DE2624926A1

DE2624926A1 - Solarzellen-anordnung

Info

Publication number: DE2624926A1
Application number: DE19762624926
Authority: DE
Inventors: Emil Biggel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-12-15

Description

Solarzellen-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Solarzellen-Anordnung mit mehreren Halbleiter-Fotoelementen zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie.
Solarzellen sind grundsätzlich in vielfältiger Ausführungsform bekannt. Es sind Jedoch bisher verhältnismäßig komplizierte Anordnungen verwendet worden, wenn wahlweise unterschiedliche Zellenspannungen verfügbar sein sollen. Es ist grundsätzlich bekannt, zur Erzeugung von verschiedenen Spannungen einzelne Zellen mit Hilfe eines elektrischen Leiters miteinander zu verbinden. Weiterhin ist es bekannt, einzelne Zellen in der Weise zusammenzufügen, daß sie schuppenartig oder dachziegelartig mit teilweise überlappten Randbereichen miteinander verklebt wurden. Bei dieser Anordnung, die mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist, wird Jedoch der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung verringert, da die nutzbare Fläche um die überlappten Flächenanteile vermindert wird. Außerdem wird eine derartige Anordnung von Zellen räumlich verhältnismäßig groß, was für viele Anwendungsfälle nachteilig ist, in denen eine möglichst flache Struktur eines Solargenerators gewünscht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarzellen-Anordnung der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche mit einem außerordentlich geringen Fertigungsaufwand herAtellbar ist und an welcher zugleich eine praktisch beliebig vorgebbare Spannung wahlweise abgreifbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Fotoelemente auf einem gemeinsamen Halbleiterplättchen in vorgegebenen, abgegrenzten Bereichen angeordnet sind, die voneinander durch Zwischenbereiche getrennt und gegeneinander isoliert sind, daß in den Zwischenbereichen jeweils wenigstens ein Durchgang vorgesehen ist, daß durch den Durchgang eine elektrische Verbindung Jeweils von der Oberseite eines vorgegebenen Bereiches zu der Unterseite eines benachbarten Bereiches vorgesehen ist und daß die Anschlüsse zum Abgreifen der elektrischen Energie in Abhängigkeit von der abzugreifenden Spannung an vorgegebenen Bereichen angeschlossen sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausfiihrungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemaß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß auf außerordentlich einfache Weise ein besonders flacher Solarzellen-Generator hergestellt werden kann, der in praktisch frei wahl bare geometrischer Xonfiguration in besonders flexibler Weise derart ausgelegt werden kann, daß praktisch Jede geviinschte Spannung zur Verfügung steht. Dadurch ergeben sich für den erfindungsgeiäßen Solarzellen-Generator vielfältige Anvendungsmoglichkeiten, zumal die erfindungßgexäße Anordnung sich weiterhin durch einen außerordentlich robusten Aufbau auszeichnet.
ils Vorsichtsmaßnahme kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Durchgänge durch das Ealbleiterplättchen in den Zwischenbereichen mit einem Isolationsmaterial as.gekleidet sind, um auch bei einer außerordentlich langen Lebensdauer eine einwandfreie Funktion des erfindungsgemäßen Solarzellen-Generators zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfindung gegenstandes ist vorgesehen, daß die elektrische Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Halbleiterplättchens mit Hilfe einer elektrisch leitenden, härtbaren Nasse hergestellt wird. Beispielsweise könnte für diesen Verwendungszweck ein elektrisch leitender Kleber wie ein Zweikomponenten-Kleber verwendet werden. Eine derartige Ausfiihrungsform bringt den Vorteil mit sich, daß der Durchgang von der Unterseite zur Oberseite abgedichtet werden kann und gewährleistet zugleich eine einerseits flache und zugleich sehr robuste Bauweise des Solargenerators.
Vorteilhafterweise läßt sich der erfindungsgemäße Solarzellen-Generator zur Energieversorgung einer Uhr wie einer Armbanduhr verwenden, indem beispielsweise eine erfindungsgemäße Anordnung als Zifferblatt der Uhr eingesetzt wird. Weiterhin ist es auch geoas der Erfindung möglich, eine Solarzellen-Anordnung mit der oben beschriebenen ausbildung in den Bügel eines Hörgerätes, in einen Niniatur-Taschenrechner oder in ähnliche kleine, leichte Gebrauchsgegenstände einzubauen, um solche #inrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen.
Eine weitere bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Solarzellen-Anordnung besteht darin, Hotor-Segler oder entsprechende modelle, die mit einem Elektromotor als Antriebsaggregat ausgestattet sind, gegebenenfalls unter zusätzlicher Verwendung einer Speicherbatterie, mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen.
Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Solarzellen-Anordnung gegenüber den bekannten Einrichtungen wesentlich wirtschaftlicher herstellen und hat einen besonders geringen Platzbedarf, da sich die erfindungsgemäße Anordnung außerordentlich flach ausbilden läßt.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. r einen schematischen Grundriß einer erfindungsgemäßen Solarz eilen-Anordnung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung und Fig. 3 einen Schnitt durch einen Durchgang durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Halbleiterplättchen in vergrdßertem Maßstab.
In der Fig. 1 ist ein IIalbleiterplättchen 10 im Grundriß schematisch dargestellt, auf welchem die einzelnen Solarzellen-Bereiche 10a, 10b ... IOn nebeneinander angeordnet sind und Jeweils durch einen Zwischenbereich 11 voneinander getrennt sind. Die Zwischenbereiche 11 weisen in der Gegend eines Durchganges 12 eine Verbreiterung aut7 um sicherzustellen, daß eine durch den Durchgang 12 hindurchgeführte elektrische Verbindung, die in den Fig. 2 und 3 im einzelnen veranschaulicht ist, auch bei nicht sachgemäßer Behandlung gegen eine Berjihrung mit den Bereichen 10a, 10b, 10n gesichert ist.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstsndes ist eine elektrische Verbindung von der Oberseite eines Bereiches wie 10a zu der Unterseite eines Bereiches wie 10b durch einen Leitungsdraht 13 hergestellt.
Gemäß der Darstellung in der Fig. 3 ist die elektrische Verbindung zwischen der Oberseite des Bereiches 10a und der Unterseite des Bereiches 10b durch eine elektrisch leitende Masse hergestellt, die in pastenförmigem Zustand in den Durchgang 12 eingebracht wurde und anschließend ausgehärtet ist. In der Fig. 3 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Solarzellen-Generators rein schematisch dargestellt. Auf der Oberseite eines Halbleiterplättchens 10 ist eine Kontakt schicht 18 aufgebracht. Das Halbleiterplättchen selbst kann grundsätzlich als Einkristall ausgebildet sein, oder es kann ein polykristallines Material wie Silizium verwendet werden. Die Unterseite ist zur Erzeugung eines pn-Uberganges mit einem geeigneten Verunreinigungsmaterial dotiert, wobei beispielsweise Phosphor oder Bor verwendet werden kann. Ein solches Material diffundiert in die bei 19 dargestellten Bereiche des Halbleiterplättchens ein. Um denjenigen Bereich des Halbleiterplättchens von eindiffundiertem Material freizuhalten, in welchem anschließend der Durchgang 12 hergestellt werden soll, wird in dieser Zone eine Maskierung 20 angebracht, die beispielsweise aufgedampft werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Maskierung 20 in einer solchen Breite auf zubringen, daß die Diffusionszone, die bei 19 dargestellt ist, auch dann noch einen ausreichenden Abstand von dem Durchgang 12 aufweist, wenn sich der Diffusionsbereich ein geringes Stück unter die Maskierung 20 erstreckt, was erfahrungsgemäß nicht auszuschließen ist. Bei der Herstellung des oben beschriebenen Halbleiterplättchens können zur Anwendung der Naskierungsdiffusion dem Fachmann an sich bekannte Methoden angewandt werden.
Im Hinblick auf eine besonders hohe Lebensdauer ist es gemäß der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, den Durchgang 12 mit einem Isolationsmaterial auszukleiden. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß zwischen dem Halbleiterplättchen 10 und der im Durchgang 12 vorhandenen elektrischen Verbindung wie 14 ein Kurzschluß auftreten könnte.
Obwohl grundsätzlich die elektrische Verbindung in der in der Fig. 2 dargestellten Weise mit Hilfe eines elektrischen Leitungsdrahtes wie 13 hergestellt werden kann, ergibt sich durch die Verwendung des in der Fig. 3 veranschaulichten härtbaren Elebematerials neben einer fertigungstechnischen Vereinfachung der Vorteil, daß der Durchgang 12 zugleich abgedichtet wird und überdies die gesamte Anordnung versteift und somit in ihrer Festigkeit verbessert wird, ohne daß die flache Bauweise nennenswert beeinträchtigt wird.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1. Solarzellen-Änordnung mit mehreren Halbleiter-Foto elementen zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fotoelemente auf einem gemeinsamen Halbleiterplättchen (10) in vorgegebenen, abgegrenzten Bereichen (iOa, 10b ... ion) angeordnet sind, die voneinander durch Zwischenbereiche (11) getrennt und gegeneinander isoliert sind, daß in den Zwischenbereichen (11) Jeweils wenigstens ein Durchgang (12) vorgesehen ist, daß durch den Durchgang (12) eine elektrische Verbindung (13; 14) Jeweils von der Oberseite eines vorgegebenen Bereiches (10n-1) zu der Unterseite eines benachbarten Bereiches (10n) vorgesehen ist und daß die Anschlüsse (15, 16) zum Abgreifen der elektrischen Energie in Abhängigkeit von der abzugreifenden Spannung an vorgegebenen Bereichen (iOa und 10n) angeschlossen sind.
2. Anordnung nach inspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bereiche (10a ... 10n) im wesentlichen Jeweils eine rechteckige Form aufweisen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbereiche (11) gegenüber den Bereichen (10a ... 10n) schmale Streifen sind und daß die Zwischenbereiche (11) in der Niihe der Durchgänge (12) Verbreiterungen aufweisen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (12) als Bohrungen ausgebildet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen einen Durchmesser von weniger als 1 Millimeter haben.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrungen zwischen 0,1 und 1 Millimeter liegt.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (12) mit Isolationsmaterial Ci?) ausgekleidet sind, in welches die elektrische Verbindung (13; 14) eingebettet ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung aus einem Leitungsdraht (13) besteht.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung aus einem elektrisch leitenden, härtbaren past#nförmi#6n Material (14) gebildet ist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterplättchen (wie 10) die Form eines Uhrenzifferblattes aufweist und in einer Uhr angeordnet ist und daß die elektrischen Anschlüsse (15, 16) an die Antriebseinrichtting der Uhr angeschlossen sind
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenazeichnet, daß das Halbleiterplättchen (10) in den Bügel einer Horbrille angeordnet ist und daß die elektrischen Anschlüsse (15, 16) an die Energieversorgung des Hörgerätes angeschlossen sind.