EP2457255A2 - Dünnschicht-solarmodul mit verbesserter zusammenschaltung von solarzellen sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Dünnschicht-solarmodul mit verbesserter zusammenschaltung von solarzellen sowie verfahren zu dessen herstellung

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EP2457255A2
EP2457255A2 EP10742782A EP10742782A EP2457255A2 EP 2457255 A2 EP2457255 A2 EP 2457255A2 EP 10742782 A EP10742782 A EP 10742782A EP 10742782 A EP10742782 A EP 10742782A EP 2457255 A2 EP2457255 A2 EP 2457255A2
Authority
EP
European Patent Office
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recess
thin
electrode layer
solar module
film solar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10742782A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Victor Verdugo
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Hanwha Q Cells GmbH
Original Assignee
Q Cells SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Q Cells SE filed Critical Q Cells SE
Publication of EP2457255A2 publication Critical patent/EP2457255A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
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    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
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    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
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    • H01L31/0465—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Thin-film solar module with improved interconnection of solar cells and method for its production Thin-film solar module with improved interconnection of solar cells and method for its production
  • the invention relates to a thin-film solar module with improved interconnection of solar cells and to a method for its production.
  • the invention relates to a thin-film solar module which contains a plurality of interconnected solar cells, wherein the thin-film solar module or the solar cell comprises a substrate, a first electrode layer, a semiconductor layer and a second electrode layer.
  • thin-film solar modules in which the semiconducting layer is comparatively thin.
  • This layer consists for example of amorphous silicon. Because little material is needed, such thin-film solar modules are comparatively cheap.
  • a problem with the application of thin-film solar modules is the still insufficient energy efficiency. That is, the incident solar radiation is used insufficiently.
  • EP 0 749 161 B1 discloses an integrated thin-film solar battery comprising several series-connected elements, comprising: a substrate; more preferably, transparent conductive oxide electrode layers are divided into multiple regions and formed on the substrate; a plurality of laminates each having a semiconductor layer and a first electrically conductive layer of a transparent metal oxide material laminated on the semiconductor layer, disposed on the first electrode layers so that each of the laminates is formed on two adjacent first electrodes and a connection opening on one of the first two electrodes has, the first being electric conducting damage does not occur in the case of the connection opening; and second electrode layers of metallic material disposed on each of the laminates in a state in which the second electrode layers are electrically connected to one of the first electrode layers through the connection opening, around a region interposed between the second electrode layer and the other first electrode layer Form element unit.
  • Embodiments of the thin-film solar module according to the invention s i n d i n corresponding dependent claims listed.
  • Preferred embodiments of the thin-film solar module according to the invention correspond to preferred embodiments of the method according to the invention and vice versa, although this is not explicitly stated herein.
  • the invention thus relates to a thin-film solar module which contains a plurality of interconnected solar cells, comprising in the order given the layers
  • first electrode layer at least a first non-linear recess is arranged and in the second electrode layer and in the semiconductor layer, a second non-linear recess is arranged, wherein a first projection of the first nonlinear recess on the substrate and a second projection of the second nonlinear recess on the Cut or touch the substrate in at least two projection points,
  • the thin-film solar module has at least one island-shaped contact region extending over the layers (a) to (d) in a direction vertical to the substrate, and in FIG a direction parallel to the substrate by the first projection and the second projection is limited, and wherein in the semiconductor layer within the island-shaped contact region is a third recess which is filled with an electrically conductive material, and
  • a fourth recess extends through at least two island-shaped contact areas through the first electrode layer, the semiconductor layer and the second electrode layer.
  • thin film solar module means, in particular, a thin film solar module in which a semiconductor layer is thinner than the substrate.
  • the first projection and the second projection may have several points or sections in common.
  • the first projection and the second projection intersect or touch in exactly two projection points.
  • the first non-linear recess and the second non-linear recess may have different shapes.
  • the first non-linear recess may consist of second nonlinear recesses, which may be intersecting or intersecting recess areas.
  • the first and the second non-linear recess consist of one or more curved curves with a uniform or along the curve varying radius of curvature.
  • any combinations of linear and curved sections are possible for the first non-linear recess as well as for the second non-linear recess.
  • the island-shaped contact areas, in particular their projections onto the substrate, can therefore have very different shapes.
  • the first non-linear recess and / or the second non-linear recess consist of two linear regions which intersect or contact each other in a recess intersection.
  • the area e of the island-shaped contact area in the thin-film solar module is not limited in terms of the invention.
  • the contact area in a direction parallel to the substrate has an area in the range of 0.01 to 3 mm 2 .
  • the fourth recess is preferably arranged between two projection points of adjacent island-shaped contact regions.
  • the fourth recess extends in the direction of the connecting line of two projection points of the same island-shaped contact region.
  • a plurality of fourth recesses are arranged parallel to one another.
  • the fourth recess is linear. This means in particular that a projection of the fourth recess onto the substrate represents a straight line.
  • the fourth recess connects the projection points of two adjacent island-shaped contact areas.
  • a third electrically conductive layer which is different from the second electrode layer is arranged between the semiconductor layer and the second electrode layer.
  • the material of the third electrically conductive layer is preferably a transparent electrically conductive material which consists of a metal oxide material, for example SnO 2 , ZnO or ITO. A laminate of these materials can also be used.
  • the first electrode layer and the second electrode layer may be constructed of the same or different electrically conductive materials.
  • the selection of electrically conductive materials is not limited; Both inorganic materials, in particular metals, and organic materials, in particular electrically conductive polymers, can be used.
  • at least the first electrode layer is transparent.
  • tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO) or indium-tin oxide (ITO) are suitable as the transparent electrically conductive material for the first and / or second electrode layers in preferred embodiments of the thin-film solar module according to the invention.
  • Suitable metallic materials for the first and / or second electrode layer are, for example, aluminum (AI), silver (Ag) or chromium (Cr).
  • the material of the semiconductor layer is not limited according to the invention, insofar as it can be used to convert solar energy into electrical energy in a thin-film solar module.
  • the primary material of the semiconductor layer may be not only amorphous silicon hydride but also amorphous silicon, polycrystalline or microcrystalline silicon, or a combination thereof.
  • silicon may be represented by silicon carbide, silicon germanium, germanium, an IVV compound (eg, GaAs, InP and their derived alloys and compounds), an II-VI compound (eg, CdTe or CuInSe 2 ), an I-III -Vl-connection oa be replaced. Furthermore, it may be replaced by a combination of these compounds.
  • the thin-film solar module of the present invention a plurality of solar cells are connected in series or in parallel on a single substrate.
  • the surface of the thin-film solar module is not limited according to the invention.
  • the invention also provides a method for producing a thin-film solar module according to the present invention, comprising the steps:
  • a first transparent electrode layer is preferably formed on the substrate in step (a1).
  • step (c1) a semiconductor layer filling the first nonlinear recess is formed on the first electrode layer.
  • a laser is used in the method according to the invention for producing the first, second, third and / or fourth recess.
  • a suitable deposition technique such as a CVD technique, sputtering technique, and patterned, for example, by etching or laser radiation.
  • the thin-film solar module according to the invention and the method for its production have numerous advantages.
  • the thin-film solar module according to the invention has a simple structure and can be produced in a simple and thus economical manner. Due to a significantly increased proportion of the surface usable for the conversion of solar energy into electrical energy, the thin-film solar module of the present invention has a significantly increased efficiency.
  • the present invention enables production of thin-film solar modules, in which the demands on the accuracy of the positions of the recesses are reduced. The present invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment of a thin-film solar module according to the invention, which is shown in FIGS. 1 and 2 and is not intended to be restrictive.
  • Fig. 1 shows schematically a plan view of an inventive thin-film solar module.
  • FIG. 2 schematically shows a cross section through the thin-film solar module of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a thin-film solar module 1 with a plurality of solar cells 2 connected in series.
  • the thin-film solar module 1 has a number of island-shaped contact areas 11, in each of which two solar cells 2 are connected to one another.
  • Substrate vertical direction over the layers of substrate 3 e.g., a glass substrate
  • Electrode layer, semiconductor layer, and second electrode layer In a direction parallel to the substrate 3, the island-shaped contact region 11 is represented by a first projection 9 of a nonlinear recess (not shown) in the first electrode layer and a second projection 10 of a second non-linear recess (not shown) in FIG.
  • the semiconductor layer not shown in detail here, within the island-shaped contact region 11, there is a third recess 12, which is filled with an electrically conductive material.
  • a fourth recess 20 extends linearly between projection points 14 and 15 of adjacent island-shaped contact regions 11.
  • the first non-linear recess 7 and / or the second non-linear recess 8 consist of two linear regions 16, 17, 18, 19 intersecting in a recess intersection 13. The linear regions intersecting in a recess intersection point 13 in this case extend only slightly beyond the recess intersection point 13.
  • Fig. 1 illustrates the part of the surface of a thin-film solar module which is not available for conversion of solar energy into electrical energy, the so-called “dead area”.
  • Fig. 1 illustrates that with the present invention a significant reduction of the dead area can be achieved ("dead area reduction").
  • FIG. 2 schematically shows a cross section through the thin-film solar module of FIG. 1 in the direction of a recess 20.
  • the thin-film solar module 1 contains a plurality of solar cells 2 connected in series, two of which are interconnected in contact areas 11.
  • the island structure of the contact areas 1 1 is not apparent in this cross-sectional view.
  • the island-shaped contact areas 11 extend in a direction vertical to a substrate 3 over the substrate 3, a first electrode layer 4, a semiconductor layer 5 and a second electrode layer 6.
  • a third recess 12 which is filled with an electrically conductive material.
  • a fourth recess 20 extends linearly between projection points, not visible in this illustration, of adjacent island-shaped contact regions. In the cross-sectional view shown in FIG. 2, the fourth recess 20 lies in the same direction as the third recess 12.
  • a plurality of semiconductor layers 5 are arranged on a plurality of first electrode layers 4, which are divided into a plurality of regions on the substrate 3 such that each of the semiconductor layers 5 is formed on two adjacent first electrode layers 4 and a first non-linear recess 7 on one of the first electrode layers 4 has.
  • a third electrically conductive layer 21 is in a range except of the first nonlinear recess 7 is formed on each of the semiconductor layers 5.
  • the third electrically conductive layer 21 may be omitted.
  • a second electrode layer 6 is disposed on each of the third electrically conductive layers 21 so that the second electrode layer 6 is electrically connected to one of the two first electrode layers 4 through the first nonlinear recess 7, whereby one between the second Electrode layer 6 and the other first electrode layer 4 inserted region is formed as a solar cell 2.
  • the above-described thin-film solar module can be prepared by a preferred method described below in more detail in accordance with the present invention.
  • a transparent electrically conductive layer made of a transparent electrically conductive material such as SnO 2 , ZnO or ITO is deposited as a first electrode layer 4 on the substrate 3 (glass substrate 3).
  • the first electrode layer 4 is then the
  • the laser was guided nonlinearly by the laser being first guided linearly in a first direction and then in a second direction deviating from the first direction.
  • Electrode layer 4 for example, a value in the range of 5 to 30 ohms. Thereafter, the first electrode layer 4 is cleaned to remove the portions of the first electrode layer melted by the laser scribing.
  • an amorphous silicon hydride layer having a pin structure is deposited on the entire surface of the first electrode layers 4 formed in correspondence with the power generation areas.
  • the amorphous Siliciumhydrid harsh example can be formed by having the substrate 3 in a high vacuum chamber with a pressure of 10 "5 Torr (about 1, 33 x 10" 3 Pa) is added or less and then silane (SiH 4), diborane ( B 2 H 6 ) and methane as film-forming gases at a substrate temperature of 140 to 200 0 C are initiated.
  • the reaction pressure is set, for example, to 1, 0 Torr and p-type amorphous silicon hydride carbide with a layer thickness of 5 to 20 nm by RF discharge deposited.
  • silane is introduced into the chamber, the reaction pressure adjusted to 0.2 to 0.7 Torr and deposited i-type amorphous silicon hydride in a layer thickness of 300 nm by H F-discharge.
  • silane (SiH 4 ), phosphine (PH 3 ) and hydrogen H 2 are introduced into the chamber to form a thin layer of n-type microcrystalline silicon.
  • the reaction pressure is adjusted to about 1.0 torr and n-type microcrystalline silicon is deposited in a thickness of 10 to 20 nm by RF discharge.
  • a third electrically conductive layer 21 is deposited on the semiconductor layer (s) 5 by means of a sputtering technique without performing an upstream cleaning process.
  • the substrate 3 on which the semiconductor layer 5 is deposited is placed in a sputtering chamber in which a high vacuum is adjusted with a maximum pressure of 1 x 10 "6 torr.
  • Argon (Ar) is introduced as the sputtering gas into the sputtering chamber, after which ZnO doped with alumina Al 2 O 3 is deposited in a thickness of 80 to 100 nm under a pressure of 1 to 5 ⁇ 10 -3 Torr by RF discharge.
  • the semiconductor layer 5 and the third electrically conductive layer 21 are simultaneously melted by a laser scribing technique and third recesses 12 are created so as to produce a plurality of third recesses 12 adjacent to first non-linear recesses 7 of the first electrode layer 3.
  • a metal such as Al, Ag, Cr oa is applied to the third electroconductive layers 21 as the second electrode layer 6 by a sputtering technique or a vacuum vapor deposition technique as already described deposited.
  • first electrode layer 4, the second electrode layer 6, the third electrically conductive layer 21 and the semiconductor layer 4 (here an n-type microcrystalline silicon layer) between two contact areas 1 1 are removed by a laser scribing technique, so that fourth recesses 20 are formed lie in the cross-sectional view of Fig. 2 on the third recesses 12.
  • the fourth recesses 20 extend between two projection points 14, 15 of adjacent insular contact regions 11.
  • Electrode layer 6 is thereby divided into a plurality of power generation areas. in the
  • a plurality of solar cells 2 are obtained on the substrate 3, each of which consists of one between the first electrode layer 4 and the second electrode layer 6 inserted region, and are connected to each other in series.
  • the solar cells 2 are then cleaned to remove the remnants melted and separated by laser scribing. Possibly.
  • a suitable passivation layer for example of epoxy resin, is applied to the thin-film solar module.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dünnschicht-Solarmodul 1, welches mehrere zusammen geschaltete Solarzellen 2 enthält, umfassend in der angegebenen Reihenfolge die Schichten (a) ein Substrat 3; (b) eine erste Elektrodenschicht 4; (c) eine Halbleiterschicht 5; und (d) eine zweite Elektrodenschicht 6; wobei in der ersten Elektrodenschicht 4 mindestens eine erste nichtlineare Ausnehmung 7 angeordnet ist und in der zweiten Elektrodenschicht 6 und in der Halbleiterschicht 5 eine zweite nichtlineare Ausnehmung 8 angeordnet ist, wobei sich eine erste Projektion 9 der ersten nichtlinearen Ausnehmung 7 auf das Substrat 3 und eine zweite Projektion 10 der zweiten nichtlinearen Ausnehmung 8 auf das Substrat 3 in mindestens zwei Projektionspunkten 14,15 schneiden oder berühren, das Dünnschicht-Solarmodul 1 mindestens einen inselförmigen Kontaktbereich 11 aufweist, der sich in einer zum Substrat 3 vertikalen Richtung über die Schichten (a) bis (d) 3,4,5,6 erstreckt und in einer zum Substrat 3 parallelen Richtung durch die erste Projektion 9 und die zweite Projektion 10 begrenzt ist, und wobei sich in der Halbleiterschicht 5 innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs 11 eine dritte Ausnehmung 12 befindet, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist, und sich eine vierte Ausnehmung 20 durch die erste Elektrodenschicht 4, die Halbleiterschicht 5 und die zweite Elektrodenschicht 6 zwischen mindestens zwei inselförmigen Kontaktbereichen 11 erstreckt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung dieses Dünnschicht-Solarmoduls.

Description

Dünnschicht-Solarmodul mit verbesserter Zusammenschaltung von Solarzellen sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Dünnschicht-Solarmodul mit verbesserter Zusammenschaltung von Solarzellen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Dünnschicht-Solarmodul, welches mehrere zusammen geschaltete Solarzellen enthält, wobei das Dünnschicht-Solarmodul bzw. die Solarzelle ein Substrat, eine erste Elektrodenschicht, eine Halbleiterschicht und eine zweite Elektrodenschicht umfasst.
Die Verbreitung von Solarmodulen, die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie umwandeln, hat in den letzten Jahren sehr stark zugenommen. Bei einem Solarmodul, das einzelne, in Reihe oder parallel verbundene Solarzellen enthält, wird die aufgrund der Wirkung des Sonnenlichts auf ein Halbleitermaterial in einer Halbleiterschicht in dieser bewirkte Trennung von Ladungsträgern und deren anschließende Abführung über am Halbleitermaterial angeordnete Elektroden bewirkt. H ierbei ist d ie Menge des in der Halbleiterschicht eingesetzten halbleitenden Materials bislang relativ groß. Dies führt jedoch zu Problemen bei der Bereitstellung von ausreichenden Mengen an genügend reinem Halbleitermaterial sowie, bedingt durch den Einsatz großer Mengen an Halbleitermaterial, zu vergleichsweise hohen Kosten.
Daher wird verstärkt an der Entwicklung von sogenannten Dünnschicht-Solarmodulen gearbeitet, bei denen die halbleitende Schicht vergleichsweise dünn ist. Diese Schicht besteht beispielsweise aus amorphem Silicium. Weil wenig Material benötigt wird, sind solche Dünnschicht-Solarmodule vergleichsweise billig. Ein Problem bei der Anwendung von Dünnschicht-Solarmodulen ist die bislang noch ungenügende Energieeffizienz. D.h ., die einfallende Sonnenstrahlung wird ungenügend genutzt. Die EP 0 749 161 B1 offenbart eine integrierte Dünnfilm-Solarbatterie, die mehrere in Reihe ve rb u n d e n e E l e m e nte i n h e ite n h at , m it : ei n e m S u bstrat ; m eh re re n e rste n Elektrodenschichten aus transparentem leitendem Oxid, die in mehrere Bereiche aufgeteilt und auf dem Substrat gebildet sind; mehreren Laminaten mit jeweils einer Halbleiterschicht und einer auf die Halbleiterschicht laminierten ersten elektrisch leitenden Schicht aus einem transparenten Metalloxidmaterial, die auf den ersten Elektrodenschichten so angeordnet sind, dass jedes der Laminate auf zwei benachbarten ersten Elektroden gebildet ist und eine Verbindungsöffnung auf einer der beiden ersten Elektroden hat, wobei die erste elektrisch leitende Sch i cht n i cht i n d er Verbi n d u n gsöffn u n g ge bi l d et i st ; u n d zweiten Elektrodenschichten aus metallischem Material, die auf jedem der Laminate in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zweiten Elektrodenschichten mit einer der beiden ersten Elektrodenschichten durch die Verbindungsöffnung elektrisch verbunden sind, um einen zwischen der zweiten Elektrodenschicht und der anderen ersten Elektrodenschicht eingefügten Bereich als Elementeinheit zu bilden.
Bei diesen bekannten Solarmodulen ist die Fläche, die nicht für eine Nutzung einfallender Sonnenstrahlung verwendet werden kann („dead area"), relativ groß.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solarmodul bereitzustellen, mit dem die einfallende Sonnenstrahlung effizienter genutzt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch ein Dünnschicht- Solarmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls mit den
M e rkm a l e n d er entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. B e v o rzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dünnschicht-Solarmoduls s i n d i n entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dünnschicht-Solarmoduls entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt, auch wenn dies hierin nicht explizit festgestellt wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Dünnschicht-Solarmodul, welches mehrere zusammen geschaltete Solarzellen enthält, umfassend in der angegebenen Reihenfolge die Schichten
(a) ein Substrat;
(b) eine erste Elektrodenschicht;
(c) eine Halbleiterschicht; und
(d) eine zweite Elektrodenschicht;
wobei in der ersten Elektrodenschicht mindestens eine erste nichtlineare Ausnehmung angeordnet ist und in der zweiten Elektrodenschicht und in der Halbleiterschicht eine zweite nichtlineare Ausnehmung angeordnet ist, wobei sich eine erste Projektion der ersten nichtlinearen Ausnehmung auf das Substrat und eine zweite Projektion der zweiten nichtlinearen Ausnehmung auf das Substrat in mindestens zwei Projektionspunkten schneiden oder berühren,
das Dünnschicht-Solarmodul mindestens einen inselförmigen Kontaktbereich aufweist, der sich in einer zum Substrat vertikalen Richtung über die Schichten (a) bis (d) erstreckt und in einer zum Substrat parallelen Richtung durch die erste Projektion und die zweite Projektion begrenzt ist, und wobei sich in der Halbleiterschicht innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs eine dritte Ausnehmung befindet, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist, und
sich eine vierte Ausnehmung durch die erste Elektrodenschicht, die Halbleiterschicht und die zweite Elektrodenschicht zwischen mindestens zwei inselförmigen Kontaktbereichen erstreckt.
Der Ausdruck„Dünnschicht-Solarmodul", wie er h ieri n verwendet wird, bedeutet insbesondere ein Dünnschicht-Solarmodul, bei dem eine Halbleiterschicht dünner als das Substrat ist.
Im Dünnschicht-Solarmodul können die erste Projektion und die zweite Projektion mehrere Punkte oder Abschnitte gemeinsam haben. Vorzugsweise schneiden oder berühren sich im Dünnschicht-Solarmodul der Erfindung aber die erste Projektion und die zweite Projektion in genau zwei Projektionspunkten.
Die erste nichtlineare Ausnehmung und die zweite nichtlineare Ausnehmung können verschiedene Formen haben. Beispielsweise können die erste nichtlineare Ausnehmung u n d/o d e r d i e zweite nichtlineare Ausnehmung a u s z w e i s i c h i n e i n e m Ausnehmungsschnittpunkt schneidenden oder berührenden linearen Bereichen bestehen. Es ist aber auch möglich, dass die erste und die zweite nichtlineare Ausnehmung aus einem oder mehreren gekrümmten Kurven mit einheitlichem oder entlang der Kurve variierendem Krümmungskreisradius bestehen. Überdies sind für die erste nichtlineare Ausnehmung wie auch für die zweite nichtlineare Ausnehmung beliebige Kombinationen von linearen und gekrümmten Abschnitten möglich. Die inselförmigen Kontaktbereiche, insbesondere deren Projektionen auf das Substrat, können daher sehr unterschiedliche Formen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dünnschicht-Solarmoduls bestehen die erste nichtlineare Ausnehmung und/oder die zweite nichtlineare Ausnehmung aus zwei sich in einem Ausnehmungsschnittpunkt schneidenden oder berührenden linearen Bereichen.
Die Fläch e des inselförmigen Kontaktbereichs im Dünnschicht-Solarmodul ist erfindungsmäßig nicht begrenzt. Im Allgemeinen hat der Kontaktbereich in einer zum Substrat parallelen Richtung eine Fläche im Bereich von 0,01 bis 3 mm2. Die vierte Ausnehmung ist vorzugsweise zwischen zwei Projektionspunkten benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche angeordnet. Insbesondere erstreckt sich hierbei die vierte Ausnehmung in Richtung der Verbindungslinie zweier Projektionspunkte des gleichen inselförmigen Kontaktbereichs.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Dünnschicht-Solarmoduls sind mehrere vierte Ausnehmungen parallel zueinander angeordnet.
Vorzugsweise ist die vierte Ausnehmung linear. Das heißt insbesondere, dass eine Projektion der vierten Ausnehmung auf das Substrat eine Gerade darstellt.
Es ist überdies bevorzugt, dass die vierte Ausnehmung die Projektionspunkte zweier benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche verbindet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dünnschicht- Solarmoduls ist zwischen der Halbleiterschicht und der zweiten Elektrodenschicht eine von der zweiten Elektrodenschicht unterschiedliche dritte elektrisch leitende Schicht angeordnet.
Das Material der dritten elektrisch leitenden Schicht ist vorzugsweise ein transparentes elektrisch leitendes Material, das aus einem Metalloxidmaterial besteht, z.B. SnO2, ZnO oder ITO. Ein Laminat aus diesen Materialien kann ebenfalls verwendet werden.
Die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht können aus gleichen oder unterschiedlichen elektrisch leitenden Materialien aufgebaut sein. Die Auswahl der elektrisch leitenden Materialien ist nicht eingeschränkt; es können sowohl anorganische Materialien, insbesondere Metalle, als auch organische Materialien, insbesondere elektrisch leitfähige Polymere, eingesetzt werden. Vorzugsweise ist zumindest die erste Elektrodenschicht transparent. Als transparentes elektrisch leitend es Material fü r d ie erste u nd/od er zweite Elektrodenschicht in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dünnschicht- Solarmoduls eignen sich beispielsweise Zinnoxid (SnO2), Zinkoxid (ZnO) oder Indium-Zinn- Oxid (ITO). Als metallisches Material für die erste und/oder zweite Elektrodenschicht eignen sich beispielsweise Aluminium (AI), Silber (Ag) oder Chrom (Cr). Das Material der Halbleiterschicht ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sofern es zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie in einem Dünnschicht-Solarmodul verwendet werden kann. Das Primärmaterial der Halbleiterschicht kann nicht nur amorphes Siliciumhydrid sein, sondern auch amorphes Silicium, polykristallines oder mikrokristallines Silicium oder eine Kombination hiervon. Außerdem kann Silicium durch Siliciumcarbid, Silicium-Germanium, Germanium, eine I l l-V-Verbindung (z.B. GaAs, InP und deren abgeleitete Legierungen und Verbindungen), eine Il-Vl-Verbindung (zB. CdTe oder CulnSe2), eine I-Ill-Vl-Verbindung o.a. ersetzt sein. Ferner kann es durch eine Kombination aus diesen Verbindungen ersetzt sein.
Im Allgemeinen sind beim erfindungsgemäßen Dünnschicht-Solarmodul mehrere Solarzellen auf einem einzelnen Substrat in Reihe oder parallel verbunden. Die Oberfläche des Dünnschicht-Solarmoduls ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht- Solarmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte:
(a1 ) Bilden einer ersten Elektrodenschicht auf einem Substrat;
(b1 ) Erzeugen einer ersten nichtlinearen Ausnehmung in der ersten Elektrodenschicht; (d ) Bilden einer Halbleiterschicht auf der ersten Elektrodenschicht;
(d1 ) Erzeugen einer dritten Ausnehmung in der Halbleiterschicht;
(e1 ) Bilden einer die dritte Ausnehmung ausfüllenden zweiten Elektrodenschicht;
(f1 ) Erzeugen einer zweiten nichtlinearen Ausnehmung in der Halbleiterschicht und in der zweiten Elektrodenschicht; und
(gl ) Erzeugen einer vierten Ausnehmung durch die erste Elektrode, die Halbleiterschicht und die zweite Elektrodenschicht hindurch zwischen mindestens zwei inselförmigen
Kontaktbereichen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird im Schritt (a1 ) vorzugsweise eine erste transparente Elektrodenschicht auf dem Substrat gebildet.
Es ist überdies bevorzugt, dass im Schritt (c1 ) auf der ersten Elektrodenschicht eine die erste nichtlineare Ausnehmung ausfüllende Halbleiterschicht gebildet wird.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausnehmung ein Laser verwendet. Zur Herstellung eines gewünschten Dünnschicht-Solarmodules werden im Allgemeinen wiederholt einzelne Schichten mittels einer geeigneten Abscheidungstechnik wie z.B. einer CVD-Technik, Sputtertechnik o.a. abgeschieden und beispielsweise durch Ätzen oder Laserstrahlung strukturiert.
Das erfindungsgemäße Dünnschicht-Solarmodul sowie das Verfahren zu dessen Herstellung haben zahlreiche Vorteile. Das erfindungsgemäße Dünnschicht-Solarmodul hat einen einfachen Aufbau und ist auf einfache und somit wirtschaftliche Weise herstellbar. Aufgrund eines deutlich vergrößerten Anteils der für die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie nutzbaren Oberfläche weist das Dünnschicht-Solarmodul der vorliegenden Erfindung einen signifikant erhöhten Wirkungsgrad auf. Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen, bei der die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionen der Ausnehmungen vermindert sind. Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer in den Figuren 1 u nd 2 gezeigten, n icht ei nschränkend gemeinten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dünnschicht-Solarmoduls näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Dünnschicht- Solarmodul.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Dünnschicht-Solarmodul von Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Dünnschicht-Solarmodul 1 mit mehreren in Reihe verbundenen Solarzellen 2 dargestellt. Das Dünnschicht-Solarmodul 1 weist einige inselförmige Kontaktbereiche 1 1 auf, in denen jeweils zwei Solarzellen 2 miteinander verbunden sind. Die inselförmigen
Kontaktbereiche erstrecken sich - in Fig. 1 nicht näher ersichtlich - in einer zu einem
Substrat vertikalen Richtung über die Schichten Substrat 3 (z.B. ein Glassubstrat), erste
Elektrodenschicht, Halbleiterschicht, und zweite Elektrodenschicht. In einer zum Substrat 3 parallelen Richtung ist der inselförmige Kontaktbereich 1 1 durch eine erste Projektion 9 einer hier nicht gezeigten nichtlinearen Ausnehmung in der ersten Elektrodenschicht und eine zweite Projektion 10 einer hier nicht gezeigten zweiten nichtlinearen Ausnehmung in der
Halbleiterschicht begrenzt. In der hier nicht näher gezeigten Halbleiterschicht innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs 1 1 befindet sich eine dritte Ausnehmung 12, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist. Eine vierte Ausnehmung 20 erstreckt sich bei der hier gezeigten Ausführungsform linear zwischen Projektionspunkten 14 und 15 benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche 11. In den hier gezeigten inselförmigen Kontaktbereichen bestehen die erste nichtlineare Ausnehmung 7 und/oder die zweite nichtlineare Ausnehmung 8 aus zwei sich in einem Ausnehmungsschnittpunkt 13 schneidenden linearen Bereichen 16,17,18,19. Die sich in einem Ausnehmungsschnittpunkt 13 schneidenden linearen Bereiche erstrecken sich hierbei nur wenig hinter den Ausnehmungsschnittpunkt 13.
Die in Fig. 1 gezeigten inselförmigen Kontaktbereiche illustrieren den Teil der Oberfläche eines Dünnschicht-Solarmoduls, der nicht für eine Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie zur Verfügung steht, die so genannte„tote Fläche" („dead area"). Fig. 1 illustriert, dass mit der vorliegenden Erfindung eine deutliche Verringerung der toten Fläche erzielt werden kann („dead area reduction").
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Dünnschicht-Solarmodul von Fig. 1 in Richtung einer Ausnehmung 20. Das Dünnschicht-Solarmodul 1 enthält mehrere in Reihe verbundene Solarzellen 2, von denen jeweils zwei in Kontaktbereichen 1 1 miteinander verbunden sind. Die Inselstruktur der Kontaktbereiche 1 1 ist in dieser Querschnittsansicht nicht ersichtlich. Die inselförmigen Kontaktbereiche 11 erstrecken sich in einer zu einem Substrat 3 vertikalen Richtung über das Substrat 3, eine erste Elektrodenschicht 4, eine Halbleiterschicht 5 und eine zweite Elektrodenschicht 6. In einer zum Substrat 3 parallelen Richtung ist der inselförmige Kontaktbereich 1 1 durch eine hier nicht gezeigte erste Projektion einer ersten nichtlinearen Ausnehmung 7 in der ersten Elektrodenschicht 4 und eine hier ebenfalls nicht gezeigte zweite Projektion einer zweiten nichtlinearen Ausnehmung 8 in der Halbleiterschicht 5 begrenzt. In der Halbleiterschicht 5 innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs 1 1 befindet sich eine dritte Ausnehmung 12, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist. Eine vierte Ausnehmung 20 erstreckt sich bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform linear zwischen in dieser Darstellung nicht ersichtlichen Projektionspunkten benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche. Bei der in Fig. 2 gezeigten Querschnittsansicht liegt die vierte Ausnehmung 20 in gleicher Richtung wie die dritte Ausnehmung 12.
In d em Dünnschicht-Solarmod ul 1 si nd aufgrund der Strukturierung somit mehrere Halbleiterschichten 5 auf mehreren ersten Elektrodenschichten 4 angeordnet, die auf dem Substrat 3 so in mehrere Bereiche aufgeteilt sind, dass jede der Halbleiterschichten 5 auf zwei benachbarten ersten Elektrodenschichten 4 gebildet ist und eine erste nichtlineare Ausnehmung 7 auf einer der ersten Elektrodenschichten 4 hat. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist eine dritte elektrisch leitende Schicht 21 in einem Bereich mit Ausnahme der ersten nichtlinearen Ausnehmung 7 auf jeder der Halbleiterschichten 5 gebildet. Die dritte elektrisch leitende Schicht 21 kann jedoch auch weggelassen werden.
Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist eine zweite Elektrodenschicht 6 auf jeder der dritten elektrisch leitenden Schichten 21 so angeordnet, dass die zweite Elektrodenschicht 6 mit einer der beiden ersten Elektrodenschichten 4 durch die erste nichtlineare Ausnehmung 7 elektrisch verbunden ist, wodurch ein zwischen der zweiten Elektrodenschicht 6 und der anderen ersten Elektrodenschicht 4 eingefügter Bereich als Solarzelle 2 gebildet ist. Das vorbeschriebene Dünnschicht-Solarmodul kann du rch ein im Folgenden näher beschriebenes bevorzugtes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Eine aus einem transparenten elektrisch leitenden Material wie z.B. SnO2, ZnO oder ITO hergestellte transparente elektrisch leitende Schicht wird als erste Elektrodenschicht 4 auf dem Substrat 3 (Glassubstrat 3) abgeschieden. Die erste Elektrodenschicht 4 wird dann zur
Schaffung mehrerer Bereiche der Stromerzeugung durch eine Laserritztechnik unter
Verwendung eines nichtlinear geführten Lasers geschmolzen. Hierdurch werden mehrere erste nichtlineare Ausnehmungen 7 gebildet. Bei der hier gezeigten Ausführungsform wurde der Laser nichtlinear geführt, indem der Laser zunächst in einer ersten Richtung linear und anschließend in einer von der ersten Richtung abweichenden zweiten Richtung geführt wurde. Bei dem Dünnschicht-Solarmodul 1 hat der Oberflächenwiderstand der ersten
Elektrodenschicht 4 beispielsweise einen Wert im Bereich von 5 bis 30 Ohm. Danach wird die erste Elektrodenschicht 4 gereinigt, um die durch das Laserritzen geschmolzenen Anteile der ersten Elektrodenschicht zu entfernen.
Als Halbleiterschicht 5 wird beispielsweise unter Anwendung einer Plasma-CVD-Technik eine amorphe Siliciumhydridschicht mit einer pin-Struktur auf der gesamten Oberfläche der in Entsprechung zu den Stromerzeugungsbereichen gebildeten ersten Elektrodenschichten 4 abgeschieden.
Die amorphe Siliciumhydridschicht kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass das Substrat 3 in eine Hochvakuumkammer mit einem Druck von 10"5 Torr (ca. 1 ,33 x 10"3 Pa) oder weniger gegeben wird und anschließend Silan (SiH4), Diboran (B2H6) und Methan als Filmbildungsgase bei einer Substrattemperatur von 140 bis 2000C eingeleitet werden. Der Reaktionsdruck wird beispielsweise auf 1 ,0 Torr eingestellt und p-leitendes amorphes Siliciumhydridcarbid mit einer Schichtdicke von 5 bis 20 nm durch HF-Entladung abgeschieden. Danach wird nur Silan in die Kammer eingeleitet, der Reaktionsdruck auf 0,2 bis 0,7 Torr eingestellt und i-leitendes amorphes Siliciumhydrid in einer Schichtdicke von 300 nm durch H F-Entladung abgeschieden. Außerdem werden zur Erzeugung einer dünnen Schicht aus n-leitendem mikrokristallinem Silicium Silan (SiH4), Phosphin (PH3) und Wasserstoff H2 in die Kammer geleitet. Der Reaktionsdruck wird auf etwa 1 ,0 Torr eingestellt und n-leitendes mikrokristallines Silicium in einer Dicke von 10 bis 20 nm durch HF- Entladung abgeschieden.
Anschließend wird eine dritte elektrisch leitende Schicht 21 ohne Durchführung eines vorgeschalteten Reinigungsverfahrens mittels ei ner Sputtertech n i k a u f d i e Halbleiterschicht(en) 5 abgeschieden. Insbesondere wird das Substrat 3, auf das die Halbleiterschicht 5 abgeschieden ist, in eine Sputterkammer gegeben, in der ein Hochvakuum mit einem Druck von maximal 1 x 10"6 Torr eingestellt ist. Argon (Ar) wird als Sputtergas in die Sputterkammer eingeleitet, wonach mit Aluminiumoxid AI2O3 dotiertes ZnO in einer Dicke von 80 bis 100 nm unter einem Druck von 1 bis 5 x 10"3 Torr durch HF- Entladung abgeschieden wird.
Danach werden innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs 1 1 durch eine Laserritztechnik gleichzeitig die Halbleiterschicht 5 und die dritte elektrisch leitende Schicht 21 geschmolzen und dritte Ausnehmungen 12 erzeugt, um so mehrere dritte Ausnehmungen 12 benachbart z u d e n bereits gebildeten ersten nichtlinearen Ausnehmungen 7 der ersten Elektrodenschicht 3 herzustellen. Nach Durchführung einer Reinigung an den dritten Ausnehmungen 12 zur Entfernung von durch das Laserritzen geschmolzenen und abgetrennten Bestandteilen wird ein Metall wie beispielsweise AI, Ag, Cr o.a., auf die dritten elektrisch leitenden Schichten 21 als zweite Elektrodenschicht 6 durch eine Sputtertechnik oder eine Vakuum-Dampfabscheidungstechnik wie bereits beschrieben abgeschieden.
Schließlich werden die erste Elektrodenschicht 4, die zweite Elektrodenschicht 6, die dritte elektrisch leitende Schicht 21 und die Halbleiterschicht 4 (hier eine n-leitende mikrokristalline Siliciumschicht) zwischen zwei Kontaktbereichen 1 1 durch eine Laserritztechnik entfernt, so dass vierte Ausnehmungen 20 gebildet sind, die in der Querschnittsansicht von Fig. 2 über den dritten Ausnehmungen 12 liegen.
In der Draufsicht von Fig. 1 erstrecken sich die vierten Ausnehmungen 20 zwischen zwei Projektionspunkten 14, 15 benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche 1 1 . Die zweite
Elektrodenschicht 6 wird dadurch in mehrere Stromerzeugungsbereiche aufgeteilt. Im
Ergebnis werden auf dem Substrat 3 mehrere Solarzellen 2 erhalten, die jeweils aus einem zwischen der ersten Elektrodenschicht 4 und der zweiten Elektrodenschicht 6 eingefügten Bereich bestehen, und in Reihe miteinander verbunden sind.
Die Solarzellen 2 werden anschließend gereinigt, um die durch Laserritzen geschmolzenen und abgetrennten Reste zu entfernen. Ggf. wird eine geeignete Passivierungsschicht, beispielsweise aus Epoxidharz, auf das Dünnschicht-Solarmodul aufgebracht.

Claims

Patentansprüche
1. Dünnschicht-Solarmodul (1 ), welches mehrere zusammen geschaltete Solarzellen (2) enthält, umfassend in der angegebenen Reihenfolge die Schichten
(a) ein Substrat (3);
(b) eine erste Elektrodenschicht (4);
(c) eine Halbleiterschicht (5); und
(d) eine zweite Elektrodenschicht (6);
dadurch gekennzeichnet, dass
in der ersten Elektrodenschicht (4) mindestens eine erste nichtlineare Ausnehmung
(7) an geord n et ist u n d i n d er zweiten Elektrodensch icht (6 ) u nd i n der Halbleiterschicht (5) eine zweite nichtlineare Ausnehmung (8) angeordnet ist, wobei sich eine erste Projektion (9) der ersten nichtlinearen Ausnehmung (7) auf das Substrat (3) und eine zweite Projektion (10) der zweiten nichtlinearen Ausnehmung (8) auf das Substrat (3) in mindestens zwei Projektionspunkten (14,15) schneiden oder berühren,
das Dünnschicht-Solarmodul (1 ) mindestens einen inselförmigen Kontaktbereich (11 ) aufweist, der sich in einer zum Substrat (3) vertikalen Richtung über die Schichten (a) bis (d) (3,4,5,6) erstreckt und in einer zum Substrat (3) parallelen Richtung durch die erste Projektion (9) und die zweite Projektion (10) begrenzt ist, und wobei sich in der
Halbleiterschicht (5) innerhalb des inselförmigen Kontaktbereichs (1 1 ) eine dritte Ausnehmung (12) befindet, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist, und sich eine vierte Ausnehmung (20) durch die erste Elektrodenschicht (4), die Halbleiterschicht (5) und die zweite Elektrodenschicht (6) zwischen mindestens zwei inselförmigen Kontaktbereichen (1 1 ) erstreckt.
2. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Projektion (9) und die zweite Projektion (10) in genau zwei Projektionspunkten (14,15) schneiden oder berühren.
3. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste nichtlineare Ausnehmung (7) und/oder die zweite nichtlineare Ausnehmung
(8) aus zwei sich in einem Ausnehmungsschnittpunkt (13) schneidenden oder berührenden linearen Bereichen (16,17,18,19) bestehen.
4. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (1 1 ) in einer zum Substrat (3) parallelen Richtung eine Fläche im Bereich von 0,01 bis 3 mm2 hat.
5. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Ausnehmung (20) zwischen zwei Projektionspunkten (14,15) benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche (1 1 ) angeordnet ist.
6. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere vierte Ausnehmungen (20) parallel zueinander angeordnet sind.
7. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 b i s 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Ausnehmung (20) linear ist.
8. Dünnschicht-Solarmodul (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Ausnehmung (20) die Projektionspunkte (14, 1 5) zweier benachbarter inselförmiger Kontaktbereiche (11 ) verbindet.
9. Dünnschicht-Sola rmod u l ( 1 ) nach ei nem d er Ansprüch e 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Halbleiterschicht (5) u n d d er zweite n Elektrodenschicht (6) eine von der zweiten Elektrodenschicht (6) unterschiedliche dritte elektrisch leitende Schicht (21 ) angeordnet ist.
10. Dünnschicht-Sola rmod u l ( 1 ) nach ei nem d er Ansprüch e 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodenschicht (4) transparent ist.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Solarmoduls (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte:
(a1 ) Bilden einer ersten Elektrodenschicht (4) auf einem Substrat (3);
(b1 ) Erzeugen einer ersten nichtlinearen Ausnehmung (7) in der ersten
Elektrodenschicht (4);
(d ) Bilden einer Halbleiterschicht (5) auf der ersten Elektrodenschicht (4);
(d1 ) Erzeugen einer dritten Ausnehmung (12) in der Halbleiterschicht (5);
(e1 ) Bi lden ei ner die dritte Ausnehmung (12) ausfüllenden zweiten
Elektrodenschicht (4); (f1 ) Erzeugen einer zweiten nichtlinearen Ausnehmung (8) in der Halbleiterschicht
(5) und in der zweiten Elektrodenschicht (6); und
(gl ) Erzeugen einer vierten Ausnehmung (20) durch die erste Elektrode (4), die
Halbleiterschicht (5) und die zweite Elektrodenschicht (6) hindurch zwischen mindestens zwei inselförmigen Kontaktbereichen (11 ).
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a1 ) eine erste transparente Elektrodenschicht (4) auf dem Substrat (3) gebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (d ) auf der ersten Elektrodenschicht (4) eine die erste nichtlineare Ausnehmung (7) ausfüllende Halbleiterschicht (5) gebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen der ersten (7), zweiten (8), dritten (12) und/oder vierten (20) Ausnehmung ein Laser verwendet wird.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697574C2 (ru) * 2014-12-23 2019-08-15 Недерландсе Органисати Вор Тугепаст-Натюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно Способ изготовления батареи взаимосвязанных солнечных элементов
US10741703B2 (en) * 2016-07-29 2020-08-11 Sunpower Corporation Shingled solar cells overlapping along non-linear edges
DE102017122530B4 (de) * 2017-09-28 2023-02-23 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Photovoltaikmodul mit auf der Rückseite ineinandergreifenden Kontakten
EP3573110A1 (de) * 2018-05-25 2019-11-27 (CNBM) Bengbu Design & Research Institute for Glass Industry Co., Ltd. Solarmodul mit vergrösserter aperturfläche
DE102020203510A1 (de) 2020-03-19 2021-09-23 NICE Solar Energy GmbH Dünnschichtsolarmodul und Herstellungsverfahren

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61265872A (ja) * 1985-05-21 1986-11-25 Fuji Electric Co Ltd 太陽電池
US4755475A (en) * 1986-02-18 1988-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing photovoltaic device
JPH01152769A (ja) * 1987-12-10 1989-06-15 Mitsubishi Electric Corp 光電変換装置
JP3653800B2 (ja) 1995-06-15 2005-06-02 株式会社カネカ 集積化薄膜太陽電池の製造方法
US6265652B1 (en) * 1995-06-15 2001-07-24 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kabushiki Kaisha Integrated thin-film solar battery and method of manufacturing the same
JPH11312816A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 集積型薄膜太陽電池モジュール
DE19934560B4 (de) * 1999-07-22 2005-12-22 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Zellen und Herstellungsverfahren hierfür
US20040219801A1 (en) * 2002-04-25 2004-11-04 Oswald Robert S Partially transparent photovoltaic modules
DE10109643B4 (de) * 2001-02-27 2005-10-27 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Dünnschicht-Photovoltaikmodul aus mehreren Teilmodulen und Herstellungsverfahren hierfür
EP1253644A1 (de) * 2001-04-23 2002-10-30 Diego Dr. Fischer Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie und Herstellungsverfahren
KR20070101917A (ko) * 2006-04-12 2007-10-18 엘지전자 주식회사 박막형 태양전지와 그의 제조방법
TWI330891B (en) * 2006-12-29 2010-09-21 Ind Tech Res Inst Thin film solar cell module of see-through type
JP5210579B2 (ja) * 2007-09-14 2013-06-12 三菱重工業株式会社 光電変換装置、及びその製造方法
DE102008014258B4 (de) * 2008-03-13 2009-10-29 Schott Solar Gmbh Verfahren zur Bildung der Trennlinien eines photovoltaischen Moduls mit serienverschalteten Zellen
US20100126559A1 (en) * 2008-11-26 2010-05-27 Applied Materials, Inc. Semi-Transparent Thin-Film Photovoltaic Modules and Methods of Manufacture

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011009860A2 *

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Publication number Publication date
WO2011009860A3 (de) 2011-07-21
US20120204930A1 (en) 2012-08-16
WO2011009860A2 (de) 2011-01-27
CN102473711A (zh) 2012-05-23
DE102009027852A1 (de) 2011-01-27
CN102473711B (zh) 2014-08-06
IN2012DN00394A (de) 2015-08-21

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