ES2564885T3 - Módulo solar de capa fina con conexión en serie y método para la conexión en serie de células solares de capa fina - Google Patents
Módulo solar de capa fina con conexión en serie y método para la conexión en serie de células solares de capa fina Download PDFInfo
- Publication number
- ES2564885T3 ES2564885T3 ES12768756.4T ES12768756T ES2564885T3 ES 2564885 T3 ES2564885 T3 ES 2564885T3 ES 12768756 T ES12768756 T ES 12768756T ES 2564885 T3 ES2564885 T3 ES 2564885T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- layer
- electrode layer
- structuring
- lines
- thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 29
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 18
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical compound [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 302
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJTKPGJQXDMITC-UHFFFAOYSA-N S(=O)(=O)(O)[Se]S(=O)(=O)O.[Sn] Chemical compound S(=O)(=O)(O)[Se]S(=O)(=O)O.[Sn] BJTKPGJQXDMITC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N cadmium sulfide Chemical compound [Cd]=S CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- -1 selenide sulfide Chemical class 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BKQMNPVDJIHLPD-UHFFFAOYSA-N OS(=O)(=O)[Se]S(O)(=O)=O Chemical compound OS(=O)(=O)[Se]S(O)(=O)=O BKQMNPVDJIHLPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- GAVWPYKJGWVZGS-UHFFFAOYSA-N S(=O)(=O)(O)[Se]S(=O)(=O)O.[Cu] Chemical compound S(=O)(=O)(O)[Se]S(=O)(=O)O.[Cu] GAVWPYKJGWVZGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XIMIGUBYDJDCKI-UHFFFAOYSA-N diselenium Chemical compound [Se]=[Se] XIMIGUBYDJDCKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneindium Chemical compound [In]=S GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
- H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
- H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- 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
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- 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
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Módulo solar de capa fina (1) con conexión en serie, que comprende al menos: · una capa trasera de electrodos (3), que está dividida por líneas de estructuración PR en zonas BR, · una capa fotoactiva de semiconductores (4), que está dispuesta sobre la capa trasera de electrodos (3) y está dividida por líneas de estructuración PA y · una capa delantera de electrodos (5), que está dispuesta sobre el lado, opuesto a la capa trasera de electrodos (3), de la capa fotoactiva de semiconductores (4) y está dividida por líneas de estructuración PF en zonas BF, en el que zonas BF de la capa delantera de electrodos (5) están conectadas eléctricamente con zonas BR vecinas de la capa trasera de electrodos (3) a través de líneas de estructuración PA en conexión en serie, caracterizado por que las líneas de estructuración PR están configuradas con ensanchamientos (7.10) y cantos (7.11) y las líneas de estructuración PA están configuradas con ensanchamientos (7.20) y cantos (7.21) entre sí, de tal manera que a través de un recorrido medio reducido de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores (4) a través de la capa delantera de electrodos (5) se reduce una pérdida óhmica.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
DESCRIPCION
Modulo solar de capa fina con conexion en serie y metodo para la conexion en serie de celulas solares de capa fina
La invencion se refiere a un modulo solar de capa fina con conexion en serie y a un metodo para la conexion en serie de celulas solares de capa fina para formar un modulo solar de capa fina.
Los sistemas de capas fotovoltaicos para la conversion directa de radiacion solar en energla electrica son suficientemente conocidos. Los materiales y la disposicion de las capas estan adaptados de tal forma que la radiacion incidente desde una o varias capas de semiconductores es convertida con el mas alto rendimiento de radiacion posible directamente en corriente electrica. Los sistemas de capas fotovoltaicos y extendidos superficialmente se designan como celulas solares.
Las celulas solares contienen en todos los casos material semiconductor. Las celulas solares, que necesitan sustratos de soporte para la preparacion de una resistencia mecanica suficiente, se designan como celulas solares de capa fina. En virtud de las propiedades flsicas y de la facilidad de manejo tecnologico, son especialmente adecuados para celulas solares sistemas de capa fina con silicio amorfo, micromorfo o policristalino, telururo de cadmio (CdTE), arseniuro de galio (GaAs), sulfuro de seleniuro de cobre e indio (galio) (Cu(In, Ga) (S, Se)2), sulfo- seleniuro de cobre, cinc y estano (CZTS) del grupo de las cesteritas) as! como semiconductores organicos. El semiconductor pentenario Cu(In, Ga) (S, Se)2 pertenece al grupo de los semiconductores de calcopirita, que se designan con frecuencia como CIS (diseleniuro o sulfuro de cobre e indio) o CIGS (diseleniuro de cobre, indio y galio, disulfuro de cobre, indio y galio o disulfoseleniuro de cobre, indio y galio. S puede representar en la forma abreviada CIGS selenio, azufre o una mezcla de ambos calcogenos.
Los sustratos de soporte conocidos para celulas solares de capa fina contienen vidrio inorganico, pollmeros, metales o aleaciones de metales y pueden estar configurados en funcion del espesor de capa y de las propiedades del material como placas rlgidas o laminas flexibles. En virtud de los sustratos de soporte ampliamente disponibles y de una conexion en serie monolltica sencilla se pueden fabricar economicamente disposiciones de superficie grande de celulas solares de capa fina.
Un circuito electrico de varias celulas solares se designa como modulo fotovoltaico o modulo solar. El circuito de celulas solares es protegido en estructuras estables a la intemperie conocidas de manera duradera contra influencias del medio ambiente. Normalmente se conectan vidrios de cal sodica pobres en hierro y laminas de pollmeros adherentes con celulas solares para formar un modulo fotovoltaico estable a la intemperie. Los modulos fotovoltaicos pueden estar integrados a traves de cajas de conexion en un circuito de barios modulos fotovoltaicos. El circuito de modulos fotovoltaicos esta conectado a traves de electronica de potencia conocida con la red de suministro publico o con un suministro de energla electrica autarquico.
En la conexion en serie de modulos solares de capa fina se emplea, en general, una conexion en serie integrada. En la conexion en serie integrada se divide la superficie activa de las celulas en bandas longitudinales, que representan, respectivamente, una celula solar de capa fina individual. Las celulas solares de capa fina individuales son conectadas en serie en sus cantos longitudinales con las celulas vecinas, respectivamente. En este caso, la capa trasera de electrodos, la capa fotoactiva de semiconductores y la capa delantera de electrodos se dividen por llneas de estructuracion PR, PA, PF y la capa trasera de electrodos de una primera zona se conecta a traves de una segunda llnea de estructuracion PA con la capa delantera de electrodos de una zona adyacente.
Una conexion de acuerdo con la invencion se publica, por ejemplo, en el documento US 2008/156372 A1.
En la practica se ha mostrado que el rendimiento de una celula solar de capa fina individual se reduce a medida que se incrementa la anchura de las celulas solares. Para limitar las perdidas del modulo solar, no se puede incrementar la anchura de una celula solar individual, de acuerdo con la estructura utilizada de las celulas, aproximadamente 1 cm en modulos solares-CIS o bien 1 cm a 1,5 cm en modulos solares de silicio amorfo. Los modulos solares de capa fina con celulas solares individuales de anchura mayor serlan ventajosos debido a sus tensiones reducidas y sus corrientes mas elevadas para determinadas aplicaciones, por ejemplo para cargar baterlas.
El cometido de la presente invencion consiste en preparar un modulo solar de capa fina mejorado con un rendimiento mas elevado en celulas solares de capa fina individuales ensanchadas - lo que es equivalente con un numero reducido por superficie del modulo de celulas solares individuales conectadas en serie -.
El cometido de la presente invencion se soluciona de acuerdo con la invencion por medio de un modulo solar de capa fina con conexion en serie de acuerdo con la reivindicacion 1. Las formas de realizacion preferidas se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.
Por lo demas, la invencion comprende un metodo para la conexion en serie de celulas solares de capa fina para
2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
formar un modulo solar de capa fina.
Una utilization del metodo de acuerdo con la invention se deduce a partir de las otras reivindicaciones.
Una celula solar de capa fina individual esta constituida esencialmente por tres capas: una capa trasera de electrodos sobre el lado alejado de la luz, una capa delantera de electrodos y una capa fotoactiva de semiconductores entre ellas. El flujo de corriente generado a traves de la incidencia de la luz es acumulado dentro de una celula solar perpendicularmente a las tres llneas de estructuracion PR, PA, PF en la capa delantera de electrodos, es conducido hacia la otra llnea de estructuracion y desde all! es transmitido hacia abajo hacia la capa trasera de electrodos de la celula vecina.
Una caracterlstica basica de este diseno es la densidad de la corriente que se incrementa fuertemente en la direction de la conexion en serie dentro de la capa delantera de electrodos o bien la densidad de la corriente decreciente en la capa trasera de electrodos. En oposicion a la capa trasera de electrodos, que esta constituida, en general, de metales altamente conductores, la capa delantera de electrodos presenta una conductividad mas reducida al menos el factor 2, pero la mayorla de las veces al menos el factor 10-100. Esto esta condicionado por el requerimiento de una transparencia optica alta de la capa delantera de electrodos, que solamente existe en capas delanteras de electrodos finas, no dotadas demasiado fuertes. Condicionadas por la conductividad reducida de la capa delantera de electrodos se provoca un incremento en las perdidas ohmicas considerables, que se incrementan linealmente en direccion transversal a la celula solar. En el caso de una reduction fuerte de la anchura de las celulas solares, se reducen, en efecto, las perdidas ohmicas, pero con ello se incrementan las perdidas de superficie activa, condicionada por el numero creciente de llneas de estructuracion PR, PA, PF y de porciones de la superficie inactivas desde el punto de vista fotovoltaico condicionado con ello. Con una anchura dada del modulo solar, no se puede variar de esta manera en amplias zonas el numero de las celulas solares individuales y con ello la tension total del modulo solar. La anchura optima de la celula Wopt en propiedades opto-electronicas dadas de la capa fotoactiva de semiconductores y de la capa delantera de electrodos esta, por lo tanto, fijada en llmites estrechos de tiempo.
La solution del problema de acuerdo con la invencion reside en una utilizacion de la conductividad suficientemente presente de la capa trasera metalica de electrodos para el apoyo del flujo de corriente, que deberla ser recibido por la capa delantera de electrodos. A tal fin la forma de una celula solar individual no esta configurada como rectangulo exacto, sino que presenta en un canto longitudinal unos ensanchamientos, en los que el flujo de corriente es recibido por la capa delantera de electrodos debilmente conductora a traves de la capa trasera de electrodos sobre la segunda llnea de estructuracion PA fabricada en estampacion especial. Los trayectos medios necesarios para la acumulacion de la corriente dentro de la capa delantera de electrodos se pueden reducir de esta manera. Por lo tanto, resultan perdidas reducidas de la resistencia en serie y nuevos grados de libertad en la configuration de la curva caracterlstica electrica de modulos solares de capa fina. En formatos de sustrato dado, se puede seleccionar casi libremente el numero de las celulas solares individuales y, por lo tanto, la relation de la tension / corriente del modulo solar. Estos son condiciones previas decisivas especialmente para aplicaciones para la carga de baterlas. Pero tambien en otras aplicaciones es ventajoso emplear modulos con tensiones mas bajas y corrientes mas altas, por ejemplo para poder configurar cadenas mas largas de celulas solares conectadas en serie dentro de una instalacion fotovoltaica grande.
Un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion con conexion en serie sobre un sustrato comprende, por lo tanto, al menos:
• una capa trasera de electrodos, que esta dividida por llneas de estructuracion PR,
• una capa fotoactiva de semiconductores, que esta dispuesta sobre la capa trasera de electrodos y esta
dividida por llneas de estructuracion PA y
• una capa delantera de electrodos, que esta dispuesta sobre el lado, opuesto a la capa trasera de
electrodos, de la capa fotoactiva de semiconductores y esta dividida por medio de llneas de estructuracion
PF.
A traves de la llnea de estructuracion PA se realiza una conexion electrica del electrodo delantero y del electrodo trasero de celulas individuales vecinas. Por lo demas, las llneas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos y cantos y las segundas llneas de estructuracion PA estan configurada con ensanchamientos y cantos, de tal manera que se reduce el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos.
Canto en el sentido de la presente invencion es una section de una llnea de estructuracion PA, PR o PR, que no comprende un ensanchamiento.
El modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion se puede estructurar en la llamada configuracion de sustrato o la llamada configuracion de superestratos. En ambas configuraciones se realiza la estructura a partir de
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
varias cajas finas, semiconductoras y metalicas sobre un material aislante en forma de placa.
Una configuracion ventajosa de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion con conexion en serie en configuracion de sustrato comprende al menos:
• una capa trasera de electrodos, que esta dispuesta sobre un sustrato y esta dividida por llneas de estructuracion PR,
• una capa fotoactiva de semiconductores, que esta dispuesta sobre la capa trasera de electrodos y que esta dividida por llneas de estructuracion PA y
• una capa delantera de electrodos, que esta dispuesta sobre la capa fotoactiva de semiconductores, en la que al menos la capa delantera de electrodos esta dividida por llneas de estructuracion PF en zonas y la capa delantera de electrodos de una primera zona esta conectada en conexion en serie con la capa trasera de electrodos de una segunda zona,
en el que las llneas de estructuracion PR son configuradas con ensanchamientos y cantos y las llneas de estructuracion PA son configuradas con ensanchamientos y cantos entre si, de tal manera que a traves de un trayecto medio reducido de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos se reduce una perdida ohmica.
En una configuracion preferida del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, la capa delantera de electrodos y la capa fotoactiva de semiconductores estan divididas por llneas de estructuracion PF en zonas.
El sustrato esta constituido aqul, por ejemplo, de vidrio con una transparencia a la luz relativamente reducida, pudiendo emplearse de la misma manera otros materiales aislantes de electricidad con resistencia deseada y comportamiento inerte frente a las etapas del proceso realizadas.
La capa trasera de electrodos de alta conductividad contiene, por ejemplo, un metal como molibdeno (Mo), aluminio (Al), cobre (Cu) o titanio (Ti) y se puede aplicar, por ejemplo, a traves de evaporacion o a traves de atomizacion catodica asistida por campo magnetico sobre el sustrato. La capa trasera de electrodos esta dividida por primera llneas de estructuracion PR.
Sobre la capa trasera de electrodos esta dispuesta una capa fotoactiva de semiconductores, que rellena tambien las llneas de estructuracion. Como capa fotoactiva de semiconductores es adecuada cualquier estructura de capas adecuada para la fabricacion de celulas solares de capa fina. Tal estructura de capas contiene con preferencia silicio amorfo, micromorfo o policristalino de diferente dotacion, telururo de cadmio (CdTE), arseniuro de galio (GaAs), sulfo-seleniuro de cobre, cinc y estano (CZTS), semiconductores organicos o sulfuro de seleniuro de cobre, cinc e indio (galio) (Cu(In, Ga) (S, Se)2). La capa fotoactiva de semiconductores esta dividida al menos por las llneas de estructuracion PA, pero puede estar dividida tambien adicionalmente por las llneas de estructuracion PF.
Sobre la capa fotoactiva de semiconductores esta dispuesta al menos una capa delantera de electrodos, que es en gran medida transparente para radiacion en la zona de la sensibilidad espectral, de manera que se debilita solo un poco la luz solar radiante. La capa delantera de electrodos rellena tambien las llneas de estructuracion PA en la capa fotoactiva de semiconductores, con lo que la capa delantera de electrodos de una primera zona se conecta con la capa trasera de electrodos de una segunda zona en la conexion en serie.
La capa la capa delantera de electrodos contiene con preferencia una capa de oxido metalico conductora transparente, en particular oxido de cinc (ZnO), oxido de cinc dotado con aluminio (ZnO:Al), oxido de cinc dotado con boro (ZnO:B), oxido de cinc dotado con indio (ZnO:In), oxido de cinc dotado con galio (ZnO:Ga), oxido de estano dotado con fluor (SnO2:F), oxido de estano dotado con antimonio (SnO2:Sb) u oxido de indio y estano (ITO). La capa delantera de electrodos se puede aplicar, por ejemplo, a traves de evaporacion, separacion qulmica de fase de gas (CVD) o a traves de atomizacion catodica asistida por campo magnetico sobre la capa fotoactiva de semiconductores. Antes de la separacion del electrodo delantera se puede aplicar para la mejora de las propiedades optoelectronicas tambien adicionalmente una capa tampon fina (por ejemplo, de II-VI semiconductores o III-IV semiconductores.
En el caso de la configuracion del sustrato, la capa delantera de electrodos y, dado el caso, tambien la capa fotoactiva de semiconductores estan dividida por llneas de estructuracion PF, con lo que se conectan en serie entre si las celula solares de capa fina individuales del modulo solar de capa fina.
Una configuracion ventajosa de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion con conexion en serie en configuracion de superestratos comprende al menos:
• una capa delantera de electrodos, que esta dispuesta sobre un sustrato transparente y esta dividida por llneas de estructuracion PF,
• una capa fotoactiva de semiconductores, que esta dispuesta sobre la capa delantera de electrodos y que
4
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
esta dividida por ilneas de estructuracion PA y
• una capa trasera de electrodos, que esta dispuesta sobre la capa fotoactiva de semiconductores, en la que ai menos la capa trasera de electrodos esta dividida por ilneas de estructuracion PR en zonas y la capa trasera de electrodos de una primera zona esta conectada en conexion en serie con la capa delantera de electrodos de una segunda zona,
en el que las llneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos y cantos y las llneas de estructuracion PA son configuradas con ensanchamientos y cantos entre si, de tal manera que se reduce el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos.
La configuracion en la configuracion de superestratos se realiza a traves de una estructura de capas sobre la superficie alejada de la luz de un sustrato transparente. El sustrato transparente esta constituido, por ejemplo, de vidrio extra blanco con contenido reducido de hierro, en el que se pueden emplear de la misma manera otros materiales aislantes de electricidad y opticamente transparentes con la resistencia deseada y comportamiento inerte frente a las etapas del proceso realizadas.
En esta configuracion del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invention, la capa delantera de electrodos esta dividida por llneas de estructuracion PF, la capa fotoactiva de semiconductores esta dividida por segundas llneas de estructuracion PA y al menos la capa trasera de electrodos, dado el caso tambien la capa de absorcion adyacente, estan divididas por terceras llneas de estructuracion PR. La conexion en serie de las celulas solares de capa fina individuales se realiza en este caso a traves de la conexion de la capa trasera de electrodos de una primera zona con la capa delantera de electrodos de una segunda zona.
En el modulo de capa fina de acuerdo con la invencion, las llneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos y cantos y las llneas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos y cantos entre si, de tal forma que el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores esta reducida a traves de la capa delantera de electrodos.
La corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores es absorbida a traves del electrodo delantero y es transmitida a traves de la segunda llnea de estructuracion PA hacia la capa trasera de electrodos de la celula solar de capa fina que sigue en conexion en serie. Los ensanchamientos de la segunda llnea de estructuracion PA conducen a que la corriente no fluya ya en bandas rectas paralelas a la direction de la conexion longitudinal o conexion en serie de la celula solar de capa fina a traves de la capa delantera de electrodos, sino que sigue la trayectoria de la resistencia electrica minima. A traves de los ensanchamientos de la segunda linea de estructuracion PA se reduce la distancia media de diferentes zonas de la capa delantera de electrodos con respecto a la segunda linea de estructuracion PA. De esta manera se reduce el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos y se reduce la resistencia electrica media a traves de la capa delantera de electrodos. La corriente electrica se conduce a traves de la linea de estructuracion PA a la capa trasera de electrodos mejor conductora de electricidad. Esto conduce a una resistencia total mas reducida de la celula solar de capa fina.
En otra configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, tambien las lineas de estructuracion PF estan configuradas con ensanchamientos y cantos similares. A traves de esta medida se puede incrementar la superficie fotovoltaica activa de cada celula solar de capa fina individual, puesto que se reduce la superficie fotovoltaica inactiva entre la segunda linea de estructuracion PA y la tercera linea de estructuracion PR vecina.
En otra configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, los ensanchamientos de la linea de estructuracion PR, de las lineas de estructuracion PA y PR o de las lineas de estructuracion PR, PA y PF estan configuradas de manera que terminan en punta.
En otra configuracion ventajosa del modulo de solar de capa fina de acuerdo con la invencion, los ensanchamientos estan configurados por al menos las llneas de estructuracion PR, dado el caso tambien las llneas de estructuracion PA y/o PF en forma de triangulo.
En otra configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, los ensanchamientos de las lineas de estructuracion PA estan configurados de forma lineal o rectangular. Esta configuracion de las lineas de estructuracion PA se puede realizar de manera especialmente sencilla desde el punto de vista tecnico.
En otra configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, los ensanchamientos de llneas de estructuracion vecinas PR, PA y PF estan configurados al menos aproximadamente paralelos adyacentes entre si. De esta manera se reduce la superficie fotovoltaica inactiva entre las llneas de estructuracion PF, PA y PR y se incrementa la superficie fotovoltaica activa de cada celula solar de capa fina individual. En este caso, los ensanchamientos de las lineas de estructuracion PR, PA y dado el caso PF estan dirigidos en la misma direccion
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
(por ejemplo, perpendicularmente a la extension de las ilneas de estructuracion), es decir, que las ilneas de estructuracion estan ensanchadas, respectivamente, en la misma direccion (por ejemplo, perpendicularmente a su extension). De esta manera, las llneas de estructuracion PR, PA y, dado el caso, PF estan provistas con ensanchamientos dirigidos en la misma direccion.
El trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos, que se designa a continuacion tambien como foto corriente, es con preferencia menor o igual que la anchura optima de las celulas wopt.
Como ya se ha descrito al principio, en la practica se ha mostrado que el rendimiento de una celula solar de capa fina individual se reduce a medida que se incrementa la anchura de la celula solar. Esto es consecuencia, entre otras cosas, de la resistencia ohmica creciente con la anchura de las celulas, que resulta en primer termino a partir de la conductividad limitada del electrodo delantero transparente. A la inversa, a medida que se reduce la anchura de las celulas, se incrementa la porcion relativa de la superficie opto-electronica inactiva que se necesita para las llneas de estructuracion. La anchura optima de las celulas Wopt que resulta a partir de estos dos efectos opuestos depende, en la conexion en serie convencional, esencialmente de la tension de la densidad de la foto corriente de una celula solar respectiva. Como han mostrado los ensayos, la anchura optima de las celulas wopt en un modulo solar de capa fina-CIS o CIGS con una tension de marcha en vaclo de aproximadamente 0,5 V y densidades de foto corriente comparativamente altas es aproximadamente de 5 mm a 10 mm y con preferencia de 4,5 a 6,5 mm. En el caso de celulas solares con altas tensiones de marcha en vaclo y densidades de foto corriente comparativamente bajas, como por ejemplo celulas solares de silicio amorfo con una tension de marcha en vaclo de aproximadamente 0,9 V, la anchura optima de las celulas Wopt es, por ejemplo, de 7 mm a 15 mm y con preferencia de 7,5 mm a 10,5 mm.
En otra configuration ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invention, los ensanchamientos de la llnea de estructuracion PR estan configurados con una distancia minima d con respecto a la linea de estructuracion PF de la celula vecina inferior o igual a la anchura optima de las celulas w0pt. La linea de estructuracion PF relevante para la distancia d se encuentra sobre el lado alejado de la linea de estructuracion PA siguiente (ver para ilustracion, por ejemplo, la figura 4). La linea de estructuracion PF relevante delimita la capa delantera de electrodos con respecto a la celula solar de capa fina precedente en la conexion en serie.
En una configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, los ensanchamientos estan configurados con una distancia 'a' a largo de las llneas de estructuracion, siendo la distancia 'a' menor o igual al doble de la distancia de wopt. Esto tiene la ventaja especial de que la foto corriente generada entre los dos ensanchamientos es menor o igual a la anchura optima de las celulas w0pt, para llegan a traves de la linea de estructuracion PA hacia el electrodo trasero.
En otra configuracion ventajosa del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, la capa trasera de electrodos tiene una resistencia electrica de la superficie mas reducida al menos en el factor 10, con preferencia en el factor 100 que la capa delantera de electrodos. De esta manera, es posible reducir la anchura de base bFR de los ensanchamientos de la linea de estructuracion PR del electrodo trasero. Una reduction de la anchura de base bFR conduce a una reduccion de la superficie fotoelectrica inactiva y, por lo tanto, conduce a una elevation del rendimiento.
Otro aspecto de la invencion comprende un metodo para la fabrication y conexion en serie de un modulo solar de capa fina en una llamada configuracion de sustrato, en el que:
a) una capa trasera de electrodos es separada sobre un sustrato y la capa trasera de electrodos es dividida por llneas de estructuracion PR,
b) una capa fotoactiva de semiconductores es separada sobre la capa trasera de electrodos y la capa fotoactiva de semiconductores es dividida por segundas llneas de estructuracion PA y
c) una capa delantera de electrodos es separada sobre la capa fotoactiva de semiconductores, la capa delantera de electrodos y la capa fotoactiva de semiconductores estan divididas por terceras llneas de estructuracion PF en zonas y la capa delantera de electrodos de una primera zona esta conectada en conexion en serie con la capa trasera de electrodos de una segunda zona (6),
en el que las primeras lineas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos y cantos y la segunda linea de estructuracion PA esta configurada con ensanchamientos y cantos entre si, de tal manera que se reduce el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos.
Otro aspecto de la invencion comprende un metodo de acuerdo con la invencion para la fabricacion y conexion en serie de un modulo solar de capa fina en una llamada configuracion de superestratos, en el que:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
a) una capa delantera de electrodos es separada sobre un sustrato transparente y la capa delantera de electrodos es dividida por lineas de estructuracion PF,
b) una capa fotoactiva de semiconductores es separada sobre la capa delantera de electrodos y la capa fotoactiva de semiconductores es dividida por segundas lineas de estructuracion PA y
c) una capa trasera de electrodos es separada sobre la capa fotoactiva de semiconductores, la capa trasera de electrodos y la capa fotoactiva de semiconductores estan divididas por terceras lineas de estructuracion PR en zonas y la capa trasera de electrodos de una primera zona esta conectada en conexion en serie con la capa delantera de electrodos de una segunda zona,
en el que las lineas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos y cantos y las lineas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos y cantos entre si, de tal manera que se reduce el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores a traves de la capa delantera de electrodos.
Otro aspecto de la invencion comprende la utilization del metodo de acuerdo con la invention para la fabrication y conexion en serie de un modulo solar de capa fina, en particular de un modulo solar de capa fina de silicio amorfo, micromorfo o policristalino, telururo de cadmio (CdTe), arseniuro de galio (GaAs), semiconductores basados en cesterita como sulfo-seleniuro de cobre, cinc y estano (CZTS) semiconductores basados en calcopiritas como sulfuro de seleniuro de cobre e indio (galio) (Cu(In, Ga) (S, Se)2) o semiconductores organicos.
Breve description de los dibujos
A continuation se explica en detalle la invencion con la ayuda de figuras y de un ejemplo. No estan representadas totalmente a escala exacta. La invencion no esta limitada de ninguna manera por las figuras. En este caso:
La figura 1 muestra una representation esquematica de la section transversal de un ejemplo de realization del modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion con dos celulas solares de capa fina conectadas en serie.
La figura 2 muestra una representacion de la seccion transversal a lo largo de la linea de intersection A-A' de la figura 1.
La figura 3 muestra una representacion esquematica del flujo de la corriente a traves de dos celulas solares de capa fina conectadas en serie.
La figura 4 muestra una representacion esquematica de la secuencia de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 5 muestra una representacion esquematica de una configuration alternativa de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 6 muestra una representacion esquematica de una configuracion alternativa de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 7 muestra una representacion esquematica de una configuracion alternativa de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 8 muestra una representacion esquematica de una configuracion alternativa de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 9 muestra una representacion esquematica de la seccion transversal de un ejemplo de realizacion alternativo (estructura de superestratos) de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion.
La figura 10 muestra una representacion esquematica de la secuencia de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion (estructura de superestratos).
La figura 11 muestra un diagrama de flujo detallado del metodo de acuerdo con la invencion, y
La figura 12 muestra un diagrama de flujo detallado de una forma de realizacion alternativa del metodo de
acuerdo con la invencion.
Descripcion detallada de los dibujos
En la figura 1 se ilustra un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion, designado con el signo de referencia 1. El modulo solar de capa fina 1 comprende una pluralidad de celulas solares 1.1, 1.2 conectadas en serie en forma integrada, dos de las cuales se representan en la figura 1. La figura 2 muestra una representacion de la seccion transversal a lo largo de la linea de interseccion de la figura 1. La direction L indica la direction longitudinal o la direccion paralelamente a las lineas de estructuracion, la direccion Q indica la direccion transversal perpendicularmente a las lineas de estructuracion del modulo solar de capa fina 1.
El modulo solar de capa fina 1 tiene una estructura que corresponde a la llamada configuracion de sustrato. Es decir, que dispone de un sustrato 2 aislante electrico con una estructura de capas 10 aplicada encima de capas finas. La estructura de capas 10 esta dispuesta sobre la superficie III del lado de entrada de la luz del sustrato 2. El sustrato 2 esta constituido aqui, por ejemplo, de vidrio, que puede presentar tambien una transparencia a la luz relativamente reducida (pero no necesariamente).
La estructura de capas 10 comprende una capa trasera de electrodos 3 dispuesta sobre la superficie III del sustrato
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
2. La capa trasera de electrodos 3 esta dividida por ilneas de estructuracion PR. La capa trasera de electrodos 3 contiene, por ejemplo, un metal opaco como molibdeno (Mo) y se puede aplicar, por ejemplo, a traves de evaporation o a traves de atomization catodica asistida por campo magnetico sobre el sustrato 2. La capa trasera de electrodos 3 tiene un espesor de capa de 100 a 600 nm, que tiene por ejemplo 500 nm. La capa trasera de electrodos 3 tiene una resistencia superficial electrica de 1 ohmio/cuadrado a 0,01 ohmio/cuadrado y por ejemplo de 0,1 ohmio/cuadrado.
Sobre la capa cuadrada de electrodos 3 esta separada una capa fotoactiva de semiconductores 4. La capa fotoactiva de semiconductores 4 esta dividida por llneas de estructuracion PA. La capa fotoactiva de semiconductores 4 contiene, por ejemplo, un semiconductor dotado, cuya distancia de la banda esta en condiciones con preferencia de absorber una portion lo mas grande posible de la luz solar. La capa fotoactiva de semiconductores 4 comprende, por ejemplo, una capa de absorcion 4.1 y una capa tampon 4.2. La capa de absorcion 4.1 contiene, por ejemplo, un semiconductor de calcopirita conductor-p, por ejemplo una conexion del grupo Cu(In, Ga) (S, Se)2. La capa de absorcion 4.1 tiene, por ejemplo, un espesor de capa de 0,5 pm a 5 pm y, por ejemplo, de aproximadamente 2 pm.
Sobre la capa de absorcion 4.1 esta separada una capa tampon 4.2, que esta constituida aqul, por ejemplo, por una capa individual de sulfuro de cadmio (CdS) y por una capa individual de oxido de cinc intrlnseco (i-ZnO), lo que no se representa en detalle en la figura 1.
Sobre la capa tampon 4.2 esta aplicada una capa delantera de electrodos 5, por ejemplo, a traves de pulverization catodica. La capa delantera de electrodos 5 rellena tambien las llneas de estructuracion PA, con lo que se forma una conexion de llnea electrica entre la capa delantera de electrodos 5 de una primera zona 6.1 y la capa trasera de electrodos 3 de una segunda zona 6.2. La capa delantera de electrodos 5 es transparente para radiation en la zona espectral visible (“electrodo de ventaja”), de manera que a luz solar incidente solamente se debilita un poco. La capa delantera de electrodos 5 transparente se basa, por ejemplo, en un oxido metalico dotado, por ejemplo oxido de cinc dotado con aluminio (Al) conductor-n (ZnO:Al). Tal capa delantera de electrodos 5 se designa, en general, como capa-TCO (TCO = Oxido Conductor Transparente). A traves de la capa delantera de electrodos 5 se forma en comun con la capa tampon 4.2 y la capa de absorcion 4.1 una heterotransicion (es decir, una secuencia de capas de tipo de conduction opuesto). En este caso, la capa tampon 4.2 puede provocar una adaptation electronica entre el material semiconductor de la capa de absorcion 4.1 y el material de la capa delantera de electrodos 5. La capa delantera de electrodos 5 tiene un espesor de capa de 100 nm a 2000 nm, que tiene, por ejemplo, 1000 nm. La capa delantera de electrodos 5 tiene una resistencia superficial de 5 ohmios/cuadrado hasta 20 ohmios/cuadrado y tiene por ejemplo 10 ohmios/cuadrado. La capa delantera de electrodos 5 y la capa fotoactiva de semiconductores 4 estan divididas por llneas de estructuracion PF en celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 individuales.
Para la protection contra influencias del medio ambiente, sobre la capa delantera de electrodos 5 esta aplicada una capa adhesiva 8 que esta constituida, por ejemplo, de un pollmero, que sirve para el encapsulamiento de la estructura de capas 10. La superficie III del lado de entrada de la luz del sustrato 2 y la superficie lI del lado de salida de la luz de un sustrato transparente 9 estan conectadas fijamente entre si por medio de la capa adhesiva 8. La capa adhesiva 8 es aqul, por ejemplo, una capa adhesiva termoplastica, que se puede deformar plasticamente a traves de calentamiento y durante la refrigeration se conectan fijamente entre si el sustrato 2 y el sustrato transparente 9. Capa adhesivas 8 adecuadas para el encapsulamiento son, por ejemplo, laminas de polivinilo butiral (PVB) o laminas de etileno vinil acetato (EVA). Las laminas de polivinilo butiral (PVB) o laminas de etileno vinil acetato (EVA) tienen, por ejemplo, un espesor de 1 mm.
El sustrato transparente 9 esta constituido, por ejemplo, de vidrio extra blanco con contenido reducido de hierro, pudiendo ajustarse de la misma manera otros materiales aislantes electricos con resistencia y comportamiento inerte deseados frente a las etapas realizadas del proceso.
Aunque en la figura 1 y en la figura 2 no se representa en detalle, un intersticio marginal circundante entre el sustrato 2 y el sustrato transparente 9 esta obturado con un material de obturation que sirve como barrera para el agua. La obturation mejora la estabilidad a largo plazo del modulo solar de capa fina 1 a traves de una inhibition de la entrada de agua y reduce la corrosion de las diferentes capas de la estructura de capas 10. Un material de capas adecuado es, por ejemplo, poliisobutileno (PIB).
La figura 3 muestra una representation esquematica del flujo de corriente a traves de dos celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 conectadas en serie. La corriente electrica generada en la capa fotoactiva de semiconductores 4 es acumulada en la capa delantera de electrodos 5 de una primera zona 6.1 y es conducid a lo largo de la trayectoria de la corriente 11 hacia la llnea de estructuracion PA. La conduccion de la corriente electrica hacia la capa trasera de electrodos 2 de una segunda zona 6.2 se realiza a traves de la llnea de estructuracion PA.
En el ejemplo representado aqul, tanto la conexion de la tension positiva (+) resultante como tambien la conexion de la tension negativa (-) resultante del modulo solar de capa fina 1 se conducen sobre la capa trasera de electrodos 3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
y contacta alii electricamente. El modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invention contiene, por ejemplo, aproximadamente 100 celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 conectadas en serie y presenta una tension de marcha en vaclo de aproximadamente 50 voltios. La anchura c de una celula solar de capa fina individual tiene de 3 mm a 20 mm y tiene, por ejemplo, 10 mm.
La figura 4 muestra una representation esquematica de la secuencia de las llneas de estructuracion PR, PA y PF de cuatro zonas 6.0, 6.1, 6.2 y 6.3 conectadas en serie. La distancia de llneas de estructuracion PR vecinas as! como la distancia de llneas de estructuracion PA vecinas corresponde a la anchura c de las celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 individuales.
Las llneas de estructuracion PR presentan ensanchamientos 7.10 y las llneas de estructuracion PA presentan ensanchamientos 7.20. Las llneas de estructuracion PR y PA vecinas estan configuradas aproximadamente paralelas entre si o bien tienen un desarrollo paralelo. Los ensanchamientos 7.10 de las llneas de estructuracion PR y los ensanchamientos 7.20 de las llneas de estructuracion PA tienen, respectivamente, una distancia 'a' de por ejemplo 12 mm. La distancia 'a' corresponde en este caso aproximadamente al doble de la anchura optima de las celulas wopt de 6 mm. Entre los ensanchamientos 7.10 se extienden las llneas estructuracion PR en direction longitudinal L a lo largo de los cantos 7.11. La anchura de base bPR de los ensanchamientos 7.10 tiene por ejemplo 2 mm. La longitud b1 de los cantos 7.11 tiene por ejemplo 10 mm. La longitud b2 de los cantos 7.20 de las llneas de estructuracion PA tiene por ejemplo 1 mm. La distancia minima d de un ensanchamiento 7.10 de una linea de estructuracion PR con respecto a la linea de estructuracion PF vecina, colocada delante en la direccion de la conexion en serie L corresponde a la anchura optima de las celulas Wopt y tiene por ejemplo 6 mm. Las lineas de estructuracion PF estan realizadas en este ejemplo de realization sin ensanchamientos y presentan solamente un canto continuo 7.31. Los ensanchamientos 7.10, 7.20 estan ensanchados en cada caso perpendicularmente (en direccion contraria Q) a la extension (direccion L) de las lineas de estructuracion PA, PR.
Las trayectorias de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores 4 a traves de la capa delantera de electrodos 5 estan identificadas por medio de flechas con el numero de referencia 11. Las trayectorias de la corriente 11 se extienden a lo largo del recorrido con la resistencia minima, con lo que se reduce el trayecto medio de la corriente a traves de la capa delantera de electrodos 5 en comparacion con las celulas solares conectadas en serie de acuerdo con el estado de la tecnica. Un desplazamiento del transporte de la corriente desde la capa delantera de electrodos 5 de resistencia mas elevada hacia la capa trasera de electrodos 3 de resistencia mas baja da como resultado una resistencia general mas baja de la celula solar de capa fina.
La figura 5 muestra una representacion esquematica de una configuration alternativa de las lineas de estructuracion PR, PA y PF de cuatro zonas 6.0, 6.2, 6.2 y 6.3 conectadas en serie. Las lineas de estructuracion PF estan configuradas con ensanchamientos 7.30 y cantos 7.31. Las lineas de estructuracion PR, PA y PF estan configuradas adyacentes aproximadamente paralelas entre si o bien tienen un desarrollo paralelo. Los ensanchamientos 7.10, 7.20 y 7.30 estan ensanchados en cada caso perpendicularmente (en contra de la direccion Q) a la extension (direccion L) de las lineas de estructuracion PA, PR o bien PF.
La longitud b3 de los cantos 7.31 tiene por ejemplo 11 mm. De esta manera se reduce al minimo la superficie fotovoltaica inactiva entre la linea de estructuracion PA y la linea de estructuracion vecina PF y se incrementa la superficie fotovoltaica activa de cada celula solar de capa fina individual 1.1, 1.2, 1.3.
La figura 6 muestra una representacion esquematica de otra configuracion alternativa de las llneas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invencion. Los ensanchamientos 7.20 de las llneas de estructuracion PA estan configurados de forma lineal en este ejemplo de realizacion. La longitud b2 de los cantos 7.21 corresponde en este ejemplo a la distancia 'a' de los ensanchamientos 7.20.
La figura 7 muestra una variante del ejemplo de realizacion de la figura 6. La distancia d entre la linea de estructuracion PR y la linea de estructuracion PF de dos zonas vecinas se reduce en comparacion con la figura 5, siendo incrementada al mismo tiempo la longitud b1 del canto 7.11 y siendo reducida la anchura de la base bPR.
La figura 8 muestra una representacion esquematica de otra configuracion alternativa de las llneas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invencion. Los ensanchamientos 7.10 de las llneas de estructuracion PR y los ensanchamientos 7.20 de las llneas de estructuracion PA estan configurados redondeados y terminando en punta. La longitud b1 del canto 7.11 de la linea de estructuracion PR y la longitud b2 del canto 7.21 de la linea de estructuracion PA pueden ser en el caso llmite tambien 0, de manera que las llneas de estructuracion PR y PA solamente estan constituidas por ensanchamientos redondeados 7.10, 7.20. La forma redondeada de los ensanchamientos 7.20 posibilita un acortamiento especialmente efectivo del trayecto medio de las trayectorias de la corriente 11 en la capa delantera de electrodos 5.
La figura 9 muestra una representacion esquematica de la section transversal de un ejemplo de realizacion alternativo del modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invencion con dos celulas solares de capa fina 1.1, 1.2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
conectadas en serie. El modulo solar de capa fina 1 tiene una estructura que corresponds a la llamada configuracion de superestratos, es decir, que dispone de un sustrato transparente 9 con una estructura de capas 10 colocada encima formada de capas finas. La estructura de capas 10 comprende una capa delantera de electrodos 5 dispuesta sobre la superficie II en el lado de salida de la luz, que esta dividida por llneas de estructuracion PF. Sobre la capa delantera de electrodos 5 esta separada una capa fotoactiva de semiconductores 4. La capa fotoactiva de semiconductores 4 esta dividida por llneas de estructuracion PA. Sobre la capa fotoactiva de semiconductores 4 esta dispuesta una capa trasera de electrodos 5, que rellena tambien las llneas de estructuracion PA. La capa trasera de electrodos 3 y la capa fotoactiva de semiconductores 4 estan divididas por llneas de estructuracion PR en celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 individuales. La conexion en serie de las celulas solares de capa fina 1.1, 1.2 individuales se realiza a traves de llneas de estructuracion PA, que conectan de forma conductora de electricidad la capa trasera de electrodos 3 de una primera zona 6.1 con la capa delantera de electrodos 5 de una segunda zona 6.1. Los materiales y los parametros de los materiales de los sustratos 2, 9 y de la estructura de capas 10 corresponden al ejemplo de realization de un modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invention en configuracion de sustrato en la figura 1. La capa de absorcion 4.1 contiene, por ejemplo, un absorbedor conductor-p como teluluro de cadmio (CdTe).
La figura 210 muestra una representation esquematica de la secuencia de las llneas de estructuracion PR, PA y PF de un modulo solar de capa fina de acuerdo con la invencion en configuracion de superestratos, como se representa de forma ejemplar en la figura 9.
La figura 11 muestra un diagrama de flujo detallado del metodo de acuerdo con la invencion para la fabrication y conexion en serie de un modulo solar de capa fina 1 de acuerdo con la invencion de sustrato. En una primera etapa a) se separa una capa trasera de electrodos 3 sobre un sustrato 2 y se divide la capa trasera de electrodos 3 por llneas de estructuracion PR. En una segunda etapa b) se separa una capa fotoactiva de semiconductores 4 sobre la capa trasera de electrodos 3 y se divide la capa fotoactiva de semiconductores 4 por llneas de estructuracion PA. En una tercer etapa c) se separa una capa delantera de electrodos 5 sobre la capa fotoactiva de semiconductores 4, se dividen la capa delantera de electrodos 5 y la capa fotoactiva de semiconductores 4 por llneas de estructuracion PF en zonas 6 y se conecta la capa delantera de electrodos 5 de una primera zona 6 en conexion en serie con la capa trasera de electrodos 3 de una segunda zona 6. En este caso, las llneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos 7.20 y cantos 7.21 entre si de tal manera que el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores 4 se reduce a traves de la capa delantera de electrodos 5.
Las incisiones para las llneas de estructuracion PR, PA y PF se configuran mediante el empleo de una tecnologla de estructuracion adecuada, como escritura por laser, por ejemplo con un laser-Nd:YAG o por procesamiento mecanico, por ejemplo a traves de corte y rayado.
La figura 12 muestra un diagrama de flujo detallado de una forma de realizacion alternativa del metodo de acuerdo con la invencion para la fabricacion y conexion en serie de un modulo solar de capa final 1 de acuerdo con la invencion en configuracion de superestratos. En una primera etapa a) se separa una capa delantera de electrodos 6 sobre un sustrato transparente 9 y se divide la capa delantera de electrodos 5 por medio de llneas de estructuracion PP. En una segunda etapa b) se separa una capa fotoactiva de semiconductores 4 sobre la capa delantera de electrodos 5 y la capa fotoactiva de semiconductores 4 se divide por medio de llneas de estructuracion PA. En una tercera etapa c) se separa una capa trasera de electrodos 3 sobre la capa fotoactiva de semiconductores 4, se dividen la capa trasera de electrodos 3 y la capa fotoactiva de semiconductores 4 a traves de llneas de estructuracion PR en zonas 6 y se conecta la capa trasera de electrodos 3 de una primera zona 6 en conexion en serie con la capa delantera de electrodos 5 de una segunda zona 6. En este caso, las llneas de estructuracion PR se configuran con ensanchamientos 7.10 y cantos 7.11 y las llneas de estructuracion PA se configuran con ensanchamientos 7.20 y 7.21 entre si, de tal manera que el trayecto medio de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores 4 se reduce a traves de la capa delantera de electrodos.
Lista de signos de referencia
- 1
- Modulo solar de capa fina
- 1.1, 1.2, 1.3
- Celula solar de capa fina
- 2
- Sustrato
- 3
- Capa trasera de electrodos
- 4
- Capa fotoactiva de semiconductores
- 4.1
- Capa de absorcion
- 4.2
- Capa tampon
- 5
- Capa delantera de electrodos
- 6, 6.0, 6.1,
- 6.2, 6.3 Zona
- 7.10, 7.20,
- 7.30 Ensanchamiento
- 7.11, 7.21,
- 7.31 Canto
- 8
- Capa adhesiva
- 9
- Sustrato transparente
- 10 Estructura de capas
- 11 Flujo de la corriente, trayectoria de la corriente
- a Distancia de los ensanchamientos 7.10, 7.20, 7.30
- b1 Longitud del canto 7.11
- 5
- b2 Longitud del canto 7.21
- b3 Longitud del canto 7.31
- BF Zona de la capa delantera de electrodos
- bFR Anchura basica de los ensanchamientos
- BR Zona de la capa trasera de electrodos 3
- 10
- c Anchura de una celula solar de capa fina 1.1, 1.2, 1.3
- d Distancia
- Wopt Anchura optima de las celulas
- PR Llnea de estructuracion PR
- PA Llnea de estructuracion PA
- 15
- PF Llnea de estructuracion PF
- II Superficie del sustrato transparente 9 en el lado de salida de la luz
- III Superficie del sustrato 2 en el lado de entrada de la luz
- Q Direccion transversal
- L Direccion longitudinal de la conexion en serie
- 20
- A-A' Llnea de interseccion
Claims (14)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. - Modulo solar de capa fina (1) con conexion en serie, que comprende al menos:• una capa trasera de electrodos (3), que esta dividida por llneas de estructuracion PR en zonas BR,• una capa fotoactiva de semiconductores (4), que esta dispuesta sobre la capa trasera de electrodos (3) y esta dividida por llneas de estructuracion PA y• una capa delantera de electrodos (5), que esta dispuesta sobre el lado, opuesto a la capa trasera de electrodos (3), de la capa fotoactiva de semiconductores (4) y esta dividida por llneas de estructuracion PF en zonas BF,en el que zonas BF de la capa delantera de electrodos (5) estan conectadas electricamente con zonas BR vecinas de la capa trasera de electrodos (3) a traves de llneas de estructuracion PA en conexion en serie, caracterizado por que las llneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos (7.10) y cantos (7.11) y las llneas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos (7.20) y cantos (7.21) entre si, de tal manera que a traves de un recorrido medio reducido de la corriente generada en la capa fotoactiva de semiconductores (4) a traves de la capa delantera de electrodos (5) se reduce una perdida ohmica.
- 2. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las llneas de estructuracion PF estan configuradas con ensanchamientos (7.30) y cantos (7.31).
- 3. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que los ensanchamientos (7.10, 7.20, 7.30) de la llnea de estructuracion PR, de la llnea de estructuracion PR y PA o de la llnea de estructuracion PR, PA y PF estan configuradas de manera que terminan en punta.
- 4. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los ensanchamientos (7.10, 7.20 o 7.30) de al menos una de las llneas de estructuracion PR, PA o PF estan configurados de forma triangular.
- 5. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los ensanchamientos (7.20) de la llnea de estructuracion PA estan configurados de forma lineal o rectangular.
- 6. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los ensanchamientos (7.10, 7.20, 7.30) de llneas de estructuracion PR, PA y PF vecina estan configurados al menos aproximadamente paralelos adyacentes.
- 7. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la capa trasera de electrodos (3) presenta una resistencia superficial electrica mas reducida, con preferencia una resistencia superficial electrica mas reducida en un factor 10 y de manera especialmente preferida una resistencia superficial electrica mas reducida en un factor 100 que la capa delantera de electrodos (5).
- 8. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la distancia minima d de los ensanchamientos (7.10) de la linea de estructuracion PR con respecto a la linea de estructuracion PF de una zona vecina es inferior o igual a la anchura optima de las celulas Wopt de 5 mm a 15 mm.
- 9. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la distancia a de los ensanchamientos (7.10) de la linea de estructuracion PR es menos o igual a la anchura optima de las celulas w0pt de 5 mm a 15 mm.
- 10. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la capa trasera de electrodos (3) contiene un metal, en particular molibdeno (Mo), aluminio (Al), cobre (Cu), titanio (Ti) y/o la capa delantera de electrodos (5) contiene una capa metalica conductora transparente, en particular oxido de cinc (ZnO), oxido de cinc dotado con aluminio (ZnO:Al), oxido de cinc dotado con boro (ZnO:B), oxido de cinc dotado con indio (ZnO:In), oxido de cinc dotado con galio (ZnO:Ga), oxido de estano dotado con fluor (SnO2:F), oxido de estano dotado con antimonio (SnO2:Sb) u oxido de indio y estano (ITO).
- 11. - Modulo solar de capa fina (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la capa fotoactiva de semiconductores (4) contiene silicio amorfo, micromorfo o policristalino, telururo de cadmio (CdTE), semiconductores organicos, arseniuro de galio (GaAs), semiconductores basados en calcopirita o cesterita.
- 12. - Metodo para la fabricacion y conexion en serie de un modulo solar de capa fina (1), en el que:a) una capa trasera de electrodos (3) es separada sobre un sustrato (2) y la capa trasera de electrodos (3) es dividida por lineas de estructuracion PR,b) una capa fotoactiva de semiconductores (4) es separada sobre la capa trasera de electrodos (3) y la capa1251015202530fotoactiva de semiconductores (4) es dividida por ilneas de estructuracion PA yc) una capa deiantera de eiectrodos (5) es separada sobre ia capa fotoactiva de semiconductores (4), ia capa deiantera de eiectrodos (5) y ia capa fotoactiva de semiconductores (4) estan divididas por ilneas de estructuracion PF en zonas (6) y ia capa deiantera de eiectrodos (5) de una primera zona (6) esta conectada en conexion en serie con ia capa trasera de eiectrodos (3) de una segunda zona (6),en ei que ias ilneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos (7.10) y cantos (7.11) y ias ilneas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos (7.20) y cantos (7.21) entre si, de tai manera que a traves de un trayecto medio reducido de ia corriente generada en ia capa fotoactiva de semiconductores (4) a traves de ia capa deiantera de eiectrodos (5) se reduce una perdida ohmica.
- 13. - Metodo para ia fabricacion y conexion en serie de un moduio soiar de capa fina (1), en ei que:a) una capa deiantera de eiectrodos (5) es separada sobre un sustrato transparente (9) y ia capa deiantera de eiectrodos (5) es dividida por ilneas de estructuracion PF,b) una capa fotoactiva de semiconductores (4) es separada sobre ia capa deiantera de eiectrodos (5) y ia capa fotoactiva de semiconductores (4) es dividida por ilneas de estructuracion PA yc) una capa trasera de eiectrodos (3) es separada sobre ia capa fotoactiva de semiconductores (4), ia capa trasera de eiectrodos (3) y ia capa fotoactiva de semiconductores (4) estan divididas por ilneas de estructuracion PR en zonas (6) y ia capa trasera de eiectrodos (3) de una primera zona (6) esta conectada en conexion en serie con ia capa deiantera de eiectrodos (5) de una segunda zona (6),en ei que ias ilneas de estructuracion PR estan configuradas con ensanchamientos (7.10) y cantos (7.11) y ias ilneas de estructuracion PA estan configuradas con ensanchamientos (7.20) y cantos (7.21) entre si, de tai manera que a traves de un trayecto medio reducido de ia corriente generada en ia capa fotoactiva de semiconductores (4) a traves de ia capa deiantera de eiectrodos (5) se reduce una perdida ohmica.
- 14. - Utiiizacion dei metodo de acuerdo con ia reivindicacion 12 o 13 para ia fabricacion y conexion en serie de un moduio soiar de capa fina, en particuiar de un moduio soiar de capa fina de siiicio amorfo, micromorfo o poiicristaiino, teiururo de cadmio (CdTe), arseniuro de gaiio (GaAs), semiconductores basados en caicopirita o cesterita o semiconductores organicos.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11181769 | 2011-09-19 | ||
| EP11181769 | 2011-09-19 | ||
| PCT/EP2012/068171 WO2013041467A1 (de) | 2011-09-19 | 2012-09-14 | Dünnschichtsolarmodul mit serienverschaltung und verfahren zur serienverschaltung von dünnschichtsolarzellen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2564885T3 true ES2564885T3 (es) | 2016-03-29 |
Family
ID=46970249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES12768756.4T Active ES2564885T3 (es) | 2011-09-19 | 2012-09-14 | Módulo solar de capa fina con conexión en serie y método para la conexión en serie de células solares de capa fina |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140246070A1 (es) |
| EP (1) | EP2758993B1 (es) |
| JP (1) | JP5901773B2 (es) |
| KR (1) | KR101652607B1 (es) |
| CN (1) | CN103797585B (es) |
| ES (1) | ES2564885T3 (es) |
| WO (1) | WO2013041467A1 (es) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9935214B2 (en) | 2015-10-12 | 2018-04-03 | International Business Machines Corporation | Liftoff process for exfoliation of thin film photovoltaic devices and back contact formation |
| EP3196012A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-26 | AGC Glass Europe | Organic photovoltaic assembly and process of manufacture |
| DE102016116192B3 (de) | 2016-08-31 | 2017-11-23 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Photovoltaikmodul mit integriert serienverschalteten Stapel-Solarzellen und Verfahren zu seiner Herstellung |
| CN206697508U (zh) * | 2017-05-19 | 2017-12-01 | 米亚索能光伏科技有限公司 | 薄膜电池光伏组件 |
| 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 |
| CN111448671A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-07-24 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 半透明薄膜太阳能模块 |
| US11837675B2 (en) * | 2017-09-29 | 2023-12-05 | Cnbm Research Institute For Advanced Glass Materials Group Co., Ltd. | Semitransparent thin-film solar module |
| EP3573110A1 (de) * | 2018-05-25 | 2019-11-27 | (CNBM) Bengbu Design & Research Institute for Glass Industry Co., Ltd. | Solarmodul mit vergrösserter aperturfläche |
| CN110311014B (zh) * | 2019-07-08 | 2020-11-24 | 绵阳金能移动能源有限公司 | 一种降低柔性铜铟镓硒太阳电池串联电阻的方法 |
| DE102019129355A1 (de) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | Heliatek Gmbh | Photovoltaisches Element mit verbesserter Effizienz bei Verschattung und Verfahren zur Herstellung eines solchen photovoltaischen Elements |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2024662A1 (en) * | 1989-09-08 | 1991-03-09 | Robert Oswald | Monolithic series and parallel connected photovoltaic module |
| JP3172369B2 (ja) * | 1994-08-08 | 2001-06-04 | 三洋電機株式会社 | 集積型光起電力装置 |
| AU7684001A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-21 | Bp Corp North America Inc | Partially transparent photovoltaic modules |
| JP4064340B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2008-03-19 | 昭和シェル石油株式会社 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP4681352B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2011-05-11 | 本田技研工業株式会社 | カルコパイライト型太陽電池 |
| JP4703350B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2011-06-15 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
| JP2007201304A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP4925724B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2012-05-09 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
| TWI330891B (en) * | 2006-12-29 | 2010-09-21 | Ind Tech Res Inst | Thin film solar cell module of see-through type |
| DE102008060404A1 (de) * | 2008-07-30 | 2010-02-11 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Einseitig kontaktiertes Dünnschicht-Solarmodul mit einer inneren Kontaktschicht |
| TWI371110B (en) * | 2008-09-16 | 2012-08-21 | Nexpower Technology Corp | Translucent solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2010140935A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
| KR101063694B1 (ko) * | 2009-06-12 | 2011-09-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| DE102009031592A1 (de) * | 2009-07-03 | 2011-01-13 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Herstellung und Serienverschaltung von streifenförmigen Elementen auf einem Substrat |
| DE112010004478T5 (de) * | 2009-11-17 | 2012-10-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Dünnschichtsolarzelle und Verfahren zu deren Herstellung |
-
2012
- 2012-09-14 ES ES12768756.4T patent/ES2564885T3/es active Active
- 2012-09-14 JP JP2014531185A patent/JP5901773B2/ja active Active
- 2012-09-14 CN CN201280045516.7A patent/CN103797585B/zh active Active
- 2012-09-14 US US14/241,261 patent/US20140246070A1/en not_active Abandoned
- 2012-09-14 EP EP12768756.4A patent/EP2758993B1/de active Active
- 2012-09-14 KR KR1020147006728A patent/KR101652607B1/ko active IP Right Grant
- 2012-09-14 WO PCT/EP2012/068171 patent/WO2013041467A1/de active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101652607B1 (ko) | 2016-08-30 |
| CN103797585B (zh) | 2016-12-07 |
| WO2013041467A1 (de) | 2013-03-28 |
| US20140246070A1 (en) | 2014-09-04 |
| EP2758993A1 (de) | 2014-07-30 |
| CN103797585A (zh) | 2014-05-14 |
| KR20140049065A (ko) | 2014-04-24 |
| EP2758993B1 (de) | 2015-12-16 |
| JP5901773B2 (ja) | 2016-04-13 |
| JP2014530498A (ja) | 2014-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2564885T3 (es) | Módulo solar de capa fina con conexión en serie y método para la conexión en serie de células solares de capa fina | |
| US7394016B2 (en) | Bifacial elongated solar cell devices with internal reflectors | |
| ES2432380T3 (es) | Módulo solar | |
| KR101890324B1 (ko) | 태양 전지 모듈 및 이에 적용되는 리본 결합체 | |
| US8067688B2 (en) | Interconnects for solar cell devices | |
| ES2759526T3 (es) | Módulo solar | |
| KR101091372B1 (ko) | 태양광 발전장치 | |
| US20120318319A1 (en) | Methods of interconnecting thin film solar cells | |
| WO2023151209A1 (zh) | 薄膜太阳能电池组件及其制作方法、用电装置 | |
| US10134932B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| US20170323986A1 (en) | Photovoltaic module | |
| KR20120051971A (ko) | 태양 전지 모듈 | |
| US20160043249A1 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
| US20150114447A1 (en) | Junction box and photovoltaic module including the same | |
| CN102299187A (zh) | 可挠性太阳能电池装置 | |
| WO2011011348A2 (en) | Method of manufacturing a photovoltaic device | |
| US20120285512A1 (en) | Solar cell array and thin-film solar module and production method therefor | |
| JP2008218937A (ja) | 小型（小面積）のｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュール | |
| KR20120051972A (ko) | 태양 전지 모듈 | |
| KR101072073B1 (ko) | 태양광 발전장치 | |
| KR101866309B1 (ko) | 메탈 웰딩 태양전지 | |
| KR101127054B1 (ko) | 박막 태양전지 | |
| KR20200048960A (ko) | 확장성을 가진 유연 박막 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| US20150136197A1 (en) | Solar cell array | |
| CN117320466A (zh) | 一种叠层电池、电池组件和光伏系统 |