DE102009042093A1 - Niederspannungsmodul mit Rückkontakt - Google Patents

Niederspannungsmodul mit Rückkontakt Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul mit mindestens zwei parallel geschalteten Bereichen, welche jeweils eine zwischen einer Front- und Rückkontaktschicht angeordnete Absorberschicht aufweisen. Um die Parallelverschaltung zu optimieren, wird eine der Kontaktschichten zur Parallelverschaltung der Bereiche benutzt. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul mit zwei, oder mehr parallel verschalteten Bereichen, die insbesondere jeweils in Reihe geschaltete Zellen aufweisen.
  • Es ist bekannt, Photovoltaik-Module, insbesondere solche basierend auf Dünnschicht-Technologien, mithilfe eines Laserablationsverfahrens in mehrere parallel zueinander angeordnete Zellen zu unterteilen. Diese sogenannte monolithische Verschaltung führt zu einer Reihenschaltung der Zellen. Durch die Erhöhung der Zellanzahl erhöht sich die Modulspannung aufgrund der Aufsummierung der Spannung der einzelnen Zellen. Dadurch können Leistung und Wirkungsgrad des Moduls insgesamt verbessert werden, da die ohmschen Verluste, die aufgrund des Schichtwiderstandes der Front- und Rückkontaktschichten auftreten, dadurch verringert werden. Um den im Modul erzeugten Strom aus dem Modul abzuleiten, werden am Rand des Moduls die Pole über jeweils ein Metallbändchen kontaktiert.
  • Die Erhöhung der Anzahl der Zellen und die damit einhergehende Spannungserhöhung können jedoch in manchen Fällen zu einem von den Endabnehmern unerwünscht hohen Anstieg der Modulspannung führen. In solchen Fällen können die Module in mehrere parallel verschaltete Bereiche eingeteilt werden. Auf diese Weise kann die Modulspannung erniedrigt werden, und zwar ohne Leistungsminderung aufgrund von Ohmschen Verlusten. Um die so gewünschte parallele Verschaltung zu erzielen, kommen Metallbändchen zum Einsatz, die die jeweiligen Plus- bzw. Minuspole miteinander verbinden. Hierzu ist allerdings ein zusätzlicher Arbeitsschritt nötig. Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise ergibt sich daraus, dass die zusätzlich benötigten Metallbändchen zu Unebenheiten in der Folie führen, welche Lufteinschlüsse im Modul verursachen können und damit das Risiko einer Beschädigung, etwa aufgrund eines Glasbruches, deutlich erhöhen.
  • Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Photovoltaik-Modul bereitzustellen, bei dem eine Parallelverschaltung einzelner Zellbereiche optimiert wird und bei dem das Herstellungsverfahren vereinfacht wird.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Modul umfasst mindestens zwei parallel geschaltete Bereiche, welche jeweils eine zwischen einer Front- und Rückkontaktschicht angeordnete Absorberschicht aufweist und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kontaktschichten zur Parallelverschaltung der Bereiche benutzt wird. Durch diese Art der Verschaltung kann man auf die Verwendung von zusätzlichen Metallbändern zur Parallelverschaltung verzichten. Das Risiko für Glasbruch kann somit reduziert werden und das Herstellungsverfahren vereinfacht werden.
  • Bevorzugt kann die Rückkontaktschicht zur Parallelverschaltung der mindestens zwei Bereiche benutzt werden. Während der Frontkontakt neben der Leitfähigkeit auch noch eine hohe Lichtdurchlässigkeit über das gesamte Wellenlängenspektrum bereitstellen muss, braucht die Rückkontaktschicht lediglich eine hohe Leitfähigkeit bereitzustellen. Daher ist diese Schicht besser für die Parallelverschaltung geeignet als die Frontkontaktschicht.
  • Vorteilhafterweise kann die Front- und Rückkontaktschicht und die dazwischen angeordnete Absorberschicht so strukturiert sein, dass in einem Bereich mehrere seriell geschaltete Zellen gebildet werden, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch wird es möglich ein Modul mit der gewünschten Ausgangsspannung herzustellen.
  • Weiter bevorzugt können die Front- und Rückkontaktschicht und die dazwischen angeordnete Absorberschicht so strukturiert sein, dass sich sowohl der Plus- als auch der Minuspol eines Bereichs in der Rückkontaktschicht befinden. Dies vereinfacht die parallele Verschaltung der verschiedenen Bereiche.
  • Vorteilhaft kann die Rückkontaktschicht so strukturiert sein, dass zur Parallelverschaltung die Pluspole der zwei parallel geschalteten Bereiche entlang einer Seite der seriell geschalteten Zellen eines Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind, und die Minuspole der mindestens zwei parallel geschalteten Bereiche entlang der anderen Seite der seriell geschalteten Zellen des zweiten Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann die elektrische Verbindung zwischen den Pluspolen und zwischen den Minuspolen quer zur Längsaustreckung der Polbereiche verlaufen. Diese Struktur ermöglicht eine möglichst effiziente Nutzung der Modulfläche.
  • Bevorzugt können die mindestens zwei Bereiche bis auf die elektrische Verbindung zwischen den Pluspolen und zwischen den Minuspolen durch isolierende Bereiche voneinander getrennt sein.
  • Vorteilhafterweise kann zumindest im Bereich der elektrischen Verbindung der Pole eine zweite elektrisch leitende, insbesondere metallische Schicht auf der Rückkontaktschicht angeordnet sein. Hierdurch wird die Leitfähigkeit der elektrischen Verbindung der Pole verbessert, ohne die eingangs genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
  • Besonders vorteilhaft kann die zweite metallische Schicht eine Metallpaste sein. Diese lassen sich ohne technische Schwierigkeiten gezielt in diesem Bereich anbringen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Frontkontaktschichten der mindestens zwei Bereiche durch isolierende Bereiche voneinander getrennt sein. Vorteilhafterweise kann die Frontkontaktschicht so strukturiert sein, dass die, insbesondere parallel zueinander angeordneten, Frontkontaktbereiche der seriell geschalteten Zellen eines Bereichs zu den Frontkontaktbereichen des zweiten Bereichs versetzt angeordnet sind. Dadurch wird die Stromausbeute und somit der Wirkungsgrad des Moduls weiter verbessert.
  • Bevorzugt kann die Absorberschicht eine amorphe und eine mikrokristalline Siliziumschicht aufweisen. Weiter bevorzugt kann das Modul ferner ein Vorder- und Rückglas aufweisen. Vorteilhafterweise kann zwischen dem Vorderglas und dem Rückkontakt eine reflektierende Schicht angeordnet sein.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch vom Verfahren nach Anspruch 15 gelöst. Es betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls mit mindestens zwei parallel geschalteten Bereichen, welche jeweils eine zwischen einer Front- und Rückkontaktschicht angeordnete Absorberschicht aufweisen mit dem Schritt: Strukturieren der Rückkontaktschicht derart, dass zur Parallelverschaltung die Pluspole der zwei parallel geschalteten Bereiche entlang einer Seite eines Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind, und die Minuspole der mindestens zwei parallel geschalteten Bereiche entlang der anderen Seite des zweiten Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind. Durch die Schaltungsanordnung innerhalb der Front- oder Rückkontaktschicht kann sowohl die monolithische Verschaltung der Schichten, als auch die Parallelverschaltung in wenigen Schritten erzielt werden. Insbesondere kann auf einen eigenen Schritt zur Anbringung der Metallbändchen wie im Stand der Technik verzichtet werden.
  • Bevorzugt kann das Strukturieren durch Laserablation, Scribing (mechanisches Ritzen) oder Lithographie erfolgen.
  • Die Erfindung und deren Eigenschaften werden nachfolgend anhand erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine dreidimensionale schematische Ansicht eines Dünnschicht-Photovoltaik-Moduls gemäß der Erfindung,
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht des Moduls, welche die serielle Anordnung der Zellen zeigt,
  • 3 eine schematische Draufsicht auf die Struktur der Rückkontaktschicht des Moduls entsprechend der Erfindung,
  • 4 eine schematische Draufsicht auf die Struktur der Frontkontaktschicht des Moduls entsprechend der Erfindung,
  • 5 eine schematische Querschnittsansicht des Moduls, die die erfindungsgemäße Struktur der Rückkontaktschicht zeigt,
  • 6 eine schematische Querschnittsansicht des Moduls, die die erfindungsgemäße Struktur der Rückkontaktschicht entlang einer zweiten Schnittrichtung zeigt,
  • 7 eine schematische Querschnittsansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform des Moduls, und
  • 8 eine schematische Draufsicht auf die Struktur der Rückkontaktschicht des Moduls entsprechend einer dritten Ausführungsform.
  • 1 zeigt den Aufbau eines Dünnschicht-Photovoltaik-Moduls 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die dargestellte Sandwich-Konstruktion umfasst ein erstes lichtdurchlässiges Substrat 3, normalerweise aus Glas, eine transparente leitfähige Schicht 5 beispielsweise aus TCO (transparent conductive oxide), die auch Frontkontaktschicht genannt wird und eine aktive Schicht 7, beispielsweise eine Si-Schicht, eine CdTe-Schicht, eine CiGSSe-Schicht oder aber eine Tandemzelle aus einer mikrokristallinen und einer amorphen Siliziumschicht. Daran anschließend befindet sich eine zweite leitende Schicht 9, die auch lichtdurchlässig unter Einsatz von TCO ausgebildet sein kann und als Rückkontaktschicht bezeichnet wird. An die Rückkontaktschicht 9 schließt eine Reflektorschicht 11 an, die dazu dient, dass durch die Rückkontaktschicht 9 hindurchgetretene Licht zurück zur aktiven Schicht 7 zu reflektieren. Die Reflektorschicht 11, beispielsweise eine weiße Farbe ist in dieser Ausführungsform aus einem elektrisch isolierenden Material. Über eine Kunststofffolie 13, beispielsweise aus PVC, wird die Struktur mit einem zweiten Substrat 15, bevorzugt ebenfalls aus Glas, verbunden.
  • Gemäß einem alternativem Modulaufbau kann auch beim Einsatz metallischer Rückkontaktschichten auf den Einsatz eines Reflektors verzichtet werden. Dann schließt sich die Rückkontaktschicht direkt an die Kunststofffolie 13 an.
  • Der im Modul 1 generierte Strom wird über eine elektrische Verbindung, die durch den Reflektor 11 und das zweite Substrat 15 gelegt wird, über Kontakte auf der Rückseite des zweiten Substrats 15 abgegriffen werden. Dies ist in der schematischen Querschnittsansicht der 1 nicht dargestellt.
  • 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Moduls 1 entlang der Linie A-A. Merkmale, die die gleichen Bezugszeichen wie in 1 tragen, werden hier nicht noch einmal im Detail beschrieben, auf deren Eigenschaften wird hiermit zurückverwiesen.
  • 2 zeigt einen sogenannten monolithischen Aufbau eines Dünnschicht-Photovoltaik-Moduls. Das hier gezeigte Dünnschicht-Photovoltaik-Modul 1 ist in zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche I und II aufgeteilt. Diese beiden Bereiche I, II werden parallel zueinander verschaltet, um die am Modul 1 abgreifbare Spannung im Vergleich zu einem Modul mit nur einem Bereich gering zu halten. Jeder Bereich I, II umfasst mehrere Zellen I1 bis I5, sowie II1 bis II5, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Innerhalb eines Bereiches I oder II werden daher die Spannungen der einzelnen Zellen addiert werden. In Zellen mit Tandemstruktur wird beispielsweise pro Zelle eine Spannung von ca. 1,3 V abgegriffen.
  • Um die in 2 dargestellte Bereichstruktur zu erzielen, kann ein Laserablationsverfahren eingesetzt werden, um die Rückkontaktschicht 9, die aktive Schicht 7 und die Frontkontaktschicht 5 entsprechend strukturieren zu können, so dass die gewünschten elektrischen Verbindungen zwischen Front- und Rückkontaktschichten bzw. die nötigen elektrischen Isolationsbereiche realisiert werden können.
  • So umfasst jede der dargestellten Zellen, nachfolgend beispielhaft anhand der Zelle I3 erläutert, einen Rückkontaktabschnitt 21, einen Frontkontaktabschnitt 23, sowie dazwischen einen aktiven Bereich 25. Der Rückkontaktabschnitt 21 ist über eine elektrische Verbindung 27 mit dem Frontkontaktabschnitt 29 der nachfolgenden Zelle I4 elektrisch leitend verbunden. Darüber hinaus ist der Frontkontaktabschnitt 23 über eine elektrische Verbindung 31 mit dem Rückkontaktabschnitt 33 der Zelle I2 elektrisch leitend verbunden, um die Reihenschaltung der Zellen zu gewährleisten. Die einzelnen Zellen I2, I3 und I4 werden durch elektrisch isolierende Bereiche 35, 37 in der aktiven Schicht 7 und der Rückkontaktschicht 9 sowie isolierende Bereiche 39, 41 in der Frontkontaktschicht 5 voneinander getrennt.
  • In der in 2 dargestellten Ausführungsform wird die Isolierung einerseits durch das Material des Reflektors 11, und andererseits durch das für die aktive Schicht 7 verwendete Halbleitermaterial, das üblicherweise intrinsisch ist und daher eine sehr geringe Leitfähigkeit aufweist, erzielt. Demnach können im Herstellungsverfahren nach der Frontkontaktschichtabscheidung und entsprechender Strukturierung, die isolierenden Bereiche 39 und 41 während der Abscheidung der aktiven Schicht 7 in einem Verfahrensschritt erzielt werden. Genauso können die Isolierbereiche 35, 37 nach Bereitstellung der aktiven Schicht und der Rückkontaktschicht 9 und deren Strukturierung während der Abscheidung der Reflektorschicht 11 aufgefüllt werden. In der Alternative ohne Reflektor und mit metallischer Rückkontaktschicht wird der Isolierbereich durch Luft gebildet oder aber die Kunststofffolie drückt sich in die durch die Strukturierung entstandenen Zwischenräume.
  • In der gezeigten Anordnung bildet der Rückkontaktabschnitt 43 der Zelle I1 den Pluspol im Bereich I des Moduls 1, während der Rückkontaktabschnitt 45 in der Zelle I5 den Minuspol bildet. Im Bereich II befindet sich der Pluspol im Rückkontaktbereich 47 der Zelle II1 und der Minuspol im Rückkontaktbereich 49 der Zelle II5.
  • 3 zeigt die erfindungsgemäße Strukturierung der Rückkontaktschicht 9 in einer Draufsicht. Im oberen Bereich der 3 erkennt man wiederum den ersten Bereich I mit seinen in Serie geschalteten Zellen I1 bis I5 mit den Rückkontaktabschnitten 43, 33, 21, 45, wie auch in 2 dargestellt. Im unteren Teil der Rückkontaktschicht 9 erkennt man den zweiten Bereich II mit seinen in Serie geschalteten Zellen II1 bis II5 und den zugehörigen Rückkontaktabschnitten 47 und 49, wie auch in 2 dargestellt. Zwischen den schraffiert dargestellten Rückkontaktabschnitten der einzelnen Zellen I1 bis I5 und II1 bis II5 verlaufen elektrisch isolierende Bereiche 51.
  • 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rückkontaktschicht 9, wonach dieser zur Parallelverschaltung der Bereiche I und II benutzt wird. Hierzu werden einerseits die beiden Pluspole in Rückkontaktbereich 41 und 47 über einen am Rand verlaufende elektrisch leitenden Abschnitt 53 miteinander verbunden und andererseits werden die beiden Minuspole in den Rückkontaktbereichen 45 und 49 über einen elektrisch leitenden Abschnitt 55 entlang der gegenüberliegenden Seite elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Die elektrisch leitenden Verbindungsabschnitt 53 und 55 verlaufen dabei quer, also im rechten Winkel, zu den Rückkontaktabschnitten 43, 45, 47 und 49, die die Plus- bzw. Minuspole der beiden Bereiche I und II bilden. Dabei bilden der Rückkontaktabschnitt 43, der elektrisch leitende Verbindungsabschnitt 53 und der Rückkontaktabschnitt 47 ein nach links hin offenes, liegendes U und der Rückkontaktabschnitt 45, der elektrisch leitende Verbindungsabschnitt 55 und der Rückkontaktabschnitt 49 ein in der 3 nach rechts hin offenes, liegendes U, wobei die beiden Us, wie in 3 erkenntlich, ineinander geschoben sind.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik, der wie oben beschrieben, Metallbändchen zur Parallelverschaltung nutzt, wobei diese außerhalb der Rückkontaktschicht angeordnet sind, wird erfindungsgemäß die elektrisch leitende Rückkontaktschicht 9 so strukturiert, dass dank der elektrisch leitenden Abschnitten 53 und 55 die elektrische Verbindung der Plus- bzw. der Minuspole miteinander innerhalb der Rückkontaktschicht erzielt wird. Hierdurch werden die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile besonders wirkungsvoll beseitigt, da einerseits beim Strukturieren der Rückkontaktschicht 9 sowohl die einzelnen Rückkontaktbereiche für die jeweiligen Zellen als auch die Parallelverschaltung in einem Prozessschritt durchgeführt werden kann. Darüber hinaus können ungewünschte Lufteinschlüsse, die zu Glasbruch führen könnten, vermieden werden.
  • 4 zeigt schematisch die Struktur des Photovoltaik-Moduls 1 auf Höhe der Frontkontaktschicht 5. Wie schon in der 3, erkennt man auch hier wiederum die Bereiche I und II, sowie die darin in Reihe geschalteten Zellen I1 bis I5 sowie II1 bis II5. Die jeweils parallel zueinander angeordneten Frontkontaktabschnitte, beispielsweise 23 und 29 des einen Bereichs I, sind dabei leicht versetzt zu den Frontkontaktbereichen der Zellen II1 bis II5 des zweiten Bereichs 2 angeordnet, so dass sich die Frontkontaktbereiche der einzelnen Zellen nicht bis in den Bereich hineinerstrecken, in dem sich auf Höhe der Rückkontaktschicht 9 die elektrisch leitenden Verbindungsbereiche 53 und 55, die hier gestrichelt dargestellt angedeutet sind, befinden.
  • Allerdings könnten sich die Frontkontaktbereiche der Zellen I1 bis I5 bzw. II1 bis II5 auch über die gesamte Breite des Moduls 1 erstrecken, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Wie auch schon im Rückkontaktbereich 9 sind auch die Frontkontaktbereiche untereinander durch Isolationsbereiche 61 voneinander elektrisch isoliert, wobei man wie oben schon erläutert, auf die relativ schlechte Leitfähigkeit des intrinsischen Halbleitermaterials der aktiven Schicht zurückgreifen kann. 5 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Moduls entlang der Schnittlinie B-B in 1.
  • Der Schnitt ist entlang der Zelle II1. Man erkennt das Frontglas 3, sowie das Rückglas 15 und die Kunststofffolie 13. Dazwischen ist die eigentliche Zelle angeordnet. Auf der rechten Seite erkennt man den Rückkontaktbereich 47, die aktive Schicht 71 und den darüber liegenden Frontkontaktbereich 71 der Zelle II1. Die Reflektorschicht 11 dient auch der Isolation an den seitlichen Rändern 75 und 77 der Zelle II1. Zum linken Rand 79 des Moduls hin befindet sich auf Höhe der Reflektorschicht 11 der elektrische Verbindungsabschnitt 55, der, wie aus 3 ersichtlich, die Minuspole der beiden Bereiche I und II miteinander verbindet. Aufgrund der elektrischen Isolierung im Bereich 75 spielt es keine Rolle, ob oberhalb des elektrischen Verbindungsbereichs 55 hier mit Bezugszeichen 81 ein nicht leitendes Material oder beispielsweise das Halbleitermaterial der aktiven Schicht 71 zum Einsatz kommt.
  • 6 zeigt eine entsprechende Querschnittsansicht entlang der Linie C-C im Bereich I. Wiederum erkennt man das Frontglas 3, das Rückglas 15 sowie die Kunststofffolie 13 und dazwischen angeordnet sowohl die Zelle I3 als auch im rechten Bereich den elektrischen Verbindungsabschnitt 53. Wie aus 2 zu erkennen, umfasst die Zelle I3 den Rückkontaktabschnitt 21, den Frontkontaktabschnitt 23 sowie den aktiven Bereich 25. Zwischen der Kunststofffolie 13 und dem Rückkontaktabschnitt 21 befindet sich der Reflektor 11, der auch in den Seitenbereichen 91 und 93 als Isolator dient. Durch die elektrische Isolierung 93 ist es auch unerheblich, welches Material sich oberhalb des leitenden Abschnitts 53 befindet. Es kann sich hierbei um ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise wie für den Rückreflektor 11, als auch um das Halbleitermaterial der aktiven Schicht 25 handeln.
  • 7 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung, die im Wesentlichen der 5 entspricht. Der Unterschied der zweiten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform liegt darin, dass unterhalb des elektrischen Verbindungsbereichs 55 in Richtung Kunststofffolie 13 eine weitere leitende Schicht 101 angeordnet ist. Diese dient zur Verbesserung der Leitfähigkeit und somit der Parallelverschaltung der Bereiche I und II. Es kann sich hierbei um eine metallisch abgeschiedene Schicht, aber auch lediglich um eine leitende Paste, beispielsweise einen Silberepoxykleber, handeln. Genauso wie für den Bereich II kann man diese zusätzliche metallische Schicht auch auf bzw. unter den elektrischen Verbindungsbereich 53 im Bereich I zur Verbesserung der Leitfähigkeit verwenden.
  • 8 zeigt eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Dargestellt wird wie in der 3 eine Ansicht der Struktur der Rückkontaktschicht 9. Im Unterschied zur Darstellung der 3 sind die Zellen II1 bis II5 des zweiten Bereichs umgekehrt gepolt. Somit liegen in der Mitte des Moduls die Minuspole der Zellen I5 und II5 nebeneinander. Dies führt dazu, dass der elektrisch leitende Verbindungsbereich 111, der die beiden Minuspole verbindet, im Vergleich zum elektrisch leitenden Bereich 55 der 3 verkürzt ist. Dagegen ist der elektrisch leitende Verbindungsbereich 113, der die Pluspole miteinander verbindet, im Vergleich zum elektrisch leitenden Bereich 53 länger ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Rand des Moduls 1.
  • Entsprechend weiterer Varianten der erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Ausführungsformen 1, 2 und 3 beliebig miteinander kombiniert werden. Außerdem, könnte man zur Parallelverschaltung auch die Frontkontaktschicht anstatt der Rückkontaktschicht heranziehen. Allerdings ist aufgrund der besseren Leitfähigkeit der Rückkontaktschicht die Ausführungsform entsprechend 3 zu bevorzugen.
  • Die hier dargestellten Modulbereiche I und II werden nur mit fünf in Reihe geschalteten Zellen dargestellt. Dies dient nur zur Erläuterung des Erfindungsprinzips, da in den Modulen typischerweise bis zu ca. 200 Zellen in Serie geschaltet werden können. Darüber hinaus wird die Erfindung anhand von lediglich zwei parallel geschalteten Bereichen beschrieben.
  • Das Erfindungsprinzip wonach die Parallelverschaltung in einer der Kontaktschichten realisiert wird, lässt sich jedoch auch auf drei oder mehr parallel geschaltete Bereiche erstrecken.
  • Die in den 3 und 8 dargestellte erfindungsgemäße Struktur der Rückkontaktschicht 9 kann erfindungsgemäß in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden. Bei Dünnschicht-Photovoltaik-Modulen wird die Rückkontaktschicht durch eine Laserbehandlung, insbesondere eine Laserablation, strukturiert. Im gleichen Prozessschritt kann man somit auch die Isolierbereiche 75, 93, die benötigt werden um die elektrischen Verbindungsbereiche 53 und 55 bzw. 111 und 113 herzustellen, durch entsprechende Programmierung des Lasers erzielen. Anstatt der Laserablation kann auch ein Scribing- oder ein fotolithografisches Verfahren eingesetzt werden.
  • Nachfolgend auf den Strukturierungsschritt wird dann die Reflektorschicht 11 abgeschieden, wobei neben der Reflektorschicht 11 auch die durch die Laserablation frei gewordenen Bereiche in der Rückkontaktschicht 9 aufgefüllt werden.

Claims (16)

  1. Photovoltaik-Modul mit mindestens zwei parallel geschalteten Bereichen (I, II), welche jeweils eine zwischen einer Front- (5) und Rückkontaktschicht (9) angeordnete Absorberschicht (7) aufweisen dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kontaktschichten (3, 5) zur Parallelverschaltung der Bereiche (I, II) benutzt wird.
  2. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 1, wobei die Rückkontaktschicht (9) zur Parallelverschaltung der mindestens zwei Bereiche (I, II) benutzt wird.
  3. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Front- und Rückkontaktschicht (5, 9) und die dazwischen angeordnete Absorberschicht (7) so strukturiert sind, dass in einem Bereich (I, II) mehrere seriell geschaltete Zellen (I1, I2, I3, I4, I5; II1, II2, II3, II4, II5) gebildet werden, die bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind.
  4. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 3, wobei die Front- und Rückkontaktschicht (3, 9) und die dazwischen angeordnete Absorberschicht (7) so strukturiert sind, dass sich sowohl der Plus- als auch der Minuspol eines Bereichs (I, II) in der Rückkontaktschicht (9) befindet.
  5. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 4, wobei die Rückkontaktschicht so strukturiert ist, dass zur Parallelverschaltung die Pluspole der zwei parallel geschalteten Bereiche entlang einer Seite der seriell geschalteten Zellen eines Bereichs miteinander elektrisch (53) verbunden sind, und die Minuspole der mindestens zwei parallel geschalteten Bereiche entlang der anderen Seite der seriell geschalteten Zellen des zweiten Bereichs miteinander elektrisch (55) verbunden sind.
  6. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 5, wobei die elektrische Verbindung (53, 55) zwischen den Pluspolen und zwischen den Minuspolen quer zur Längsaustreckung der Polbereiche verläuft.
  7. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens zwei Bereiche bis auf die elektrische Verbindung zwischen den Pluspolen und zwischen den Minuspolen durch isolierende Bereiche (51) voneinander getrennt sind.
  8. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest im Bereich der elektrischen Verbindung der Pole der Bereiche eine zweite leitende, insbesondere metallische Schicht (101) auf der Rückkontaktschicht angeordnet ist.
  9. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 8, wobei die zweite Schicht (101) eine Metallpaste ist.
  10. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Frontkontaktschichten der mindestens zwei Bereiche durch isolierende Bereiche voneinander getrennt sind
  11. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Frontkontaktschicht so strukturiert ist, dass die, insbesondere parallel zueinander angeordneten, Frontkontaktbereiche der seriell geschalteten Zellen eines Bereichs zu den Frontkontaktbereichen des zweiten Bereichs versetzt angeordnet sind.
  12. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Absorberschicht (5) eine amorphe und eine mikrokristalline Siliziumschicht aufweist.
  13. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Modul ferner ein Vorder- (3) und Rückglas (15) aufweist.
  14. Photovoltaik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zwischen dem Vorderglas und dem Rückkontakt eine reflektierende Schicht (11) angeordnet ist.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls mit mindestens zwei parallel geschalteten Bereichen, welche jeweils eine zwischen einer Front- und Rückkontaktschicht angeordnete Absorberschicht aufweisen mit dem Schritt: Strukturieren der Rückkontaktschicht derart, dass zur Parallelverschaltung die Pluspole der zwei parallel geschalteten Bereiche entlang einer Seite eines Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind, und die Minuspole der mindestens zwei parallel geschalteten Bereiche entlang der anderen Seite des zweiten Bereichs miteinander elektrisch verbunden sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei des Strukturieren durch Laserablation, Scribing oder Lithographie erfolgt.
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