JPH02298080A - Solar battery cell - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分針）
本発明は、太陽電池モジュールの一部の太陽電池セルが
発電全停止又は発電が低下した場合に、他の太陽電池に
発生し九電圧が、逆バイアス電圧として印加され、太陽
電池セルが破壊されることを防止する太陽電池の構造に
関するものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Minute Hand) The present invention provides a method for detecting a voltage that occurs in other solar cells when some of the solar cells in a solar module completely stop generating power or when the power generation decreases. , relates to a structure of a solar cell that is applied as a reverse bias voltage and prevents the solar cell from being destroyed.
特に宇宙用として有尾なものである。Especially for space use, it has a tail.
（従来の技術）
一般に人工衛１の電源として使用される太陽電池モジュ
ールには、太陽との関係位置により、衛星本体又は特に
アンテナのような突出した構造体の影が発生することが
ある。第４図−）はその説明図であって、多数の太陽１
池セルを直列及び並列に接続した太陽電池モジエール１
５の出力部には、シャントトランジスタ１９が並列に接
続され、さらにその出力はブロッキングダイオード２４
を介してバッチＩＪ −２０に接続されている。この時
、太陽電池モジュール１５のア１／イの一部の太陽電池
セル１６ｒ（：、影ができることがある。この状態のブ
ロック図が第４図（ｂ）である。影のできた太１！Ｊ）
電池セル１６を含むこれと並列方向に接続されている太
陽電池セルとよりなるサブモジュール１７には、これと
直列に接続される影のない他の部分の太陽′１池モジュ
ール１８で発生した電圧ｖＵが、逆バイアス電圧として
印加される。逆バイアス電圧は、バッチ！Ｊ−２０に′
成力を供給する負荷供給子−ドでは、バッテリー２０の
電圧をｖＢ とすると、ｖＢ−ｖυに等しくなる。シ
ャントトランジスタ１９が動作するシャントモードでは
、はぼ−ｖｇに等しくなる。逆バイアス電圧がサブモジ
ュール１７に印加されると、サグモジュール１７の電流
と逆バイアス電圧との積で求められる電力がサブモジュ
ール１７で消費され、サブモジ１−ル１７中の影のない
部分の太陽電池セルが発熱し、場合によっては、各太陽
電池セルを接続するインタコネクタの接続部が分離した
り、太陽電池セルが短絡して破壊することがある０
第５図は、このような状態の電流・電圧特性を示すもの
で、曲線２１は影のある部分を含むサブモジュール１７
の逆方向特性を示し・曲線２２は他の部分の太Ｓｔ池モ
ジュール１８の出力特性を示す、点２３はシャントモー
ドの場合の動作点で、ある。(Prior Art) In general, a solar cell module used as a power source for an artificial satellite 1 may be shadowed by a protruding structure such as a satellite body or an antenna, depending on its position in relation to the sun. Figure 4-) is an explanatory diagram of this, showing a large number of suns
Solar cell module 1 with pond cells connected in series and parallel
A shunt transistor 19 is connected in parallel to the output section of 5, and its output is further connected to a blocking diode 24.
It is connected to batch IJ-20 via. At this time, a shadow may be formed on some of the solar cells 16r (A1/A) of the solar cell module 15. A block diagram of this state is shown in FIG. 4(b). J)
A sub-module 17 consisting of a solar battery cell connected in parallel with the battery cell 16 receives the voltage generated in the solar battery module 18 of the other unshaded part connected in series with this sub-module 17. vU is applied as a reverse bias voltage. Reverse bias voltage is batch! To J-20'
In the load supply node that supplies power, if the voltage of the battery 20 is vB, it becomes equal to vB - vυ. In shunt mode, in which shunt transistor 19 operates, is equal to -vg. When a reverse bias voltage is applied to the submodule 17, power determined by the product of the current of the sag module 17 and the reverse bias voltage is dissipated in the submodule 17, and the solar power in the unshaded part of the submodule 1-17 is dissipated by the submodule 17. The battery cells generate heat, and in some cases, the connection parts of the interconnectors that connect each solar battery cell may separate, or the solar battery cells may be short-circuited and destroyed. It shows the current/voltage characteristics, and the curve 21 is the submodule 17 including the shaded part.
Curve 22 shows the output characteristics of the other parts of the Stike module 18, and point 23 is the operating point in the shunt mode.
ンヤントモードの場合は、サブモジュール１７の逆バイ
アス電圧ｖＡは、−ＶＵと等しくなる。In the negative mode, the reverse bias voltage vA of the submodule 17 is equal to -VU.
負荷供給モードの場合は、サブモジュール１７の逆バイ
アス電圧ｖλ′は、ｖ、、’−ＶＵに等しくなる。In the case of load supply mode, the reverse bias voltage vλ' of the submodule 17 is equal to v,,'-VU.
サブモジュール１７に発生する電力は、動作点における
電圧と′直流との積となり、第５図の斜線部で示される
。シャントモードの場合は、右上から左下への斜線で示
される領域であり、負荷供給モードの場合は、左上から
右下への斜線で示される領域である。The power generated in the submodule 17 is the product of the voltage at the operating point and the direct current, and is shown by the shaded area in FIG. In the shunt mode, this is the area indicated by diagonal lines from the upper right to the lower left, and in the case of the load supply mode, it is the area indicated by the oblique lines from the upper left to the lower right.
このような逆バイアス電圧の発生は、モジュール上に影
が生じることによって起るだけでなく、太）１！電池セ
ルが破損したり、各太陽電池セル間を接続しているイン
ターコネクタの断線によっても起ることがある。このよ
うな逆バイアス電圧の発生、さらにこれに起因する太陽
電池セルの短絡破壊を防止するため、一般にサブモジュ
ールに並列に、または複数のサブモジュールを直列に接
続したものに並列に、パイパスダイオードを接続する対
策が施されている。The occurrence of such a reverse bias voltage is caused not only by the shadow on the module, but also by the presence of a shadow on the module. This can also occur due to damage to the battery cells or disconnection of the interconnector connecting each solar battery cell. To prevent the generation of such reverse bias voltage and the resulting short-circuit damage to solar cells, bypass diodes are generally installed in parallel with submodules or in parallel with multiple submodules connected in series. Measures have been taken to connect.
このようなパイパスダイオードは、サブモジュールに影
のないときは逆バイアスされ、サブモジュールに影が発
生し太［場電池セルに逆バイアス電ト五が発生すると、
順方向にバイアスされるように接続される。すなわち、
パイパスダイオードのＰ（＋）電極が天場電池セルのＮ
（→電極に、ま九パイパスダイオードのＮ （−）電極
が太陽電池セルのＰ （＋）を極に接続される。このよ
うな目的で使用されるパイパスダイオードには、次の３
糧類がある。Such a bypass diode is reverse biased when there is no shadow on the submodule, and when a shadow occurs on the submodule and a reverse bias current is generated on the battery cell,
Connected to be forward biased. That is,
The P(+) electrode of the bypass diode is the N of the Tenba battery cell.
(→electrode, the N (-) electrode of the bypass diode is connected to the P (+) pole of the solar cell. The bypass diode used for this purpose has the following three types.
There is food.
１、 通常のパッケージダイオード、
２、 パッケージのないウェーハ状のダイオード、（い
わゆる太陽電池セル型ダイオード）３、 太陽電池セル
のシリコン基板に形成され九ダイオード、（いわゆるイ
ンテグラルダイオード付太陽電池セル）
（発明が解決しようとする課題）
前項の１、の通常のパッケージタイプのダイオードは、
太陽電池セルの周辺に設ける必要があるので、太陽電池
アレイのかなりのスペースが、ダイオード設置の丸めに
必要となり、太陽電池セルの実装密度が悪くなる。1. Ordinary packaged diode, 2. Wafer-shaped diode without a package (so-called solar cell type diode), 3. Nine diodes formed on the silicon substrate of the solar cell, (so-called solar cell with integral diode) ( Problem to be Solved by the Invention) The normal package type diode in item 1 above is:
Since they need to be provided around the photovoltaic cells, a considerable amount of space in the photovoltaic array is required for the rounding of the diode installation, resulting in poor packaging density of the photovoltaic cells.
前項の２．０ウエーハ状のダイオードは、太陽電池セル
と同じ形状であり、１．０場合のような不都合な突起が
ないので、最近の太陽電池アレイの主流となってきてい
る折り量み式のフレキシブルソーラアＩ／イに適してい
る。しかし、このダイオードもかなりのスペースが必要
であり、１．のダイオードの場合と同様に、太陽電池ア
１／イにおける太陽′電池セルの！！装密度が悪くなる
。The 2.0 wafer-shaped diode mentioned in the previous section has the same shape as a solar cell and does not have the inconvenient protrusions like the 1.0, so it is a foldable type that has become the mainstream in recent solar cell arrays. Suitable for flexible solar I/I. However, this diode also requires a considerable amount of space; Similarly to the case of the diode in the solar cell A1/A, the solar cell ! ! Packing density deteriorates.
前項の８．のダイオードは、太陽電池セルのシリコン基
板の裏面に形成されているので、前項の１゜又は２．０
ダイオードの場合のように、太陽！池セルの実装密度が
悪くなる欠点はないが、太陽電池セルとダイオードを同
一シリコン基板上に形成する必要があり、製造方法が複
雑になり、現在の所、実際には使用されていない。8 of the previous section. Since the diode is formed on the back side of the silicon substrate of the solar cell, the diode of 1° or 2.0
As in the case of diodes, the sun! Although it does not have the disadvantage that the packaging density of the solar cell is poor, it requires forming the solar cell and the diode on the same silicon substrate, which complicates the manufacturing method, so it is not actually used at present.
１７′２．、上記の１．２．及び３、のダイオードをパ
イパスダイオードとして使用するには、天場電池セルに
適当な方法で結線して接続する必要があり、組立、配線
に手間がかかる欠点がある。17'2. , 1.2 above. In order to use the diodes of 3 and 3 as bypass diodes, it is necessary to wire and connect them to the solar cell in an appropriate manner, which has the disadvantage that assembly and wiring are time-consuming.
（１１１題を解決するための手段）
本発明においては上記の欠点を除く丸め、太陽電池セル
の何れかの表面又は側面に隣接して、これと並列にパイ
パスダイオードを逆方向に少くと屯−個のコネクタによ
り接続した。(Means for Solving Problem No. 111) In the present invention, the above-mentioned drawbacks are eliminated, and a bypass diode is placed adjacent to any surface or side surface of a solar cell in parallel with it in the opposite direction. Connected by two connectors.
（作用）
本発明によるパイパスダイオード付太陽電池セルは、パ
イパスダイオードが太陽電池と並列に接続されており、
他のセルとの接続は、太陽電池セルのＰ′ｒＩＬ！及び
Ｎ電極の二端子のみで行うことができ、逆バイアス電圧
をバイパス１−太陽電池の損傷を防止する。(Function) In the solar cell with a bypass diode according to the present invention, the bypass diode is connected in parallel with the solar cell,
The connection with other cells is P'rIL! of the solar cell. Bypassing the reverse bias voltage can be done with only two terminals of the and N electrodes - to prevent damage to the solar cell.
（実施例）
第１図（ａ）は本発明の一実施例の側面図、同図（ｂ）
はその平面図、同図（Ｃ）はその背面図である。この太
陽電池セルは一般的なＮＪＩを受光面としたものであっ
て、Ｐ型シリコン基板２の裏面にはほぼ全面にわたｂｐ
ｚ極４が設けられ、表面にはＮ型拡散層１が形成１れ、
その表面には接着剤７を介してカバーガラス６が設けら
れている。このカバーガラス６は宇宙空間での放射線に
対する、太陽電池セルの保護のためである。Ｎ、型拡敵
層１の表面の大部分には適当の間隔を置いてグリッド電
極５．５・が配列されて電流を収集し、それらはＮ型拡
散層１の端縁部に設けられ九コンタクト電極３に接続さ
れている。パイパスダイオードＤＦｉ、ダイオード用の
Ｐ型シリコン基板９の一方の面にＮ型拡教層８全形成し
、それらの外側にそれぞれＰｔ［１１及Ｎ’１ＥＩ１１
０が形成されている。カバーガラス６の長さはＰ＃１シ
リコン基板２の長さより短かくされ、その表面のＮ型拡
散層１の端縁部のコンタクト電極３の表面に、パイパス
ダイオードＤのＰ１樺１１を半田付尋により直接接続す
る。パイパスダイオードＤのＮ’ｌ！［１０と太陽電池
セルのＰＫ［４とは、銀その細溝電率の良い金属片のコ
ネクタ１３により接続されている。パイパスダイオード
ＤのＮ’ｌ（極１０及びＰｔ１ｉｌｌは、光が入射しな
いように適宜の連光手段が施されている。(Embodiment) FIG. 1(a) is a side view of an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a side view of an embodiment of the present invention.
is a plan view thereof, and FIG. 3(C) is a rear view thereof. This solar cell has a general NJI light-receiving surface, and the back surface of the P-type silicon substrate 2 has a bp covering almost the entire surface.
A z-pole 4 is provided, and an N-type diffusion layer 1 is formed on the surface.
A cover glass 6 is provided on its surface with an adhesive 7 interposed therebetween. This cover glass 6 is used to protect the solar cells from radiation in outer space. Grid electrodes 5.5 are arranged at appropriate intervals on most of the surface of the N-type diffusion layer 1 to collect current; It is connected to the contact electrode 3. For the bypass diode DFi, an N-type expansion layer 8 is entirely formed on one surface of a P-type silicon substrate 9 for the diode, and Pt[11 and N'1EI11 are formed on the outside thereof, respectively.
0 is formed. The length of the cover glass 6 is made shorter than the length of the P#1 silicon substrate 2, and the P1 birch 11 of the bypass diode D is soldered to the surface of the contact electrode 3 at the edge of the N-type diffusion layer 1 on the surface thereof. Connect more directly. N'l of bypass diode D! [10] and PK[4 of the solar cell are connected by a connector 13 made of a thin metal piece of silver or the like with good electrical conductivity. N'1 (pole 10 and Pt1ill) of the bypass diode D are provided with suitable continuous light means so that no light enters them.
また、太陽電池セルのＮｉｌ極であるコンタクト電Ｗｉ
３には、他の太陽電池セルとの接続用のインターコネク
タ１２．１２が設けれている。コネクタ１３及インター
コネクタ１２と太陽電池セル又はバイハスダイオードＤ
との接続は溶接又は半田付は等で行われる。In addition, the contact electrode Wi, which is the Nil electrode of the solar cell,
3 is provided with an interconnector 12.12 for connection with other solar cells. Connector 13 and interconnector 12 and solar cell or bihas diode D
The connection is made by welding, soldering, etc.
第２図（ａ）、 （ｂ）及び（ｃ）は他の実施例を示す
もので（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（Ｃ）は背面
図であって、パイパスダイオードＤｔ−受光面の反対側
に設けである。第１図（ａ）、 （ｂ）及び（ｃ）と同
一の部分には、同一の符号を付しである。パイパスダイ
オードＤ。FIGS. 2(a), (b), and (c) show other embodiments, in which (a) is a side view, (b) is a top view, and (C) is a rear view, in which the bypass diode Dt - Provided on the opposite side of the light receiving surface. The same parts as in FIGS. 1(a), (b) and (c) are given the same reference numerals. Bypass diode D.
ＮｔｌｉｌＯを太陽電池セルのＰｔ［４に接続し、パイ
パスダイオードＤのＰ１１ＦＪｉｌｌｉコネクタ１３に
よってコンタクト電極３に接続している。NtliIO is connected to Pt[4 of the solar cell, and connected to the contact electrode 3 by the P11FJilli connector 13 of the bypass diode D.
第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はさらに他の実施例を
示すもので、パイパスダイオードＤを太陽電池セルと並
列に設けたものである。同図（ａ）は側面図、同図（ｂ
）は平面図、同図（Ｃ）は背面図である。第１図（ａ）
（ｂ）（ｃ）及び第２図（ａ）（ｂ）Ｌｃｌと同一の部
分には、同一の符号を付しである。この実施例において
は、パイパスダイオードＤはＮ型シリコン基板９−１の
一方の面Ｖｃｐ型拡散拡散層１を形成し、それぞれの表
面にＮＩＥ極１ｏ及びＰ電極１１を設け、太陽電池セル
のコンタクト電極３とパイパスダイオードＤのＰＩＥ極
１１をコネクタ１３−１で接続し、太陽電池セルの裏面
のＰ＠電極とパイパスダイオードＤ（ＤＮ電［１０１に
コネクタ１３−２で接続しである。パイパスダイオード
Ｄの側面と太陽電池セルの側面とを絶縁性の接着剤１４
によって接着する。FIGS. 3(a), (b), and (c) show still another embodiment, in which a bypass diode D is provided in parallel with the solar cell. The same figure (a) is a side view, the same figure (b)
) is a plan view, and (C) is a rear view. Figure 1(a)
The same parts as Lcl in FIGS. 2(b) and 2(c) and FIGS. 2(a) and 2(b) are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the bypass diode D is formed by forming a Vcp type diffusion layer 1 on one side of an N type silicon substrate 9-1, and providing an NIE electrode 1o and a P electrode 11 on each surface, and contacting the solar cell. The electrode 3 and the PIE pole 11 of the bypass diode D are connected with the connector 13-1, and the P@ electrode on the back side of the solar cell is connected to the bypass diode D (DN electrode [101] with the connector 13-2. An insulating adhesive 14 connects the side surface of D and the side surface of the solar cell.
Glue by.
パイパスダイオードとしては、他のダイオード例えば、
シ璽ットキーダイオードを使用することができ、太陽電
池セルとしてはＧａＡｓセル等を使用することができる
。As a bypass diode, other diodes such as
A Schottky diode can be used, and a GaAs cell or the like can be used as the solar cell.
（発明の効果）
本発明は以上のような構造であるから、太陽電池モジュ
ールを構成する何れかの太陽電池セルに影が発生し、太
陽電池セルのＮ電極が逆バイアスされた場合、太陽電池
セルに並列に接続されたパイパスダイオードが直に順方
向にバイアスされるために、影の発生していない他の太
陽電池モジュールの電流はパイパスダイオードを通して
流され、影の発生している太陽電池セルには逆バイアス
電圧が発生しない。また、本発明による太陽電池セル相
互間又は他の太陽電池セルとの接続は、通常の太陽電池
セルと同様にＮ電極とＰＫ極の相互接続のみで十分であ
り、従来のパイパスダイオードと太陽電池セルとの間に
必要であっ六複雑な配線。(Effects of the Invention) Since the present invention has the above-described structure, if a shadow occurs on any of the solar cells constituting the solar cell module and the N electrode of the solar cell is reverse biased, the solar cell Since the bypass diode connected in parallel with the cell is directly forward biased, the current of other solar modules that are not shaded is passed through the bypass diode, and the current of the other solar cell module that is not shaded is passed through the bypass diode, and the current of the solar cell module that is not shaded is passed through the bypass diode. No reverse bias voltage is generated. Further, the connection between the solar cells according to the present invention or with other solar cells is sufficient by interconnection of the N electrode and the PK electrode as in the case of ordinary solar cells, and the connection between the solar cells and the conventional bypass diode and the solar cell is sufficient. Six complex wirings are required between the cells.
接続は不要になる。また、パイパスダイオードを設ける
ことによる太陽電池プレイの実装密度の低下を防ぐこと
ができる。No connection is required. Further, it is possible to prevent a decrease in the mounting density of the solar cell play due to the provision of the bypass diode.
萬１図（ａ）は本発明の一実施例の側面図９同図（ｂ）
はその平面図−同図（ｃ）はその背面図、第２図（ａ）
は本発明の他の実施例の側面図、同図（ｂ３はその平面
図・同図（ｃ）はその背面図、第３図（ａ）は本発明の
さらに他の実施例の側面図、同図（ｂ）はその平面図−
同図（ｃ）はその背面図、第４図（ａ）は太陽電池モジ
ュールの一部に影が発生した場合の説明図、同図（ｂ）
ハ逆バイアス説明のブロック図、第５図は逆バイアス発
生時の電流電圧特性を示すグラフである。
１・・・Ｎ型拡散層、２・・・Ｐ型シリコン基板、３・
・・コンタクト電極、４・・・ｐＨ［，５・・・グリッ
ド電極、６・・・カバーガラス、７・・・接着剤、８・
・・Ｎ型拡散層、８−１・・・Ｐ型拡散層、９・・・Ｐ
型シリコン基板、９−１・・・Ｎ盟シリコン基板、１０
・・・Ｎｌｌ［，１１・・・Ｐｔｆｆ１．１２・・・イ
ンターコネクタ、１３．１３−１゜１３−２・・・コネ
クタ、１４・・・接着剤、Ｄ・・・パイバ苓 Ｉ 図（
Ｑ、１
纂 ／ １ｍ Ｃｂ）
第１図（Ｃ）
＊２ｍ（ｂン
第２図（ｃ）
第３図（ｂ）
纂３ 図 （Ｃ）
！−＠（＝：）Figure 1(a) is a side view of one embodiment of the present invention, and Figure 9(b) is a side view of one embodiment of the present invention.
is its plan view - Figure 2 (c) is its rear view, Figure 2 (a)
is a side view of another embodiment of the present invention, (b3 is a plan view thereof, FIG. 3(c) is a rear view thereof, and FIG. 3(a) is a side view of still another embodiment of the present invention, Figure (b) is the plan view.
Figure 4 (c) is its rear view, Figure 4 (a) is an explanatory diagram when a shadow occurs on a part of the solar cell module, Figure 4 (b)
C. A block diagram for explaining reverse bias. FIG. 5 is a graph showing current-voltage characteristics when reverse bias occurs. 1... N type diffusion layer, 2... P type silicon substrate, 3...
... Contact electrode, 4... pH[, 5... Grid electrode, 6... Cover glass, 7... Adhesive, 8...
...N type diffusion layer, 8-1...P type diffusion layer, 9...P
type silicon substrate, 9-1...N type silicon substrate, 10
...Nll[,11...Ptff1.12...Interconnector, 13.13-1゜13-2...Connector, 14...Adhesive, D...Paiva Rei I Figure (
Q, 1 string / 1m Cb) Figure 1 (C) *2m (b Figure 2 (c) Figure 3 (b) Line 3 Figure (C) !-@(=:)
Claims (1)
オードを逆方向に少くとも一個のコネクタにより接続す
ることを特徴とする太陽電池セル。1. A solar cell characterized in that a bypass diode is connected adjacent to and in parallel with the solar cell in the opposite direction by at least one connector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119337A JPH02298080A (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Solar battery cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119337A JPH02298080A (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Solar battery cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298080A true JPH02298080A (en) | 1990-12-10 |
Family
ID=14758985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1119337A Pending JPH02298080A (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Solar battery cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298080A (en) |
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1989
- 1989-05-12 JP JP1119337A patent/JPH02298080A/en active Pending
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