DE202015102238U1

DE202015102238U1 - Photovoltaik-Zelle und Photovoltaik-Modul

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Publication number: DE202015102238U1
Application number: DE202015102238.7U
Authority: DE
Original assignee: SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2015-06-01
Anticipated expiration: 2025-05-05
Also published as: DE102016108261A1; US20160329452A1

Abstract

Photovoltaik-Zelle, aufweisend: • ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite; • einen Emitterbereich auf der Vorderseite des Substrates; • eine Metallisierung auf der Rückseite des Substrates; • wobei der Flächenanteil der Metallisierung in einem Mittenbereich des Substrates größer ist als in einem Randbereich, der den Mittenbereich zumindest teilweise umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft Photovoltaik-Zellen und mit diesen hergestellte Photovoltaik-Module.
Ein Photovoltaik-Modul weist üblicherweise eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen auf. Die Photovoltaik-Zellen sind innerhalb eines Photavoltaik-Moduls nebeneinander in einem Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt entsteht, der üblicherweise mit einem Einkapselungsmaterial gefüllt ist.
Das durch die Zellenspalte hindurchtretende Licht, welches somit nicht auf die Lichteinfallsseite der Photovoltaik-Zellen trifft, trägt erheblich zu einer Leistungsverminderung eines Photovoltaik-Moduls bei.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Entwicklungen durchgeführt, um dieses Licht nutzbar zu machen. So ist es derzeit möglich, durch Lichteinfang in den Zellenspalten die Leistungsgenerierung in einem Photovoltaik-Modul zu erhöhen. Bei einem heutigen Photovoltaik-Modul werden ungefähr 30% des auf die Zellenspalten auftreffenden Lichts den Photovoltaik-Zellen mittels Totalreflexion an der oberen Glasabdeckung der Photovoltaik-Zellen wieder zugeführt. Hinter die Photovoltaik-Zellen gestreutes Licht geht jedoch verloren und wird in der Rückseiten-Metallisierung absorbiert.
Durch Einsatz einer weißen Verkapselung (z. B. EVA: Ethylenvinylacetat) wird versucht, diesem Problem zu begegnen. Jedoch weist der Einsatz einer solchen Verkapselung den Nachteil auf, dass der üblicherweise verwendete Laminierprozess so gesteuert werden muss, dass kein weißes Verkapselungsmaterial um die Zellkante einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle umgreift.
Dies ist üblicherweise aufwändig und teuer.
Eine so genannte bifaziale Solarzelle ist beispielsweise in DE 10 2004 049 160 B4 beschrieben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird durch eine einfache Veränderung des Herstellungsprozesses und der Rückseiten-Struktur einer Photovoltaik-Zelle die von der jeweiligen Photovoltaik-Zelle bereitgestellte elektrische Leistung erhöht.
Anschaulich wird gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen die üblicherweise ganzflächige Rückseiten-Metallisierung der Photovoltaik-Zelle (beispielsweise bei einer so genannten PERC-Zelle, PERC: Passivated Emitter Rear Cell) am Rand der Photovoltaik-Zelle geöffnet und es werden ähnlich wie bei einer Bifazialzelle beispielsweise so genannte Kontaktfinger (die mit konstantem Querschnitt oder mit konischem Querschnitt verlaufen können), allgemein elektrisch leitfähige Stromsammelstrukturen, die den generierten Strom abführen, in den geöffneten Randbereich der Photovoltaik-Zelle gedruckt, so dass diese den Rest der Rückseiten-Metallisierung elektrisch kontaktieren. Auf diese Weise kann hinter die Photovoltaik-Zelle gestreutes Licht wieder eingefangen werden, nämlich mittels des oder der Randbereiche auf der Rückseite der Photovoltaik-Zelle, welche die zuvor beschriebenen Stromsammelstrukturen aufweisen.
Somit wird gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen anschaulich eine Photovoltaik-Zelle, beispielsweise eine Solarzelle, mit bifazialer Eigenschaft am Zellenrand bereitgestellt.
Bei herkömmlichen Photovoltaik-Modulen war es von Vorteil, den weißen Reflektor (z. B. Rückseitenfolien, auf die Innenseite der Rückgläser von Glas-Glas-Photovoltaik-Zellen-Modulen aufgedruckt oder eine rückseitige weiße Verkapselung) möglichst nahe an die Photovoltaik-Zellen-Rückseite zu verlegen, um wenig Licht hinter die Photovoltaik-Zelle zu streuen. Mit wenigstens teilweise bifazialen Photovoltaik-Zellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wäre es nunmehr sogar günstiger, den Rückreflektor möglichst weit von der Photovoltaik-Zellen-Rückseite wegzurücken (z. B. auf die Außenseite der Rückgläser in einem Glas-Glas-Photovoltaik-Zellen-Modul aufgedruckt), damit ein Maximum des Lichts hinter die Solarzelle gestreut wird. In einem Photovoltaik-Modul mit Photovoltaik-Zellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit partiell bifazialer Rückseite und zurückgesetztem Rückseitenreflektor, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, können beispielsweise nahezu 100% des Lichts aus dem Zellenspalt zur Photovoltaik-Zellen-Rückseite gelenkt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Photovoltaik-Zelle bereitgestellt, aufweisend: ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Emitterbereich auf der Vorderseite des Substrates; und eine Metallisierung auf der Rückseite der Substrates; wobei der Flächenanteil der Metallisierung in einem Mittenbereich des Substrates größer ist als in einem Randbereich, der den Mittenbereich zumindest teilweise umgibt.
In einer Ausgestaltung kann der Randbereich eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Substrat ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur unter der Metallisierung aufweisen, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallisierung mit dem Halbleitersubstrat. In noch einer Ausgestaltung kann die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierung in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Metallisierung zumindest in dem Mittenbereich Aluminium aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann der Flächenanteil der Metallisierung von dem Randbereich hin zu dem Mittenbereich zunehmen, beispielsweise kontinuierlich oder mehrstufig.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Photovoltaik-Zelle bereitgestellt, aufweisend: ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Emitterbereich auf der Vorderseite des Substrates; wobei die Rückseite des Substrates einen Mittenbereich und einen Randbereich aufweist, der den Mittenbereich zumindest teilweise umgibt; wobei der Mittenbereich eine im Wesentlichen ganzflächige Metallschicht aufweist; wobei der Randbereich mindestens einen metallfreien Bereich und eine Stromsammelstruktur aufweist, wobei die Stromsammelstruktur mit der Metallschicht elektrisch leitend verbunden ist.
In einer Ausgestaltung kann der Randbereich eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Substrat ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur aufweisen, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallschicht mit dem Halbleitersubstrat. In noch einer Ausgestaltung kann die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Stromsammelstruktur in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Metallschicht Aluminium aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Photovoltaik-Zelle bereitgestellt, aufweisend: eine Substratstruktur mit einer Vorderseite und einer Rückseite; einen Emitterbereich auf der Vorderseite der Substratstruktur; eine Metallschicht auf der Rückseite der Substratstruktur; eine neben der Metallschicht angeordnete und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundene Stromsammelstruktur mit metallfreien Bereichen auf der Rückseite der Substratstruktur.
In einer Ausgestaltung kann ein metallfreier Randbereich neben der Metallschicht eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Substratstruktur ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur aufweisen, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallschicht mit dem Halbleitersubstrat. In noch einer Ausgestaltung kann die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Stromsammelstruktur in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallschicht aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Metallschicht Aluminium aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Photovoltaik-Modul bereitgestellt, aufweisend: eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine RückseitenOberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; einen diffusen Rückseitenreflektor über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; wobei der diffuse Rückseitenreflektor derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
In einer Ausgestaltung kann der diffuse Rückseitenreflektor auf der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht sein oder in die zweite transparente Abdeckung eingebracht sein. In noch einer Ausgestaltung kann der diffuse Rückseitenreflektor auf der zu der Einkapselung hin gerichteten Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht sein oder in diese Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung eingebracht sein. In noch einer Ausgestaltung kann der diffuse Rückseitenreflektor auf der von der Einkapselung weg gerichteten Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht sein oder in diese Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung eingebracht sein. In noch einer Ausgestaltung kann der diffuse Rückseitenreflektor über der zweiten transparenten Abdeckung gegenüber der Einkapselung angeordnet sein. In noch einer Ausgestaltung kann der diffuse Rückseitenreflektor in einem Abstand von mehreren cm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 10 cm, von der rückseitigen Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung angeordnet sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Spaltbreite zumindest einer Zellenspalte der mehreren Zellenspalten in einem Bereich sein von ungefähr 3 mm bis ungefähr 50 mm. In noch einer Ausgestaltung kann zumindest ein Teil der ersten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche, beispielsweise mit einer Flankensteilheit von maximal 30°, aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird; und/oder er kann zumindest ein Teil der zweiten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche, beispielsweise mit einer Flankensteilheit von maximal 30°, aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Photovoltaik-Modul-Anordnung bereitgestellt, aufweisend: mindestens ein Photovoltaik-Modul, aufweisend: eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine Rückseiten-Oberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; einen diffusen Rückseitenreflektor unterhalb der Rückseite des mindestens einen Photovoltaik-Moduls wobei der diffuse Rückseitenreflektor derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Photovoltaik-Modul bereitgestellt, aufweisend: eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine RückseitenOberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; wobei mindestens ein Teil der zweiten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche aufweist, die eingerichtet ist zum Reflektieren zumindest eines Teils des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen.
In einer Ausgestaltung kann die zweite transparente Abdeckung transparentes Walzglas oder eine transparente Folie aufweisen, In noch einer Ausgestaltung kann die unebene Oberfläche eine Rauheit von mindestens ungefähr 0,5 mm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die unebene Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung mindestens 30% der Zellenspalt-Fläche bedecken. In noch einer Ausgestaltung kann die unebene Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung mehrere Grabenstrukturen aufweisen mit einer Flankensteilheit in einem Bereich von ungefähr 30° bis ungefähr 55°. In noch einer Ausgestaltung können mindestens einige der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bifaziale Photovoltaik-Zellen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1A eine Rückseitenansicht einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
1B eine Querschnittansicht der Solarzelle aus 1A;
2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Rückseitenansicht einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine Querschnittansicht eines Teils eines Solarzellenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 eine Querschnittansicht eines Teils eines Solarzellenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
5 eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
6 eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
7 eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einer Photovoltaik-Zelle, beispielsweise einer Solarzelle, eine Einrichtung verstanden, die Strahlungsenergie von überwiegend sichtbarem Licht und infrarotem Licht (beispielsweise zumindest ein Teil des Lichts im sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 800 nm; es ist anzumerken, dass zusätzlich auch Ultraviolett(UV)-Strahlung und/oder Infrarot(IR)-Strahlung bis ca. 1150 nm umgewandelt werden kann), beispielsweise von Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt mittels des so genannten photovoltaischen Effekts.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einem Photovoltaik-Modul, beispielsweise einem Solarmodul, eine elektrisch anschlussfähige Einrichtung verstanden mit mehreren Photovoltaik-Zellen, beispielsweise mehreren Solarzellen (die miteinander in Serie und/oder parallel verschaltet sind), und optional mit einem Witterungsschutz (beispielsweise Glas), einer Einbettung und einer Rahmung verbunden sind.
1A zeigt eine Rückseitenansicht einer Solarzelle 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und 1B zeigt eine Querschnittansicht der Solarzelle 100 aus 1A entlang der in 1A dargestellten Schnittlinie A-A.
Die Solarzelle 100 ist als eine so genannte PERC-Solarzelle (PERC: Passivated Emitter Rear Cell) eingerichtet, also als eine Solarzelle, deren Rückseite passiviert ist.
Die Solarzelle 100 weist ein Substrat 102 auf. Das Substrat 102 kann aufweisen oder bestehen aus mindestens einer Photovoltaikschicht. Alternativ kann mindestens eine Photovoltaikschicht auf oder über dem Substrat 102 angeordnet sein. Die Photovoltaikschicht kann aufweisen oder bestehen aus Halbleitermaterial (wie beispielsweise Silizium) oder einem Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise einem III-V-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise GaAs). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Silizium aufweisen oder bestehen aus einkristallinem Silizium, polykristallinem Silizium, amorphem Silizium, und/oder mikrokristallinem Silizium. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Photovoltaikschicht aufweisen oder bestehen aus einer Halbleiter-Übergangsstruktur wie beispielsweise einer pn-Übergangsstruktur, einer pin-Übergangsstruktur, einer Schottky-artigen Übergangsstruktur, und dergleichen. Das Substrat 102 und/oder die Photovoltaikschicht können/kann mit einer Grunddotierung eines ersten Leitungstyps versehen werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grunddotierung in dem Substrat 102 eine Dotierkonzentration (beispielsweise einer Dotierung des ersten Leitungstyps, beispielsweise einer p-Dotierung, beispielsweise einer Dotierung mit Bor (B))) aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10¹³ cm^–3 bis 10¹⁸ cm^–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10¹⁴ cm^–3 bis 10¹⁷ cm^–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10¹⁵ cm^–3 bis 2·10¹⁶ cm^–3.
Das Substrat 102 kann aus einem Solarzellen-Wafer hergestellt werden und kann beispielsweise eine runde Form wie beispielsweise eine Kreisform oder eine Polygonform wie beispielsweise eine quadratische Form aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Solarzellen des Solarmoduls jedoch auch eine nicht-quadratische Form aufweisen. In diesen Fällen können die Solarzellen des Solarmoduls beispielsweise durch Trennen (beispielsweise Schneiden) und damit Teilen einer oder mehreren (in ihrer Form auch als Standard-Solarzelle bezeichneten) Solarzellen) zu mehreren nicht-quadratischen oder quadratischen Solarzellen gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es in diesen Fällen vorgesehen sein, Anpassungen der Kontaktstrukturen in der Standard Solarzelle vorzunehmen, beispielsweise können Rückseitenquerstrukturen zusätzlich vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Solarzelle 100 die folgenden Dimensionen aufweisen: eine Breite in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, eine Länge in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, und eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 50 μm bis ungefähr 300 μm.
Die Solarzelle 100 kann eine Vorderseite (auch bezeichnet als Lichteinfallsseite) 104 und eine Rückseite 106 aufweisen.
In der Photovoltaikschicht sind gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Basisbereich 108 sowie ein Emitterbereich 110 gebildet. Der Basisbereich 108 ist beispielsweise dotiert mit Dotierstoff eines ersten Dotierungstyps (auch bezeichnet als erster Leitungstyp), beispielsweise mit Dotierstoff vom p-Dotierungstyp, beispielsweise mit Dotierstoff der III. Hauptgruppe des Periodensystems, beispielsweise mit Bor (B). Der Emitterbereich 110 ist beispielsweise dotiert mit Dotierstoff eines zweiten Dotierungstyps (auch bezeichnet als zweiter Leitungstyp), wobei der zweite Dotierungstyp entgegengesetzt zum ersten Dotierungstyp ist, beispielsweise mit Dotierstoff vom n-Dotierungstyp, beispielsweise mit Dotierstoff der V. Hauptgruppe des Periodensystems, beispielsweise mit Phosphor (P).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in dem Emitterbereich 110 optional ein selektiver Emitter gebildet sein. Weiterhin können auf der Vorderseite 104 der Solarzelle 100 elektrisch leitfähige Stromsammelstrukturen (beispielsweise eine Metallisierung wie beispielsweise eine Silber-Metallisierung, die durch Einbrennen einer Silberpaste gebildet werden kann (die Silberpaste kann aus Silberpartikeln, Glasfrittenpartikeln und organischen Hilfsstoffen gebildet werden)) wie beispielsweise so genannte Kontaktfinger und/oder so genannte Busbars vorgesehen sein (nicht dargestellt).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional eine Antireflexschicht (beispielsweise aufweisend oder bestehend aus Siliziumnitrid) auf die freiliegende obere Oberfläche des Emitterbereichs 110 aufgebracht sein (nicht dargestellt).
Weiterhin kann eine Mehrzahl von metallischen Lötpads (nicht dargestellt) vorgesehen sein, wobei jedes Lötpad mit dem Emitterbereich, beispielsweise mittels einer Stromsammelstruktur, elektrisch leitend verbunden ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration dotiert werden mit einem geeigneten Dotierstoff wie beispielsweise Phosphor. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zweite Leitungstyp ein p-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein n-Leitungstyp sein. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der zweite Leitungstyp ein n-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein p-Leitungstyp sein.
Aus Gründen der einfacheren Erläuterung sind die einzelnen Elemente, die auf der Vorderseite 104 der Solarzelle 100 vorgesehen sind, in den Figuren nicht dargestellt.
Weiterhin weist die Solarzelle 100 auf ihrer Rückseite 106 eine dielektrische Schichtenstruktur (auch bezeichnet als Passivierungsstruktur) 112 auf. Die dielektrische Schichtenstruktur 112 weist beispielsweise eine Doppelschicht aus thermischem Oxid und Siliziumnitrid auf. Alternative Schichtenstrukturen sind für die dielektrische Schichtenstruktur 112 jedoch ebenfalls ohne weiteres möglich.
Beispielsweise kann ein beliebiger Schichtenstapel mit Schichten mit einer oder mehreren der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid in der dielektrischen Schichtenstruktur 112 vorgesehen sein.
Auf der dem Substrat 102 gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Schichtenstruktur 112 ist eine Metallisierung 114 vorgesehen, wobei der Flächenanteil der Metallisierung 114 (beispielsweise aus Aluminium und/oder Silber) in einem Mittenbereich 116 des Substrates 102 größer ist als in einem Randbereich 118 des Substrates 102, der den Mittenbereich 116 zumindest teilweise (das heißt teilweise oder vollständig) umgibt. Die Metallisierung 114 weist somit in verschiedenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen zwei Teilbereiche auf, nämlich

– einen im Wesentlichen ganzflächigen ersten Teilbereich 120, der im Wesentlichen im Mittenbereich 116 des Substrates 102 auf der dielektrischen Schichtenstruktur 112 angeordnet ist und mittels Kontaktlöchern (auch bezeichnet als Kontaktöffnungen, beispielsweise lokale Kontaktöffnungen (LCO, local contact openings)) 122, welche sich durch die dielektrische Schichtenstruktur 112 hindurch erstrecken, mit dem Substrat 102, beispielsweise mit dem Basisbereich 108 des Substrates 102, elektrisch leitend verbunden ist (in diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch eine Metallisierungspaste verwendet werden kann, die eingerichtet ist, die Nitridschicht zu durchbrechen (so genannte durchfeuernde Metallisierungspaste). Damit kann auch ohne Laseröffnung ein Kontakt durch die dielektrische Schichtenstruktur hindurch hergestellt werden); sowie
– einen zweiten Teilbereich 124, der im Wesentlichen im Randbereich 118 des Substrates 102 auf der dielektrischen Schichtenstruktur 112 angeordnet ist;
– der zweite Teilbereich 124 wird beispielsweise von Stromsammelstrukturen, die den Stromsammelstrukturen auf der Vorderseite 104 des Substrates 102 ähnlich sind, gebildet;
– beispielsweise können in dem zweiten Teilbereich 124 elektrisch leitfähige Kontaktfinger (beispielsweise aus demselben Material, beispielsweise aus demselben Metall, wie der erste Teilbereich 120, beispielsweise aus Aluminium, oder aus einem anderen Material, beispielsweise einem anderen Metall) vorgesehen sein;
– die Form der Stromsammelstrukturen ist grundsätzlich beliebig;
– die Stromsammelstrukturen sind zumindest teilweise elektrisch leitend mit dem ersten Teilbereich und/oder (ebenfalls beispielsweise mittels Kontaktlöchern mit dem Substrat 102, beispielsweise mit dem Basisbereich 108 des Substrates 102, verbunden.

Der Flächenanteil der Metallisierung 114 in dem Mittenbereich 116 des Substrates 102 ist gröber als in dem Randbereich 118 des Substrates 102, der den Mittenbereich 116 zumindest teilweise umgibt. Auch wenn in 1A der Randbereich 118 den Mittenbereich 116 vollständig umgibt kann es alternativ vorgesehen sein, dass der Randbereich 118 den Mittenbereich 116 nur teilweise umgibt. Die Form und Kopplung der einzelnen Elemente der Stromsammelstrukturen können beliebig sein, beispielsweise können, wie oben beschrieben Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche (mit beliebigem Oberflächenquerschnitt) vorgesehen sein.
Anschaulich ist der Randbereich 118 im Wesentlichen frei von Metall (bis auf das Metall des zweiten Teilbereichs 124 der Metallisierung 114), so dass der freiliegende Bereich der dielektrischen Schichtenstruktur 112 lichtdurchlässig ist und somit beispielsweise durch einen Zellenspalt hindurchtretendes Licht, welches beispielsweise rückseitig in irgendeiner Weise (beispielsweise diffus) zurückreflektiert wird in Richtung zu der Rückseite 104 des Substrates 102, zurück in den Basisbereich 108 des Substrates 102 gelangen kann und dort Exzitonen bilden kann, womit ein zusätzlicher Beitrag zur Erzeugung elektrischer Energie geleistet wird.
Somit wird der Wirkungsgrad der Solarzelle 100 erheblich gegenüber einer reinen Vorderseiten-Solarzelle erhöht. Anschaulich stellt die Solarzelle 100 somit eine teilbifaziale (anders ausgedrückt partiell bifaziale) Solarzelle 100 dar. Die teil-bifaziale Solarzelle 100 weist weiterhin den Vorteil eines zusätzlich reduzierten Serienwiderstandes gegenüber einer 100%-igen bifazialen Solarzelle auf.
Der Randbereich 118 kann eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweisen, beispielsweise eine Breite in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 3 cm.
Der Mittenbereich 116, der im Wesentlichen ganzflächig mit einem Metall, beispielsweise Aluminium bedeckt ist, weist eine Fläche in einem Bereich von ungefähr 213 cm² bis ungefähr 31 cm² auf, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 185 cm² bis ungefähr 92 cm².
Weiterhin kann eine Mehrzahl von metallischen Lötpads 126 vorgesehen sein, wobei jedes metallische Lötpad 126 mit der Metallisierung 114 elektrisch leitend verbunden ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Flächenanteil der Metallisierung 114 von dem Randbereich 118 hin zu dem Mittenbereich 116 zunehmen, beispielsweise kontinuierlich oder mehrstufig.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt 200 einer Rückseitenansicht einer Ecke einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die Solarzelle kann einen ähnlichen oder identischen Aufbau haben wie die in 1A und 1B dargestellte Solarzelle 100, wobei jedoch bei der in 2 dargestellten Solarzelle die rückseitige Stromsammelstruktur 202 in dem Randbereich 118 (also der zweite Teilbereich der Metallisierung) eine andere Form aufweist als die Stromsammelstruktur 124 in dem Randbereich 118 in 1B. So ist die rückseitige Stromsammelstruktur 202 in 2 von ausschließlich geraden linienförmigen Kontaktfingern 202 gebildet, die mit der ganzflächigen Metallschicht 120 in dem Mittenbereich 116 der Solarzelle 200 elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Kontaktfinger 202 im Wesentlichen senkrecht hin zu einer jeweiligen Kante der Solarzelle verlaufen, jedoch sich nicht bis hin zu der jeweiligen Kante erstrecken. In den Ecken 204 selbst ist jeweils ein Kontaktfinger 206 als Teil der Stromsammelstruktur vorgesehen, der sich von der korrespondierenden Ecke 208 des ersten Teilbereichs 120 in gerader Linie hin zu der Ecke 204 der Solarzelle 200 erstreckt, diese jedoch nicht kontaktiert. In den Stromsammelstrukturen 124 gemäß 1B sind auch winkelförmige Kontaktfinger 124 mit mehreren Teilbereichen, die jeweils in einem Winkel zueinander angeordnet sein können, vorgesehen.
Anschaulich stellt somit der Randbereich 118 der Solarzelle 100 einen bifazialen Randbereich dar, der zur Aufnahme von Licht eingerichtet ist, das in den Basisbereich 108 der Solarzelle 100 gelangen kann, um dort zur Energieerzeugung genutzt zu werden.
Auch wenn die Solarzelle 100 eine PERC-Solarzelle ist, so sind die Ausführungsformen jedoch nicht auf eine solche PERC-Solarzelle beschränkt. Die beschriebene teil-bifaziale Solarzelle kann von beliebigem Typ einer Solarzelle sein, nur mit jeweils entsprechend angepasster Rückseitenmetallisierung.
Ist beispielsweise die Rückseite des Substrates einer Solarzelle nicht vollständig passiviert wie bei einer PERC-Solarzelle, so kann zusätzlich in dem Randbereich, in dem teilweise die Rückseite des Basisbereichs freiliegt, diese zusätzlich mit einer Passivierungsschicht bedeckt sein und der zweite Teilbereich der Stromsammelstruktur kann dann auf der Passivierungsschicht angeordnet sein. Die Passivierungsschicht kann Siliziumnitrid aufweisen oder sein. Die Passivierungsschicht kann eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweisen.
3 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils eines Solarzellenmoduls 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, wird bei herkömmlichen Glas-Glas-Modulen eine Lichtstrahlung hinter die Solarzellen reduziert, indem eine Reflexionsstruktur, beispielsweise in Form einer Reflexionsschicht, beispielsweise in Form eines teilweisen oder auch ganzflächigen weißen keramischen Drucks 320, der entgegen der Darstellung in 3 auf die Modulinnenseite verlegt wird. Bei herkömmlichen Glas-Glas-Modulen mit Solarzellen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können beispielsweise mehr als 33% des Lichts durch Lichteinfang wiedergewonnen werden (ca. 6 W/Modul).
In diesem Zusammenhang zeichnet sich die oben beschriebene Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aus, da sich der Randbereich sehr gut zur Aufnahme des von der Reflexionsstruktur rückseitig (beispielsweise diffus) reflektierten Lichtes eignet und zusätzlich der elektrische Widerstand der Rückseite der Solarzellen gering ist, womit die Leistung des Solarzellenmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen erhöht wird.
Das Solarzellenmodul 300 als ein Beispiel eines Photovoltaik-Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist beispielsweise mehrere miteinander elektrisch (in Serie und/oder parallel) gekoppelte Solarzellen auf, wie sie oben beschrieben worden sind bzw. im Weiteren noch näher erläutert werden. Jede Solarzelle 100 weist eine Vorderseiten-Oberfläche 104 und eine Rückseiten-Oberfläche 106 auf, die der Vorderseiten-Oberfläche 104 gegenüberliegt. Die Solarzellen 100 sind nebeneinander in einem Abstand zueinander angeordnet. Somit ergibt sich zwischen jeweils zwei einander unmittelbar benachbarten Solarzellen 100 ein Solarzellenspalt (im Folgenden auch bezeichnet als Zellenspalt) 302.
Eine Spaltbreite 304 (gemessen zwischen zwei einander zugewandten Kanten 306, 308 zweier benachbarter Solarzellen 100) zumindest einer Zellenspalte 302 der mehreren Zellenspalten 302 liegt beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 3 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 mm bis ungefähr 30 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 mm bis ungefähr 25 mm.
Die Mehrzahl oder Vielzahl von Solarzellen 100 sind zum Schutz vor beispielsweise Feuchtigkeit oder auch mechanischer Schädigung im Wesentlichen vollständig eingekapselt (selbstverständlich sind sie noch elektrisch kontaktiert). Eine hierfür vorgesehene Einkapselung 310, welche die Solarzellen 100 im Wesentlichen vollständig umgibt und damit die Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen einkapselt. Ein Beispiel für ein Einkapselmaterial, das für die Einkapselung 310 verwendet werden kann, ist für sichtbares Licht transparentes oder transluzentes EVA (EVA: Ethylenvinylacetat). Die Einkapselung 310 kann eine Dicke 334 in einem Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 3 mm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,4 mm bis ungefähr 2,0 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,6 mm bis ungefähr 1,5 mm, beispielsweise ungefähr 0,9 mm.
Auf die Oberseite 312 der Einkapselung 310 kann ein Frontglas 314, beispielsweise ein Floatglas, oder auch eine lichtdurchlässige Folie, befestigt, beispielsweise aufgeklebt, sein. Das Frontglas 314 stellt ein Beispiel einer ersten (optisch, beispielsweise für sichtbares Licht) transparenten Abdeckung 314 über der Einkapselung 310 dar, welche die Vorderseiten-Oberfläche 104 der Mehrzahl von Solarzellen 100 bedeckt.
Auf die Rückseite 316 der Einkapselung 310 kann ein Rückseitenglas 318, beispielsweise ebenfalls ein Floatglas (beispielsweise mit einer Dicke in einem Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 15 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 4 mm bis ungefähr 6 mm), befestigt, beispielsweise aufgeklebt, sein. Das Rückseitenglas 318 stellt ein Beispiel einer zweiten (optisch, beispielsweise für sichtbares Licht) transparenten Abdeckung 318 über der Einkapselung 310 dar, welche die Rückseiten-Oberfläche 106 der Mehrzahl von Solarzellen 100 bedeckt.
Auf der der Einkapselung 310 abgewandten Seite des Rückseitenglases 318 ist ein diffuser Rückseitenreflektor 320 vorgesehen. Der diffuse Rückseitenreflektor 320 kann beispielsweise aus einer Keramikschicht gebildet werden, beispielsweise aus einer weißen Keramikschicht, die beispielsweise auf der abgewandten Seite des Rückseitenglases 318 auf das Rückseitenglas 318 aufgedruckt sein kann. Der diffuse Rückseitenreflektor 320 kann aber auch alternativ innerhalb des Rückseitenglases 318 angeordnet sein. Ferner kann der diffuse Rückseitenreflektor 320 auf der zu der Einkapselung 310 hin gerichteten Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung 318 aufgebracht sein oder in diese Oberfläche 316 der zweiten transparenten Abdeckung 318 eingebracht sein.
Der diffuse Rückseitenreflektor 320 kann ferner aus einer keramischen Fritte gebildet sein, allgemein beispielsweise aus einem niedrigschmelzenden Glas (mit einer Schmelztemperatur von kleiner 650°C), welches beispielsweise Titanoxid-Anteile aufweist. Der diffuse Rückseitenreflektor 320 kann beispielsweise unter Verwendung eines organischen Binders aufgedruckt werden. Weiterhin können eine oder mehrere organische Einbrennfarben (beispielsweise mit keramischen Pigmenten) als diffuser Rückseitenreflektor 320 vorgesehen sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann auch eine strukturierte Rückseitengrenzfläche mit Metallbeschichtung als diffuser Rückseitenreflektor 320 eingesetzt werden.
Der diffuse Rückseitenreflektor 320 kann sich vollständig über die gesamte Fläche des Rückseitenglases 318 erstrecken oder auch nur über einen Teil derselben. Der diffuse Rückseitenreflektor 320 sollte aber zumindest den oder die Zellenspalte 302 im Wesentlichen vollständig lateral abdecken, kann sich optional noch weiter lateral über die Bereiche der Zellenspalten 302 hinweg erstrecken, beispielsweise um ungefähr mindestens 10% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302, beispielsweise um ungefähr mindestens 20% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302, beispielsweise um ungefähr mindestens 30% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302. Bei einer matrixförmigen Anordnung der Solarzellen 100 innerhalb des Solarzellenmoduls 300 ergibt sich somit beispielsweise eine entlang der Zellenspalte 302 verlaufende im Wesentlichen gitterförmige Struktur des diffusen Rückseitenreflektors 320. Der diffuse Rückseitenreflektor 320 ist derart dimensioniert und innerhalb des Solarzellenmoduls 300 angeordnet, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch den oder die Zellenspalte 302 hindurchtritt (in 3 mittels eines ersten Pfeils 322 symbolisiert), auf die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Solarzellen 100 und dabei vor allem auf die rückseitigen lichtsammelnden bifazialen Randbereiche 118 der Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird (dies ist in 3 mittels zweiten Pfeilen 324 symbolisiert). Das durch die Zellenspalte 302 hindurchtretende Licht 322 wird somit anschaulich von dem diffusen Rückseitenreflektor 320 diffus reflektiert auf die Rückseite der Solarzellen 100 und die Zellenspalte 302 zwischen den Solarzellen 100. Ein Großteil des (beispielsweise diffus) reflektierten Lichtes trifft auf die Randbereiche 118 der Solarzellen 100, tritt dort in das Substrat 102, beispielsweise den Basisbereich 108, ein und erzeugt dort zusätzliche Exzitonen, womit der Wirkungsgrad der Solarzellen 100 weiter erhöht wird. Ein weiterer Teil (in 3 mittels eines dritten Pfeils 326 symbolisiert) des diffus reflektierten Lichtes tritt durch die Zellenspalte 302 erneut hindurch und kann aber an der frontseitigen Oberfläche 328 der ersten Abdeckung 314 totalreflektiert werden auf die frontseitige Oberfläche der Solarzellen 100 (in 3 mittels eines vierten Pfeils 330 symbolisiert). Nur ein relativ geringer Anteil des diffus reflektierten Lichtes tritt erneut durch die Zellenspalte 302 hindurch und verlässt dann das Solarzellenmodul 300 durch das Frontglas 314 (in 3 mittels eines fünften Pfeils 332 symbolisiert).
Somit kann bei Verwendung einer (wenigstens partiell) bifazialen Solarzelle 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen in einem Glas-Glas-Modul, beispielsweise dem Solarzellenmodul 300, der ursprüngliche Nachteil des Leistungsverlusts durch Lichtstreuung hinter die Solarzelle 100 bewusst vorteilhaft genutzt werden. Um die Lichtstreuung hinter die bifaziale Solarzelle 100 zu verstärken, kann der weiße (keramische) Druck bei einem Glas-Glas Modul, beispielsweise dem Solarzellenmodul 300 auf die Modulaußenseite verlegt werden, wodurch weniger Licht wieder aus dem Solarzellenmodul 300 austritt als dies im herkömmlichen Fall geschieht.
Je tiefer der Zellenspalt 302 zwischen den Solarzellen 100 ist (d. h. beispielsweise je dicker das Rückseitenglas 318 ist), desto mehr Licht kann von dem Solarzellenmodul 300 eingefangen werden, da der Öffnungswinkel des Lichtstreukegels der noch aus dem Solarzellenmodul 300 entweichen kann, immer geringer wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Solarzellenmodul mit einer transparenten Folienabdeckung 300 (z. B. bestehend aus ETFE: Ethylen-Tetrafluorethylen oder ECTFE: Ethylen-Chlortrifluorethylen) mit einem außenseitig weißen 4 mm Glas und den oben beschriebenen partiell bifazialen Solarzellen 100 genutzt – ca. 80% Lichteinfang im Zellspalt sind somit möglich. Ein solches Solarzellenmodul 300 kann beispielsweise im Vergleich zu einem herkömmlichen Solarzellenmodul ungefähr 10 zusätzliche W/Modul bereitstellen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der diffuse Rückseitenreflektor 320 in einem Abstand von mehreren cm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 10 cm, von der in körperlichem Kontakt mit der Einkapselung 310 stehenden Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung 318 angeordnet sein.
4 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils eines Solarzellenmoduls 400 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das Solarzellenmodul 400 gemäß 4 ist dem Solarzellenmodul 300 gemäß 3 sehr ähnlich, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede näher erläutert werden.
Das Solarzellenmodul 400 gemäß 4 unterscheidet sich von dem Solarzellenmodul 300 gemäß 3 im Wesentlichen durch eine andere Ausgestaltung des diffusen Rückseitenreflektors 402.
So ist bei dem Solarzellenmodul 400 gemäß 4 der diffuse Rückseitenreflektor 402 nicht gebildet von einem weißen keramischen Druck, sondern durch eine gezielte Strukturierung der rückseitigen Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung 318, wodurch diese Oberfläche uneben gestaltet ist. Auch die rückseitige Strukturierung kann ganzflächig über die gesamte rückseitige Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung 318 vorgesehen sein, oder sich nur über einen Teil derselben erstrecken. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann es für diesen Fall vorgesehen sein, dass im Wesentlichen die Bereiche der Zellenspalten 302 lateral von den strukturierten Bereichen 404 überdeckt werden, optional noch weiter lateral über die Bereiche der Zellenspalten 302 hinweg, beispielsweise um ungefähr mindestens 10% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302, beispielsweise um ungefähr mindestens 20% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302, beispielsweise um ungefähr mindestens 30% der Breite des jeweiligen Zellenspaltes 302. So kann zumindest ein Teil der zweiten transparenten Abdeckung 318 eine unebene Oberfläche, beispielsweise mit einer Flankensteilheit von ca. 30° bis maximal 45°, aufweist, die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt 302 der Mehrzahl von Zellenspalten 302 hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche 106 der Mehrzahl von Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird, und dabei im Wesentlichen auf die rückseitigen Randbereiche 118 der Solarzellen 100 rückreflektiert wird (dies ist in 4 mittels sechsten Pfeilen 406 symbolisiert).
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass auch zumindest ein Teil der ersten transparenten Abdeckung 314 eine unebene Oberfläche, beispielsweise mit einer Flankensteilheit von maximal 30°, aufweist (nicht dargestellt), die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt 302 der Mehrzahl von Zellenspalten 302 hindurchtritt, auf die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird (dies ist in 4 mittels eines siebten Pfeils 408 symbolisiert).
Anschaulich ist die Strukturierung der Rückseiten-Oberfläche der zweiten Abdeckung 318 derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil des durch die Zellenspalten 302 hindurchtretenden Lichtes von der Strukturierung 404 totalreflektiert wird und somit zu dem rückseitigen Randbereich 118 der jeweiligen Solarzelle 100 umgelenkt wird. Anders ausgedrückt wird unter Schräglichtbedingungen Licht durch die frontseitige Struktur (das heißt durch die erste Abdeckung 314) flach genug in das Solarzellenmodul 400 unter dem Totalreflexionswinkel eingekoppelt und am Rückglas (das heißt beispielsweise an der strukturierten rückseitigen Oberfläche des Rückseitenglases 318) umgelenkt. Der Effekt erzeugt entsprechende Kaustiken auf der Kante der Solarzellen-Rückseite. Mit den partiell bifazialen Solarzellen 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dieses Licht über die freiliegende Rückseite des Substrates 102 aufgenommen werden und zur zusätzlichen Energiegewinnung genutzt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die zweite transparente Abdeckung 318 von Glas, beispielsweise von Walzglas gebildet, alternativ von einer oder mehreren transparenten strukturierten oder gewellten Folien, beispielsweise von einer oder mehreren ETFE-Folien (wobei die einzelnen Folien zusammenlaminiert sein können).
Die mit einer Strukturierung versehene zweite transparente Abdeckung 318 aus Glas kann auch als ein tiefstrukturiertes Glas bezeichnet werden. Ein tiefstrukturiertes Glas weist (ähnlich der alkalischen Pyramidentextur einer Solarzelle) eine stark verminderte Rückreflexion und eine verbesserte Lichteinkoppelung auf.
Die Strukturierung kann beispielsweise eine Strukturierungstiefe aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0.5 mm bis ungefähr 5 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0.5 mm bis ungefähr 3 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0.5 mm bis ungefähr 1.5 mm.
Die Strukturierung kann beispielsweise durch Walzen der rückseitigen Oberfläche der zweiten Abdeckung 318 erfolgen. Die Strukturierung kann jedoch auf jede andere geeignete Weise gebildet werden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen die rückseitige Oberfläche der zweiten Abdeckung 318 nicht zusätzlich reflektierend beschichtet werden muss.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die rückseitige Reflexion des durch die Zellspalten 302 hindurchtretenden Lichtes dadurch realisiert werden, dass eine entsprechende Reflexionsstruktur in einen Solarzellenmodul-Rahmen montiert wird.
Somit ist es gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen möglich, den diffusen Rückseitenreflektor innerhalb des Solarzellenmoduls, beispielsweise mittels einer reflektierenden Schicht (beispielsweise mittels eines keramischen weißen Drucks) oder mittels einer Strukturierung der rückseitigen Abdeckung der Art, dass eine Totalreflexion zumindest eines Teils des durch die Zellenspalten hindurchtretenden Lichts erfolgt, zu realisieren. Ferner ist es in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, außerhalb des Solarzellenmoduls, aber innerhalb einer Solarzellenmodul-Anordnung, den diffusen Rückseitenreflektor bereitzustellen, beispielsweise mittels einer diffus reflektierenden Platte, die in einem Montagerahmen der Solarzellenmodul-Anordnung montiert ist, wie im Folgenden nach näher erläutert wird.
Anschaulich werden in den in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen partiell oder vollständig bifaziale Solarzellen 100 (wie in 1 und 2 dargestellt) oder vollständig bifaziale Solarzellen in einer transparenten Verkapselung (anders ausgedrückt Einkapselung) eingesetzt und montiert beispielsweise 2 cm bis 3 cm hinter diesen (z. B. entsprechend der jeweils vorgesehenen Solarzellenmodul-Rahmenstärke) einen diffusen Rückseitenreflektor (beispielsweise einen weißen Rückseitenreflektor oder ein diffus streuendes Metallblech). Dies kann beispielsweise in einer Dachintegration aber auch im Freifeld erfolgen. In den Zellenspalt zwischen den Solarzellen 100 gestreutes Licht wird an dem diffusen Rückseitenreflektor, beispielsweise an dem weißen Rückreflektor, rückgestreut und der partiell bifazialen Solarzellen-Rückseite zugeführt. Aufgrund des hohen Aspektverhältnisses aus geringer Zellenspaltbreite und dem um das zu üblichen Zellspaltbreiten (ca. 3 mm) um das bis zu 10-fache zurückgesetzten Rückstreukörper (d. h. diffuser Rückseitenreflektor) ist der Raumwinkel, unter dem Licht aus dem hinterstrahlten Hohlraum entweichen kann, sehr gering und wird nahezu vollständig eingefangen.
Bei einer Installation der Solarzellenmodul-Anordnung 500, 600, 700 beispielsweise auf einem Schrägdach kann der diffuse Rückseitenreflektor 320 beispielsweise gebildet werden von einer oder mehreren weißen Folie(n) oder einer oder mehreren Platten auf Dachziegeln oder von In-Dach-Elementen mit einer weißen Oberfläche.
Bei einer Installation der Solarzellenmodul-Anordnung 500, 600, 700 beispielsweise auf einem Flachdach können eine oder mehrere weiße Folie(n) oder eine oder mehrere reflektierende Platte(n) zur Realisierung des diffusen Rückseitenreflektors 320 vorgesehen sein.
5 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die Solarzellenmodul-Anordnung 500 als ein Beispiel einer Photovoltaik-Modul-Anordnung weist eine oder mehrere Solarzellen 100 auf, wobei ein Ausschnitt eines Randabschnitts eines solchen Solarzellenmoduls 500 in 5 dargestellt ist.
Das Solarzellenmodul 500 weist eine Mehrzahl von miteinander elektrisch (in Serie und/oder parallel) gekoppelten Solarzellen 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen auf, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit 1 und 2 oben beschrieben worden sind. Jede Solarzelle 100 weist eine Vorderseiten-Oberfläche 104 und eine RückseitenOberfläche 106 auf, die der Vorderseiten-Oberfläche 104 gegenüberliegt. Die Solarzellen 100 sind nebeneinander derart angeordnet, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Solarzellen 100 ein Zellenspalt 504 befindet. Weiterhin weist das Solarzellenmodul 500 eine Einkapselung 506 (beispielsweise aus EVA) der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Solarzellen 100 auf, welche die Solarzellen 100 im Wesentlichen vollständig umgibt (allerdings noch eine elektrische Kontaktierung der Solarzellen 100 durch die Einkapselung 506 hindurch ermöglicht). Über der Einkapselung 506 ist eine erste transparente Abdeckung 508 vorgesehen, die beispielsweise auf die Einkapselung 506 aufgeklebt ist, und welche die Vorderseiten-Oberfläche der Solarzellen 100 bedeckt. Auf der der ersten transparenten Abdeckung 508 gegenüberliegenden Seite der Einkapselung 506 ist eine zweite transparente Abdeckung 510 über der Einkapselung 506 vorgesehen, beispielsweise ebenfalls auf diese aufgeklebt, wobei die zweite transparente Abdeckung 510 die Rückseiten-Oberfläche 106 der Solarzellen 100 bedeckt.
Weiterhin weist die Solarzellenmodul-Anordnung einen Montagerahmen 512 auf, der mittels einer oder mehrerer Klemmen (welche mit einem Puffermaterial, beispielsweise weichem Gummi oder einer Verklebung, versehen sein können, um das Solarzellenmodul 500 nicht zu beschädigen) 514, welche das Solarzellenmodul 500 an dessen Rand umgreifen und damit halten. In dem Montagerahmen 512 kann zusätzlich eine als diffuser Rückseitenreflektor 516 dienende reflektierende Platte 516 (beispielsweise ein Metallblech oder eine mit einer Metallschicht beschichtete Platte) gehaltert sein. Die reflektierende Platte 516, allgemein der diffuse Rückseitenreflektor 516, ist gemäß diesen Ausführungsbeispielen außerhalb des Solarzellenlaminats 502 angeordnet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die reflektierende Platte 516 gebogen oder gewellt sein, so dass beispielsweise die reflektierende Platte 516 zusätzlich zur Randhalterung mittels des Montagerahmens 512 unterhalb der Solarzellen 100 an dem Solarzellenmodul 500 zur verbesserten Stabilität der Solarzellenmodul-Anordnung 500 befestigt sein kann (beispielsweise mittels einer Haltestruktur 518 (beispielsweise mittels eines Klebers 518). Auf diese Weise sind anschaulich Hohlräume 520 gebildet, deren Höhe 526 (d. h. Abstand von Unterseite 522 des Solarzellenmoduls 500 bis zur Oberseite 524 der reflektierenden Platte 516) in einem Bereich liegt von ungefähr 0,5 cm bis 20 cm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis 10 cm, beispielsweise ungefähr 3 cm.
Somit kann die reflektierende Platte 516, allgemein der diffuse Rückseitenreflektor 516, außerhalb des Laminates des Solarzellenmoduls 500 angeordnet sein. Das Metall kann ein mattes Metall oder ein spiegelndes mit einer Prägung versehenes Metall (welches beispielsweise kleine Dellen in der Größenordnung von wenigen mm Durchmesser sein kann) sein. Weiterhin kann anstelle von Metall auch eine mit einem weißen keramischen Druck beschichtete Platte oder eine weiße Kunststoffstruktur sein. Allgemein kann in diesem Zusammenhang jedes diffus reflektierende Material für die reflektierende Platte 516 oder als (zumindest teilweise (zumindest lateral unterhalb der Zellenspalten 504)) Beschichtung der reflektierenden Platte 516 eingesetzt werden.
Allgemein ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein diffuser Rückseitenreflektor 516 unterhalb der Rückseite des Solarzellenmoduls 500 vorgesehen, wobei der diffuse Rückseitenreflektor 516 derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt 504 der Mehrzahl von Zellenspalten 504 hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche der Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist nur ein einziger Hohlraum gebildet, jedoch mit Stützstellen hinter jeder der Solarzellen 100.
6 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung 600 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die Solarzellenmodul-Anordnung 600 gemäß 6 ist der Solarzellenmodul-Anordnung 500 gemäß 5 sehr ähnlich, weshalb im Folgenden lediglich die Unterschiede näher erläutert werden.
Die Solarzellenmodul-Anordnung 600 unterscheidet sich von der Solarzellenmodul-Anordnung 500 gemäß 5 im Wesentlichen durch eine andere Ausgestaltung, Halterung und Positionierung des diffusen Rückseitenreflektors.
Auch gemäß diesen Ausführungsbeispielen ist eine als diffuser Rückseitenreflektor 602 dienende reflektierende Platte 602 (beispielsweise ein Metallblech oder eine mit einer Metallschicht beschichtete Platte oder eine weiße Folie) vorgesehen, die an dem Montagerahmen 512 gehaltert ist, allerdings nicht in der Klemme 514, sondern beispielsweise am unteren Ende 604 des Montagerahmens 512. Die reflektierende Platte 602, allgemein der diffuse Rückseitenreflektor 602, ist gemäß diesen Ausführungsbeispielen ebenfalls außerhalb des Solarzellenlaminats 502 angeordnet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die reflektierende Platte 602 gebogen oder gewellt oder auch im Wesentlichen eben sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist somit nur ein einziger Hohlraum 606 gebildet zwischen dem Solarzellenmodul 500 und der reflektierenden Platte 602. Der Hohlraum 606 weist beispielsweise eine Höhe 608 (d. h. einen Abstand von der Unterseite 522 des Solarzellenmoduls 500 bis zur Oberseite 610 der reflektierenden Platte 602) auf in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis 20 cm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis 10 cm, beispielsweise ungefähr 3 cm.
Somit kann die reflektierende Platte 602, allgemein der diffuse Rückseitenreflektor 602, außerhalb des Laminates des Solarzellenlaminats 502 angeordnet sein. Das Metall kann ein mattes Metall sein. Weiterhin kann anstelle von Metall auch eine mit einem weißen keramischen Druck beschichtete Platte oder eine Kunststofffolie sein. Allgemein kann in diesem Zusammenhang jedes diffus reflektierende Material für die reflektierende Platte 602 oder als (zumindest teilweise (zumindest lateral unterhalb der Zellenspalten 504)) Beschichtung der reflektierenden Platte 602 eingesetzt werden.
Allgemein ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch hier ein diffuser Rückseitenreflektor 602 unterhalb der Rückseite des Solarzellenmoduls 500 vorgesehen, wobei der diffuse Rückseitenreflektor 602 derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt 504 der Mehrzahl von Zellenspalten 504 hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche der Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird.
Durch Verwendung einer partiell bifazialen Solarzelle in einem Solarzellenmodul mit zwei transparenten Abdeckungen, beispielsweise einem Glas-Glas-Solarzellenmodul, kann der ursprüngliche Nachteil des Leistungsverlusts durch Lichtstreuung hinter die Solarzelle bewusst vorteilhaft genutzt werden. Um die Lichtstreuung hinter die bifaziale Solarzelle zu verstärken, kann der Hohlraum hinter den Solarzellen beispielsweise bei Dachintegration weiß gefärbt werden und das Solarzellenmodul kann transparent ausgeführt werden oder sein. Durch eine strukturierte Rückseite kann der Lichteinfang noch zusätzlich verstärkt werden (somit ist auch eine Kombination der Ausführungsbeispiele der 5 oder 6 jeweils mit dem Ausführungsbeispiel der 4 möglich), da das Licht noch weiter hinter die Solarzelle abgelenkt wird. Je tiefer der Zellenspalt zwischen den Solarzellen ist, desto mehr Licht kann von dem Solarzellenmodul eingefangen werden, da der Öffnungswinkel des Lichtstreukegels, der noch entweichen kann, immer geringer wird. Im Idealfall können nahezu 100% des Lichts zwischen den Solarzellen genutzt werden.
Beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen, bei denen der diffuse Rückseitenreflektor außerhalb des Solarzellenlaminats angebracht ist, können der Zellenzwischenraum und der Abstand zum Rand des Solarzellenmoduls größer sein als bei einem herkömmlichen Solarzellenmodul. So kann beispielsweise der Zellenzwischenraum in einem Bereich liegen von ungefähr 3 mm bis ungefähr 50 mm oder sogar darüber, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm.
7 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils einer Solarzellenmodul-Anordnung 700 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der Solarzellenmodul-Anordnung 700 ist anschaulich ein Solarzellenmodul 400 gemäß 4 vorgesehen sowie eine außerhalb des Solarzellenmoduls 400 in einem Abstand dazu vorgesehene reflektierende Folie oder Platte 702, die derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt 302 der Mehrzahl von Zellenspalten 302 hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Solarzellen 100 (beispielsweise diffus) reflektiert wird.
Somit sind in diesem Ausführungsbeispiel anschaulich zwei diffuse Rückseitenreflektoren vorgesehen, nämlich einerseits ein diffuser Rückseitenreflektor innerhalb des Solarzellenmoduls 400 und andererseits ein diffuser Rückseitenreflektor außerhalb des Solarzellenmoduls 400.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004049160 B4 [0007]

Claims

Photovoltaik-Zelle, aufweisend: • ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite; • einen Emitterbereich auf der Vorderseite des Substrates; • eine Metallisierung auf der Rückseite des Substrates; • wobei der Flächenanteil der Metallisierung in einem Mittenbereich des Substrates größer ist als in einem Randbereich, der den Mittenbereich zumindest teilweise umgibt.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 1, wobei der Randbereich eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur unter der Metallisierung aufweist, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallisierung mit dem Halbleitersubstrat.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 3, wobei die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Metallisierung in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Metallisierung zumindest in dem Mittenbereich Aluminium aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Flächenanteil der Metallisierung von dem Randbereich hin zu dem Mittenbereich zunimmt, vorzugsweise kontinuierlich oder mehrstufig.
Photovoltaik-Zelle, aufweisend: • ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite; • einen Emitterbereich auf der Vorderseite des Substrates; • wobei die Rückseite des Substrates einen Mittenbereich und einen Randbereich aufweist, der den Mittenbereich zumindest teilweise umgibt; • wobei der Mittenbereich eine im Wesentlichen ganzflächige Metallschicht aufweist; • wobei der Randbereich mindestens einen metallfreien Bereich und eine Stromsammelstruktur aufweist, wobei die Stromsammelstruktur mit der Metallschicht elektrisch leitend verbunden ist.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 8, wobei der Randbereich eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Substrat ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur aufweist, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallschicht mit dem Halbleitersubstrat.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 10, wobei die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Stromsammelstruktur in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Metallschicht Aluminium aufweist.
Photovoltaik-Zelle, aufweisend: • eine Substratstruktur mit einer Vorderseite und einer Rückseite; • einen Emitterbereich auf der Vorderseite der Substratstruktur; • eine Metallschicht auf der Rückseite der Substratstruktur; • eine neben der Metallschicht angeordnete und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundene Stromsammelstruktur mit metallfreien Bereichen auf der Rückseite der Substratstruktur.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 14, wobei ein metallfreier Randbereich neben der Metallschicht eine Breite in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 5 cm aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Substratstruktur ein Halbleitersubstrat und auf dessen Rückseite eine dielektrische Schichtenstruktur aufweist, in welcher Kontaktöffnungen vorgesehen sind zum elektrisch leitenden Verbinden der Metallschicht mit dem Halbleitersubstrat.
Photovoltaik-Zelle gemäß Anspruch 16, wobei die dielektrische Schichtenstruktur mindestens eine der Verbindungen Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Stromsammelstruktur in dem Randbereich metallische Strukturen, vorzugsweise Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallschicht aufweist.
Photovoltaik-Zelle gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Metallschicht Aluminium aufweist.
Photovoltaik-Modul, aufweisend: • eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine RückseitenOberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; • eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; • eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • einen diffusen Rückseitenreflektor über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • wobei der diffuse Rückseitenreflektor derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 20, wobei der diffuse Rückseitenreflektor auf der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht ist oder in die zweite transparente Abdeckung eingebracht ist.
Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei der diffuse Rückseitenreflektor auf der zu der Einkapselung hin gerichteten Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht ist oder in diese Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung eingebracht ist.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei der diffuse Rückseitenreflektor auf der von der Einkapselung weg gerichteten Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung aufgebracht ist oder in diese Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung eingebracht ist.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der diffuse Rückseitenreflektor über der zweiten transparenten Abdeckung gegenüber der Einkapselung angeordnet ist.
Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 24, wobei der diffuse Rückseitenreflektor in einem Abstand von mehreren cm, vorzugsweisen in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 10 cm, von der rückseitigen Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung angeordnet ist.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Spaltbreite zumindest einer Zellenspalte der mehreren Zellenspalten in einem Bereich ist von ungefähr 3 mm bis ungefähr 50 mm.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 20 bis 26, • wobei zumindest ein Teil der ersten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche, vorzugsweise mit einer Flankensteilheit von maximal 30°, aufweist, die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird; und/oder • wobei zumindest ein Teil der zweiten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche, vorzugsweise mit einer Flankensteilheit von maximal 30°, aufweist, die derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
Photovoltaik-Modul-Anordnung, aufweisend: mindestens ein Photovoltaik-Modul, aufweisend: • eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine RückseitenOberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; • eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; • eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; einen diffusen Rückseitenreflektor unterhalb der Rückseite des mindestens einen Photovoltaik-Moduls wobei der diffuse Rückseitenreflektor derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die RückseitenOberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen reflektiert wird.
Photovoltaik-Modul, aufweisend: • eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jede Photovoltaik-Zelle eine Vorderseiten-Oberfläche und eine RückseitenOberfläche aufweist, die der Vorderseiten-Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen nebeneinander derart angeordnet sind, dass sich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt befindet; • eine Einkapselung der Vorderseiten-Oberfläche und der Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen; • eine erste transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Vorderseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • eine zweite transparente Abdeckung über der Einkapselung, welche die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bedeckt; • wobei mindestens ein Teil der zweiten transparenten Abdeckung eine unebene Oberfläche aufweist, die eingerichtet ist zum Reflektieren zumindest eines Teils des Lichtes, das durch mindestens einen Zellenspalt der Mehrzahl von Zellenspalten hindurchtritt, auf die Rückseiten-Oberfläche der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen.
Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 29, wobei die zweite transparente Abdeckung transparentes Walzglas oder eine transparente Folie aufweist.
Photovoltaik-Modul gemäß Anspruch 29 oder 30, wobei die unebene Oberfläche eine Rauheit von mindestens ungefähr 0,5 mm aufweist.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei die unebene Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung mindestens 30% der Zellenspalt-Fläche bedeckt.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei die unebene Oberfläche der zweiten transparenten Abdeckung mehrere Grabenstrukturen aufweist mit einer Flankensteilheit in einem Bereich von ungefähr 30° bis ungefähr 55°.
Photovoltaik-Modul gemäß einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei mindestens einige der Mehrzahl von Photovoltaik-Zellen bifaziale Photovoltaik-Zellen sind.