[发明专利]太阳电池单元

说明书

技术领域

本发明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⁺接合而流通基于反向二极管特性的反向电流的反向导 通特性者。

背景技术

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，以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， 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-1)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1所公开的积体式太阳电池单元，是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，本案发明者在专利文献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 个列，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 阴影的情况，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：WO2003/017382号公报

发明内容

(发明所欲解决的问题)

但是，专利文献1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。