BRPI0708185A2 - célula solar de alta tensão e módulo de células solares - Google Patents

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BRPI0708185A2
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Leonid Rubin
George L Rubin
Andreas Schneider
Alexander S Opsiov
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Day4Energy Inc
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Abstract

CéLULA SOLAR DE ALTA TENSãO E MóDULO DE CéLULAS SOLARES. Um aparelho de célula solar e processo para a fabricação e uso do mesmo envolvendo uma placa de material semicondutor tendo uma superfície lateral frontal e uma superfície lateral traseira metalizada e uma junção tipo p/n de material semicondutor entre a superfície lateral frontal e a superfície lateral traseira. Pelo menos uma interrupção lateral frontal faz-se estender ao longo de pelo menos uma porção da superfície lateral frontal e para a placa a uma profundidade suficiente para interromper a junção tipo p/n de material semicondutor de modo a definir uma pluralidade de seções de junção tipo p/n separadas dentro da placa e de modo a definir porções de suficiente lateral frontal separadas associadas às respectivas seções de junção tipo p/n separadas. Uma interrupção lateral traseira faz-se estender ao longo de uma porção da superfície lateral traseira metalizada, de modo geral oposta à interrupção lateral frontal, de modo a definir uma pluralidade de porções de superfície lateral traseira metalizadas separadas associadas às respectivas seções de junção tipo p/n e em contato elétrico com as respectivas seções de junção tipo p/n.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÉLULA SO-LAR DE ALTA TENSÃO E MÓDULO DE CÉLULAS SOLARES".
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a células solares de alta tensão, aum aparelho para uso na formação de uma célula solar de alta tensão, a umprocesso para a formação do aparelho e a um processo para uso do apare-lho.
2. Descrição da Técnica Relacionada
Sabè-se bem que sob a iluminação de uma luz, as células sola-res fotovoltaicas (PV) geram uma corrente elétrica direta (DC) a uma deter-minada tensão. As células solares de corrente produzidas pelos processospadrões de fabricação de células fotovoltaicas que utilizam um material se-micondutor cristalino normalmente geram uma densidade de corrente elétri-ca de curto circuito (Jsc) de cerca de 32 a 36 mA/cm2 e uma tensão de cir-cuito aberto (Voc) de cerca de 600 a 620 mV sob uma iluminação padrão de1000 W/m2. A fim de obter uma saída maior de tensão, várias células foto-voltaicas (PV) devem ser interligadas em série de modo a criar um módulode células PV.
Atualmente, a maior parte dos módulos de células PV utiliza cé-lulas PV quadradas ou semi-quadradas de cerca de 4 a cerca de 6 polega-das. Estas células geram uma corrente de curto circuito de até cerca de 3,5Apara uma célula de 4 polegadas a cerca de 9A para uma célula de 6 polega-das em uma tensão de circuito aberto (Voc) de cerca de 600 mV a cerca de620 mV, respectivamente. As células PV de 8 polegadas recentemente in-troduzidas geram correntes ainda mais altas de curto circuito (Isc) de atécerca de 15A. estas células maiores de 8 polegadas apresentam diversasvantagens. Uma vantagem é que os custos de produção medidos em dóla-res por watt de força gerada são menores que os das células convencionaismenores. Além disso, estas células maiores possuem uma maior eficiênciapotencial devido à menor razão de comprimento de borda com relação à á-rea.Apesar destas vantagens, os fabricantes de módulos de célulaPV ainda se encontram relutantes em usar as células de 8 polegadas naprodução de módulos, uma vez que as células de 8 polegadas geram umacorrente elétrica a uma tensão muito alta à baixa e isto requer provisões pa-ra uma coleta de corrente de resistência muito baixa na frente da célula a fimde minimizar quedas de tensão. Este problema pode ser solucionado pormeio do uso de barras condutoras que coletam mais corrente, como, porexemplo, 3 barras condutoras no lugar de 2 barras condutoras convencio-nais. No entanto, o uso de 3 barras condutoras requer um novo ferramentalou equipamento, o que aumenta os custos de fabricação destas células. A-lém disso, o tamanho dos módulos de célula PV padrão é limitado pelos pro-cessos de fabricação e, portanto, quanto maior a área das células utilizadaem um módulo de célula PV, menor será o número de células que se encai-xarão no módulo, o que limita a tensão de saída do módulo, mesmo quandotodas as células são interligadas em série. Uma vez que ocorre uma neces-sidade crescente de se converter a força de corrente DC em uma força decorrente AC usando inversores, as tensões de entrada de corrente DC de-vem ser de uma faixa de 300 V a fim de se obter eficiências de conversãoeconômicas. As tensões desta faixa podem ser obtidas somente quando pe-lo menos 600 células PV convencionais são interligadas em série. Destemodo, quanto maior o tamanho da célula PV incorporada em um módulo decélulas PV, menor será o número de células e, portanto, menor a tensãoproduzida pelo módulo com relação aos módulos de células PV da mesmaárea que utilizam as células PV com áreas menores.
As abordagens convencionais para se solucionar este problemaenvolvem a divisão das células PV de tal maneira que a integridade mecâni-ca seja preservada enquanto a célula se desempenha eletricamente comose fosse mais de uma célula. Existem várias maneiras de se obter este efei-to.
A Patente U.S. N. 5 164 019, de Sinton, intitulada "MonolithicSeries-Connected Solar Cells having Improved Cell Insulation and Processof Making the Same", descreve um conjunto de sub-células PV conectadasem série construídas em um substrato semicondutor monolítico e eletrica-mente isoladas uma da outra por meio de ranhuras na superfície de célula.
As ranhuras que separam as sub-células são produzidas na frente ou atrásdo substrato semicondutor e a profundidade da ranhura é controlada de mo-do a criar uma rachadura dentro do material de massa semicondutor de mo-do a quebrar completamente o substrato semicondutor entre as sub-células.
A integridade mecânica é provida por meio da metalização que interliga assub-células PV. Uma vez que esta tecnologia requer uma quebra completado substrato, o produto final é muito frágil. Esta tecnologia é muito complica-da e onerosa, e pode não ser econômica para uma produção em larga esca-la de células PV e de módulos de células PV.
A Patente U.S. N. 4 933 021, de Swanson, intitulada "MonolithicSeries-Connected Solar Cells Employing p/n Junctions for Electrical Insulati-on", descreve o uso de um isolamento elétrico entre as sub-células PV deum único substrato por meio da formação de uma pluralidade de junções tipop/n no substrato entre sub-células adjacentes e do encurtamento das jun-ções tipo p/n por meio da metalização de sub-células adjacentes interligadasem série. Mais uma vez, esta tecnologia é muito onerosa e provavelmentenão econômica para dispositivos de células PV de tamanho grande.
A Patente U.S. N. 4 376 872, de Evans et al., intitulada "Highvoltage V-groove solar cell", descreve uma célula solar de múltiplas ligaçõesde alta tensão compreendendo uma pluralidade de discretas regiões ou uni-dades de células geradoras de tensão formadas em uma única placa de ma-terial semicondutor e conectadas entre si de modo que as tensões das célu-Ias individuais sejam aditivas. As células unitárias compreendem regiõesdopadas de tipos opostos de condutividade, separados por uma abertura.
Ranhuras em forma de V são formadas na placa e configuradas de modoque os íons de um tipo de condutividade possam passar por uma face deuma ranhura enquanto a outra face é protegida. As ranhuras em forma de Vfuncionam de modo a interligar as células unitárias em série ao invés de se-parar as células unitárias. Este processo é complexo e provavelmente nãoeconômico para uma produção em massa de células fotovoltaicas.A Patente U.S. Ν. 4 278 473, de Borden, intitulada "MonolithicSeries-Connected Solar Cell", descreve sub-células solares monolíticas liga-das em série, definidas como sub-células separadas por meio de ranhuraseletroquimicamente produzidas que penetram de uma superfície de topo pa-ra o substrato semicondutor para um substrato isolador. As ranhuras possu-em paredes nas quais as interligações entre as sub-células são feitas pormeio da provisão de uma conexão de uma parte de topo de uma célula a umressalto de contato formado em uma região de base de uma célula adjacen-te. Esta tecnologia é complicada, dispendiosa e provavelmente aplicável a-penas a pequenos dispositivos eletrônicos ou fotovoltaicos.
A Patente U.S. N. 4 173 496, de Chiang, et al., intitulada "Inte-grated Solar Cell Array", descreve um conjunto monolítico, integrado de célu-las solares, no qual o isolamento entre células permite a interconexão emsérie da célula de modo a prover uma tensão de saída para o conjunto igualà soma da tensão das células unitárias. O isolamento é provido entre célulasvizinhas por meio de um padrão de ranhuras tendo paredes que em seguidasão revestidas com metalização, uma camada de oxido e uma dopagem se-letiva de modo a criar regiões tipo P+ e N+ a fim de prover uma conexão elé-trica entre células e eliminar a corrente de derivação espúria entre as mes-mas. Esta tecnologia é complicada, onerosa e provavelmente aplicável ape-nas a um arranjo monolítico integrado de células solares e potencialmenteineficaz para células PV ou módulos grandes.
A Patente. U.S. N. 4 603 470, de Yamazaki, intitulada "Method ofMaking Plurality of Series Connected Solar Cells Using Multiple Groove For-ming Processes", descreve um método de interconexão de uma pluralidadede células solares de material semicondutor de cristal não únicas por meioda formação de uma pluralidade de ranhuras em uma camada de metaliza-ção de um substrato. As ranhuras não parecem penetrar na massa do subs-trato. Esta tecnologia não pode ser aplicada a semicondutores de silício cris-talinos e, portanto, provavelmente não é aplicável a células PV produzidasem massa ou a módulos.
A Patente U.S. N. 4 517 403, de Morei, et al., intitulada "SeriesConnected Solar Cells and Process of Formation", descreve um dispositivofotovoltaico tendo um filme fino contínuo com uma pluralidade de regiõesfotovoltaicas espaçadas no mesmo e porções de eletrodo na frente e atrásassociadas a cada uma das regiões fotovoltaicas. A conexão elétrica entreas regiões é provida diretamente através do próprio filme, a partir de cadaporção traseira de eletrodo para a porção frontal de eletrodo de uma regiãoadjacente. Sendo assim, pelo menos duas das regiões fotovoltaicas são li-gadas em série de modo a aumentar a tensão de saída do dispositivo. Estatecnologia é aplicável a um material semicondutor de filme fino e provavel-mente não seria utilizado para uma produção em massa de células PV oumódulos.
Um artigo intitulado "Monolithic Series-Connected Crystalline SiWafer Cells for Portable Electronic Devices" (Adam Hammud, Barbara Ter-heiden, Richard Auer e Rolf Brendel: 31a. Conferência de Especialistas emFotovoltaicos IEEE de 2005, Catálogo IEEE N. 05CH37608C, ISBN: 0-7803-8708-5) descreve um processo simples para a fabricação de mini-módulossolares a partir de placas de Si cristalinas. Este processo envolve uma for-mação de junção tipo p/n, a passivação por deposição de vapor químico a-perfeiçoado por plasma, a gravação em água forte por plasma seletiva, ainterconexão elétrica entre um emissor semicondutor e uma base por meiode evaporação de alumínio, a fixação da placa de Si em um substrato devidro e a criação de sub-células PV solares separadas por meio de corte emcubos e subseqüente gravação em água forte de plasma. O melhor dentretrinta módulos de células PV compreendido de 6 sub-células PV ligadas emsérie é descrito de modo a prover uma eficiência de 11 % e uma tensão decircuito aberto (Voc) de 3,624V. Esta tecnologia parece se referir à separa-ção de sub-células completas por meio de corte em cubos e fixação das sub-células individuais no substrato de vidro. Embora os autores reivindiquemque a tecnologia seja simples, a mesma pode se tornar complicada e onero-sa demais para atender as exigências da indústria de células PV.
A Patente U.S. N. 4 330 680, de Goetzberger, intitulada "Integra-ted Series-Connected Solar Cells", descreve uma fileira de junções de mate-rial semicondutores em forma de tira disposta sobre cada uma das duas su-perfícies de um substrato semicondutor que possui uma alta resistência ôh-mica. As junções se alternam entre ter características de condução tipo p+ en+ e são paralelas umas às outras e espaçadas entre si a intervalos de talmodo que uma junção de material semicondutor tendo uma característica decondução tipo p+ sobre uma superfície do substrato semicondutor se locali-ze oposta a uma junção de material semicondutor tendo uma característicade condução tipo n+ sobre a outra superfície, por exemplo. As trilhas de cir-cuito impresso são dispostas sobre o substrato de modo a ligar, em cadacaso, um conjunto de junções de células solares com um conjunto vizinho,em conexão em série. Essencialmente, esta tecnologia provê uma forma dese interligar células solares em séries por meio da fabricação apropriada deregiões condutivas tipo p+ e n+ no substrato semicondutor. Esta tecnologia éfortemente dependente de equipamentos microeletrônicos caros e complica-dos e provavelmente não é econômica ao ponto de atender as exigências daindústria de células PV.
A Patente U.S. N. 6 441 297, de Keller, et al., intitulada "SolarCell Arrangement", descreve uma disposição de célula solar compreendendosub-células PV solares conectadas em série. Um placa de material semicon-dutor atua como um material de base comum para uma pluralidade de sub-células PV solares. São providos recessos na placa de modo a delimitar assub-células PV solares conectadas em série. Alguns recessos se estendema partir da superfície .de topo e alguns segmentos de ponte continuam osrecessos até a borda da placa, a fim de interligar mecanicamente as sub-células. Esta tecnologia requer um corte em cubos, o que enfraquece a pla-ca de material semicondutor e torna o produto final frágil, e requer a monta-gem sobre um substrato sólido.
De modo geral, as referências acima empregam um processomecânico e/ou microeletrônico de tratamento de um substrato semicondutorcomum de modo a criar sub-células PV interligadas em série no própriosubstrato semicondutor, no entanto, de modo geral, cada referência descre-ve tecnologias caras e sofisticadas, provavelmente não práticas para umafabricação de módulos de células PV em larga escala, por meio da utilizaçãode placas grandes.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com um aspecto da presente invenção, é provida umaparelho de célula solar. O aparelho inclui uma placa de material semicondu-tor tendo um superfície frontal, uma superfície traseira metalizada, e umajunção tipo p/n de material semicondutor entre as mesmas, entre a superfícielateral frontal e a superfície lateral traseira. A placa inclui ainda pelo menosuma interrupção lateral frontal que se estende ao longo de pelo menos umaporção da superfície lateral frontal e se estende para a placa a uma profun-didade suficiente para interromper a junção tipo p/n de material semicondu-tor de modo a definir uma pluralidade de seções de junção tipo p/n separa-das dentro da placa e definir porções de superfície laterais frontais separa-das associadas às respectivas seções de junção tipo p/n separadas. A placainclui ainda uma interrupção lateral traseira que se estende ao longo de umaporção da superfície lateral traseira metalizada, de modo geral oposta à in-terrupção lateral frontal, de modo a definir uma pluralidade de porções sepa-radas de superfície lateral traseira metalizada associadas às respectivas se-ções de junção tipo n/n e em contato elétrico com as respectivas seções dejunção tipo p/n.
A placa de material semicondutor pode ter pelo menos um re-cesso lateral frontal que interrompe a junção tipo p/n de material semicondu-tor. O pelo menos um recesso pode incluir uma primeira ranhura lateral fron-tal na superfície lateral frontal.
A placa pode ter uma borda de perímetro e a ranhura lateralfrontal pode se estender entre dois pontos sobre a borda de perímetro. Osdois pontos podem estar nas bordas opostas da placa.
A interrupção lateral traseira pode incluir pelo menos um recessode metalização na superfície lateral traseira metalizada, o recesso de metali-zação expondo uma porção exposta do superfície lateral traseira da placa. Orecesso de metalização pode incluir uma ranhura de metalização, e a ranhu-ra lateral frontal e a ranhura de metalização podem ser de modo geral para-leias uma à outra. A ranhura de metalização pode ter uma largura maior queuma largura da ranhura lateral frontal.
A interrupção lateral traseira pode incluir ainda uma ranhura late-ral traseira na porção exposta da superfície lateral traseira. A ranhura lateralfrontal e a ranhura lateral traseira podem ter eixos que se assentam em umplano que se estende em um ângulo oblíquo para a superfície lateral frontal.A ranhura de metalização e a ranhura lateral traseira podem ter eixos parale-los e espaçados entre si.
A interrupção lateral frontal pode incluir uma barreira de junçãotipo p/n que interrompe a junção tipo p/n de material semicondutor. A barrei-ra de junção tipo p/n pode incluir uma porção da placa no qual uma junçãotipo p/n não foi formada. A placa pode ter uma borda de perímetro e a barrei-ra de junção tipo p/n pode se estender entre dois pontos na borda de perí-metro. Os dois pontos podem estar nas bordas opostas da placai
A interrupção lateral traseira pode incluir pelo menos um recessode metalização na superfície lateral traseira metalizada, o recesso de metali-zação expondo uma porção exposta da superfície lateral traseira da placa. Orecesso de metalização pode incluir uma ranhura de metalização. A barreirade junção tipo p/n e a ranhura de metalização podem ser de modo geral pa-ralelas uma à outra.
A ranhura de metalização pode ter uma largura e a barreira dejunção tipo p/n pode ter uma largura e a largura da ranhura de metalizaçãomaior pode ser maior.que a largura da barreira de junção tipo p/n. A inter-rupção lateral traseira pode incluir uma ranhura lateral traseira na porçãoexposta da dita superfície lateral traseira. A barreira de junção tipo p/n e aranhura lateral traseira podem ter eixos que se assentam em um plano quese estende em um ângulo oblíquo para a superfície lateral frontal. A ranhurade metalização e a ranhura lateral traseira podem ter eixos paralelos e espa-çados entre si.
O aparelho pode incluir ainda respectivos conjuntos de coletoresde corrente nas respectivas porções de superfície lateral frontal, cada umdos respectivos conjuntos de coletores de corrente estando em contato elé-tricô com uma respectiva seção de junção tipo p/n. os coletores de correnteem cada conjunto podem incluir contatos elétricos separados na superfícielateral frontal. Os coletores de corrente podem ser dispostos em um arranjoe/ou podem incluir um pluralidade de dedos espaçados entre si paralelos.
O aparelho pode compreender ainda eletrodos laterais frontaisligados aos respectivos conjuntos de coletores de corrente, cada eletrodolateral frontal incluindo um terminador lateral frontal fora de um perímetro daplaca de material semicondutor de modo a ligar a seção de junção tipo p/nde material semicondutor correspondente em um circuito.
Cada um dos eletrodos laterais frontais podem incluir pelo me-nos um condutor tendo uma porção que se estende para fora do perímetroda placa de material semicondutor e os terminadores laterais frontais asso-ciados aos respectivos eletrodos laterais frontais podem incluir respectivasporções do pelo menos um condutor que se estende fora do perímetro daplaca de material semicondutor.
Cada um dos terminadores laterais frontais podem incluir umrespectivo barramento lateral frontal e cada um dos eletrodos laterais fron-tais podem incluir uma pluralidade de condutores elétricos espaçados entresi, cada qual ligado a um barramento lateral frontal comum.
Os condutores da pluralidade de condutores possuem porçõesde terminação que se estendem além de uma borda de perímetro da placade material semicondutor e os condutores possuem porções que são ligadasao barramento lateral frontal comum.
Os eletrodos laterais frontais podem incluir um filme oticamentetransparente e eletricamente isolante, dotado de uma superfície, uma cama-da adesiva sobre a superfície do filme de modo a prender o filme em umaporção de superfície lateral frontal da placa. A pluralidade de condutores elé-tricos espaçados entre si pode ser embutida na camada adesiva e os condu-tores elétricos podem ter, cada qual, uma superfície de condutor que se pro-jeta da camada adesiva, e uma liga que faz a ligação dos condutores elétri-cos com pelo menos alguns dos contatos elétricos da porção de superfícielateral frontal de tal modo que a corrente coletada a partir da célula solar pe-los contatos elétricos seja juntada pelos condutores elétricos.
Cada uma das porções de superfície lateral traseira metalizadaseparada pode incluir uma metalização de modo geral co-extensiva ou adja-cente a uma séção de junção tipo p/n correspondente e em contato elétricocom a mesma.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um módulo de célula solar de alta tensão compreendendo o aparelho dequalquer forma conforme descrito acima e incluindo ainda eletrodos lateraistraseiros conectados às respectivas porções de superfície lateral traseirametalizada, cada eletrodo lateral traseiro compreendendo um terminadorlateral traseiro fora do perímetro da placa de material semicondutor, de mo-do a conectar a correspondente seção de junção tipo p/n do semicondutorao circuito.
Cada eletrodo lateral traseiro pode incluir pelo menos um condu-tor tendo uma porção que se estende para fora do perímetro da placa dematerial semicondutor e os terminadores laterais traseiros associados aosrespectivos eletrodos laterais traseiros podem incluir as respectivas porçõesdos condutores que se estendem para fora do perímetro.
Cada terminador lateral traseiro pode incluir um barramento Iate-ral traseiro e uma pluralidade de condutores elétricos espaçados entre si,cada qual conectado a um barramento lateral traseiro comum.
Os condutores da pluralidade de condutores podem ter porçõesde terminação que se estendem além da borda de perímetro da placa dematerial semicondutor e que são conectados ao barramento lateral traseiro.
O eletrodo lateral traseiro pode incluir um filme eletricamenteisolante tendo uma segunda superfície, uma segunda camada adesiva sobrea segunda superfície de modo a prender o filme em uma porção de superfí-cie lateral traseira metalizada, e o pelo menos um condutor elétrico pode serembutido na segunda camada adesiva e o pelo menos um condutor elétricopode ter uma segunda superfície de condutor que se projeta da segundacamada adesiva, e uma liga que faz a ligação do pelo menos um condutorelétrico com a porção de superfície exterior metalizada de tal modo que acorrente suprida para a célula solar seja suprida para a superfície exteriormetalizada por pelo menos um condutor elétrico.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um sistema de célula solar que compreende o aparelho de célula solarcom eletrodos laterais frontal e traseiro de qualquer forma descrita acima eincluindo ainda provisões para a conexão elétrica do terminador lateral fron-tal associado à primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutorde modo a conectar eletricamente a primeira e a segunda seções de junçãotipo p/n de material semicondutor em séries.
As provisões para a conexão elétrica do terminador lateral frontalassociado à primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor como terminador lateral traseiro da segunda seção de junção tipo p/n de materialsemicondutor podem ser operacionalmente configuradas de modo a direta-mente conectar o terminador lateral frontal associado a uma seção de junçãotipo p/n de material semicondutor com o terminador lateral traseiro associadoà segunda junção tipo p/n de material semicondutor.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um sistema de célula solar incluindo um primeiro e segundo aparelhos decélula solar de qualquer forma descrita acima dispostos adjacentes um aooutro, e incluindo ainda provisões de modo a conectar eletricamente um ter-minador lateral frontal associado a uma junção tipo p/n de material semicon-dutor do primeiro aparelho com um terminador lateral traseiro associado auma seção de junção tipo p/n de material semicondutor do segundo aparelhode célula solar.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um processo para a fabricação de um aparelho de célula solar a partir deuma placa de material semicondutor tendo uma superfície lateral frontal,uma superfície lateral traseira e uma junção de material semicondutor tipop/n entre as mesmas. O processo envolve fazer com que uma interrupçãolateral frontal se estenda ao longo de pelo menos uma porção da superfícielateral frontal e se estenda para a placa de material semicondutor a uma pro-fundidade suficiente para interromper a junção tipo p/n de material semicon-dutor de modo a definir uma pluralidade de seções de junção tipo p/n sepa-radas dentro da placa de material semicondutor e de modo a definir as por-ções de superfície lateral frontal separadas associadas às respectivas se-ções de junção tipo p/n separadas e fazer com que uma interrupção lateraltraseira se estenda ao longo de uma porção da superfície lateral traseira me-talizada, de modo geral oposta à interrupção lateral frontal, de modo a definiruma pluralidade de porções de superfície lateral traseira metalizadas sepa-radas associadas às respectivas ditas seções de junção tipo p/n e em conta-to elétrico com as respectivas seções de junção tipo p/n.
Fazer com que uma interrupção lateral frontal se estenda aolongo de pelo menos uma porção da superfície lateral frontal pode envolvera formação de pelo menos um recesso lateral frontal na superfície lateralfrontal. A formação de pelo menos um recesso pode incluir a formação deuma ranhura lateral frontal na superfície lateral frontal.
A placa de material semicondutor pode ter uma borda de perí-mero e a formação do recesso lateral frontal pode envolver fazer com que orecesso lateral frontal se estenda entre dois pontos sobre a borda de períme-tro. Fazer com que o recesso lateral frontal se estenda entre dois pontos so-bre a borda de perímetro pode envolver fazer com que o recesso lateral fron-tal se estenda entre dois pontos nas bordas opostas da placa de materialsemicondutor.
Fazer com que a interrupção lateral traseira se estenda ao longode uma porção da superfície lateral traseira metalizada pode envolver a for-mação de pelo menos um recesso de metalização na superfície lateral tra-seira metalizada, o recesso de metalização expondo uma porção exposta dasuperfície lateral traseira da placa de material semicondutor. A formação dorecesso lateral traseiro pode envolver a formação de uma ranhura de metali-zação na superfície lateral traseira metalizada. A formação da ranhura lateralfrontal e a formação da ranhura de metalização podem envolver fazer comque a ranhura lateral frontal e a ranhura de metalização fiquem de modo ge-ral paralelas uma à outra. A formação da ranhura lateral frontal e da ranhurade metalização podem envolver fazer com que a ranhura de metalizaçãotenha uma largura muito maior que a largura da recesso lateral frontal.
Fazer com que uma interrupção lateral traseira se estenda aolongo de uma porção da superfície lateral traseira metalizada pode envolvera formação de uma ranhura lateral traseira na porção exposta da superfícielateral traseira. A formação da ranhura lateral traseira pode envolver a for-mação da ranhura lateral frontal e da ranhura lateral traseira de tal modo quea ranhura lateral frontal e a ranhura lateral traseira possuam eixos que seassentam em um plano que se estende em um ângulo oblíquo para a super-fície lateral frontal. A formação da ranhura lateral traseira pode envolver aformação da ranhura lateral traseira de tal modo que a ranhura de metaliza-ção e a ranhura lateral traseira tenham eixos paralelos e espaçados entre si.
Fazer com que a interrupção lateral frontal se estenda ao longode pelo menos uma porção da superfície lateral frontal pode envolver a for-mação de uma barreira de junção tipo p/n na superfície lateral frontal.
A formação de uma barreira de junção tipo p/n pode incluir fazercom que uma porção da placa de material semicondutor seja blindada a par-tir da formação de junção tipo p/n, a porção atuando como a barreira de jun-ção tipo p/n.
A placa de material semicondutor pode ter uma borda de perí-metro e fazer com que a barreira de junção tipo p/n se estenda em uma linhapode envolver o fato de a barreira de junção tipo p/n se estender entre doispontos sobre a borda de perímetro. O fato de a barreira de junção tipo p/n seestender entre dois pontos pode envolver o fato de a barreira de junção tipop/n se estender entre dois pontos nas porções de borda opostas da placa dematerial semicondutor.
Fazer com que a interrupção lateral traseira se estenda ao longode uma porção da superfície lateral traseira metalizada pode envolver a for-mação de pelo menos um recesso de metalização na superfície lateral tra-seira metalizada, o recesso de metalização expondo uma porção exposta dasuperfície lateral traseira. A formação do recesso de metalização pode en-volver a formação de uma ranhura de metalização. A formação da ranhurade metalização pode envolver o fato de a barreira de junção tipo p/n e a ra-nhura de metalização se estenderem de modo geral paralelas uma à outra.A formação da ranhura de metalização pode envolver o fato de a ranhura demetalização ter uma largura maior que a largura da barreira de junção tipop/n.
Fazer com que a interrupção lateral traseira se estenda na su-perfície lateral traseira metalizada pode envolver a formação de uma ranhuralateral traseira na porção exposta da superfície lateral traseira. A formaçãoda ranhura lateral traseira pode envolver o fato de a barreira de junção tipop/n e a ranhura lateral traseira possuírem eixos que se assentam em umplano que se estende em um ângulo oblíquo para a superfície lateral frontal.A formação da ranhura lateral traseira pode envolver a formação da ranhuralateral traseira de tal modo que a ranhura de metalização e a ranhura lateraltraseira tenham eixos paralelos e espaçados entre si.
O processo pode envolver ainda a formação de respectivos con-juntos de coletores de corrente nas respectivas porções de superfície lateralfrontal, cada um dos respectivos conjuntos de coletores de corrente estandoem contato elétrico com uma respectiva seção de junção tipo p/n. A forma-ção dos coletores de corrente em cada conjunto pode envolver a formaçãode contatos elétricos separados em cada conjunto, na superfície lateral fron-tal. A formação dos contatos elétricos pode envolver o fato de os contatoselétricos serem dispostos em um arranjo. A formação dos coletores de cor-rente pode envolver a formação de uma pluralidade de dedos paralelos es-paçados entre si.
O processo pode envolver ainda a conexão de eletrodos lateraisfrontais aos respectivos conjuntos de coletores de corrente, cada eletrodolateral frontal compreendendo um terminador lateral frontal fora de um perí-metro da placa de material semicondutor de modo a conectar a correspon-dente seção de junção tipo p/n de um semicondutor a um circuito.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um processo para a fabricação de um módulo de célula solar de alta ten-são, o processo envolvendo quaisquer dos processos descritos acima e en-volvendo ainda a conexão de eletrodos laterais traseiros às respectivas por-ções de superfície lateral traseira metalizadas, cada eletrodo lateral traseirocompreendendo um terminador lateral traseiro fora de um perímetro da placade material semicondutor para a conexão da correspondente seção de jun-ção tipo p/n de material semicondutor ao circuito.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um processo para a fabricação de um sistema de célula solar. O proces-so envolve quaisquer dos processos acima apresentados para a fabricaçãode um aparelho de célula solar tendo eletrodos frontal e traseiro e envolven-do ainda a conexão elétrica de um terminador lateral frontal associado a umeletrodo lateral frontal associado a uma primeira seção de junção tipo p/n dematerial semicondutor da placa de material semicondutor com uma primeiraseção de junção tipo p/n de material semicondutor na placa de material se-micondutor para um terminador lateral traseiro de um eletrodo lateral traseiroassociado a uma segunda seção de junção tipo p/n de material semicondu-tor na placa de material semicondutor de modo a eletricamente conectar aprimeira e a segunda seções de junção tipo p/n de material semicondutor emsérie.
A conexão elétrica do terminador lateral frontal associado à pri-meira seção de junção tipo p/n com o terminador lateral traseiro associado àsegunda seção de junção tipo p/n de material semicondutor compreende aconexão direta do terminador lateral frontal associado à primeira seção dejunção tipo p/n de material semicondutor com o terminador lateral traseiroassociado à segunda junção tipo p/n de material semicondutor.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provi-do um processo para a fabricação de um sistema de célula solar de alta ten-são, utilizando um módulo de célula solar compreendendo uma placa de ma-terial semicondutor tendo uma superfície lateral frontal, uma superfície lateraltraseira metalizada, uma junção tipo p/n de material semicondutor entre asuperfície lateral frontal e a superfície lateral traseira, pelo menos uma inter-rupção lateral frontal que se estende ao longo de pelo menos uma porção dasuperfície lateral frontal e se estende para a placa de material semicondutora uma profundidade suficiente para interromper a junção tipo p/n de materialsemicondutor de modo a definir uma pluralidade de seções de junção tipop/n separadas dentro da placa de material semicondutor e de modo a definiras porções de superfície lateral frontal separadas associadas às respectivasseções de junção tipo p/n separadas, uma interrupção lateral traseira que seestende ao longo de uma porção da superfície lateral traseira metalizada, demodo geral oposta à interrupção lateral frontal, de modo a definir uma plura-lidade de porções de superfície lateral traseira metalizadas separadas asso-ciadas às respectivas seções de junção tipo p/n e em contato elétrico com asrespectivas seções de junção tipo p/n, os respectivos conjuntos de coletoresde corrente das respectivas porções de superfície lateral frontal, cada umdos respectivos conjuntos de coletores de corrente estando em contato elé-trico com uma respectiva seção de junção tipo p/n, os eletrodos laterais fron-tais conectados aos respectivos conjuntos de coletores de corrente, cadaeletrodo lateral frontal compreendendo um terminador lateral frontal fora deum perímetro da placa de material semicondutor, para conexão da corres-pondente seção de junção tipo p/n de material semicondutor a um circuito, eos eletrodos laterais traseiros conectados às respectivas porções de superfí-cie lateral traseira metalizadas, cada eletrodo lateral traseiro compreendendoum terminador lateral traseiro fora de um perímetro da placa de material se-micondutor, para conexão da correspondente seção de junção tipo p/n dematerial semicondutor ao circuito. O processo envolve a conexão de um dosterminadores laterais frontais associados a uma primeira seção de junçãotipo p/n de material semicondutor a um dos terminadores laterais traseirosde um eletrodo lateral traseiro associado a uma segunda seção de junçãotipo p/n.
A conexão de um dos terminadores laterais frontais associadosa uma primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor a um dosterminadores laterais traseiros de um eletrodo lateral traseiro associado auma segunda seção de junção tipo p/n pode envolver a conexão de um dosterminadores laterais frontais associados a uma primeira seção de junçãotipo p/n de material semicondutor a um dos terminadores laterais traseirosde um eletrodo lateral traseiro associado a uma segunda seção de junçãotipo p/n da mesma placa de material semicondutor.
A conexão de um dos terminadores laterais frontais associadosa uma primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor a um dosterminadores laterais traseiros de um eletrodo lateral traseiro associado auma segunda seção de junção tipo p/n pode envolver a conexão de um dosditos terminadores laterais frontais associados a uma primeira seção de jun-ção tipo p/n de material semicondutor a um dos terminadores laterais trasei-ros de um eletrodo lateral traseiro a uma segunda seção de junção tipo p/nde uma placa de material semicondutor diferente.
Outros aspectos e características da presente invenção tornar-se-ão aparentes aos dotados com um conhecimento simples na técnica apósa revisão da descrição a seguir de modalidades específicas da presente in-venção em conjunto com as figuras em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Nos desenhos, os quais ilustram modalidades da presente invenção:
A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma placa de materialsemicondutor usada como um material de partida para os processos descri-tos no presente documento para a fabricação de um módulo de célula solarde alta tensão e de um sistema de célula solar de alta tensão;
A figura 2 é uma vista em perspectiva da placa de material semi-condutor mostrada na figura 1 com uma ranhura lateral frontal em uma su-perfície lateral frontal da mesma de acordo com uma modalidade da presen-te invenção;
A figura 3 é uma vista em perspectiva da placa de material semi-condutor da figura 1 com uma barreira de junção tipo p/n lateral frontal emuma superfície lateral frontal da mesma de acordo com uma modalidade al-ternativa da presente invenção;
A figura 4 é uma vista em perspectiva da placa de material semi-condutor da figura 2 após a formação de conjuntos de coletores de correntenas respectivas seções de junção tipo p/n de material semicondutor da placade material semicondutor mostrada na figura 2;A figura 5 é uma vista em perspectiva de uma placa de materialsemicondutor na qual conjuntos separados de coletores de corrente sãoformados antes da formação de ranhuras, de acordo com uma modalidadealternativa da presente invenção;
A figura 6 é uma vista em perspectiva da placa de material semi-condutor mostrada na figura 4 com uma metalização lateral traseira e umaranhura lateral frontal; ! . '
A figura 7 é uma vista lateral da placa de material semicondutormostrada na figura 6 com uma ranhura de metalização na metalização Iate-ral traseira;
A figura 8 é uma vista lateral da placa de material semicondutormostrada na figura 5 com uma barreira de junção tipo p/n na metalizaçãolateral frontal e lateral traseira com uma ranhura de metalização formada namesma;
A figura 9 é uma vista lateral da placa de material semicondutorda figura 7, na qual a ranhura de metalização é alargada e uma ranhura late-ral traseira é formada paralela, adjacente a e em um ângulo com relação àranhura lateral frontal;
A figura 10 é uma vista em perspectiva de um aparelho de célulasolar de acordo com a primeira modalidade da presente invenção;
A figura 11 é uma vista em perspectiva de um processo para aconexão de eletrodos ao aparelho mostrado na figura 10;
A figura 12 é uma vista em planta superior do aparelho mostradona figura 11 depois de os eletrodos laterais frontais serem conectados aomesmo;
A figura 13 é uma vista de fundo do aparelho mostrado na figura12, na qual os eletrodos laterais frontais foram omitidos para fins de clareza,e os eletrodos laterais traseiros são mostrados;
A figura 14 é uma vista em planta superior de um módulo de cé-lula solar formado pelo processo mostrado na figura 11;
A figura 15 é uma vista em seção transversal tomada ao longodas linhas 15 -15 da figura 14, mostrando o módulo de célula solar da figura14, na qual o eletrodo lateral frontal e o eletrodo lateral traseiro se assentamem planos separados, espaçados entre si;
A figura 16 é uma vista em seção transversal de um sistema decélula solar formado por meio da conexão do eletrodo lateral frontal da célulasolar mostrada nas figuras 14 e 15 a um eletrodo lateral traseiro de um mó-dulo de célula solar similar adjacente a fim de produzir um sistema de célulasolar;
A figura 17 é uma representação esquemática de um sistema decélula solar compreendendo uma pluralidade de módulos de célula solar dotipo mostrado ná figura 14, eletricamente conectados juntos, em série;
A figura 18 é uma vista em seção transversal do sistema mos-trado na figura 17 com as conexões laterais mostradas dobradas sob os mó-dulos;
A figura 19 é uma vista de fundo do aparelho mostrado na figura10, na qual o aparelho inclui um eletrodo lateral traseiro de acordo com umamodalidade alternativa da presente invenção;
A figura 20 é uma vista esquemática do aparelho mostrado nafigura 1, na qual uma junção tipo p/n de material semicondutor do mesmo édividida em quatro seções de junção tipo p/n de material semicondutor e asseções de junção tipo p/n de material semicondutor são conectadas juntas,em série.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Com referência à figura 1, uma placa de material semicondutor émostrada, de modo geral, com a referência numérica 10 e inclui uma regiãotipo η 12 e uma região tipo ρ 14 difusas para a placa de modo a formar umajunção tipo p/n de material semicondutor 16 entre as mesmas. De maneiraalternativa, a região tipo η 12 e a região tipo ρ 14 podem ser invertidas. Namodalidade mostrada, a região tipo η 12 possui uma espessura de aproxi-madamente cerca de 0,3 a cerca de 0,6 micrômetros, e a região tipo ρ 14possui uma espessura de aproximadamente cerca de 200 a cerca de 600micrômetros.
A placa de material semicondutor 10 tem uma superfície lateralfrontal 18 e uma superfície lateral traseira metalizada 61. A junção de mate-rial semicondutor tipo p/n 16 é disposta entre as mesmas. Esta placa de ma-terial semicondutor 10 é um material de partida para um processo de fabri-cação de uma célula solar, de acordo com uma modalidade da presente in-venção.
Com referência às figuras 1 e 2, o processo para a fabricação deuma célula solar envolve fazer com que a interrupção lateral frontal 34 seestenda ao longo de pelo menos uma porção da superfície lateral frontal 18e se estenda para a placa 10 a uma profundidade suficiente para interrompera junção tipo p/n de material semicondutor 16 de modo a definir uma plurali-dade de seções de junção tipo p/n separadas, tais como as mostradas nasreferências numéricas 22 e 24, por exemplo, dentro da placa. A interrupçãolateral frontal 34 também define as porções de superfície lateral frontal sepa-radas 26 e 30, por exemplo, associadas às respectivas seçõès dentre asseções de junção tipo p/n separadas 22 e 24.
O processo envolve ainda a etapa de fazer com que uma inter-rupção lateral traseira, tal como mostrada na referência numérica 62 na figu-ra 2, se estenda ao longo de uma porção da superfície lateral traseira meta-lizada 61, de modo geral oposta à interrupção lateral frontal 34, de modo adefinir uma pluralidade de porções de superfície lateral traseira metalizadasseparadas, conforme mostradas nas referências numéricas 64 e 66, por e-xemplo, associadas às respectivas seções dentre as seções de junção tipop/n 22 e 24 e em contato elétrico com suas respectivas seções de junçãotipo p/n.
Pode-se fazer com que uma interrupção lateral frontal se esten-da ao longo de pelo menos uma porção da superfície lateral frontal por meioda formação de pelo menos um recesso lateral frontal, tal como o mostrado,de modo geral, na referência numérica 34 da figura 2, no lado frontal 18 daplaca de material semicondutor 10. O recesso 34, nesta modalidade, com-preende gma ranhura lateral frontal 36 na superfície lateral frontal 18 da pla-ca 10 como um todo.
A ranhura lateral frontal 36 pode ser formada por meio do corte alaser da superfície lateral frontal 18 a uma profundidade suficiente para aranhura se estender na e através da junção tipo p/n de material semicondu-tor 16. De modo geral, é desejável que a profundidade da ranhura lateralfrontal 36 seja tão extensão quanto possível, porém não tanto ao ponto decomprometer a integridade mecânica da placa 10. Será apreciado que aformação de uma ranhura conforme indicado deixe apenas uma fina porçãode contato de massa 75 do material que conecta porções adjacentes da pla-ca de material semicondutor 10 entre si e, evidentemente, quanto menor es-ta porção fina, maior a chance de a placa se fraturar nesta área. O corte alaser da ranhura lateral frontal 36 é uma maneira desejável de se formar aranhura, uma vez que este geralmente introduz o menor dos danos à placa10 e minimiza as perdas de energia devidas aos efeitos de borda criadospelas bordas da ranhura, durante uma operação.
Na modalidade mostrada, o recesso lateral frontal 34 (isto é, aranhura 36) se estende entre dois pontos 41 e 43 sobre uma borda de perí-metro 45 da placa 10 e, mais particularmente, sobre as porções de bordaopostas da placa. A ranhura, deste modo, separa a superfície lateral frontal18 nas primeira e segunda porções de superfície 26 e 30.
Com referência à figura 3, um método alternativo para interrom-per a junção tipo p/n de material semicondutor 16 envolve a formação deuma barreira de junção tipo p/n 38 na superfície lateral frontal 18 da placa10. Em uma modalidade, a formação da barreira de junção tipo p/n 38 podecompreender o uso de uma tecnologia microeletrônica convencional para secolocar o dióxido de silício na superfície lateral frontal. Uma linha estreita dedióxido de silício pelo menos tão espessa quanto a profundidade pretendidada junção pode ser formada no material semicondutor de massa (o materialtipo ρ 14, neste caso) antes de qualquer junção tipo p/n ser formada, a linhaestendendo-se entre dois pontos sobre a borda de perímetro da placa e,mais particularmente nesta modalidade, entre dois pontos nas porções deborda opostas da placa, em seguida, com a linha estreita de dióxido de silí-cio formada sobre a superfície da placa de material semicondutor 10, a placade material semicondutor 10 se submete aos processos de dopagem co-muns que formam uma junção tipo p/n. A linha de dióxido de silício blinda adifusão de dopante para o material semicondutor 45 diretamente sob a linha,deste modo impedindo a formação de junção tipo p/n naquela área. Efetiva-mente, o material semicondutor 45 diretamente sob a linha de dióxido desilício permanece de modo geral em seu estado original e atua como umabarreira de junção tipo p/n 38, enquanto as seções de junção tipo p/n sepa-radas 40 e 42 são formadas no material de massa nos lados opostos da bar-reira 38. estas seções de junção tipo p/n separadas 40 e 42 se estendem demodo geral em um plano entre a superfície lateral frontal e a superfície Iate-ral traseira da placa, com efeito, as seções de junção tipo p/n 40 e 42 atuamcomo seções de junção tipo p/n separadas de uma junção tipo p/n de outraforma contínua 16 formada na placa de material semicondutor 10.
Conforme mostrado nas figuras 2 e 3, apenas uma única ranhu-ra lateral frontal 36 ou porção de material de massa não dopado 45 é usadapara separar a junção tipo p/n de material semicondutor 16 em seções dejunção tipo p/n separadas. Aprecia-se que ranhuras adicionais e/ou porçõesadicionais de material de massa não dopado possam ser usadas para aindadividir a junção tipo p/n de material semicondutor em um número maior deseções de junção tipo p/n de material semicondutor, tal como mostrado nafigura 20.
Com referência à figura 4, o processo para a fabricação da célu-la solar pode ainda envolver a formação de respectivos conjuntos de coleto-res de corrente nas respectivas porções de superfície lateral frontal 26 e 30da placa 10, onde cada conjunto se encontra adjacente a uma seção de jun-ção tipo p/n correspondente 22 e 24 e em contato elétrico com a correspon-dente seção de junção tipo p/n. Na figura 4, um primeiro conjunto 50 de cole-tores de corrente, incluindo os contatos tais como os mostrados na referên-cia numérica 52, é formado sobre a primeira porção de superfície lateralfrontal 26 associada à primeira seção de junção tipo p/n de material semi-condutor 22, e um segundo conjunto 54 de coletores de corrente, incluindoos contatos tais como os mostrados na referência numérica 56, por exemplo,é formado sobre a segunda porção de superfície lateral frontal 30 associadaà segunda junção tipo p/n de material semicondutor 24.
Nesta modalidade, os coletores de corrente do primeiro e se-gundo conjuntos 50 e 54 incluem uma pluralidade de contatos de linha espa-çados, normalmente conhecidos como dedos, que são formados, por exem-pio, por meio da impressão de tela de uma pasta condutiva em linhas, con-forme mostrado, sobre as superfícies laterais frontais 26 e 30 e em seguidafazendo com que a pasta se difunda para as superfícies laterais frontais atéque a mesma atinja, mas não penetre nas seções de junção tipo p/n 22 e 24,deste modo, colocando os contatos 52 e 56 em contato elétrico com as se-ções de junção tipo p/n 22 e 24, respectivamente. Os conjuntos de coletoresde corrente 50 e 54 servem para coletar corrente das seções de junção tipop/n 22 e 24, respectivamente.
Os contatos 52 e 56 podem ser formados em um arranjo, tal co-mo mostrado na figura 4, por exemplo, no qual os dedos ficam espaçadosuniformemente entre si, em uma relação paralela,
Conjuntos similares de coletores de corrente são formados nassuperfícies laterais frontais associadas a todas as demais respectivas se-ções de junção tipo p/n de material semicondutor formadas na placa.
De maneira alternativa, conforme mostrado na figura 5, os con-juntos 51 e 53 de coletores de corrente podem ser formados antes na super-fície lateral frontal 18 da placa de material semicondutor mostrada na figura1, como um conjunto único de contatos de linha espaçados entre si, que sãoem seguida interrompidos por meio da formação de uma ranhura lateral fron-tal 37, de modo a interromper a junção tipo p/n de material semicondutor 16.
Outros detalhes de coletores de corrente alternativos são descri-tos no Pedido de Patente U.S. N. 11/317 530, depositado em 23 de dezem-bro de 2005, que é incorporado ao presente documento à guisa de referên-cia.
Com referência à figura 6, a placa 10 pode ser inicialmente pro-vida com uma camada uniforme de metalização 60 que se estende por todaa superfície lateral traseira 20 da placa 10. Como parte do processo descritono presente documento, uma interrupção lateral traseira é formada nestacamada de metalização por meio da formação de um recesso de metaliza-ção 62 que, nesta modalidade, inclui uma ranhura na camada de metaliza-ção 60 de tal modo que a ranhura se estenda paralela à ranhura lateral fron-tal 36 na superfície lateral frontal 18. O recesso de metalização 62, destemodo, forma uma primeira e segunda porções de superfície exterior metali-zadas 64 e 66 de modo geral co-extensivas às, em contato com as, ou adja-centes às correspondentes seções de junção tipo p/n 22 e 24, conformemostrado na figura 7.
De maneira alternativa, antes de se metalizar a superfície lateraltraseira da placa, uma máscara (não mostrada) pode ser colocada na áreaonde a ranhura de metalização 62, ou outra separação entre a primeira e asegunda áreas metalizadas 64 e 66, deve se assentar e em seguida separa-damente formar as áreas metalizadas 64 e 66 sobre o lado traseiro 20 daplaca 10. Em ambos os casos, o recesso de metalização expõe uma porçãoexposta 69 da superfície lateral traseira 20 sobre a qual não há nenhumametalização ou nenhuma área altamente dopada de material tipo n+ ou p+.
Na modalidade mostrada, a ranhura de metalização 62 fica dire-tamente abaixo da ranhura lateral frontal 36 na superfície lateral frontal 18 e,deste modo, a ranhura lateral frontal 36 e a ranhura de metalização 62 ficam,de modo geral, paralelas entre si e se estendem por toda a placa, a partir daborda à borda oposta. De forma desejável, a ranhura de metalização 62possui uma largura 68 maior que a largura 70 da ranhura lateral frontal 36.
Ainda com referência à figura 7, aprecia-se que a ranhura lateralfrontal 36 tem um ponto mais fundo 72 que se estende a uma profundidade74 da placa de material semicondutor 10, especificamente no material demassa (tipo p) 14, abaixo das seções de junção tipo p/n interrompidas 22 e24. Uma distância 76 entre este ponto mais fundo 72 e a superfície lateraltraseira 20 define a porção de contato de massa 75 que, conforme dito aci-ma, é desejavelmente mantida em um mínimo, porém não tão pequena aoponto de comprometer seriamente a integridade mecânica da placa 10. De-sejavelmente, a distância é mantida a um mínimo a fim de impedir um fluxode corrente transversal entre seções de junção tipo p/n adjacentes.Com referência à figura 8, no caso em que a barreira de junçãotipo p/n 38 é usada para interromper a junção tipo p/n de material semicon-dutor para formar a primeira e segunda seções de junção tipo p/n 22 e 24,uma distância 78 entre a superfície de topo 18 e a superfície lateral traseira20 da placa define a porção de contato de massa 75.
Com referência à figura 9, a fim de reduzir o fluxo de correnteentre seções de junção tipo p/n adjacentes, ainda com referência à modali-dade mostrada na figura 7, a porção de contato de massa 75 pode se tornarmais resistiva ao se formar uma ranhura lateral traseira 82 na porção expos-ta 69 da superfície lateral traseira 20. Sendo assim, a ranhura de metaliza-ção 62 é alargada de tal modo que a distância 68 seja maior a fim de permitirque a ranhura lateral traseira 82 se forme na superfície lateral traseira 20 pormeio de corte a laser, gravação úmida ou corte em cubos por serra mecâni-ca, por exemplo. Esta ranhura lateral traseira 82 é formada em desvio daranhura lateral frontal 36 de tal forma que os eixos 84 e 86 da ranhura lateralfrontal 36 e a ranhura lateral traseira 82, respectivamente, se assentem emum plano 88 que se estende em um ângulo oblíquo 90 à superfície lateralfrontal 18 e de tal forma que os eixos da ranhura de metalização 62 e da ra-nhura lateral traseira 82 fiquem paralelos e espaçados entre si. Desta manei-ra, forma-se uma restrição no material de massa, o que provê uma conexãoelétrica de uma resistência relativamente alta entre os dedos da porção desuperfície lateral frontal de uma seção de junção tipo p/n e a porção de su-perfície lateral traseira metalizada da seção de junção tipo p/n adjacente,permitindo que cada seção de junção tipo p/n 22 e 24 funcione de formamais independente entre si.
Com referência à figura 10, como resultado do processo acima,é produzido um aparelho de célula solar, conforme mostrado na referêncianumérica 100, compreendendo a placa de material semicondutor 10 tendo asuperfície lateral frontal 18 e a superfície lateral traseira metalizada 61, ajunção tipo p/n de material semicondutor 16 entre a superfície lateral frontale a dita superfície lateral traseira e pelo menos uma interrupção lateral fron-tal 36 que se estende ao longo de pelo menos uma porção da superfície Ia-teral frontal e se estende para a placa 10 a uma profundidade suficiente parainterromper a junção tipo p/n de material semicondutor 16 de modo a definiruma pluralidade de seções de junção tipo p/n separadas 22 e 24 dentro daplaca e definir porções de superfície lateral frontal separadas 26 e 30 asso-ciadas às respectivas seções de junção tipo p/n separadas. O aparelho incluiainda uma interrupção lateral traseira 62 que se estende ao longo de umaporção da superfície lateral traseira metalizada 61, geralmente oposta à in-terrupção lateral frontal 36, de modo a definir uma pluralidade de porções desuperfície lateral traseira metalizadas separadas 64 e 66 associadas às res-pectivas seções de junção tipo p/n e em contato elétrico com as respectivasseções de junção tipo p/n. Com efeito, a primeira e segunda sub-células 23 e25, respectivamente, são definidas na placa, além disso, na modalidademostrada, o aparelho inclui conjuntos de coletores de corrente que, nestamodalidade, incluem o primeiro e o segundo conjuntos 50 e 54 de coletoresde corrente laterais frontais adjacentes à e em contato elétrico com uma se-ção de junção tipo p/n 22 e 24 correspondente.
O aparelho mostrado na figura 10 inclui a recesso lateral frontal36, a ranhura de metalização 62 e a ranhura lateral traseira 82 mostrada nafigura 9, embora seja apreciado que, em geral, o aparelho possa, de maneiraalternativa, incluir configurações tais como as mostradas nas figuras 7 ou 8ou outras configurações equivalentes e/ou podem incluir uma pluralidade deinterrupções laterais frontal e traseira 36 e 82 de modo a definir uma plurali-dade de seções de junção tipo p/n separadas, incluindo mais que as duasseções de junção tipo p/n mostradas na figura 10.
Com referência à figura 11, um processo para a fabricação deum módulo de célula solar para uso em uma célula solar de alta tensão, deacordo com um outro aspecto da presente invenção, é mostrado, de modogeral, na referência numérica 120. O processo 120 envolve a conexão deeletrodos laterais frontais, neste caso, o primeiro e segundo eletrodos Iate-rais frontais 122 e 124, aos respectivos conjuntos de coletores de corrente50 e 54 sobre os lados frontais 26 e 30 das respectivas sub-células 23 e 25.
Cada eletrodo lateral frontal 122 e 124 inclui um terminador lateral frontal126 e 128, respectivamente, localizado fora de um perímetro 130 da placade material semicondutor 10, isto é, fora da placa, de modo a conectar a cor-respondente sub-célula 23 ou 25 a um circuito que inclui outros equipamen-tos elétricos, tais como, uma outra sub-célula de uma placa de material se-micondutor adjacente ou outro módulo de célula solar, ou outra célula solar,por exemplo.
O processo 120 inclui ainda a conexão dos eletrodos lateraistraseiros, o primeiro dos quais sendo mostrado na referência numérica 140na figura 11, e o segundo dos quais sendo mostrado na referência numérica142 na figura 11, conectados à primeira e à segunda porções de superfícielateral traseira metalizadas 64 e 66, respectivamente, sobre o lado traseiroda placa de material semicondutor 10 e associado a uma respectiva sub-célula 23 e 25. Cada eletrodo lateral traseiro 140 e 142 inclui um terminadorlateral traseiro 144 e 146, respectivamente, que, conforme mostrado na figu-ra 13, fica posicionado fora do perímetro 130 da placa de material semicon-dutor 10, de modo a conectar a sub-célula correspondente a outro equipa-mento elétrico, como, por exemplo, a uma outra sub-célula, um outro módulode célula solar, ou outra célula solar, por exemplo.
Na modalidade mostrada, cada eletrodo lateral frontal 122, 124ou eletrodo lateral traseiro 140, 142 compreende um filme oticamente trans-parente e eletricamente isolante 150 tendo uma superfície 152 e uma cama-da adesiva 154 sobre a superfície. O eletrodo inclui ainda pelo menos umcondutor elétrico 156 embutido na camada adesiva 154 de tal modo que pelomenos um condutor elétrico 156 tenha uma superfície de condutor 158 quese projeta a partir da camada adesiva. Uma liga 160 é aplicada à superfíciede condutor 158 e é operável de modo a ligar o pelo menos um condutorelétrico a pelo menos alguns dos coletores de corrente (52) do conjunto decoletores de corrente associados à correspondente sub-célula, no caso doseletrodos laterais frontais 122 e 124. No caso dos eletrodos laterais traseiros140 e 142, a liga 160 é operável de modo a ligar o pelo menos um condutorelétrico a uma porção de superfície lateral traseira metalizada 64 ou 66. Aplaca de material semicondutor 10 com os eletrodos 122, 124, 140 e 142sobre a mesma pode em seguida ser aquecida de modo a fazer com que aliga 160 ligue o pelo menos um condutor elétrico 156 ao respectivo conjuntode coletores de corrente ou porção lateral traseira metalizada.
Na'modalidade mostrada, a liga 160 que liga o condutor elétrico156 a pelo menos alguns dos coletores de corrente pode incluir um materialque pode ser aquecido de modo a solidificar e eletricamente ligar e conectaro condutor elétrico 156 ao conjunto 50 de coletores de corrente 52. A ligapode ser um revestimento sobre a superfície de condutor 158, por exemplo.
A liga pode ser uma solda, por exemplo.
Na modalidade mostrada na figura 11, o eletrodo 122 inclui con-dutores elétricos incluindo o condutor 156, e os condutores 170, 172 e 174.Os condutores 156, 170, 172 e 174, nesta modalidade, são assentados emparalelo, uniformemente espaçados entre si com relação à camada adesiva154 do eletrodo 122. quanto maior o número de condutores elétricos, maiora capacidade de transporte de corrente do eletrodo 122.
Inicialmente, o eletrodo lateral frontal 122 pode ser enrolado con-forme mostrado na figura 11 a fim de alinhar uma borda traseira 162 do ele-trodo a uma borda traseira 164 da placa de material semicondutor 10, e en-tão o filme 154, com sua camada adesiva 154 com os condutores 156, 170,172 e 174 embutidos na mesma, pode ser pressionado para baixo para asuperfície lateral frontal 26 da primeira sub-célula 23 a fim de laminar o ele-trodo 122 e prender a camada adesiva na superfície lateral frontal 26, de talmodo que os condutores elétricos 156, 170, 172 e 174 entrem em contatocom os coletores de corrente 52.
De maneira alternativa, os coletores de corrente 52 devem serformados de modo a se estenderem em uma direção em ângulos retos nadireção mostrada, a borda traseira 162 do eletrodo 122 podendo ser alinha-da a uma borda lateral direita 176 da placa de material semicondutor 10 elaminada por toda a superfície lateral frontal 26 a placa de material semicon-dutor 10 de tal maneira que os condutores 156, 170, 172 e 174 entrem emcontato com os coletores de corrente 52.
Na modalidade mostrada, os condutores elétricos 156, 170, 172e 174 se estendem além do filme ótico transparente 122 e terminam em umbarramento comum 178, que pode ser feito de uma folha metálica, como, porexemplo, de cobre, que atua como o terminador lateral frontal 126.
Os eletrodos laterais traseiros 140 e 142 são similares aos ele-trodos laterais frontais 122 em todos os aspectos, e uma pluralidade dos ele-trodos acima descritos pode ser pré-fabricada e eletrodos individuais aplica-dos às respectivas superfícies laterais frontais (por exemplo, as superfícies26 e 30) ou aos contatos elétricos laterais traseiros (por exemplo, os conta-tos 64, 66), conforme desejado. Deve-se notar, no entanto, que os eletrodoslaterais traseiros 140 e 142 não precisam ser oticamente transparentes taiscomo os eletrodos laterais frontais 122 e 124, uma vez que a superfície late-ral traseira da placa de material semicondutor 10 não precisa receber luz.
Outros detalhes de construções gerais e alternativas dos eletro-dos laterais frontais 122 e 124 e dos eletrodos laterais traseiros 140 e 142podem ser obtidos a partir do Pedido de Patente Internacional dá Requeren-te, publicado com o Número de Publicação Internacional WO2004/021455A1, incorporado ao presente documento à guisa de referência.
Com referência à figura 12, após a conexão dos eletrodos 122,124, 140, 142, conforme descrito com referência à figura 11, a placa de ma-terial semicondutor 10 tem, na sua superfície lateral frontal 18, o primeiroeletrodo lateral frontal 122 sobre o lado frontal 26 da primeira sub-célula 23,e o segundo eletrodo lateral frontal 124 sobre o lado frontal 30 da segundasub-célula 25. O primeiro e segundo eletrodos laterais frontais 122 e 124 sãoposicionados de tal modo que suas respectivas porções de terminação 126 e128 fiquem posicionadas nos lados opostos da placa 10.
De maneira similar, com referência à figura 13, o primeiro e se-gundo eletrodos laterais traseiros 140 e 142 são posicionados sobre a pri-meira e segunda porções de superfície metalizadas 64 e 66, respectivamen-te, de tal modo que respectivas porções de terminação 144 e 146 tambémse estendam sobre os lados opostos da placa de material semicondutor 10.a placa com os eletrodos 122, 124, 140, 142 sobre a mesma pode ser consi-derada como um módulo de célula solar, mostrado de maneira similar nareferência numérica 180, em uma vista em planta superior na figura 14.
Com referência à figura 15, deve-se apreciar que o primeiro ter-minador lateral frontal 120 se estende de modo geral no plano da superfícielateral frontal 26 da primeira sub-célula 23, e o primeiro terminador lateraltraseiro 144 se estende de modo geral no plano da primeira porção de su-perfície lateral traseira metalizada 64. conforme mostrado na figura 16, istopermite que o terminador lateral frontal 126 contate de forma conveniente efácil um terminador lateral traseiro 144 de um módulo adjacente do mesmotipo, por meio do que duas sub-células adjacentes 181 e 183 de diferentesplacas são conectadas em série de modo a produzir um sistema de célulasolar. A figura 16 ilustra, assim, um sistema de célula solar 185 compreendi-do de dois módulos adjacentes do tipo mostrado nas figuras 14 e 15, eletri-camente conectados juntos, em série.
Apreciar-se-á que, em uma modalidade, os terminadores lateraisfrontais para as sub-células de uma dada placa se estenderão igualmente nomesmo plano, enquanto todos os terminadores laterais traseiros para assub-células da mesma placa se estendem em um plano comum paralelo eespaçado do plano no qual os terminadores laterais frontais se estendem.
Isto facilita uma fácil conexão elétrica dos módulos de célula solar do tipodescrito, uma vez que os terminadores laterais frontais podem se sobreporaos terminadores laterais traseiros dos módulos adjacentes, conforme mos-trado na figura 16. Os terminadores 126 e 144 podem ser revestidos comuma liga de baixo ponto de fusão, por exemplo, e aquecidos, ao mesmotempo em que são forçados juntos por meio de uma pressão aplicada a umasolda forte. Isto pode ser feito muito facilmente com uma maquinaria auto-matizada, deste modo reduzindo ainda mais os custos de fabricação de umsistema de célula solar usando os módulos descritos no presente documento.
Conforme mostrado na figura 17, um sistema de célula solar 300compreendendo quatro módulos de célula solar, mostrados de modo geralnas referências numéricas 302, 304, 306 e 308, pode ser fabricado. Estesmódulos de célula solar são do tipo mostrado nas figuras 14 e 15, possuindoduas sub-células. Para conectar os módulos adjacentes lado a lado 302 e304, um terminador lateral frontal 310 do segundo módulo 304 se sobrepõea um terminador lateral traseiro 312 do primeiro módulo 302 e o terminadorlateral frontal e o terminador lateral traseiro são soldados juntos de modo aformar uma conexão lateral 313.
Com referência à figura 18, as conexões laterais 313 podem serdobradas sob os módulos 302 e 304 a fim de permitir que os módulos sejustaponham proximamente entre si, desta forma reduzindo áreas de produ-ção inativas ou de não eletricidade entre os módulos e mantendo o tamanhogeral do sistemai em um mínimo.
Com referência novamente à figura 17, para conectar as sub-células adjacentes dos módulos adjacentes de topo e de fundo e para co-nectar as sub-células adjacentes de topo e de fundo sobre o mesmo módulo,juntas, em série, fios 330, 322, e 324 podem ser conectados aos terminado-res adjacentes 326 e 328, 330 e 332, e 334 e 336, respectivamente. Os ter-minadores 338 e 340 formam terminadores positivos (+) e negativos (-), res-pectivamente, para o sistema de célula solar 300.
O sistema de célula solar 300 pode ser alojado dentro de umúnico encerro e quando conectado em conjunto em série da maneira mos-trada, ou por meio do uso de outros métodos de conexão, provê um sistemade célula solar tendo uma tensão de saída muito maior que a provida poruma única célula solar. Por exemplo, cada sub-célula mostrada na figura 17gera uma corrente em uma tensão de saída de aproximadamente 500 mili-volts na saída máxima de força. Há oito seções de semicondutores mostra-das na figura 17 e, deste modo, a saída de tensão através dos terminadores338 e 340 do sistema de célula solar 300 é de 4,0 volts. Será apreciado queuma pluralidade de módulos do tipo mostrado pode ser conectada em sériea fim de obter uma tensão de saída de qualquer múltiplo desejado de 500milivolts.
Com referência à figura 19, um módulo de célula solar de acordocom uma modalidade alternativa é de modo geral mostrado na referêncianumérica 200 e compreende uma primeira e segunda sub-células 202 e 204,respectivamente, formadas de maneira similar à descrita com relação àsmodalidades acima. O módulo possui um primeiro eletrodo lateral traseiro203 sobre uma superfície lateral traseira metalizada 206 associada à primei-ra sub-célula 202. O eletrodo 203 possui um terminador lateral traseiro 208que se estende além de um perímetro 210 do módulo 200. A primeira sub-célula 202 tem ainda uma superfície lateral frontal (não mostrada) à qual umeletrodo lateral frontal 212 é eletricamente conectado de tal modo que umterminador lateral frontal 214 se estenda além do perímetro 210 do móduloem um lado oposto do módulo 200.
De maneira similar, a segunda sub-célula 204 tem um eletrodolateral frontal 216 sobre um lado frontal (não mostrado) da mesma com umterminador 218 que se estende além do perímetro 210 do módulo 200, nomesmo lado que o terminador lateral traseiro 208 da primeira sub-célula 202.
No entanto, nesta modalidade, a segunda sub-célula 204 tem um porção desuperfície exterior metalizada fisicamente isolada 220 à qual se conecta umeletrodo 222 tendo uma pluralidade de condutores, um dos quais sendomostrado na referência numérica 224, que se estendem em uma direçãoperpendicular à direção dos condutores 205 do eletrodo lateral traseiro 204conectado à primeira sub-célula 202. Estes condutores 224 são terminadosem um segundo terminador lateral traseiro, mais longo 226 que se estendeparalelo a uma longa borda 228 do módulo 200. Mais particularmente, o se-gundo terminador lateral traseiro 226 é orientado em um ângulo reto para osdemais terminadores associados ao módulo. Este segundo terminador late-ral traseiro mais longo 226, na orientação mostrada, pode tornar o módulo200 mais adequado que o módulo mostrado na figura 14, por exemplo, parauso como um módulo final em uma cadeia em série de módulos de um sis-tema de célula solar.
O terminador lateral traseiro 208 da primeira sub-célula 202 éconectado por um fio 209 ao terminador lateral frontal 218 da segunda sub-célula 204 a fim de conectar as duas sub-células juntas em série. O termina-dor lateral frontal 214 da primeira sub-célula 202 deste modo atua como umterminal positivo do módulo e o terminador lateral traseiro 226 da segundasub-célula 204 atua como um terminal negativo do módulo.
Com referência à figura 20, um módulo de célula solar de acordocom uma outra modalidade da presente invenção é mostrado de modo geralna referência numérica 250 e inclui uma primeira, uma segunda e uma quar-ta sub-células 252, 254, 256 e 258, que são interrompidas ou separadasuma da outra por uma primeira, segunda e terceira interrupções laterais fron-tais, como, por exemplo, pelas ranhuras 260, 262 e 264 que se estendemparalelas e uniformemente espaçadas sobre uma superfície lateral frontal266 de uma única placa de material semicondutor 268, ou por meio de inter-rupções laterais traseiras correspondentes sobre a superfície lateral traseira.Eletrodos laterais frontal e traseiro, mostrados nas referências numéricas270 e 272, por exemplo, são conectados ao lado frontal e traseiro, respecti-vamente, de cada sub-célula 252, 254, 256, e 258, e cada qual tem um ter-minador lateral frontal 274 e um terminador lateral traseiro 276. Os termina-dores laterais frontal e traseiro 274 e 276 podem ser conectados juntos u-sando os fios 251, 253, e 255, conforme mostrado, a fim de conectar cadasub-célula individual 252, 254, 256 e 258 em série de modo a prover um úni-co módulo com uma saída de tensão pelos terminadores 278 e 274, de a-proximadamente quatro vezes a saída de tensão de uma única sub-célula.
A partir do apresentado acima, será apreciado que cada sub-célula, em todas as modalidades descritas, é conectada a uma sub-célulaadjacente ou a outra sub-célula ou a outro equipamento eletrônico, usandoos terminadores que se estendem fora do perímetro da própria placa, o usodos eletrodos com terminadores que se estendem para fora do perímetro daprópria placa facilita a simples fabricação de módulos de células solares sema exigência de técnicas de fabricação de semicondutores para conectar sub-células adjacentes na mesma placa entre si, com tem sido a prática da téc-nica anterior. Esta simplificação na fabricação de módulos de células solarespode reduzir o custo de fabricação.
A experimentação mostra que a distância entre uma borda daplaca de material semicondutor e uma ranhura ou recesso mais próximo ouentre recessos adjacentes no mesmo lado da placa que delineia sub-célulasé desejavelmente não inferior a 3 cm a fim de evitar uma derivação atravésda área de contato de massa, entre sub-células adjacentes. Parece que, àmedida que a distância se torna menor que 3 cm, a eficiência das sub-células tende á diminuir ao ponto de tornar a placa não mais economicamen-te viável. Será apreciado, no entanto, que, se a viabilidade econômica nãofor uma questão preponderante, a distância entre uma borda ou recessosadjacentes no lado frontal e os recessos adjacentes no lado traseiro poderáser inferior a 3 cm.
Foi ainda observado que uma placa de material semicondutor deuma dada área produz eletricidade em uma determinada força de saída. Foiigualmente observado que, mesmo que esta placa de material semicondutortenha uma junção tipo p/n interrompida ou uma metalização lateral traseirainterrompida, conforme acima descrito, a força de saída da placa como umtodo será virtualmente igual à saída de força antes de a junção tipo p/n ou ametalização lateral traseira ser interrompida. Por exemplo, quando uma pla-ca única é dividida em duas sub-células iguais, conforme acima descrito, eas duas sub-células são conectadas juntas em série, a saída de corrente domódulo como um todo será de aproximadamente meia saída de corrente daplaca antes de as sub-células serem formadas, e a tensão de circuito abertoserá de aproximadamente duas vezes a tensão de circuito aberto da placaantes de as sub-células serem formadas.
Embora tenham sido descritas e ilustradas modalidades especí-ficas da presente invenção, tais modalidades devem ser consideradas ilus-trativas da presente invenção e não como Iimitantes da invenção, conformeconcebida de acordo com as reivindicações em anexo.

Claims (77)

1. Aparelho de célula solar, compreendendo:- uma placa de material semicondutor tendo:- uma superfície lateral frontal e uma superfície lateral traseirametalizada;- uma junção tipo p/n de material semicondutor entre a dita su-perfície lateral frontal e a dita superfície lateral traseira;- pelo menos uma interrupção lateral frontal que se estende aolongo de pelo menos uma porção da dita superfície lateral frontal e se esten-de para a dita placa a uma profundidade suficiente para interromper a junçãotipo p/n de material semicondutor de modo a definir uma pluralidade de se-ções de junção tipo p/n separadas dentro da placa e definir porções de su-perfície lateral frontal separadas associadas às respectivas ditas seções dejunção tipo p/n separadas; e- uma interrupção lateral traseira que se estende ao longo deuma porção da dita superfície lateral traseira metalizada, geralmente opostaà dita interrupção lateral frontal, de modo a definir uma pluralidade de por-ções de superfície lateral traseira metalizadas separadas associadas às res-pectivas ditas seções de junção tipo p/n e em contato elétrico com as res-pectivas ditas seções de junção tipo p/n.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, no qual a dita in-terrupção lateral frontal compreende pelo menos um recesso lateral frontal.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, no qual o dito pelomenos um recesso compreende uma ranhura lateral frontal na dita superfícielateral frontal.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, no qual a dita pla-ca tem uma borda de perímetro e no qual a dita ranhura lateral frontal seestende entre dois pontos sobre a dita borda de perímetro.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, no qual os ditosdois pontos estão nas bordas opostas da dita placa.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, no qual a dita in-terrupção lateral traseira compreende pelo menos um recesso de metaliza-ção na dita superfície lateral traseira metalizada, o dito recesso de metaliza-ção expondo uma porção exposta da dita superfície lateral traseira da ditaplaca.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, no qual o dito re-cesso de metalização compreende uma ranhura de metalização.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, no qual a dita ra-nhura lateral frontal e a dita ranhura de metalização são geralmente parale-las uma à outra.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, no qual a dita ra-nhura de metalização tem uma largura maior que uma largura da dita ranhu-ra lateral frontal.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, no qual a ditainterrupção lateral traseira compreende uma ranhura lateral traseira na ditaporção exposta da dita superfície lateral traseira.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, no qual a ditaranhura lateral frontal e a dita ranhura lateral traseira possuem eixos que seassentam em um plano que se estende em um ângulo oblíquo para a ditasuperfície lateral frontal.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, no qual a ditaranhura de metalização e a dita ranhura lateral traseira possuem eixos para-lelos e espaçados entre si.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, no qual a ditainterrupção lateral frontal compreende uma barreira de junção tipo p/n.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, no qual a ditabarreira de junção tipo p/n compreende uma porção da dita placa, na qualuma junção tipo p/n não foi formada.
15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, no qual a ditabarreira de junção tipo p/n se estende em uma linha.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, no qual a ditaplaca tem uma borda de perímetro e no qual a dita barreira de junção tipop/n se estende entre dois pontos na dita borda de perímetro.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, no qual os ditosdois pontos se encontram nas bordas opostas da dita placa.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, no qual a ditainterrupção lateral traseira compreende pelo menos um recesso de metaliza-ção na dita superfície lateral traseira metalizada, o dito recesso de metaliza-ção expondo uma porção exposta da dita superfície lateral traseira da placa.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, no qual o ditorecesso de metalização compreende uma ranhura de metalização.
20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, no qual a ditabarreira de junção tipo p/n e a dita ranhura de metalização são de modo ge-ral paralelas uma à outra.
21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, no qual a ditaranhura de metalização tem uma largura e a dita barreira de junção tipo p/ntem uma largura, e no qual a dita largura de ranhura de metalização é maiorque a dita largura de barreira de junção tipo p/n.
22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, no qual a ditainterrupção lateral traseira compreende uma ranhura lateral traseira na ditaporção exposta da dita superfície lateral traseira.
23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, no qual a ditabarreira de junção tipo p/n e a dita ranhura lateral traseira possuem eixosque se assentam em um plano que se estende em um ângulo oblíquo para adita superfície lateral frontal.
24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, no qual a ditaranhura de metalização e a dita ranhura lateral traseira possuem eixos para-lelos e espaçados entre si.
25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, compreendendoainda respectivos conjuntos de coletores de corrente em respectivas porçõesde superfície lateral frontal, cada um dos ditos respectivos conjuntos de cole-tores de corrente estando em contato elétrico com uma respectiva seção dejunção tipo p/n.
26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, no qual os ditoscoletores de corrente de cada conjunto incluem contatos elétricos separadosna dita superfície lateral frontal.
27. Aparelho, de acordo com a reivindicação 26, no qual os ditoscoletores de corrente são dispostos em um arranjo.
28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 27, no qual os ditoscoletores de corrente incluem uma pluralidade de dedos paralelos, espaça-dos entre si.
29. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, compreenden-do ainda eletrodos laterais frontais conectados aos respectivos ditos conjun-tos de coletores de corrente, cada eletrodo lateral frontal compreendendo umterminador lateral frontal fora de um perímetro da dita placa de material se-micondutor de modo a conectar a dita seção de junção tipo p/n de materialsemicondutor correspondente a um circuito.
30. Aparelho, de acordo com a reivindicação 29, no qual cadaum dos ditos eletrodos laterais frontais compreende pelo menos um condutortendo uma porção que se estende para fora de um perímetro da dita placade material semicondutor, e no qual os ditos terminadores laterais frontaisassociados aos respectivos eletrodos laterais frontais incluem respectivasditas porções que se estendem para fora do dito perímetro da dita placa dematerial semicondutor.
31. Aparelho, de acordo com a reivindicação 29, no qual cadaum dos ditos terminadores laterais frontais compreende um respectivo bar-ramento lateral frontal, e no qual cada um dos ditos eletrodos laterais frontaiscompreende uma pluralidade de condutores elétricos espaçados entre si,cada qual conectado a um barramento lateral frontal comum.
32. Aparelho, de acordo com a reivindicação 31, no qual os ditoscondutores da dita pluralidade de condutores possuem porções de termina-ção que se estendem além de uma borda de perímetro da dita placa de ma-terial semicondutor, e no qual os ditos condutores possuem porções que sãoconectadas ao dito barramento lateral frontal.
33. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, no qual cadaum dos ditos eletrodos laterais frontais compreende um filme oticamentetransparente e eletricamente isolante, tendo uma superfície, uma camadaadesiva sobre a dita superfície do dito filme de modo a prender o filme emuma porção de superfície lateral frontal correspondente, e no qual a dita plu-ralidade de condutores elétricos espaçados entre si é embutida na camadaadesiva, e no qual a dita pluralidade de condutores elétricos espaçados en-tre si é embutida na camada adesiva, e no qual os ditos condutores elétricospossuem, cada qual, uma superfície de condutor que se projeta a partir dacamada adesiva, e uma liga que faz a ligação dos ditos condutores elétricoscom pelo menos alguns dos ditos contatos elétricos de tal modo que a cor-rente coletada a partir da dita célula solar pelos ditos contatos elétricos sejajuntada pelos ditos condutores elétricos.
34. Aparelho, de acordo com a reivindicação 29, no qual cadauma das ditas porções de superfície lateral traseira metalizadas separadascompreende uma metalização de modo geral co-extensiva ou adjacente auma seção de junção tipo p/n correspondente e em contato elétrico com amesma.
35. Módulo de célula solar de alta tensão compreendendo o apa-relho de acordo com a reivindicação 34, e compreendendo ainda eletrodoslaterais traseiros conectados às respectivas porções de superfície lateraltraseira metalizadas, cada eletrodo lateral traseiro compreendendo um ter-minador lateral traseiro fora do perímetro da dita placa de material semicon-dutor, de modo a conectar a dita correspondente seção de junção tipo p/n dematerial semicondutor ao circuito.
36. Módulo de célula solar de alta tensão, de acordo com a rei-vindicação 35, no qual cada qual dentre os ditos eletrodos laterais traseiroscompreende pelo menos um condutor tendo uma porção que se estendepara fora do perímetro da dita placa de material semicondutor, e no qual osditos terminadores laterais traseiros associados aos respectivos ditos eletro-dos laterais traseiros incluem respectivas ditas porções que se estendempara fora do perímetro da placa.
37. Módulo de célula solar de alta tensão, de acordo com a rei-vindicação 35, no qual cada um dos ditos terminadores laterais traseiroscompreende um respectivo barramento lateral traseiro, e no qual cada qualdentre os ditos eletrodos laterais traseiros compreende uma pluralidade decondutores elétricos espaçados entre si, cada qual conectado a um barra-mento lateral traseiro comum.
38. Módulo de célula solar de alta tensão, de acordo com a rei-vindicação 37, no qual os ditos condutores da dita pluralidade de condutorespossuem porções de terminação que se estendem além de uma borda deperímetro da dita placa de material semicondutor, e no qual os ditos condu-tores possuem porções conectadas ao dito barramento lateral traseiro.
39. Módulo de célula solar de alta tensão, de acordo com a rei-vindicação 35, no qual o dito eletrodo lateral traseiro compreende um filmeeletricamente isolante tendo uma segunda superfície, uma segunda camadaadesiva sobre a dita segunda superfície de modo a prender o filme em umacorrespondente porção de superfície lateral traseira metalizada, e no qual odito pelo menos um condutor elétrico é embutido na segunda camada adesi-va, e no qual o dito pelo menos um condutor elétrico tem uma segunda su-perfície de condutor que se projeta a partir da dita segunda camada adesiva,e uma liga que faz a ligação do dito pelo menos um condutor elétrico com adita porção de superfície exterior metalizada de tal modo que a corrente su-prida para a dita célula solar seja suprida para a dita superfície exterior me-talizada pelo dito pelo menos um condutor elétrico.
40. Sistema de célula solar, compreendendo o módulo de célulasolar de acordo com a reivindicação 35, e compreendendo ainda um meio demodo a conectar eletricamente um terminador lateral frontal associado àprimeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor da placa a umterminador lateral traseiro de uma segunda seção de junção tipo p/n de ma-terial semicondutor de modo a conectar eletricamente as ditas primeira esegunda seções de junção tipo p/n de material semicondutor em série.
41. Sistema de célula solar, de acordo com a reivindicação 40,no qual o dito meio para eletricamente conectar o dito terminador lateral fron-tal associado à dita primeira seção de junção tipo p/n de material semicondu-tor ao dito terminador lateral traseiro da dita segunda seção de junção tipop/n de material semicondutor é operacionalmente configurado de modo adiretamente conectar o dito terminador lateral frontal associado à dita umaseção de junção tipo p/n de material semicondutor ao dito terminador lateraltraseiro associado à dita segunda junção tipo p/n de material semicondutor.
42. Sistema de célula solar, compreendendo um primeiro e se-gundo aparelhos de célula solar, de acordo com a reivindicação 35, dispos-tos adjacentes um ao outro, e compreendendo ainda um meio para conectareletricamente um terminador lateral frontal associado a uma junção tipo p/nde material semicondutor do dito primeiro aparelho a um terminador lateraltraseiro associado a uma seção de junção tipo p/n de material semicondutordo dito segundo aparelho de célula solar.
43. Processo para a fabricação de um aparelho de célula solar apartir de uma placa de material semicondutor tendo uma superfície lateralfrontal, uma superfície lateral traseira metalizada e uma junção de materialsemicondutor tipo p/n entre as mesmas, o processo compreendendo as eta-pas de:- fazer com que uma interrupção lateral frontal se estenda aolongo de pelo menos uma porção da dita superfície lateral frontal e se esten-da para a dita placa a uma profundidade suficiente para interromper a ditajunção tipo p/n de material semicondutor de modo a definir uma pluralidadede seções de junção tipo p/n separadas dentro da placa e de modo a definiras porções de superfície lateral frontal separadas associadas às respectivasseções de junção tipo p/n separadas; e- fazer com que uma interrupção lateral traseira se estenda aolongo de uma porção da dita superfície lateral traseira metalizada, de modogeral oposta à dita interrupção lateral frontal, de modo a definir uma plurali-dade de porções de superfície lateral traseira metalizadas separadas asso-ciadas às respectivas ditas seções de junção tipo p/n e em contato elétricocom as respectivas ditas seções de junção tipo p/n.
44. Processo, de acordo com a reivindicação 43, no qual a etapade fazer com que uma interrupção lateral frontal se estenda ao longo de pelomenos uma porção da superfície lateral frontal compreende a formação depelo menos um recesso lateral frontal na dita superfície lateral frontal.
45. Processo, de acordo com a reivindicação 44, no qual a for-mação do dito pelo menos um recesso compreende a formação de uma ra-nhura lateral frontal na dita superfície lateral frontal.
46. Processo, de acordo com a reivindicação 45, no qual a ditaplaca tem umá borda de perímetro, e no qual a formação do dito recessolateral frontal compreende a etapa de fazer com que o dito recesso lateralfrontal se estenda entre dois pontos sobre a dita borda de perímetro.
47. Processo, de acordo com a reivindicação 46, no qual a ditaetapa de fazer com que o dito recesso lateral frontal se estenda entre doispontos sobre a dita borda de perímetro compreende a etapa de fazer comque o recesso lateral frontal se estenda entre dois pontos nas bordas opos-tas da dita placa.
48. Processo, de acordo com a reivindicação 45, no qual a etapade fazer com que a dita interrupção lateral traseira se estenda ao longo deuma porção da dita superfície lateral traseira metalizada compreende a for-mação de pelo menos um recesso de metalização na dita superfície lateraltraseira metalizada, o dito recesso de metalização expondo uma porção ex-posta da dita superfície lateral traseira da dita placa.
49. Processo, de acordo com a reivindicação 48, no qual a for-mação do dito recesso lateral traseiro compreende a formação de uma ra-nhura de metalização na dita superfície lateral traseira metalizada.
50. Processo, de acordo com a reivindicação 48, no qual a for-mação da dita ranhura lateral frontal e a formação da dita ranhura de metali-zação compreende a etapa de fazer com que a dita ranhura lateral frontal ea dita ranhura de metalização fiquem de modo geral paralelas uma à outra.
51. Processo, de acordo com a reivindicação 49, no qual a for-mação da dita ranhura lateral frontal e da dita ranhura de metalização com-preende a etapa de fazer com que a dita ranhura de metalização tenha umalargura maior que a largura da dita ranhura lateral frontal.
52. Processo, de acordo com a reivindicação 48, no qual a etapade fazer com que a dita interrupção lateral traseira se estenda ao longo deuma porção da dita superfície lateral traseira metalizada compreende a for-mação de uma ranhura lateral traseira na dita porção exposta da dita super-fície lateral traseira.
53. Processo, de acordo com a reivindicação 52, no qual a for-mação da dita ranhura lateral traseira compreende a formação da dita ranhu-ra lateral frontal e da dita ranhura lateral traseira de tal modo que a dita ra-nhura lateral frontal e a dita ranhura lateral traseira possuam eixos que seassentam em um plano que se estende em um ângulo oblíquo para a ditasuperfície lateral frontal.
54. Processo, de acordo com a reivindicação 52, no qual a for-mação da dita ranhura lateral traseira compreende a formação da dita ranhu-ra lateral traseira de tal modo que a dita ranhura de metalização e a dita ra-nhura lateral traseira tenham eixos paralelos e espaçados entre si.
55. Processo, de acordo com a reivindicação 43, no qual a etapade fazer com que a dita interrupção lateral frontal se estenda ao longo depelo menos uma porção da dita superfície lateral frontal compreende a for-mação de uma barreira de junção tipo p/n na dita superfície lateral frontal.
56. Processo, de acordo com a reivindicação 56, no qual a for-mação da dita barreira de junção tipo p/n compreende a etapa de fazer comque uma porção da dita placa seja blindada a partir da formação de junçãotipo p/n, a dita porção atuando como a dita barreira de junção tipo p/n.
57. Processo, de acordo com a reivindicação 55, no qual a for-mação da dita barreira de junção tipo p/n compreende a etapa de fazer comque a dita barreira de junção tipo p/n se estenda em uma linha.
58. Processo, de acordo com a reivindicação 57, no qual a ditaplaca tem uma borda de perímetro, e no qual a dita etapa de fazer com quea dita barreira de junção tipo p/n se estenda em uma linha compreende ofato de a barreira de junção tipo p/n se estender entre dois pontos sobre adita borda de perímetro.
59. Processo, de acordo com a reivindicação 58, no qual a etapade fazer com que a dita barreira de junção tipo p/n se estenda entre os ditosdois pontos compreende o fato de a dita barreira de junção tipo p/n se es-tender entre dois pontos sobre as porções de borda opostas da dita placa.
60. Processo, de acordo com a reivindicação 55, no qual a etapade fazer com que a dita interrupção lateral traseira se estenda ao longo deuma porção da dita superfície lateral traseira metalizada compreende a for-mação de pelo menos um recesso de metalização na superfície lateral tra-seira metalizada, o dito recesso de metalização expondo uma porção expos-ta da dita superfície lateral traseira.
61. Processo, de acordo com a reivindicação 60, no qual a for-mação do dito recesso de metalização compreende a formação de uma ra-nhura de metalização.
62. Processo, de acordo com a reivindicação 61, no qual a for-mação da dita ranhura de metalização compreende a etapa de fazer comque a dita barreira de junção tipo p/n e a dita ranhura de metalização se es-tendam de modo geral paralelas uma à outra.
63. Processo, de acordo com a reivindicação 61, no qual a for-mação da dita ranhura de metalização compreende a etapa de fazer comque a dita ranhura de metalização tenha uma largura maior que a largura dadita barreira de junção tipo p/n.
64. Processo, de acordo com a reivindicação 60, no qual a etapade fazer com que a dita interrupção lateral traseira se estenda ao longo deuma porção da dita superfície lateral traseira metalizada compreende a for-mação de uma ranhura lateral traseira na dita porção exposta da dita super--1 fície lateral traseira.
65. Processo, de acordo com a reivindicação 64, no qual a for-mação da dita ranhura lateral traseira compreende o fato de a dita barreirade junção tipo p/n e a dita ranhura lateral traseira possuírem eixos que seassentam em um plano que se estende em um ângulo oblíquo à dita superfí-cie lateral frontal.
66. Processo, de acordo com a reivindicação 64, no qual a for-mação da dita ranhura lateral traseira pode compreende a formação da ditaranhura lateral traseira de tal modo que a dita ranhura de metalização e adita ranhura lateral traseira tenham eixos paralelos e espaçados entre si.
67. Processo, de acordo com a reivindicação 43, compreenden-do ainda a formação de respectivos conjuntos de coletores de corrente nasrespectivas porções de superfície lateral frontal, cada um dos ditos respecti-vos conjuntos de coletores de corrente estando em contato elétrico com umarespectiva seção de junção tipo p/n.
68. Processo, de acordo com a reivindicação 67, no qual a for-mação dos ditos coletores de corrente de cada conjunto compreende a for-mação de contatos elétricos separados em cada conjunto, na superfície late-ral frontal.
69. Processo, de acordo com a reivindicação 68, no qual a for-mação dos ditos contatos elétricos compreende a etapa de fazer com que osditos contatos elétricos fiquem dispostos em um arranjo.
70. Processo, de acordo com a reivindicação 69, no qual forma-ção dos ditos coletores de corrente compreende a formação de uma plurali-dade de dedos paralelos espaçados entre si.
71. Processo, de acordo com a reivindicação 67, compreenden-do ainda a conexão de eletrodos laterais frontais aos respectivos ditos con-juntos de coletores de corrente, cada eletrodo lateral frontal compreendendoum terminador lateral frontal fora de um perímetro da dita placa de materialsemicondutor de modo a conectar a dita correspondente seção de junçãotipo p/n de material semicondutor a um circuito.
72. Processo para a fabricação de um módulo de célula solar dealta tensão, o processo compreendendo o processo de acordo com a reivin-dicação 71, e compreendendo ainda a conexão de eletrodos laterais trasei-ros às respectivas ditas porções de superfície lateral traseira metalizadas,cada eletrodo lateral traseiro compreendendo um terminador lateral traseirofora de um perímetro da dita placa de material semicondutor de modo a co-nectar a dita correspondente seção de junção tipo p/n de material semicon-dutor ao circuito.
73. Processo para a fabricação de um sistema de célula solar, oprocesso compreendendo o processo de acordo com a reivindicação 72, ecompreendendo ainda a conexão elétrica de um terminador lateral frontalassociado a uma primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutorda placa a um terminador lateral traseiro de uma segunda seção de junçãotipo p/n de material semicondutor da placa de modo a eletricamente conectaras ditas primeira e segunda seções de junção tipo p/n de material semicon-dutor em série.
74. Processo, de acordo com a reivindicação 73, no qual a co-nexão elétrica do dito terminador lateral frontal associado à dita primeira se-ção de junção tipo p/n de material semicondutor ao dito terminador lateraltraseiro associado à dita segunda seção de junção tipo p/n de material semi-condutor compreende a conexão direta do dito terminador lateral frontal as-sociado à dita primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor aodito terminador lateral traseiro associado à dita segunda junção tipo p/n dematerial semicondutor.
75. Processo para a fabricação de um sistema de célula solar dealta tensão, utilizando um módulo de célula solar compreendendo uma placade material semicondutor tendo uma superfície lateral frontal, uma superfícielateral traseira metalizada, uma junção tipo p/n de material semicondutorentre a dita superfície lateral frontal e a dita superfície lateral traseira, pelomenos uma interrupção lateral frontal que se estende ao longo de pelo me-nos uma porção da dita superfície lateral frontal e se estende para a dita pla-ca a uma profundidade suficiente para interromper a dita junção tipo p/n dematerial semicondutor de modo a definir uma pluralidade de seções de jun-ção tipo p/n separadas dentro da placa e de modo a definir as porções desuperfície lateral frontal separadas associadas às respectivas ditas seçõesde junção tipo p/n separadas, uma interrupção lateral traseira que se esten-de ao longo de uma porção da dita superfície lateral traseira metalizada, demodo geral oposta à dita interrupção lateral frontal, de modo a definir umapluralidade de porções de superfície lateral traseira metalizadas separadasassociadas às respectivas ditas seções de junção tipo p/n e em contato elé-trico com as respectivas ditas seções de junção tipo p/n, os respectivos con-juntos de coletores de corrente das respectivas porções de superfície lateralfrontal, cada um dos ditos respectivos conjuntos de coletores de correnteestando em contato elétrico com uma respectiva seção de junção tipo p/n, oseletrodos laterais frontais conectados aos respectivos ditos conjuntos de co-Ietores de corrente, cada eletrodo lateral frontal compreendendo um termi-nador lateral frontal fora de um perímetro da dita placa de material semicon-dutor, para a conexão da dita correspondente seção de junção tipo p/n dematerial semicondutor a um circuito, e os eletrodos laterais traseiros conec-tados às respectivas porções de superfície lateral traseira metalizadas, cadaeletrodo lateral traseiro compreendendo um terminador lateral traseiro forade um perímetro da dita placa de material semicondutor, para a conexão dadita correspondente seção de junção tipo p/n de material semicondutor aocircuito, o processo compreendendo:- a conexão de um dos ditos terminadores laterais frontais asso-ciados a uma primeira seção de junção tipo p/n de material semicondutor aum dos ditos terminadores laterais traseiros de um eletrodo lateral traseiroassociado a uma segunda seção de junção tipo p/n.
76. Processo, de acordo com a reivindicação 75, no qual a co-nexão de um dos ditos terminadores laterais frontais associados a uma pri-meira seção de junção tipo p/n de material semicondutor a um dos ditos ter-minadores laterais traseiros de um eletrodo lateral traseiro associado a umasegunda seção de junção tipo p/n compreende a etapa de conectar um dosditos terminadores laterais frontais associados a uma primeira seção de jun-ção tipo p/n de material semicondutor a um dos ditos terminadores lateraistraseiros de um eletrodo lateral traseiro associado a uma segunda seção dejunção tipo p/n da mesma placa.
77. Processo, de acordo com a reivindicação 75, no qual a co-nexão de um dos ditos terminadores laterais frontais associados a uma pri-meira seção de junção tipo p/n de material semicondutor a um dos ditos ter-minadores laterais traseiros de um eletrodo lateral traseiro associado a umasegunda seção de junção tipo p/n compreende a etapa de conectar um dosditos terminadores laterais frontais associados a uma primeira seção de jun-ção tipo p/n de material semicondutor a um dos ditos terminadores lateraistraseiros de um eletrodo lateral traseiro a uma segunda seção de junção tipop/n de uma placa diferente.
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