DE102009058794A1 - Dünnschichttyp-Solarzelle und Verfahren zum Herstellen derselben, sowie Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und Stromerzeugungssystem, welche die Dünnschichttyp-Solarzelle verwenden - Google Patents

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Chang Kyun Seongnam-si Park
Hyung Dong Yongin-si Kang
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Abstract

Offenbart ist eine Dünnschichttyp-Solarzelle mit mehreren seriell verbundenen Einheitszellen, bei der ein einheitlicher Wirkungsgrad in allen der Einheitszellen erhalten wird, indem der Wirkungsgrad in Einheitszellen mit relativ niedrigem Wirkungsgrad verbessert wird, um dadurch einen verbesserte Wirkungsgrad zu realisieren. Die Dünnschichttyp-Solarzelle umfasst mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die Dünnschichttyp-Solarzelle einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, die sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, umfasst, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.

Description

  • Verweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. P2009-0087329, eingereicht am 16. September 2009, in Anspruch, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, als ob sie hierin vollständig wiedergegeben wäre.
  • Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dünnschichttyp-Solarzelle (englisch: thin film type solar cell), und insbesondere eine Dünnschichttyp-Solarzelle mit mehreren seriell verbundenen Einheitszellen (englisch: unit cells).
  • Diskussion des verwandten Standes der Technik
  • Eine Solarzelle mit Halbleitereigenschaften wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um.
  • Die Struktur und das Prinzip von Solarzellen gemäß dem verwandten Stand der Technik wird kurz wie folgt erklärt. Die Solarzelle ist in einer pn-Übergangsstruktur ausgebildet, bei der ein Positiv(p)-Typ-Halbleiter einen Übergang mit einem Negativ(n)-Typ-Halbleiter bildet. Trifft ein Sonnenstrahl auf die Solarzelle mit der pn-Übergangsstruktur auf, werden aufgrund der Energie des Sonnenstrahls im Halbleiter Löcher (+) und Elektronen (–) erzeugt. Durch ein im Bereich des pn-Übergangs erzeugtes elektrisches Feld driften die Löcher (+) in Richtung des p-Typ-Halbleiters und die Elektronen (–) in Richtung des n-Typ-Halbleiters, wobei mit Auftreten eines elektrischen Potentials elektrischer Strom erzeugt wird.
  • Solarzellen können im Wesentlichen in Wafertyp-Solarzellen und Dünnschichttyp-Solarzellen eingeteilt werden.
  • Wafertyp-Solarzellen verwenden ein Wafer, das aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium hergestellt ist. Währenddessen werden Dünnschichttyp-Solarzellen durch Ausbilden eines Halbleiters in der Art eines dünnen Films auf einem Glassubstrat hergestellt.
  • In Bezug auf Effizienz sind Wafertyp-Solarzellen besser als Dünnschichttyp-Solarzellen. Jedoch ist es im Fall von Wafertyp-Solarzellen aufgrund von Problemen bei der Durchführung des Herstellungsprozesses schwierig, eine geringe Dicke zu realisieren. Zusätzlich verwenden Wafertyp-Solarzellen ein hochpreisiges Halbleitersubstrat, wodurch sich ihre Herstellungskosten erhöhen.
  • Obwohl Dünnschichttyp-Solarzellen Wafertyp-Solarzellen in Bezug auf die Effizienz unterlegen sind, weisen Dünnschichttyp-Solarzellen Vorteile auf, wie beispielsweise eine Realisierung eines dünnen Profils und die Verwendung von niedrigpreisigem Material. Entsprechend eignen sich Dünnschichttyp-Solarzellen für eine Massenproduktion.
  • Eine Dünnschichttyp-Solarzelle wird durch aufeinanderfolgende Schritte des Ausbildens einer Vorderelektrode auf einem Substrat, des Ausbildens einer Halbleiterschicht auf der Vorderelektrode und des Ausbildens einer Rückelektrode auf der Halbleiterschicht hergestellt. Nimmt die Größe des Substrats zu, verschlechtert sich der Wirkungsgrad (englisch: energy conversion efficiency) aufgrund der Zunahme des Elektrodenwiderstands. Daher wurde eine Dünnschichttyp-Solarzelle vorgeschlagen, die mehrere geteilte und seriell verbundene Einheitszellen umfasst.
  • Im Folgenden wird eine konventionelle Dünnschichttyp-Solarzelle in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1(A) ist eine Draufsicht, die eine konventionelle Dünnschichttyp-Solarzelle darstellt, und 1(B) ist eine Querschnittsansicht entlang I-I aus 1(A).
  • Wie in 1(A) gezeigt, sind mehrere Einheitszellen, das heißt, eine erste bis n-te Einheitszelle, auf einem Substrat 10 ausgebildet. Die mehreren Einheitszellen sind seriell verbunden und in vorgegebenen Abständen durch jeweils dazwischen angeordnete Trennkanäle 50 bereitgestellt.
  • Im Einzelnen sind, wie in 1(B) gezeigt, mehrere Vorderelektroden 20 auf dem Substrat 10 ausgebildet, wobei die mehreren Vorderelektroden 20 in festen Abständen bereitgestellt sind. Danach sind mehrere Halbleiterschichten 30 auf den Vorderelektroden 20 ausgebildet. Auch sind mehrere Rückelektroden 40 auf den Halbleiterschichten 30 ausgebildet, wobei die mehreren Rückelektroden 40 in festen Abständen durch einen jeweils dazwischen angeordneten Trennkanal 50 bereitgestellt sind. Durch einen jeweiligen Kontaktbereich 35, der in einer jeweiligen Halbleiterschicht 30 ausgebildet ist, ist eine Rückelektrode 40 elektrisch mit einer entsprechenden Vorderelektrode 20 verbunden.
  • Eine Vorderelektrode 20, Halbleiterschicht 30 und Rückelektrode 40, die aufeinanderfolgend aufgebracht sind, stellen eine Einheitszelle dar. Wenn eine Rückelektrode 40, die in einer jeweiligen entsprechenden Einheitszelle umfasst ist, elektrisch mit einer Vorderelektrode 20, die in einer benachbarten Einheitszelle umfasst ist, verbunden ist, sind die mehreren Einheitszellen elektrisch seriell verbunden.
  • Die zuvor beschriebene, konventionelle Dünnschichttyp-Solarzelle offenbart, dass die erste bis n-te Einheitszelle nach dem gleichen Muster ausgebildet ist. Beispielsweise ist die erste bis n-te Einheitszelle derart aufgebaut, dass jede der ersten bis n-ten Einheitszelle jeweils die gleiche Zellbreite (B) (englisch: cell width) aufweist.
  • Im Fall der konventionellen Dünnschichttyp-Solarzelle mit den mehreren, elektrisch seriell verbundenen Einheitszellen wird ein Elektrodenwiderstand nicht vergrößert, obwohl die Größe des Substrats 10 erhöht wurde, so dass dies eine Verschlechterung des Wirkungsgrads verhindert. Jedoch ist es schwierig, einen einheitlichen Wirkungsgrad der ersten bis n-ten Einheitszelle zu erhalten.
  • 2 ist eine Funktion, welche den Wirkungsgrad der ersten bis n-ten Einheitszelle einer konventionellen Dünnschichttyp-Solarzelle darstellt. Wie in 2 gezeigt, ist der Wirkungsgrad in einer Einheitszelle, die an der Seite der Dünnschichttyp-Solarzelle angeordnet ist, im Verhältnis niedriger als der Wirkungsgrad in einer Einheitszelle, die im Bereich der Mitte der Dünnschichttyp-Solarzelle angeordnet ist, wodurch der Gesamt-Wirkungsgrad der Dünnschichttyp-Solarzelle insgesamt verschlechtert wird.
  • Im Fall der konventionellen Dünnschichttyp-Solarzelle mit den mehreren seriell verbundenen Einheitszellen ist der Wirkungsgrad nicht einheitlich in allen der Einheitszellen, das heißt, der Wirkungsgrad in einigen der Einheitszellen ist im Verhältnis niedriger als derjenige der anderen Einheitszellen, wodurch der Gesamt-Wirkungsgrad verschlechtert wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Entsprechend ist die vorliegende Erfindung auf eine Dünnschichttyp-Solarzelle gerichtet, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme vermeidet, die sich aufgrund der Beschränkungen und Nachteile des Standes der Technik ergeben.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle mit mehreren seriell verbundenen Einheitszellen, wobei ein einheitlicher Wirkungsgrad in allen der Einheitszellen erhalten wird, indem der Wirkungsgrad in einer Einheitszelle mit im Verhältnis niedrigem Wirkungsgrad verbessert wird, um dadurch einen verbesserten Wirkungsgrad zu realisieren.
  • Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung sind teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, teilweise für den Fachmann aus dem Studium des Folgenden ersichtlich oder ergeben sich aus einer Verwirklichung der Erfindung. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung können insbesondere durch die Struktur realisiert und erzielt werden, die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen erläutert ist.
  • Um diese Ziele und andere Vorteile zu erreichen, und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie sie hierin dargestellt und allgemein beschrieben ist, wird eine Dünnschichttyp-Solarzelle bereitgestellt, die mehrere Einheitszellen umfasst, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die Dünnschichttyp-Solarzelle einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten, von der ersten Zellbreite unterschiedlichen Zellbreite umfasst, wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs (englisch: entire area) der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dünnschichttyp-Solarzelle bereitgestellt, die eine erste und eine zweite Solarzelle auf einem Substrat umfasst, wobei die erste und die zweite Solarzelle mit einem vorgegebenen Abstand dazwischen ausgebildet sind, so dass sie separat angesteuert werden können, wenn das Substrat in die ersten und die zweiten Solarzelle geschnitten wird, wobei die erste und die zweite Solarzelle jeweils mehrere Einheitszellen umfassen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend aufgebracht sind, und wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten, mit ersten Einheitszellen ausgestatteten Einheitszellensatz und einen zweiten, mit zweiten Einheitszellen ausgestatteten Einheitszellensatz bilden, wobei jede der ersten Einheitszellen eine erste Zellbreite aufweist und jede der zweiten Einheitszellen eine zweite Zellbreite aufweist, wobei die erste Zellbreite unterschiedlich von der zweiten Zellbreite ist, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweiten Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul bereitgestellt, das eine Dünnschichttyp-Solarzelle umfasst, die mehrere Einheitszellen umfasst, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten, von der ersten Zellbreite unterschiedlichen Zellbreite bilden, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt; einen ersten Verbindungsdraht zum Verbinden der Vorderelektrode der Einheitszelle, die auf einer Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren, und einen zweiten Verbindungsdraht zum Verbinden der Rückelektrode der Einheitszelle, die auf der anderen Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren; und einen Tragrahmen zum Tragen der Dünnschichttyp-Solarzelle.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromerzeugungssystem bereitgestellt, das ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und eine strominvertierende Komponente zum Invertieren eines Ausgangs des Dünnschichttyp-Solarzellenmoduls umfasst, wobei das Dünnschichttyp-Solarzellenmodul eine Dünnschichttyp-Solarzelle mit mehreren Einheitszellen umfasst, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, die sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, bilden, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt; einen ersten Verbindungsdraht zum Verbinden der Vorderelektrode der Einheitszelle, die auf einer Seite des Substrats gebildet ist, mit dem Äußeren und einen zweiten Verbindungsdraht zum Verbinden der Rückelektrode der Einheitszelle, die auf der anderen Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren; und einen Tragrahmen zum Tragen der Dünnschichttyp-Solarzelle.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle bereitgestellt, die mehrere Einheitszellen umfasst, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, umfassend das Ausbilden eines ersten Einheitszellensatzes mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite; und das Ausbilden eines zweiten Einheitszellensatzes mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten, sich von der ersten Zellbreite unterscheidenden Zellbreite, wobei der erste und zweite Einheitszellensatz durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang (englisch: laser scribing process) unter Verwendung wenigstens eines Lasers zum Ausbilden eines Trennkanals ausgebildet werden.
  • Sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung sind beispielhaft und erläuternd zu verstehen und sollen die beanspruchte Erfindung weiter erklären.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen, die für ein besseres Verständnis der Erfindung sorgen sollen und die hierin als Bestandteil integriert sind, veranschaulichen (eine) Ausführungsform(en) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung des Erfindungsprinzips.
  • 1(A) ist eine Draufsicht, die eine konventionelle Dünnschichttyp-Solarzelle darstellt, und 1(B) ist eine Querschnittsansicht entlang I-I aus 1(A);
  • 2 ist eine Funktion, die einen Wirkungsgrad in einer ersten bis n-ten Einheitszelle, die in einer koventionellen Dünnschichttyp-Solarzelle umfasst sind, darstellt;
  • 3 ist eine Draufsicht, die eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 und 8 sind Draufsichten, die eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 9 (A und B) sind Draufsichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 10 (A bis C) sind Draufsichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
  • 11 (A und B) sind Draufsichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführugsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Nunmehr wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Beispiele bevorzugter Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Wenn möglich, werden in den Zeichnungen durchgängig dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
  • Im Folgenden wird eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 3 ist eine Draufsicht, die eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Einheitszellen auf einem Substrat 100. Im Einzelnen sind die mehreren Einheitszellen seriell verbunden und in festen Abständen durch jeweils dazwischen angeordnete Trennkanäle 600 bereitgestellt.
  • Die mehreren Einheitszellen bilden einen ersten und zweiten Einheitszellensatz, wobei der erste Einheitszellensatz erste Einheitszellen umfasst und der zweite Einheitszellensatz zweite Einheitszellen umfasst. Jede der ersten Einheitszellen hat eine erste Zellbreite (B1), und jede der zweiten Einheitszellen hat eine zweite Zellbreite (B2). Der erste Einheitszellensatz ist in einem mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet, und der zweite Einheitszellensatz ist auf jeder Seite des Substrats 100 (d. h. bei der in 3 gezeigten Ausführungsform und Perspektive auf seitlichen Bereichen des Substrats 100 links und rechts neben dem in der Mitte angeordneten ersten Einheitszellensatz und nicht etwa auf einer Ober- und Unterseite des Substrats) ausgebildet, so dass erste Einheitszellen der ersten Zellbreite (B1) im mittigen Teil des Substrats 100 und zweite Einheitszellen der zweiten Zellbreite (B2) auf beiden Seiten des mittigen Teils des Substrats 100 ausgebildet sind.
  • Die zweite Zellbreite (B2) der zweiten Einheitszellen ist größer als die erste Zellbreite (B1) der ersten Einheitszellen. Wenn die zweite Zellbreite (B2) jeder der zweiten Einheitszellen, die in den beiden seitlichen Bereichen des Substrats 100 ausgebildet sind, größer ist als die erste Zellbreite (B1) jeder der ersten Einheitszellen, die im mittigen Bereich des Substrats 100 ausgebildet sind, wird ein Kurschlussstrom in den beiden seitlichen Bereichen des Substrats 100 vergrößert, wodurch sich ein verbesserter Wirkungsgrad ergibt.
  • Die mehreren im ersten Einheitszellensatz umfassten Einheitszellen nehmen flächenmäßig ungefähr 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen ein, und die mehreren im zweiten Einheitszellensatz umfassten Einheitszellen nehmen ungefähr 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen ein. Wenn der Bereich des ersten Einheitszellensatzes kleiner als 80% ist, kann sich der Elektrodenwiderstand vergrößern, und es kann gleichzeitig schwierig sein, den Wirkungsgrad in allen der Einheitszellen einheitlich zu halten. Andererseits wird, wenn der Bereich des ersten Einheitszellensatzes größer als 95% ist, der Bereich der zweiten Einheitszellen mit dem erhöhten Kurzschlussstrom wesentlich verkleinert, so dass es schwierig ist, den Wirkungsgrad zu verbessern.
  • Die zweite Zellbreite (B2) jeder der zweiten Einheitszellen kann um 5 bis 20% größer als die erste Zellbreite (B1) jeder der ersten Einheitszellen sein. Wenn der Unterschied zwischen der zweiten Zellbreite (B2) und der ersten Zellbreite (B1) unter 5% liegt, kann es schwierig sein, den Wirkungsgrad durch das Erhöhen des Kurzschlussstroms zu verbessern. Wenn andererseits der Unterschied zwischen der zweiten Zellbreite (B2) und der ersten Zellbreite (B1) über 20% liegt, kann sich der Elektrodenwiderstand vergrößern, so dass der Wirkungsgrad der Solarzelle verschlechtert werden kann.
  • Die zweite Solarzellbreite (B2) kann in allen der zweiten Einheitszellen identisch festgesetzt werden, was aber nicht einschränkend zu verstehen ist. Die zweite Zellbreite (B2) kann in den zweiten Einheitszellen variabel festgesetzt werden. Beispielsweise kann die zweite Zellbreite (B2) der zweiten Einheitszellen in Richtung jedes (bzw. – bei der Ausführungsform aus 3 und der dort dargestellten Perspektive – des linken und rechten) Endes des Substrats 100 jeweils schrittweise vergrößert werden. Das heißt, dass, da der Wirkungsgrad, wie in 2 gezeigt, in Richtung jedes Endes des Substrats 100 schrittweise abnimmt, die zweite Zellbreite (B2) der zweiten Einheitszellen in Richtung jedes Endes des Substrats 100 schrittweise jeweils zunimmt, um dadurch das Problem zu beseitigen, das durch den abnehmenden Wirkungsgrad verursacht wird.
  • Im Folgenden wird eine detaillierte Struktur der Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei wird jedoch eine detaillierte Erklärung von bereits zuvor beschriebenen Komponenten ausgelassen.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht entlang I-I aus 3, die die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Substrat 100, mehrere Vorderelektroden 200, mehrere Halbleiterschichten 300, mehrere transparente, leitfähige Schichten 400 und mehrere Rückelektroden 500.
  • Das Substrat 100 kann aus Glas oder transparentem Plastik hergestellt sein.
  • Die mehreren Vorderelektroden 200 können in festen Abständen auf dem Substrat 100 ausgebildet sein, wobei die Vorderelektroden 200 aus einem transparenten, leitfähigen Material hergestellt sein können, beispielsweise aus ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F oder ITO (Indiumzinnoxid).
  • Die mehreren Vorderelektroden 200 können in festen Abständen durch aufeinanderfolgende Schritte des Abscheidens oder Aufbringens (Englisch: deposit) des transparenten, leitfähigen Materials auf einer gesamten Oberfläche des Substrats 100 durch Sputtern oder MOCVD (metallorganische Gasphasenabscheidung, englisch: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) und des selektiven Entfernens vorgegebener Bereiche des aufgebrachten, transparenten, leitfähigen Materials durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang ausgebildet werden.
  • Die Vorderelektrode 200 entspricht einer Sonnenstrahleinfallfläche. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass die Vorderelektrode 200 den Sonnenstrahl mit maximierter Absorption des Sonnenstrahls in das Innere der Solarzelle überträgt. Hierfür kann die Vorderelektrode 200 eine unebene Oberfläche aufweisen, die durch einen Texturvorgang hergestellt wird. Die Oberfläche der Materialschicht wird durch den Texturvorgang, beispielsweise einen Ätzvorgang unter Verwendung von Photolithographie, einen anisotropen Ätzvorgang unter Verwendung einer chemischen Lösung oder einen furchenformenden Vorgang unter Verwendung von mechanischer Strukturierung (englisch: mechanical scribing), mit der unebenen Oberfläche, das heißt, mit der Texturstruktur, versehen. Die Vorderelektrode 200 mit der unebenen Struktur ermöglicht eine Abnahme eines Sonnenstrahlreflektionsverhältnisses an der Solarzelle und die Zunahme eines Sonnenstrahlabsorptionsverhältnisses in die Solarzelle durch eine Dispersion des Sonnenstrahls, was eine verbesserte Zelleneffizienz bewirkt.
  • Die mehreren Halbleiterschichten 300 sind auf den Vorderelektroden 200 ausgebildet, wobei die mehreren Halbleiterschichten 300 in festen Abständen positioniert sind durch jeweils dazwischen angeordnete Kontaktbereiche 350 oder Trennkanäle 600. Die mehreren Halbleiterschichten 300 können in festen Abständen ausgebildet werden durch aufeinanderfolgende Schritte des Aufbringens eines siliziumbasierten Halbleitermaterials, wie beispielsweise amorphen Siliziums, durch Plasma-CVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, englisch: Plasma Chemical Vapor Deposition), und des selektiven Entfernens vorgegebener Bereiche des aufgebrachten siliziumbasierten Halbleitermaterials durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang.
  • Die Halbleiterschicht 300 kann in einer pin-Struktur ausgebildet werden, wobei eine p-Typ-Halbleiterschicht, eine i-Typ-Halbleiterschicht und eine n-Typ-Halbleiterschicht nacheinander aufgebracht werden. Bei der Halbleiterschicht 300 mit der pin-Struktur wird in der i-Typ-Halbleiterschicht durch die p-Typ-Halbleiterschicht und die n-Typ-Halbleiterschicht eine Verarmung erzeugt, wodurch ein elektrisches Feld darin auftritt. Daher driften durch den Sonnenstrahl generierte Elektronen und Löcher wegen des elektrischen Felds, und die driftenden Elektronen und Löcher sammeln sich in der n-Typ-Halbleiterschicht bzw. der p-Typ-Halbleiterschicht. Wenn die Halbleiterschicht 300 als pin-Struktur ausgebildet wird, wird vorzugsweise zuerst die p-Typ-Halbleiterschicht auf der Vorderelektrode 200 ausgebildet, und danach werden die i- und die n-Typ-Halbleiterschicht darauf ausgebildet. Der Grund hierfür ist, dass eine Driftmobilität (englisch: drift mobility) der Löcher geringer ist als eine Driftmobilität der Elektronen. Um die Effizienz bei der Sammlung des einfallenden Lichts zu maximieren, wird die p-Typ-Halbleiterschicht in der Nähe der Lichteinfallsfläche angeordnet.
  • Die mehreren transparenten, leitfähigen Schichten 400 werden auf den Halbleiterschichten 300 ausgebildet, wobei die transparenten, leitfähigen Schichten 400 mit dem gleichen Strukturierungstyp wie die Halbleiterschichten 300 bereitgestellt werden. Das heißt, die mehreren transparenten, leitfähigen Schichten 400 werden in festen Abständen durch jeweils dazwischen angeordnete Kontaktbereiche 350 oder Trennkanäle 600 ausgebildet.
  • Die transparente, leitfähige Schicht 400 kann in festen Abständen ausgebildet werden durch aufeinanderfolgende Schritte des Aufbringens eines transparenten, leitfähigen Materials, beispielsweise ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H oder Ag, durch Sputtern oder MOCVD (metallorganische Gasphasenabscheidung, englisch: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) und des selektiven Entfernens vorgegebener Bereiche des aufgebrachten transparenten, leitfähigen Materials durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang.
  • Die transparente, leitfähige Schicht 400 kann weggelassen werden. Um jedoch die Effizienz der Zelle zu verbessern, ist es vorteilhafter, die transparente, leitfähige Schicht 400 auszubilden, als die transparente, leitfähige Schicht 400 wegzulassen. Der Grund dafür ist, dass die transparente, leitfähige Schicht 400 ermöglicht, dass der durch die Halbleiterschicht 300 übertragene Sonnenstrahl in alle Richtung dispergiert wird, wodurch der Sonnenstrahl an der Rückelektrodenschicht 500 reflektiert wird und dann erneut auf die Halbleiterschicht 300 trifft, was eine verbesserte Effizienz der Zelle bewirkt.
  • Die in der Halbleiterschicht 300 und der transparenten, leitfähigen Schicht 400 ausgebildeten Kontaktbereiche 350 können durch aufeinanderfolgende Schritte des Aufbringens des siliziumbasierten Halbleitermaterials für die Halbleiterschicht 300, des Aufbringens des transparenten, leitfähigen Materials für die transparente, leitfähige Schicht 400 und des einmaligen Durchführens des Laserstrukturierungs-Vorgangs ausgebildet werden.
  • Die in der Halbleiterschicht 300 und der transparenten, leitfähigen Schicht 400 ausgebildeten Trennkanäle 600 können durch aufeinanderfolgende Schritte des Aufbringens des siliziumbasierten Halbleitermaterials für die Halbleiterschicht 300, des Aufbringens des transparenten, leitfähigen Materials für die transparente, leitfähige Schicht 400, des Aufbringens eines leitfähigen Materials für die Rückelektrode 500 und des einmaligen Durchführens des Laserstrukturierungs-Vorgangs ausgebildet werden.
  • Die mehreren Rückelektroden 500 sind in festen Abständen durch jeweils dazwischen angeordnete Trennkanäle 600 angeordnet. Jede entsprechende Rückelektrode 500 ist mit der benachbarten Vorderelektrode 200 durch den Kontaktbereich 350 elektrisch verbunden, wodurch die mehreren Einheitszellen seriell verbunden sind.
  • Die Breite einer jeweiligen Rückelektrode 500 entspricht einer Zellbreite der jeweiligen Einheitszelle. Hierin gibt die Zellbreite die Breite der jeweiligen Rückelektrode 500 jeder Einheitszelle an.
  • Die Breite einer Rückelektrode 500 ist basierend auf dem Abstand zwischen jeweiligen der Trennkanäle 600 festgelegt, und die Zellbreite einer Einheitszelle ist basierend auf der Breite der jeweiligen Rückelektrode 500 festgelegt. Daher sollte der Abstand zwischen jedem der Trennkanäle 600 unter Berücksichtigung der Zellbreite der jeweiligen Einheitszelle eingestellt werden.
  • Die mehreren Rückelektroden 500 können in festen Abständen ausgebildet werden durch aufeinanderfolgende Schritte des Aufbringens eines Metallmaterials, beispielsweise Ag, Al, Ag + Al, Ag + Mg, Ag + Mn, Ag + Sb, Ag + Zn, Ag + Mo, Ag + Ni, Ag + Cu oder Ag + Al + Zn, durch Sputtern, und des selektiven Entfernens vorgegebener Bereiche des aufgebrachten Metallmaterials durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang.
  • Die mehreren Rückelektroden 500 können gleichzeitig durch einen Druckvorgang ohne das Anwenden des zusätzlichen Laserstrukturierungs-Vorgangs in festen Abständen ausgebildet werden. Das heißt, die mehreren Rückelektroden 500 können durch die Verwendung einer Metallpaste beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren, ein Inkjetdruckverfahren, ein Tiefdruckverfahren oder ein Mikrokontaktdruckverfahren strukturiert werden. In diesem Fall werden nach dem Entfernen der vorgegebenen Bereiche des siliziumbasierten Halbleitermaterials für die Halbleiterschichten 300 und des transparenten, leitfähigen Materials für die transparenten, leitfähigen Schichten 400 die mehreren Rückelektroden 500 durch den oben beschriebenen Druckvorgang strukturiert, wodurch die Trennkanäle 600 vervollständigt werden.
  • Im Folgenden wird ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul einschließlich der oben beschriebenen Dünnschichttyp-Solarzelle aus 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Da die Dünnschichttyp-Solarzelle identisch zu der aus 4 ist, werden dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile in den Zeichnungen durchgängig verwendet, und eine detaillierte Erklärung dieser selben Teile wird weggelassen.
  • Wie in 5 gezeigt, umfasst das Dünnschichttyp-Solarzellenmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Dünnschichttyp-Solarzelle, die in 4 gezeigt ist; Verbindungsdrähte 710 und 730 zum Verbinden der Elektroden der Dünnschichttyp-Solarzellen mit dem Äußeren; und einen Tragrahmen 800 zum Tragen der Dünnschichttyp-Solarzelle.
  • Die Verbindungsdrähte 710 und 730 umfassen einen ersten Verbindungsdraht 710 und einen zweiten Verbindungsdraht 730, wobei der erste Verbindungsdraht 710 die Vorderelektrode 200 der auf einer Seite des Substrats 100 positionierten Einheitszelle (in der in 5 gezeigten Ausführungsform ist dies die Vorderelektrode 200 der an das eine seitliche Ende des Substrats 100 angrenzenden Einheitszelle) mit dem Äußeren verbindet und der zweite Verbindungsdraht 730 die Rückelektrode 500 der auf der anderen Seite des Substrats 100 positionierten Einheitszelle (in der in 5 gezeigten Ausführungsform ist dies die Vorderelektrode 200 der an das andere seitliche Ende des Substrats 100 angrenzenden Einheitszelle) mit dem Äußeren verbindet. Der erste Verbindungsdraht 710 kann mit der Vorderelektrode 200 durch ein Kontaktloch 715 verbunden sein.
  • Es gibt ein Stromerzeugungssystem, welches gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das oben beschriebene Dünnschichttyp-Solarzellenmodul aus 5 umfasst. Das Stromerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene Dünnschichttyp-Solarzellenmodul aus 5 und eine strominvertierende Komponente, beispielsweise einen Invertierer, zum Invertieren eines Ausgangs des Dünnschichttyp-Solarzellenmoduls.
  • Wie oben erwähnt, kann die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und Stromerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden. In derselben Weise ist es ersichtlich, dass eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und Stromerzeugungssystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
  • Im Folgenden wird eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreiben, die auch dazu geeignet ist, in einem Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und Stromerzeugungssystem angewendet zu werden, wie oben erwähnt. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang I-I in 4, wobei 6 eine Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Abgesehen von der Struktur der Halbleiterschicht ist die Dünnschichttyp-Solarzelle aus 6 identisch mit der Dünnschichttyp-Solarzelle aus 5. Daher werden, wo auch immer möglich, dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile in den Zeichnungen zu bezeichnen, und von einer detaillierten Erklärung dieser Teile wird abgesehen.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine zwischen einer Vorderelektrode 200 und einer transparenten, leitfähigen Schicht 400 angeordnete Halbleiterschicht. Die Halbleiterschicht umfasst eine erste Halbleiterschicht 310 und eine zweite Halbleiterschicht 330 mit einer dazwischen angeordneten Pufferschicht 320. Das heißt, die Halbleiterschicht ist in einer Tandemstruktur ausgebildet, wobei die erste Halbleiterschicht 310, die Pufferschicht 320 und die zweite Halbleiterschicht 330 aufeinanderfolgend aufgebracht werden.
  • Sowohl die erste Halbleiterschicht 310 als auch die zweite Halbleiterschicht 330 kann als pin-Struktur ausgebildet werden, wobei die p-Typ-Halbleiterschicht, die i-Typ-Halbleiterschicht und die n-Typ-Halbleiterschicht nacheinander aufgebracht werden.
  • Die erste Halbleiterschicht 310 kann beispielsweise aus einem amorphen Halbleitermaterial in einer pin-Struktur ausgebildet werden, und die zweite Halbleiterschicht 330 kann aus einem mikrokristallinen Halbleitermaterial in einer pin-Struktur ausgebildet werden.
  • Amorphes Halbleitermaterial ist durch eine Absorption von kurzwelligem Licht charakterisiert, und mikrokristallines Halbleitermaterial ist durch eine Absorption von langwelligem Licht charakterisiert. Ein Gemisch von amorphem Halbleitermaterials und mikrokristallinem Halbleitermaterials kann die Lichtabsorptionseffizienz verbessern, was aber nicht einschränkend zu verstehen ist. Das heißt, die erste Halbleiterschicht 310 kann aus amorphem Halbleiter-/Germaniummaterial oder aus mikrokristallinem Halbleitermaterial gebildet sein; und die zweite Halbleiterschicht 330 kann aus amorphem Halbleitermaterial oder einem amorphen Halbleiter-/Germaniummaterial gebildet sein.
  • Die Pufferschicht 320 liegt zwischen der ersten Halbleiterschicht 310 und der zweiten Halbleiterschicht 330, wobei die Pufferschicht 320 ein gleichmäßiges Driften von Elektronen und Löchern durch einen Tunnelübergang ermöglicht. Die Pufferschicht 320 kann aus einem transparenten Material hergestellt sein, beispielsweise aus ZnO.
  • Anstelle der Tandemstruktur, die in 6 gezeigt ist, kann die Halbleiterschicht 300 in einer Dreifachstruktur ausgebildet sein. Im Fall der Dreifachstruktur ist jeweils eine Pufferschicht zwischen einer ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht angeordnet, welche in der Halbleiterschicht 300 umfasst sind.
  • 7 und 8 sind Draufsichten, die Dünnschichttyp-Solarzellen gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Wenn die Größe eines Substrats erhöht wird, können mehrere Solarzellenstrukturen auf dem Substrat ausgebildet werden, und dann wird ein Schneideprozess ausgeführt, um mehrere Solarzellen zu erhalten, die getrennt betrieben werden. Dies wird im Folgenden beschrieben.
  • Wie in 7 gezeigt, umfasst die Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erste und eine zweite Solarzelle, die jeweils auf einem linken bzw. rechten Bereich eines Substrats 100 in Bezug auf eine Mittellinie des Substrats 100 angeordnet sind, wobei die Mittellinie einer Schneidlinie des Substrats 100 entspricht.
  • Wenn die erste und die zweite Solarzelle auf dem Substrat 100 strukturiert werden, wird ein vorgegebener Abstand dazwischen bereitgestellt, um die erste und zweite Solarzelle nach dem Vervollständigen des Schneideprozesses separat betreiben zu können. Sowohl die erste als auch die zweite Solarzelle, die nach dem Schneideprozess erhalten werden, sind mit der zuvor erwähnten Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 identisch.
  • Sowohl die erste als auch die zweite Solarzelle umfassen jeweils mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst. Die mehreren Einheitszellen bilden einen ersten und einen zweiten Einheitszellensatz, wobei der erste Einheitszellensatz erste Einheitszellen umfasst und der zweite Einheitszellensatz zweite Einheitszellen umfasst. Zu dieser Zeit hat jede der ersten Einheitszellen eine erste Zellbreite (B1), und jede der zweiten Einheitszellen hat eine zweite Zellbreite (B2), wobei die zweite Zellbreite (B2) größer ist als die erste Zellbreite (B1).
  • Vor dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle werden der erste und zweite Einheitszellensatz derart angeordnet, dass der zweite Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des Substrats 100 angeordnet ist; der erste Einheitszellensatz symmetrisch in Bezug auf den mittig positionierten zweiten Einheitszellensatz positioniert ist; und der zweite Einheitszellensatz jeweils neben jedem ersten Einheitszellensatz angeordnet ist, das heißt, der zweite Einheitszellensatz ist auf beiden Seiten des Substrats 100 angeordnet (d. h., zweite Einheitszellen werden in dieser Ausführungsform in einem mittigen Teil des Substrats angeordnet; erste Einheitszellen werden symmetrisch auf beiden Seiten der mittig angeordneten Einheitszellen angeordnet; und zweite Einheitszellen werden wiederum auf beiden außen gelegenen Seiten der ersten Einheitszellen angeordnet, so dass sich in der Perspektive von 7 ein mittiger Streifen zweiter Einheitszellen, zwei links und rechts daran angrenzende Streifen erster Einheitszellen sowie zwei links bzw. rechts an den linken bzw. rechten Streifen erster Einheitszellen angrenzende Streifen zweiter Einheitszellen ergeben).
  • Nach dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle sind der erste und der zweite Einheitszellensatz derart angeordnet, dass der erste Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des jeweiligen Substrats 100, das in der ersten bzw. zweiten Solarzelle umfasst ist, positioniert ist; und der zweite Einheitszellensatz auf beiden Seiten des jeweiligen Substrats 100, das in der ersten bzw. zweite Solarzellen umfasst ist, positioniert ist.
  • Sowohl vor als auch nach dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle sind der erste und der zweite Einheitszellensatz derart ausgestaltet, dass der erste Einheitszellensatz ungefähr 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz ungefähr 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  • Die zweite Zellbreite (B2) jeder der zweiten Einheitszellen kann ungefähr 5 bis 20% größer sein als die erste Zellbreite (B1) jeder der ersten Einheitszellen. Optional können die zweiten Einheitszellen in Bezug auf die zweite Zellbreite (B2) jeweils entweder fest sein oder variieren. Beispielsweise kann die zweite Breite (B2) jeder zweiten Einheitszelle ein fester Wert bei den zweiten Einheitszellen sein, oder die zweite Breite (B2) einer jeweiligen zweiten Einheitszelle kann in eine vorgegebene Richtung schrittweise zunehmen.
  • Eine Dünnschichttyp-Solarzelle aus 8 ist der Dünnschichttyp-Solarzelle aus 7 darin ähnlich, dass erste und zweite Solarzellen vorhanden sind, die jeweils auf linken bzw. rechten Bereichen eines Substrats 100 in Bezug auf eine Mittellinie des Substrats 100, das heißt, in Bezug auf eine Schneidlinie des Substrats 100, angeordnet sind. Jedoch sind die erste und zweite Solarzelle nach dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle unterschiedlich zu denjenigen aus 7.
  • Vor dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle werden der erste und der zweite Einheitszellensatz derart angeordnet, dass der erste Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des Substrats 100 angeordnet ist und der zweite Einheitszellensatz auf beiden Seiten des Substrats 100 angeordnet ist. Das bedeutet, dass derselbe Typ von Einheitszellensatz, beispielsweise der erste Einheitszellensatz mit ersten Einheitszellen, auf nebeneinander liegenden Seiten der ersten und der zweiten Solarzelle bereitgestellt ist.
  • Nach dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle ist der jeweilige erste und zweite Einheitszellensatz derart angeordnet, dass sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Solarzelle der erste Einheitszellensatz auf der einen Seite des Substrats 100 angeordnet ist und der zweite Einheitszellensatz auf der anderen Seite des Substrats 100 angeordnet ist.
  • Sowohl vor als auch nach dem Schneiden des Substrats 100 in die erste und zweite Solarzelle sind der erste und zweite Einheitszellensatz derart ausgestaltet, dass der erste Einheitszellensatz ungefähr 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz ungefähr 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  • Die zweite Zellbreite (B2) jeder der zweiten Einheitszellen kann ungefähr 5 bis 20% größer als die erste Zellbreite (B1) jeder der ersten Einheitszellen sein. Optional können die jeweiligen zweiten Einheitszellen in der zweiten Zellbreite (B2) entweder fest sein oder variieren. Beispielsweise kann die zweite Breite (B2) ein fester Wert bei den zweiten Einheitszellen sein, oder die zweite Breite (B2) einer jeweiligen zweiten Einheitszelle kann in eine Richtung des Substrats schrittweise zunehmen.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
  • 9 (A und B) sind Draufsichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, das in Bezug auf die oben erwähnte Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 erläutert wird.
  • Wie in 9(A) gezeigt, wird der zweite Einheitszellensatz jeweils auf beiden Seiten des Substrats 100 gleichzeitig ausgebildet.
  • Ein Vorgang zum Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes kann einen Laserstrukturierungs-Vorgang zum Ausbilden eines Trennkanals 600 in einem vorgegebenen Bereich einer Vorderelektrode, einer Halbleiterschicht und einer Rückelektrode, die nacheinander auf das Substrat 100 aufgebracht werden, verwenden.
  • Der Laserstrukturierungs-Vorgang kann eine Laservorrichtung verwenden, wie sie in 12 gezeigt ist. Das heißt, dass, wie in 12 gezeigt, ein erster Lasersatz 900a und ein zweiter Lasersatz 900b mit jeweils mehreren Laser in festen Abständen angeordnet sind, und dass ein Abstand zwischen jedem der Laser im ersten bzw. zweiten Lasersatz 900a und 900b auf die zweite Zellbreite (B2) eingestellt wird. Durch die Verwendung der Laservorrichtung mit dem ersten Lasersatz 900a und dem zweiten Lasersatz 900b wird der zweite Einheitszellensatz mit der zweiten Zellbreite (B2) gleichzeitig auf beiden Seiten des Substrats 100 ausgebildet. Die Anzahl von Laser, die in 2 gezeigt ist, kann variiert werden.
  • Wenn notwendig, kann der Betrieb einiger Laser zeitweise gestoppt werden, um die Anzahl der Laser zu andern, was für die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Die Anzahl gleichzeitig betriebener Laser bestimmt die Anzahl gleichzeitig ausgebildeter Trennkanäle 600.
  • Wie in 9(B) gezeigt, wird der erste Einheitszellensatz im mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet.
  • Ein Vorgang zum Ausbilden des ersten Einheitszellensatzes kann die in 12 gezeigte Laservorrichtung verwenden. In 12 wird der Abstand zwischen jedem der Laser auf die erste Zellbreite (B1) eingestellt, wobei der erste Lasersatz 900a und der zweite Lasersatz 900b mit den jeweils mehreren Laser nebeneinander positioniert werden. Durch die Verwendung der Laservorrichtung wird der erste Einheitszellensatz der ersten Zellbreite (B1) im mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet.
  • 10 (A bis C) sind Draufsichten, die ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, das in Bezug auf die oben erwähnte Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 erklärt wird.
  • Wie in 10(A) gezeigt, wird der zweite Einheitszellensatz auf einer Seite des Substrats 100 ausgebildet.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes kann einen Laserstrukturierungs-Vorgang verwenden, um die Trennkanäle 600 durch die Verwendung der Laservorrichtung aus 12 auszubilden. In 12 wird der Abstand zwischen jedem der Laser auf die zweite Zellbreite (B2) eingestellt, indem der erste Lasersatz 900a und der zweite Lasersatz 900b mit den jeweils mehreren Laser nebeneinander positioniert werden. Durch die Verwendung der Laservorrichtung wird der zweite Einheitszellensatz der zweiten Zellbreite (B2) auf einer Seite des Substrats 100 ausgebildet.
  • Wie in 10(B) gezeigt, wird der erste Einheitszellensatz im mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet.
  • Ein Vorgang des Ausbildens des ersten Einheitszellensatzes kann die Laservorrichtung aus 12 verwenden. Im Einzelnen wird der Abstand zwischen jedem der Laser des ersten Lasersatzes 900a und des zweiten Lasersatzes 900b, die nebeneinander angeordnet sind, auf die erste Zellbreite (B1) eingestellt, und der erste Einheitszellensatz der ersten Zellbreite (B1) wird im mittigen Teil des Substrats 100 durch die Verwendung der Laservorrichtung ausgebildet.
  • Wie in 10(C) gezeigt, wird der zweite Einheitszellensatz auf der anderen Seite des Substrats 100 ausgebildet. Dies läuft genauso ab wie das in Bezug auf 10(A) erläuterte Verfahren, weswegen der Vorgang nicht mehr detailliert erklärt wird.
  • 11 (A und B) sind Draufsichten, die ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, das in Bezug auf die oben erwähnte Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 erklärt wird.
  • Wie in 11(A) gezeigt, wird der zweite Einheitszellensatz auf einer Seite des Substrats 100 ausgebildet, und gleichzeitig wird ein Teil des ersten Einheitszellensatzes im mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes und eines Teils des ersten Einheitszellensatzes kann die Laservorrichtung aus 12 verwenden. Nach dem Anordnen des ersten Lasersatzes 900a und des zweiten Lasersatzes 900b mit den jeweils mehreren Laser nebeneinander oder in einem festen Abstand wird der Abstand zwischen jedem der Laser des ersten Lasersatzes 900a auf die zweite Zellbreite (B2) eingestellt, und der Abstand zwischen jedem der Laser des zweiten Lasersatzes 900b wird auf die erste Zellbreite (B1) eingestellt, und dann wird eine Laserbestrahlung ausgeführt.
  • Wie in 11(B) gezeigt, wird der zweite Einheitszellensatz auf der anderen Seite des Substrats 100 ausgebildet, und gleichzeitig wird der Rest des ersten Einheitszellensatzes im mittigen Teil des Substrats 100 ausgebildet.
  • Ein Vorgang, der den zweiten Einheitszellensatz und den Rest des ersten Einheitszellensatzes ausbildet, kann die Laservorrichtung aus 12 verwenden. Nach dem Anordnen des ersten Lasersatzes 900a und des zweiten Lasersatzes 900b mit den jeweils mehreren Laser nebeneinander oder in einem festen Abstand wird der Abstand zwischen jedem der Laser des ersten Lasersatzes 900a auf die erste Zellbreite (B1) eingestellt, und der Abstand zwischen jedem der Laser des zweiten Lasersatzes 900b wird auf die zweite Zellbreite (B2) eingestellt, und dann wird eine Laserbestrahlung durchgeführt.
  • Wenn der erste und zweite Einheitszellensatz durch den Laserstrukturierungs-Vorgang ausgebildet werden, können der erste und zweite Einheitszellensatz nacheinander ausgebildet werden, wie in 9 (A und B) und 10 (A bis C) gezeigt, oder sie können gleichzeitig ausgebildet werden, wie in 11 (A und B) gezeigt.
  • Wie oben erwähnt, nimmt der erste Einheitszellensatz ungefähr 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen ein, und der zweite Einheitszellensatz nimmt ungefähr 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen ein.
  • Das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen der Dünnschichttyp-Solarzelle wurde in Bezug auf die in 3 gezeigte Dünnschichttyp-Solarzelle erklärt. Jedoch können die Dünnschichttyp-Solarzellen aus 7 und 8 durch eine geringfügige Änderung des oben beschriebenen Verfahrens, das in Bezug auf die Dünnschichttyp-Solarzelle aus 3 erklärt wurde, hergestellt werden.
  • Die Einheitszellen der Dünnschichttyp-Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung sind derart aufgebaut, dass die Zellbreite von Einheitszellen mit relativ niedrigem Wirkungsgrad größer ist als die Zellbreite von Einheitszellen mit relativ hohem Wirkungsgrad. Daher wird der Kurzschlussstrom der Einheitszellen mit relativ niedrigem Wirkungsgrad erhöht, wodurch der Wirkungsgrad durch Verbessern der Einheitlichkeit des Wirkungsgrads verbessert wird.
  • Dem Fachmann ist klar, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Sinn oder Bereich der Erfindung abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie in den Bereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims (19)

  1. Dünnschichttyp-Solarzelle, umfassend mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die Dünnschichttyp-Solarzelle einen ersten Einheitszellensatz umfassend wenigstens eine erste Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz umfassend wenigstens eine zweite Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, die sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, umfasst, wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt, und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  2. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 1, bei welcher der erste Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des Substrats ausgebildet ist, der zweite Einheitszellensatz auf jeder Seite des Substrats ausgebildet ist, und die zweite Zellbreite der zweiten Einheitszellen in Richtung des Endes des Substrats jeweils schrittweise zunimmt.
  3. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 1, bei welcher der erste Einheitszellensatz auf einer Seite des Substrats ausgebildet ist und der zweite Einheitszellensatz auf der anderen Seite des Substrats ausgebildet ist.
  4. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 1, bei welcher die Halbleiterschicht eine erste und eine zweite Halbleiterschicht mit einer dazwischen angeordneten Pufferschicht umfasst.
  5. Dünnschichttyp-Solarzelle, umfassend eine erste und eine zweite Solarzelle auf einem Substrat, wobei die erste und die zweite Solarzelle mit einem vorgegebenen Abstand dazwischen ausgebildet sind, um getrennt betrieben zu werden, wenn das Substrat in die erste und die zweite Solarzelle geschnitten wird, wobei die erste und die zweite Solarzelle jeweils mehrere Einheitszellen umfassen, und jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode, die aufeinanderfolgend aufgebracht sind, umfasst, und wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten, mit ersten Einheitszellen ausgestatteten Einheitszellensatz und einen zweiten, mit zweiten Einheitszellen ausgestatteten Einheitszellensatz bilden, wobei die ersten Einheitszellen jeweils eine erste Zellbreite aufweisen, die zweiten Einheitszellen jeweils eine zweite Zellbreite aufweisen und die erste Zellbreite sich von der zweiten Zellbreite unterscheidet, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt, und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
  6. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 5, bei welcher der erste Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des Substrats ausgebildet ist und der zweite Einheitszellensatz auf jeder Seite des Substrats ausgebildet ist.
  7. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 6, bei der die zweite Zellbreite der zweiten Einheitszellen in Richtung jedes Endes des Substrats jeweils schrittweise zunimmt.
  8. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 5, bei welcher der erste und zweite Einheitszellensatz derart angeordnet sind, dass der zweite Einheitszellensatz in einem mittigen Teil des Substrats angeordnet ist, der erste Einheitszellensatz symmetrisch in Bezug auf den mittig positionierten zweiten Einheitszellensatz angeordnet ist und der zweite Einheitszellensatz außen an den ersten Einheitszellensatz anschließend positioniert ist.
  9. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 5, bei welcher die zweiten Einheitszellen symmetrisch in Bezug auf den ersten Einheitszellensatz angeordnet sind, der sowohl bei der ersten als auch der zweiten Solarzelle im mittigen Teil des Substrats positioniert ist.
  10. Dünnschichttyp-Solarzelle nach Anspruch 5, bei welcher derselbe Typ von Einheitszellensatz auf nebeneinander liegenden Seiten der ersten und der zweiten Solarzelle ausgebildet ist.
  11. Dünnschichttyp-Solarzellenmodul, umfassend: eine Dünnschichttyp-Solarzelle, umfassend mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, die sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, bilden, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und wobei der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt; einen ersten Verbindungsdraht zum Verbinden der Vorderelektrode der Einheitszelle, die auf einer Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren, und ein zweiter Verbindungsdraht zum Verbinden der Rückelektrode der Einheitszelle, die auf der anderen Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren; und ein Tragrahmen zum Tragen der Dünnschichttyp-Solarzelle.
  12. Stromerzeugungssystem, umfassend ein Dünnschichttyp-Solarzellenmodul und eine strominvertierende Komponente zum Invertieren eines Ausgangs des Dünnschichttyp-Solarzellenmoduls, wobei das Dünnschichttyp-Solarzellenmodul umfasst: eine Dünnschichttyp-Solarzelle, umfassend mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, umfasst, wobei die mehreren Einheitszellen einen ersten Einheitszellensatz mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite und einen zweiten Einheitszellensatz mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, die sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, bilden, und wobei der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt, und wobei der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt; einen ersten Verbindungsdraht zum Verbinden der Vorderelektrode der Einheitszelle, die auf einer Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren, und einen zweiten Verbindungsdraht zum Verbinden der Rückelektrode der Einheitszelle, die auf der anderen Seite des Substrats ausgebildet ist, mit dem Äußeren; und einen Tragrahmen zum Tragen der Dünnschichttyp-Solarzelle.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichttyp-Solarzelle, umfassend mehrere Einheitszellen, wobei jede Einheitszelle eine Vorderelektrode, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfasst, die aufeinanderfolgend auf einem Substrat aufgebracht sind, umfassend: Ausbilden eines ersten Einheitszellensatzes mit wenigstens einer ersten Einheitszelle mit einer ersten Zellbreite; und Ausbilden eines zweiten Einheitszellensatzes mit wenigstens einer zweiten Einheitszelle mit einer zweiten Zellbreite, wobei die zweite Zellbreite sich von der ersten Zellbreite unterscheidet, wobei der erste und der zweite Einheitszellensatz durch einen Laserstrukturierungs-Vorgang unter Verwendung wenigstens eines Lasers zum Ausbilden eines Trennkanals ausgebildet werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Laserstrukturierungs-Vorgang umfasst: Ausbilden des einen des ersten und zweiten Einheitszellensatzes; und Ausbilden des anderen des ersten und zweiten Einheitszellensatzes.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Laserstrukturierungs-Vorgang umfasst: Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes auf einer Seite des Substrats nach dem Einstellen eines Abstands zwischen jedem der Laser auf die zweite Zellbreite; Ausbilden des ersten Einheitszellensatzes in einem mittigen Teil des Substrats nach dem Einstellen eines Abstands zwischen jedem der Laser auf die erste Zellbreite; und Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes auf der anderen Seite des Substrats nach Einstellen eines Abstands zwischen jedem der Laser auf die zweite Zellbreite.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Laserstrukturierungs-Vorgang umfasst: gleichzeitiges Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes auf beiden Seiten des Substrats nach Einstellen eines Abstands zwischen jedem der Laser auf die zweite Zellbreite; und Ausbilden des ersten Einheitszellensatzes im mittigen Teil des Substrats nach Einstellen eines Abstands zwischen jedem der Laser auf die erste Zellbreite.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Schritte des Ausbildens des ersten und zweiten Einheitszellensatzes durch den Laserstrukturierungs-Vorgang zeitgleich gestartet werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Laserstrukturierungs-Vorgang umfasst: Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes auf einer Seite des Substrats und gleichzeitiges Ausbilden eines Teils des ersten Einheitszellensatzes in einem mittigen Teil des Substrats nach Einstellen eines Abstands zwischen jedem einiger Laser auf die zweite Zellbreite und eines Abstands zwischen den restlichen Laser auf die erste Zellbreite; und Ausbilden des Rests der ersten Einheitszellen im mittigen Teil des Substrats und gleichzeitiges Ausbilden des zweiten Einheitszellensatzes auf der anderen Seite des Substrats nach Einstellen eines Abstands zwischen jedem einiger Laser auf die erste Zellbreite und eines Abstands zwischen jedem der restlichen Laser auf die zweite Zellbreite.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der erste Einheitszellensatz 80 bis 95% eines Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt und der zweite Einheitszellensatz 5 bis 20% des Gesamtbereichs der Einheitszellen einnimmt.
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