JP2009283940A - 太陽電池セル及びこれを利用する太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光を受け入れる前面に電極が配置された太陽電池セル及びこれを利用した太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】エネルギー効率が増加された太陽電池モジュールが開示される。前記太陽電池モジュールは、フレーム、前記フレーム上に配列された第１太陽電池セルと、前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルとを含む。前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供される。前記第１太陽電池セルは、実質的に円形である。前記第２太陽電池セルは、四角形であり、４個の前記第１太陽電池セルの間の空間に提供される。
【選択図】図７Ａ
【解決手段】エネルギー効率が増加された太陽電池モジュールが開示される。前記太陽電池モジュールは、フレーム、前記フレーム上に配列された第１太陽電池セルと、前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルとを含む。前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供される。前記第１太陽電池セルは、実質的に円形である。前記第２太陽電池セルは、四角形であり、４個の前記第１太陽電池セルの間の空間に提供される。
【選択図】図７Ａ
Description
本発明は、太陽電池セルに関し、より詳細には、太陽光を受信する前面に電極が配置された太陽電池セル及びこれを利用した太陽電池モジュールに関する。
太陽電池セルは、外部から入射した光によって太陽電池セルの半導体内部で電子と正孔の組が生成され、ｐｎ接合で発生した電気場によって、電子はｎ型半導体に移動し、正孔はＰ型半導体に移動することによって電力を生産する。
一般に、太陽電池セルのＰ型電極及びＮ型電極のうち、少なくとも一つは基板の後面（ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ）に提供される。金属電極が基板の前面（ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ）を覆うと、電極を覆う面積に比例して太陽光の吸収が減少し、シェーディング損失（ｓｈａｄｉｎｇ ｌｏｓｓ）が増加する。太陽電池セルは、円形のシリコンウエハーに形成されることができる。図１を参照すると、一般的な太陽電池モジュールでは、円形のシリコンウエハーからなる太陽電池セル２がフレーム１上に行列のマトリックス形に配列されることができる。一般的な太陽電池セルの配列によると、フレーム上に前記太陽電池セルが配置されず太陽光を受信されることができない領域、即ち、損失領域（ｄｅａｄ ａｒｅａ）が存在する。図１に示した太陽電池モジュールは、２０％以上の損失領域を有する。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、損失領域を減らしてエネルギー効率を増加させることができる太陽電池モジュールを提供することである。
上述の目的を達成するため、本発明による太陽電池セルが提供される。前記太陽電池セルは、前面及び前記前面と反対側の後面を有する円形の太陽電池基板と、前記太陽電池基板の前面に提供された第１電極及び第２電極と、前記太陽電池基板の端に提供され、前記第１電極及び前記第２電極に各々接続されて電力を外部に出力する第１電極パッド及び第２電極パッドと、を含むことができる。
一実施形態で、前記第１電極及び前記第２電極は、放射線形態に配列された部分を有することができる。
前記第１電極は、前記太陽電池基板の端に沿って提供され、開環状の円形の第１主電極部と、前記第１主電極部から前記太陽電池基板の中央に向けて伸びる複数個の第１補助電極部とを含むことができる。前記第２電極は、前記太陽電池基板の中央に円形の第２主電極部と、前記第２主電極部から前記太陽電池基板の端に向けて伸びる複数個の第２補助電極部とを含むことができる。前記複数個の第１補助電極部と前記複数個の第２補助電極部は、互いに交差されるように配置されることができる。前記第１電極パッドは、前記第１主電極部に接触し、前記第２電極パッドは、前記複数個の第２補助電極部のうち、一つに接触することができる。
他の実施形態では、前記太陽電池基板の端は、前記端の一側から前記一端に対向する他側をつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部を有することができる。前記第１電極は、一つの半円周辺部に提供される第１主電極部と、前記第１主電極部からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第１枝電極部とを含むことができる。前記第２電極は、前記一つの半円周辺部に面する他の半円周辺部に提供される第２主電極部と、前記第２主電極部からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第２枝電極部を含むことができる。
また他の実施形態では、前記太陽電池基板の端は、前記端の一側から前記一端に対向する他側をつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部を有することができる。前記第１電極は、一つの半円周辺部に提供される第１主電極部と、前記第１主電極部の前記一側に隣接した末端から前記他側に向けて伸びる第１補助電極部とを含むことができる。前記第２電極は、前記一つの半円周辺部に面する他の半円周辺部に提供される第２主電極部と、前記第２主電極部の前記他側に隣接した末端から前記一側に向けて伸びる第２補助電極部とを含むことができる。前記第２補助電極部は、前記第１主電極部と前記第１補助電極部間に提供され、前記第１補助電極部は、前記第２主電極部と前記第２補助電極部間に提供されて前記第１電極と前記第２電極は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１電極は、前記第１主電極部と前記第１補助電極部から前記第２電極に向けて伸びる複数個の第１枝電極部をさらに含み、前記第２電極は、前記第２主電極部と前記第２補助電極部から前記第１電極に向けて伸びる複数個の第２枝電極部をさらに含むことができる。
前記第１主電極部と前記第２補助電極部、前記第２補助電極部と前記第１補助電極部、及び前記第１補助電極部及び前記第２主電極部間の距離は互いに同一でありうる。
本発明の実施形態によると、太陽電池モジュールが提供される。前記太陽電池モジュールは、フレームと、前記フレーム上に配列された第１太陽電池セルと、前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供された前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルとを含むことができる。
前記第１太陽電池セルは、実質的に円形でありうる。前記第２太陽電池セルは、四角形であり、４個の前記第１太陽電池セル間の空間に提供されることができる。前記太陽電池モジュールは、前記第２太陽電池セルが対角線に沿って切断された形状を有する三角形の第３太陽電池セルをさらに含むことができる。前記第３太陽電池セルは、前記フレーム端で２個の前記第１太陽電池セルによって前記フレームが露出された空間に提供されることができる。
前記太陽電池モジュールは、フレームと、前記フレーム上に配列され、前面及び前記前面と反対側の後面を有し、前記前面に第１電極及び第２電極を有する複数個の第１太陽電池セルと、前記第１電極及び前記第２電極に各々接続され、前記フレームと前記複数個の第１太陽電池セル間で前記複数個の第１太陽電池セルが配列された一方向に延長される互いに平行な第１出力線及び第２出力線と、を含むことができる。
前記太陽電池モジュールは、前記複数個の第１太陽電池セルの端に提供されて、前記第１電極及び前記第１出力線を接続される第１電極パッドと、前記第２電極及び前記第２出力線を接続される第２電極パッドと、をさらに含むことができる。
前記太陽電池モジュールは、前記フレーム上の前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供され、前面及び前記前面と反対側の後面を有し、前記前面に第３電極及び第４電極を有し、前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルを含むことができる。前記第１出力線は前記第４電極に接続され、前記第２出力線は前記第３電極に接続されることができる。
本発明によると、太陽電池モジュールの損失領域（ｄｅａｄ ａｒｅａ）を減らすことができる。特に、太陽電池セルのＰ型電極及びＮ型電極の全てが前記太陽電池セルの前面に提供されるために、空間の損失を最小化するように前記接続ワイヤ、前記接続タップ及び前記出力線を配置することができる。そのために、太陽電池モジュールのエネルギー効率を増加させることができる。
以上の本発明の目的、及び他の目的、特徴及び利点は、添付された図面に関する以下の望ましい実施形態を通じて容易に理解されるはずである。しかし、本発明は、ここで説明される実施形態に限定されずに異なる形態に具体化されることができる。ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底した、完全なものとなるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝えられるようにするために提供されるものである。
本明細書で、何れの膜が異なる膜又は基板上にあると言及される場合、それは異なる膜又は基板上に直接形成される、或いはこれらの間に第３の膜介在されることができるということを意味する。又、図面において、膜及び領域の厚さは、技術的内容の効果的な説明のために誇張されている。又、本明細書の多様な実施形態で、第１、第２、第３などの用語が多様な領域、膜などを記述するために使われたが、これらの領域、膜がこのような用語によって限定されてはならない。これら用語は、但し、何れの所定領域又は膜を異なる領域又は膜と区別させるために使われたのみである。ここに説明され、例示される各実施形態は、それの補完的なな実施形態も含む。一つの実施形態で何れの構成要素を説明する図面符号は、他の実施形態で類似の構成要素を説明することに同一に使われることができる。
図２乃至図４を参照して、本発明の実施形態による太陽電池セル、より詳細には、太陽電池セルの前面に提供される電極の配置が説明される。前記太陽電池セルは、太陽光を受信する前面及び前記前面と反対側の後面を有する円形の太陽電池基板１０と、前記太陽電池基板の前面に提供された第１電極２０と、第２電極３０と、前記太陽電池基板の端に提供される第１電極パッド４２と、第２電極パッド４４と、を含むことができる。前記太陽電池基板１０は、図１０を参照して後述する太陽電池セルの構造を有することができる。前記第１電極パッド４２及び第２電極パッド４４は、各々前記第１電極２０及び前記第２電極３０に接続されて電力を外部に出力することができる。前記第１電極及び前記第２電極は、各々、例えば、Ｐ型電極及びＮ型電極でありうる。
図２を参照すると、本発明の一実施形態による太陽電池セルは、前記第１電極２０及び前記第２電極３０が放射線形態に配列された部分を有するように構成されることができる。例えば、前記第１電極２０は、前記太陽電池基板１０の端に沿って提供され、円形の第１主電極部２１と、前記第１主電極部から前記太陽電池基板の中央に向けて伸びる複数個の第１補助電極部２３とを含むことができる。前記円形は、開環状でありうる。前記第２電極３０は、前記太陽電池基板１０の中央に円形の第２主電極部３１と、前記第２主電極部３１から前記太陽電池基板の端に向けて伸びる複数個の第２補助電極部３３とを含むことができる。前記円形は、開環状でありうる。前記複数個の第１補助電極部２３と前記複数個の第２補助電極部３３は、互いに交差されるように配置されることができる。前記太陽電池基板の中央から端へ行くほど、前記複数個の第１補助電極部２３と前記複数個の第２補助電極部３３間の距離が広がることができる。前記第１補助電極部２３から前記第２補助電極部３３に向かう複数個の第１枝電極部（図示せず）が追加に提供されることができる。前記第２補助電極部３３から前記第１補助電極部２３に向かう複数個の第２枝電極部（図示せず）が追加に提供されることができる。前記複数個の第１枝電極部（図示せず）と前記複数個の第２枝電極部（図示せず）は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１電極パッド４２は、前記第１主電極部２１に接触し、前記第２電極パッド４４は、前記複数個の第２補助電極部３３のうち、一つに接触することができる。
図３を参照して、本発明の他の実施形態による太陽電池セルが説明される。図２を参照して説明された一実施形態による太陽電池セルと同一の構成要素の説明は省略されうる。前記太陽電池基板１０の端は、前記端の一側Ａから前記一側に対向する他側Ｂをつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部Ｃ１、Ｃ２を有することと理解されることができる。前記第１電極２０は、一つの半円周辺部Ｃ１に提供される第１主電極部２１と、前記第１主電極部２１からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第１枝電極部２５を含むことができる。前記第２電極３０は、前記一つの半円周辺部に面する異なる半円周辺部に提供される第２主電極部３１と、前記第２主電極部からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第２枝電極部３５を含むことができる。前記複数個の第１枝電極部２５と前記複数個の第２枝電極部３５は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１電極パッド４２は、前記第１主電極部２１に接触し、前記第２電極パッド４４は、前記第２主電極部３１に接触することができる。
図４を参照して、本発明の他の実施形態による太陽電池セルが説明される。図２を参照して説明された一実施形態による太陽電池セルと同一の構成要素の説明は省略されうる。前記太陽電池基板１０の端は、前記端の一側Ａから前記一側に対向する他側Ｂをつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部Ｃ１、Ｃ２を有することに理解されることができる。前記第１電極２０は、一つの半円周辺部Ｃ１に提供される第１主電極部２１と、前記第１主電極部の前記一側Ａに隣接した末端から前記他側Ｂに向けて伸びる第１補助電極部２３とを含むことができる。前記第２電極３０は、前記一つの半円周辺部に面する異なる半円周辺部Ｃ２に提供される第２主電極部３１と、前記第２主電極部の前記他側Ｂに隣接した末端から前記一側Ａに向けて伸びる第２補助電極部３３とを含むことができる。前記第２補助電極部３３は、前記第１主電極部２１と前記第１補助電極部２３間に提供され、前記第１補助電極部２３は、前記第２主電極部３１と前記第２補助電極部３３間に提供されて、前記第１電極２０と前記第２電極３０は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１主電極部２１と前記第２補助電極部３３、前記第２補助電極部３３と前記第１補助電極部２３、及び前記第１補助電極部２３と前記第２主電極部３１間の距離は、互いに同一でありうる。
前記第１電極２０は、前記第１主電極部２１と、前記第１補助電極部２３から前記第２電極３０に向けて伸びる複数個の第１枝電極部２５とをさらに含むことができる。前記第２電極３０は、前記第２主電極部３１と、前記第２補助電極部３３から前記第１電極２０に向けて伸びる複数個の第２枝電極部３５とをさらに含むことができる。前記複数個の第１枝電極部２５と前記複数個の第２枝電極部３５は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１電極パッド４２は、前記第１主電極部２１に接触し、前記第２電極パッド４４は、前記第２主電極部３１に接触することができる。
図５及び図６を参照して、本発明の変形された実施形態による太陽電池セルが説明される。図５を参照すると、四角形の太陽電池セルが提供される。前記太陽電池セル四つの辺の長さは同一でありうる。第１電極２０及び第２電極３０が四角形の太陽電池セルの前面に提供される。前記第１電極２０は、第１主電極部２１及び第１補助電極部２３に構成されることができる。前記第２電極３０は、第２主電極部３１及び第２補助電極部３３に構成されることができる。前記第１主電極部２１及び前記第２主電極部３１は、互いに向き合う一組の端に各々提供されることができる。前記第１補助電極部２３は、前記第１主電極部２１から前記第２主電極部に向けて延長されることができる。前記第２補助電極部３３は、前記第２主電極部３１から前記第１主電極部に向けて延長されることができる。前記第１補助電極部２３及び前記第２補助電極部３３は、互いに交差されるように提供されることができる。前記第１電極パッド４２は、前記第１主電極部２１に接触し、前記第２電極パッド４４は、前記第２主電極部３１に接触することができる。
図６を参照すると、三角形の太陽電池セルが提供される。第１電極２０及び第２電極３０が三角形の太陽電池セルの前面に提供される。前記第１電極２０は、第１主電極部２１及び第１補助電極部２３に構成されることができる。前記第２電極３０は、第２主電極部３１及び第２補助電極部３３に構成されることができる。前記第１主電極部２１及び前記第２主電極部３１は、隣接した一組の端に各々提供されることができる。前記第１補助電極部２３は、前記第１主電極部２１から前記第２主電極部に向けて延長されることができる。前記第２補助電極部３３は、前記第２主電極部３１から前記第１主電極部に向けて延長されることができる。前記第１補助電極部２３及び前記第２補助電極部３３は、互いに交差されるように提供されることができる。
図７Ａ、図７Ｂ、図９Ａ、図９Ｂを参照して、本発明の一実施形態による太陽電池モジュール１００が説明される。前記太陽電池モジュール１００は、フレーム１０１と、前記フレーム上に配列された第１太陽電池セル１１０と、前記第１太陽電池セル１１０と異なる模様、又は大きさを有する第２太陽電池セル１２０とを含むことができる。前記太陽電池セルは、前記フレーム１０１上の支持部１０３によって支持されることができる。前記第１太陽電池セル１１０は、行列を有するマトリックス型に配列されることができる。
前記第１太陽電池セル１１０は、実質的に円形に、例えば図２乃至図４を参照して説明したものでありうる。前記第１太陽電池セル１１０は、例えばシリコンワエハーに太陽電池セルが形成されたものでありうる。前記第２太陽電池セル１２０は、前記第１太陽電池セル１１０より小さな大きさを有することができる。前記第２太陽電池セル１２０は、四角形であり、４個の前記第１太陽電池セル１１０によって囲まれる空間に提供されることができる。前記第２太陽電池セル１２０は、例えば図５を参照して説明したものでありうる。前記第２太陽電池セル１２０が対角線に沿って切断された形状を有する三角形の第３太陽電池セル１３０が追加に提供されることができる。前記第３太陽電池セル１３０は、例えば図６を参照して説明されたものでありうる。前記第３太陽電池セル１３０は、前記フレームの端で２個の前記第１太陽電池セル１１０によって前記フレームが露出された空間に提供されることができる。前記第１太陽電池セル１１０の直径が、例えば８インチであると、前記第２太陽電池セル１２０の一辺の長さは、３．２インチでありうる。前記第１太陽電池セル１１０の直径が、例えば１２インチであると、前記第２太陽電池セル１２０の一辺の長さは、５インチでありうる。
前記第１太陽電池セル１１０、前記第２太陽電池セル１２０及び前記第３太陽電池セル１３０は、太陽光を受信する前面及び前記前面と反対側の後面を有することができる。前記前面に第１電極及び第２電極、例えばＰ型電極及びＮ型電極が提供されることができる。前記太陽電池セルの電極配置は、上述の図２乃至図６を参照することができる。尚、前記太陽電池セルのより詳細な例は、後述する図１０を参照することができる。
前記太陽電池モジュール１００は、前記第１電極（図示せず）及び前記第２電極（図示せず）に各々接続される第１電極パッド１１１、１２１、１３１及び第２電極パッド１１２、１２２、１３２が前記太陽電池セル１１０、１２０、１３０の端に提供されることができる。互いに平行した第１出力線１４１及び第２出力線１４２が提供されることができる。前記第１出力線１４１及び前記第２出力線１４２は、前記フレーム１０１と前記複数個の第１太陽電池セル１１０間で、前記複数個の第１太陽電池セルが配列された一方向に伸びることができる。前記第１電極パッド１１１、１２１、１３１は、第１接続ワイヤ１４４及び第１接続タップ１４５を通じて、前記第１電極及び前記第１出力線１４１を接続することができる。前記第２電極パッド１１２、１２２、１３２は、第２接続ワイヤ１４６及び第２接続タップ１４７を通じて、前記第２電極及び前記第２出力線１４２を接続することができる。前記接続タップ１４５、１４７は、前記太陽電池セル間の空間で、前記第１出力線１４１及び前記第２出力線１４２上に電気的に接触して提供されることができる。
前記フレーム１０１一側の端には、第１ターミナル１４８が、前記フレーム１０１他側の端には、第２ターミナル１４９が提供されることができる。前記第１ターミナル１４８及び前記２ターミナル１４９は、各々前記第１出力線１４１及び前記第２出力線１４２の末端に接続されて外部に電力を出力することができる。
前記太陽電池セル上にガラスのカバー１０５が提供されて、前記太陽電池セルを保護することができる。前記カバー１０５と前記フレーム１０１間には、ＥＶＡ（ｅｔｈｙｌ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）シート１０７が提供されることができる。
上述の本発明の一実施形態による太陽電池セルの配列によると、損失領域（ｄｅａｄ ａｒｅａ）を５％以下に減らすことができる。本発明の実施形態で、太陽電池セルのＰ型電極及びＮ型電極の全てが前記太陽電池セルの前面に提供されるため、空間の損失を最小化するように前記接続ワイヤ、前記接続タップ及び前記出力線を配置することができる。そのために、太陽電池モジュールのエネルギー効率を増加させることができる。
前記第２太陽電池セル１２０は、上述したように四角形であることに限らずに、前記第３太陽電池セル１３０は、三角形であることに限られないことができる。前記第２太陽電池セル１２０及び前記第３太陽電池セル１３０の形状及び大きさは、前記第１太陽電池セル１１０によって前記フレームが露出された空間に提供されることができるように多様に変更されることができる。前記第２太陽電池セル１２０は、円形、又は三角形でありうる。前記第３太陽電池セル１３０は、半円型でありうる。例えば、図８、図９Ａ、図９Ｂを参照して、本発明の他の実施形態で、前記第２太陽電池セル１２０は円形であり、前記第３太陽電池セル１３０は半円型でありうる。前記第３太陽電池セル１３０は、前記第２太陽電池セル１２０が直径によって切断された半円型でありうる。この場合、損失領域は８．５％でありうる。
図１０を参照して、本発明の実施形態による太陽電池セルの例が説明される。前記太陽電池セルは、太陽光を受信する前面と、前記前面と反対側の後面を有する第１導電型の半導体基板２１０とを含むことができる。前記半導体基板２１０の前面は、規則的に逆ピラミッドパターンの凹凸構造を有するようにテクスチャリングされることができる。逆ピラミッドパターンの凹凸構造に形成することは、平らな構造に比べて入射する光の吸収率を向上させるためである。前記太陽電池セルは、前記半導体基板２１０上の前記第１導電型に反対になる第２導電型の半導体層２２０と、前記半導体層２２０上の反射防止膜２３１とをさらに含むことができる。
前記半導体基板２１０は、単結晶質シリコンに構成され、前記半導体層２２０は、非晶質シリコンに構成されることができる。前記第１導電型はＰ型であり、前記第２導電型はＮ型でありうる。ｐｎ接合（ＰＮ）が前記第１導電型の半導体基板２１０と前記第２導電型の半導体層２２０間の界面に隣接して提供されることができる。前記ｐｎ接合は、前記界面に隣接した前記半導体基板２１０に提供されることができる。前記ｐｎ接合は、浅い深さの接合（ｓｈａｌｌｏｗ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）でありうり、その深さは、数Å乃至１０００Å、例えば、６００Åであることが望ましい。そのために、電子の移動距離が最小化され、電子が再結合によって消失されることが減少することができる。
前記半導体層２２０は、前記第２導電型の不純物イオンが高濃度にドーピングされたものでありうる。前記半導体層２２０は、概略１０１９〜１０２１／ｃｍ３の不純物イオン濃度を有することができる。図１１を参照すると、前記第１導電型の半導体基板２１０は、前記第２導電型の半導体層２２０に接するその上部（ｕｐｐｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）に前記第２導電型の不純物イオンが高農度にドーピングされた界面領域２１０ａを有することができる。前記界面領域２１０ａは、前記第２導電型の半導体層２２０の不純物イオンが前記第１導電型の半導体基板２１０に拡散して形成されたものでありうる。これに従って、前記半導体基板２１０は、その下部（ｌｏｗｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）の前記第１導電型の基底領域２１０ｂと、その上部（ｕｐｐｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）の前記第２導電型の界面領域２１０ａとを含むことができる。前記ｐｎ接合は、前記第２導電型の界面領域２１０ａと前記第１導電型の基底領域２１０ｂ間に提供されることができる。前記界面領域２１０ａは、前記半導体層２２０の不純物より低い濃度を有することができる。
前記界面領域２１０ａ及び前記半導体層２２０は、第２導電性領域２２２と呼ばれる。前記第２導電性領域２２２は、順次に不純物の濃度が増加することができる。尚、本発明は、第２導電型の非晶質半導体層２２０と第１導電型の結晶質半導体基板２１０間の異種接合を使用するので、より広い波長帯の光を受信することができる。
前記反射防止膜２３１は、膜の光学的厚さが入射光の１／４波長になると、無反射コーティングされ、反射率をより減らすことができる。前記反射防止膜２３１は、単一膜による厚さ誤差を減らすために２層膜に構成されることができる。前記反射防止膜２３１は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はこれらの積層膜であることができる。前記反射防止膜２３１は、太陽電池の前面を保護することができる。
再び、図１０を参照すると、前記太陽電池セルは、前記半導体基板２１０の前面に、前記第１導電型の半導体基板の基底領域２１０ｂに電気的に接続される第１電極２４１と、前記第２導電型の半導体層２２０に電気的に接続される第２電極２４３とをさらに含むことができる。前記第１電極２４１は、前記第１導電型の半導体基板２１０の基底領域２１０ｂを露出させる第１溝２１６（ｔｒｅｎｃｈ）に形成されることができる。前記第２電極２４３は、前記第２導電型の半導体層２２０を露出させて、前記第１溝２１６より浅い深さを有する第２溝２１８に形成されることができる。前記第２溝の底面は、前記半導体基板２１０の上部より高くて前記半導体基板２１０を露出させないことができる。前記第１溝の深さは前記半導体基板２１０の厚さより小さければ充分であるが、前記厚さの２／３程度以下であることが望ましい。前記溝の幅は、略１μｍ以下でありうる。
絶縁膜スペーサ２１５が前記第１溝２１６の上部側壁２１３に前記第１導電型の半導体基板２１０の基底領域２１０ｂを露出させるように提供されることができる。前記絶縁膜スペーサ２１５は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はこれらの積層膜でありうる。前記絶縁膜スペーサ２１５は、前記第２導電型の半導体層２２０から前記第１電極２４１を離隔させて前記第２導電型の半導体層２２０と前記第１電極２４１の直接的な接触を防止することができる。前記絶縁膜スペーサ２１５の深さは、少なくとも前記ｐｎ接合の深さ以上でありうる。前記第１溝２１６は、前記絶縁膜スペーサ２１５の側壁と共面を有し、前記後面に向けて延長する延長溝２１４を有することができる。
前記第１電極２４１と前記第１導電型の半導体基板２１０の基底領域２１０ｂ間の接触抵抗減少のために前記第１溝の側壁及び底面に高濃度の第１導電型不純物層２１７が提供されることができる。前記第１導電型不純物層２１７は、前記絶縁膜スペーサ２１５によって露出された前記第１導電型の半導体基板２１０、即ち、前記延長溝２１４に提供されることができる。
前記第１電極２４１及び前記第２電極２４３は、ＡＩ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＷＮ、又は金属ケイ化物膜の積層膜でありうる。望ましくは、前記第１電極２４１及び前記第２電極２４３は、Ｔｉ／ＴｉＮ／ＡＩ、又はＴｉ／ＴｉＮ／Ｗでありうる。前記第１電極及び前記第２電極は、互いに交差されるように配置されることができる。
前記第１電極２４１が前記第１溝２１６に形成されることによって、前記第１電極と前記半導体基板２１０の基底領域２１０ｂとの接触面積を増加させることができる。接触抵抗及び面抵抗を減少させることができる。又、電子が前記第１電極２４１に捕獲されることが容易で、エネルギー効率を増加させることができる。
前記半導体基板２１０の後面に、後面電界不純物層２１１が提供されることができる。前記後面電界不純物層２１１は、電流の収集を向上させる後面電界（ＢＳＦ：ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）としての役割をすることができる。前記後面電界不純物層２１１は、第１導電型の不純物が高農度にドーピングされたものでありうる。本発明の思想によると、前記第１電極及び前記第２電極の全てが前記半導体基板の前面に提供されるために、前記後面電界不純物層２１１は形成されないことがありうる。前記第１導電型の半導体基板１１０の後面、例えば、後面電界不純物層１１１全体を覆う保護絶縁膜２３２が提供されることができる。前記保護絶縁膜２３２は、前記絶縁膜スペーサ２１５と同一の物質でありうる。前記保護絶縁膜２３２は、前記半導体基板２３１の前面に入射して、前記半導体基板は、通過した光が前記半導体基板の後面を通じて透過されることを防止することができる。即ち、前記保護絶縁膜２３２は、前記光を前記前面に反射することができる。前記保護絶縁膜２３２によって反射された光は、前記反射防止膜２３１によって再反射されて前記半導体基板内部にためられることができる。一般的な太陽電池とは違い、本発明によると第１電極及び第２電極が前記半導体基板の前面に提供されるために前記保護絶縁膜２３２に前記半導体基板を露出する部分が生成されないことがありうる。前記光の反射が前記半導体基板後面の全体で行われるので、反射率をより効率的に増加させることができる。
図１２を参照して、本発明の太陽電池を使用する太陽光発電システムが説明される。本発明による太陽電池１００一つは一般的に約０．５Ｖの電圧を出力するので、複数個の太陽電池を直列、及び／又は並列に接続して使用範囲に合う電圧を得ることができるように太陽電池モジュール２００を構成する。フレームに複数個の太陽電池モジュールを設置して、太陽電池アレイ３００を構成することができる。前記太陽電池アレイ３００は、フレーム（図示せず）に固定されて、太陽光がよく入射するように南方に向けて一定の角度を有するように設置されることができる。
前記太陽光発電システムは、前記太陽電池アレイ３００と、前記太陽電池アレイ３００から電力が供給されて外部に送出する電力制御装置４００を含むことができる。前記電力制御装置４００は、出力装置４１０と、蓄電装置４２０と、充放電制御装置４３０と、システム制御装置４４０とを含むことができる。前記出力装置４１０は、電力変換装置４１２と系統連係装置４１４（ｇｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔ ｓｙｓｔｅｍ）を含むことができる。前記電力変換装置４１２（ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）は、前記太陽電池アレイ３００からの直流電力を交流電力に変換するインバータでありうる。前記系統連係装置４１４は、異なる電力系統５００との接続を媒介することができる。太陽光は、夜には存在せず、曇りの日には入射光が少ないので、発電電力が減少する。前記蓄電装置４２０は、発電電力が天気によって変化されないように電力を格納することができる。前記充放電制御装置４３０は、前記太陽電池アレイ３００からの電力を前記蓄電装置４２０に格納する、或いは前記蓄電装置４２０に格納された電気を前記出力装置４１０に出力することができる。前記システム制御装置４４０は、前記出力装置４１０、前記蓄電装置４２０及び前記充放電制御装置４３０を制御することができる。
１００ 太陽電池モジュール
１０１ フレーム
１０３ 支持部
１１０ 第１太陽電池セル
１２０ 第２太陽電池セル
１３０ 第３太陽電池セル
１４１ 第１出力線
１４２ 第２出力線
１４８ 第１ターミナル
１４９ 第２ターミナル
１０１ フレーム
１０３ 支持部
１１０ 第１太陽電池セル
１２０ 第２太陽電池セル
１３０ 第３太陽電池セル
１４１ 第１出力線
１４２ 第２出力線
１４８ 第１ターミナル
１４９ 第２ターミナル
Claims (29)
- 光を受信する前面及び前記前面と反対側の後面を有する円形の太陽電池基板と、
前記前面上に配置され、前記円形の太陽電池セル基板のＮ型半導体領域及びＰ型半導体領域に各々電気的に接続される第１電極及び第２電極と、
前記円形の太陽電池セル基板の周辺部に隣接して配置され、前記第１電極及び第２電極に各々電気的に接続される第１電極パッド及び第２電極パッドと、を含むことを特徴とする太陽電池セル。 - 前記第１電極及び第２電極は、互いに分岐され、放射形に延長される電極部を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極は、前記円形の太陽電池セル基板の周辺部に沿って延長される第１輪形電極部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極及び第２電極の放射形に延長される電極部は互いに噛み合うことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極の放射形に延長される電極部は、前記第１輪形電極部から内側に向けて放射形に延長されることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池セル。
- 前記第２電極は、前記円形太陽電池セル基板の中心に隣接して延長される第２輪形電極部をさらに含み、前記第２電極の前記放射形に延長される電極部は、前記第２輪形電極部から外側に向けて放射形に延長されることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極及び第２電極の前記放射形に延長される電極部は、互いに噛み合うことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極及び第２電極は、各々アーク形（ａｒｃ−ｓｈａｐｅｄ）電極部を有し、前記第１及び第２アーク形電極部は、前記円形の太陽電池セル基板の反対側の上に延長されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極及び第２電極は、各々互いに噛み合う複数のフィンガ（ｆｉｎｇｅｒ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極は、前記円形の太陽電池セル基板の反対側の上に延長され、異なる曲率半径を有する第１アーク形電極部の組を含み、前記第２電極は、前記円形の太陽電池セル基板の反対側の上に延長され、異なる曲率半径を有する第２アーク形電極部の組を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極及び第２電極は、各々互いに噛み合う第１複数のフィンガ及び第２複数のフィンガを有することを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池セル。
- 前面及び前記前面と反対側の後面を有する円形の太陽電池基板と、
前記太陽電池基板の前面に提供された第１電極及び第２電極と、
前記太陽電池基板の端に提供され、前記第１電極及び前記第２電極に各々接続されて電力を外部に出力する第１電極パッド及び第２電極パッドを含むことを特徴とする太陽電池セル。 - 前記第１電極及び前記第２電極は、放射線形態に配列された部分を有することを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極は、
前記太陽電池基板の端に沿って提供され、円形の第１主電極部と、
前記第１主電極部から前記太陽電池基板の中央に向けて伸びる複数個の第１補助電極部を含むことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池セル。 - 前記第２電極は、
前記太陽電池基板の中央に円形の第２主電極部と、
前記第２主電極部から前記太陽電池基板の端に向けて伸びる複数個の第２補助電極部を含むことを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池セル。 - 前記複数個の第１補助電極部等と前記複数個の第２補助電極部は、互いに交差されるように配置されたことを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池セル。
- 前記第１電極パッドは、前記第１主電極部に接触し、前記第２電極パッドは、前記複数個の第２補助電極部のうち、一つに接触することを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池セル。
- 前記太陽電池基板の端は、前記端の一側から前記一端に対向する他側をつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部を有し、
前記第１電極は、一つの半円周辺部に提供される第１主電極部と、前記第１主電極部からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第１枝電極部と、を含み、前記第２電極は、前記一つの半円周辺部に面する異なる半円周辺部に提供される第２主電極部、と前記第２主電極部からそれの反対側に向けて伸びる複数個の第２枝電極部と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池セル。 - 前記太陽電池基板の端は、前記端の一側から前記一端に対向する他側をつなぐ直径によって区分される、互いに面する、一組の半円周辺部を有し、
前記第１電極は、一つの半円周辺部に提供される第１主電極部と、前記第１主電極部の前記一側に隣接した末端から前記他側に向けて伸びる第１補助電極部と、を含み、前記第２電極は、前記一つの半円周辺部に面する異なる半円周辺部に提供される第２主電極部と、前記第２主電極部の前記他側に隣接した末端から前記一側に向けて伸びる第２補助電極部と、を含み、
前記第２補助電極部は、前記第１主電極部と前記第１補助電極部間に提供され、前記第１補助電極部は、前記第２主電極部と前記第２補助電極部間に提供されて前記第１電極と前記第２電極は、互いに交差されるように配置されることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池セル。 - 前記第１電極は、前記第１主電極部と前記第１補助電極部から前記第２電極に向けて伸びる複数個の第１枝電極部をさらに含み、前記第２電極は、前記第２主電極部と前記第２補助電極部から前記第１電極に向けて伸びる複数個の第２枝電極部をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池セル。
- 前記第１主電極部と前記第２補助電極部、前記第２補助電極部と前記第１補助電極部、及び前記第１補助電極部、及び前記第２主電極部間の距離は、互いに同一であることを特徴とする請求項１９に記載の太陽電池セル。
- フレームと、
前記フレーム上に配列された第１太陽電池セルと、
前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供された前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルと、を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記第１太陽電池セルは、円形であることを特徴とする請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第２太陽電池セルは、四角形であり、４個の前記第１太陽電池セル間の空間に提供されることを特徴とする請求項２３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第２太陽電池セルが対角線に沿って切断された形状を有する三角形の第３太陽電池セルをさらに含み、前記第３太陽電池セルは、前記フレーム端で２個の前記第１太陽電池セルによって前記フレームが露出された空間に提供されることを特徴とする請求項２４に記載の太陽電池モジュール。
- フレームと、
前記フレーム上に配列され、前面及び前記前面と反対側の後面を有し、前記前面に第１電極及び第２電極を有する複数個の第１太陽電池セルと、
前記第１電極及び前記第２電極に各々接続され、前記フレームと前記複数個の第１太陽電池セル間で前記複数個の第１太陽電池セルが配列された一方向に延長される互いに平行な第１出力線及び第２出力線を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記複数個の第１太陽電池セルの端に提供されて、前記第１電極及び前記第１出力線を接続される第１電極パッド、及び前記第２電極及び前記第２出力線を接続される第２電極パッドをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の太陽電池モジュール。
- 前記フレーム上に、前記第１太陽電池セルによって囲まれる空間に提供され、前面及び前記前面と反対側の後面を有し、前記前面に第３電極及び第４電極を有し、前記第１太陽電池セルより小さな大きさの第２太陽電池セルを含むことを特徴とする請求項２７に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第１出力線は、前記第４電極に接続され、前記第２出力線は、前記第３電極に接続されることを特徴とする請求項２８に記載の太陽電池モジュール。
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