Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPS6311789B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPS6311789B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6311789B2
JPS6311789B2 JP53056222A JP5622278A JPS6311789B2 JP S6311789 B2 JPS6311789 B2 JP S6311789B2 JP 53056222 A JP53056222 A JP 53056222A JP 5622278 A JP5622278 A JP 5622278A JP S6311789 B2 JPS6311789 B2 JP S6311789B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
photovoltage
generator
photovoltaic
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53056222A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54149488A (en
Inventor
Sutepanoitsuchi Ridorenko Nikorai
Mihairoitsuchi Efudokimofu Urajimiiru
Bikutoroitsuchi Zade Bitarei
Iwanoitsuchi Kozurofu Arekusandoru
Washirieuitsuchi Ryabikofu Sutanisurafu
Nikoraeuitsuchi Warerii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP53056222A priority Critical patent/JPS6311789B2/ja
Publication of JPS54149488A publication Critical patent/JPS54149488A/ja
Publication of JPS6311789B2 publication Critical patent/JPS6311789B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は太陽光エネルギーを電気に変換する装
置に係り、特に太陽パワープラント設計に有利に
使用されうる半導体光電圧発生器に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to devices for converting solar energy into electricity, and more particularly to semiconductor photovoltage generators that can be advantageously used in solar power plant designs.

(従来の技術) 電気的に相互接続された一連の光電圧変換器か
らなる半導体光電圧発生器が知られている。各変
換器はp―n接合半導体物質の板として作られ、
接合は第1導電型のベース領域を第2導電型の逆
領域から分離する整流バリア機能を有する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor photovoltage generators are known which consist of a series of electrically interconnected photovoltage converters. Each converter is made as a plate of p-n junction semiconductor material;
The junction has a rectifying barrier function that separates the base region of the first conductivity type from the opposite region of the second conductivity type.

光電圧変換器はベースおよび逆領域に接続され
た金属電流収集接触により相互接続される。半導
体光電圧発生器の照射表面に突き出ている逆領域
に接続された電流収集接触はくし状に配列され
る。
The photovoltage converters are interconnected by metal current collection contacts connected to the base and reverse regions. Current collecting contacts connected to the opposite areas projecting onto the illuminated surface of the semiconductor photovoltage generator are arranged in a comb-like manner.

それらの全面積は光電圧変換器の逆領域表面の
略10%を占める。ベース領域に接続された電流収
集接触は光電圧変換器の後面積の全部を占めてい
る薄い層として作られる。
Their total area occupies approximately 10% of the inverse area surface of the photovoltage converter. The current collection contact connected to the base area is made as a thin layer occupying the entire rear area of the photovoltage converter.

この設計の発生器はただ1つの光活性面を有す
る。逆領域に広がつた抵抗の値が比較的高いた
め、直列電力損は集束された太陽光により照射さ
れた光電圧変換器の効率を低下させる。しかるに
もし電流収集接触間に間隙が狭く作られ、一方そ
れらの幅が増大されるなら、それらは半導体光電
圧発生器の照射された面に非常に大きな範囲で陰
を与える。かくして発生器の光活性面の面積は減
少され、発生器の単位面積により発生される電力
は小さくなり、装置の効率は低下する。
Generators of this design have only one photoactive surface. Due to the relatively high value of the resistance spread in the opposite region, the series power loss reduces the efficiency of the photovoltaic converter illuminated by focused sunlight. However, if the gaps between the current collecting contacts are made narrower, while their width is increased, they shade the illuminated surface of the semiconductor photovoltage generator to a very large extent. The area of the photoactive surface of the generator is thus reduced, the power generated per unit area of the generator becomes smaller, and the efficiency of the device is reduced.

かかる発生器は、各素子をそれぞれ製造し、そ
の後これら素子を順々に装置として組立てられる
ので、製造が困難でありかつ手間がかかる。
Such generators are difficult and time-consuming to manufacture because each element is manufactured individually and then these elements are assembled one after the other into a device.

しかしながら、製造が簡単でかつ高度な光集束
でより高い効率を有する半導体光電圧発生器があ
る。それらはそれらの側面に金属電流収集接触を
支持しているp―n接合を備えた複数個の光電圧
変換器の単体構造として作られる。かかる光電圧
変換器は両側面に沿つて電流収集接触により整列
に一体化された微小平行六面体として作られる。
側面はp―n接合の衝合端が光活性面に達するよ
うに発生器の光活性面に関してある角度だけ傾け
られる。
However, there are semiconductor photovoltage generators that are easier to manufacture and have higher efficiency with a high degree of light focusing. They are made as a unitary structure of a plurality of photovoltage converters with pn junctions supporting metal current collecting contacts on their sides. Such photovoltaic converters are made as microparallelepipeds integrated in alignment with current collecting contacts along both sides.
The side surfaces are tilted at an angle with respect to the photoactive surface of the generator so that the abutting ends of the pn junctions reach the photoactive surface.

かかる発生器は光活性面の単位面積当りのより
高い電圧および0から104W/cm2の範囲内での照
射率で直線的に変化する電流により特徴づけられ
る。
Such generators are characterized by a higher voltage per unit area of the photoactive surface and a current that varies linearly with the radiation rate in the range from 0 to 10 4 W/cm 2 .

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、この型の発生の光活性面の入射
光に対する感度は、p―n接合がその表面に達す
る面積内でのみ十分に高いが、非常に不均一であ
るので、かかる発生器は少数担体面再結合効果に
より起される相当の電力損失をこうむり、比較的
低効率である。入射エネルギーが半導体光電圧発
生器の表面に不均一に分布される場合に、最低の
効率が得られることがまた注目されるべきであ
る。この不均一性は光学集束の焦点内でのエネル
ギー分布で非常にしばしば観察される。
(Problem to be Solved by the Invention) However, the sensitivity of the photoactive surface of this type of generation to incident light is sufficiently high only within the area where the p-n junction reaches its surface, but is highly non-uniform. As such, such generators suffer from significant power losses caused by minority carrier surface recombination effects and are relatively inefficient. It should also be noted that the lowest efficiency is obtained when the incident energy is distributed non-uniformly over the surface of the semiconductor photovoltage generator. This non-uniformity is very often observed in the energy distribution within the focus of optical focusing.

本発明の目的は入射光のエネルギー分布が不均
一な場合および光パワーが高集束な場合に半導体
光電圧発生器の効率を向上することにある。
An object of the present invention is to improve the efficiency of a semiconductor photovoltage generator when the energy distribution of incident light is non-uniform and when the optical power is highly focused.

本発明の他の目的は半導体光電圧発生器を製造
するに要する労力の量を低下させることである。
Another object of the invention is to reduce the amount of labor required to manufacture semiconductor photovoltage generators.

(問題点を解決するための手段) 本発明の本質は、単体構造を得るために両面に
沿つて電流収集接触により直列接続された複数個
の光電圧変換器を備え、各変換器はベースおよび
逆領域間にp―n接合を有するものにおいて、本
発明によれば、光活性面が階段型構造として作ら
れ、その各段階の面積が入射光のパワーに逆比例
し、一方各段階の幅がベース領域の少数担体の拡
散距離に略等しいかそれ以下である半導体光電圧
発生器からなる。
SUMMARY OF THE INVENTION The essence of the invention comprises a plurality of photovoltage converters connected in series by current collecting contacts along both sides to obtain a unitary structure, each converter having a base and With a p-n junction between opposite regions, according to the invention, the photoactive surface is made as a stepped structure, the area of each step being inversely proportional to the power of the incident light, while the width of each step is is approximately equal to or less than the diffusion length of the minority carriers in the base region.

光活性面の効率を増大する問題および発生器の
光感度を向上する問題は各段階の周辺に沿つて付
加的電流収集接触を備えることによる解決され
る。
The problem of increasing the efficiency of the photoactive surface and the light sensitivity of the generator is solved by providing additional current collecting contacts along the periphery of each stage.

光活性面の面積および発生器の光抵抗は段階の
表面に横の平行溝を作ることにより増大され、隣
接溝の尾根間の間隔はベース領域の少数担体の拡
散距離より小さく、一方p―n接合は段階の輪郭
に従う。
The area of the photoactive surface and the photoresistance of the generator are increased by creating transverse parallel grooves on the surface of the stage, the spacing between the ridges of adjacent grooves is smaller than the diffusion distance of the minority carriers in the base region, while the p−n The joints follow the contours of the stages.

光活性面の感度向上および発生器の光抵抗の向
上のために、光活性面の光電圧変換器におけるベ
ース領域の厚さがベース領域の少数担体の拡散距
離よりも非常に小さく作られることが好ましい。
In order to improve the sensitivity of the photoactive surface and the photoresistance of the generator, the thickness of the base region in the photovoltage converter of the photoactive surface can be made much smaller than the diffusion length of the minority carriers in the base region. preferable.

また、光電圧変換器は前記階段型構造を得るた
めに互に整流面でずらされることが好ましい。
It is also preferred that the photovoltaic converters are offset from each other in the rectifying plane to obtain the stepped structure.

しばしば好都合である配列は、前記階段型構造
を得るように整流面を横切つている軸線のまわり
に互にある角度だけ回され、一方ビーム内のパワ
ーが同心的分布を有する入射光速を使用している
光電圧変換器を備える。
It is often advantageous to use an arrangement in which the incident light velocity is rotated by an angle to each other about an axis transverse to the rectifying surface so as to obtain the stepped structure, while the power in the beam has a concentric distribution. Equipped with a photovoltaic converter.

光電圧変換器が傾斜した平行六面体として作ら
れる場合、段階の縁は鋭角の形を有し、一方それ
らの表面が鏡被覆を備えられることが好ましい。
If the photovoltaic converter is made as a tilted parallelepiped, it is preferred that the edges of the steps have an acute shape, while their surfaces are provided with a mirror coating.

光電圧変換器が前記階段型構造を得るために互
に後ろに配置された減少している寸法の相似形と
して作られることがしばしば好都合な配列であ
る。
It is often an advantageous arrangement for the photovoltaic converters to be made as analogs of decreasing dimensions arranged one after the other in order to obtain the stepped structure.

好ましくは前記相似形は正多角形、円盤または
環により表わされる。
Preferably, the similar shape is represented by a regular polygon, a disk or a ring.

本発明の本質はまた半導体光電圧発生器の製造
方法にあり、それはp―n接合を有する金属被覆
半導体板が山に組立てられ、ハンダ付により相互
接続され、かつ余分のハンダを押し出すために同
時に圧縮され、板の面にある角度で別々な整列に
切断される方法において、本発明のよれば、また
ハンダが溶融し始めるまで整列を加熱することを
備え、その瞬間に整列素子は階段型構造を得るた
めに互にハンダ層に沿つてずらされ、それからこ
の方法で得られた段階の表面から金属被覆がエツ
チング方法により除去される。
The essence of the invention also lies in a method for manufacturing a semiconductor photovoltage generator, in which metallized semiconductor plates with p-n junctions are assembled into piles, interconnected by soldering, and at the same time to push out excess solder. In a method that is compressed and cut into separate alignments at an angle to the plane of the plate, according to the invention it also comprises heating the alignment until the solder begins to melt, at which point the alignment elements form a stepped structure. The metal coating is then removed from the surface of the stage obtained in this way by an etching method.

(実施例) 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
(Example) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

半導体光電圧発生器は直列に接続されかつ単体
構造を形成するように配列された傾斜された平行
六面体(第1,2図)として作られた光―電圧変
換器1を備える。発生器の各光―電圧変換器1は
ベース領域3および逆領域4に置かれたp―n接
合を備えている。ベース領域3に同型p―p+
たはn―n+接合5のいずれかが配置される。p
―n接合2および同型接合5は入射光の光束7を
受ける光活性面6のすぐ近傍に配置される。光活
性面6は階段型構造に配列される。各光電圧変換
器1は逆領域に付着した電流収集接触8およびベ
ース領域3に付着した電流収集接触9を備えられ
る。
The semiconductor photovoltage generator comprises photo-voltage converters 1 made as inclined parallelepipeds (FIGS. 1 and 2) connected in series and arranged to form a unitary structure. Each light-to-voltage converter 1 of the generator comprises a pn junction located in the base region 3 and in the inverse region 4. In the base region 3 either a homomorphic p-p + or n-n + junction 5 is arranged. p
-n junction 2 and homojunction 5 are placed in close proximity to a photoactive surface 6 that receives a beam 7 of incident light. The photoactive surfaces 6 are arranged in a stepped structure. Each photovoltaic converter 1 is provided with a current collection contact 8 attached to the opposite area and a current collection contact 9 attached to the base area 3.

頂点が角αを形成する段階10のベースの幅
“a”はベース領域3の少数担体の拡散距離に略
等しいかそれ以下である。各段階10の面積は各
光電圧変換器1により受けられる入射光7のパワ
ーに逆比例する。かくして段階10の面積は、第
1図に示されるように入射光7のより多い量を受
けている発生器の中央部分において発生器の外部
のそれより小さい(幅“a”の価で)。光電圧変
換器1の厚さ“b”はベース領域3の少数担体の
拡散距離より小さい。すべての光電圧変換器1は
特別な授要性のない同じ長さ“c”を有する。光
電圧変換器1はそれらの反対面に沿つて互に電線
を引出され、互に関して伝達面に移される。
The width "a" of the base of stage 10, whose vertices form angle α, is approximately equal to or less than the diffusion distance of the minority carriers of base region 3. The area of each stage 10 is inversely proportional to the power of the incident light 7 received by each photovoltaic converter 1. The area of the stage 10 is thus smaller (in terms of width "a") than that outside the generator in the central part of the generator, which receives a greater amount of incident light 7, as shown in FIG. The thickness "b" of the photovoltaic converter 1 is smaller than the diffusion length of the minority carriers of the base region 3. All photovoltaic converters 1 have the same length "c" without special requirements. The photovoltaic converters 1 are wired to each other along their opposite sides and transferred relative to each other to the transmission surface.

発生器は以下のように作動する。入射光の光束
7が面のすぐ近傍に配置されたp―n接合2また
は同型接合5を有する発生器の階段型光活性面6
を衝撃する。かくして光発生担体の表面再結合に
より起される電流損失は最小に減少される。
The generator operates as follows. A stepped photoactive surface 6 of a generator with a p-n junction 2 or a homojunction 5 with a beam 7 of the incident light arranged in close proximity to the surface.
shock. Current losses caused by surface recombination of the photogenerating carriers are thus reduced to a minimum.

段階10の面の1つにより反射された光7の付
加的吸収はすぐそばの段階10の隣接面で起る。
かくして光7の反射損もまた減少され、一方発生
器の光活性面6の面積が増大される。
Additional absorption of light 7 reflected by one of the faces of stage 10 occurs on the immediately adjacent face of stage 10.
The reflection losses of the light 7 are thus also reduced, while the area of the light active surface 6 of the generator is increased.

入射光束7の種々のパワーは明確な範囲内で段
階10のベース幅“a”を変えることにより(す
なわちそれらの面積を変えることにより)光活性
面6の面積のそれぞれの変化によつて逆平衡され
る。かくして各光電圧変換器1により発生される
電流の値は発生器の作動面を通して同じである。
The different powers of the incident beam 7 can be counterbalanced by varying the area of the photoactive surface 6 by varying the base width "a" of the stage 10 (i.e. by varying their area) within a defined range. be done. The value of the current generated by each photovoltaic converter 1 is thus the same throughout the generator's operating plane.

直列抵抗によるパワー損失は、もし段階10の
ベースの幅“a”がベース領域3の少数担体の拡
散距離に略等しく作られるなら、この場合に入射
光7により発生されるほとんどすべての少数担体
が逆領域4に向つて駆動されるように連続電流収
集接触8の下に配置されたp―n接続により収集
されるので、最小に減少される。電流収集接触
8,9は無視できるほどに小さな抵抗値を示す高
い導電金属で作られる。発生器の直列抵抗の値は
Ωcm2の数1000分の1ほどに小さくしうる。かくし
て発生器は収束された太陽光により照明される
間、たとえば直線放物面の焦点面に配置されたと
き高効率を提供しうる。
The power loss due to the series resistance is such that if the width "a" of the base of stage 10 is made approximately equal to the diffusion length of the minority carriers in base region 3, then almost all the minority carriers generated by the incident light 7 will be It is collected by a pn connection placed under the continuous current collection contact 8 so as to be driven towards the reverse region 4, so that it is reduced to a minimum. The current collecting contacts 8, 9 are made of highly conductive metal with negligible resistance. The value of the series resistance of the generator can be as small as several thousandths of Ωcm 2 . The generator may thus provide high efficiency while being illuminated by focused sunlight, for example when placed in the focal plane of a rectilinear paraboloid.

発生器はp―n接合2の側または同型接合5の
側からの両方で照明される間高効率を与える。
The generator provides high efficiency while being illuminated both from the pn junction 2 side or from the homojunction 5 side.

発生器がシリコンで作られる場合、その要素の
典型的な寸法は以下の通りである。光電圧変換器
厚さ“b”0.2mmから0.5mm、段階ベース幅“a”
0.2mmから1.0mm、光電変換器長さ“c”5mmから
50mm。p―n接合2および同型接合5が光活性面
6に埋められる深さは0.1μm0.5μmである。発生
器の面の1cm2当りの光電圧変換器の数は10乃至30
片であり、電圧密度の値は5V/cmから15V/cm
である。電流収集接触の厚さは5μmから10μmで
ある。
If the generator is made of silicon, typical dimensions of its elements are as follows: Photovoltage converter thickness “b” 0.2mm to 0.5mm, step base width “a”
From 0.2mm to 1.0mm, photoelectric converter length “c” from 5mm
50mm. The depth to which the p-n junction 2 and homojunction 5 are buried in the photoactive surface 6 is 0.1 μm to 0.5 μm. The number of photovoltage converters per cm 2 of the generator surface is 10 to 30.
The voltage density value is from 5V/cm to 15V/cm.
It is. The thickness of the current collection contact is 5 μm to 10 μm.

第1図に示されるように設計された発生器は直
列に接続された光電圧変換器の大きな活性面6を
有する。さらにそれは光活性面6の面積を入射光
束のパワー分布と調和させ、不均一入射光束の場
合にパワー損失を減少させかつ高い集中光を受け
る場合に発生器の効率を増大させることを可能に
する。
The generator designed as shown in FIG. 1 has a large active surface 6 of photovoltage converters connected in series. Furthermore, it makes it possible to match the area of the photoactive surface 6 with the power distribution of the incident beam, reducing power losses in the case of non-uniform incident beams and increasing the efficiency of the generator when receiving highly concentrated light. .

第3図、第4図、第5図に整流面17を横切る
軸線18のまわりに角β(扇状形に)だけ回され
た平行六面体として作られた光電圧変換器1を備
えている発生器の他の変形が示される。
3, 4 and 5, a generator comprising a photovoltage converter 1 made as a parallelepiped turned by an angle β (fan-shaped) around an axis 18 transverse to a rectifying surface 17. Other variations of are shown.

この場合光活性面6はまた階段型に配列される
が、それは軸線18にその中心を有する同心形を
形成する。光活性面6のすぐ近傍にp―n接合2
が配置される。角βが30゜を越えることが好まし
い。発生器のこの設計は光束7のパワー分布が同
心的でありかつ最大光密度がその中心を軸線18
に置かれるなら最適であると思われる。軸線18
の近くの逆領域4に広がつた抵抗の値は無視しう
るぐらい小さい。それは軸線18からの距離で大
きくなる。しかるに光束7の集中は許容できる広
がつた抵抗の値がそれぞれ増大されるようにまた
減少される。
In this case the photoactive surface 6 is also arranged in a stepped manner, but it forms a concentric shape with its center at the axis 18 . A p-n junction 2 is located in the immediate vicinity of the photoactive surface 6.
is placed. Preferably, the angle β exceeds 30°. This design of the generator ensures that the power distribution of the light beam 7 is concentric and that the maximum light density is centered around the axis 18.
It seems to be optimal if it is placed in Axis line 18
The value of the resistance spread in the inverse region 4 near is negligibly small. It increases with distance from axis 18. However, the concentration of the light beam 7 is also reduced so that the value of the permissible spread resistance is respectively increased.

第1図、第2図に示された実施例と比較すると
き、この発生器は光活性面が光束と同軸であると
同心形を形成するので、同心的パワー分布を有す
る光束の高い強度の場合により高い効率を示す。
When compared with the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, this generator forms a concentric shape when the photoactive surface is coaxial with the light beam, so that a high intensity of the light beam with a concentric power distribution can be obtained. Shows high efficiency in some cases.

第6図、第7図に示された発生器の変形は階段
型構造の光活性面6を形成するため1つづつ減少
する寸法の順序に配列された同様な多角形、特に
等辺台形として作られた光電圧変換器1を備え
る。
A variant of the generator shown in FIGS. 6 and 7 is constructed as similar polygons, in particular equilateral trapezoids, arranged in an order of decreasing dimensions to form a step-shaped structure of the photoactive surface 6. A photovoltaic converter 1 is provided.

発生器は共通の中心のまわりに対照的に配列さ
れた6つの区分21を備え、各区分は直列に接続
された光電圧変換器1を成している。区分21は
誘電体層22の援助で互に区分される。
The generator comprises six sections 21 arranged symmetrically around a common center, each section forming a photovoltaic converter 1 connected in series. The sections 21 are separated from each other with the aid of a dielectric layer 22.

光電圧変換器1の光活性面6の面積は段階10
の長さの増大のため発生器の中央からの距離によ
つて漸次増大する。
The area of the photoactive surface 6 of the photovoltage converter 1 is at step 10
increases progressively with distance from the center of the generator due to increasing length.

この配列のため、エネルギー集中の最大がその
中央に近い円状光束7で発生器が照明されると
き、それは低いパワー損失をもたらすことができ
るようになる。
This arrangement allows it to result in low power losses when the generator is illuminated with a circular beam 7 with the maximum energy concentration close to its center.

第3図、第4図、第5図に示した変形と比較す
るとき、この発生器は10倍またはそれ以上に高い
単位面積当りの電圧密度を得ることを可能にす
る。
When compared to the variants shown in FIGS. 3, 4 and 5, this generator makes it possible to obtain voltage densities per unit area that are ten times or more higher.

第8図、第9図に同様な形状の円盤として作ら
れた光電圧変換器1からなる発生器が示される。
この場合光活性面6は環状段階10により形成さ
れる。各段階10の面積は円状入射光束7の集中
値と一致される。
8 and 9 show a generator consisting of a photovoltaic converter 1 made as a disk of similar shape.
In this case the photoactive surface 6 is formed by an annular step 10 . The area of each stage 10 is matched to the concentration value of the circular incident beam 7.

発生器のこの設計は広がつた抵抗を低下させ、
かつ電流およびパワーが光束7の強度に直線的に
依存して継続する照明範囲を増大させる。
This design of the generator lowers the spread resistance and
And the current and power depend linearly on the intensity of the luminous flux 7 to increase the continuous illumination range.

第10図に順次減少している寸法に配列された
形の同様な環として作られた光電圧変換器1から
なる発生器が示される。この場合、光活性面6は
段階のある空洞により表わされる。発生器のベー
スは円盤として作られた光電圧変換器1により形
成される。
FIG. 10 shows a generator consisting of photovoltage converters 1 made as a similar ring in the form of an array of successively decreasing dimensions. In this case, the photoactive surface 6 is represented by a stepped cavity. The base of the generator is formed by a photovoltage converter 1 made as a disk.

第8図、第9図に示された設計と比較すると
き、この発生器は、光活性面6が電流収集接触
8,9により陰にされなく、一方段階10の構造
が発生した電流を完全に収集することを確保しか
つ発生器の直列抵抗によるパワー損失が低下され
るので、円状光束7で照明される場合に高い効率
を有する。
When compared to the designs shown in FIGS. 8 and 9, this generator shows that the photoactive surface 6 is not shaded by current collecting contacts 8, 9, while the structure of stage 10 completely absorbs the generated current. It has a high efficiency when illuminated with a circular beam 7, since it ensures good collection and the power loss due to the series resistance of the generator is reduced.

本発明により設計した発生器の大部分におい
て、電流収集接触は光活性面の面積の1%以上を
占めない。発生器の単位体積に対する光電圧変換
器の数の増大は、段階寸法および直列抵抗の値の
減少、発生された担体収集比の増加、反射比の減
少、発生器の光抵抗の増加、および発生器により
発生された電流および電力の値が光の強度に直線
的依存をとどめる光強度範囲の拡大をもたらす。
In most generators designed according to the present invention, the current collection contacts do not occupy more than 1% of the area of the photoactive surface. Increasing the number of photovoltage converters per unit volume of the generator reduces the step size and the value of the series resistance, increases the generated carrier collection ratio, decreases the reflection ratio, increases the photoresistance of the generator, and increases the generator photoresistance. This results in an expansion of the light intensity range in which the value of the current and power generated by the device remains linearly dependent on the light intensity.

第1,2図に示す発生器は特に同じ効率で2つ
の側の光感応を示し、かつ両側で照明された太陽
パワー蓄電器の要素として使用されうる。
The generator shown in FIGS. 1 and 2 exhibits especially two-sided light sensitivity with the same efficiency and can be used as an element of a solar power storage device illuminated on both sides.

第3図乃至第10図に示された同心的発生器は
回転体の形に作られた光束集束体と組合せて使用
されるとき高い効率を示す。それらは整合センサ
として姿勢関連系に採用されうる。
The concentric generators shown in FIGS. 3 to 10 exhibit high efficiency when used in combination with a beam concentrator made in the form of a rotating body. They can be employed in attitude-related systems as matching sensors.

第11図乃至第14図は第1図、第2図に示さ
れた半導体光電圧発生器の製造に含まれる主たる
工程の順序を示す。
11 to 14 show the sequence of main steps involved in manufacturing the semiconductor photovoltaic generator shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

本発明による製造手順は以下の相からなる。 The manufacturing procedure according to the invention consists of the following phases.

板23の一側に沿つて配置されたp―n接合2
を有する始めの金属被覆半導体板23(第11
図)が第12図に示されるよう山積みに組立てら
れる。山において、板23は軟ハンダの使用でそ
れらを接着する手段により一本石構造を形成する
ように、電流収集接触8,9の使用で互に直列に
接続される。同時に山は余分のハンダを押し出す
ために圧縮される。
A p-n junction 2 arranged along one side of the plate 23
The first metal-coated semiconductor board 23 (11th
) are assembled in a pile as shown in FIG. In the pile, the plates 23 are connected in series to each other by the use of current collecting contacts 8, 9 so as to form a monolithic structure by means of gluing them together with the use of soft solder. At the same time the pile is compressed to force out excess solder.

それら山は板23の面に関してある角度で走る
面24に沿つて別々な整列に切られる。
The ridges are cut in separate alignments along a plane 24 running at an angle with respect to the plane of the plate 23.

整列は高い沸騰温度を有する液体で満された槽
25(第13図)に置かれる。ヒータ26の使用
で液体の温度はハンダの溶ける温度に達するまで
上げられる。この瞬間に第23図に矢印27によ
り示される方向に力が整列に適用される。力によ
つて整列要素は形を変え、槽25の底に固定され
た階段型支持28の輪郭に一致するように互にハ
ンダ層に沿つて移動する。
The array is placed in a tank 25 (FIG. 13) filled with a liquid having a high boiling temperature. By using the heater 26, the temperature of the liquid is raised until it reaches the temperature at which the solder melts. At this moment a force is applied to the alignment in the direction indicated by arrow 27 in FIG. The force causes the alignment elements to change shape and move along the solder layer relative to each other to match the contour of the stepped support 28 fixed to the bottom of the bath 25.

冷却後整列構造体が第14図に示されるように
得られ、それらは互に整流面17で移動されかつ
段階10の面に金属被覆29を備えた光電圧変換
器1からなる。
After cooling, an alignment structure is obtained as shown in FIG. 14, consisting of photovoltaic converters 1 moved with respect to each other with a commutating surface 17 and provided with a metallization 29 on the surface of the stage 10.

製造工程の最後の相は金属層29のエツチング
除去からなる。この相中半導体物質の表面は完全
に清掃され、一方段階10の表面は非反射被覆で
おおわれる。
The last phase of the manufacturing process consists of etching away the metal layer 29. The surface of the semiconductor material in this phase is thoroughly cleaned, while the surface of stage 10 is coated with an anti-reflective coating.

階段型構造の光活性面を有する発生器の製造の
この方法は1つの製造相中複数の光電圧変換器を
同時に処理しかつ必要な手作業を最小にすること
を可能にする。それ故それは発生器製造工程を簡
素化しかつ製産性向上を可能にする。
This method of manufacturing a generator with a stepped structure of photoactive surfaces makes it possible to process several photovoltaic converters simultaneously during one manufacturing phase and to minimize the required manual labor. It therefore simplifies the generator manufacturing process and allows increased productivity.

その方法は発生器の1,2,3または4面に配
置された段階型構造の光活性面を有し、一方最大
効率を確保するような段階の形状を選択しうる発
生器の製造を許容する。
The method allows the production of generators with photoactive surfaces in a stepped structure arranged on 1, 2, 3 or 4 sides of the generator, while the shape of the steps can be selected to ensure maximum efficiency. do.

以下に第1図、第2図に示されたように発生器
を製造するに使用される工程を詳細に説明する。
The steps used to manufacture the generator as shown in FIGS. 1 and 2 will now be described in detail.

最初p型導電性のシリコン板が表面から損傷層
を除去するように化学的および機械的に清掃され
かつみがかれる。それからその端でアクセプタお
よびドナー不純物が0.1μmから0.5μmの深さに同
時拡散の手段により板の両側に導入されて、ダイ
オード構造が板が形成される。ドーピング後、金
属の連続層が真空推積の手段により板の両側に適
用される。それから両側に全層被覆を有するシリ
コン板は山を形成するため軟ハンダをそれらの表
面に使用して互に溶着される。同時に山は余分な
ハンダを押出すために圧縮される。その後山はp
―n接合に関してある角度で整列を切断される。
First the p-type conductive silicon plate is chemically and mechanically cleaned and sanded to remove the damaged layer from the surface. Then at its edges acceptor and donor impurities are introduced on both sides of the plate by means of co-diffusion to a depth of 0.1 μm to 0.5 μm to form the diode structure of the plate. After doping, successive layers of metal are applied to both sides of the plate by means of vacuum deposition. The silicon plates with full-layer coating on both sides are then welded together using soft solder to their surfaces to form the mounds. At the same time the pile is compressed to push out excess solder. After that the mountain is p
- The alignment is cut at an angle with respect to the n-junction.

この方法で得られた整列はハンダの溶融温度に
まで加熱される槽内に置かれる。その後整列要素
(光電圧変換器)は各段階の面積が入射光の強度
に逆比例し、各段階の幅“a”が第1図、第2図
に示すようにベース領域における少数担体の拡散
距離に等しい階段構造が形成されるまで、ハンダ
層に沿つて互に移動される。
The alignment obtained in this manner is placed in a bath which is heated to the melting temperature of the solder. The alignment element (photovoltage converter) is then arranged such that the area of each step is inversely proportional to the intensity of the incident light and the width "a" of each step is the diffusion of minority carriers in the base region, as shown in Figures 1 and 2. are moved from one another along the solder layers until a step structure equal to the distance is formed.

それから階段構造は、段階表面から金属接触を
除去するのと同様に、半導体物質の表面から損傷
層を除去するように化学物質内で食刻される。こ
の工程はまた短絡を除去し、かつ照射表面の光活
性レベルを増大するに役立つ。それから電流コレ
クタが電流収集接触8,9に溶接される。
The step structure is then etched in a chemical to remove the damaged layer from the surface of the semiconductor material, as well as remove metal contacts from the step surface. This step also helps eliminate short circuits and increases the level of photoactivity of the irradiated surface. A current collector is then welded to the current collecting contacts 8,9.

この発生器の効率は100W/cm2を越える入射光
束の強度で10%に達する。
The efficiency of this generator reaches 10% with an incident luminous flux intensity of more than 100 W/cm 2 .

第3図、第4図、第5図に示されたような発生
器を製造するために、第1図、第2図に示された
発生器の製造に必要な操作が行なわれることが必
要である。しかるに、整列が分路を除去するため
にすべてその側に整えられた後、光電圧変換器1
は軸線18のまわりに整流面17で角βだけ回さ
れる。
In order to manufacture a generator such as that shown in FIGS. 3, 4, and 5, it is necessary to carry out the operations necessary for manufacturing the generator shown in FIGS. 1 and 2. It is. However, after the alignment is all arranged on that side to eliminate the shunt, the photovoltage converter 1
is turned around the axis 18 by an angle β on the rectifying surface 17.

第6図、第7図に示されるような発生器を製造
するために、第1図、第2図に示された発生器の
製造に必要な操作が行なわれることが必要であ
る。しかしながら、用意した装置は6つの台形区
分に分割される。その区分はそれから六角形発生
器を形成するため絶縁層22の援助で相互結合さ
れる。
In order to manufacture a generator such as that shown in FIGS. 6 and 7, it is necessary that the operations necessary for manufacturing the generator shown in FIGS. 1 and 2 be carried out. However, the prepared device is divided into six trapezoidal sections. The sections are then interconnected with the aid of an insulating layer 22 to form a hexagonal generator.

第8図、第9図に示されたような発生器を製造
するために、ダイオード構造および金属被覆を有
するシリコン板が次第に減少している直径の円板
に切断される。円板は同心的山を形成するように
直列にハンダ付される。ハンダ付中山は余分なハ
ンダを押し出すために圧縮される。外側の電流収
集接触が化学的抵抗膜で保護され、その後段階1
0の表面から金属接触が化学的に食刻される。
To manufacture a generator such as that shown in FIGS. 8 and 9, a silicon plate with diode structure and metallization is cut into discs of decreasing diameter. The discs are soldered in series to form concentric peaks. The soldered core is compressed to push out excess solder. The outer current collecting contacts are protected with a chemically resistive membrane and then stage 1
Metal contacts are chemically etched from the surface of the 0.

第10図に示されたような発生器を製造するた
めに、ダイオード構造および金属被覆を有するシ
リコン板が種々の直径の環に切られる。同時に同
じ物質の1つの円板がそれらの環以上の直径で作
られる。円板は環の底として使用され、環は減少
する寸法の順に同心的に配列され、かつ山にハン
ダ付される。余分なハンダが山を圧縮することに
より除去される。それから外側の光電圧変換器の
電流収集接触が耐化学的にワニスで保護され、一
方段階10の表面および円板形光電圧変換器の中
央区分の金属接触が化学的に食刻される。
To manufacture a generator such as that shown in FIG. 10, a silicon plate with diode structure and metallization is cut into rings of various diameters. At the same time one disk of the same material is made with a diameter greater than or equal to their rings. The disk is used as the base of the ring, which is arranged concentrically in order of decreasing size and soldered to the crest. Excess solder is removed by compressing the pile. The current collecting contacts of the outer photovoltaic converter are then chemically protected with varnish, while the metal contacts of the surface of stage 10 and the central section of the disc-shaped photovoltaic converter are chemically etched.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は段階型構造として作られた光活性面を
有する本発明による半導体光電圧発生器を示す横
断面図、第2図は第1図に示された半導体光電圧
発生器の上面図、第3図は軸線のまわりに互に回
された板の組立体として作られた本発明による半
導体光電圧発生器の側面図、第4図は第3図に示
された発生器の上面図、第5図は第4図に示され
た発生器の―線断面図、第6図は同様な多角
形として作られた光電圧変換器を使用している本
発明による半導体光電圧発生器の上面図、第7図
は第6図に示された発生器の―線断面図、第
8図は同様な円板として作られた光電圧変換器を
使用している本発明による半導体光電圧発生器の
等角投影図、第9図は第8図に示された発生器の
横断面図、第10図は同様な環として作られた光
電圧変換器を使用している本発明による半導体光
電圧発生器の横断面図、第11図は製造中のダイ
オード構造の製造の相における本発明による半導
体光電圧発生器、第12図は製造中のダイオード
構造を山に組立てている相の本発明による第21
図に示された発生器、第13図は製造中の整流面
において光電圧変換器を移している相の本発明に
よる第12図に示された発生器、第14図は製造
中の光電圧変換器を移した後の相の本発明による
第13図に示された発生器を示す。 1…光電圧変換器、2,2′…p―n接合、3,
3′…ベース領域、4…逆領域、5…光活性面、
7…光束、8,9…電流収集接触、10…段階、
17…整流面、18…回転の軸線、23…半導体
板、24…金属層。
1 shows a cross-sectional view of a semiconductor photovoltaic generator according to the invention with a photoactive surface made as a stepped structure; FIG. 2 shows a top view of the semiconductor photovoltaic generator shown in FIG. 1; 3 is a side view of a semiconductor photovoltaic generator according to the invention made as an assembly of plates rotated around an axis; FIG. 4 is a top view of the generator shown in FIG. 3; FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line -- of the generator shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a top view of a semiconductor photovoltage generator according to the invention using photovoltaic converters made as similar polygons. 7 is a cross-sectional view taken along the line -- of the generator shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a semiconductor photovoltage generator according to the invention using a photovoltaic converter made as a similar disk. 9 is a cross-sectional view of the generator shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a semiconductor photovoltaic device according to the invention using a photovoltaic converter constructed as a similar ring. A cross-sectional view of the generator, FIG. 11 shows a semiconductor photovoltage generator according to the invention in the phase of production of a diode structure being manufactured, and FIG. 21st
The generator shown in the figures, FIG. 13 is the generator shown in FIG. 12 according to the invention of the phase shifting photovoltaic converter in the rectifying plane during manufacture, and FIG. 14 is the photovoltaic converter during manufacture. 14 shows the generator shown in FIG. 13 according to the invention in phase after transferring the transducer; FIG. 1...Photovoltage converter, 2,2'...p-n junction, 3,
3'...Base region, 4...Reverse region, 5...Photoactive surface,
7... Luminous flux, 8, 9... Current collection contact, 10... Stage,
17... Rectifying surface, 18... Axis of rotation, 23... Semiconductor plate, 24... Metal layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 各々ベースおよび逆領域間に配置されたp―
n接合を有する複数個の光電圧変換器を備え、こ
れら変換器は光活性面が階段状になるように単体
構造を形成するため両面に沿つて電流収集接触に
より直列に接続されており、各段階の面積が入射
光の強度に逆比例し、各段階の幅がベース領域の
少数担体の拡散距離に略等しいかそれより小さい
半導体光電圧発生器。 2 前記光電圧変換器は、階段型構造を得るため
整流面を横切る軸線のまわりに所定角度だけ互に
回されている特許請求の範囲第1項記載の半導体
光電圧発生器。 3 前記光電圧変換器は互に相似形であり、配列
順序に従つて寸法が減少するように配列されて階
段型構造を形成している特許請求の範囲第1項記
載の半導体光電圧発生器。 4 前記光電圧変換器が正多角形の相似形である
特許請求の範囲第3項記載の半導体光電圧発生
器。 5 前記光電圧変換器が円盤形の相似形である特
許請求の範囲第3項記載の半導体光電圧発生器。 6 前記光電圧変換器が環状の相似形である特許
請求の範囲第3項記載の半導体光電圧発生器。 7 一側に沿つてp―n接合を有する金属被覆半
導体板を積み重ねて山状に組立て、積み重ねられ
た金属被覆半導体をハンダ付けにより相互に接続
し、かつ余分のハンダを押し出すために同時に圧
縮し、接続された金属被覆半導体をその面にある
角度で切断して整列体を形成し、この整列体をハ
ンダが溶融し始めるまで加熱し、その溶融時に整
列体の各金属被覆半導体を互にハンダ層に沿つて
ずらして、各段階の面積が入射光の強度に逆比例
し、各段階の幅がベース領域の少数担体の拡散距
離に略等しいかそれより小さい階段構造体を形成
し、この階段構造体の表面から金属被覆をエツチ
ング方法により除去する半導体光電圧発生器の製
造方法。
[Claims] 1. Each p-
It comprises a plurality of photovoltage transducers with n-junctions connected in series by current collection contacts along both sides to form a unitary structure such that the photoactive surface is stepped. A semiconductor photovoltage generator in which the area of the steps is inversely proportional to the intensity of the incident light and the width of each step is approximately equal to or less than the diffusion length of the minority carriers in the base region. 2. The semiconductor photovoltage generator according to claim 1, wherein the photovoltaic converters are rotated by a predetermined angle about an axis that crosses the rectifying surface to obtain a stepped structure. 3. The semiconductor photovoltage generator according to claim 1, wherein the photovoltaic converters have similar shapes and are arranged so that their dimensions decrease in accordance with the arrangement order to form a stepped structure. . 4. The semiconductor photovoltage generator according to claim 3, wherein the photovoltaic converter has a similar shape to a regular polygon. 5. The semiconductor photovoltage generator according to claim 3, wherein the photovoltage converter has a similar shape to a disk. 6. The semiconductor photovoltage generator according to claim 3, wherein the photovoltaic converter has a ring-like shape. 7 Assemble metal-coated semiconductor boards by stacking them in a pile with p-n junctions along one side, connect the stacked metal-coated semiconductors to each other by soldering, and compress them simultaneously to push out excess solder. , the connected metal-coated semiconductors are cut at an angle to their faces to form an array, the array is heated until the solder begins to melt, and when melted, the metal-coated semiconductors of the array are soldered together. staggered along the layer to form a staircase structure in which the area of each step is inversely proportional to the intensity of the incident light and the width of each step is approximately equal to or less than the diffusion distance of the minority carriers in the base region; A method for manufacturing a semiconductor photovoltage generator in which a metal coating is removed from the surface of a structure by an etching method.
JP53056222A 1978-05-12 1978-05-12 Expired JPS6311789B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53056222A JPS6311789B2 (en) 1978-05-12 1978-05-12

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53056222A JPS6311789B2 (en) 1978-05-12 1978-05-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54149488A JPS54149488A (en) 1979-11-22
JPS6311789B2 true JPS6311789B2 (en) 1988-03-16

Family

ID=13021068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53056222A Expired JPS6311789B2 (en) 1978-05-12 1978-05-12

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6311789B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4727047A (en) * 1980-04-10 1988-02-23 Massachusetts Institute Of Technology Method of producing sheets of crystalline material
FR2489597A1 (en) * 1980-08-29 1982-03-05 Radiotechnique Compelec SOLAR CELL WITH PHOTOSENSITIVE FACE RAINUREE
JP4104445B2 (en) * 2002-12-12 2008-06-18 株式会社イデアルスター Linear device
JPWO2005096397A1 (en) * 2004-03-31 2008-02-21 ローム株式会社 Laminated thin film solar cell and method for producing the same
CN103187476B (en) * 2011-12-29 2016-06-15 清华大学 Preparation method of solar cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5062472U (en) * 1973-10-12 1975-06-07
JPS50137488A (en) * 1974-04-18 1975-10-31

Also Published As

Publication number Publication date
JPS54149488A (en) 1979-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4174978A (en) Semiconductor photovoltaic generator and method of fabricating thereof
US4131984A (en) Method of making a high-intensity solid-state solar cell
US8013238B2 (en) Micro concentrators elastically coupled with spherical photovoltaic cells
CA2657099C (en) Micro concentrators elastically coupled with spherical photovoltaic cells
US4409422A (en) High intensity solar cell
US4516314A (en) Method of making a high intensity solar cell
US4361717A (en) Fluid cooled solar powered photovoltaic cell
CA1073996A (en) Photovoltaic system including a lens structure
US4703337A (en) Semiconductor photoelectric conversion device, light-transparent substrate therefor and their manufacturing methods
JP3490969B2 (en) Photovoltaic generator
US4283589A (en) High-intensity, solid-state solar cell
US4330680A (en) Integrated series-connected solar cell
US5228926A (en) Photovoltaic device with increased light absorption and method for its manufacture
US20040084077A1 (en) Solar collector having an array of photovoltaic cells oriented to receive reflected light
US4140142A (en) Semiconductor photoelectric generator
US20080289688A1 (en) Photovoltaic Apparatus Including Spherical Semiconducting Particles
US20100126555A1 (en) Concentrating photovoltaic photo-current balancing system
US4128732A (en) Solar cell
US4151005A (en) Radiation hardened semiconductor photovoltaic generator
AU2002259326B2 (en) Solar energy converter using optical concentration through a liquid
JP2001044470A (en) Solar cell, method of manufacturing solar cell, and concentrating solar cell module
JPS6311789B2 (en)
AU2002259326A1 (en) Solar energy converter using optical concentration through a liquid
JPS61241982A (en) Optical power-generating element
US4956685A (en) Thin film solar cell having a concave n-i-p structure