DE19934560A1 - Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Photovoltaikmodul mit mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen mit einem Zellschichtaufbau, der einen Rückkontakt, einen Frontkontakt und eine zwischenliegende, photovoltaisch aktive Schicht umfaßt, wobei der Rückkontakt einer jeweiligen Einzelzelle in einem Verbindungsbereich elektrisch mit dem Frontkontakt einer benachbarten Einzelzelle verbunden ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind in einem zusätzlichen Strukturierungsschritt Schutzgräben innerhalb der Rückkontaktzwischenräume gebildet und/oder ist der Verbindungsbereich von Verbindungsbrücken gebildet und/oder sind die Einzelzellen in einem zweidimensionalen Feld mit mäanderförmiger Serienverschaltung angeordnet. DOLLAR A Verwendung z. B. zur Bereitstellung kompakter Dünnschichtsolarmodul-Spannungsversorgungen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Photovoltaikmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Bei einem solchen Modul sind mehrere Einzelzellen in integrierter Bauweise, insbesondere durch Dünnschichttech­ nologie, in Serie geschaltet, wobei jede Zelle einen üblichen Schichtaufbau aus Rückkontakt, photovoltaisch aktiver Schicht und Frontkontakt aufweist. Unter den Begriffen Rückkontakt und Frontkontakt ist dabei wie üblich jeweils eine meist aus mehreren Lagen bestehende Kontaktschicht zu verstehen. Mit dem Begriff "photovoltaisch aktive Schicht" soll vorliegend sowohl der Fall einer einzigen photovoltaisch aktiven Schichtfolge als auch der Fall mehrerer übereinandergestapel­ ter, photovoltaisch aktiver Schichtfolgen, d. h. eines Stapels übereinanderliegender Einzelzellen herkömmlicher Bauform um­ faßt sein. Die Serienverschaltung ist dadurch realisiert, daß von je zwei benachbarten Zellen die Rückkontaktschicht der einen Zelle mit der Frontkontaktschicht der anderen Zelle in einem entsprechenden Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, und zwar wie gesagt in integrierter Form, d. h. die Ver­ bindung erfolgt während des Herstellungsprozesses des Zell­ schichtaufbaus.
Die Serienverschaltung in integrierter Bauweise ermöglicht gegenüber einer nachträglichen Verdrahtung von Einzelzellen nach Herstellung derselben die Realisierung vergleichsweise kompakter, kleinflächiger Module zur Bereitstellung einer ge­ forderten Versorgungsspannung, z. B. für den Betrieb typischer Niederspannungsgeräte im Haushalt, im Fahrzeugbau, in der Un­ terhaltungselektronik etc. mit relativ geringem Aufwand. Da­ bei ist gewünscht, daß der Verlust an photovoltaisch aktiver Fläche infolge der integrierten Serienverschaltung der Zellen möglichst gering bleibt. Zur Erläuterung dieser vorliegend relevanten Problematik wird nachstehend anhand der Fig. 5 bis 7 auf herkömmliche Techniken der integrierten Serienverschal­ tung eingegangen.
Fig. 5 zeigt in einem ausschnittweisen, idealisierten Quer­ schnitt ein nach einem ersten herkömmlichen Verfahren herge­ stelltes Modul. Bei diesem Verfahren wird auf ein Substrat 1 ganzflächig ein Rückkontaktmaterial aufgebracht, das dann durch einen Strukturierungsprozeß in die Rückkontakte 2a, 2b, 2c für die einzelnen Zellen 3a, 3b, 3c strukturiert wird. Dies geschieht durch Entfernen des Rückkontaktmaterials ertt­ lang zugehöriger erster Strukturierungslinien 4a, 4b. An­ schließend wird in einer Prozeßabfolge ein ganzflächiger, photovoltaisch aktiver Schichtaufbau aus einer oder vorzugs­ weise mehreren übereinanderliegenden Einzelschichten über und zwischen den nebeneinanderliegenden Rückkontakten 2a, 2b, 2c der Einzelzellen 3a, 3b, 3c gebildet, der dann durch Einbrin­ gen zugehöriger zweiter Strukturierungslinien 5a, 5b, in ne­ beneinanderliegende, photovoltaisch aktive Schichten 6a, 6b, 6c für die Einzelzellen 3a, 3b, 3c unterteilt wird. Dabei grenzt im Beispiel von Fig. 5 die jeweilige zweite Struktu­ rierungslinie 5a, 5b in lateraler Richtung unmittelbar an die zugehörige erste Strukturierungslinie 4a, 4b an. Anschließend wird ein Frontkontaktmaterial ganzflächig aufgebracht und durch Einbringen dritter Strukturierungslinien 7a, 7b in die einzelnen Frontkontakte 8a, 8b, 8c für die Einzelzellen 3a, 3b, 3c unterteilt. Dabei schließt sich im Beispiel von Fig. 5 die jeweilige dritte Strukturierungslinie 7a, 7b wiederum di­ rekt an die zugehörige zweite Strukturierungslinie 5a, 5b an und erstreckt sich mindestens bis zur Oberseite der aktiven Schicht 6a, 6b, 6c, im gezeigten Fall bis hinunter zum zuge­ hörigen Rückkontakt 2a, 2b, 2c, den sie nicht vollständig durchtrennen darf.
Wie aus Fig. 5 erkennbar, bilden die zweiten Strukturierungs­ linien 5a, 5b Verbindungsbereiche, in denen der Frontkontakt 8a, 8b, 8c einer jeweiligen Zelle 3a, 3b, 3c mittels Berühr­ kontakt elektrisch mit dem Rückkontakt 2a, 2b, 2c einer late­ ral benachbarten Zelle verbunden ist, was insgesamt zur inte­ grierten Serienverschaltung der nebeneinanderliegenden Ein­ zelzellen 3a, 3b, 3c führt. Je nach Anwendungsfall kann die photovoltaisch aktive Schicht 6a, 6b, 6c jeder der neben­ einanderliegenden Einzelzellen ihrerseits aus einer oder meh­ reren übereinandergestapelten Photovoltaikzellen bestehen.
Fig. 6 zeigt eine Variante des Beispiels von Fig. 5, wobei die sich funktionell entsprechenden Elemente mit gleichen Be­ zugszeichen versehen sind. Gegenüber dem Beispiel von Fig. 5 sind bei der Variante von Fig. 6 die dritten Strukturierungs­ linien 7a, 7b lateral mit Abstand von den zweiten Strukturie­ rungslinien 5a, 5b versetzt angeordnet. Eine derartige Reali­ sierung ist in der Veröffentlichung S. Wiedemann et al., Mo­ dule Interconnects on Flexible Substrates, CP 462, NCPV Pho­ tovoltaics Program Review 1999 unter der Bezeichnung Kaska­ den-Konfiguration offenbart. Als Alternativen sind dort di­ verse PA(Post-Absorber)- und PD(Post Device)-Konfigurationen angegeben.
Fig. 7 zeigt eine weitere herkömmliche Variante, wobei wie­ derum für funktionell gleiche Elemente dieselben Bezugszei­ chen wie in Fig. 5 verwendet sind. Bei der Variante von Fig. 7 überlappen die zweiten Strukturierungslinien 5a, 5b teil­ weise mit je einer zugehörigen ersten Strukturierungslinie 4a, 4b. Dies führt zu dem an sich erwünschten Effekt, daß die von den ersten Strukturierungslinien 4a, 4b definierten Zwi­ schenräume zwischen den lateral nebeneinanderliegenden Rück­ kontakten 2a, 2b, 2c nicht vollständig von der photovoltaisch aktiven Schicht 6a, 6b, 6c, die einen Halbleiterschichtaufbau darstellt, ausgefüllt ist, was ansonsten zu unerwünschten Querleitungseffekten zwischen benachbarten Rückkontakten über die Halbleiterschicht führen kann. Vielmehr grenzen dadurch je zwei benachbarte Rückkontakte 2a, 2b, 2c nur über die Schichtfolge aus Frontkontakt 8a, 8b, 8c und photovoltaisch aktiver Halbleiterschicht 6a, 6b, 6c im entsprechenden Rück­ kontaktzwischenraum gemäß der ersten Strukturierungslinien 4a, 4b aneinander, wodurch der besagte Querleitungseffekt un­ terdrückt wird.
Darüber hinaus sind auch weitere Varianten möglich, z. B. eine solche, bei der die zweiten von den ersten Strukturierungsli­ nien beabstandet sind, sowie beliebige sinnvolle Kombinatio­ nen der angegebenen Varianten. Wie aus den Fig. 5 bis 7 er­ sichtlich, entsteht durch die integrierte Serienverschaltung der lateral nebeneinanderliegenden Einzelzellen 3a, 3b, 3c ein unvermeidlicher Flächenverbrauch, um den sich die photo­ voltaisch wirksame Gesamtfläche der photovoltaisch aktiven Schichten 6a, 6b, 6c gegenüber der Modulgesamtfläche redu­ ziert. Mit kleiner werdenden Zellbreiten der Einzelzellen 3a, 3b, 3c wird dieser Flächenverbrauch anteilsmäßig immer grö­ ßer, da die verschiedenen Strukturierungslinien bei diesen herkömmlichen Strukturen eine gewisse Mindestbreite nicht un­ terschreiten können, um die Ausfallrate bei der Herstellung ausreichend klein zu halten.
Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereit­ stellung eines Photovoltaikmoduls, bei dem mehrere neben­ einanderliegende Einzelzellen mit vergleichsweise geringem Flächenverbrauch integriert serienverschaltet sind, sowie ei­ nes vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung eines solchen Moduls zugrunde.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Photovoltaikmoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2 oder 3 sowie eines Herstellungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 4.
Beim Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 ist charakteristi­ scherweise innerhalb des von den ersten Strukturierungslinien definierten, lateral zwischen den Rückkontakten je zweier be­ nachbarter Einzelzellen liegenden Bereichs der photovoltaisch aktiven Schicht ein Schutzgraben vorgesehen. Der Schutzgraben ist nach Aufbringen des photovoltaisch aktiven Schichtmateri­ als und vor Einbringen von Strukturierungslinien, die das photovoltaisch aktive Schichtmaterial in die jeweilige photo­ voltaisch aktive Schicht für die einzelnen Zellen untertei­ len, gebildet und mit anschließend aufgebrachtem Frontkon­ taktschichtmaterial gefüllt. Durch das Einbringen dieses Schutzgrabens in einem zusätzlichen Strukturierungsschritt zwischen der herkömmlichen Bildung der ersten und zweiten Strukturierungslinien wird zum einen eine durchgehende Quer­ leitung zwischen lateral benachbarten Rückkontakten über das photovoltaisch aktive Schichtmaterial unterbunden und zum an­ deren das Absplittern des photovoltaisch aktiven Schichtmate­ rials während des Einbringens der zweiten Strukturierungsli­ nien bis über den Rand des benachbarten Rückkontakts hinaus verhindert, so daß ein sehr geringer Abstand zwischen den herkömmlichen ersten und zweiten Strukturierungslinien mög­ lich ist, was den Flächenverbrauch für die integrierte Seri­ enverschaltung minimiert.
Beim Photovoltaikmodul nach Anspruch 2 ist der Verbindungsbe­ reich zwischen Rückkontakt einer Zelle und Frontkontakt einer benachbarten Zelle charakteristischerweise von einer oder mehreren Verbindungsbrücken gebildet, die nur einen Teil der Länge ausmachen, entlang der sich die beiden jeweiligen Ein­ zelzellen gegenüberliegen. Im übrigen Teil dieser Verbin­ dungsseite sind die beiden Zellen durch einen Trennspalt von­ einander getrennt. Da dort keine Verbindung zwischen Rückkon­ takt der einen und Frontkontakt der anderen Zellen geschaffen werden muß, können sich die photovoltaisch aktiven Schichten der benachbarten Zellen im Trennspaltbereich mit deutlich ge­ ringerem Abstand gegenüberliegen als im Bereich der Verbin­ dungsbrücken, so daß sich insgesamt im Vergleich zu einer Front-/Rückkontaktverbindung entlang der gesamten Seitenlänge ein geringerer Flächenverbrauch für die integrierte Serien­ verschaltung ergibt.
Beim Photovoltaikmodul nach Anspruch 3 sind die Einzelzellen charakteristischerweise in einem zweidimensionalen Feld ange­ ordnet und längs eines z. B. mäanderförmigen Pfades serienver­ schaltet. Dies ist dadurch realisiert, daß die Verbindungsbe­ reiche für die integrierte Serienverschaltung nur längs die­ ses Pfades von in Stromführungsrichtung aufeinanderfolgenden Einzelzellen ausgebildet sind, während im übrigen zwischen je zwei benachbarten Einzelzellen ein Trennspalt gebildet ist. Es ergibt sich, daß auf diese Weise bei gegebener Gesamtmo­ dulfläche und geforderter Versorgungsspannung der Flächenan­ teil für die Verbindungsbereiche zur integrierten Serienver­ schaltung und damit der Verlust an photovoltaisch aktiver Fläche vergleichsweise klein gehalten werden kann und sich bei entsprechenden geometrischen Verhältnissen die Gesamtlän­ ge der erforderlichen Strukturierung deutlich verringern läßt.
Es sei explizit angemerkt, daß die in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebenen spezifischen Merkmale in weitgehend beliebig kom­ binierter Form in einem erfindungsgemäßen Photovoltaikmodul realisiert sein können.
Zur Herstellung des Photovoltaikmoduls nach Anspruch 1 eignet sich insbesondere das im Anspruch 4 angegebene Verfahren.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu de­ ren besserem Verständnis oben beschriebenen, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
Fig. 1 bis 4 idealisierte Querschnitte zur Veranschauli­ chung aufeinanderfolgender Schritte eines er­ findungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung ei­ nes ersten erfindungsgemäßen Photovoltaikmo­ duls,
Fig. 5 bis 7 idealisierte Querschnitte herkömmlicher Photo­ voltaikmodule mit integriert serienverschalte­ ten Einzelzellen,
Fig. 8 eine Draufsicht auf zwei benachbarte Einzel­ zellen eines zweiten erfindungsgemäßen Photo­ voltaikmoduls,
Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie IX-IX von Fig. 8,
Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie X-X von Fig. 8,
Fig. 11 eine Draufsicht auf ein drittes erfindungsge­ mäßes Photovoltaikmodul,
Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie XII-XII von Fig. 11 und
Fig. 13 einen Querschnitt längs der Linie XIII-XIII von Fig. 11.
Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen in aufeinanderfolgenden Schritten ein Herstellungsverfahren für ein erstes erfin­ dungsgemäßes Photovoltaikmodul. Dazu wird, wie aus Fig. 1 er­ sichtlich, zunächst entsprechend einer herkömmlichen Technik ein Rückkontaktschichtmaterial auf ein Substrat 1 aufgebracht und durch Einbringen erster Strukturierungslinien 4a, 4b in die einzelnen Rückkontakte 2a, 2b, 2c für die zu bildenden, lateral nebeneinanderliegenden Einzelzellen 3a, 3b, 3c des Moduls unterteilt. Auf diese Struktur wird dann wiederum in herkömmlicher Technik ganzflächig ein photovoltaisch aktiver Schichtaufbau 6 gebildet, der insbesondere auch die durch die ersten Strukturierungslinien 4a, 4b definierten Bereiche zwi­ schen den Rückkontakten 2a, 2b, 2c ausfüllt.
Als nächstes wird dann ein zusätzlicher Strukturierungs­ schritt durchgeführt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Schritt werden Schutzgräben 9a, 9b durch den photovol­ taisch aktiven Schichtaufbau 6 hindurch innerhalb der Berei­ che zwischen je zwei benachbarten Rückkontakten 2a, 2b, 2c bis hinunter auf das Substrat 1 eingebracht.
Daraufhin werden dann, wie in Fig. 3 dargestellt, in wiederum herkömmlicher Technik die zweiten Strukturierungslinien 5a, 5b erzeugt, die den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau 6 in die einzelnen photovoltaisch aktiven Schichten 6a, 6b, 6c für die Einzelzellen 3a, 3b, 3c unterteilen.
Anschließend wird, wie in Fig. 4 dargestellt, ganzflächig ein Frontkontaktmaterial aufgebracht, das dann durch Einbringen der dritten Strukturierungslinien 7a, 7b gemäß herkömmlicher Technik in die verschiedenen Frontkontakte 8a, 8b, 8c für die Einzelzellen 3a, 3b, 3c unterteilt wird. Damit sind dann alle Strukturierungsschritte durchgeführt, und das Photovoltaikmo­ dul aus mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen ist im wesentlichen fertiggestellt.
Wie weiter aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Schutzgräben 9a, 9b mit Frontkontaktmaterial gefüllt. Das Einbringen der Schutzgräben 9a, 9b hat somit zwei wesentliche Vorteile. Zum einen wird dadurch, daß durch die Schutzgräben 9a, 9b eine durchgehende Verbindung je zweier benachbarter Rückkontakte 2a, 2b, 2c über das photovoltaisch aktive Halbleitermaterial unterbrochen wird, die Gefahr eines entsprechenden, uner­ wünschten Querleitungseffektes zwischen benachbarten Rückkon­ takten 2a, 2b, 2c über zwischenliegendes, photovoltaisch ak­ tives Halbleitermaterial unterbunden. Vielmehr liegt nun eine querstromleitungssperrende Schichtfolge aus Halbleiter­ schichtmaterial, Frontkontaktschichtmaterial und Halbleiter­ schichtmaterial zwischen je zwei benachbarten Rückkontakten 2a, 2b, 2c vor. Aus diesem Grund ist eine Verringerung der Breite der ersten Strukturierungslinien 4a, 4b im Vergleich zur herkömmlichen Herstellungstechnik ohne Zunahme von Quer­ leitungsverlusten möglich. Zum anderen wird durch das Ein­ bringen der Schutzgräben 9a, 9b ein Absplittern des photovol­ taisch aktiven Halbleiterschichtmaterials während der Bildung der zweiten Strukturierungslinien 5a, 5b bis über den Rand eines jeweils benachbarten Rückkontaktes hinaus verhindert. Dies ermöglicht einen sehr geringen Abstand zwischen den er­ sten Strukturierungslinien 4a, 4b einerseits und den zweiten Strukturierungslinien 5a, 5b andererseits.
Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht einen Photovoltaikmodulteil mit zwei benachbarten Einzelzellen 10a, 10b, die charakteri­ stischerweise nicht über die ganze Länge ihrer einander zuge­ wandten Seiten 11a, 11b integriert serienverschaltet sind, sondern nur im Bereich zweier Verbindungsbrücken 12, 13. Ent­ lang der übrigen Längserstreckung der einander gegenüberlie­ genden Zellenseiten 11a, 11b sind die beiden Einzelzellen 10a, 10b durch einen eingebrachten Trennspalt 14 voneinan­ der getrennt. An den Seitenenden der Verbindungsbrücken 12, 13 sind geeignete Maßnahmen zur Vermeidung unerwünschter Kurzschlüsse getroffen, im gezeigten Fall durch eine T- förmige Verbreiterung des Trennspalts 14 in diesen Bereichen. Alternativ kann der Trennspalt 14 seitlich versetzt zur Längsmitte der Verbindungsbrücken 12, 13 eingebracht und in den an diese angrenzenden Zonen L-förmig abgewinkelt sein, um Kurzschlüsse zu verhindern, wie in Fig. 8 als gestrichelter Trennspalt 14a angedeutet.
Die im Bereich der Verbindungsbrücken 12, 13 gewählte Verbin­ dungsstruktur ist in Fig. 9 dargestellt. Sie ist in diesem Beispiel so gewählt, daß der Zwischenraum 4 zwischen zwei be­ nachbarten Rückkontakten 15a, 15b gerade von der Schichtfolge aus photovoltaisch aktiver Schicht 16 und Frontkontakt 17 ausgefüllt wird und sich die dritte Strukturierurigslinie 18 zur Trennung der einzelnen Frontkontakte 17 direkt an die zu­ gehörige erste Strukturierungslinie 4 seitlich anschließt.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich, erstreckt sich der Trennspalt 14 zwischen den beiden Einzelzellen 10a, 10b bis hinunter auf das Substrat 1. Da in diesem Trennbereich kein Platz zur Frontkontakt-Rückkontakt-Serienverbindung benötigt wird, kann eine vergleichsweise geringe Weite für den Trennspalt 14 ge­ wählt werden, wodurch verhältnismäßig wenig photovoltaisch aktive Fläche verloren geht. Der Trennspalt 14 kann bei­ spielsweise die gleiche Breite wie die erste Strukturierungs­ linie 4 aufweisen und demzufolge mit demselben Werkzeug ein­ gebracht werden.
Fig. 11 zeigt in einer Draufsicht ein Photovoltaikmodul mit neun Einzelzellen 19 1 bis 19 9, die in einer 3 × 3-Matrix ange­ ordnet sind. Die neun Einzelzellen 19 1 bis 19 9 sind längs ei­ nes Pfades, der Richtungswechsel beinhaltet, integriert seri­ enverschaltet, und zwar in der durch die Bezugszeichenindizes symbolisierten Reihenfolge, d. h. in Stromführungsrichtung bildet die Zelle 19 1 die erste Zelle, die Zelle 19 2 die mit dieser integriert serienverschaltete, zweite Zelle usw. bis zur letzten, neunten Zelle 19 9.
Bei dieser schachbrettförmigen Anordnung der Einzelzellen 19 1 bis 19 9 erstreckt sich jede Einzelzelle in ihrer Breite und Länge jeweils nicht über die gesamte Modullänge hinweg, son­ dern nur über einen Bruchteil hiervon, im gezeigten Beispiel speziell über ein Drittel. Dafür wird die Serienverschaltung auch über Richtungswechsel zur Erzielung des in diesem Bei­ spiel mäanderförmigen Zellenverbindungspfades so geführt, daß die Modulfläche von den Einzelzellen 19 1 bis 19 9 in Stromfüh­ rungsrichtung mäanderförmig ausgefüllt wird.
Diese mäanderförmige Serienverschaltung wird dadurch erzielt, daß nur diejenigen aneinandergrenzenden Seiten benachbarter Module als integrierte Verbindungsbereiche ausgebildet wer­ den, die längs des mäanderförmigen Stromführungspfades auf­ einanderfolgen. Diese sind in Fig. 11 jeweils durch drei eng benachbarte Linien symbolisiert. In allen anderen Grenzberei­ chen sind benachbarte Einzelzellen dadurch voneinander ge­ trennt gehalten, daß in die 3 × 3-Matrix der Einzelzellen 19 1 bis 19 9 zwei Trennlinien 20a, 20b eingebracht sind, die sich parallel von zwei gegenüberliegenden Modulseiten über eine Länge von jeweils zwei Einzelzellen in das Modul hineiner­ strecken. Dabei verlaufen im gezeigten Fall die Trennlinien 20a, 20b längsmittig zu den jeweils parallel weiterführenden Verbindungsbereichen 21a, 21b. Die Trennlinienbreite kann z. B. gleich groß wie die Breite der ersten Strukturierungsli­ nien gewählt sein. Durch die gezeigte T-förmige Verbreiterung der Trennlinien 20a, 20b an ihrem geschlossenen Endbereich ist dafür gesorgt, daß Kurzschlüsse in diesen Zonen einander gegenüberliegender Verbindungsbereich-Stirnseiten vermieden werden. Wie im Beispiel der Fig. 8 bis 10 kann dies auch auf andere Art erreicht werden, z. B. durch einen seitlich gegen­ über der parallel weiterführenden Verbindungslinie versetzten Verlauf der jeweiligen Trennlinie 20a, 20b in Kombination mit einer L-förmigen Abwinklung derselben an ihrem inneren Ende.
Im übrigen entspricht der Dünnschichtaufbau des Moduls von Fig. 11 im wesentlichen demjenigen der Fig. 8. So entspricht die Struktur der Verbindungsbereiche zwischen je zwei serien­ verschalteten Einzelzellen beim Modul von Fig. 1, wie aus der Querschnittansicht von Fig. 12 ersichtlich, derjenigen der Verbindungsbrücken 12, 13 des Moduls von Fig. 8. Ebenso ent­ spricht die Bildung der beiden Trennlinien 20a, 20b beim Mo­ dul von Fig. 11, wie aus der Schnittansicht von Fig. 13 er­ sichtlich, derjenigen des Trennspaltes 14 beim Modul von Fig. 8.
Dementsprechend ergeben sich für das Modul gemäß Fig. 11 bis 13 die oben zum Modul der Fig. 8 bis 10 genannten Eigenschaf­ ten und Vorteile analog. Als spezieller Vorteil läßt sich beim Modul der Fig. 11 bis 13 bei entsprechenden geometri­ schen Verhältnissen die Gesamtlänge der Strukturierung für eine geforderte Versorgungsspannung und damit eine geforderte Anzahl an Einzelzellen vergleichsweise gering halten.
Für die Herstellung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Photovoltaikmodule, bei denen es sich insbesondere um Dünn­ schichtsolarmodule handeln kann, können herkömmliche Prozeß­ techniken eingesetzt werden. Insbesondere kann das Einbringen der diversen Strukturierungslinien und Trennspalte bzw. Trenn­ linien mittels eines mechanischen Werkzeugs, durch einen La­ ser oder durch eine chemische Technik, wie Ätzen, erfolgen. Als Materialien für die Front- und Rückkontaktschichten sowie den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau sind ebenfalls die dem Fachmann hierfür geläufigen Materialien einsetzbar.
Es versteht sich, daß neben den gezeigten und oben beschrie­ benen Ausführungsformen weitere Realisierungen der Erfindung möglich sind, insbesondere solche, in denen die Maßnahmen der Schaffung eines Schutzgrabens, der Serienverschaltung mittels Verbindungsbrücken, die sich nur über einen Teil der Länge zweier aneinandergrenzender Zellenseiten erstrecken, und der zweidimensionalen Einzelzellenanordnung mit mäanderförmiger Serienverschaltung in beliebiger Weise miteinander kombiniert sind. In jedem Fall läßt sich der Flächenverlust für die pho­ tovoltaisch aktive Fläche durch die erfindungsgemäße Struktur der integrierten Serienverschaltung der Einzelzellen relativ gering halten.

Claims (4)

1. Photovoltaikmodul mit
  • - mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen (3a, 3b, 3c) mit einem Zellschichtaufbau, der einen Rückkon­ takt (2a, 2b, 2c), einen Frontkontakt (8a, 8b, 8c) und eine zwischenliegende, photovoltaisch aktive Schicht (6a, 6b, 6c) beinhaltet, wobei der Rückkontakt einer jeweiligen Einzelzel­ le in einem Verbindungsbereich elektrisch mit dem Frontkon­ takt einer benachbarten Einzelzelle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - innerhalb des lateral zwischen den Rückkontakten (2a, 2b, 2c) zweier benachbarter Einzelzellen (3a, 3b, 3c) liegen­ den, mit photovoltaisch aktivem Schichtmaterial gefüllten Be­ reiches ein Schutzgraben (9a, 9b) vorgesehen ist, der nach Aufbringen des photovoltaisch aktiven Schichtmaterials und vor Erzeugen von Strukturierungslinien (5a, 5b), die dieses Schichtmaterial in die jeweilige photovoltaisch aktive Schicht (6a, 6b, 6c) für die Einzelzellen unterteilen, gebil­ det und mit anschließend aufgebrachtem Frontkontaktschichtma­ terial gefüllt ist.
2. Photovoltaikmodul, insbesondere nach Anspruch 1, mit
  • - mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen (3a, 3b, 3c) mit einem Zellschichtaufbau, der einen Rückkon­ takt (2a, 2b, 2c), einen Frontkontakt (8a, 8b, 8c) und eine zwischenliegende, photovoltaisch aktive Schicht (6a, 6b, 6c) für jede Einzelzelle beinhaltet, wobei der Rückkontakt einer jeweiligen Einzelzelle in einem Verbindungsbereich elektrisch mit dem Frontkontakt einer benachbarten Einzelzelle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Verbindungsbereich von einer oder mehreren Verbin­ dungsbrücken (12, 13) gebildet ist, die sich nur über einen Teil der Länge der einander zugewandten Seiten (11a, 11b) der jeweiligen beiden Einzelzellen (10a, 10b) erstrecken, während im übrigen ein Trennspalt (14) zwischen den beiden Einzelzel­ len gebildet ist.
3. Photovoltaikmodul, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2,
  • - mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen (3a, 3b, 3c) mit einem Zellschichtaufbau, der einen Rückkon­ takt (2a, 2b, 2c), einen Frontkontakt (8a, 8b, 8c) und eine zwischenliegende, photovoltaisch aktive Schicht (6a, 6b, 6c) für jede Einzelzelle beinhaltet, wobei der Rückkontakt einer jeweiligen Einzelzelle in einem Verbindungsbereich elektrisch mit dem Frontkontakt einer benachbarten Einzelzelle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Einzelzellen (19 1 bis 19 9) in einem zweidimensiona­ len Feld angeordnet und dadurch serienverschaltet sind, daß die Verbindungsbereiche nur in Richtung eines entsprechenden Serienverschaltungspfades aufeinanderfolgend ausgebildet sind und im übrigen zwischen je zwei benachbarten Einzelzellen ein Trennspalt (20a, 20b) gebildet ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls nach Anspruch 1, bei dem
  • - nach Bildung von lateral durch erste Strukturierungsli­ nien (4a, 4b) voneinander getrennten Rückkontakten (2a, 2b, 2c) für die Einzelzellen (3a, 3b, 3c) ganzflächig unter Fül­ len der ersten Strukturierungslinien ein photovoltaisch akti­ ver Schichtaufbau (6) aufgebracht wird,
  • - der photovoltaisch aktive Schichtaufbau (6) durch Ein­ bringen von zweiten Strukturierungslinien (5a, 5b), die je­ weils einen Teil des Rückkkontaktes einer Einzelzelle freile­ gen, in die photovoltaisch aktiven Schichten der verschiede­ nen Einzelzellen aufgeteilt wird und
  • - auf den photovoltaisch aktiven Schichten (6a, 6b, 6c) der verschiedenen Einzelzellen die zugehörigen Frontkontakte (8a, 8b, 8c) mit elektrischem Kontakt zum Rückkontakt einer jeweils benachbarten Einzelzelle gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - nach Aufbringen des photovoltaisch aktiven Schichtauf­ baus (6) und vor dem Erzeugen der zweiten Strukturierungsli­ nien (5a, 5b) ein Schutzgraben (9a, 9b) innerhalb des jewei­ ligen Bereiches lateral zwischen den Rückkontakten zweier be­ nachbarter Einzelzellen durch den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau hindurch gebildet wird.
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