(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池配列の製造方法において、
半導体内にｐ−ｎ接合を形成するステップと、
上記ｐ−ｎ接合を横切る面に沿って上記半導体材料を分離し、切離し片及び主ボディを得るステップと、
上記切離し片が、上記主ボディを構成している太陽電池のための保護ダイオードを形成するように、上記切離し片を上記主ボディにまたがって並列に、且つ逆方向に接続するステップと、
上記半導体材料の前面及び後面にそれぞれ第１及び第２の導電性接点を設けるステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記切離し片は、それを分離した上記主ボディに電気的に接続される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記切離し片は、異なる切離し片が主ボディから分離された時に形成された主ボディに電気的に接続される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記第１及び第２の導電性接点の少なくとも一方は、上記半導体材料が分離される前に設けられる請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
上記半導体材料は、それを切断することによって分離される先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項６】
上記切離し片を分離する前の上記半導体材料は平面図上で実質的に矩形であり、上記切離し片は平面図上で三角形である先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項７】
上記上記切離し片は、上記太陽電池の前面または後面の一方に取付けられるステップを含む先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項８】
上記ダイオードは、上記太陽電池の側上に取付けられる請求項１乃至６の何れかに記載の方法。
【請求項９】
上記半導体材料はGaAsである先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
上記太陽電池はカスケード太陽電池である先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
カバーガラスを上記太陽電池上に取付けるステップを含む先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
上記カバーガラスは、上記ダイオードをカバーしている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の太陽セル配列を製造するために使用され、上記配列をアレイに接続するステップを含む先行請求項の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
先行請求項の何れかに記載の方法に従って製造された太陽電池配列。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池配列の製造方法に関し、詳しく述べれば、太陽電池を通る逆電流に対する保護を有する太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの型の太陽電池（即ち、光起電力セル）においては、半導体内のｐ−ｎ接合が光子によって照射されると、その接合にまたがって電圧を発生する。ある電源を構成するために複数の太陽電池を一緒にしてアレイに接続することができ、このような配列は例えば宇宙船及び衛星に広く使用されている。動作中、１つの太陽電池が日陰になるかまたは故障して電力を発生せず、一方直列に接続されている残余のセルの列は照射されて電力を発生するような環境が存在し得る。このような状態になると、日陰の太陽電池を逆方向に通る電流が駆動されるようになる。電力がそのセル内で消散され、その電力はそのセルにまたがる逆電圧に比例する。もし電力密度が十分に高ければ、そのセルは修復不能なようにブレークダウンし得る。
【０００３】
この問題を解消する１つの方法は、１つもしくは幾つかの太陽電池にまたがってそれらと並列に、且つそれらとは逆方向に接続された保護ダイオードを使用することである。もし保護ダイオードが接続されているセルの１つが逆バイアスに駆動されれば、保護ダイオードが電流をそのセルから転流させる。これは、日陰のセルにまたがる電圧を制限することによって、また逆電流をパスさせることによって日陰のセル内の電力消散を制限する。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、GaAs太陽電池及びカスケード太陽電池に適用した時に特に有利な改良された太陽電池配列の製造方法を提供することを目指しているが、他の型の太陽電池も本発明の便益を受けることができる。
【０００５】
本発明によれば、太陽電池配列の製造方法は、
半導体内にｐ−ｎ接合を形成するステップと、
上記ｐ−ｎ接合を横切る面に沿って上記半導体材料を分離し、切離し片及び主ボディを得るステップと、
上記切離し片が、上記主ボディを構成している太陽電池のための保護ダイオードを形成するように、上記切離し片を上記主ボディにまたがって並列に、且つ逆方向に接続するステップと、
上記半導体材料の前面及び後面にそれぞれ第１及び第２の導電性接点を設けるステップと、
を含んでいる。
【０００６】
本発明の方法によれば、多くの付加的ステップを必要とせずに、太陽電池自体を製造するのと同時に保護ダイオードを容易に製造することができる。更に、このダイオードは太陽電池を形成している主ボディからの切離し片であるから、もしダイオードを主ボディの付近に配置するのであれば（主ボディから離間していようと、または主ボディの側上に取付けられていようとも）ダイオードはその位置における主ボディの形状に精密に適合し、特にコンパクトな配列が得られる。
これは、配列を他のものと共にアレイ内に組み入れる場合に、特に有利である。
【０００７】
別の実施の形態においては、ダイオードは太陽電池の前面または後面上に取付けられる。これは、爾後に太陽電池に結合されるカバーガラスがダイオードを受入れるための凹みを含むことを必要とする。しかしながら、本発明による方法によって製造されるダイオードは比較的小さい厚みしか有しておらず、標準カバーガラス及び普通の自動ガラス処理技術を使用することができる。
【０００８】
切離し片はそれを分離した主ボディに、または代替として、異なる切離し片を分離した別の主ボディに電気的に接続することができる。例えば、複数の切離し片及び複数の主ボディを得るように半導体材料を分離することによって、複数の太陽電池及び保護ダイオードを製造することができる。各切離し片は、必ずしもそれを分離した主ボディに特定的に整合している必要はない。
【０００９】
半導体材料を分離する前に、第１及び第２の導電性接点の少なくとも一方を設けると有利である。１つまたは複数の接点は、主ボディと同じ程度の広がりであるのに加えて、分離ステップの後は切離し片内に含まれことになる半導体材料表面の領域をもそれらがカバーするように形成することができる。この、またはこれらの接点は、切離し片を主ボディに接続するのに使用される。代替として、分離後に金属化ステップを遂行しても差し支えないが、これはそれ程都合良くはない。
【００１０】
好ましくは、半導体材料は、それを切断することによって分離する。例えば、これは切断工具を使用して機械的に行うことも、またはレーザによることもできる。代替として、半導体材料は所望の線に沿ってそれをプレスコアした後に、多分隆起付きの支持具に圧力を加えてそれを破断させ、分離ステップを完了させることができる。
【００１１】
分離は、切離し片及び主ボディが都合の良い形状になるように遂行することができる。例えば、切離し片は平面図上で、三角形、円形、方形、矩形、または不規則な形状であることができる。
【００１２】
本方法は、GaAs太陽電池、カスケード太陽電池の製造に使用することも、または他の型の太陽電池に適用することもできる。
【００１３】
以下に、例として、添付図面を参照して本発明を遂行する幾つかの方法を説明する。
【００１４】
【実施の形態】
図１及び２は、それぞれ本方法におけるステップの側面図及び平面図である。
平面図上で矩形のゲルマニウムサブストレート１上には、GaAsの p層２及びn層３がエピタキシャル成長されている。プロセスの次のステップは、半導体材料の前面及び後面に金属化層を付加することである。後面金属化層４は、サブストレート１の全背面をカバーする。前面金属化層５は前面の一部の上を伸びる導電性ストリップ６、補助パッド７、及び図示のような隅の上の金属化領域８からなる。
【００１５】
この段階において、図１及び２に破線で示してある面に沿ってデバイスを切断することによって切離し片を主ボディから分離する。次いで、得られた切離し片９を、図４に示すようにｎ層がｐ層の前にあるように裏返しにする。図１に示すデバイスの後面金属化層であったものから形成されているｎ接点１１は、金を電気めっきしたモリブデン接点を介して主ボディ１０の補助パッド７に接続され、ｐ接点は主ボディ１０の後面金属化層４に接続される。これで、切離し片９は、主ボディ１０を含む太陽電池のための保護ダイオードとして接続されたことになる。
【００１６】
最後に、図５に示すように、カバーガラス１２を接着剤１３によって太陽電池１０の前面に接着する。この場合カバーガラス１２はダイオード１１の上まで広がっている。
【００１７】
図６には、図１乃至５に示した方法に従って形成された幾つかの太陽電池を、各太陽電池の前側が隣接する太陽電池の後側に接続されて１つの列に直列接続されたアレイが示されている。
【００１８】
本発明による他の方法においては、ダイオードは主ボディの前面または後面上に取付けられている。ダイオードは、それが取付けられている主ボディに接続すると便利であるが、代替として隣接する太陽電池に接続することもできる。
【００１９】
図３及び４に示す配列においては、ダイオードは約１ｍｍの間隙をあけて主ボディから離間しているが、代替として、例えば後面接点に接合するためにエポキシのビードによって主ボディに堅固に結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による切断ステップを示す側断面図である。
【図２】図１のステップを示す平面図である。
【図３】本発明による方法の切離し片結合ステップを示す平面図である。
【図４】図４のステップを示す側断面図である。
【図５】本発明による方法のガラスカバー取付けステップの側断面図である。
【図６】本発明の方法に従って製造された太陽電池配列を直列接続したアレイを示す概要図である。
【符号の説明】
１  サブストレート
２  ｐ層
３  ｎ層
４  後面金属化層
５  前面金属化層
６  導電性ストリップ
７  補助パッド
８  金属化領域
９  切離し片
１０  主ボディ
１１  ｎ接点
１２  カバーガラス
１３  接着剤
【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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【図６】
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