[发明专利]太阳能电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池装置。

背景技术

由EP 1008 188 A1、US 6 600 100 A2、EP 1 443 566 Al和US 7 449 630 A2已知用于具有多结太阳能电池(Mehrfachsolarzelle)和保护二极管结构的太阳能电池装置的不同方案。此外，由DE 10 2004 055 225 Al和DE 10 2004 023 856 Al并且尤其由G.F.X.Strobl等所发表的Evolution of Fully European Triple GaAs Solar Cell，Proc.(第7届欧洲空间电力会议，意大利，斯特雷萨，2005年5月9-13日，(ESA SP-589，2005年5月))已知构成所述类型的其他太阳能电池装置。特别地，EP 1 008 188 A1在太阳能电池叠堆的上侧上仅仅具有已知的由p+掺杂的AlGaAs构成的窗层，所述窗层直接平置在GaInP部分单元上，而在保护结构上直接将金属构造到隧道二极管的n++掺杂的部分层上。

发明内容

在此背景下，本发明的任务在于，说明一种扩展现有技术的装置。

所述任务通过具有权利要求1的特征的太阳能电池装置来解决。本发明的有利构型是从属权利要求的主题。

根据本发明的主题，提供一种太阳能电池装置，其具有多结太阳能电池和保护二极管结构，其中所述多结太阳能电池和所述保护二极管结构具有一个共同的背侧面和通过台面型沟槽(Mesa-Graben)分离的前侧，并且所述共同的背侧面包括导电层并且光通过所述前侧进入到所述多结太阳能电池中，其中所述多结太阳能电池包括由三个或更多个太阳能电池组成的叠堆并且具有最接近所述前侧地布置的上太阳能电池和最接近所述背侧地布置的下太阳能电池，并且每一个太阳能电池包括一个np结并且在相邻的太阳能电池之间布置有隧道二极管，并且所述保护二极管结构中的半导体层的数量小于所述多结太阳能电池中的半导体层的数量，然而所述保护二极管结构中的半导体层的顺序相应于所述多结太阳能电池的半导体层的顺序，其中在所述保护二极管结构中构造有至少一个上保护二极管和至少一个最接近所述背侧地布置的下保护二极管并且在相邻的保护二极管之间布置有隧道二极管，并且所述保护二极管结构中的np结的数量比所述多结太阳能电池的np结的数量至少小1，在所述多结太阳能电池和所述保护二极管结构的前侧上构造有连接接触结构和在所述连接接触结构下方的由多个半导体层组成的导电接触层，所述连接接触结构包含一个或多个金属层，并且所述接触层包括隧道二极管。

要注意的是，台面型沟槽完全构造在保护二极管结构的层叠堆和叠堆状的多结太阳能电池之间，从而所述两个叠堆在其上侧完全分离并且仅仅在下侧具有共同构造的连续层。也要注意的是，多结太阳能电池和保护二极管结构构造为np结，即从前侧看n层布置在p层之上。

不言而喻，保护二极管结构的层叠堆在前侧虽然具有与多结太阳能电池相同的连接接触结构，所述连接接触结构尤其具有金属层，然而与多结太阳能电池相比，在保护二极管上的连接接触结构之下蚀刻掉多个层。由此，保护二极管结构具有更少的半导体层。也优选的是，太阳能电池装置包括半导体晶片，特别优选地包括锗晶片。通常，多结太阳能电池占据绝大部分、优选超过晶片面积的90％，而保护二极管结构布置在晶片的角中的一个上。在晶片表面的俯视图中，所述两个结构并排地布置并且通过台面型沟槽分离。

此外不言而喻，保护二极管结构和多结太阳能电池主要具有由III-V半导体材料组成的层。在此，多结太阳能电池的各个太阳能电池具有不同的带隙，其中最接近前侧地布置的上太阳能电池比中间太阳能电池具有更大的带隙，而中间太阳能电池比最接近背侧地布置的下太阳能电池具有更大的带隙。由此，光入射始终通过上太阳能电池发生。没有由上太阳能电池吸收的光谱入射到其他太阳能电池中。要指出的是，太阳能电池叠堆和保护结构优选单片地集成。在一种替代的实施方式中，相应的叠堆包含半导体键合面。在一种替代的实施方式中，太阳能电池叠堆具有多于三个太阳能电池。优选地，太阳能电池叠堆具有四个或五个或六个太阳能电池。

所述装置的一个优点是，借助金属接触部在隧道二极管上尤其在保护二极管结构中的构造提高保护二极管结构的可靠性和长时间稳定性。此外，对于保护二极管结构的构造而言不施加附加的半导体或金属层，而是使用多结电池的半导体和金属层用于保护二极管结构的前侧连接。换言之，保护二极管结构和多结电池具有相同的连接接触结构。两个不同接触系统的特征化和定性是多余的。