(57)【要約】【課題】太陽電池における温度の検出精度の問題を除去し、高効率な太陽電池を提供することを課題とする。【解決手段】太陽電池は、単結晶シリコン半導体基板１上にＰＮ接合ダイオードを集積化して構成される。すなわち、太陽電池は、単結晶シリコン半導体層４の上方から単結晶シリコン半導体基板１の上方にまで至るように形成された絶縁膜７と、絶縁膜７と接続されるように単結晶シリコン半導体基板１の導電型とは異なるｎ型を有して形成された単結晶シリコン半導体領域８と、単結晶シリコン半導体領域８と接続されるように、単結晶シリコン半導体基板１から単結晶シリコン半導体層５の下方にまで至るように形成された絶縁膜９とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の単結晶シリコン半導体層１０、１１、１２および１３とを含むようにして形成されたＰＮ接合ダイオードを備える。【選択図】        図１
2008300515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に対して外部からの光が入射可能な状態に形成され、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する各半導体層を含んだ光電変換層を備えた太陽電池であって、
前記光電変換層に含まれる各半導体層とそれぞれ同一導電型を有する各半導体層を含んで半導体基板上に形成されたＰＮ接合ダイオードを備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記太陽電池は、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、当該単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第一の単結晶半導体層と、当該第一の単結晶半導体層の一方の面側に形成された当該第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第二の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板の他方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第三の単結晶半導体層とを含んだ前記光電変換層と、当該第二の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の絶縁膜と、当該第一の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、当該第三の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第二の絶縁膜とを備え、
前記ＰＮ接合ダイオードは、前記第二の単結晶半導体層の一方の面側から前記単結晶半導体基板の一方の面側にまで至るように形成された第三の絶縁膜と、当該第三の絶縁膜と接続されるように当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して形成された単結晶半導体領域と、当該単結晶半導体領域と接続されるように、当該単結晶半導体基板から前記第三の単結晶半導体層の他方の面側にまで至るように形成された第四の絶縁膜とで、前記光電変換層を取り囲んだ領域内の当該第二の単結晶半導体層と、前記第一の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板と、当該第三の単結晶半導体層とを含んで形成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記太陽電池は、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、当該単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第四の単結晶半導体層と、当該第四の単結晶半導体層の一方の面側に形成された当該第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第五の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板の他方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第六の単結晶半導体層とを含んだ前記光電変換層と、当該第五の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第五の絶縁膜と、当該第五の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、当該第六の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第六の絶縁膜とを備え、
前記ＰＮ接合ダイオードは、前記第五の単結晶半導体層の一方の面側から前記単結晶半導体基板の一方の面側に形成された第七の絶縁膜と、当該第七の絶縁膜の下部に形成された溝に接続され、当該単結晶半導体基板から前記第六の単結晶半導体層の他方の側面にまで至るように形成された前記第八の絶縁膜と、当該溝の両側面に形成された第九の絶縁膜とで、前記光電変換層を取り囲んだ領域内の当該第五の単結晶半導体層と、前記第四の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板と、当該第六の単結晶半導体層とを含んで形成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高効率化が可能な最大電力追従機能を有する太陽光発電モジュール用太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等のクリーンエネルギー源を利用する分散型発電システムが社会的に注目を集めている。そして、この分散型発電システムの入力電源として太陽電池を使用する場合に、太陽電池電力をより効果的に得るため、あるいは、１日における太陽光の照射量や環境温度の変化に応じた太陽電池の最大電力を得るための機能として、太陽電池の最適動作点追尾機能というものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この最適動作点追尾機能を有する太陽光発電モジュールを利用したシステムについて、図４および図５を参照しつつ簡単に説明する。図４は、太陽光発電モジュールに適用可能な太陽電池の一例であり、図４に示した太陽電池１２０を用い、最大電力追従機能を持たせた太陽光発電モジュールの構成例である。
【０００４】
図４に例示する太陽電池１２０は、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板１０１の第１主面側に、凹凸を有するｎ型の単結晶シリコン半導体層１０２、絶縁膜１０３、反射防止膜１０４を形成し、第２主面側に絶縁膜１０５を形成している。
【０００５】
さらに、太陽電池１２０は、単結晶シリコン半導体層１０２の所望の領域に高濃度のｎ型の不純物を有する単結晶シリコン半導体層１０６を有し、単結晶シリコン半導体層１０６上の所望の領域の絶縁膜１０３と反射防止膜１０４を除去して単結晶シリコン半導体層１０６に接続する電極１０７を形成している。
【０００６】
同様にして、太陽電池１２０は、単結晶シリコン半導体基板１０１の第２主面側に高濃度のｐ型を有する単結晶シリコン半導体層１０８を有し、絶縁膜１０５の所望の領域を除去して単結晶シリコン半導体層１０８に接続する電極１０９を形成している。
【０００７】
上述してきたようにして構成された太陽電池１２０を用いる太陽光発電モジュールは、図５に例示するように、太陽電池１２０の温度特性とおおよそ似たような温度特性のＰＮ接合ダイオード１２１に定電流供給回路１２２により電流を給電している。
【０００８】
そして、最大電力追従装置１２３内の温度補償装置１２４は、ＰＮ接合ダイオード１２１の順方向降下電圧ＶＢを温度補償電圧として検出し、温度補償信号を生成する。コンバータ１２５は、この温度補償信号に基づいて変換電圧を制御することで、太陽電池から最大電力を引き出す。
【０００９】
【非特許文献１】小林公禎  他  「太陽電池電源システムの新しい最適動作点追尾」電子情報通信学会技術研究報告Vol.99,No.624,(EE99-60),pp.45-50,2000年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した従来のシステムは、太陽電池の温度とＰＮ接合ダイオードの温度が同一でなく、また太陽電池が有する温度特性とＰＮ接合ダイオードの順方向降下電圧ＶＢが完全に同一ではないために、太陽電池の温度の検出精度が低く、最大電力追従装置を用いても、高効率に太陽電池から最大電力を引き出すことができないという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、太陽電池における温度の検出精度の問題を除去し、高効率な太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る発明は、半導体基板に対して外部からの光が入射可能な状態に形成され、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する各半導体層を含んだ光電変換層を備える太陽電池であって、前記光電変換層に含まれる各半導体層とそれぞれ同一導電型を有する各半導体層を含んで半導体基板上に形成されたＰＮ接合ダイオードを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、上記の発明において、前記太陽電池は、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、当該単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第一の単結晶半導体層と、当該第一の単結晶半導体層の一方の面側に形成された当該第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第二の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板の他方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第三の単結晶半導体層とを含んだ前記光電変換層と、当該第二の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の絶縁膜と、当該第一の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、当該第三の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第二の絶縁膜とを備え、前記ＰＮ接合ダイオードは、前記第二の単結晶半導体層の一方の面側から前記単結晶半導体基板の一方の面側にまで至るように形成された第三の絶縁膜と、当該第三の絶縁膜と接続されるように当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して形成された単結晶半導体領域と、当該単結晶半導体領域と接続されるように、当該単結晶半導体基板から前記第三の単結晶半導体層の他方の面側にまで至るように形成された第四の絶縁膜とで、前記光電変換層を取り囲んだ領域内の当該第二の単結晶半導体層と、前記第一の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板と、当該第三の単結晶半導体層とを含んで形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、上記の発明において、前記太陽電池は、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、当該単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第四の単結晶半導体層と、当該第四の単結晶半導体層の一方の面側に形成された当該第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第五の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板の他方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第六の単結晶半導体層とを含んだ前記光電変換層と、当該第五の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第五の絶縁膜と、当該第五の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、当該第六の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第六の絶縁膜とを備え、前記ＰＮ接合ダイオードは、前記第五の単結晶半導体層の一方の面側から前記単結晶半導体基板の一方の面側に形成された第七の絶縁膜と、当該第七の絶縁膜の下部に形成された溝に接続され、当該単結晶半導体基板から前記第六の単結晶半導体層の他方の側面にまで至るように形成された前記第八の絶縁膜と、当該溝の両側面に形成された第九の絶縁膜とで、前記光電変換層を取り囲んだ領域内の当該第五の単結晶半導体層と、前記第四の単結晶半導体層と、当該単結晶半導体基板と、当該第六の単結晶半導体層とを含んで形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る太陽電池によれば、光電変換層に含まれる半導体層とそれぞれ同一導電型（ｐ型若しくはｎ型）を有する各半導体層を含んで半導体基板上に形成されたＰＮ接合ダイオードを備える、すなわち、ＰＮ接合ダイオードを太陽電池と同一の単結晶半導体基板上に集積化して構成するので、太陽電池における温度を高精度に検出することができる太陽電池を得ることが可能である。
【００１６】
また、本発明に係る太陽電池によれば、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第一の単結晶半導体層と、第一の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第二の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板の他方の面側に単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第三の単結晶半導体層とを含んだ光電変換層と、第二の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の絶縁膜と、第一の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、第三の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第二の絶縁膜とを備え、第二の単結晶半導体層の一方の面側から単結晶半導体基板の一方の面側にまで至るように形成された第三の絶縁膜と、第三の絶縁膜と接続されるように単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して形成された単結晶半導体領域と、単結晶半導体領域と接続されるように、単結晶半導体基板から第三の単結晶半導体層の他方の面側にまで至るように形成された第四の絶縁膜とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の第二の単結晶半導体層と、第一の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板と、第三の単結晶半導体層とを含むようにしてＰＮ接合ダイオードを形成するので、光電変換層と同一の温度特性を有するようにＰＮ接合ダイオードを形成することができ、高精度な温度補償電圧を出力できる太陽電池を得ることが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る太陽電池によれば、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、単結晶半導体基板の一方の面側に単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第四の単結晶半導体層と、第四の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第五の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板の他方の面側に単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第六の単結晶半導体層とを含んだ光電変換層と、第五の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第五の絶縁膜と、第五の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、第六の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第六の絶縁膜とを備え、第五の単結晶半導体層の一方の面側から単結晶半導体基板の一方の面側に形成された第七の絶縁膜と、第七の絶縁膜の下部に形成された溝に接続され、単結晶半導体基板から第六の単結晶半導体層の他方の側面にまで至るように形成された第八の絶縁膜と、溝の両側面に形成された第九の絶縁膜とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の第五の単結晶半導体層と、第四の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板と、第六の単結晶半導体層とを含むようにしてＰＮ接合ダイオードを形成するので、光電変換層と同一の温度特性を有するようにＰＮ接合ダイオードを形成することができ、高精度な温度補償電圧を出力できる太陽電池を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る太陽電池の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る太陽電池の具体的な構成例を説明した後に、本発明に係る太陽電池の適用例を説明する。
【実施例】
【００１９】
［太陽電池の具体的な構成例］
本発明に係る太陽電池は、光電変換層に含まれる半導体層とそれぞれ同一導電型（ｐ型若しくはｎ型）を有する各半導体層を含んで半導体基板上に形成されたＰＮ接合ダイオードを備えて構成される。そして、本発明に係る太陽電池は、太陽電池における温度を高精度に検出した温度補償電圧を得ることが可能である点に主たる特徴がある。
【００２０】
そこで、まず、図１および図２を用いて、本発明に係る太陽電池の具体的な構成例を説明する。図１および図２は、本発明に係る太陽電池の具体的な構成例を示す図である。
【００２１】
まず、図１を用いて、本発明に係る太陽電池の具体的な構成の一例を説明する。図１に示す太陽電池は、例えば、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板１の上方に、単結晶シリコン半導体基板１の導電型とは異なるｎ型を有して凹凸形成された単結晶シリコン半導体層２を備える。
【００２２】
また、同図に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層２の導電型と同一である高濃度のｎ型の不純物を有し、単結晶シリコン半導体層２の上方に形成された単結晶シリコン半導体層４を備えるとともに、単結晶シリコン半導体基板１の導電型と同一である高濃度のｐ型の不純物を有し、単結晶シリコン半導体基板１の下方に形成された単結晶シリコン半導体層５を備える。
【００２３】
同図に示す太陽電池は、これらの単結晶シリコン半導体基板１、単結晶シリコン半導体層２、単結晶シリコン半導体層４および単結晶シリコン半導体層５で光電変換層を形成し、この光電変換層に入射した光（太陽光）は電気に変換されて電極から取り出される。
【００２４】
さらに、同図に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層４の上方に形成された絶縁膜３（例えば、シリコン酸化膜）と、絶縁膜３の上方に形成された反射防止膜１６（例えば、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウムあるいは窒化シリコンなど）と、単結晶シリコン半導体層５の下方に形成された絶縁膜６とを備える。
【００２５】
そして、同図に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層４の上方から単結晶シリコン半導体基板１の上方にまで至るように形成された絶縁膜７（例えば、シリコン酸化膜）と、絶縁膜７と接続されるように単結晶シリコン半導体基板１の導電型とは異なるｎ型を有して形成された単結晶シリコン半導体領域８と、単結晶シリコン半導体領域８と接続されるように、単結晶シリコン半導体基板１から単結晶シリコン半導体層５の下方にまで至るように形成された絶縁膜９（例えば、シリコン酸化膜）とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の単結晶シリコン半導体層４に該当する単結晶シリコン半導体層１０と、単結晶シリコン半導体層２に該当する単結晶シリコン半導体層１１と、単結晶シリコン半導体基板１に該当する単結晶シリコン半導体層１２と、単結晶シリコン半導体層５に対応する単結晶シリコン半導体層１３とを含むようにして形成されたＰＮ接合ダイオードを備える。
【００２６】
また、同図に示す太陽電池は、反射防止膜１６および絶縁膜３の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層４と接続する電極１７と、絶縁膜６の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層５と接続する電極１８を備える。
【００２７】
同様に、ＰＮ接合ダイオードは、単結晶シリコン半導体層１０の上方に残された絶縁膜３の一部からなる絶縁膜１４の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層１０と接続する電極１９と、単結晶シリコン半導体層１３の下方に残された絶縁膜６の一部である絶縁膜１５の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層１３と接続する電極２０とを備える。
【００２８】
ここで、同図に示す太陽電池の製造方法について簡単に説明する。
【００２９】
すなわち、例えば、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板１の上方にｎ型の単結晶シリコン半導体層２をエピタキシャル成長させた後、拡散によりｎ型の単結晶シリコン半導体層４、単結晶シリコン半導体層１０、ｐ型の単結晶シリコン半導体層５、およびｐ型の単結晶シリコン半導体層１３を形成する。
【００３０】
次に、熱拡散により、ｎ型の単結晶シリコン半導体領域８を形成した後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により溝を形成し、形成した溝内部に減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により絶縁膜７を埋め込む。
【００３１】
続いて、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板１の下方に絶縁膜９を形成した後、絶縁膜６および絶縁膜１５を堆積、加工して、電極１８および電極２０を形成する。
【００３２】
そして、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板１の上方に絶縁膜３、反射防止膜１６および絶縁膜１４を堆積、加工して、電極１７および電極１９を形成し、太陽電池の製造が完了する。
【００３３】
上述してきたように、同図に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体基板１上にＰＮ接合ダイオードを集積化して構成される。
【００３４】
このようなことから、図１に示す太陽電池によれば、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、単結晶半導体基板の一方の面側に当該単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第一の単結晶半導体層と、第一の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第二の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板の他方の面側に単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第三の単結晶半導体層とを含んだ光電変換層と、第二の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の絶縁膜と、第一の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、第三の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第二の絶縁膜とを備え、第二の単結晶半導体層の一方の面側から単結晶半導体基板の一方の面側にまで至るように形成された第三の絶縁膜と、第三の絶縁膜と接続されるように単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して形成された単結晶半導体領域と、単結晶半導体領域と接続されるように、単結晶半導体基板から第三の単結晶半導体層の他方の面側にまで至るように形成された第四の絶縁膜とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の第二の単結晶半導体層と、第一の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板と、第三の単結晶半導体層とを含むようにしてＰＮ接合ダイオードを形成するので、光電変換層と同一の温度特性を有するようにＰＮ接合ダイオードを形成することができ、例えば、最大電力追従装置などに入力するための高精度な温度補償電圧を得ることが可能である。
【００３５】
なお、図１に示す太陽電池の構成は、あくまで本発明に係る太陽電池の一構成態様に過ぎず、適宜変更して実施することができる。例えば、単結晶半導体基板として化合物半導体基板を用い、反射防止膜として酸化チタンを用いても同様な効果が得られる。
【００３６】
また、太陽電池の構造に応じて、ＰＮ接合ダイオードを形成する単結晶半導体基板上の位置を適宜変更して実施することができる。
【００３７】
次に、図２を用いて、本発明に係る太陽電池の具体的な構成の他の一例を説明する。図２に示す太陽電池は、図１に示す太陽電池と同様に、例えば、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板５１の上方に、単結晶シリコン半導体基板５１の導電型とは異なるｎ型を有して凹凸形成された単結晶シリコン半導体層５２を備える。
【００３８】
また、図２に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層５２の導電型と同一である高濃度のｎ型の不純物を有し、単結晶シリコン半導体層５２の上方に形成された単結晶シリコン半導体層５４を備えるとともに、単結晶シリコン半導体基板５１の導電型と同一である高濃度のｐ型の不純物を有し、単結晶シリコン半導体基板５１の下方に形成された単結晶シリコン半導体層５５を備える。
【００３９】
図２に示す太陽電池は、これらの単結晶シリコン半導体基板５１、単結晶シリコン半導体層５２、単結晶シリコン半導体層５４および単結晶シリコン半導体層５５で光電変換層を形成し、この光電変換層に入射した光（太陽光）は電気に変換されて電極から取り出される。
【００４０】
さらに、図２に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層５４の上方に形成された絶縁膜５３（例えば、シリコン酸化膜）と、絶縁膜５３の上方に形成された反射防止膜６７（例えば、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウムあるいは窒化シリコンなど）と、単結晶シリコン半導体層５５の下方に形成された絶縁膜５６とを備える。
【００４１】
そして、図２に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体層５４から単結晶シリコン半導体基板５１にかけて形成された絶縁膜５７（例えば、シリコン酸化膜）と、絶縁膜５７の下部に形成された溝に接続され、単結晶シリコン半導体基板５１から単結晶シリコン半導体層５５の下方にまで至るように形成された絶縁膜５８（例えば、シリコン酸化膜）と、溝の両側面に形成された絶縁膜５９（例えば、シリコン酸化膜）とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の単結晶シリコン半導体層５４に該当する単結晶シリコン半導体層６１と、単結晶シリコン半導体層５２に該当する単結晶シリコン半導体層６２と、単結晶シリコン半導体基板５１に該当する単結晶シリコン半導体層６３と、単結晶シリコン半導体層５５に該当する単結晶シリコン半導体層６４とを含むようにしてＰＮ接合ダイオードを形成する。なお、溝内部には、充填物６０（例えば、多結晶シリコン）が充填される。
【００４２】
また、図２に示す太陽電池は、反射防止膜６７および絶縁膜５３の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層５４と接続する電極６８と、絶縁膜５６の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層５５と接続する電極６９を備える。
【００４３】
同様に、ＰＮ接合ダイオードは、単結晶シリコン半導体層６１の上方に残された絶縁膜５３の一部からなる絶縁膜６５の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層６１と接続する電極７０と、単結晶シリコン半導体層６４の下方に残された絶縁膜５６の一部である絶縁膜６６の所定の領域を除去して、単結晶シリコン半導体層６４と接続する電極７１とを備える。
【００４４】
ここで、図２に示す太陽電池の製造方法について簡単に説明する。
【００４５】
すなわち、例えば、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板５１の上方にｎ型の単結晶シリコン半導体層５２をエピタキシャル成長させた後、拡散によりｎ型の単結晶シリコン半導体層５４、単結晶シリコン半導体層６１、ｐ型の単結晶シリコン半導体層５５、およびｐ型の単結晶シリコン半導体層６４を形成する。
【００４６】
次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により溝を形成した後、熱酸化により溝の両側面に絶縁膜５９（例えば、シリコン酸化膜）を形成し、減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により溝内部に充填物６０（例えば、多結晶シリコン）を充填する。
【００４７】
続いて、溝と接続されるように絶縁膜５８を形成した後、絶縁膜５６および絶縁膜６６を堆積、加工し、電極６９および電極７１を形成する。そして、ｐ型の単結晶シリコン半導体基板５１の上方に絶縁膜５３、反射防止膜６７および絶縁膜６５を堆積、加工して、電極６８および電極７０を形成し、太陽電池の製造が完了する。
【００４８】
上述してきたように、同図に示す太陽電池は、単結晶シリコン半導体基板５１上にＰＮ接合ダイオードを集積化して構成される。
【００４９】
このようなことから、図２に示す太陽電池によれば、ｐ型もしくはｎ型の導電型を有する単結晶半導体基板と、単結晶半導体基板の一方の面側に単結晶半導体基板の導電型とは異なる導電型を有して凹凸形成された第四の単結晶半導体層と、第四の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第一の単結晶半導体層と同一の導電型で高濃度である第五の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板の他方の面側に単結晶半導体基板の導電型と同一の導電型を有して形成された高濃度の第六の単結晶半導体層とを含んだ光電変換層と、第五の単結晶半導体層の一方の面側に形成された第五の絶縁膜と、第五の絶縁膜の一方の面側に形成された反射防止膜と、第六の単結晶半導体層の他方の面側に形成された第六の絶縁膜とを備え、第五の単結晶半導体層の一方の面側から単結晶半導体基板の一方の面側に形成された第七の絶縁膜と、第七の絶縁膜の下部に形成された溝に接続され、単結晶半導体基板から第六の単結晶半導体層の他方の側面にまで至るように形成された第八の絶縁膜と、溝の両側面に形成された第九の絶縁膜とで、光電変換層を取り囲んだ領域内の第五の単結晶半導体層と、第四の単結晶半導体層と、単結晶半導体基板と、第六の単結晶半導体層とを含むようにしてＰＮ接合ダイオードを形成するので、光電変換層と同一の温度特性を有するようにＰＮ接合ダイオードを形成することができ、例えば、最大電力追従装置などに入力するための高精度な温度補償電圧を得ることが可能である。
【００５０】
なお、図２に示す太陽電池の構成は、図１に示す太陽電池の構成と同様に、あくまで本発明に係る太陽電池の一構成態様に過ぎず、適宜変更して実施することができる。例えば、単結晶半導体基板として化合物半導体基板を用い、反射防止膜として酸化チタンを用い、充填物としてシリコン酸化膜を用いても同様な効果が得られる。
【００５１】
また、太陽電池の構造に応じて、ＰＮ接合ダイオードを形成する単結晶半導体基板上の位置を適宜変更して実施することができる。
【００５２】
［太陽電池の適用例］
次に、図３を用いて、本発明に係る太陽電池の適用例を説明する。図３は、本発明に係る太陽電池を適用した太陽光発電モジュールの構成例を示す図である。図３に示す太陽光発電モジュールは、図１もしくは図２に示した構成を有する太陽電池８１に、定電流供給回路８４と最大電力追従装置８５とを接続して構成される。
【００５３】
太陽電池８１は、既に述べたように、光電変換層８２とＰＮ接合ダイオード８３とを同一基板上に有する。定電流供給回路８４は、太陽電池８１内のＰＮ接合ダイオード８３に接続されて電流を供給し、この定電流に対するＰＮ接合ダイオード８３の順方向降下電圧ＶＢが最大電力追従装置８５内部の温度補償装置８６に温度補償電圧として与えられる。
【００５４】
温度補償装置８６は、ＰＮ接合ダイオード８３から入力される順方向降下電圧ＶＢを温度補償電圧として検出し、検出した温度補償電圧から温度補償信号を生成して、コンバータ８７へ入力する。コンバータ８７は、温度補償装置から入力された温度補償信号に基づいて変換電圧を制御することで、光電変換層８２から最大電力を引き出す。
【００５５】
上述してきたように、ＰＮ接合ダイオードを太陽電池と同一の単結晶半導体基板上に集積化して構成することで、光電変換層と同一の温度特性を有するようにＰＮ接合ダイオードを形成することができる結果、この太陽電池を適用した太陽光発電モジュールは、太陽電池における温度を高精度に検出した温度補償電圧を得ることができ、太陽電池から高効率に最大電力を引き出すことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明に係る太陽電池は、高効率化が可能な最大電力追従機能を有する太陽光発電モジュール用太陽電池に有用であり、特に、太陽電池における温度の検出精度の問題を除去し、高効率な太陽電池を提供することに適する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る太陽電池の具体的な構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池の具体的な構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池を適用した太陽光発電モジュールの構成例を示す図である。
【図４】太陽光発電モジュールに適用可能な太陽電池の一例を示す図である。
【図５】太陽光発電モジュールの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  単結晶シリコン半導体基板
２  単結晶シリコン半導体層
３  絶縁膜
４  単結晶シリコン半導体層
５  単結晶シリコン半導体層
６  絶縁膜
７  絶縁膜
８  単結晶シリコン半導体領域
９  絶縁膜
１０  単結晶シリコン半導体層
１１  単結晶シリコン半導体層
１２  単結晶シリコン半導体層
１３  単結晶シリコン半導体層
１４  絶縁膜
１５  絶縁膜
１６  反射防止膜
１７  電極
１８  電極
１９  電極
２０  電極
５１  単結晶シリコン半導体基板
５２  単結晶シリコン半導体層
５３  絶縁膜
５４  単結晶シリコン半導体層
５５  単結晶半導体層
５６  絶縁膜
５７  絶縁膜
５８  絶縁膜
５９  絶縁膜
６０  充填物
６１  単結晶シリコン半導体層
６２  単結晶シリコン半導体層
６３  単結晶シリコン半導体層
６４  単結晶シリコン半導体層
６５  絶縁膜
６６  絶縁膜
６７  反射防止膜
６８  電極
６９  電極
７０  電極
７１  電極
８１  太陽電池
８２  光電変換層
８３  ＰＮ接合ダイオード
８４  定電流供給回路
８５  最大電力追従装置
８６  温度補償装置
８７  コンバータ
１０１  ｐ型の単結晶シリコン半導体基板
１０２  単結晶シリコン半導体層
１０３  絶縁膜
１０４  反射防止膜
１０５  絶縁膜
１０６  単結晶シリコン半導体層
１０７  電極
１２０  太陽電池
１２１  ＰＮ接合ダイオード
１２２  定電流供給回路
１２３  最大電力追従装置
１２４  温度補償装置
１２５  コンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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