【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池に関するもの
である。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a solar cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】まず、従来の太陽電池の構成について以
下に説明する。2. Description of the Related Art First, the structure of a conventional solar cell will be described below.
【０００３】図１１は、従来の太陽電池の概略構成を示
す斜視図である。図１１を参照して、ｐ型単結晶ウェハ
１０３の受光面側の表面には、ｎ+層１０４が形成され
ている。このｎ+層１０４は０．３〜０．５μｍ程度と
非常に薄い。このｎ+層１０４の表面上には、電極１０
１が形成されている。この電極１０１は、ｎ+層１０４
と電気的に接続されている。また、ｎ+層１０４の表面
上には、反射防止膜１０５が形成されている。この反射
防止膜１０５は、電極１０１から露出したｎ+層１０４
の表面を覆っている。ｐ型単結晶ウェハ１０３の受光面
側と逆の表面には、電極１０２が形成されている。この
電極１０２は、ｐ型単結晶ウェハ１０３の表面全面に形
成されている。また電極１０２はｐ型単結晶ウェハ１０
３と電気的に接続されている。なお、この太陽電池で
は、矢印方向から光が照射される。FIG. 11 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional solar cell. Referring to FIG. 11, an n+ layer 104 is formed on the light-receiving surface side of p-type single crystal wafer 103. The n+ layer 104 is very thin, about 0.3 to 0.5 μm. The electrode 10 is formed on the surface of the n+ layer 104.
1 is formed. This electrode 101 includes an n+ layer 104
Is electrically connected to. An antireflection film 105 is formed on the surface of the n+ layer 104. The antireflection film 105 is formed on the n+ layer 104 exposed from the electrode 101.
Covering the surface of. An electrode 102 is formed on the surface of the p-type single crystal wafer 103 opposite to the light receiving surface side. The electrode 102 is formed on the entire surface of the p-type single crystal wafer 103. The electrode 102 is a p-type single crystal wafer 10.
3 is electrically connected. In this solar cell, light is emitted from the direction of the arrow.
【０００４】上記のように、従来の太陽電池は構成され
ている。次に、従来の太陽電池の受光面側に形成された
電極の構成について説明する。As described above, the conventional solar cell is constructed. Next, the structure of the electrodes formed on the light receiving surface side of the conventional solar cell will be described.
【０００５】図１２は、従来の電極の構成を概略的に示
す平面図，図１３は、図１２のＣ部を拡大して示す平面
図である。これらの図を参照して、基板の受光面側に形
成された電極１０１は、一方向に延びる枝部分１０１ｂ
とこの枝部分１０１ｂから垂直に延びる複数の枝部分１
０１ｃから構成されている。すなわち、電極１０１はく
し形の形状をなしている。また、枝部分１０１ｂの一方
端部には、電流取出口１０１ａが形成されている。FIG. 12 is a plan view schematically showing the structure of a conventional electrode, and FIG. 13 is a plan view showing an enlarged portion C of FIG. With reference to these drawings, the electrode 101 formed on the light-receiving surface side of the substrate has a branch portion 101b extending in one direction.
And a plurality of branch portions 1 extending vertically from the branch portion 101b
01c. That is, the electrode 101 has a comb shape. A current outlet 101a is formed at one end of the branch portion 101b.
【０００６】上記のように、従来の受光面側の電極は構
成されている。As described above, the conventional electrode on the light-receiving surface side is constructed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の性能を示す
指数として最も重要なものは変換効率である。この変換
効率の値は太陽電池素子の電気出力の、入射光量に対す
る比がパーセントで示される。数式では次のように表わ
される。The most important index indicating the performance of solar cells is conversion efficiency. The value of this conversion efficiency is shown by the ratio of the electric output of the solar cell element to the amount of incident light. The mathematical expression is as follows.
【０００８】[0008]
【数１】[Equation 1]
【０００９】上式から明らかなように、変換効率は素子
の出力（電流×電圧）が高いほど高くなる。すなわち、
出力が高いほど太陽電池の性能が良いことになる。As is clear from the above equation, the conversion efficiency increases as the output (current × voltage) of the element increases. That is,
The higher the output, the better the performance of the solar cell.
【００１０】従来の太陽電池の電極構成は、図１２，図
１３に示すようにくし形の形状をなしている。このよう
に、従来の太陽電池の受光面側の電極は、直交する直線
電極のみから構成されている。このため、光の照射によ
って太陽電池内で発生した電荷が、電流取出点１０１ａ
に到達するまでの距離が長くなる。電荷が移動する電極
の距離が長くなるため、電荷が受ける直列抵抗成分は多
くなる。よって、出力の電流−電圧特性が劣化する。す
なわち、電流と電圧の積である出力が低下する。この出
力の低下により、変換効率が低下するという問題点があ
った。The electrode structure of the conventional solar cell has a comb shape as shown in FIGS. As described above, the electrodes on the light-receiving surface side of the conventional solar cell are composed of only linear electrodes that are orthogonal to each other. Therefore, the electric charge generated in the solar cell due to the irradiation of light is changed to the current extraction point 101a.
The distance to reach is longer. Since the distance of the electrodes through which the charges move increases, the series resistance component that the charges receive increases. Therefore, the output current-voltage characteristics are degraded. That is, the output, which is the product of current and voltage, decreases. Due to this decrease in output, there is a problem in that conversion efficiency decreases.
【００１１】また、ｐｎ接合を構成する太陽電池材料の
表面上には、傷もしくはクラックが導入されやすい。こ
の傷やクラックが導入された状態で、図１２，図１３に
示すくし形状の電極を形成すると、電極の一部に破損が
生じる。また、プロセス過程における失敗などによって
も電極の一部に破損が生じることもある。このような場
合に、くし形状の電極では、破損部より先の領域で発生
した電荷を取出すことができなくなる。よって、電荷の
量が減少するため出力が低下し、やはり変換効率の低下
を招くという問題点があった。Further, scratches or cracks are likely to be introduced on the surface of the solar cell material forming the pn junction. If the comb-shaped electrodes shown in FIGS. 12 and 13 are formed with the scratches and cracks introduced, some of the electrodes are damaged. In addition, a part of the electrode may be damaged due to a failure in the process. In such a case, the comb-shaped electrode cannot take out the charges generated in the region prior to the damaged portion. Therefore, there is a problem in that the output decreases due to a decrease in the amount of charges, which also leads to a decrease in conversion efficiency.
【００１２】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、変換効率の高い、高性能な太陽電
池を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a high-performance solar cell having high conversion efficiency.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の太陽電
池は、ｐｎ接合を介在させた１対の電極層を有してい
る。この１対の電極層の少なくとも一方が、第１の枝部
分と、第２の枝部分とを含んでいる。第１の枝部分は、
主表面に沿って第１の方向に延びている。第２の枝部分
は、第１の枝部分に接続され、かつ第１の方向と鋭角を
なす第２の方向に延びている。A solar cell according to claim 1 has a pair of electrode layers with a pn junction interposed. At least one of the pair of electrode layers includes a first branch portion and a second branch portion. The first branch is
It extends in a first direction along the major surface. The second branch portion is connected to the first branch portion and extends in a second direction forming an acute angle with the first direction.
【００１４】請求項２に記載の太陽電池は、ｐｎ接合を
介在させた１対の電極層を有している。この１対の電極
層の少なくとも一方が、第１の枝部分と、第２の枝部分
と、第３の枝部分とを含んでいる。第１の枝部分は、主
表面に沿って延びている。第２の枝部分は、第１の枝部
分に接続され、かつ第１の方向と所定の角度をなす第２
の方向に延びている。第３の枝部分は、第１と第２の枝
部分の接続点で接続され、かつ第２の方向と所定の角度
をなす第３の方向に延びている。A solar cell according to a second aspect has a pair of electrode layers with a pn junction interposed. At least one of the pair of electrode layers includes a first branch portion, a second branch portion, and a third branch portion. The first branch portion extends along the major surface. The second branch portion is connected to the first branch portion and forms a second angle with the first direction.
Extending in the direction of. The third branch portion is connected at the connection point of the first and second branch portions and extends in the third direction forming a predetermined angle with the second direction.
【００１５】好ましくはｐｎ接合をなすｐ型層が第１の
材料からなり、かつｎ型層が第１の材料とは異なる第２
の材料からなっていてもよい。Preferably, the p-type layer forming the pn junction is made of the first material, and the n-type layer is made of the second material different from the first material.
May be made of
【００１６】また、ｐｎ接合が２以上積重ねられていて
もよい。Two or more pn junctions may be stacked.
【００１７】[0017]
【作用】請求項１に記載の太陽電池によれば、電極層の
第２の枝部分は、第１の方向に延びる第１の枝部分と鋭
角をなす第２の方向へ延びている。このため、電荷は、
第２の枝部分を用いて第１の方向から鋭角をなす第２の
方向へ移動することができる。すなわち、第２の枝部分
を経路とすることで、鋭角をなす第２の方向へ一経路の
みで直接移動することが可能となる。According to the solar cell of the present invention, the second branch portion of the electrode layer extends in the second direction forming an acute angle with the first branch portion extending in the first direction. Therefore, the charge is
The second branch portion can be used to move from the first direction to an acute second direction. That is, by using the second branch portion as the route, it is possible to directly move in the second direction forming an acute angle with only one route.
【００１８】これに対して、従来の太陽電池の電極層
は、直交する枝部分のみからなっている。このため、第
１の枝部分から鋭角方向へ移動するには、１の経路のみ
で直接移動することはできない。すなわち、直角方向へ
の進路変更の必要がある。On the other hand, the electrode layer of the conventional solar cell is composed of only orthogonal branch portions. Therefore, in order to move from the first branch portion in the acute angle direction, it is not possible to directly move by only one path. That is, it is necessary to change the course to the right angle direction.
【００１９】このように、第１の方向と鋭角をなして延
びる第２の枝部分を設けたことにより、直角方向へ進路
を変更する必要はなく、目的地への移動距離の短縮を図
ることが可能となる。移動距離を短縮できるため、この
電極層中を移動する電荷に対して、直列抵抗成分が少な
くなる。よって、電流−電圧特性の劣化を防止すること
が可能となり、出力の向上を図ることができる。したが
って、変換効率を上昇させることができ、高性能な太陽
電池を得ることができる。By providing the second branch portion extending at an acute angle with the first direction in this manner, it is not necessary to change the course to the right angle direction, and the travel distance to the destination can be shortened. Is possible. Since the moving distance can be shortened, the series resistance component is reduced with respect to the charges moving in the electrode layer. Therefore, it becomes possible to prevent the deterioration of the current-voltage characteristics, and it is possible to improve the output. Therefore, the conversion efficiency can be increased and a high-performance solar cell can be obtained.
【００２０】請求項２に記載の太陽電池によれば、相互
に延びる方向の異なる３つの枝部分が、１つの接続点で
接続されている。このため、たとえ、第１の枝部分が破
損により断線しても、電荷は第２から第３の枝部分へ、
もしくは第３から第２の枝部分へ移動可能である。すな
わち、１の枝部分が破損しても他の枝部分を通じて、電
流は電流取出点へ達することができる。よって、電流取
出点へ達する電流の量は破損によって減少しない。した
がって、電流−電圧特性は低下せず、出力の低下も防止
できる。出力が低下しないため、変換効率の低下も防止
できる。According to the solar cell of the second aspect, the three branch portions having mutually different extending directions are connected at one connection point. Therefore, even if the first branch portion is broken due to breakage, the charge is transferred from the second to the third branch portion,
Alternatively, it can be moved from the third branch portion to the second branch portion. That is, even if one branch portion is broken, the current can reach the current extraction point through the other branch portion. Therefore, the amount of current reaching the current extraction point is not reduced by the damage. Therefore, the current-voltage characteristic does not deteriorate, and the decrease in output can be prevented. Since the output does not decrease, it is possible to prevent the conversion efficiency from decreasing.
【００２１】ｐｎ接合をなすｐ型層が第１の材料からな
り、かつｎ型層が第１の材料とは異なる第２の材料から
なっていることが好ましい。It is preferable that the p-type layer forming the pn junction is made of a first material and the n-type layer is made of a second material different from the first material.
【００２２】ｐｎ接合が２以上積重ねられていることが
好ましい。電極層に含まれる枝部分の幅は１０μｍ以上
５００μｍ以下であることが好ましい。枝部分の幅が１
０μｍより小さいと、枝部分の直線抵抗に対して枝部分
に流れる電流が少なくなる。このため、出力が小さくな
り変換効率が低下する。５００μｍより大きいと、枝部
分がその表面を覆う占有率が増加する。このため、太陽
光の照射面積が減少し、実用的でない。It is preferable that two or more pn junctions are stacked. The width of the branch portion included in the electrode layer is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. The width of the branch is 1
When it is smaller than 0 μm, the current flowing through the branch portion decreases with respect to the linear resistance of the branch portion. For this reason, the output is reduced and the conversion efficiency is reduced. If it is larger than 500 μm, the occupation ratio of the branch portion covering the surface increases. Therefore, the irradiation area of sunlight is reduced, which is not practical.
【００２３】枝部分の厚みは１μｍ以上であることが好
ましい。１μｍより薄いと、枝部分内を流れる電流に対
して、直線抵抗が大きくなる。これにより、変換効率が
低下する。The thickness of the branch portion is preferably 1 μm or more. If the thickness is less than 1 μm, the linear resistance increases with respect to the current flowing in the branch portion. This reduces the conversion efficiency.
【００２４】枝部分が表面を覆う占有率は４％以上、２
５％以下であることが好ましい。４％より小さいと、電
極が電荷等を受取る面積が減少し、流れる電流に対して
抵抗が大きくなる。２５％よりも大きいと、電極が表面
を覆う占有率が増加し、太陽光の照射面積が減少する。
この照射面積の減少により、変換効率が低下し、実用的
ではない。The occupancy of the branch portion covering the surface is 4% or more, 2
It is preferably 5% or less. If it is less than 4%, the area where the electrodes receive charges and the like is reduced, and the resistance against the flowing current increases. When it is larger than 25%, the occupation ratio of the electrode covering the surface increases and the irradiation area of sunlight decreases.
This reduction of the irradiation area reduces the conversion efficiency and is not practical.
【００２５】[0025]
【実施例】図１は、本発明の第１の実施例による太陽電
池の受光面側の表面の概略構成を示す平面図，図２は、
図１のＡ部を拡大して示す平面図である。これらの図を
参照して、受光面側の電極１は、ハチの巣を四角い枠で
取り囲んだ形状をなしている。このハチの巣状は、第１
の電極部１ｂと、この第１の電極部に対して鋭角又は鈍
角をなす第２の電極部１ｃとからなっている。ハチの巣
状の電極は、まわりを取囲む電極と電気的に接続されて
いる。また、四角く取囲んだ枝部分の角部には、電流取
出点１ａが形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of a light receiving surface of a solar cell according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
It is a top view which expands and shows the A section of FIG. With reference to these figures, the electrode 1 on the light-receiving surface side has a shape in which a honeycomb is surrounded by a square frame. This beehive is the first
Electrode portion 1b and a second electrode portion 1c forming an acute angle or an obtuse angle with respect to the first electrode portion. The honeycomb-shaped electrode is electrically connected to the surrounding electrodes. In addition, a current extraction point 1a is formed at the corner of the branch portion surrounded by a square.
【００２６】図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。図３を参照して、ｎ型半導体基板３ａの受光面側の
表面上には、ｎ型半導体エピタキシャル層３ｂが形成さ
れている。このｎ型半導体エピタキシャル層３ｂの表面
上には、ｐ型半導体エピタキシャル層４が形成されてい
る。このｐ型半導体エピタキシャル層４の表面上には、
図１，図２で示したハチの巣状の電極１が形成されてい
る。この電極１は、ｐ型半導体エピタキシャル層４と電
気的に接続されている。また、ｐ型半導体エピタキシャ
ル層４の電極１で覆われていない表面上には、反射防止
膜５が被覆されている。ｎ型半導体基板３ａの受光面と
反対側の表面上には、裏面電極２が形成されている。こ
の裏面電極２はｎ型半導体基板３ａのほぼ表面全面に形
成されている。なお、この太陽電池では矢印方向から光
が照射される。FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG. Referring to FIG. 3, an n-type semiconductor epitaxial layer 3b is formed on the light-receiving surface side of the n-type semiconductor substrate 3a. A p-type semiconductor epitaxial layer 4 is formed on the surface of the n-type semiconductor epitaxial layer 3b. On the surface of the p-type semiconductor epitaxial layer 4,
The honeycomb-shaped electrode 1 shown in FIGS. 1 and 2 is formed. The electrode 1 is electrically connected to the p-type semiconductor epitaxial layer 4. An antireflection film 5 is coated on the surface of the p-type semiconductor epitaxial layer 4 which is not covered with the electrode 1. A back surface electrode 2 is formed on the surface of the n-type semiconductor substrate 3a opposite to the light receiving surface. The back surface electrode 2 is formed on almost the entire surface of the n-type semiconductor substrate 3a. In this solar cell, light is emitted from the direction of the arrow.
【００２７】上記のように、本発明の第１の実施例によ
る太陽電池は構成されている。次に、電極中を移動する
電荷の移動距離について説明する。The solar cell according to the first embodiment of the present invention is constructed as described above. Next, the moving distance of the charges moving in the electrode will be described.
【００２８】図４は、電極中を移動する電荷の移動過程
を概略的に示す平面図である。図４を参照して、電極の
任意の一点Ｔで発生した電荷は、電流取出点１ａへ移動
した後、外部へ引出される。このときの電荷の移動経路
は電極１の形状に沿ってｐ1→ｑ1→ｐ2→…→１ａで
ある。これに対して従来のくし形状の電極においては、
任意の点Ｔで発生した電荷は、電極の形状に沿って矢印
ｐ0方向に沿って移動する。矢印ｐ0方向の端部へ達し
た電荷は矢印ｐ0方向に対して直角方向に延びる矢印ｓ
0方向へ移動する。この移動により電荷は電流取出点１
ａに達する。このように、ハチの巣状の電極では、第１
の電極部１ｂに対して鋭角または鈍角方向への進路変更
（第２の電極部）１ｃがある。これに対し、くし形状の
電極では直角方向への進路変更があるだけである。図５
を参照して、点Ｔ1から点Ｔ2へ移動するには、直角の
経路ｐi→ｓiの経路よりも二点間を直線で結ぶｑiの
経路の方が移動距離が短い。すなわち、図４より、ハチ
の巣状の電極では経路ｑ1，ｑ2などにより経路ｐ0に
対して鋭角または鈍角方向へ移動できるため、移動距離
を短縮することが可能となる。このことから明らかなよ
うにハチの巣状の電極では、くし形状の電極に比較し
て、その移動距離は短くなる。FIG. 4 is a plan view schematically showing the movement process of charges moving in the electrodes. Referring to FIG. 4, the electric charge generated at any one point T of the electrode moves to the current extraction point 1a and is then extracted to the outside. The charge transfer path at this time is p1 → q1 → p2 → ... → 1a along the shape of the electrode 1. On the other hand, in the conventional comb-shaped electrode,
The electric charge generated at an arbitrary point T moves along the shape of the electrode along the arrow p0 direction. Charge reaching the arrow p0 direction of the end portion extends in a direction perpendicular to the arrow p0 arrow s
Move in the0 direction. Due to this movement, the electric charge is the current extraction point 1
reach a. Thus, in the honeycomb-shaped electrode, the first
There is a course change (second electrode portion) 1c in an acute or obtuse angle direction with respect to the electrode portion 1b. On the other hand, with the comb-shaped electrodes, there is only a change of course in the right angle direction. Figure 5
Referring to, in order to move from the point T1 to the point T2 , the path of qi that connects two points with a straight line has a shorter travel distance than the path of a right angle path pi → si . That is, as shown in FIG. 4, since the honeycomb-shaped electrode can move in the acute angle or obtuse angle direction with respect to the path p0 by the paths q1 , q2, etc., the moving distance can be shortened. As is clear from this, the movement distance of the honeycomb-shaped electrode is shorter than that of the comb-shaped electrode.
【００２９】次に、ハチの巣状の電極を採用した太陽電
池とくし形状の電極を採用した太陽電池の電流−電圧特
性を比較した実験結果を示す。Next, the results of experiments comparing the current-voltage characteristics of a solar cell using a honeycomb-shaped electrode and a solar cell using a comb-shaped electrode will be shown.
【００３０】まず、ＧａＡｓ単結晶基板上に有機金属気
相エピタキシャル法（以下、ＭＯＶＰＥ法とする）によ
りＧａＡｓのエピタキシャル層を形成した。このエピタ
キシャル層とＧａＡｓ単結晶基板とによりｐｎ接合を形
成した。また、エピタキシャルウェハ上には、ハチの巣
状もしくはくし形状の電極を形成した。電極の形成方法
は、通常のフォトリソグラフィ法を採用した。すなわ
ち、エピタキシャル層上にネガレジストを塗布した。こ
のネガレジストを、各々のパターンを書いたフォトマス
クを用いて、紫外線露光器により露光させた。現像後、
電極用金属をエピタキシャル層上に蒸着した。蒸着した
金属はエピタキシャル層がｐ型の場合はＡｕ（５０Å）
／Ｚｎ（２００Å）／Ａｕ（１μｍ）もしくは、Ａｕ−
Ｂｅ［Ｂｅ５ｍｏｌ％以上］（１μｍ）とした。また、
エピタキシャル層がｎ型の場合、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ（１
０００Å）／Ｎｉ（３００Å）／Ａｕ（１μｍ以上）と
した。電極用金属を蒸着後、有機溶媒中でリフトオフ
し、レジストを除去した。このようにして電極パターン
を形成した後、４００℃〜５００℃の温度で３分程度の
合金化熱処理を行なった。さらに、必要に応じてめっき
法によりＡｕをめっきし、数μｍ厚の電極を形成した。
加えて、反射防止膜となるＳｉＮx膜をプラズマ法によ
り７００Å堆積した。First, a GaAs epitaxial layer was formed on a GaAs single crystal substrate by a metal organic vapor phase epitaxial method (hereinafter referred to as MOVPE method). A pn junction was formed by this epitaxial layer and the GaAs single crystal substrate. In addition, honeycomb-shaped or comb-shaped electrodes were formed on the epitaxial wafer. An ordinary photolithography method was adopted as a method of forming the electrodes. That is, a negative resist was applied on the epitaxial layer. This negative resist was exposed by an ultraviolet exposure device using a photomask on which each pattern was written. After development,
Electrode metal was deposited on the epitaxial layer. The deposited metal is Au (50Å) when the epitaxial layer is p-type
/ Zn (200Å) / Au (1 μm) or Au-
Be [Be 5 mol% or more] (1 μm). Also,
When the epitaxial layer is n-type, Au-Ge-Ni (1
000Å) / Ni (300Å) / Au (1 μm or more). After depositing the electrode metal, the resist was removed by lift-off in an organic solvent. After forming the electrode pattern in this manner, alloying heat treatment was performed at a temperature of 400 ° C. to 500 ° C. for about 3 minutes. Further, if necessary, Au was plated by a plating method to form an electrode having a thickness of several μm.
In addition, a SiNx film serving as an antireflection film was deposited at 700 Å by the plasma method.
【００３１】以上の方法によって得られた２つの太陽電
池の出力電流−電圧特性を比較した図が図６である。図
６を参照して、曲線がハチの巣状の電極を採用した太
陽電池の出力電流−電圧特性を示す曲線である。また、
曲線がくし形状の電極を採用した太陽電池の出力電流
−電圧特性を示す曲線である。曲線，を比較して、
曲線の方が曲線より曲線の角形性がよい。すなわ
ち、電流−電圧特性がよい。この実験結果よりハチの巣
状の電極を採用した太陽電池の方が、最大出力が高いこ
とがわかる。したがって、ハチの巣状の電極を採用した
太陽電池の方が、くし形状の電極を採用した太陽電池に
比較して変換効率が向上していることがわかる。FIG. 6 is a diagram comparing the output current-voltage characteristics of the two solar cells obtained by the above method. Referring to FIG. 6, a curve is a curve showing an output current-voltage characteristic of a solar cell employing a honeycomb-shaped electrode. Also,
3 is a curve showing an output current-voltage characteristic of a solar cell using a comb-shaped electrode. Compare the curves,
Curves have better squareness than curves. That is, the current-voltage characteristic is good. From this experimental result, it can be seen that the solar cell employing the honeycomb-shaped electrode has a higher maximum output. Therefore, it is understood that the conversion efficiency of the solar cell using the honeycomb-shaped electrode is higher than that of the solar cell using the comb-shaped electrode.
【００３２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図７は、本発明の第２の実施例による太陽電池の
概略構成を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図
７を参照して、ｐ型シリコン基板１３ａの受光面側と逆
の表面上には、裏面電極１２が被覆されている。また、
ｐ型シリコン基板１３ａの受光面側の表面上には、ｐ型
シリコン層１３ｂが形成されている。このｐ型シリコン
層１３ｂの表面上には、ｎ型シリコン層１４が形成され
ている。このｎ型シリコン層１４の表面上には、ハチの
巣状をなす第１の電極１１が形成されている。また、こ
の第１の電極１１を覆うように、ｎ型化合物半導体層２
３がｎ型シリコン層１４の表面上に形成されている。ｎ
型化合物半導体層２３の表面上には、ｐ型化合物半導体
層２４が形成されている。このｐ型化合物半導体層２４
の表面上には、ハチの巣状をなす第２の電極２１が形成
されている。また、第２の電極２１で覆われていないｐ
型化合物半導体層２４の表面上は、反射防止膜２５によ
って覆われている。なお、この太陽電池では矢印方向か
ら光が照射する。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 showing a schematic configuration of the solar cell according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, back surface electrode 12 is coated on the surface opposite to the light receiving surface side of p-type silicon substrate 13a. Also,
A p-type silicon layer 13b is formed on the light-receiving surface side of the p-type silicon substrate 13a. An n-type silicon layer 14 is formed on the surface of the p-type silicon layer 13b. A honeycomb-shaped first electrode 11 is formed on the surface of the n-type silicon layer 14. In addition, the n-type compound semiconductor layer 2 is formed so as to cover the first electrode 11.
3 is formed on the surface of the n-type silicon layer 14. n
A p-type compound semiconductor layer 24 is formed on the surface of the type compound semiconductor layer 23. This p-type compound semiconductor layer 24
A second electrode 21 having a honeycomb shape is formed on the surface of the. In addition, p not covered with the second electrode 21
The surface of the type compound semiconductor layer 24 is covered with an antireflection film 25. Note that this solar cell emits light in the direction of the arrow.
【００３３】上記のように、本発明の第２の実施例によ
る太陽電池は構成されている。このように材料種の異な
る太陽電池を２層もしくは３層積層させたタンデム型の
太陽電池においても、電極の形状をハチの巣状とするこ
とにより変換効率の向上を図ることができる。すなわ
ち、ｎ型化合物半導体層２３とｐ型化合物半導体層２４
からなる上層側の太陽電池の変換効率と、ｐ型シリコン
基板１３ａ，ｐ型シリコン層１３ｂおよびｎ型シリコン
層１４からなる下層側の太陽電池の変換効率の各々を向
上させることができ、トータルで大きな変換効率の改善
が期待できる。The solar cell according to the second embodiment of the present invention is constructed as described above. Even in a tandem type solar cell in which two or three layers of solar cells of different materials are stacked in this manner, the conversion efficiency can be improved by forming the electrodes in a honeycomb shape. That is, the n-type compound semiconductor layer 23 and the p-type compound semiconductor layer 24
It is possible to improve the conversion efficiency of the solar cell on the upper layer side, which is composed of, and the conversion efficiency of the solar cell on the lower layer side, which is composed of the p-type silicon substrate 13a, the p-type silicon layer 13b, and the n-type silicon layer 14, respectively. A large improvement in conversion efficiency can be expected.
【００３４】また、Ｓｉ単結晶基板上にＭＯＶＰＥ法に
よりＧａＡｓを形成した。このＧａＡｓとＳｉ単結晶基
板によりｐｎ接合を形成したヘテロ接合型太陽電池につ
いても、上記と同様の方法で特性比較を行なった。この
ヘテロ接合型の太陽電池では、多数のクラックが観察さ
れた。また、ヘテロ接合型太陽電池においても、ハチの
巣状の電極を採用した太陽電池の方が出力電流−電圧特
性が大きく向上することがわかった。Further, GaAs was formed on the Si single crystal substrate by the MOVPE method. The characteristics of the heterojunction solar cell in which a pn junction was formed from this GaAs and Si single crystal substrate were also compared by the same method as above. Many cracks were observed in this heterojunction solar cell. Further, also in the heterojunction type solar cell, it was found that the output current-voltage characteristic is greatly improved in the solar cell adopting the honeycomb-shaped electrode.
【００３５】なお、太陽電池に用いる材料として、Ｓｉ
やＧｅのほかに、ＧａＡｓなどの化合物半導体の単結晶
を材料としてもよい。Si is used as a material for the solar cell.
In addition to Ge and Ge, a single crystal of a compound semiconductor such as GaAs may be used as the material.
【００３６】また、電極の形状はハチの巣状に限定され
ず、図８，図９，図１０に示すように第１の電極部５１
ｂ，６１ｂ，７１ｂに対して鋭角または鈍角をなす第２
の電極部５１ｃ，６１ｃ，７１ｃを含む形状の電極であ
ればよい。Further, the shape of the electrodes is not limited to the honeycomb shape, and the first electrode portion 51 as shown in FIG. 8, FIG. 9 and FIG.
b, 61b, 71b that forms an acute or obtuse angle with the second
Any electrode having a shape including the electrode portions 51c, 61c, and 71c may be used.
【００３７】特に、図１０に示す電極７１は、メッシュ
の開口が大きく入射光を有効に利用できる。また、この
電極７１では並列に接続される枝が多いため、電極での
抵抗が小さくなる。In particular, the electrode 71 shown in FIG. 10 has a large mesh opening so that incident light can be effectively utilized. Further, in this electrode 71, since there are many branches connected in parallel, the resistance at the electrode becomes small.
【００３８】[0038]
【発明の効果】請求項１に記載の太陽電池によれば、電
極層の第２の枝部分は、第１の方向へ延びる第１の枝部
分と鋭角をなす第２の方向へ延びている。このため、電
荷は、第２の枝部分を用いて第１の方向から鋭角をなす
第２の方向へ移動することができる。すなわち、第２の
枝部分を経路とすることで、鋭角をなす第２の方向へ直
接移動することができる。これに対して、従来の太陽電
池の電極層は、直交する枝部分のみからなっている。こ
のため、第１の枝部分から鋭角方向へ移動するには、１
の経路のみで直接移動することはできない。すなわち、
直角方向への移動を繰り返しながら移動する必要があ
る。このように、第１の方向と鋭角をなして延びる第２
の枝部分を設けたことにより、目的地への移動距離の短
縮を図ることが可能となる。移動距離を短縮できるた
め、電極中の直列抵抗成分を減少させることができる。
したがって、出力は向上し、これによって、変換効率も
向上する。According to the solar cell of claim 1, the second branch portion of the electrode layer extends in the second direction forming an acute angle with the first branch portion extending in the first direction. .. Therefore, the charge can move from the first direction to the acute second direction using the second branch portion. That is, by using the second branch portion as the path, it is possible to directly move in the second direction forming an acute angle. On the other hand, the electrode layer of the conventional solar cell consists only of orthogonal branch parts. Therefore, to move from the first branch portion in the acute angle direction, 1
It is not possible to move directly along the route. That is,
It is necessary to move while repeating the movement in the right angle direction. In this way, the second direction extending at an acute angle with the first direction
By providing the branch portion of, it is possible to shorten the travel distance to the destination. Since the moving distance can be shortened, the series resistance component in the electrode can be reduced.
Therefore, the output is improved, which also improves the conversion efficiency.
【００３９】請求項２に記載の太陽電池によれば、相互
に延びる方向の異なる３つの枝部分が、１つの接続点で
接続されている。このため、たとえ第１の枝部分が破損
により断線しても、電荷は第２から第３の枝部分へ、も
しくは第３から第２の枝部分へ移動可能である。すなわ
ち、１の枝部分が破損しても他の枝部分を通じて、電流
は電流取出点へ達することができる。よって、電流取出
点へ達する電流の量は破損によって減少しない。したが
って、電流−電圧特性は低下せず、出力の低下も防止で
きる。出力が低下しないため、変換効率の低下を防止す
ることも可能となる。According to the solar cell of the second aspect, the three branch portions having mutually different extending directions are connected at one connection point. Therefore, even if the first branch portion is broken due to breakage, the charge can move from the second to third branch portion or from the third to second branch portion. That is, even if one branch portion is broken, the current can reach the current extraction point through the other branch portion. Therefore, the amount of current reaching the current extraction point is not reduced by the damage. Therefore, the current-voltage characteristic does not deteriorate, and the decrease in output can be prevented. Since the output does not decrease, it is possible to prevent the conversion efficiency from decreasing.
【図１】本発明の第１の実施例による太陽電池の受光面
側の概略構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a light receiving surface side of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡ部を拡大して示す平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing part A of FIG.
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図４】電極中を移動する電荷の移動経路を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a moving path of charges moving in an electrode.
【図５】移動距離の短縮を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a reduction in moving distance.
【図６】ハチの巣状の電極を採用した太陽電池とくし形
状の電極を採用した太陽電池の出力電流−電圧特性の実
験結果を比較して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing comparison of experimental results of output current-voltage characteristics of a solar cell using a honeycomb-shaped electrode and a solar cell using a comb-shaped electrode.
【図７】本発明の第２の実施例による太陽電池の概略構
成を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の太陽電池に採用される電極の概略構成
を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of electrodes used in the solar cell of the present invention.
【図９】本発明の太陽電池に採用される電極の概略構成
を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of electrodes used in the solar cell of the present invention.
【図１０】本発明の太陽電池に採用される電極の概略構
成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of electrodes used in the solar cell of the present invention.
【図１１】従来の太陽電池の概略構成を示す斜視図であ
る。FIG. 11 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional solar cell.
【図１２】従来の太陽電池の受光面側の電極を概略的に
示す平面図である。FIG. 12 is a plan view schematically showing electrodes on a light-receiving surface side of a conventional solar cell.
【図１３】図１２のＣ部を拡大して示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing an enlarged part C of FIG.
１，５１，６１，７１ 電極 １ｂ，５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ 第１の電極部 １ｃ，５１ｃ，６１ｃ，７１ｃ 第２の電極部 1, 51, 61, 71 Electrode 1b, 51b, 61b, 71b 1st electrode part 1c, 51c, 61c, 71c 2nd electrode part
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044852AJPH05243594A (en) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | Solar cell |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
| JPH05243594Atrue JPH05243594A (en) | 1993-09-21 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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