイスにおける多重接合ビア配置を提供することが本発明の別の目的である。
また、バイパスダイオードを含むウエハーの裏面と上位面の間の相互接続を介して多数の接触を利用することによってソーラーセルアレイを製造するための改善された方法を提供することが本発明の別の目的である。
本発明の付加的な目的、利点、及び新規な特徴は、本発明の実施によるものだけでなく以下の詳細な説明を含む本開示から当業者には明らかになるであろう。本発明が望ましい実施形態を参照して以下に述べられる一方で、本発明はそれに限定されるものではないことが理解されるべきである。ここでの教示にアクセスする当業者は、ここに開示され請求される本発明の範囲内である他の分野における付加的な応用、変更及び実施形態を認識し、その点について本発明は効力を有している。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
２．本発明の特徴
簡単に、概要に関して、本発明は、上位面及び反対の下位面と、前記上位面と前記下位面の間に配列される多重接合ソーラーセルと、前記ソーラーセルが遮蔽されるときに電流を流すために半導体本体部に配列され、前記多重接合ソーラーセルを横切って電気的に接続されるバイパスダイオードと、前記バイパスダイオードの終端で接触し、前記半導体本体部の上位面から下位面の接触部に延びている電気的に伝導するビアと、を有する半導体本体部を含むソーラーセルを提供する。
【００１７】
本発明に特有であるとして考慮される新規な特徴は、特に、特許請求の範囲に示される。しかしながら、本発明自身は、その付加的な目的及び利点と共にその構成及びその動作方法の両方に関しては、添付図面と関連して読み取られるとき、以下の特定の実施形態から理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るこれら及び他の特徴及び利点は、添付図面に従って考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによって最良かつ十分に評価されるであろう。
【００１９】
ここで、本発明の詳細が、典型的な側面及びその実施形態を含めて述べられる。図面及び以下の説明を参照するとき、同様の参照番号は、同様の又は機能的に類似した要素を識別するのに用いられ、非常に単純化された概略的な手法で典型的な実施形態の主な特徴を例証することが意図されている。さらに、図面は、実際の実施形態の全ての特徴を描くことを意図したものでなく、描かれた要素の相対的な大きさを意図したものでもなく、縮尺について描かれたものではない。
【００２０】
本発明は、隣接するセルに接合され又は溶接される金属クリップ又はジャンパーの利用によるアレイにおけるIII−Ｖ多重接合ソーラーセルの陽極及び陰極接触の相互接続に関する。米国特許６，６８０，４３２号に記載されるようなソーラーセル半導体デバイスは、基板上でエピタキシャル成長されるがソーラーセル及びバイパスダイオードの電気的な絶縁を提供するトレンチによってソーラーセル構造から分離されるバイパスダイオードをたいてい含んでいる。トレンチの表面は、非伝導性であり、電気的チャート（electrical chart）の可能性を低減させる任意の適切な材料の絶縁体材料によって覆われており、分流経路（shut path）はセルのエッジに沿って作成される。
【００２１】
図１Ａは、本発明に従うバイパスダイオードを有するソーラーセルと半導体ウエハーの上面図である。典型的なウエハー５００は、製作プロセスの終了時にウエハー５００から刻み込まれ又はカットされる２つのセル５１０及び５０２を適応させ得る。半導体ウエハーの周囲のエッジ材料５０３は廃棄される。先行技術の配置とは異なり、セル５０１及び５０２の上面すなわち陰極には電気的接触がない。セル５０１のバイパスダイオード５０３及びセル５０２のバイパスダイオード５０３がまた描かれており、図１Ｂに示されるウエハーの拡大された部分により詳細に示されている。
【００２２】
図１Ｂは、図１Ａのソーラーセルにおいて実行されるバイパスダイオード５０２の拡大された上面図である。また、セル５０１の上面に並列に延びており、セル５０１の上面と電気的に接触するように機能し、表面が照明されるときに電荷を収集する幾つかの垂直の導線８０６を図は示している。また、セル５０１の周囲に延びており、導線８０６の各々を電気的に接続する電気的に伝導性のバス８０７が描かれている。
【００２３】
バイパスダイオード５０３の上面図は、形状が半円形であることが示されており、図２及び３の断面図から分かるように、望ましくは、セル５０１の上位層の上に作られるメサ構造として実装される。２つの別個に配置された金属層６３０及び６３２は、メサの３つの側面の部分に延びており、バイパスダイオード５０３の上位層とトレンチの下部に配置される基板との間で電気的に接触するように機能する。ダイオードの上端部に対する電気的接触として機能する別の金属層は、望ましい実施形態においては、ダイオードの陽極である。
【００２４】
図２は、図１ＢのＡ−Ａ面を通る３重接合のソーラーセル構造６４０及びバイパスダイオード５０３を有する積層半導体構造の詳細な側面図を例証する。その構造は、基板６０２、３重接合のソーラーセル６４０、バイパスダイオード６２０、トレンチ又は井戸（ウェル）６５０、及び電気的な分流層６３０を含んでいる。３重接合のソーラーセル構造６４０はさらに、下端、中間及び先端のサブセル６０４、６０６及び６０８をそれぞれ含んでいる。伝導性のグリッド線８０６の１つは、側面の伝導層６１０の上に配置される。接触パッド８０４がまた表され、バイパスダイオード６２０の上に配置される。
【００２５】
非伝導又は絶縁体材料の層は、セル５０１のエッジが、図３に示されるようなセルのエッジに沿って作成されている電気的短絡又は分流経路の可能性がないようにする。本発明に従う望ましい構造では、一般に用いられるセル５０１の表面上の反射防止膜（ＡＲＣ）と同じ材料は、この絶縁体材料に対する理想的な選択である。ＡＲＣ層は、現在の商業的デバイスにおけるソーラーセルの上部に一般には与えられ、前面反射を低減させる。望ましい実施形態は、ソーラーセルのメサの垂直エッジの保護を提供するために、ＡＲＣ層をソーラーセルの表面上だけでなくメサ溝（trench）にも延びるようにする製作順序のステップを利用する。
【００２６】
より詳細には、一実施形態では、その基板は、（図３に示されるように）低金属の接触パッド（a lower metal contact pad）８０２を形成するために半導体ウエハー５００の裏面に金属層で完全に覆われているｐ型ゲルマニウム（“Ｇｅ”）基板６０２である。下端のセル６０４は、ｐ型Ｇｅ基礎層８１０、ｎ型Ｇｅエミッタ層８１２、及びｎ型ＧａＡｓ層８１４を含んでいる。基礎層８１０は、基板６０２上に配置される。基礎層８１０は、一実施形態では、配置されたエミッタ層８１２から原子の拡散を介してＧｅ基板へ形成され得る。下端のセル６０４が作られた後、一連のｐ型及びｎ型のトンネル接合層８１５は、下端のセル６０４を次のサブセル６０６と接続するために回路素子を提供するトンネリングダイオードとして言及される構造を形成するように配置（蒸着）される。
【００２７】
中間のセル６０６はさらに、バック・サーフィス・フィールド（“ＢＳＦ”）層８２０、ｐ型ＧａＡｓ基礎層８２２、ｎ型ＧａＡｓエミッタ層８２４、及びｎ型ガリウムインジウムリン化物（ＧａＩｎＰ2）ウインドウ層８２６を含んでいる。一度、ＢＳＦ層８２０がトンネリング接合層８１６上に配置されると、基層８２２は、ＢＳＦ層８２０上に配置される。ウインドウ層８２６は、エミッタ層８２４が基層８２２上に配置された後に、続いてエミッタ層８２４上に配置される。ＢＳＦ層８２０は、中間のセル６０６において再結合損失を低減するのに用いられる。ＢＳＦ層８２０は、再結合損失の影響を最小にするために、バック・サーフィス（back surface）近傍の高くドープされた領域から少数キャリアをドライブする。換言すると、ＢＳＦ層８２０は、ソーラーセルの裏面での再結合損失を低減し、それによって、エミッタ領域で再結合を低減させる。
【００２８】
中間のセル６０６で用いられるウインドウ層８２６はまた、再結合損失を低減するように機能する。ウインドウ層８２６はまた、基礎接合部のセル表面の非活性化を改善する。付加的な層が本発明の範囲から逸脱することなくセル構造において追加又は削除され得ることは当業者には明らかであるべきである。上部のセル６０８の層を配置する前に、ｐ型及びｎ型のトンネリング接合層８３０は中間のセル６０６上に配置され、中間のセル６０６を上部のセル６０８に接続するトンネルダイオードを形成する。
【００２９】
上部のセル６０８は、本実施形態によると、ｐ型インジウムガリウムアルミニウムリン化物（“ＩｎＧａＡｌＰ”）ＢＳＦ層８４０、ｐ型ＧａＩｎＡＰ2基礎層８４２、ｎ型エミッタ層８４４、及びｎ型アルミニウムインジウムリン化物（“ＡｌＩｎＰ2”）ウインドウ層８４６を含んでいる。一度、ＢＳＦ層８４０がトンネリング接合層７３０の上に配置されると、上部のセル６０８の基礎層８４２は、ＢＳＦ層８４０の上に配置される。ウインドウ層８４６は、エミッタ層８４４が基礎層８４２に配置された後に、続いてエミッタ層８４４に配置される。
【００３０】
本実施形態によると、ｎ型ＧａＡｓウインドウ又はキャップ層８４６は、金属材料との接触をより高めるために使用される。キャップ層８４６は、上部のセル６０８の上に配置される。側面の伝導層６１０は、ｎ型ＧａＡｓで形成され、キャップ層８４６上に配置される。ｎ型ＧａＩｎＰ2ストップエッチング層は、側面の伝導層６１０上に配置される。ストップエッチング層が配置された後に、セル５０１の一部にバイパスダイオードを形成する層がウエハー全体の上にエピタキシャルに配置される。
【００３１】
バイパスダイオード層は、一実施形態では、一連のｎ型ＧａＡｓ層８６０、ｉ型ＧａＡｓ層８６２、及びｐ型ＧａＡｓ層８６４を含んでいる。ｎ型層８６０はストップエッチング層６１２上に配置される。ｉ型層８６２はｎ型層８６０上に配置される。ｐ型層８６４はｉ型層８６２上に配置される。層８６４が配置された後に、接触パッド８０４はバイパスダイオード６２０上に配置される。一度、陽極接触パッド８０４が形成されると、極性が形成され、結果として、ｐ−ｏｎ−ｎ極性を有する集積ｐ−ｉ−ｎバイパスダイオードがソーラーセル上に形成される。別の実施形態では、ｎ−ｏｎ−ｐ極性を有するｎ−ｉ−ｐバイパスダイオードは、上述のプロセスと類似のプロセスを用いてソーラーセル構造上に形成され得る。付加的な層は、本発明の範囲から逸脱することなくバイパスダイオード６２０に追加され又は削除され得ることが当業者には明らかであるべきである。
【００３２】
一実施形態では、金属分流層６３０がウェル６５０の一部に配置される。分流層６３０の一端は、基板６０２と電気的に接触し、分流層６３０の他の端部は、側面の伝導層６１０と電気的に接触し、それによって、３重接合のセル６４４の活性層に接触する。反射防止（ＡＲ）膜８０８は、ソーラーセルの性能を高めるためにソーラーセルの一定部分の上に配置されてもよい。
【００３３】
ビア９００は、基板の底面からウエハーの上面にエッチングされ、ウエハーの上面に小さな環状の開口部を作る。誘電体層は、層を絶縁するためにビアの内面に配置され、金属層は、ウエハーの上面と底面の間に電気的な経路９０２を形成するために誘電体層上に配置される。特に、経路９０２は、バイパスダイオードの接触層８０４と電気的に接触し、ウエハーの下部に接触面を形成する。
【００３４】
ビア９００に加えて、ビア９２０、９３０、９４０及び９５０が、図４Ａ及び４Ｂに示されるように、接触点でそれぞれ、ウエハーの上面において４本のグリッド線８０５と電気的に接触するために基板の底面からエッチングされる。
【００３５】
多重接合ソーラーセル構造が周期律表に列挙されるグループIIIからＶの要素の任意の適切な組み合わせによって形成され得ることに注目すべきであり、グループIIIは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びタリウム（Ｔ）を含んでいる。グループIVは、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及びスズ（Ｓｎ）を含んでいる。グループＶは、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びビスマス（Ｂｉ）を含んでいる。
【００３６】
図５は、３重接合のソーラーセル構造及びバイパスダイオードを例証する回路図７００である。デバイス７００は、上部のセル６０８、中間のセル６０６、下部のセル６０４、バイパスダイオード６２０、抵抗ブロック７０２、及び４つの経路７１０−７１６を含んでいる。一実施形態では、抵抗ブロック７０２は、図２に示される分流層６３０からの抵抗と、バイパスダイオード６２０の下に位置する多重接合ソーラーセル構造の短絡（shorten）部分からの抵抗とを含んでいる。
【００３７】
一般的な動作中（例えば、ソーラーセル６０４−６０８が太陽光線、発光体、放射物、及び／又は光子にさらされているとき）、ソーラーセル６０４−６０８は順バイアスを掛けられる。それらは、ソーラーエネルギーを電気エネルギー及び連続して接続される隣接するソーラーセルの間で発生した電流に変換する。太陽光線、発光体、放射物、及び／又は光子の用語はこの中で交換可能に用いられ得ることに注目すべきである。本実施形態では、ソーラーセルは、一列に組織化されている。ソーラーセル６０４−６０８が順バイアスを掛けられる一方で、バイパスダイオード６２０がソーラーセルとは反対の極性を有するので、バイパスダイオード６２０は逆バイアスされる。したがって、バイパスダイオード６２０が逆バイアスモードにあるとき、電流はバイパスダイオード６２０を流れない。
【００３８】
その後、隣接するソーラーセルから発生される電流は、経路７１０を介してソーラーセル６０４−６０８に到達し、ソーラーセル６０４−６０８は、ソーラーセル６０４−６０８によって変換される電流と、隣接するソーラーセルから経路７１０を介して経路７１２経由の経路７１６に到達する電流とを含む全電流を通す。経路７１６は、（図６に記載されるソーラーセル５１２などの）別のソーラーセル及び／又は他の電気的デバイスに接続されてもよい。
【００３９】
しかしながら、ソーラーセル６０１−６０８が逆バイアスモードにある状況の間、例えば、ソーラーセル６０４−６０８が遮蔽されるとき、バイパスダイオード６２０は順バイアスを掛けられる。この状況において、バイパスダイオード６２０は、アクティブになり、経路７１０を経由して隣接するソーラーセルから経路７１４を介して経路７１６に電流を通す。換言すれば、ソーラーセル６０４−６０８が逆バイアスモードにあるとき、バイパスダイオード６２０は、順バイアスを掛けられることになり、経路７１０から経路７１６への電流を通すために経路７１４を利用する。したがって、この回路構成では、バイパスダイオードは、セル６０４−６０８を保護する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】バイパスダイオードを有するソーラーセルと半導体ウエハーの上面図である。
【図１Ｂ】バイパスダイオードを示す図１Ａのソーラーセルを拡大した上面図である。
【図２】図１ＢのＡ−Ａ面を通るバイパスダイオードを有するソーラーセルを拡大した断面図である。
【図３】図１ＢのＢ−Ｂ面を通るバイパスダイオードを有するソーラーセルを拡大した上面図である。
【図４Ａ】図１Ａに描かれたウエハーから切り離されるバイパスダイオードを有するソーラーセルの下面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されるバイパスダイオードを有するソーラーセルの下面図である。
【図５】図４Ａのバイパスダイオードを有するソーラーセルの回路図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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