。由于阻挡层是导电的，因此电极41和电极43可以分别与上阻挡层和下阻挡层直接接触。尽管如此，根据本发明人，如果电极41、43中的每个与对应的层31、29直接接触而不是与对应的阻挡层直接接触，则会改善电接触。电极41、43之一可以与对应的层31、29直接接触，而另一个电极可以与对应的阻挡层直接接触。
[0084]图1中所示类型的太阳能电池的一个优势在于每个子电池与专用于该子电池的两个电极相连，使得该子电池能够独立于其它子电池被极化。此外，两个子电池可以彼此独立地且同时地被极化。
[0085]以下结合图2以及图3A-3B来描述图1中所示类型的太阳能电池的操作。
[0086]图2示出了通常的电流-电压特性曲线I(V)，该特性曲线表示随隧道二极管端子处的电压V变化的流经该隧道二极管的电流I。特性曲线I (V)包括针对极化Vp的电流峰值Ip和针对极化Vv的最小电流Iv。通过隧道二极管的高度掺杂层N和P的材料、通过它们的掺杂水平以及通过它们的厚度来特别确定点Ip(Vp)和Iv(Vv)。优选地，图1中所示的太阳能电池被制造成使得隧道二极管27的电流Ip大于由太阳能电池在标称操作条件下传递的并且流经隧道二极管的电流I。操作隧道二极管的通常状态对应于特性曲线I (V)的部分51，即，对应于小于Ip的电流I的点和小于Vp的电压V的点。
[0087]为了找到隧道二极管的极化点Vv，电势差被施加到隧道二极管的电极41与电极43之间。该电势差是变化的，直到找到流经隧道二极管的电流是最小(等于Iv)的极化Vv为止。
[0088]在包括下述层29和层31的隧道二极管27的情况下，极化Vv为例如大约0.8V:层29由GaAs制成，厚度大约20nm，以大约为3.119Cm 3的掺杂水平N掺杂，层31由GaAs制成，厚度大约20nm，以大约为5.119Cm 3的掺杂水平P掺杂。
[0089]图3A是示意性地示出参照图1所描述类型的双结太阳能电池的截面图，其中两个子电池23、25串联连接。在这种情况下，使用的术语为“整体”模式下的操作。
[0090]在整体操作模式中，电势差被施加到分别与面28和面22接触的电极35(A)与电极39⑶之间。分别与隧道二极管27的层31和层29接触的电极41和电极43未被连接。子电池23、25以及隧道二极管27串联连接。等于由子电池23和子电池25传递的电流的最小值的电流穿过隧道二极管27。隧道二极管的操作点位于特性曲线I (V)的部分51中。隧道二极管随后工作在所谓的“线性”和“导通”状态下。隧道二极管是导电的并且作为阻值很低的电阻器。隧道二极管27使得载流子能够在子电池23与子电池25之间通过。
[0091]图3B是示意性地示出参照图1所描述类型的双结太阳能电池的截面图，在该情况下，两个子电池23、25彼此独立地连接。
[0092]在这种情况下，使用的术语为“多端子”模式下的操作。
[0093]在多端子操作模式中，电势差Vab被施加到电极35㈧与电极41⑶之间以极化子电池25，电势差Vm被施加到电极43 (C)与电极39⑶之间以极化子电池23。由于隧道二极管的其上分别制作有接头B和接头C的层31和层29被叠加而没有任何中间绝缘体，因此必须使隧道二极管的层31与层29之间的电流传导最小化。
[0094]为此，首先将仔细选择的电势差Vre施加到电极41与电极43之间，即隧道二极管的端子处。极化Vre被选择为使得Vre接近使流经隧道二极管的电流I最小(等于值Iv)的极化Vv。然后隧道二极管工作在所谓的“截止”状态下。隧道二极管27不再是导电的，而是几乎绝缘的。然后子电池23和子电池25彼此独立地工作。
[0095]此外，为了优化由太阳能电池传递的功率，可以确定每个子电池的最佳极化点，即，施加在与每个子电池相连的电极之间使得由每个子电池传递的功率最大的电势差Vmax0
[0096]为了找到子电池25的最佳极化点，电势差Vab被施加到电极35与电极41之间。电势差Vab是变化的，并且随该电势差变化的由子电池传递的电流被测量。根据这些测量，由子电池传递的功率被计算为电势差Vab的函数。使由子电池25传递的功率最大的电势差Vab对应于子电池25的最佳极化Vmax。为了找到子电池23的最佳极化点，电势差V m被施加到电极43与电极39之间，并且遵循类似的程序。
[0097]图1中所示类型的太阳能电池的一个优势在于它可以工作为整体式双结太阳能电池(上文参照图3A所描述的整体模式)或者工作为多端子双结太阳能电池(上文参照图3B所描述的多端子模式)。
[0098]这种太阳能电池的另一个优势与下述事实有关:可以单独对每个子电池的操作进行优化，并因而使太阳能电池的总效率最大化。
[0099]这种整体式太阳能电池的另一优势在于可以通过易于实现的制造方法来制造该太阳能电池。
[0100]图4是示意性地示出根据本发明的三结太阳能电池的截面图。
[0101]太阳能电池包括三个子电池63、65和67的堆叠，其中在子电池63与子电池65之间以及子电池65与子电池67之间分别插入隧道二极管69、75。每个隧道二极管69、75包括两个叠加的以相反的导电类型高度掺杂的半导体层71和73、77和79的堆叠。
[0102]电极35与太阳能电池的面28接触并且优选地不完全覆盖该面。电极39与太阳能电池的面22接触并且优选地完全覆盖该面。
[0103]电极85和电极86分别与隧道二极管69的层73和层71接触，并且与堆叠的其它层电绝缘。类似地，电极88和电极89分别与隧道二极管75的层79和层77接触，并且与堆叠的其它层电绝缘。电极85和电极86分别用来使隧道二极管69的层73和层71极化，并且电极88和电极89分别用来使隧道二极管75的层79和层77极化。
[0104]子电池67旨在通过电极35和电极88极化。子电池65旨在通过电极89和电极85极化。子电池63旨在通过电极39和电极86极化。
[0105]类似于图1中所示的双结太阳能电池，图4中所示的三结太阳能电池可以以整体模式或者以多端子模式来进行操作。
[0106]在整体模式中，电势差被施加到分别与面28和面22接触的电极35与电极39之间。电极85、电极86、电极88、电极89未连接。隧道二极管69和隧道二极管75是导电的，并且子电池63、子电池65、子电池67以及隧道二极管69、隧道二极管75串联连接。
[0107]在多端子模式中，大致等于隧道二极管75的极化Vv的电势差被施加到接头88与接头89之间，并且大致等于隧道二极管69的极化Vv的电势差被施加到接头85与接头86之间，使得流经隧道二极管75和隧道二极管69的电流最小。通过在与子电池63、子电池65、子电池67相连的电极之间施加电势差，子电池63、子电池65、子电池67彼此独立地连接。三个子电池可以彼此独立地且同时地连接。例如，还可以同时连接三个子电池中的单个子电池，或者同时连接三个子电池中的两个子电池。
[0108]图5是示意性地示出根据本发明的三结太阳能电池的变体的截面图。用相同的附图标记来指示与图4的元件共同的元件。
[0109]与图4中所示的太阳能电池相比，图5中所示的太阳能电池不包括旨在使隧道二极管69的层71和层73极化的接头。隧道二极管69是导电的，并且子电池63和子电池65串联连接。当子电池63和子电池65要被电流校准时可以选择该实施例。
[0110]子电池67可以与子电池63和子电池65的组件串联连接，或者借助于隧道二极管75的层79和层77的极化接头88和极化接头89来独立于子电池63和子电池65的组件连接。
[0111]为了将子电池67与子电池63和子电池65的组件串联连接，电势差被施加到电极35与电极39之间，并且电极88和电极89未连接。然后隧道二极管75是导电的。太阳能电池以整体模式进行操作。
[0112]为了独立于子电池63和子电池65的组件而连接子电池67，将大约等于隧道二极管75的极化Vv的电势差施加到电极88与电极89之间，使得流经隧道二极管75的电流最小。通过在电极35与电极88之间施加电势差来使子电池67极化，并且通过在电极89与电极39之间施加电势差来使子电池63和子电池65的组件极化。太阳能电池以整体模式与多端子模式之间的混合模式来进行操作。可以仅使子电池63和子电池65的组件极化，或者仅使子电池67极化。
[0113]图6是示意性地示出根据本发明的双结太阳能电池的变体的截面图。用相同的附图标记来指示与图1的元件共同的元件。
[0114]分别与隧道二极管27的层31和层29接触的电极41和电极43没有像图1中所示的太阳能电池中那样放置在暴露于光辐射的面28 —侧，而是放置在面22 —侧。也可以包括未示出的穿过子电池的堆叠的导电通孔，以将电极35的连接返回到朝向太阳能电池的面22。
[0115]图1和图4-6中所示类型的太阳能电池可以包括η个子电池的堆叠(其中η为大于或等于2的整数)，其中，包括两个叠加的以相反的导电类型高度掺杂的层29、31的隧道二极管27插入在两个相邻的子电池之间。在这种太阳能电池中，两个电极35、39分别与设置在堆叠的两侧的面28、22接触。对于至少一个隧道二极管27，两个其它电极41和电极43分别与该隧道二极管的层31和层29接触。电极41、43不与子电池直接接触。电极41和电极43分别用来使隧道二极管27的层31和层29极化。
[0116]根据一个实施例，每个隧道二极管与两个电极41、43相连，从而使得每个子电池能够独立于其它子电池被极化。
[0117]旨在通过电极35以及通过电极41来使堆叠上层(η层)的子电池极化，其中电极41与将该子电池与η-1层的子电池隔开的隧道二极管的上面的层31接触。旨在通过电极39以及通过电极43来使堆叠的底层(I层)的子电池极化，其中电极43与将该子电池与2层的子电池分隔的隧道二极管的下面的层29接触。
[0118]旨在通过电极43以及通过电极41来使第2层与第η_1层之间所包括的i层的每个子电池极化，其中电极43与将i层的子电池与i+Ι层的子电池隔开的隧道二极管的下面的层29接触，电极41与将i层的子电池与1-Ι层的子电池隔开的隧道二极管的上面的层31接触。
[0119]通过这种方式，对于多端子模式下的操作，每个子电池可以与两个电极相连，使得每个子电池能够独立于其它子电池被极化。可以同时彼此独立地连接不同的子电池。通过在接