DE102008040332A1

DE102008040332A1 - Rückseitenkontaktierte Solarzelle

Info

Publication number: DE102008040332A1
Application number: DE102008040332A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Isenberg; Maximilian Scherff
Original assignee: Q Cells SE
Current assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: DE102008040332B4

Abstract

Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) mit einer Halbleiterschicht (3), mehreren rückseitig auf der Halbleiterschicht (3) angeordneten Elektroden (5, 7) umfassend Elektroden (5) einer ersten Polarität und Elektroden (7) einer zweiten Polarität derart, dass die Elektroden (5, 7) Basiselektroden und Emitterelektroden bilden, wobei die Basiselektroden durch ein flächiges Ineinandergreifen mit den Emitterelektroden einen Interdigitalbereich (9) bilden, und einer mit den Elektroden (5) der ersten Polarität elektrisch verbundenen Busschicht (53) zum Sammeln von elektrischem Strom aus den Elektroden (5) der ersten Polarität, wobei auf einer dem Interdigitalbereich (9) abgewandten Seite der Busschicht (53) rückseitig auf der Halbleiterschicht (3) zumindest abschnittsweise eine mit den Elektroden (7) der zweiten Polarität verbundene Zusatzelektrode (75) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine rückseitenkontaktierte Solarzelle. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Solarmodul, das aus einer Mehrzahl derartiger Solarzellen aufgebaut ist.
Bei rückseitenkontaktierten Solarzellen sind sowohl die Basis- als auch die Emitterelektroden zum Abgreifen des aufgrund der Lichteinstrahlung in einer Halbleiterschicht erzeugten elektrischen Stromes, zumindest teilweise rückseitig auf der Halbleiterschicht gebildet, also auf der bei Gebrauch der Solarzelle der Lichteinstrahlung abgewandten Halbleiterschichtseite. Hierbei kann es sich auch beispielsweise um auf Basis des Emitter Wrap Through (EWT) genannten Kontaktierungsverfahrens hergestellte Solarzellen handeln. Bei diesen EWT-Solarzellen sind die Emitterelektroden zwar mit auf der Lichteinfallseite der Halbleiterschicht ausgebildeten Dotierungsbereichen verbunden. Die Emitterelektroden werden jedoch von der Lichteinfallseite auf die Halbleiterschicht-Rückseite geführt, um eine einfachere Verlötung der Solarzelle zu erlauben. Die WO 2006/042698 A1 beschreibt beispielsweise die Herstellung und den Aufbau einer rückseitenkontaktierten Solarzelle.
Üblicherweise sind die rückseitig auf der Halbleiterschicht gebildeten Basis- und Emitterelektroden fingerartig ausgebildet und greifen kammartig ineinander. Der kammartige Bereich wird üblicherweise als Interdigitalbereich bezeichnet. Die Basiselektroden sind an einem Rand dieses Interdigitalbereichs mit einer oder mehreren Basisbusschichten verbunden, welche den elektrischen Strom aus einer Mehrzahl von Basiselektroden sammeln. Entsprechend ist auf der anderen Seite des Interdigitalbereichs eine oder mehrere mit einer Mehrzahl von Emitterelektroden verbundene Emitterbusschicht gebildet. Die 1 sowie 2a und 2b zeigen schematisch die Anordnungen der Kontaktierungen einer Variante derartiger rückseiten kontaktierter Solarzellen in Draufsicht und in Querschnittsansicht. Die Basis- und die Emitterbusschicht bilden Abgriffe für die Solarzelle, an denen die in der Solarzelle entstehenden Ströme entnommen werden können. Hierzu ist es erforderlich, Verbindungsleitungen oder -drähte beispielsweise mittels Lötpunkten mit den Busschichten elektrisch zu kontaktieren.
Bei Gebrauch der Solarzelle findet aufgrund von Lichteinstrahlung in der Halbleiterschicht eine Ladungsträgertrennung statt. Die hierdurch erzeugten Ladungsträger, Löcher und Elektronen, werden insbesondere im Halbleiterbereich oberhalb des Interdigitalbereichs zu den zugehörigen Elektroden geleitet, in denen folglich ein Stromfluss erzeugt wird. Die in den Elektroden fließenden Ströme werden in den Busschichten gesammelt und über die hiermit verlöteten Verbindungsleitungen als Solarstrom genutzt.
In der Regel findet auch in den Halbleiterbereichen oberhalb der Busschichten Ladungsträgertrennung statt. Zumindest eine Sorte der so erzeugten Ladungsträger muss in diesem Fall von dort in Richtung des Interdigitalbereichs wandern, um in den zugehörigen Elektroden einen Stromfluss zu bewirken. Je nach Ausgestaltung der Solarzelle können hierbei Serienwiderstandsverluste und/oder Rekombinationsverluste auftreten. Bei diffusionsgesteuerten Solarzellen beträgt die freie Weglänge oftmals nur rund 0,1 bis 1 Millimeter. Dadurch, dass die Busschichten zumindest abschnittsweise eine Mindestbreite von mehr als einem Millimeter aufweisen beziehungsweise verbreitert sein müssen, um eine Verlötung zu ermöglichen, treten im Halbleiterbereich oberhalb der Busschichten Effizienz-Verluste auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die aufgrund des Vorhandenseins von Busschichten auftretenden Effizienz-Verluste in Solarzellen zu vermindern.
Die Aufgabe wird mittels einer rückseitenkontaktierten Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels eines Solarmoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, für die oberhalb der Busschichten in der Halbleiterschicht erzeugten Ladungsträger mittels der von dem Interdigitalbereich aus gesehen hinter der Busschicht angeordneten Zusatzelektrode, welche eine dieser Busschicht entgegen gesetzte Polarität aufweist, einen zusätzlichen Ladungsträger-Transportweg zu bieten. Hierdurch ergeben sich für die Ladungsträger weniger Gelegenheiten, im Halbleitermaterial zu rekombinieren, so dass die Effizienz der Solarzelle steigt. Bevorzugt ist die rückseitenkontaktierten Solarzelle eine rückseitensammelnde Solarzelle. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung schließt der Begriff der rückseitenkontaktierten Solarzelle jedoch nicht aus, dass die Kontaktelektroden der Solarzelle teilweise auch auf der Lichteinfallseite der Halbleiterschicht beziehungsweise der Solarzelle gebildet sind. Beispiele hierfür sind Emitter-Wrap-Through-Solarzellen (EWT-Solarzellen), Metallization-Wrap-Through-Solarzellen und ähnliche Kontaktierungsformen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist rückseitig auf der Halbleiterschicht eine mit den Elektroden der zweiten Polarität elektrisch verbundene weitere Busschicht angeordnet, wobei zumindest abschnittsweise auf der dem Interdigitalbereich abgewandten Seite der weiteren Busschicht eine mit den Elektroden der ersten Polarität verbundene weitere Zusatzelektrode rückseitig auf der Halbleiterschicht angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Kontaktierung der Solarzelle somit Busschichten oder Busbars beider Polaritäten, nämlich eine Basis- und eine Emitterbusschicht und jeweils hinter den Busschichten angeordnete Zusatzelektroden.
Vorzugsweise sind die Elektroden der ersten Polarität, die Elektroden der zweiten Polarität, die Busschicht, die weitere Busschicht, die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode in einer gemeinsamen Metallisierungsebene gebildet. Hierdurch können bei der Herstellung der Solarzelle Material und Herstellungsschritte und damit Herstellungszeit eingespart werden. Alternativ können auch einzelne oder mehrere der hier aufgezählten Elektroden und Schichten mehrschichtig und/oder mittels Mehrschichtverfahren gebildet sein, um eine größere Freiheit bei der Topologiegestaltung zu erzielen.
Bevorzugt sind die Elektroden der ersten Polarität, die Elektroden der zweiten Polarität, die Busschicht, die weitere Busschicht, die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode mittels Metallisierungsverfahren wie Siebdruck, Galvanisierung, Inkjetverfahren und/oder Aufdampfen auf der Halbleiterschicht aufgebracht. Neben Aufdampfen können auch andere geeignete (Dünnschicht)metallisierungsverfahren verwendet werden. Vorzugsweise wird hierbei Aluminium oder Kupfer für die Rückseitenkontaktierung verwendet.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung bilden die Busschicht einen verbreiterten Busschichtbereich und/oder die weitere Busschicht einen verbreiteten weiteren Busschichtbereich aus, der mehrere Millimeter breit und lang, bevorzugt drei bis fünf Millimeter breit und lang ausgebildet ist. Diese verbreiterten Busschichtbereiche bieten den Platz für Lötpads zum Kontaktieren von Zellverbindern mit den Busschichten elektrisch miteinander zu verschaltender Solarzellen.
Besonders bevorzugt sind der Busschichtbereich und/oder der weitere Busschichtbereich ein bis drei Millimeter breit und lang ausgebildet, bevorzugt etwa zwei Millimeter. Die durchschnittliche freie Weglänge von Ladungsträgern in einer Halbleiterschicht beträgt etwa 1 mm, so dass das Vorsehen einer Zusatzelektrode auch bei derart schmalen Busschichten sinnvoll ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Elektroden fingerartig ausgebildet. Diese greifen in dem Interdigitalbereich vorzugsweise kammartig ineinander. Zweckmäßigerweise nehmen die Elektroden in Richtung zu den zugehörigen Busschichten in ihrer Breite und/oder Dicke zu; dadurch lassen sich optimierte Stromleiteigenschaften realisieren.
Vorteilhafterweise ist die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode entlang eines Randes der Halbleiterschicht gebildet. Dies hat den Vorteil, dass Ladungsträger auch aus diesen Randbereichen entnommen und zur Stromherstellung genutzt werden.
Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode entlang der gesamten vom Interdigitalbereich abgewandten Seite der zugeordneten Busschicht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, möglichst vielen, oberhalb der Busschicht entstehenden Ladungsträgern einen zusätzlichen Transportweg über die Zusatzelektrode zu bieten, um die Effizient der Solarzelle zu erhöhen. In diesem Zusammenhang meint „zugeordnet” diejenige Busschicht, auf dessen dem Interdigitalbereich abgewandten Seite die Zusatzelektrode angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Zusatzelektrode von der Busschicht zumindest teilweise umgeben. Diese Ausführungsform kann insbesondere bei breiteren Busschichten von Vorteil sein, um die oberhalb der Busschicht in der Halbleiterschicht entstehenden Ladungsträger abzuführen, ohne dass diese die gesamte Busschichtbreite überwinden müssen. Mit anderen Worten, der Transportweg wird für eine gewisse Anzahl der Ladungsträger verkürzt und so der Rekombinationsverlust vermindert.
Vorteilhafterweise sind auf der Halbleiterschicht zumindest zwei durch die Busschicht getrennte Interdigitalbereiche gebildet. Auf diese Weise können auf der Halbleiterschicht mehrere Interdigitalbereiche mit kleinen Ausmaßen gebildet werden, welche miteinander in Reihe oder parallel verbunden sind.
In einer zweckmäßigen Ausführung unterteilt eine Zuleitung der Zusatzelektrode und/oder der weiteren Zusatzelektrode die zugeordnete Busschicht in mehrere Busschichtabschnitte. Hierdurch wird bei der Herstellung der Solarzelle ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der togologischen Gestaltung der Rückseitenkontaktierung eingeräumt.
Bevorzugterweise ist die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode von einer elektrischen Isolierung bedeckt. Die elektrische Isolierung kann bereits bei der Herstellung der Solarzelle mit einem der für die Solarzellenherstellung verwendeten Beschichtungsverfahren, beispielsweise als Dünnschicht, aufgetragen werden. Andererseits kann sie auch im Nachhinein beispielsweise als eine elektrisch isolierende Paste oder als Film aufgebracht werden.
Vorzugsweise sind bei dem Solarmodul die rückseitenkontaktierten Solarzellen mittels eines Verbindungselementes elektrisch miteinander kontaktiert, welches einen die Busschicht kontaktierenden Buskontakt und gegebenenfalls einen die weitere Busschicht kontaktierenden weiteren Buskontakt aufweist. Das Verbindungselement kann auch aus einer einfachen Leitung oder Verdrahtung bestehen. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um einen so genannten Verbindungsknochen, welcher mittels Verlöten oder mittels anderer Verbindungstechniken, beispielsweise Klemmen oder Verwenden von Haftmitteln, eine elektrische Verbindung der Solarzellen untereinander ausbildet.
Vorteilhafterweise weist das Verbindungselement auf einer den rückseitenkontaktierten Solarzellen zugewandten Seite eine Isolierschicht auf, die derartige Ausmaße aufweist, dass die Isolierschicht auf der Zusatzelektrode und/oder auf der weiteren Zusatzelektrode zu liegen kommt. Darüber hinaus kann die Isolierschicht derart ausgebildet sein, dass sich die Zusatzelektrode und/oder die weitere Zusatzelektrode in die Isolierschicht einpresst.
Eine solche Isolierschicht ist für den Fall nicht notwendig, wenn sich die Zusatzelektroden nicht entlang der gesamten Solarzellenkante erstrecken. Bei dieser Variante liegen entlang der Zellenkanten Kontaktabschnitte vor, bei denen zwischen der oder den Busschichten und der Zellenkante keine Zusatzelektroden entgegen gesetzter Polarität angeordnet sind. Entlang dieser Kontaktabschnitte kann die Verschaltung zweier Zellen mittels eines Zellverbinders in bekannter Weise vorgenommen werden, ohne dass eine Isolierschicht zur elektrischen Isolierung einer Zusatzelektrode vorgesehen sein muss.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen ist die der Vorderseite der Halbleiterschicht zugewandte Oberfläche des Verbindungselementes zumindest abschnittweise in ihrer optischen Anmutung der Vorderseite der Halbleiterschicht angepasst. Dies kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die auf dem Verbindungselement vorgesehene Isolierschicht eine entsprechende optische Ausgestaltung aufweist. Durch dieses Merkmal wird der optische Kontrast in den Zwischenräumen der miteinander verschalteten Solarzellen reduziert, so dass für einen äußeren Betrachter zwischen den Solarzellen im Solarmodul Lücken oder Zwischenräume weniger sichtbar und die individuellen Solarzellen weniger erkennbar sind.
Weitere Merkmale und Eigenschaften der rückseitenkontaktierten Solarzelle und des Solarmoduls werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele verdeutlicht.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Elektrodenstruktur einer Solarzelle gemäß dem Stand der Technik;
2a und 2b Ausschnitte von Querschnitten der Solarzelle aus 1 entlang der Schnittebenen IIa und IIb;
3 eine schematische Darstellung einer Elektrodenstruktur einer rückseitenkontaktierten Solarzelle mit Zusatzelektroden;
4a und 4b Ausschnitte von Querschnitten der Solarzelle aus 3 entlang der Schnittebenen IVa und IVb;
5 eine schematische Darstellung einer rückseitenkontaktierten Solarzelle mit einer mittleren Busschicht;
6 eine schematische Anordnung zweier Solarzellen;
7 zwei nebeneinander angeordnete, mittels eines Verbindungselementes zu einem Solarmodul verbundene Solarzellen im Querschnitt und
8 zwei Solarzellen mit einem Verbindungselement und mittels elektrischer Isolierung isolierten Zusatzelektroden.
Die 1 zeigt schematisch die Elektrodenstruktur auf der Rückseite einer Halbleiterschicht 3 einer rückseitenkontaktierten Solarzelle 1 gemäß dem Stand der Technik. Auf der beispielsweise in Form eines quadratischen Wafers bereitgestellten Halbleiterschicht 3 sind Elektroden 5, 7 gebildet, umfassend Elektroden einer ersten Polarität 5 und Elektroden einer zweiten Polarität 7, die in einem Interdigitalbereich 9 fingerförmig ineinander greifen. In der Regel handelt es sich bei den Elektroden der einen Polarität 5, 7 um Basiselektroden und bei den Elektroden der anderen Polarität 7, 5 um Emitterelektroden. Bei Gebrauch der Solarzelle 1 findet in der Halbleiterschicht 3 aufgrund von Lichteinfall eine Trennung von Ladungsträgern statt, also von Löchern und Elektronen. Die oberhalb des Interdigitalbereichs 9 erzeugten Ladungsträger bewirken einen Stromfluss in den Elektroden 5, 7.
Der Stromfluss in den Elektroden der ersten Polarität 5 wird zu einer hiermit verbundenen Busschicht 53 geleitet. Für den gleichen Zweck sind die Elektroden der zweiten Polarität 7 mit einer weiteren Busschicht 73 verbunden. Die Busschichten 53, 73 befinden sich in der 1 an zwei sich gegenüber liegenden Rändern der Halbleiterschicht 3 und weisen verbreiterte Busschichtbereiche 53a, 73a auf, welche dazu dienen, eine ausreichend große Verbindungsfläche beispielsweise zum Verlöten bereit zu stellen.
2a und 2b zeigen ausschnittsweise einen nicht maßstabsgerechten Querschnitt der Solarzelle 1 aus der 1 entlang der Schnittlinie IIa beziehungsweise IIb.
3 zeigt schematisch eine Variante der Solarzelle 1 mit einer Rückseitenkontaktierung, bei der diese eine Zusatzelektrode 75 aufweist, welche auf einer von dem Interdigitalbereich 9 abgewandten Seite der Busschicht 53 auf der Halbleiterschicht 3 angeordnet ist. In der hier gezeigten Ausführungsform ist ferner eine weitere Zusatzelektrode 55 auf der dem Interdigitalbereich 9 abgewandten Seite der weiteren Busschicht 73 gebildet. Der Interdigitalbereich 9 und die Busschichten 53, 73 sind wie in der 1 aufgebaut, mit dem Unterschied, dass eine der Elektroden der ersten Polarität 5 als eine Zusatzelektrodenzuleitung 55a ausgebildet ist, um die weitere Zusatzelektrode 55 mit der Busschicht 53 zu verbinden. Durch die weitere Zusatzelektrode 55 wird die weitere Busschicht 73 in zwei Busschichtabschnitte unterteilt, welche jeweils einen verbreiterten Busschichtbereich 73a aufweisen. Zusatzelektrodenzuleitungen 75a für die Verbindung der Busschichtabschnitte der weiteren Busschicht 73 mit der Zusatzelektrode 75 sind in der vorliegenden Ausführungsform entlang der Ränder des Interdigitalbereichs 9 gebildet, um eine Teilung der Busschicht 53 in Busschichtabschnitte zu vermeiden. Alternativ hierzu könnten einige oder auch alle Zusatzelektrodenzuleitungen 55a, 75a auch in einer anderen Metallisierungsebene als die der Elektroden 5, 7 und die Busschichten 53, 73 gebildet sein.
Die Busschichtbereiche 53a, 73a dienen als Verbindungsflächen zum Kontaktieren der Solarzelle 1, beispielsweise mit weiteren Solarzellen elektrisch in Reihe geschaltet. Die Anzahl der verbreiterten Busschichtbereiche 53a, 73a für jede Busschicht 53, 73 hängt im Wesentlichen vom Aufbau und Einsatzbereich der Solarzelle 1 ab, insbesondere von den Abmessungen der Solarzelle 1. Die Abmessungen der verbreiterten Busschichtbereiche 53a, 73a liegen entsprechend ihrer Funktion vorzugsweise im Millimeterbereich, um eine sichere Anbringung von Lötverbindungen zu ermöglichen. In den 1 und 3 sind die mit Zellverbindern über Lötpads zu kontaktierende Bereiche in den verbreiterten Busschichtbereichen 53a, 73a als gestrichelte Rechtecke schematisch und beispielhaft dargestellt.
In den 1 und 3 haben die Elektroden 5, 7 im Interdigitalbereich 9 eine einheitliche Breite entlang ihrer Erstreckungsrichtung auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 3 betrachtet. Da jedoch der durch jede Elektrode 5, 7 fließende Strom entlang der Elektrode 5, 7 in Richtung der zugehörigen Busschicht 53, 73 zunimmt, ist es vorteilhaft und oftmals üblich, wenn sich die Elektroden 5, 7 in diese Richtung entlang ihrer Erstreckungsrichtung verbreitern, wenn sie also getapert sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Dicke der Elektroden 5, 7 zur Busschicht 53, 73 hin vergrößert (getapert) ausgeführt sein. Ebenso sind die in der 3 dargestellten Zusatzelektrodenzuleitungen 55a, 75a im Wesentlichen genauso breit wie die Elektroden 5, 7 im Interdigitalbereich 9. Da die Zusatzelektrodenzuleitungen 55a, 75a jedoch die von den Zusatzelektroden eingesammelten Ströme zu den zugehörigen Busschichten 53, 73 leiten müssen, sind sie vorzugsweise dementsprechend dimensioniert und somit breiter und/oder dicker als die Elektroden 5,7 ausgebildet. Vorzugsweise sind auch sie in ihrer Breite und/oder Dicke getapert ausgeführt.
Die 4a und 4b zeigen ausschnittsweise nicht maßstabsgetreue, schematische Querschnitte der rückseitenkontaktierte Solarzelle 1 aus der 3 entlang der Schnittlinie IVa beziehungsweise IVb.
Bei der in den 3, 4a und 4b dargestellten Ausführungsform ist ein zusammenhängender Interdigitalbereich 9 vorgesehen, der von zwei Busschichten 53, 73 (von denen die eine Busschicht 73 in Busschichtabschnitte unterteilt ist) begrenzt wird. Die Zusatzelektroden 55, 75 sind entlang der Ränder der Halbleiterschicht 3 angeordnet und erstrecken sich über deren gesamte Breite.
Demgegenüber zeigt die 5 eine Ausführungsform, bei der zwei Interdigitalbereiche 9 vorgesehen sind, welche mittels einer dazwischen (und vorliegend als Mittelbusbar) angeordneten Busschicht 53 voneinander getrennt sind. In diesem Fall ist die mit der weiteren Busschicht 73 verbundene Zusatzelektrode 75 von der Busschicht 53 fast vollständig umgeben, nämlich bis auf einen für die Verbindung der Zusatzelektrode 75 mit seiner Zusatzelektrodenzuleitung 75a vorgesehenen Bereich an den Rändern der Halbleiterschicht 3.
In der 5 ragt die Zusatzelektrode 75 von oben und von unten kerbenartig in die mittlere Busschicht 53 ein, wobei ein zusammenhängender verbreiterter Busschichtbereich 53a als Platz für ein anzubringendes Lötpad für die spätere elektrische Kontaktierung übriggelassen ist. Alternativ kann die Zusatzelektrode 75 auch durchgehend ausgebildet sein, so dass die mittlere Busschicht 53 dann in zwei Busschichtabschnitte geteilt werden würde, welche in einer anderen Metallisierungsebene oder mittels Verlöten verbunden werden könnten.
In der Ausführungsform aus der 5 sind ferner äußere Busschichten 73 mit verbreiterten Busschichtbereichen 73a entlang zweier Ränder der Halbleiterschicht 3 vorgesehen, hinter denen hier keine weiteren Zusatzelektroden eingezeichnet sind. Vorzugsweise sind jedoch auch hier einseitig oder beidseitig die weiteren Zusatzelektroden 55 wie in der 3 dargestellt ausgebildet.
Zur Erreichung höherer Ströme oder Spannungen werden in der Regel mehrere Solarzellen in Reihe oder parallel zusammengeschaltet. 6 zeigt Ausschnitte rückseitenkontaktierter Solarzellen 1, 1', welche nebeneinander angeordnet sind, beispielsweise auf einem Solarmodulgehäuse. Die Solarzellen 1, 1' umfassen jeweils eine Halbleiterschicht 3, 3' mit Zusatzelektroden 55, 75 entsprechend der anhand der 3, 4a und 4b vorangehend beschriebenen Ausführungsform. Für eine Reihenverschaltung muss die Busschicht 53 der einen Halbleiterschicht 3' mit der weiteren Busschicht 73 der anderen Halbleiterschicht 3 elektrisch kontaktiert werden.
Die Verbindung der Solarzellen 1, 1' kann mittels Drähten oder üblichen Verbindermitteln aus elektrisch leitfähigen, dünnen Blechen erfolgen, welche mit den Busschichten 53, 73 verlötet werden. Eine weitere Möglichkeit der Verbindung ist in den 7 und 8 dargestellt. Diese zeigen Querschnittsansichten der entsprechend 6 angeordneten Solarzellen 1, 1'. Die Verbindung rückkontaktierter Solarzellen 1, 1' zu einem Solarzellen-String eines Solarmoduls 2 erfolgt mittels Verbindungselementen 20. Zum elektrischen Verbinden der Busschicht 53 der einen Solarzelle 1' mit der weiteren Busschicht 73 der anderen Solarzelle 1 weist das Verbindungselement 20 einen die Busschicht 53 kontaktierenden Buskontakt 25 sowie einen die weitere Busschicht 73 kontaktierenden weiteren Buskontakt 27 auf. Die Buskontakte 25 und 27 sind vorzugsweise am Verbindungselement 20 direkt miteinander verbunden. Alternativ oder zusätzlich können weitere aktive oder passive elektronische Bauelemente auf dem Verbindungselement 20 vorgesehen sein. Das in den 7 und 8 als so genannter Verbindungsknochen ausgebildete Verbindungselement 20 kann die Verbindung der Solarzellen 1, 1' mittels Lötverbindungen herstellen. Es können jedoch auch andere geeignete Verbindungstechniken zur Anwendung kommen, beispielsweise eine Klemmtechnik oder die Verwendung leitfähiger Haftmittel.
Um ein Kurzschließen der Zusatzelektroden 55, 75 zu vermeiden, ist auf der den Solarzellen 1, 1' zugewandten Seite des Verbindungselementes 20 eine Isolierschicht 23 vorgesehen, welche auf den Zusatzelektroden 55, 75 zu liegen kommt. Gleichzeitig kann die Isolierschicht in ihrer optischen Anmutung der Vorderseite den Halbleiterschichten 3, 3' angepasst sein, so dass beim Betrachten der Vorder- beziehungsweise Lichteinfallseite des Solarmoduls 2 eine optisch einheitliche und zusammenhängende Fläche ohne wesentliche Kontraste im Bereich der Zwischenräumen zwischen den Solarzellen sichtbar ist.
Zusätzlich oder alternativ zum Vorsehen der Isolierschicht 23 auf dem Verbindungselement 20 können die Zusatzelektroden 55, 75 auch individuell mit elektrischen Isolierungen 8 versehen sein. Dies ist in der 8 veranschaulicht. Die elektrischen Isolierungen 8 können beispielsweise eine elektrisch isolierende Paste umfassen, welche nach der Herstellung der Solarzelle 1, 1' auf den Zusatzelektroden 55, 75 aufgetragen wird. Alternativ kann es sich bei den elektrischen Isolierungen 8 während der Herstellung in einem Beschichtungsverfahren aufgetragene dünne Schichten handeln. Es wird betont, dass hier exemplarisch nur zwei Varianten rückseitenkontaktierter Solarzellen gezeigt worden sind, die mit Zusatzelektroden ausgestattet sind. Dies stellt zwei der vielen Varianten dar. Insbesondere ist es möglich deutlich mehr als zwei Busbars auf einer Zelle anzuordnen. Auch muss sich die Zusatzelektrode nicht entlang der gesamten vom Interdigitalbereich abgewandten Seite des zugeordneten Busschichtbereichs erstrecken.

1: rückseitenkontaktierte Solarzelle
2: Solarmodul
3: Halbleiterschicht
5: Elektroden der ersten Polarität
53: Busschicht
53a: Busschichtbereich
55: weitere Zusatzelektrode
7: Elektroden der zweiten Polarität
73: weitere Busschicht
73a: weiterer Busschichtbereich
75: Zusatzelektrode
55a, 75a: Zusatzelektrodenzuleitung
8: Elektrische Isolierung
9: Interdigitalbereich
20: Verbindungselement
23: Isolierschicht
25: Buskontakt
27: weiterer Buskontakt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/042698 A1 [0002]

Claims

Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) mit einer Halbleiterschicht (3), mehreren rückseitig auf der Halbleiterschicht (3) angeordneten Elektroden (5, 7) umfassend Elektroden (5) einer ersten Polarität und Elektroden (7) einer zweiten Polarität derart, dass die Elektroden (5, 7) Basiselektroden und Emitterelektroden bilden, wobei die Basiselektroden durch ein flächiges Ineinandergreifen mit den Emitterelektroden einen Interdigitalbereich (9) bilden, und einer mit den Elektroden (5) der ersten Polarität elektrisch verbundenen Busschicht (53) zum Sammeln von elektrischem Strom aus den Elektroden (5) der ersten Polarität, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Interdigitalbereich (9) abgewandten Seite der Busschicht (53) rückseitig auf der Halbleiterschicht (3) zumindest abschnittsweise eine mit den Elektroden (7) der zweiten Polarität verbundene Zusatzelektrode (75) gebildet ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass rückseitig auf der Halbleiterschicht (3) eine mit den Elektroden (7) der zweiten Polarität elektrisch verbundene weitere Busschicht (73) angeordnet ist, wobei zumindest abschnittsweise auf der dem Interdigitalbereich (9) abgewandten Seite der weiteren Busschicht (73) eine mit den Elektroden (5) der ersten Polarität verbundene weitere Zusatzelektrode (55) rückseitig auf der Halbleiterschicht angeordnet ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5) der ersten Polarität, die Elektroden (7) der zweiten Polarität, die Busschicht (53), die weitere Busschicht (73), die Zusatzelektrode (75) und/oder die weitere Zusatzelektrode (55) in einer gemeinsamen Metallisierungsebene gebildet sind.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5) der ersten Polarität, die Elektroden (7) der zweiten Polarität, die Busschicht (53), die weitere Busschicht (73), die Zusatzelektrode (75) und/oder die weitere Zusatzelektrode (55) mittels Metallisierungsverfahren wie Siebdruck, Galvanisierung, Inkjetverfahren und/oder Aufdampfen auf der Halbleiterschicht (3) aufgebracht sind.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Busschicht (53) einen verbreiterten Busschichtbereich (53a) und/oder die weitere Busschicht (73) einen verbreiteten weiteren Busschichtbereich (73a) ausbilden, der mehrere Millimeter breit und lang, bevorzugt drei bis fünf Millimeter breit und lang ausgebildet ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Busschichtbereich (53a) und/oder der weitere Busschichtbereich (73a) ein bis drei Millimeter breit und lang ausgebildet ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5, 7) fingerartig ausgebildet sind.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzelektrode (75) und/oder die weitere Zusatzelektrode (55) entlang eines Randes der Halbleiterschicht (3) gebildet ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zusatzelektrode (75) und/oder die weitere Zusatzelektrode (55) entlang der gesamten vom Interdigitalbereich (9) abgewandten Seite der zugeordneten Busschicht (53, 73) erstreckt.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzelektrode (75) von der Busschicht (53) zumindest teilweise umgeben ist.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Halbleiterschicht (3) zumindest zwei durch die Busschicht (53) getrennte Interdigitalbereiche (9) gebildet sind.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzelektrodenzuleitung (75a; 55a) der Zusatzelektrode (75) und/oder der weiteren Zusatzelektrode (55) die zugeordnete Busschicht (53, 73) in mehrere Busschichtabschnitte unterteilt.
Rückseitenkontaktierte Solarzelle (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzelektrode (75) und/oder die weitere Zusatzelektrode (55) von einer elektrischen Isolierung (8) bedeckt ist.
Solarmodul (2) mit zumindest zwei miteinander elektrisch verbundenen rückseitenkontaktierten Solarzellen (1) mit den Merkmalen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Solarmodul (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitenkontaktierten Solarzellen (1) mittels eines Verbindungselementes (20) miteinander elektrisch verbundenen sind, welches einen die Busschicht (53) kontaktierenden Buskontakt (25) und gegebenenfalls einen die weitere Busschicht (73) kontaktierenden weiteren Buskontakt (27) aufweist.
Solarmodul (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (20) auf einer den rückseitenkontaktierten Solarzellen (1) zugewandten Seite eine Isolierschicht (23) aufweist, die derartige Ausmaße aufweist, dass die Isolierschicht (23) auf der Zusatzelektrode (75) und/oder auf der weiteren Zusatzelektrode (55) zu liegen kommt.
Solarmodul (2) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die der Vorderseite der Halbleiterschicht (3) zugewandte Oberfläche des Verbindungselementes (20) zumindest abschnittweise in ihrer optischen Anmutung der Vorderseite der Halbleiterschicht (3) angepasst ist.