DE102015114135A1 - A photovoltaic device and method for making a photovoltaic device - Google Patents

A photovoltaic device and method for making a photovoltaic device

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DE102015114135A1
DE102015114135A1 DE201510114135 DE102015114135A DE102015114135A1 DE 102015114135 A1 DE102015114135 A1 DE 102015114135A1 DE 201510114135 DE201510114135 DE 201510114135 DE 102015114135 A DE102015114135 A DE 102015114135A DE 102015114135 A1 DE102015114135 A1 DE 102015114135A1
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DE
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Patent type
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layer
3b
contact layer
3c
solar cells
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Pending
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DE201510114135
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German (de)
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Frank Becker
Michael Bauer
Stefan Schelhase
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Calyxo GmbH
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Calyxo GmbH
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine photovoltaische Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Vorrichtung (1). The present invention relates to a photovoltaic device (1) and a process for making a photovoltaic device (1). Die photovoltaische Vorrichtung (1) weist ein Substrat (17) mit einer großen Hauptfläche (H) auf, auf der zumindest zwei entlang einer Grenze in Reihe verschaltete Solarzellen (3a, 3b, 3c) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Solarzellen (3a, 3b, 3c) jeweils eine Rückkontaktschicht (25a, 25b, 25c), eine transparente leitfähige Schicht (19a, 19b, 19c) und eine optisch aktive Schicht (15, 15a, 15b, 15c, 21, 21a, 21b, 21c, 23, 23a, 23b, 23c) aufweisen, wobei die Reihenverschaltung eine Kontaktierung (11b, 11c) der Rückkontaktschicht (25a, 25b) einer ersten Solarzelle (3a, 3b) der beiden Solarzellen (3a, 3b, 3c) mit der transparenten leitfähigen Schicht (19b, 19c), einer zweiten Solarzelle (3b, 3c) der beiden Solarzellen (3a, 3b, 3c) aufweist, wobei die Kontaktierung (11b, 11c) parallel zu der großen Hauptfläche (H) des Substrats (17) als zweidimensionales Raster einzelner Kontakte (11a, 11b, 11c) ausgebildet ist. The photovoltaic apparatus (1) includes a substrate (17) having a large main surface (H), on which at least two along a boundary in series connected solar cell (3a, 3b, 3c) are arranged adjacent to each other, the two solar cells (3a , 3b, 3c) each having a back contact layer (25a, 25b, 25c), a transparent conductive layer (19a, 19b, 19c) and an optically active layer (15, 15a, 15b, 15c, 21, 21a, 21b, 21c, 23 , 23a, 23b, 23c), wherein the series connection a contact (11b, 11c) of the back contact layer (25a, 25b) of a first solar cell (3a, 3b) of the two solar cells (3a, 3b, 3c) with the transparent conductive layer ( 19b, 19c), a second solar cell (3b, 3c) of the two solar cells (3a, 3b, 3c), said contact (11b, 11c) (parallel to the large main surface (H) of the substrate 17) of individual as a two-dimensional grid contacts (11a, 11b, 11c) is formed.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine photovoltaische Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 7. The present invention relates to a photovoltaic device according to the preamble of claim 1 and method of manufacturing a photovoltaic device according to the preamble of claim. 7
  • Solche photovoltaischen Vorrichtungen bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Solarzellen jeweils mit zumindest einer optisch aktiven Schicht, die mit einander verschaltet sind. Such photovoltaic devices usually consist of a plurality of solar cells each having at least one optically active layer, which are connected with each other. Dabei wird die Kontaktschicht auf der Lichteintrittsseite vorzugsweise als transparente leitende Schicht (TCO) ausgebildet, die allerdings dennoch eine vergleichsweise schlechte Leitfähigkeit besitzt, um eine möglichst hohe Lichttransmission zu ermöglichen. The contact layer is formed on the light incident side preferably as a transparent conductive layer (TCO), which however still has a comparatively poor conductivity to allow the highest possible light transmission. Häufig wird daher eine Reihenverschaltung gewählt, um widerstandsbedingte Leistungsverluste klein zu halten. Therefore, a series connection is often chosen to maintain resistance-related power losses small. Dadurch wird der Strom einseitig in die jeweilige Solarzelle eingebracht. This breaks the current on one side inserted in the respective solar cell.
  • Eine solche Reihenverschaltung kann durch eine Prozessführung mit drei unterschiedlichen Strukturierungschritten P1, P2, P3, beispielsweise in Form von LASER-Strukturierungslinien, erzielt werden. Such a series connection can be achieved by a process control with three different patterning steps P1, P2, P3, for example in the form of laser-patterning lines. Im Rahmen eines sogenannten Superstrataufbaues der Solarzelle wird dabei beispielsweise in dem ersten Strukturierungsschritt (P1) die TCO-Schicht, die als Frontkontaktschicht wirkt, durchtrennt. As part of a so-called superstrate structure of the solar cell case (P1), the TCO layer, which acts as a front contact layer is severed, for example, in the first patterning step. In dem zweiten Strukturierungsschritt (P2) wird zwischen Frontkontakt- und Rückkontaktschicht eine Öffnung und anschließende Verbindung hergestellt und in dem dritten Strukturierungsschritt (P3) wird die Rückkontaktschicht durchtrennt, so dass die monolithisch ausgebildeten Schichten eine erste und eine zweite benachbart angeordnete Solarzelle innerhalb einer photovoltaischen Vorrichtung (Solarmodul) bilden, wobei der Frontkontakt der einen Solarzelle mit dem Rückkontakt der benachbarten Solarzelle verbunden sind, der Rückkontakt der einen jedoch elektrisch isoliert von dem Frontkontakt der anderen Solarzelle ausgebildet ist. In the second patterning step (P2) has an opening and subsequent connection is made between the front contact and back contact layer and in the third patterning step (P3) is the back contact layer is severed so that the monolithically formed layers a first and a second adjacently arranged solar cell within a photovoltaic device (solar module), wherein the front contact of a solar cell with the back contact of the adjacent solar cell are connected to the back contact of the one but is formed from the front contact of the other solar cell are electrically insulated.
  • Mit diesem Konzept sind allerdings Nachteile verbunden. This concept, however, disadvantages. Zum einen hat die unsymmetrische Stromeinbringung einen negativen Einfluss auf die Verlustleitung (P = R × l 2 ). Firstly, the unbalanced current injection has a negative impact on the dissipation (P = R × l 2). Zum anderen steht die Fläche zwischen den P1- und P3-Strukturierungslinien nicht der Ladungsträgergeneration zur Verfügung. On the other hand, the area is not the charge carrier generation between the P1 and P3 patterning lines. Außerdem führt die Reihenverschaltung der Einzelzellen zu unerwünscht hohen Arbeitsspannungen, die durch komplexe parallele Schaltungen kompensiert werden müssen, wobei diese Verschaltungen aufgrund passiver Kontaktierungszellen weitere Wirkungsgradverluste bewirken. Furthermore, the series connection of the individual cells to undesirably high operating voltages, which must be compensated by complex circuits parallel leads, said interconnections cause further losses in efficiency due to passive Kontaktierungszellen.
  • Zur Verbesserung wurde in der To improve was in the WO 2014/152556 A1 WO 2014/152556 A1 für den Superstrataufbau vorgeschlagen, statt der drei Strukturierungsschritte P1, P2, P3 nur zwei Strukturierungsschritte vorzunehmen, wobei zur Isolierung benachbarter Solarzellen ein Isolierungsschritt vorgenommen wird, mit dem die Rückkontaktschicht, die optisch aktive Schicht und die TCO-Schicht durchtrennt werden. proposed for the superstrate structure, instead of the three patterning steps P1, P2, P3 carry only two patterning steps, is carried out for the isolation of adjacent solar cells isolating step, with the back contact layer, the optically active layer and the TCO layer can be severed. Außerdem wird ein Kontaktierungsschritt vorgenommen, bei dem die Rückkontaktschicht und die optisch aktive Schicht durchtrennt und die TCO-Schicht mit der Rückkontaktschicht einer benachbarten Solarzelle verbunden wird. In addition, a contacting step is carried out, in which the back contact layer and the optically active layer to be cut and the TCO layer is bonded to the back contact layer of an adjacent solar cell. Dabei werden diese Kontakte in die Mitte der jeweiligen Solarzelle gelegt. Here, these contacts are placed in the center of each solar cell. Dadurch kann die Totfläche vermindert werden, da nun keine Fläche zwischen P1 und P3 vorliegt. Thus, the dead area can be reduced because there is no area between P1 and P3 now present. Außerdem werden die negativen Einflüsse einer asymmetrischen Stromeinbringung vermieden, da die Stromeinbringung nun symmetrisch erfolgt, wodurch sich der Serienwiderstand verringert, da der Strom nun nur noch den halben Weg durch jede Solarzelle zurücklegen muss. In addition, the negative effects of an asymmetric current injection can be avoided because the current injection now is symmetrical, so the series resistance decreases as the current now has to cover only half way through each solar cell.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Wirkungsgrad photovoltaischer Einrichtungen weiter zu erhöhen. The object of the present invention is to increase the efficiency of photovoltaic devices further. Insbesondere soll dazu die Totfläche verringert werden. In particular, the dead area is intended to be reduced.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit der erfindungsgemäßen photovoltaischen Vorrichtung nach Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Vorrichtung nach Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. This object is achieved with the inventive photovoltaic device according to claim 1 and the method according to the invention for making a photovoltaic device according to claim 7. Advantageous further developments are specified in the dependent claims and the description.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass sich die gestellte Aufgabe in überraschender Weise dadurch besonders einfach lösen lässt, wenn keine linienförmige Kontaktierung zwischen zwei benachbarten Solarzellen erfolgt, wie dies bisher, insbesondere auch bei der The inventors have recognized that the task can be particularly easily solved in a surprising way, if no linear contact between two adjacent solar cells takes place, as before, including on the WO 2014/152556 A1 WO 2014/152556 A1 gelehrt wird, sondern eine flächige Kontaktierung vorgenommen wird, wobei ein zweidimensionales Raster einzelner Kontakte die flächige Kontaktierung bildet. is taught, but an area contact is made, where a two-dimensional grid of individual contacts forms the surface contact.
  • Damit können zum einen die Abstände zwischen zwei benachbarten Solarzellen wesentlich vergrößert werden, so dass die durch die Solarzellentrennung bedingten Totflächen verringert werden können. Thus, the distances between two adjacent solar cells can be significantly increased to one, so that the solar cells caused by separation Totflächen can be reduced. Während bisher die Solarzellenbreite, also der Abstand zwischen zwei Isolierungen zwischen benachbarten Solarzellen 5 mm bis 15 mm betrug, kann er jetzt beispielsweise 30 mm betragen. While the solar cell width, ie the distance between two insulation between adjacent solar cells so far was 5 mm to 15 mm, it may now be for example 30 mm. Zum anderen werden die Serienwiderstände weiter verringert, da der Stromweg durch die jeweilige Zelle noch weiter herabgesetzt wird. Secondly, the series resistance can be further reduced since the current path is further decreased by the respective cell.
  • Die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung mit einem Substrat mit einer großen Hauptfläche, auf der zumindest zwei entlang einer Grenze in Reihe verschaltete Solarzellen benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Solarzellen jeweils eine Rückkontaktschicht, eine transparente leitfähige Schicht und eine optisch aktive Schicht aufweisen, wobei die Reihenverschaltung eine Kontaktierung der Rückkontaktschicht einer ersten Solarzelle der beiden Solarzellen mit der transparenten leitfähigen Schicht einer zweiten Solarzelle der beiden Solarzellen aufweist, zeichnet sich also dadurch aus, dass die Kontaktierung parallel zu der großen Hauptfläche des Substrats als zweidimensionales Raster einzelner Kontakte ausgebildet ist. The photovoltaic device according to the invention with a substrate having a large main surface on which at least two along a boundary in series connected solar cell adjacent to each other, the two solar cells each having a back contact layer, a transparent conductive layer and an optically active layer, wherein the series connection comprising contacting the back contact layer of a first solar cell of the two solar cells with the transparent conductive layer of a second solar cell of the two solar cells, that is characterized in that the contacting is formed parallel to the large main surface of the substrate as a two-dimensional grid of individual contacts.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Raster regelmäßig ausgebildet, bevorzugt mit einem lateralen Abstand zwischen zwei benachbarten Kontakten von 1 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 10 mm, insbesondere 4 bis 7 mm. In an advantageous development of the grid is formed regularly, preferably with a lateral distance between two adjacent Contacts from 1 to 20 mm, preferably 3 to 10 mm, particularly 4 to 7 mm. Dadurch wird der Serienwiderstand deutlich verringert. Thus, the series resistance is significantly reduced. Es sind zwar auch Raster von weniger als 1 mm möglich, jedoch wird hierzu ein Lithographieverfahren erforderlich, was vergleichsweise teuer ist, weshalb diese Ausgestaltung nicht bevorzugt wird. While there are a grid of less than 1 mm possible, but this is a lithography method is required, which is relatively expensive, so this configuration is not preferred.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die einzelnen Kontakte im Querschnitt punktförmig, bevorzugt mit einer Querschnittsbreite von höchstens 500 um, vorzugsweise höchstens 300 μm, insbesondere höchstens 200 μm ausgebildet. In a further advantageous development of the individual contacts in cross-section a punctiform manner, preferably with a cross-section width of at most 500 microns, preferably at most 300 microns, formed in particular at most 200 microns. Dadurch können die Totflächen deutlich verringert werden. Thus, the Totflächen can be significantly reduced. Bevorzugt sind vor allem Kontakt mit möglichst geringer Dimension im Bereich 1 μm bis 100 μm, vorzugsweise 50 μm bis 10 μm, insbesondere von 15 μm. especially contact with the smallest possible dimension in the range 1 micron to 100 microns, preferably 50 microns to 10 microns, especially of 15 microns are preferred.
  • Die Form der Kontakte ist vorzugsweise quadratisch, kreisförmig, rechteckig oder elliptisch. The shape of the contacts is preferably square, circular, rectangular or elliptical.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung beträgt die Breite der Solarzellen senkrecht zu der Grenze zwischen den Solarzellen mindestens 3 mm, bevorzugt mindestens 15 mm, insbesondere mindestens 39 mm. In a further advantageous embodiment the width of the solar cells is perpendicular to the boundary between the solar cells at least 3 mm, preferably at least 15 mm, in particular at least 39 mm. Dabei sind Breiten von bis zu 100 mm, bevorzugt von bis zu 600 mm, insbesondere von bis zu 1000 mm und darüber hinaus möglich. Here, widths of up to 100 mm, preferably of up to 600 mm, in particular of up to 1000 mm and beyond possible.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung steht die Kontaktierung der Frontkontaktschicht der zweiten Solarzelle mit der Rückkontaktschicht der ersten Solarzelle in leitender Verbindung. In a further advantageous embodiment, the contacting of the front contact layer of the second solar cell with the back contact layer of the first solar cell in conductive connection. Von der Rückkontaktschicht der zweiten Solarzelle, die über eine Isolierungsschicht isoliert ist, bildet die Frontkontaktschicht bevorzugt mit der transparenten leitfähigen Schicht vertikal verlaufende einzelne Kontakte aus. Of the back contact layer of the second solar cell, which is isolated via an insulation layer, the front contact layer preferably forms with the transparent conductive layer of vertically extending individual contacts. Dadurch kann die Kontaktierung besonders einfach und prozesssicher vorgenommen werden. Thus, the contact can be made particularly simple and reliable.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn sich die Isolierungsschicht zwischen Frontkontaktschicht und optisch aktiver Schicht erstreckt, da dann Kurzschlüsse wirksam verhindert werden können. In this context it is advantageous if the insulating layer between the front contact layer and an optically active layer extends since then short circuits can be effectively prevented. Dies ist vor allem für den Superstrataufbau vorteilhaft, beim Substrataufbau kann dagegen hierauf verzichtet werden. This is advantageous especially for the superstrate structure, however, then the substrate structure can be dispensed with.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer photovoltaische Vorrichtung mit einem Substrat mit einer großen Hauptfläche, auf der zumindest zwei entlang einer Grenze in Reihe verschalteten Solarzellen benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Solarzellen jeweils eine Rückkontaktschicht, eine transparente leitfähige Schicht und eine optisch aktive Schicht aufweisen, wobei die Reihenverschaltung eine Kontaktierung der Rückkontaktschicht einer ersten Solarzelle der beiden Solarzellen mit der transparenten leitfähigen Schicht einer zweiten Solarzelle der beiden Solarzellen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktierung parallel zu der großen Hauptfläche des Substrats als zweidimensionales Raster einzelner Kontakte ausgebildet wird. The inventive method for manufacturing a photovoltaic device with a substrate having a large main surface on which at least two along a boundary in series connected solar cells are arranged adjacent to each other, the two solar cells each having a back contact layer, a transparent conductive layer and an optically active layer wherein the series connection has a contact with the back contact layer of a first solar cell of the two solar cells with the transparent conductive layer of a second solar cell of the two solar cells, characterized by the fact that the contact is formed parallel to the large main surface of the substrate as a two-dimensional grid of individual contacts.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Rückkontaktschicht einheitlich für alle Solarzellen aufgebracht und anschließend im Bereich der herzustellenden einzelnen Kontakte entfernt wird, wobei die Entfernung bevorzugt mittels LASER-Bestrahlung erfolgt. In an advantageous further development provides that the back contact layer is uniformly applied to all cells and then removed in the region of the individual contacts to be manufactured, wherein the removal preferably takes place by means of laser irradiation. Dadurch ist die Kontaktierung besonders einfach möglich. Thus, the contact is particularly easy.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Entfernung der Rückkontaktschicht und der optisch aktiven Schicht bis zur transparenten leitenden Schicht erfolgt, wobei keine senkrechte Strukturierung, sondern eine gegenüber der senkrechten geneigte Strukturierung vorgenommen wird. In a further advantageous refinement, it is provided that to the transparent conductive layer, a removal of the back contact layer and the optically active layer is carried out with no vertical structure, but a is carried out with respect to the vertical inclined structuring. Dann kann die aufzubringende Isolierungsschicht zur Kontaktierung der transparenten leitenden Schicht mittels eines flächigen Belichtungsprozesses durch die transparente leitende Schicht sehr einfach und kostengünstig wieder geöffnet werden, ohne dass eine exakte Ausrichtung erforderlich wäre und ohne dass die Kantenisolierung verloren ginge. Then the applied insulation layer to contact the transparent conductive layer by a surface exposure process by the transparent conductive layer can be opened very simply and cost again without an exact alignment would be required and without the edge insulation would be lost. Die Neigung der gebildeten Strukturierungskante beträgt vorzugsweise entweder 0,1° bis 30°, bevorzugt 3° bis 20°, insbesondere 12° bis 19° gegenüber der Normalen der Hauptfläche, weil sich dann die Kantenisolierung leicht wieder schließen kann, indem beispielsweise ein verwendeter Lack Schwerkraft bedingt nachläuft, oder bei Winkeln von 70° bis 89°, bevorzugt 75° bis 85°, insbesondere 78° bis 82°, beim flächigen Belichten die Kantenisolation nicht beschädigt werden kann. The inclination of the structuring edge formed is preferably either 0.1 ° to 30 °, preferably 3 ° to 20 °, in particular 12 ° to 19 ° relative to the normal of the surface, because then the edge isolation can be easily closed again by, for example, a used paint gravity lags caused, or at angles of 70 ° to 89 °, preferably 75 ° to 85 °, in particular 78 ° to 82 °, in the area exposing the edge isolation can not be damaged.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass an der Grenze zwischen zwei Solarzellen eine Durchtrennung einer substratnahen leitenden Schicht und eine Durchtrennung einer substratfernen leitenden Schicht vorgenommen wird, wobei die Durchtrennung bevorzugt als P1- und P3- oder als P1-, P2- und P3-Strukturierungsschritte oder als einheitlich durchgehender Isolierungsschritt vorgenommen wird und insbesondere als LASER-Strukturierung erfolgt. In a further advantageous refinement, it is provided that a cut through a substrate-near layer and a transection of a remote from the substrate layer is made at the boundary between two solar cells, said severing preferred as P1 and P3 or P1, P2 and P3 is made as a uniform continuous insulation, and in particular step is performed as a laser-structuring or -Strukturierungsschritte.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung hergestellt wird. In a further advantageous refinement, it is provided that the photovoltaic device according to the invention is prepared.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass auf dem Substrat die transparente leitende Schicht, darüber die optisch aktive Schicht, darüber die Rückkontaktschicht, darüber eine Isolierungsschicht und darüber eine Frontkontaktschicht angeordnet werden, wobei die Grenze zwischen zwei benachbarten Solarzellen durch eine Durchtrennung der transparenten leitenden Schicht und der Rückkontaktschicht gebildet wird, wobei nach Aufbringung der Rückkontaktschicht mit einem Strukturierungsschritt die Rückkontaktschicht und die optisch aktive Schicht jeweils lokal zur Bildung jeweils eines Kontaktes entfernt werden, nach Aufbringung der Isolierungsschicht diese lokal an den Stellen der jeweiligen Kontakte wieder entfernt wird und zwischen den Kontakten und der Grenze zwischen zwei Solarzellen die Isolierungsschicht durch Bildung eines dritten Strukturierungsgrabens entfernt wird, nach Aufbringung der Frontkontaktschicht diese in einem Strukturierungsschritt entlang de In a further advantageous refinement, it is provided that the transparent conductive layer on the substrate over the optically active layer, over the back contact layer, over an insulating layer and above a front contact layer are arranged, wherein the boundary between two adjacent solar cells by a cut through the transparent conductive layer and the back contact layer is formed, wherein the back contact layer and the optically active layer by applying the back contact layer with a patterning step in each case locally removed to form a respective contact, after the application of the insulation layer, this is locally removed at the positions of the respective contacts and between the contacts and the boundary between two solar cells, the insulating layer is removed by forming a third trench structure, after application of the front contact layer, this layer in a patterning step along de r Grenze so strukturiert wird, dass die Frontkontaktschicht in Richtung zur Grenze eine direkte leitende Verbindung mit der Rückkontaktschicht aufweist und in Richtung zu den Kontakten keine direkte leitende Verbindung zu der Rückkontaktschicht besteht, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass vor Aufbringung der Rückkontaktschicht die optisch aktive Schicht und die transparente leitende Schicht in einem Strukturierungsschritt entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt werden und der gebildete erste Strukturierungsgraben mit einem Isolationsmaterial verfüllt wird und nach Aufbringung der Rückkontaktschicht die Rückkontaktschicht in einem Strukturierungsschritt entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt wird und der gebildete zweite Strukturierungsgraben mit dem Material der Isolierungsschicht verfüllt wird. is patterned r limit so that the front contact layer comprises in direction toward the boundary a direct conductive connection to the back contact layer and there is no direct conductive connection to the back contact layer in the direction of the contacts, being preferably provided that prior to application of the back contact layer of the optically active layer and the transparent conductive layer are removed in a patterning step along the boundary between two solar cells and the first structuring trench formed is filled with an insulating material and after application of the back contact layer of the back contact layer is removed in a patterning step along the boundary between two solar cells and the second structuring trench formed with the material of the insulation layer is filled. Auch hier könnten alternativ allerdings auch eine P1-, P2-, P3-Strukturierung oder einer Strukturierung mit einheitlich durchgehendem Isolierungsschritt vorgenommen werden. Here, too, a P1, P2, P3-patterning or structuring with uniform continuous isolation step could be made alternatively however. Dadurch kann die Erfindung im Superstrataufbau verwirklicht werden. Thus, the invention can be implemented in the superstrate structure.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass auf dem Substrat eine Frontkontaktschicht, darüber eine Isolierungsschicht, darüber die Rückkontaktschicht und darüber die optisch aktive Schicht angeordnet werden, wobei die Grenze zwischen zwei benachbarten Solarzellen durch eine Durchtrennung der Frontkontaktschicht und der transparenten leitenden Schicht gebildet wird, wobei nach Aufbringung der Frontkontaktschicht diese entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen erste Strukturierungsgraben zu bilden, der mit Material der Isolierungsschicht verfüllt wird, nach Aufbringung der Isolierungsschicht diese entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen zweiten Strukturierungsgraben zu bilden, wobei der zweite Strukturierungsgraben benachbart zum ersten Strukturierungsgraben angeordnet und mit Material der Rückkontaktschicht verfüllt wird, nach Aufbringung der Rückkontaktschicht mit einem Strukturierungsschritt die R In a further advantageous refinement, it is provided that on the substrate, a front contact layer above an insulating layer above the back contact layer and, above the optically active layer are arranged, wherein the boundary between two neighboring solar cells is formed by a cut through the front contact layer and the transparent conductive layer wherein after application of the insulation layer, this is removed along the boundary between two solar cells by applying the front contact layer, the latter is removed along the boundary between two solar cells to form a first structuring trench which is filled with material of the insulating layer, a second structuring ditch form, wherein after application of the back contact layer of the second trench structure adjacent to the first trench structure arranged and filled with material of the back contact layer with a patterning step, the R ckkontaktschicht jeweils lokal zur Bildung jeweils eines Kontaktes entfernt wird, vor Aufbringung der transparenten leitfähigen Schicht die optisch aktive Schicht und die Isolierungsschicht lokal an den Stellen der jeweiligen Kontakte wieder entfernt werden, nach Aufbringung der transparenten leitfähigen Schicht diese in einem Strukturierungsschritt zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen dritten Strukturierungsgraben zu bilden, der bevorzugt mit einem Isolationsmaterial verfüllt wird. ckkontaktschicht is respectively locally removed to form each of a contact, be locally removed at the positions of the respective contacts prior to application of the transparent conductive layer, the optically active layer and the insulating layer, after application of the transparent conductive layer, the latter is removed in a patterning step between two solar cells to form a third trench structure, which is preferably filled with an insulating material. Auch hier könnten alternativ allerdings auch eine P1-, P2-, P3-Strukturierung oder einer Strukturierung mit einheitlich durchgehendem Isolierungsschritt vorgenommen werden. Here, too, a P1, P2, P3-patterning or structuring with uniform continuous isolation step could be made alternatively however. Dadurch kann die Erfindung im Substrataufbau verwirklicht werden. Thus, the invention can be realized in the substrate structure.
  • Die Kennzeichen und weitere Vorteile der Erfindung werden im Rahmen der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren deutlich werden. The characteristics and further advantages of the invention will become apparent during the following description of a preferred embodiment in connection with the figures. Dabei zeigen rein schematisch: In the drawings, purely schematically:
  • 1a 1a und and 1b 1b die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung in einer Draufsicht von oben und in einer Ausschnittsdarstellung hierzu, the photovoltaic device of the invention according to a first preferred embodiment in a plan view from above and in a detail view thereof,
  • 2 2 die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung nach The photovoltaic device according to the invention 1 1 in einer teilweisen Schnittansicht, in a partial sectional view,
  • 3a 3a bis to 3e 3e die Abfolge der Schritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen photovoltaische Vorrichtung nach the sequence of steps for manufacturing the photovoltaic device according to the invention 1 1 , .
  • 4 4 den Schritt nach the step 3d 3d in einer alternativen Ausführung, in an alternative embodiment,
  • 5a 5a und and 5b 5b teilweise Schnittansichten zu alternativen Isolierungen zwischen einzelnen Solarzellen, partial sectional views of alternative insulation between individual solar cells,
  • 6a 6a bis to 6d 6d eine alternative Abfolge von Schritten zur Herstellung der erfindungsgemäßen photovoltaischen Vorrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung, an alternative sequence of steps for manufacturing the photovoltaic device according to the invention according to a second preferred embodiment,
  • 7 7 die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung in einer teilweisen Schnittansicht und the photovoltaic device of the invention according to a third preferred embodiment in a partial sectional view and
  • 8 8th die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung in einer teilweisen Schnittansicht. the photovoltaic device of the invention according to a third preferred embodiment in a partial sectional view.
  • In In 1a 1a und and 1b 1b ist die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung is the photovoltaic device according to the invention 1 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung von oben rein schematisch gezeigt. shown purely schematically according to a first preferred embodiment from above. 2 2 zeigt eine teilweise Schnittansicht entsprechend shows a partial sectional view corresponding to 1b 1b . ,
  • Es ist zu erkennen, dass die Vorrichtung It can be seen that the device 1 1 zahlreiche Solarzellen numerous solar cells 3 3 im Superstrataufbau, also zur Sonnenlichteinleitung durch das Substrat, umfasst, die Streifenförmig nebeneinander angeordnet sind, wobei diese in Reihe miteinander verschaltet sind. in the superstrate structure, that is to the sun light input through the substrate, comprises a strip shape are arranged next to one another, these being connected together in series. Genauer gesagt handelt es sich um 30 Solarzellen More specifically, it is 30 solar cells 3 3 , die jeweils eine Länge l von 585 mm und eine Breite b von 39,5 mm aufweisen. Each having a length l of 585 mm and a width b of 39.5 mm. Mittels der Anschlussdose By means of the junction box 5 5 , die mit der ersten Solarzelle Which with the first solar cell 3' 3 ' und der letzten Solarzelle and the last solar cell 3'' 3 '' verbunden ist, kann der erzeugte Strom abgegriffen werden, wobei eine Stromstärke von 6,2 A bei einer Spannung von 25 V erreicht wird. is connected, the current generated can be tapped, wherein a current of 6.2 A at a voltage of 25 V is reached. Es ist zu erkennen, dass im Vergleich zu bisherigen Lösungen keine komplexe Parallelverschaltung erforderlich ist. It can be seen that compared to previous solutions, no complex parallel connection is required.
  • In In 1b 1b ist für drei frei ausgewählte Solarzellen for three freely selected solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c , die direkt nebeneinander unter Zwischenschaltung jeweiliger Isolierungen That side by side with the interposition of respective insulation 7a 7a , . 7b 7b angeordnet sind, die Kontaktierung der Solarzellen are arranged, the contacting of the solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c untereinander rein schematisch dargestellt. among themselves shown purely schematically. Es ist zu erkennen, dass jede Solarzelle It can be seen that each solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ein zweidimensionales Raster regelmäßig über die Hauptfläche H der jeweiligen Solarzelle a two-dimensional grid regularly on the main surface H of the respective solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c verteilt angeordnete erste, mit „+” dargestellte Kontakte arranged distributed first, illustrated with "+" contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c aufweist und einen zweiten Kontakt and a second contact 13a 13a , . 13b 13b , . 13c 13c , der hier nur zum besseren Verständnis als eine Vielzahl von „–” dargestellt ist, tatsächlich jedoch als Kontaktierungslinie ausgebildet ist. Which only to better understand the variety - is shown, however, is actually designed as a contact line "." Dabei sind die ersten Kontakte Here are the first contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c einer weiter links angeordneten Solarzelle a further arranged on the left solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c jeweils mit den zweiten Kontakten each of the second contacts 13a 13a , . 13b 13b , . 13c 13c einer jeweils dazu rechts benachbart angeordneten Solarzelle one each to the right adjacently arranged solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c über die jeweilige Isolierung via the respective insulation 7a 7a , . 7b 7b hinweg elektrisch leitend verbunden, während die ersten Kontakte across an electrically conducting manner, while the first contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c von den zweiten Kontakten of the second contacts 13a 13a , . 13b 13b , . 13c 13c derselben Solarzelle the same solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c isoliert sind, so dass der Stromfluss durch die Solarzelle are insulated so that the current flow through the solar cell 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c über die optisch aktive Schicht over the optically active layer 15a 15a , . 15b 15b , . 15c 15c erfolgen muss. must be done.
  • Der weitere Schichtaufbau der Solarzellen The further layer structure of the solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ist entsprechend is accordingly 2 2 der Folgende, wobei der Einfachheit halber nicht alle ersten Kontakte the following, wherein for simplicity, not all of the first contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c gezeigt sind: auf einem transparenten Substrat are shown: on a transparent substrate 17a 17a , . 17b 17b , . 17c 17c , beispielsweise einem Glassubstrat, ist eine transparente leitfähige Schicht (TCO) , For example, a glass substrate, a transparent conductive layer (TCO) 19a 19a , . 19b 19b , . 19c 19c , beispielsweise Zinnoxid, auf der eine Kadmiumsulfid-Schicht , For example, tin oxide on which a cadmium sulfide layer 21a 21a , . 21b 21b , . 21c 21c und darauf eine Kadmiumtellurid-Schicht and thereon a cadmium telluride layer 23a 23a , . 23b 23b , . 23c 23c angeordnet sind, darauf befinden sich eine Rückkontaktschicht are arranged on it there is a back contact layer 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c , eine Isolierungsschicht , An insulating layer 27a 27a , . 27b 27b , . 27c 27c und eine Frontkontaktschicht and a front contact layer 29a 29a , . 29b 29b , . 29c 29c . ,
  • Die Kadmiumsulfid-Schicht The cadmium sulfide layer 21a 21a , . 21b 21b , . 21c 21c und die Kadmiumtellurid-Schicht and the cadmium telluride layer 23a 23a , . 23b 23b , . 23c 23c bilden die optisch aktive Schicht forming the optically active layer 15a 15a , . 15b 15b , . 15c 15c , die allerdings auch aus nur einer Schicht oder auch aus mehr als zwei Schichten bestehen kann. That may, however, also consist of only one layer or more than two layers. Weiterhin können in dem gezeigten Schichtaufbau auch ein oder mehrere Bufferschichten, beispielsweise zur Passivierung von Defekten, vorgesehen werden. Further, in the illustrated layer structure, one or more buffer layers, for example for the passivation of defects can be provided. Beispielsweise könnte die transparente leitfähige Schicht For example, the transparent conductive layer 19a 19a , . 19b 19b , . 19c 19c aus mehreren Lagen bestehen, insbesondere aus zwei Unterschichten, der eigentlichen transparenten leitfähigen Schicht und einer Bufferschicht. consist of several layers, in particular two sub-layers, the actual transparent conductive layer and a buffer layer. Außerdem könnte auch der Rückkontakt Also, could the back contact 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c aus mehreren Lagen aufgebaut sein, insbesondere aus zwei Unterschichten, dem eigentlichen Rückkontakt und einer Bufferschicht. be composed of several layers, in particular two sub-layers, the actual back contact and a buffer layer.
  • Die einzelnen Schichten der Solarzellen liegen jeweils als einheitlich monolithisch abgeschiedenen Schichten The individual layers of the solar cells are each available as a uniform monolithic deposited layers 19 19 , . 21 21 , . 23 23 , . 25 25 , . 27 27 , . 29 29 vor, die teilweise von den Kontaktierungs-Strukturierungen before, partly by the contact-structurings 31 31 sowie den P1- and the P1 33 33 und den P3-Strukturierungen and the P3-structuring 35 35 unterbrochen sind. are interrupted. Die jeweilig benachbart angeordneten P1- The respectively adjacently arranged P1- 33 33 und P3-Strukturierungen and P3-structuring 35 35 bilden dabei die Isolierungen form the insulation 7a 7a , . 7b 7b zwischen den Solarzellen between the solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c und die Kontaktierungs-Strukturierungen and the contact-structuring 31 31 bilden die rasterförmig angeordneten ersten Kontakte forming the first contacts arranged in a raster 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c . , Die zweiten Kontakte The second contacts 13a 13a , . 13b 13b bestehen jeweils als elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Rückkontaktschichten are each as electrically conductive connections between the back contact layers 25a 25a , . 25b 25b der jeweils links angeordneten Solarzelle the respectively arranged on the left solar cell 3a 3a , . 3b 3b mit den Frontkontaktschichten with the front contact layer 29b 29b , . 29c 29c der jeweiligen rechts davon angeordneten Solarzellen of the respective solar cells arranged on right thereof 3b 3b , . 3c 3c . ,
  • In den In the 3a 3a bis to 3a 3a ist die Abfolge der Schritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen photovoltaische Vorrichtung is the sequence of steps for manufacturing the photovoltaic device according to the invention 1 1 gezeigt, wobei der Einfachheit halber nur der Bereich einer ersten Kontaktierung shown, for simplicity, only the portion of a first contact 11 11 mit einer benachbart angeordneten zweiten Kontaktierung gezeigt shown with an adjacently disposed second contact 13 13 wird. becomes.
  • Es ist zu erkennen, dass die einzelnen Schichten It can be seen that the individual layers 19 19 , . 21 21 , . 23 23 nacheinander auf dem Glassubstrat monolithisch abgeschieden werden. are sequentially deposited monolithically on the glass substrate. Anschließend wird durch LASER-Bestrahlung ein erster Strukturierungsgraben Then, by LASER radiation a first structuring ditch 31 31 erzeugt, der sich linienförmig parallel zur Länge l erstreckt, und mit einem geeigneten elektrischen Isolierungsmaterial generated, extending linearly parallel to the length l, and with a suitable electrical insulation material 33 33 , beispielsweise ein geeigneter Lack, verfüllt wird, wodurch die P1-Strukturierung erzeugt wird. , For example a suitable varnish, whereby the structuring P1 is generated is filled. Der Strukturierungsgraben Structuring ditch 31 31 ist dabei bewusst etwas in das Glassubstrat is aware of something in the glass substrate 17 17 hineingeführt, um eine optimale Isolierung zu erzielen. ushered to achieve optimum insulation.
  • Nach Aufbringung der Rückkontaktschicht After application of the back contact layer 25 25 wird mittels LASER-Bestrahlung ein zweiter Strukturierungsgraben by means of laser irradiation, a second trench structure 35 35 erzeugt, der sich linienförmig parallel zur Länge I erstreckt, und zwar für eine ebenfalls optimale elektrische Isolierung etwas in die Kadmiumtellurid-Schicht generated, extending linearly parallel to the length I, namely for optimum electrical insulation is also somewhat in the cadmium telluride layer 23 23 hinein. into it.
  • In In 3b 3b ist zu erkennen, dass mittels LASER-Bestrahlung lokale Strukturierungen in Form quadratischer lochartiger Vertiefungen It can be seen that by means of laser irradiation local structuring in the form of a square hole-like recesses 37 37 erzeugt wurden, die sich als ein zweidimensionales Raster parallel und senkrecht zur Länge l erstrecken, wobei der Abstand der Vertiefungen ca. 5 mm und die Breite der Vertiefungen were generated which extend as a two-dimensional grid parallel and perpendicular to the length l, wherein the spacing of the recesses approximately 5 mm and the width of the depressions 37 37 beim Übergang zur TCO-Schicht the transition to the TCO layer 19 19 ca. 50 μm betragen. about 50 microns, respectively. Diese Vertiefungen these wells 37 37 (der Übersichtlichkeit halber ist in (The sake of clarity in 3b 3b bis to 3e 3e nur eine Vertiefung only one recess 37 37 gezeigt) durchdringen im Gegensatz zum zweiten Strukturierungsgraben shown) penetrate, as opposed to the second trench structure 35 35 allerdings nicht die TCO-Schicht but not the TCO layer 19 19 . , Außerdem verlaufen die Kanten Also, run the edges 39a 39a , . 39b 39b der Vertiefungen of the depressions 37 37 nicht parallel zur Oberflächennormalen der großen Hauptfläche H, sondern mit einer Neigung α von 0,1° bis 30°, bevorzugt 3° bis 20°, insbesondere 12° bis 19° oder 70° bis 89°, bevorzugt 75° bis 85°, insbesondere 78° bis 82°. not parallel to the surface normal of the large main area H, but with an inclination α of 0.1 ° to 30 °, preferably 3 ° to 20 °, in particular 12 ° to 19 ° or 70 ° to 89 °, preferably 75 ° to 85 °, in particular 78 ° to 82 °.
  • Entsprechend Corresponding 3c 3c wird eine elektrische Isolierungsschicht an electrical insulation layer 27 27 in Form eines Dielektrikums aufgebracht, die den zweiten Strukturierungsgraben applied in the form of a dielectric, the second trench structure 35 35 verfüllt und dadurch die P3-Strukturierung gebildet. filled, thereby forming the P3-structuring. Und es wird die Oberfläche des Grundes And it is the surface of the ground 47 47 der Vertiefungen of the depressions 37 37 bedeckt. covered.
  • Wie in As in 3d 3d zu erkennen ist, wird die aufgebrachte Isolierungsschicht it can be seen the applied insulation layer 27 27 von beiden Seiten belichtet exposed from both sides 41 41 , . 43 43 , nämlich einmal mittels einer Maske (nicht gezeigt) von oben, um die Isolierungsschicht , Namely first by means of a mask (not shown) from above to the insulating layer 27 27 zwischen der P1-, P3-Strukturierung und den links davon direkt benachbart angeordneten Vertiefungen between the P1, P3-structuring and left of it directly adjacent arranged recesses 37 37 linienförmig parallel zur Länge l im Rahmen eines dritten Strukturierungsgrabens linearly parallel to the length l in the context of a third trench structure 45 45 entfernt. away. Außerdem wird durch Belichtung von unten In addition, by exposure from below 43 43 die Isolierungsschicht am Grund the insulation layer on the base 47 47 der Vertiefungen of the depressions 37 37 lokal entfernt. locally removed. Durch die Neigung α der Kanten Due to the inclination α of the edges 39a 39a , . 39b 39b der Vertiefungen of the depressions 37 37 erfolgt die Belichtung nur am Grund the bracketing only at the bottom 47 47 , so dass die Kanten So that the edges 39a 39a , . 39b 39b der Vertiefungen of the depressions 37 37 weiterhin von der Isolierungsschicht continue on the insulation layer 27 27 bedeckt bleiben. remain covered. Gegebenenfalls kann für die Isolierungsschicht If desired, for the isolation layer 27 27 ein Lack verwendet werden, der etwas nachläuft, so dass auch die an den Grund a paint are used, the running after something, so that even on the bases 47 47 angrenzenden Bereiche der Kanten adjacent regions of the edges 39a 39a , . 39b 39b der Vertiefungen of the depressions 37 37 sicher mit der Isolierungsschicht safe with the insulation layer 27 27 bedeckt bleiben. remain covered. Durch die Neigung α ist daher keine exakt ausgerichtete Belichtung mittels einer angepassten Maske erforderlich, sondern es reicht eine großflächige Belichtung Due to the inclination α therefore not precisely aligned exposure means of an adapted mask is required, but it is sufficient over a large area of ​​exposure 43 43 von unten, was die Herstellung wesentlich vereinfacht und verbilligt. from below, which significantly simplifies production and cheaper. Nach entsprechender Entwicklung liegt dann eine ausgehärtete Isolierungsschicht After appropriate development then there is a cured insulation layer 27 27 vor. in front.
  • Abschließend wird entsprechend Finally, according to 3e 3e die Frontkontaktschicht the front contact layer 29 29 aufgebracht, wobei eine Maske (nicht gezeigt) verwendet wird, um in dem Bereich applied, a mask (not shown) is used in the range 49 49 keine Kontaktierung der Rückkontaktschicht no contact with the back contact layer 25 25 herzustellen. manufacture. Zugleich bildet sich die zweite Kontaktierung At the same time forms the second contact 13 13 aus, die die Rückkontaktschicht from the back contact layer 25a 25a der linken Solarzelle the left solar cell 3n 3n mit der Frontkontaktschicht with the front contact layer 29b 29b der rechten benachbart angeordneten Solarzelle Right arranged adjacent solar cell 3n + 1 3n + 1 elektrisch leitend verbindet. electrically conductive connecting. Am Grund the share 47 47 der Vertiefungen of the depressions 37 37 kontaktiert die Frontkontaktschicht contacted the front contact layer 29a 29a die TCO-Schicht the TCO layer 19a 19a der linken Solarzelle the left solar cell 3n 3n in Form eines ersten Kontaktes in the form of a first contact 11 11 . ,
  • Als Substrate as substrates 17 17 kommen beispielsweise Floatglas, Kalknatronglas, Polymere und andere geeignete Materialien in Betracht. are, for example float glass, soda-lime glass, polymers, and other suitable materials into consideration. Als transparente leitfähige Schicht As the transparent conductive layer 19 19 eigenen sich Zinnoxid, Zinkoxid, Kadmiumstannat, deren dotierte Varianten, Kombinationen dieser Materialen und andere geeignete Materialien. are suitable tin oxide, zinc oxide, Kadmiumstannat whose doped variants, combinations of these materials and other suitable materials. Als optisch aktive Schicht As the optically active layer 15 15 kommen ein oder mehrere n-typ und/oder ein oder mehrere p-typ Halbleiter in Betracht, die einen pn-Übergang (oder alternativ einen pin-Übergang) ausbilden. coming one or more n-type and / or one or more p-type semiconductors into consideration, which form a pn junction (alternatively, a pin junction or). Im vorliegenden Fall wird n-typ Kadmiumsulfid In the present case, n-type cadmium sulfide 21 21 und p-typ Kadmiumtellurid and p-type cadmium telluride 23 23 bevorzugt. prefers. Die Rückkontaktschicht The back contact layer 25 25 kann genauso wie die Frontkontaktschicht can be just like the front contact layer 29 29 eines der Materialien Aluminium, Chrom, Gold, Kupfer, Molybdän, Nickel, Palladium, Silber, Titan, Wolfram oder Kombinationen davon oder andere geeignete Materialien aufweisen. have one of the materials aluminum, chromium, gold, copper, molybdenum, nickel, palladium, silver, titanium, tungsten, or combinations thereof, or other suitable materials. Die vorgenannten Schichten The aforementioned layers 15 15 , . 19 19 , . 21 21 , . 23 23 , . 25 25 , . 29 29 werden vorzugsweise durch ein Sputterverfahren abgeschieden, aber auch andere geeignete Verfahren sind möglich. are preferably deposited by a sputtering method, but other suitable methods are possible. Als Isolierungsschicht As insulation layer 27 27 kommen aushärtbare Lacke und andere geeignete Materialien in Frage, die beispielsweise mit einem Tintenstrahldruckverfahren, aber auch mittels Sputtern oder einem Rollercoater aufgebracht werden können. come curable coatings and other suitable materials in question, which can be applied for example with an ink jet printing method, but also by sputtering or a roller coater.
  • Dadurch besteht zum einen eine Reihenverschaltung der Solarzellen This provides on the one hand a series connection of the solar cells 3n 3n , . 3n + 1 3n + 1 über die mittels der P1-, P3-Strukturierungen ausgebildeten Isolierung guaranteed by the means of the P1, P3-structuring isolation 7 7 hinweg. time. Zum anderen wird der Strom durch die Vorrichtung On the other hand, the current through the device 1 1 über das zweidimensionale Raster an ersten Kontakte on the two-dimensional grid of first contacts 11 11 geleitet, so dass nur sehr geringe Widerstandsbedingte Verluste auftreten und zugleich die Totflächen minimiert sind. passed, so that only very small resistance-related losses and at the same time Totflächen are minimized.
  • Genauer gesagt weisen die Solarzellen More specifically, the solar cells have 3 3 eine Breite b von 39,5 mm gegenüber einer bei konventionellen Vorrichtungen verwendeten Breite von 5 mm auf. a width b of 39.5 mm relative to a conventional apparatus used in width of 5 mm. Auch die Vorrichtung der Also, the device of the WO 2014/152556 A1 WO 2014/152556 A1 weist eine Breite von 5 mm auf. has a width of 5 mm. Damit auf der Gesamtbreite der Vorrichtung Thus on the overall width of the device 1 1 von 1185 mm 30 Solarzellen of 1185 mm 30 solar cells 3 3 vor, während bei herkömmlichen Vorrichtungen jeweils 237 Solarzellen vorliegen. before, during, in conventional devices each be 237 solar cells. Daraus folgt, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung It follows that in the inventive device 1 1 nur 29 Isolierungen only 29 isolations 7 7 bestehen, bei herkömmlichen Vorrichtungen dagegen 236 Isolierungen. consist, in conventional devices, however, 236 insulations. Die Breite der P1-, P2- und P3-Strukturierungen beträgt üblicherweise jeweils ca. 50 μm, wobei die jeweiligen Strukturierungsgräben jeweils ca. 25 μm beabstandet werden müssen. The width of P1, P2 and P3-structuring is usually approximately 50 micrometers, wherein the respective patterning trenches in each case about 25 microns must be spaced apart. Auch die Isolierungsstrukturierung der The structuring of the insulation WO 2014/152556 A1 WO 2014/152556 A1 weist eine solche Breite auf. has such a width. Damit ist die Totfläche für eine Isolierung mit Isolierungsstrukturierung 50 μm breit, bei einer P1-, P3-Strukturierung ca. 50 μm + 25 μm + 50 μm = 125 μm breit und bei einer P1-, P2-, P3-Strukturierung ca. 50 μm + 25 μm + 50 μm + 25 μm + 50 μm = 200 μm breit. Thus, the dead area for insulation with insulation structure 50 microns wide, with a P1, P3 patterning approximately 50 microns + 25 microns + 50 microns = 125 microns wide and at a P1, P2, P3 structuring 50 microns + 25 microns + 50 microns + 25 microns + 50 microns = 200 microns wide. Die gesamte Totflächenbreite beträgt somit bei einer herkömmlichen Vorrichtung mit P1-, P2-, P3-Strukturierung ca. 200 μm × 236 = 47.200 μm, bei einer herkömmlichen Vorrichtung mit Isolierungsstrukturierung ca. 50 μm × 236 = 11.800 μm und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung The entire Totflächenbreite is thus in a conventional device with P1, P2, P3 patterning about 200 microns × 236 = 47,200 microns, in a conventional device isolation structure with about 50 microns × 236 = 11,800 microns and with the inventive device 1 1 mit P1-, P2-, P3-Strukturierung ca. 200 μm × 29 = 5.800 μm, mit P1-, P3-Strukturierung ca. 125 μm × 29 = 3.625 μm und bei einer Isolierungsstrukturierung ca. 50 μm × 29 = 1.450 μm. with P1, P2, P3 patterning about 200 microns x 29 = 5,800 microns, with P1, P3 patterning about 125 microns x 29 microns = 3.625 and an insulation structure approximately 50 microns × 29 = 1,450 microns. Die Totfläche kann somit durch die erfindungsgemäße Ausbildung um zumindest ca. 50% und bis zu ca. 87% gesenkt werden. The dead area can thus be reduced by the inventive design of at least about 50% and up to about 87%. Damit ist ein Wirkungsgradgewinn von zumindest ca. 0,1% abs, maximal ca. 0,8% abs gegenüber Vorrichtungen mit P1-, P2-, P3-Strukturierung verbunden. Thus, abs a gain in efficiency of at least about 0.1%, a maximum of about 0.8% abs over devices with P1, P2, P3 patterning connected. Der Wirkungsgradgewinn gegenüber Vorrichtungen mit Isolierungsstrukturierung beträgt zumindest ca. 0,1% abs und im Maximum ca. 1,4% abs. The gain in efficiency over devices with isolation structure is at least about 0.1% abs and at maximum about 1.4% abs.
  • Weiterhin liegen die ersten Kontakte Furthermore, the first contacts are 11 11 als quadratische Punkte von ca. 50 μm bis 150 μm Seitenlänge vor, wobei der Abstand der Kontakte untereinander und zu den Isolierungen as square dots of approximately 50 microns to 150 microns side length before, the distance of the contacts to each other and to the insulation 7 7 jeweils ca. 5 mm beträgt. is approximately 5 mm. Damit ist gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen mit P1-, P2-, P3-Strukturierung ein Wirkungsgradgewinn von zumindest ca. 0,2% abs, maximal ca. 1,0% abs gegenüber Vorrichtungen mit P1-, P2-, P3-Strukturierung verbunden. Thus, compared to conventional devices P1, P2, P3 patterning P3 patterning is a gain in efficiency of at least about 0.2% abs, a maximum of about 1.0% abs over devices with P1, P2, respectively.
  • Insgesamt kann damit gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen mit P1-, P2-, P3-Strukturierung der Wirkungsgrad um bis zu 2,0% abs erhöht werden, dh um zwei bis sechs Leistungsklassen 2,5 W. Aber auch gegenüber der herkömmlichen Lösung mit Isolierungsstrukturierung kann der Wirkungsgrad um bis zu 1,0% abs erhöht werden, dh um drei Leistungsklassen 2,5 W. Overall, it can be increased compared to conventional devices P1, P2, P3-structuring of the efficiency by up to 2.0% abs thus, ie W. However, compared to the conventional solution with insulation structuring can by two to six power classes of 2.5 efficiency can be increased by up to 1.0% abs, ie to three power classes 2,5 W.
  • In In 4 4 ist eine Alternative zum Herstellungsschritt nach is an alternative to the production step 3d 3d gezeigt. shown. Dabei erfolgt keine flächige Belichtung In this case, no surface exposure is carried out 43 43 von unten, sondern die Belichtung from below, but the exposure 51 51 erfolgt durch eine Maske (nicht gezeigt) bzw. als LASER-Punktbelichtung von oben. is carried out through a mask (not shown) or as a laser spot exposure from above. Dadurch kann die Bedeckung der an den Grund As a result, the coverage of the reason 47 47 angrenzenden Bereiche der Kanten adjacent regions of the edges 39a 39a , . 39b 39b der Vertiefungen of the depressions 37 37 mit der Isolierungsschicht with the insulation layer 27 27 ebenfalls sichergestellt werden. also be ensured. Allerdings ist dafür ein höherer Ausrichtungsaufwand erforderlich. However, for a higher alignment effort is required.
  • In den In the 5a 5a und and 5b 5b sind alternative Ausgestaltungen der Isolierung are alternative embodiments of insulation 7' 7 ' , . 7'' 7 '' zwischen zwei Solarzellen between two solar cells 3n 3n , . 3n + 1 3n + 1 gezeigt. shown. Es ist zu erkennen, dass die Isolierung It can be seen that the insulation 7' 7 ' in in 5a 5a als klassische P1-, P2-, P3-Strukturierung ausgebildet ist, während die Isolierung is designed as a classical P1, P2, P3 structuring, while the insulation 7'' 7 '' als Isolierungsstrukturierung entsprechend as corresponding isolation structure WO 2014/152556 A1 WO 2014/152556 A1 hergestellt wurde. was produced.
  • In den In the 6a 6a bis to 6d 6d ist eine alternative Abfolge von Schritten zur Herstellung der erfindungsgemäßen photovoltaischen Vorrichtung is an alternative sequence of steps for manufacturing the photovoltaic device according to the invention 100 100 nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung näher dargestellt. shown according to a second preferred embodiment in greater detail.
  • Es ist zu erkennen, dass hier die Anfangsschritte identisch sind (vgl. It can be seen that here the initial steps are the same (see. 6a 6a und and 3b 3b ). ). Nach Einbringung des zweiten Strukturierungsgrabens After introduction of the second trench structure 35 35 und der Vertiefungen and the recesses 37 37 erfolgt allerdings ein Zwischenschritt (vgl. However, an intermediate step is carried out (see. 6b 6b ), bei dem die Rückkontaktschicht ), Wherein the back contact layer 25 25 im Bereich in the area 101 101 wieder lokal entfernt wird. is removed locally. Alternativ könnte die Aufbringung der Rückkontaktschicht Alternatively, the application of the back contact layer could 25 25 auch gleich unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Maske erfolgen, so dass die Bereiche also be equal with the aid of an appropriate mask so that the areas 101 101 ausgespart bleiben. to be spared. Nach anschließender Aufbringung der Isolierungsschicht After subsequent application of the insulation layer 103 103 (vgl. (see. 6c 6c ) und der Frontkontaktschicht ) And the front contact layer 105 105 (vgl. (see. 6d 6d ) unter selektiver Aussparung des Bereichs ) To selectively recess the range 107 107 entsprechend den Ausführungen zu according to the information to 3c 3c bis to 3e 3e liegt hier eine größere horizontale Beabstandung zwischen Rückkontaktschicht here is a greater horizontal spacing between the back contact layer 25 25 und Frontkontaktschicht and front contact layer 105 105 vor, die noch wirksamer vor Kurzschlüssen schützt. before that more effectively protects against short circuits.
  • In In 7 7 ist die erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung is the photovoltaic device according to the invention 150 150 nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt. prepared according to a third preferred embodiment in a partial sectional view.
  • Es ist zu erkennen, dass die Vorrichtung It can be seen that the device 150 150 zahlreiche Solarzellen im Substrataufbau, also zur Sonnenlichteinleitung entgegengesetzt vom Substrat, umfasst, die streifenförmig nebeneinander angeordnet sind, wobei diese in Reihe miteinander verschaltet sind. numerous solar cells in the substrate structure, that is opposite to the sun light introducing the substrate comprises, arranged strip-like side by side, these being connected together in series. Der Anschaulichkeit halber sind im Vergleich zu den For illustrative purposes, are compared to the 1 1 bis to 2 2 nur zwei Solarzellen only two solar cells 151n 151n , . 151n + 1 151n + 1 gezeigt und auch nur ein erster Kontakt and as only a first contact 153 153 . ,
  • Diese Vorrichtung this device 150 150 wurde dadurch hergestellt, dass auf einem Glassubstrat was prepared by the fact that on a glass substrate 155 155 eine Frontkontaktschicht a front contact layer 157 157 abgeschieden und anschließend eine P1-Strukturierung vorgenommen wurde. a P1 patterning was made, and then deposited. Dann wurde als Isolierungsschicht Then as insulation layer 159 159 ein Dielektrikum in Form eines Lackes aufgebracht, belichtet und entwickelt, so dass die P1-Strukturierung verfüllt und die P2-Strukturierung gebildet wurden. a dielectric applied in the form of a coating, exposed and developed, so that the P1 patterning filled and the P2 patterning were formed. Anschließend wurde die Rückkontaktschicht Then, the back contact layer 161 161 aufgebracht und mittels einer LASER-Strukturierung lokal im Bereich and applied by means of a laser texturing locally in the region 162 162 entfernt. away. Danach wurden die optisch aktive Schicht Thereafter, the optically active layer were 163 163 und eine Bufferschicht and a buffer layer 165 165 aufgebracht und die Bufferschicht applied and the buffer layer 165 165 , die optisch aktive Schicht , The optically active layer 163 163 , die Rückkontaktschicht , The back contact layer 161 161 und die Isolierungsschicht and the insulation layer 159 159 wurden mit einer weiteren LASER-Strukturierung mit einem geringeren Durchmesser als die vorherige LASER-Strukturierung bis zur Frontkontaktschicht were with another laser texturing having a smaller diameter than the previous laser texturing to the front contact layer 157 157 entfernt, um Vertiefungen removed to wells 167 167 auszubilden, wobei die Rückkontaktschicht von den Vertiefungen form, wherein the back contact layer of the wells 167 167 durch die optisch aktive Schicht through the optically active layer 163 163 getrennt ist. is separated. Durch Aufbringung der TCO-Schicht By application of the TCO layer 169 169 wird die Frontkontaktschicht is the front contact layer 157 157 kontaktiert. contacted. Schließlich werden die TCO-Schicht Finally, the TCO layer 169 169 , die Bufferschicht The buffer layer 165 165 , die optisch aktive Schicht , The optically active layer 163 163 , die Rückkontaktschicht , The back contact layer 161 161 und ein Teil der Isolierungsschicht and a portion of the insulating layer 159 159 in einem P3-Strukturierungsschritt durchtrennt und der sich ausbildende Strukturierungsgraben severed in a P3-patterning step and that forms structuring ditch 171 171 wird gegebenenfalls mit einem elektrischen Isolator verfüllt (nicht gezeigt). is optionally substituted with an electrical insulator filled (not shown).
  • Die in In the 8 8th in einer teilweisen Schnittansicht gezeigte erfindungsgemäße photovoltaische Vorrichtung photovoltaic device shown in a partial sectional view according to the invention 200 200 nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung unterscheidet sich von der Vorrichtung according to a third preferred embodiment differs from the device 150 150 nach after 7 7 dadurch, dass die LASER-Strukturierung zur Erzeugung des Bereichs characterized in that the laser-patterning to produce the range 162 162 in in 7 7 entfallen ist, stattdessen nach dem LASER-Strukturierungsschritt zur Erzeugung der Vertiefungen is dispensed with, instead, after the laser-patterning step for forming the recesses 167 167 und vor Aufbringung der TCO-Schicht and before application of the TCO layer 201 201 eine weitere Isolierungsschicht another insulating layer 203 203 aufgebracht und so belichtet und ausgehärtet wird, dass diese Isolierungsschicht im Wesentlichen nur vertikal an den Kanten is applied and exposed and cured, that this insulation layer is substantially only vertically at the edges 205a 205a , . 205b 205b der Vertiefungen of the depressions 167 167 vorliegt, den Grund is present, the base 207 207 der Vertiefungen of the depressions 167 167 jedoch teilweise nicht bedeckt, so dass dort die TCO-Schicht However, partially covered, so that there the TCO layer 201 201 die Frontkontaktschicht the front contact layer 157 157 kontaktieren kann. Contact can. Die Rückkontaktschicht The back contact layer 209 209 und die optisch aktive Schicht and the optically active layer 211 211 grenzen dabei direkt an die weitere Isolierungsschicht then contiguous directly to the further isolation layer 203 203 an. at.
  • Aus der vorstehenden Darstellung ist deutlich geworden, dass mit der vorliegenden Erfindung der Wirkungsgrad photovoltaischer Vorrichtungen From the foregoing presentation it has become clear that with the present invention, the efficiency of photovoltaic devices 1 1 , . 100 100 , . 150 150 , . 200 200 deutlich verbessert werden kann. can be significantly improved. Es liegen keine toten Kontaktierungszellen vor und außer den beiden Anschlüssen für die Anschlussdose There are no dead Kontaktierungszellen before and apart from the two ports for the connection box 5 5 zu den Kontaktzellen to the contact cells 3' 3 ' , . 3'' 3 '' sind keine zusätzlichen Kontaktbänder und Silberleitkleber erforderlich. no additional contact strips and silver adhesive is required. Für die beschriebene Fläche der Vorrichtung For the described area of ​​the device 1 1 von 585 mm × 1185 mm können nun Leistungen von 6,2 A × 25 V erzielt werden. 585 mm x 1185 mm can now benefits from 6.2 A × 25 V can be achieved. Aufgrund der wesentlich geringeren Anzahl an Solarzellen Due to the much smaller number of solar cell 3 3 und damit Isolierungen and insulation 7 7 kann der Durchsatz wesentlich erhöht werden, weil die Zahl der Strukturierungsschritte deutlich verringert wird. the throughput can be significantly increased because the number of patterning steps is significantly reduced.
  • Fehlstellen in den Vorrichtungen Defects in the devices 1 1 , . 100 100 , . 150 150 , . 200 200 können nachträglich einfach beseitigt werden, beispielsweise durch Ausschneiden, Auslasern oder Ausbrennen, wobei unterstützend bildgebende Verfahren, wie Elektrolumineszenz, Thermographie oder Photolumineszenz eingesetzt werden könne, um diese Fehlstellen zu lokalisieren. can subsequently be easily eliminated, such as by cutting, laser machining or burning, said supportive imaging techniques, such as electroluminescence, photoluminescence or thermography can be used to locate these defects.
  • Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Unless otherwise specified, all the features of the present invention can be freely combined. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Also, the features described in the figure description may, unless otherwise indicated, are combined as features of the invention are free with the other features. Dabei können gegenständliche Merkmale auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale als gegenständliche Merkmale. Here can also be used as method features use and process features as objective characteristics. Representational features
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    photovoltaische Vorrichtung nach erster bevorzugter Ausgestaltung photovoltaic device according to the first preferred embodiment
    3 3
    Solarzellen im Superstrataufbau Solar cells in superstrate structure
    3a, 3b, 3c 3a, 3b, 3c
    Solarzellen solar cells
    3' 3 '
    erste Solarzelle first solar cell
    3'' 3 ''
    letzte Solarzelle last solar cell
    3n, 3n + 1, 3n + 2 3n, 3n + 1, 3n + 2
    benachbart angeordnete Solarzellen arranged adjacent solar cells
    5 5
    Anschlussdose junction box
    7a, 7b 7a, 7b
    Isolierungen zwischen benachbarten Solarzellen Insulation between adjacent solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c
    11, 11a, 11b, 11c 11, 11a, 11b, 11c
    erste Kontakte, „+” first contacts "+"
    13, 13a, 13b, 13c 13, 13a, 13b, 13c
    zweite Kontakte, „–” second contacts, "-"
    15, 15a, 15b, 15c 15, 15a, 15b, 15c
    optisch aktive Schicht optically active layer
    17, 17a, 17b, 17c 17, 17a, 17b, 17c
    optisch transparentes Substrat, Glassubstrat optically transparent substrate, glass substrate
    19, 19a, 19b, 19c 19, 19a, 19b, 19c
    transparente leitfähige Schicht (TCO), Zinnoxid transparent conductive layer (TCO), tin oxide
    21, 21a, 21b, 21c 21, 21a, 21b, 21c
    Kadmiumsulfid-Schicht Cadmium sulfide layer
    23, 23a, 23b, 23c 23, 23a, 23b, 23c
    Kadmiumtellurid-Schicht Cadmium telluride layer
    25, 25a, 25b, 25c 25, 25a, 25b, 25c
    Rückkontaktschicht Back contact layer
    27, 27a, 27b, 27c 27, 27a, 27b, 27c
    Isolierungsschicht insulation layer
    29, 29a, 29b, 29c 29, 29a, 29b, 29c
    Frontkontaktschicht Front contact layer
    31 31
    Kontaktierungs-Strukturierungen Contact-structuring
    33 33
    P1-Strukturierungen P1-structuring
    35 35
    P3-Strukturierungen P3-structuring 35a 35a , . 35b 35b
    37 37
    lokale Strukturierungen in Form quadratischer lochartiger Vertiefungen local structuring in the form of a square hole-like recesses
    39a, 39b 39a, 39b
    Kanten der Vertiefungen Edges of the depressions 37 37
    41, 43 41, 43
    Belichtung exposure
    45 45
    dritter Strukturierungsgraben third structuring ditch
    47 47
    Grund der Vertiefungen Bottom of the depressions 37 37
    49 49
    Bereich der Frontkontaktschicht Area of ​​the front contact layer
    51 51
    Belichtung exposure
    7', 7'' 7 ', 7' '
    Isolierung zwischen zwei Solarzellen Insulation between two solar cells 3n 3n , . 3n + 1 3n + 1
    100 100
    photovoltaische Vorrichtung nach zweiter bevorzugter Ausgestaltung photovoltaic device according to a second preferred embodiment
    101 101
    Bereich der Rückkontaktschicht The area of ​​the back contact layer 25 25
    103 103
    Isolierungsschicht insulation layer
    105 105
    Frontkontaktschicht Front contact layer
    107 107
    Bereich Area
    150 150
    photovoltaische Vorrichtung nach dritter bevorzugter Ausgestaltung photovoltaic device according to the third preferred embodiment
    151n, 151n + 1 151n, 151n + 1
    benachbarte Solarzellen im Substrataufbau adjacent solar cells in the substrate assembly
    153 153
    erster Kontakt first contact
    155 155
    Glassubstrat glass substrate
    157 157
    Frontaktaktschicht Frontaktaktschicht
    159 159
    Isolierungsschicht insulation layer
    161 161
    Rückkontaktschicht Back contact layer
    162 162
    Bereich der Rückkontaktschicht The area of ​​the back contact layer 161 161
    163 163
    optisch aktive Schicht optically active layer
    165 165
    Bufferschicht buffer layer
    167 167
    Vertiefungen wells
    169 169
    TCO-Schicht TCO layer
    171 171
    Strukturierungsgraben structuring ditch
    200 200
    photovoltaische Vorrichtung nach dritter bevorzugter Ausgestaltung photovoltaic device according to the third preferred embodiment
    201 201
    TCO-Schicht eine weitere TCO-layer, a further
    203 203
    Isolierungsschicht insulation layer
    205a, 205b 205a, 205b
    Kanten der Vertiefungen Edges of the depressions 167 167
    207 207
    Grund der Vertiefungen Bottom of the depressions 167 167
    209 209
    Rückkontaktschicht Back contact layer
    211 211
    optisch aktive Schicht optically active layer
    l l
    Länge der Solarzellen Length of the solar cells 3 3
    b b
    Breite der Solarzellen Width of the solar cell 3 3
    α α
    Neigung der Kanten Inclination of the edges 39a 39a , . 39b 39b
    H H
    Hauptfläche des Substrates Major surface of the substrate 17 17
    N N
    Normale der Hauptfläche H Normal of the main surface H
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • WO 2014/152556 A1 [0005, 0008, 0048, 0048, 0052] WO 2014/152556 A1 [0005, 0008, 0048, 0048, 0052]

Claims (13)

  1. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) mit einem Substrat ( ) (With a substrate 17 17 ) mit einer großen Hauptfläche (H), auf der zumindest zwei entlang einer Grenze in Reihe verschaltete Solarzellen ( ) Having a large main surface (H) on which at least two along a boundary in series connected solar cell ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Solarzellen ( ) Are arranged adjacent to each other, the two solar cells ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) jeweils eine Rückkontaktschicht ( ) Each comprise a back contact layer ( 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ), eine transparente leitfähige Schicht ( ), A transparent conductive layer ( 19a 19a , . 19b 19b , . 19c 19c ) und eine optisch aktive Schicht ( ) And an optically active layer ( 15 15 , . 15a 15a , . 15b 15b , . 15c 15c , . 21 21 , . 21a 21a , . 21b 21b , . 21c 21c , . 23 23 , . 23a 23a , . 23b 23b , . 23c 23c ) aufweisen, wobei die Reihenverschaltung eine Kontaktierung ( ), Wherein the series connection (contacting 11b 11b , . 11c 11c ) der Rückkontaktschicht ( () Of the back contact layer 25a 25a , . 25b 25b ) einer ersten Solarzelle ( ) Of a first solar cell ( 3a 3a , . 3b 3b ) der beiden Solarzellen ( () Of the two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) mit der transparenten leitfähigen Schicht ( ) (With the transparent conductive layer 19b 19b , . 19c 19c ) einer zweiten Solarzelle ( ) Of a second solar cell ( 3b 3b , . 3c 3c ) der beiden Solarzellen ( () Of the two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung ( ), Characterized in that the contacting ( 11b 11b , . 11c 11c ) parallel zu der großen Hauptfläche (H) des Substrats ( ) (Parallel to the large main surface (H) of the substrate 17 17 ) als zweidimensionales Raster einzelner Kontakte ( ) (As two-dimensional grid of individual contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) ausgebildet ist. ) is trained.
  2. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Raster regelmäßig ausgebildet ist, bevorzugt mit einem lateralen Abstand zwischen zwei benachbarten Kontakten ( ) According to claim 1, characterized in that the grid is formed regularly, preferably (with a lateral distance between two adjacent contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) von 1 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 10 mm, insbesondere 4 bis 7 mm. ) Of 1 to 20 mm, preferably 3 to 10 mm, particularly 4 to 7 mm.
  3. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kontakte ( ) According to claim 1 or 2, characterized in that the individual contacts ( 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) im Querschnitt punktförmig, bevorzugt mit einer Querschnittsbreite von höchstens 500 μm, vorzugsweise höchstens 300 μm, insbesondere höchstens 200 μm ausgebildet sind. ) Not more than 200 microns are point-shaped in cross section, preferably with a cross-section width of at most 500 microns, preferably at most 300 .mu.m, in particular formed.
  4. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Solarzellen ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the width (b) of the solar cells ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) senkrecht zu der Grenze zwischen den Solarzellen ( ) Perpendicular (to the boundary between the solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) mindestens 3 mm, bevorzugt mindestens 15 mm, insbesondere mindestens 39 mm beträgt. ) At least 3 mm, preferably at least 15 mm, in particular at least 39 mm.
  5. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the contacting ( 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) eine Frontkontaktschicht ( ) A front contact layer ( 29b 29b , . 29c 29c ) der zweiten Solarzelle ( () Of the second solar cell 3b 3b , . 3c 3c ) aufweist, die mit der Rückkontaktschicht ( ), Which (with the back contact layer 25a 25a , . 25b 25b ) der ersten Solarzelle ( () Of the first solar cell, 3a 3a , . 3b 3b ) in leitender Verbindung steht und von der Rückkontaktschicht ( ) Is in conductive compound, and (of the back contact layer 25b 25b , . 25c 25c ) der zweiten Solarzelle ( () Of the second solar cell 3b 3b , . 3c 3c ) über eine Isolierungsschicht ( ) (Via an insulation layer 27b 27b , . 27c 27c ) isoliert ist, wobei die Frontkontaktschicht ( ) Is isolated, wherein the front contact layer ( 29b 29b , . 29c 29c ) bevorzugt mit der transparenten leitfähigen Schicht ( ) Are preferred (with the transparent conductive layer 19b 19b , . 19c 19c ) vertikal verlaufende einzelne Kontakte ( ) Vertically extending individual contacts ( 11b 11b , . 11c 11c ) ausbildet. ) Forms.
  6. Photovoltaische Vorrichtung ( A photovoltaic device ( 1 1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Isolierungsschicht ( ) According to claim 5, characterized in that the insulation layer ( 27b 27b , . 27c 27c ) zwischen Frontkontaktschicht ( ) (Between front contact layer 29b 29b , . 29c 29c ) und optisch aktiver Schicht ( ) And optically active layer ( 15b 15b , . 15c 15c ) erstreckt. ) Extends.
  7. Verfahren zur Herstellung einer photovoltaische Vorrichtung ( A method for manufacturing a photovoltaic device ( 1 1 ) mit einem Substrat ( ) (With a substrate 17 17 ) mit einer großen Hauptfläche (H), auf der zumindest zwei entlang einer Grenze in Reihe verschalteten Solarzellen ( ) Having a large main surface (H) on which at least two along a boundary in series connected solar cells ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die beiden Solarzellen ( ) Are arranged adjacent to each other, the two solar cells ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) jeweils eine Rückkontaktschicht ( ) Each comprise a back contact layer ( 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ), eine transparente leitfähige Schicht ( ), A transparent conductive layer ( 19a 19a , . 19b 19b , . 19c 19c ) und eine optisch aktive Schicht ( ) And an optically active layer ( 15 15 , . 15a 15a , . 15b 15b , . 15c 15c , . 21 21 , . 21a 21a , . 21b 21b , . 21c 21c , . 23 23 , . 23a 23a , . 23b 23b , . 23c 23c ) aufweisen, wobei die Reihenverschaltung eine Kontaktierung ( ), Wherein the series connection (contacting 11b 11b , . 11c 11c ) der Rückkontaktschicht ( () Of the back contact layer 25a 25a , . 25b 25b ) einer ersten Solarzelle ( ) Of a first solar cell ( 3a 3a , . 3b 3b ) der beiden Solarzellen ( () Of the two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) mit der transparenten leitfähigen Schicht ( ) (With the transparent conductive layer 19b 19b , . 19c 19c ) einer zweiten Solarzelle ( ) Of a second solar cell ( 3b 3b , . 3c 3c ) der beiden Solarzellen ( () Of the two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung ( ), Characterized in that the contacting ( 11b 11b , . 11c 11c ) parallel zu der großen Hauptfläche (H) des Substrats ( ) (Parallel to the large main surface (H) of the substrate 17 17 ) als zweidimensionales Raster einzelner Kontakte ( ) (As two-dimensional grid of individual contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) ausgebildet wird. is formed).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkontaktschicht ( A method according to claim 7, characterized in that the back contact layer ( 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ) einheitlich für alle Solarzellen ( ) Uniform for all solar cells ( 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) aufgebracht und anschließend im Bereich der herzustellenden einzelnen Kontakte ( ) And then applied (in the range of manufactured individual contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) entfernt wird, wobei die Entfernung bevorzugt mittels LASER-Bestrahlung erfolgt. ) Is removed, wherein the removal preferably takes place by means of laser irradiation.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung der Rückkontaktschicht ( The method of claim 7 or 8, characterized in that a removal of the back contact layer ( 25a 25a , . 25b 25b ) und der optisch aktiven Schicht ( ) And the optically active layer ( 15a 15a , . 15b 15b , . 21a 21a , . 21b 21b , . 23a 23a , . 23b 23b ) bis zur transparenten leitenden Schicht ( ) To the transparent conductive layer ( 19a 19a , . 19b 19b ) erfolgt, wobei eine gegenüber der Senkrechten geneigte Strukturierung vorgenommen wird, wobei die Neigung (α) der gebildeten Strukturierungskante ( ), Wherein a relative to the vertical inclined patterning is carried out, wherein the inclination (α) of the structuring edge formed ( 39a 39a , . 39b 39b ) vorzugsweise entweder 0,1° bis 30°, bevorzugt 3° bis 20°, insbesondere 12° bis 19° oder 70° bis 89°, bevorzugt 75° bis 85°, insbesondere 78° bis 82° gegenüber der Normale (N) der Hauptfläche (H) beträgt. ) Is preferably either 0.1 ° to 30 °, preferably 3 ° to 20 °, in particular 12 ° to 19 ° or 70 ° to 89 °, preferably 75 ° to 85 °, in particular 78 ° to 82 ° relative to the normal (N) the main surface is (H).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Grenze ( A method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that (at the boundary 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) zwischen zwei Solarzellen ( ) (Between two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) eine Durchtrennung einer substratnahen leitenden Schicht ( ) Has a through separation of a substrate-near layer ( 19a 19a , . 19b 19b , . 19c 19c ) und eine Durchtrennung einer substratfernen leitenden Schicht ( ), And a severing of a remote from the substrate layer ( 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ) vorgenommen wird, wobei die Durchtrennung bevorzugt als P1- ( ) Is carried out, wherein the severing preferably (as P1- 31 31 ) und P3- ( (), And P3 35 35 ), insbesondere als P1-, P2- und P3-LASER-Strukturierungsschritte vorgenommen wird. ), In particular as P1, P2 and P3 laser scribing steps is performed.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaische Vorrichtung ( Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the photovoltaic device ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird. ) Is prepared according to any one of claims 1 to. 6
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat ( A method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that on the substrate ( 17 17 ) die transparente leitende Schicht ( ), The transparent conductive layer ( 19 19 ), darüber die optisch aktive Schicht ( ), Above the optically active layer ( 15 15 , . 21 21 , . 23 23 ), darüber die Rückkontaktschicht ( ), Above the back contact layer ( 25 25 ), darüber eine Isolierungsschicht ( ), Above an insulating layer ( 27 27 ) und darüber eine Frontkontaktschicht ( () And above a front contact layer 29 29 ) angeordnet werden, wobei die Grenze ( be arranged), the boundary ( 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) zwischen zwei benachbarten Solarzellen ( ) (Between two adjacent solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) durch eine Durchtrennung der transparenten leitenden Schicht ( ) (By a cut through the transparent conductive layer 19 19 ) und der Rückkontaktschicht ( ) And the back contact layer ( 25 25 ) gebildet wird, wobei nach Aufbringung der Rückkontaktschicht ( ) Is formed, (after application of the back contact layer 25 25 ) mit einem Strukturierungsschritt die Rückkontaktschicht ( ) With a patterning step, the back contact layer ( 25 25 ) und die optisch aktive Schicht ( ) And the optically active layer ( 15 15 , . 21 21 , . 23 23 ) jeweils lokal ( ) Each locally ( 37 37 ) zur Bildung jeweils eines Kontaktes ( ) (For the formation of a respective contact 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) entfernt werden, nach Aufbringung der Isolierungsschicht ( be removed), (after application of the insulating layer 27 27 ) diese lokal ( ) Locally (these 47 47 ) an den Stellen der jeweiligen Kontakte ( ) (At the points of the respective contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) wieder entfernt wird und zwischen den Kontakten ( ) Is removed and (between the contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) und der Grenze ( ) And the border ( 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) zwischen zwei Solarzellen ( ) (Between two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) die Isolierungsschicht ( ) The insulation layer ( 27a 27a , . 27b 27b , . 27c 27c ) durch Bildung eines dritten Strukturierungsgrabens ( ) (By forming a third trench structure 45 45 ) entfernt wird, nach Aufbringung der Frontkontaktschicht ( ) Is removed (after application of the front contact layer 29 29 ) diese in einem Strukturierungsschritt ( ) This (in a patterning step 49 49 ) entlang der Grenze ( ) (Along the border 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) so strukturiert wird, dass die Frontkontaktschicht ( ) Is structured so that the front contact layer ( 29a 29a , . 29b 29b , . 29c 29c ) in Richtung zur Grenze ( ) (In direction toward the boundary 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) eine direkte leitende Verbindung mit der Rückkontaktschicht ( ) A direct conductive connection to the back contact layer ( 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ) aufweist und in Richtung zu den Kontakten ( ) And (in the direction of the contacts 11a 11a , . 11b 11b , . 11c 11c ) keine direkte leitende Verbindung zu der Rückkontaktschicht ( ) (No direct conductive connection to the back contact layer 25a 25a , . 25b 25b , . 25c 25c ) besteht, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass vor Aufbringung der Rückkontaktschicht ( ) Which is preferably being provided that (before application of the back contact layer 25 25 ) die optisch aktive Schicht ( ), The optically active layer ( 15 15 , . 21 21 , . 23 23 ) und die transparente leitende Schicht ( ) And the transparent conductive layer ( 19 19 ) in einem Strukturierungsschritt ( ) (In a patterning step 31 31 ) entlang der Grenze ( ) (Along the border 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) zwischen zwei Solarzellen ( ) (Between two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) entfernt werden und der gebildete erste Strukturierungsgraben ( are removed) and (the first trench structure formed 31 31 ) mit einem Isolationsmaterial ( ) (With an insulating material 33 33 ) verfüllt wird und nach Aufbringung der Rückkontaktschicht ( ) Is filled, and (after application of the back contact layer 25 25 ) die Rückkontaktschicht ( ) The back contact layer ( 25 25 ) in einem Strukturierungsschritt ( ) (In a patterning step 35 35 ) entlang der Grenze ( ) (Along the border 7a 7a , . 7b 7b , . 7c 7c ) zwischen zwei Solarzellen ( ) (Between two solar cells 3a 3a , . 3b 3b , . 3c 3c ) entfernt wird und der gebildete zweite Strukturierungsgraben ( ) Is removed and (the second trench structure formed 35 35 ) mit dem Material der Isolierungsschicht ( ) (With the material of the insulating layer 27 27 ) verfüllt wird. ) Is filled.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat ( A method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that on the substrate ( 155 155 ) eine Frontkontaktschicht ( ) A front contact layer ( 157 157 ), darüber eine Isolierungsschicht ( ), Above an insulating layer ( 159 159 ), darüber die Rückkontaktschicht ( ), Above the back contact layer ( 161 161 ; ; 209 209 ) und darüber die optisch aktive Schicht ( () And above the optically active layer 163 163 ; ; 211 211 ) angeordnet werden, wobei die Grenze zwischen zwei benachbarten Solarzellen durch eine Durchtrennung der Frontkontaktschicht ( be arranged), the boundary between two adjacent solar cells by a cut through the front contact layer ( 157 157 ) und der transparenten leitenden Schicht ( ) And the transparent conductive layer ( 169 169 ; ; 201 201 ) gebildet wird, wobei nach Aufbringung der Frontkontaktschicht ( ) Is formed, (after application of the front contact layer 157 157 ) diese entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen erste Strukturierungsgraben (P1) zu bilden, der mit Material der Isolierungsschicht ( ) It is removed along the boundary between two solar cells to form a first trench structure (P1), the (material of the insulating layer 159 159 ) verfüllt wird, nach Aufbringung der Isolierungsschicht ( ) Is filled, (after application of the insulating layer 159 159 ) diese entlang der Grenze zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen zweiten Strukturierungsgraben (P2) zu bilden, wobei der zweite Strukturierungsgraben (P2) benachbart zum ersten Strukturierungsgraben (P1) angeordnet und mit Material der Rückkontaktschicht ( ) It is removed along the boundary between two solar cells to form a second trench structure (P2), the second trench structure (P2) disposed adjacent to the first trench structure (P1) and (with material of the back contact layer 161 161 ; ; 209 209 ) verfüllt wird, nach Aufbringung der Rückkontaktschicht ( ) Is filled, (after application of the back contact layer 161 161 ; ; 209 209 ) mit einem Strukturierungsschritt die Rückkontaktschicht ( ) With a patterning step, the back contact layer ( 161 161 ; ; 209 209 ) jeweils lokal ( ) Each locally ( 162 162 ) zur Bildung jeweils eines Kontaktes ( ) (For the formation of a respective contact 153 153 ) entfernt wird, vor Aufbringung der transparenten leitfähigen Schicht ( ) Is removed (before application of the transparent conductive layer 169 169 ; ; 201 201 ) die optisch aktive Schicht ( ), The optically active layer ( 163 163 ; ; 211 211 ) und die Isolierungsschicht ( ) And the insulation layer ( 159 159 , . 203 203 ) lokal ( ) Locally ( 167 167 ) an den Stellen der jeweiligen Kontakte ( ) (At the points of the respective contacts 153 153 ) wieder entfernt werden, nach Aufbringung der transparenten leitfähigen Schicht ( ) Are removed, (after application of the transparent conductive layer 169 169 ; ; 201 201 ) diese in einem Strukturierungsschritt ( ) This (in a patterning step 171 171 ) zwischen zwei Solarzellen entfernt wird, um einen dritten Strukturierungsgraben (P3) zu bilden, der bevorzugt mit einem Isolationsmaterial verfüllt wird. ) Is removed between two solar cells to form a third trench structure (P3), which is preferably filled with an insulating material.
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