JP2013504893A - 太陽電池および複数の太陽電池の組立て品 - Google Patents

Abstract

本発明は、前サイド１０と後サイド２０とを備える太陽電池（１）に関する。使用において、前サイド（１０）は、電荷キャリアが前サイド（１０）に蓄積し、反対の型の電荷キャリアが後サイド（２０）に蓄積するために、光に向けられる。前サイド（１０）は、太陽電池におけるいくらかのビア（１４）によって後サイド（２０）の第１の接点（１５）と接続される導電要素（５１，５２）の第１のパターン（１３）を備えて提供される。後サイド（２０）は、後サイド（２０）の第２の接点（２１）と接続される導電要素（２２）の第２のパターンを備えて提供される。第１および第２の接点（１５，２１）は、いくらかの線（３０）にそって位置する。第１の接点（１５）は、線（３０）の第１のサイドに位置し、第２の接点（２１）は、線（３０）の第２のサイドに位置する。
【選択図】 図１ａ

Description

発明の分野

本発明は、前サイドと後サイドとを含み、使用において、電荷（チャージ）キャリアが前サイドに蓄積し反対型の電荷キャリアが後サイドに蓄積するために前サイドは光に向けられ、前サイドは太陽電池におけるいくらかのビアによって後サイドの第１の接点と接続される導電要素の第１のパターンを備えて提供され、後サイドは後サイドの第２の接点と接続される導電要素の第２のパターンを備えて提供される、太陽電池（ソーラーセル）に関する。

先行技術

このタイプの太陽電池は先行技術から知られる。太陽電池は、たいていパネル形状であり、前サイドと後サイドとを持つ。使用中に、前サイドは入射（太陽）光へ向けられる。したがって、前サイドは、また、太陽光を集め、かつ、可能な限りそのほとんどを反映しないように設計される。

太陽電池は、ｐ型およびｎ型層が形成された、例えば結晶シリコンのような、半導体材料のパネルを備えるとしてもよい。結晶シリコンのパネルは、前サイドと後サイドとの間に位置する。そのようなシリコン太陽電池は、自己サポートしており、また、典型的に１００−３５０μｍの厚さを持つ。

太陽電池のコアは、ｐ型およびｎ型半導体層の間の遷移層によって形成される。入射光子のために、電荷キャリアは、電子がより高い導体層へ運ばれる事実によりｐ型およびｎ型材料に形成される。その結果として、自由電子とホールとが形成される。遷移層の近くで、自由電子とホールとは再結合される代わりに、互いに分離されてもよい。ホールがｐ型材料に引きつけられることがある一方、電子はｎ型材料に引きつけられることがある。このように、入射光のために、反対型の電荷が、太陽電池の前サイドおよび後サイドに蓄積するだろう。

前サイドと後サイドに電荷を蓄積するために、導体のパターンは、入射（太陽）光とシリコン材料の相互作用により電荷を伝導するために前サイドと後サイドに配列されるとしてもよい。パターンは、例えば適切なタイプの金属のような、誘電性材料から作られてもよい。

パターンは、任意の可能な方法で設計されてもよい。

前サイドのパターンは、可能な限り密集している前サイドの表面を横切るパターンと、可能な限りシャドウ効果が引き起こされないパターンとの生成の間で、最適なバランスが達成されるように、設計されてもよい。パターンは、例えば、そのパターンにおける他の導体と互いに接続し、他の導体から発生された電荷を集める１以上の主導体を備えるとしてもよい。可能なパターンの例は、「Ｓｔａｒｆｉｒｅeプロジェクト：薄く高性能なバック−コンタクトされた多重結晶シリコン太陽電池のインライン大量生産に向けて」Ｍ．Ｎ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｄｏｎｋｅｒ著、第２３回ヨーロッパ光起電力太陽エネルギー会議、２００８年９月１−５日、バレンシア、スペイン、に記述されている。

後サイドのパターンは、任意の可能な方法で形成されてもよい。パターンのシャドウ効果は、後サイドで考慮する必要はないため、後サイドのパターンは、例えば、実質的に全ての後サイドを覆う層からなるとしてもよい。

先行技術において、太陽（ソーラー）パネルは、いくらかのシリコン太陽電池からなる。太陽電池パネル内で、太陽電池は、列を形成するために直列に互いに接続される。

タブによって、１つの太陽電池の前サイドのパターンは、その次に配列される太陽電池の後サイドのパターンに接続される。このように、直列に太陽パネル中の太陽電池を接続することが可能である。

タブは、例えば、アルミニウムまたは銅で作られた導電性トラックの形でもよい。タブは、平らになったワイヤの形とすることができる。タブは、例えば幅１．５−２．５ｍｍおよび厚さ８０−１７０μｍまたは１００−１５０μｍを持つとしてもよい。特に太陽電池の前サイド１０を走るタブのサイズは、可能な限りシャドウ効果を発生しないように制限される必要がある。

前サイドおよび後サイドのパターンは、タブと接触させることができるある接点を含むとしてもよい。

太陽電池を単純に直列に接続するために、前サイドの導電要素のパターンは、太陽電池におけるいくつかのビアを経由して太陽電池の後サイドに接続されることができる。その場合、前サイドの接点は、後サイドに置かれる。したがって、いくつかの第１の接点は、後サイドに形成され、導電的に前サイドと接続される。後サイドにいくつかの第１の接点が形成され、導電的に後サイドと接続される。

そのようなビアを持つ太陽電池は、また、メタルラップスルー太陽電池と呼ばれる。これらの太陽電池で、両方の接点は、このように、後サイドに置かれる。

第１および第２の接点が混合され、比較的複雑なタブのパターンが必要であるため、そのような太陽電池の接続、太陽電池の後サイドに位置する前サイドと後サイドの双方の接続点、上述のタブの使用は、比較的困難である。これに関連して、第１の接点に対するタブと第２の接点に対するタブとの間の職説の電気接触は回避される必要があることは注目されるべきである。

したがって、先行技術は、タブが、太陽電池の後サイドに配置され、金属接触のパターンを含むフィルムによって再配置される解決を提示する。化学工程による所望のパターンをもって、これらのトラックはフィルムに適用されることができる。このように、比較的複雑なパターンのトラックは、正確に適用されることができる。

フィルムにおける導電性のトラックは、直列に太陽電池を接続するために使用される。

本発明は、タブの使用を単純化する代替の太陽電池を提供することを目的とする。

簡単な説明

ある局面によれば、前サイドと後サイドとを備える太陽電池が提供され、使用において、電荷キャリアが前サイドに蓄積し反対型の電荷キャリアが後サイドに蓄積するために前サイドは光に向けられ、前サイドは太陽電池におけるいくらかのビアによって後サイドの第１の接点と接続される導電要素の第１のパターンを備えて提供され、後サイドは後サイドの第２の接点と接続される導電要素の第２のパターンを備えて提供され、第１および第２の接点は、いくらかの接線にそって位置し、接線は、実質的に後サイドの表面にそって第１の方向に伸び、第１の接点は、接線の第１のサイドに位置し、第２の接点は、接線の第２のサイドに位置する。

さらなる局面によれば、そのような太陽電池の組立て品（アセンブリ）が提供され、少なくとも２つの太陽電池は、接線が実質的に互いに隣接するように、第１の方向で互いに隣りに配列され、太陽電池は、第１の太陽電池の第１の接点が隣接する太陽電池の第２の接点とともに直線に並ぶように、交互の形式で位置する。

上記で使用されるような用語の接線は、接続することができる、または、それにそって電気的な導電が起きることができる物理的な線または構造を指さない。用語の接線３０は、それにそって、または、それの隣りに、第１および第２の接点１５，２１が位置する想像上の線を意味するためにこの文脈で使用される。その結果、用語の接線に代えて、用語の線、想像上の線、接点線または想像上の接点線を使用することは、さらに可能である。

このタイプの太陽電池は、単純かつ安価な方法で太陽電池の組立て品を生産することを可能にする。

さらなる実施形態は従属請求項で記述される。

本発明は、少数の典型的な実施形態を示すいくつかの図面を参照して以下でより詳細に説明する。図面はただ例示の目的で示され、請求項によって定義された保護範囲を限定しない。
図１ａは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図１ｂは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図１ｃは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ａは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ｂは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ｃは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図３は、代替の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図４は、いくつかの実施形態の組立て品を概略的に示す。

詳細な説明

図１ａは、前サイド１０および後サイド２０を備える太陽電池１を概略的に示す。前サイド１０は、（太陽）光を集めるために適合可能である。前サイド１０と後サイド２０との間に、例えばｐ型でもよい、基層１２からなる半導体層がある。基層１２の上部サイドで、反対型のエミッタ層１１したがって例えばｎ型エミッタ層１１が、拡散ベースのプロセスまたは任意の他の適切なプロセスによって、形成されてもよい。代替によれば、基層１２はｎ型でもよく、エミッタ層１１はｐ型でもよい。

入射（太陽）光のために、反対の電荷を持つ電荷キャリアは、前サイド１０および後サイド２０に蓄積するだろう。

エミッタ層１１からのこの蓄積された電荷を散らすために、前サイド１０は第１のパターン１３の導電要素とともに提供される。このパターン１３は、以下でより詳細に議論されるような、任意の所望のパターンとすることができる。図１ａは、概略形式で、可能な第１のパターン１３を示す。

第１のパターン１３は、太陽電池１０を通り過ぎ、いくらかのビア１４を経由して後サイド２０へ通過される。この理由から、導電要素１７は、金属のようなビア１４（後述される図１ｃを参照）に提供されてもよい。

ビア１４は、前サイド１０の表面と実質的に垂直なビアとして形成される。

後サイド２０は、図１ｂに概略的に例示される。後サイド２０は、後サイドの第２の接点２１と接続される導電要素２２の第２のパターンを備えて提供される。例示的な例において、パターンのシャドウ効果は後サイド２０で考慮する必要がないため、導電要素２２の第２のパターンは、すべての後サイド２０を覆う導電膜からなるとしてもよい。しかしながら、ちょうど前サイドのように、後サイド２０は、また、シャドウの損失以外の理由で、例えば後サイドの不動態化および反射の最適化のために、導電要素のあるパターンを備えるとしてもよい。これに関連して、さらに、上述の論文「Ｓｔａｒｆｉｒｅeプロジェクト：薄く高性能なバック−コンタクトされた多重結晶シリコン太陽電池のインライン大量生産に向けて」Ｍ．Ｎ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｄｏｎｋｅｒ著、が例として参照される。

図１ｂは、さらに、ビア１４が後サイド２０上で終わり、ビアは第１の接点１５において終わることを示す。このことは、太陽電池１の部分の断面（図１ｂにおける指示Ｉｃを参照）を例示する図１ｃでより詳細に示される。

図１ｃは、太陽電池１の後サイド２０上の第１の接点１５に、前サイド１０上の第１のパターン１３を接続する導電要素１７を備えたビア１４を示す。さらに、絶縁（図示せず）が、基層１２から、第１の接点１５と導電要素１７とを電気的に絶縁するために備えられてもよい。このことは、浮かんでいる位置に、第１の接点１５と導電要素１７とを示すことによって概略的に例示されている。しかしながら、例えば、電気的な導電接触がなく機械的な接触があるような、たくさんのタイプの絶縁が使用できる。

ここで、図１ｃはただビア１４の概略的な外観を示すのみであり、多数のバリエーションがビアを形成するために可能であることは、当業者によって理解されるとして、注目されるべきである。例えば、ビアは、導電要素１７に完全に満たされてもよく、または、単に、導電要素（例えば金属）がビア１４の壁にそって配置されるだけでもよい。さらに、入射（太陽）光の反射を抑制するための前サイド１０上の反射防止コーティングのような、付加的な層を提供することが可能である。

図１ｂから分かるように、接線３０は、後サイド２０の表面にそって第１の方向で実質的に伸びるとともに、第１および第２の接点１５，２１は、いくつかの接線３０にそって位置する。第１の方向は、それぞれの場合において長線矢印で図に例示される。

図１ｂは、第１の接点１５がそれぞれの場合において接線３０の第１のサイド（図１ｂにおける右手側）にあり、第２の接点２１がそれぞれの場合において接線３０の第２のサイド（図１ｂにおける左手側）に位置することを示す。

第１の接点１５と接線３０との間の距離は、実質的に、第２の接点２１と接線３０との間の距離と同じである。換言すれば、第１の接点１５と第２の接点２１とは、接線３０から同じ距離であるが、それぞれの場合においてそれについて反対サイドに位置する。

この場合において、図１ｂはただの例であり複数のバリエーションが可能であることは注目されるべきである。したがって、第１の接点は、接線３０の左サイドまたは右サイドに位置することができる。接線３０に関して第１の接点の位置付けは、さらに、各接線について異なるように選ぶことができる。

さらに、１つの接線３０あたりの第１の接点１５の数は、さらに１つの接線３０あたりの第２の接点２１の数と異なることができる。例えば、第１の接点１５に比べて、１つの接線３０あたり２倍の数の第２の接点２１が、形成されることが可能である。

そのような構成は、これらの接点１５，２１から電荷を集めるために、直線のタブ（図１ａ−ｃで図示されず）により簡単な方法で、第１の接点１５と第２の接点２１とを互いに接続することを可能にする。

第１の接点１５は接線３０に対して軸をはずして置くように位置付けし、第２の接点２１は接線３０に対して反対の方向で軸をはずして置くように位置付けすることにより、直線のタブは、第１の接点１５を互いに接続するために使用可能であり、他の直線のタブは、第２の接点２１を互いに接続するために使用可能である。以下でより詳細に説明されるように、この構成は、さらに、太陽電池の間の単純な直列接続を可能にする。

第１および第２の接点１５，２１と最も近い接線３０との間の距離は、接線３０の間の距離よりも、少なくとも５分の１または１０分の１で、より小さいとしてもよい。この条件は、２以上の接線を持つ太陽電池１に適用する。

第１および第２の接点１５，２１と最も近い接線３０との間の距離は、ほぼ０−６ｍｍ程度の大きさ、または、少なくとも１−５ｍｍ程度の大きさでもよい。距離は、この場合において、第１および第２の接点１５，２１の中心に対して測定され、第１の方向と実質的に垂直な方向で測定されることができる。

複数の接線３０は、太陽電池１の後サイド２０の表面と実質的に垂直である回転軸Ｒに関して１８０°の回転に対して回転対称である。図１ｂに例示されるように、回転軸Ｒは、太陽電池１の中心を通過する。

太陽電池が、太陽電池１の後サイド２０と実質的に直角である回転軸Ｒに関して＋／−１８０°回転された場合、接線３０は同じ位置に存在するように来るが、第１および第２の接点１５，２１は位置が変わり、または、少なくとも接線３０の他のサイドに存在するように来る。このことは、第１の方向で異なる太陽電池１を接続することを容易に可能にする。

これは、第１の太陽電池が第２の太陽電池１に関して１８０°回転され、２つの太陽電池１が第１の方向においてもう一つの隣りまたは後ろに配置された場合に、第１および第２の太陽電池１が互いに対して整列される事実による。

これは、図４で概略的に示される。図４は、以下でより詳細に説明される太陽電池１の組立て品を示す。

図１ａで例示されるように、前サイド上の導電要素１３の第１のパターンは、マトリクス構成に配置されているいくつかの単位セル１８に分割されることができ、それぞれの単位セル１８は、導電要素のサブパターンを備え、それぞれのサブパターンは、太陽電池１におけるビア１４によって後サイド２０上の第１の接点１５と接続される。

マトリクス構成は、第１の方向へ伸びる単位セル１８のいくつかの列を備え、その数は、接線３０の数に対応することは、明らかだろう。次に、単位セル１８の数は、ビア１４の数および第１の接点１５の数に相当することができる。

マトリクス構成は、例えば、図１ａで例示されるように、３×５マトリクス構成としてもよいが、さらに、例えば、１×１、２×２、３×６、４×４、５×３、３×６０などのような他の適切なマトリクス構成とすることができる。

以下に、いくつかの実施形態が、ここで説明される効果が達成可能であることを使用して議論されるだろう。

非対称のサブパターン
ビア１４は、単位セル１８の中心をはずして（オフセット）置くことができる。はずして位置付けすることは、接点１５が接線３０に関してはずして位置することになることを保証する。ビア１４と第１の接点１５とは、それぞれの場合に接線３０の同じサイドに位置することができる。この実施形態において、単位セル１８は、全て、同じ大きさ、または、接線３０の方向と一致する第１の方向に垂直な方向において少なくとも同じ大きさを持つ。

したがって、これは、複数のビア１４が単位セル１８の中心に位置しないが、中心に関して非対称の位置であることを意味する。

同様に、第２の接点２１は、単位セル１８の中心に関してはずして、または、より一般的に、接線３０に関してはずして位置するとしてもよい。この場合において、接線３０にそう第２の接点２１の位置付けが、前サイド２０の単位セル１８のマトリクス構成に対応する必要がないことに、注目されるべきである。

サブパターンを選ぶ場合、一方で、サブパターンは、可能な限り効率的に蓄積された電荷キャリアを散らすことができるように、可能な限り高密度な一段のカバレッジを持つ必要があるが、他方で、導電要素は、可能な限り入射光の反射が少なくなるように、可能な限り小さい表面を形成する必要がある事実を考慮に入れることができる。

図１ａは、これらの衝突する必要条件を考慮に入れた可能なサブパターンを示す。図１ａに示されているパターン１３は、それぞれの場合で、単位セル１８の表面を横切ってビア１４と一致する中心点から分岐するサブパターンからなる。しかしながら、他のパターンおよびサブパターンが使用可能であることは明らかであろう。例示されるサブパターンに代えて、サブパターンは、さらに、より詳細に以下で議論されるように、互いに実質的に垂直な２つの要素を含む十字形のサブパターンにより形成されてもよい。

図１ａにおいて、サブパターンの中心点は、ずらされたビア１４と一致する。しかしながら、ずらされていない位置、すなわち単位セルの中心に中心点をおくこと、および、ただずらされた位置にビア１４を置くことのみも可能である。その場合において、電気的な接続は、中心点とずらされたビア１４との間に形成されてもよく、その一例は図２ｃに関して以下で示される。

いくつかの単位セル１８におけるいくつかのサブパターンは、電気的に分離しているサブパターンとして形成されてもよく、それはパターンを構成する導電要素の数について低減する結果を得るとともに、前サイド１０の低反射表面を導く。あるいは、いくつかの単位セル１８における複数のサブパターンは、互いに電気的に接続されることができる。このことは、導電要素のうちの一つが欠陥を持つ場合に、電荷キャリアが他のルート経由でビア１４に移動することができるという長所を持つ。明らかに、後の場合では、太陽電池のエッジおよび太陽電池のコーナーの単位セルのサブパターンは、太陽電池の中央の単位セル、すなわちすべてのサイドを他の単位セルによって囲まれている単位ユニット、のサブパターンからはずれるだろう。したがって、３×５マトリックス構成において、９個の異なるサブパターン（４つのコーナータイプ、４つのエッジタイプ、１つの中央タイプ）が存在されることができる。

ここで、単位セル１８の中心と一致しない位置にビア１４を置くことは、明確な基準ではない。これは、可能な限り効率的に太陽電池１の前サイド１０からの電荷キャリアを放散するため、パターン１３の導電部の表面を最小化することおよび電荷キャリアが導電部を通じて移動することが必要な距離を最小に維持することの双方のため、対称的なパターンを選ぶことが明らかな事実による。

ビア１４が単位セル１８の中心と一致しない位置に置かれる場合、その結果、サブパターンは、単位セル１８の中心に対してもはや対称ではなく、単位セル１８の表面を横切って不均一に分配される電流出力に導く場合がある。

このことは、特別のサブパターン、図２ａおよび図２ｂでより詳細に示される例、を使用することにより克服することができる。

図２ａは、ビア１４の周りに位置するサブパターンを示す。サブパターンは、ビア１４と一致する中心点から単位セル１８の表面を横切って異なる方向へ伸びるいくつかの主要素５１からなり、このようにしてスター形パターンを形成する。その例が図２ａおよび図２ｂに示される。

ビア１４が単位セル１８の中心に位置しないため（中心は、縦２等分で単位セル１８を分割するラインと、幅２等分で単位セル１８を分割するラインとの間の交差点として定義されることができる）、主要素５１の構成は、それに対して適用されることができる。

ある実施形態において、サブパターンは、偶数の主要素５１を備え、それらはペアに分割することができ、ペアはビア１４から逆方向に伸びる主要素５１からなる。

例えば、サブパターンは、中心点から逆の方向で伸び、互いに対して２°−１０°の角度を作る、少なくとも１つのペアの主要素５１を備えてもよい。また、サブパターンは、中心点から逆の方向で伸び、第１の方向に垂直な線に対して２°−５°の角度を作る、１ペアの主要素５１を備えてもよい。これは、主要素５１の非対称なサブパターンを結果として生じ、非対称は、主要素５１のサブパターンが中心点に関して単に３６０°の回転に対してのみ回転対称であるという事実からなる。そのようなパターンは、図２ａに概略的に示される。

この方法は、単位セル１８を、電流が集められる主要素５１によって、ほぼ同じ部分（パイ・ウェッジ）に分割する。主要素５１は、主要素によって形成される部分に関して効率的に分配されるいくらかの導電性サブ要素５２と接続される。主要素５１と導電性サブ要素５２とは、直線部、曲線部、又は直線部および曲線部の組み合わせからなるとしてもよい。

より一般的に、サブパターンは、中心点から伸びるいくつかの主要素５１を備え、２つの隣接する主要素５１は、互いに対して角度があり、隣接する主要素５１の間の角度は互いにすべて同じでないことは、注目できる。このように、主要素５１は、不規則なスター形パターンを形成する。

中心点は、この場合において、ビアと一致することができる。不規則なスター形パターンは、すでに先で指摘されたように、ただ中心点に関して３６０°の回転に対してのみ回転対称とすることができる。

図２ａはただサブパターンの例を示し、多くの可能な変形が考えられることは明らかだろう。例えば、ある変形が図２ｂに示される。

図２ｂは、単位セル１８のち中央に位置しないビア１４を備える単位セル１８を示し、ビア１４と一致する中心点から異なる方向で単位ユニット１８の表面を横切って伸びるいくらかの主要素５１が備えられる。図２ｂにおいて、主要素５１は、第１の方向と平行な方向、および、それに対して実質的に垂直な方向に伸びる。そのような比較的シンプルなパターンは、異なる単位セル１８が互いに隣りに配置された場合に、主要素５１が互いに直線に並ぶようになり、容易に互いに接続できる。それの対称的な変形は、また、Ｈ−パターンとして知られている。

非対称の接点
しかしながら、図２ａおよび図２ｂで示されるものとは対照的に、さらに、ビアが単位セル１８の中央で対称的に位置するが、しかし、後サイド２０の第１の接点１５がビアに関して非対称な方法で配置されることが可能である。

さらなる実施形態において、第１の接点１５’のずらされた（オフセット）位置付けは、ビア１４に関して非対称で第１の接点１５’を配列することによって達成される。その例は、図１ｃの変形を示す図２ｃによって示される。そのような実施形態は、単位セル１８の中心に実質的に位置するビア１４により提供される対称のサブパターンを使用できるという長所を持ち、したがって、導電性の要素５１，５２の第１のパターン１３における損失を低減する。

図２ｄは、ビア１４が実質的に接線３０の上に位置し、第１の接点１５のずらされた位置付けが非対称な第１の接点１５を提供することにより達成される変形を示す。接線３０から最も遠い位置である第１の接点１５の端と第２の接点２１の端とは、接線３０から実質的に等しい距離で位置することができる。

第１の接点１５は、線３０の第１のサイドに位置されるそれらの最大範囲に、完全に、または、少なくとも、存在するとしてもよい。第２の接点２１は、線３０の第２のサイドに位置されるそれらの最大範囲に、完全に、または、少なくとも、存在するとしてもよい。

もちろん、さらに、図２ａ，２ｂ及び図２ｃで例示された実施形態の組み合わせを生産することは可能であり、したがって、その場合において、単位セル１８の中心に位置しないビア１４を使用し、さらに、第１の接点１５’のずらされた位置を使用する。

不等な単位セル
さらなる実施形態にしたがって、第１の接点１５のずらされた非対称の位置付けは、図３に示すように、太陽電池によって達成され、導電要素の第１のパターンは、導電要素のサブパターンを備える各単位セルを持つマトリクス構成に配置された、いくつかの単位セル１８，１８’，１８”に分割され、各サブパターンは、太陽電池におけるビアによって後サイドの第１の接点と接続される。マトリクス構成は、第１の方向と実質的に垂直な方向で太陽電池の第１のエッジＲ１にそって第１の幅Ｂ１を持つ単位セル１８’の第１の列と、太陽電池の第２のエッジＲ２にそって第２の幅Ｂ２を持つ単位セル１８”の第２の列とを持ち、Ｂ１＜Ｂ２を持つ、第１の方向に伸びるいくつかの単位セル１８の列を備える。太陽電池の第１および第２のエッジＲ１，Ｒ２は、第１の方向に実質的に伸びる、２つの反対のエッジである。

図３は、後サイド２０の観察を概略的に示す。

太陽電池は、第１および第２の列１８’，１８”の間に位置する、単位セル１８の少なくとも一つのさらなる列を備えることができ、単位セル１８の少なくとも一つのさらなる列１８は、幅Ｂを持ち、Ｂ１＜Ｂ＜Ｂ２である。

マトリクス構成のエッジの異なる幅の列の配列は、また、ビア１４を結果として生じ、したがって、第１の接点１５は、第２の接点２１に関してずらして位置する。

単位セル１８’の第１の列および単位セル１８”の第２の列との中の単位セルは、非対称のサブパターン持ち、すなわち、ビア１４は、単位セルの幾何学的な中心に位置していない。サブパターンは、２つの部分から構成されると考えることができる。第１の部分は、それぞれエッジＲ１，Ｒ２から外されており、幅Ｂ’＝Ｂ／２を持つ単位セルの部分である。第２の部分は、それぞれエッジＲ１，Ｒ２に向けられており、幅Ｂ’≠Ｂ／２を持つ単位セルの部分である。第１の幅Ｂ１を持つ太陽電池の第１のエッジＲ１にそった単位セル１８’の第１の列のために、式Ｂ’＜Ｂ／２は適用する。第２の幅Ｂ２を持つ太陽電池の第２のエッジＲ２にそった単位セル１８”の第２の列のために、式Ｂ’＞Ｂ／２は適用する。ビア１４は、エッジＲ１，Ｒ２にそった単位セルの第１および第２の部分の間の境界上に位置する。エッジにそって位置しない単位セルのために、ビア１４は、通常、幅Ｂを持つ単位セルの幾何学的な中心に位置する。

したがって、第１の方向に垂直な方向における後サイドの第１の接点１５が、それぞれの場合に、実質的に等しい距離はなして位置させることが可能である。

上記の変形の組み合わせが可能であることは理解されるだろう。第１の接点１５の位置づけは、等しくない単位セルを使用すること、ビアに関する非対称の接点、非対称のサブパターンにより達成可能である。

組立て品
すでに上述されたように、実施形態は、太陽電池の簡易な組立て品を生産可能であり、太陽電池は、直線のタブによって互いに直列に接続される。表現の直線のタブは、屈曲などがなく、一方向に実質的に伸びるタブ４１を意味することを意図される。

そのような組立て品は、また、ストリングと呼ばれる。

タブ４１は、高い導電性のある比較的安価なタブを生じる、銅ストリップでもよい。このような銅タブは、後でハンダ処理により接点１５，２１に接続できるように、錫めっきを施されてもよい。第１および第２の接点１５，２１は、最適な導電性を達成するために銀で作られてもよい。

他の可能性ではタブ４１をアルミニウムから作る。アルミニウムタブ４１は、さらに、コストと比較して、比較的よい導電率を得られる。さらに、シャドウ効果は後サイドで考慮する必要がないため、実施形態は、比較的大きいタブを使用可能である。より大きな(より厚い/より幅広の)タブ４１は、さらに高い導電率を得ることができる。

アルミニウムタブ４１は、他の接続技術により第１および第２の接点１５，２１と接続可能である。

他の接続技術の一例は、例えば、アルミニウムおよび銅に使用できる、導電性接着剤の使用である。

例えばアルミニウムで作成されるタブ４１は、例えば次の寸法を持つことができる：
−第１の方向と垂直な後サイド２０の表面と平行な方向で測定された、６．５−１３ｍｍの幅
−後サイド２０の表面と垂直な方向で測定された、例えば、１００−２００μｍの深さ
ここで提供される本実施形態は、太陽電池の後サイド２０上で簡素な直線のタブ４１を使用することを可能にすることは、ここで再度強調されるべきである。シャドウ効果が考慮される必要がないという事実より、タブ４１は、比較的大きく作ることができ、それは、アルミニウムのような、低い導電率で、安い材料を使用することが可能である。

さらに、互いの表面でＣｕおよびＡｌのストリップから作成されたタブ４１のように、他の接続ストリップ４１が考慮可能である。

タブ４１は、例えばワイヤのローリングにより、安価な方法で生産することができる。

図４は、上述された太陽電池の組立て品を概略的に示し、少なくとも２つの太陽電池は、第１の方向で互いに隣りまたは後ろに位置し、このような様式で、複数の接線は実質的に互いに隣接し、複数の太陽電池は、第１の太陽電池の第１の接点が隣接する太陽電池の第２の接点とともに直線に並ぶように、交互の形式で配置される。

そのうえ、第１の太陽電池の第１の接点と第２の太陽電池の第２の接点とを接続するタブ４１を配置することが容易に可能になる。第２の太陽電池の第２の接点は、第３の太陽電池の第１の接点などに、同じ方法で、接続することができる。換言すれば、組立て品は、太陽電池１の接点１５，２１が直線のタブ４１によって、隣接の太陽電池の接点２１，１５と電気的に接続される。これは、異なる種類（例えば、第２の接点２１と接続される第１の接点１５）の、または、同じ種類の接点でもよい。

図４に例示される例において、タブ４１は、ただ一つの接線３０にそって示されている。もちろん、他の接線３０にそってタブ４１を配置することも可能である。

したがって、２以上の太陽電池の任意の数が、第１の方向で互いに隣りに配置され、タブによって直列に接続されることができる。

ここで、タブが直線の形状で形成されることは有利であり、単純にかつ安価に生成できるタブを使用可能であることは、注目されるべきである。

図４は、太陽電池１の接点１５，２１が直線のタブ４１によって隣接する太陽電池１の接点２１，１５と電気的に接続される実施形態を示す。そのうえ、図４は、複数の太陽電池の簡単な連続接続が簡単な方法で生成および配置できる直線のタブ４１によって可能になる方法を明確に示す。

もちろん、第１の方向で視認される、そのような組立て品の一端に位置する太陽電池の接点１５，２１は、一方のサイドの隣接する太陽電池の接点と接続されるのみであり、さらなる組立て品またはバッテリのような、他のサイドのさらなる処理装置と接続できる。

さらなる処理装置との接触は、また、組立て品のいずれかの２つの隣接する太陽電池の間に形成されることができ、その場合において、組立て品の複数の端部は互いに電気的に接続される。

モジュールは、１以上の組立て品（ストリング）によって形成されることができる。モジュールは、例えば、６０個の太陽電池を備え、１０個の太陽電池の６列、または、例えば、６個の太陽電池の１０列から形成されてもよい。

１０個の太陽電池の２列は、電気的に直列に接続されることができ、バイパスダイオード経由で、バッテリまたは電気ネットワークのための端子のような、さらなる装置のための端子を備える接合器と接続されることができる。

直列に２列を接続すること、または、列と接合器とを接続することは、いわゆるバスによって達成される。

上記の実施形態の使用によって、後サイドでのみ位置しそのために任意の追加のスペースを取らない接続により、太陽電池の組立て品と、さらなる太陽電池の組立て品または接合器とを接続することが可能になる。

さらに、これは、複数の太陽電池、または、太陽電池の複数の組立て品、または、太陽電池（の組立て品）と周辺装置（接合器のような）の直列の接続のために、前から後ろまで通う接続が必要とされないという利点を提示する。このようにして、すべての接続は、後サイドに配置されることができる。

タブ４１が、今、後サイドに完全に位置する場合、それらは第１の方向と垂直な方向に測定される幅で、比較的広く作ることができる。タブ４１のシャドウ効果は、後サイド２０で考慮に入れる必要はない。これは、低価格の方法でタブを生産することができ、これらのタブ41の電気抵抗が比較的低いという利点を提示する。

これは、例えば銅に代えてアルミニウムのような、低価格の材料により作成されるタブ４１を使用することを可能にする。

タブ４１は、例えば、先行技術から知られる寸法と同等の幅を持つことができる。しかしながら、タブは、今、より広く作成することもできる。最大幅は、２つの隣接する接線３０の間の相互距離の半分よりわずかに小さくする。

広いタブは、低い電気抵抗を持ち、機械的な視点からより強く、生産がより簡単であるため、有利である。

絶縁層は、いくつかのタブ４１またはタブ４１の部分と、太陽電池１の後サイド２０との間に配置されてもよい。

この絶縁層は、タブ４１と後サイド２０との間の電気誘電を防止または少なくとも低減するために、ビア１４により、前サイド１０に接続された第１の接点１５と接触しているタブ４１と、後サイド２０との間でのみ、提供されてもよい。しかしながら、絶縁層は、また、存在するすべてのタブと太陽電池１の後サイドとの間で配置されることができる。

絶縁層は、太陽電池の後サイド２０に、または、太陽電池の後サイド２０の方へ向けられたタブ４１のそのサイドに、直接配置されてもよい。

この絶縁は、太陽電池１の後サイド２０に、または、太陽電池の後サイド２０の方へ向けられたタブ４１のそのサイドに、例えばコーティングで、絶縁層を配置することによって達成されてもよい。

絶縁は、また、太陽電池とタブ４１との間に提供される分離する層として形成することができる。この場合において、絶縁材料は、また、開口部／ギャップが形成されないように、表面に導電性ストリップを固定するために、または、ストリップと表面との間のスペースを満たすために、使用することができる。この目的のために、絶縁材料は両側の「接着剤」を用いて備えられてもよい。

絶縁層は、両面上に接着剤を用いて備えられる絶縁の重合体から作られてもよい。

タブ４１と後サイド２０との間に置かれる絶縁層は、最適の絶縁を達成するために、タブ４１よりわずかに広くてもよく、そしてそれは配置中に必要とされる精度をわずかに縮小する。

しかしながら、絶縁層は、さらに、タブ４１と後サイド２０との間の接触が防止されるように、実質的にタブ４１の寸法に相当する寸法を持つとしてもよい。

図４に例示されるような組立て品は、タブ４１と接点１５，２１が太陽電池１の後サイド２０に完全に位置するという事実より、各種の太陽電池１を互いに近くに置くことができるという利点を持つ。したがって、前サイド１０の接点と後サイド２０の接点とを接続するタブ、通常は複数の隣接する太陽電池１の間の開口部を通過するタブは、必要ない。そのような複数の開口部は、互いからわずかな距離で太陽電池を置くことにより生じていた。これらの実施形態においてこれが必要とされない事実より、スペースとコストの制限削減が達成できる。

上記に基づいて、当業者は、上で使用されたように、用語の接線３０が、接触を生じることができまたはそれにそって電気的導電が起こる物理的な線または構造を意味しないことを、理解するだろう。ここで、用語の接線３０は、第１および第２の接点１５，２１が置かれる方向で配置される線の観念で使用される。ゆえに、用語の接線が使用される例においては、用語、線、想像上の線、接点ライン、または、想像上の接点ラインを使用することも可能である。

上述の実施形態は、ただ例として記述されるのみであり、いずれの限定をも目的とせず、様々な変更および調節が発明の範囲から逸脱することなく可能であり、その範囲は添付の請求項によってのみ決定されることは、明らかであろう。

本発明は、少数の典型的な実施形態を示すいくつかの図面を参照して以下でより詳細に説明する。図面はただ例示の目的で示され、請求項によって定義された保護範囲を限定しない。
図１ａは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図１ｂは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図１ｃは、実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ａは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ｂは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ｃは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図２ｄは、各種の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図３は、代替の実施形態に係る太陽電池を概略的に示す。 図４は、いくつかの実施形態の組立て品を概略的に示す。

Claims (15)

1. 前サイド（１０）と後サイド（２０）とを備える太陽電池（１）であって、
   使用において、前記前サイド（１０）は、電荷キャリアが前記前サイド（１０）に蓄積し、反対の型の電荷キャリアが前記後サイド（２０）に蓄積するために、光に向けられ、
   前記前サイド（１０）は、前記太陽電池におけるいくらかのビア（１４）によって後サイド（２０）の第１の接点（１５）と接続される導電要素（５１，５２）の第１のパターン（１３）を備えて提供され、
   前記後サイド（２０）は、前記後サイド（２０）の第２の接点（２１）と接続される導電要素（２２）の第２のパターンを備えて提供され、
   前記第１および第２の接点（１５，２１）は、いくらかの線（３０）にそって位置し、前記線（３０）は、実質的に前記後サイド（２０）の表面にそって第１の方向に伸び、
   前記第１の接点（１５）は、前記線（３０）の第１のサイドに位置し、前記第２の接点（２１）は、前記線（３０）の第２のサイドに位置する
   ことを特徴とする太陽電池。
2. 前記第１および第２の接点（１５，２１）は、実質的に前記ライン（３０）から等しい距離である、請求項１の太陽電池。
3. 前記第１および第２の接点（１５，２１）と最も近い前記線（３０）との間の距離は、前記線（３０）の間の相互距離よりも、少なくとも５分の１で、より小さい、請求項１の太陽電池。
4. 前記第１および第２の接点（１５，２１）と前記最も近い接線（３０）との間の距離は、ほぼ０−６ｍｍ程度の大きさ、または、少なくとも１−５ｍｍ程度の大きさである、前記請求項のうちの１つの太陽電池。
5. 前記線（３０）は、前記太陽電池の前記後サイド（２０）の前記表面と実質的に垂直である回転軸（Ｒ）に関して１８０°の回転に対して回転対称である、前記請求項のうちの１つの太陽電池。
6. 前記導電要素の第１のパターン（１３）は、マトリクス構成で配置されるいくらかの単位セル（１８）に分割され、各単位セル（１８）は、導電要素のサブパターン（５１，５２）を備え、各サブパターンは、太陽電池におけるビア（１４）によって前記後サイド（２０）の前記第１の接点（１５）に接続され、前記ビア（１４）は、前記単位セル（１８）の中心に関してずれて位置する、前記請求項のうちの１つの太陽電池。
7. 前記導電要素のサブパターン（５１，５２）は、中心点から伸びる主要素（５１）を備え、前記主要素（５１）は、３６０°の前記中心点に関する回転に対してのみ回転対称である不規則なスター形パターンを形成する、請求項６の太陽電池。
8. 前記導電要素の第１のパターンは、マトリクス構成で配置されるいくらかの単位セル（１８）に分割され、各単位セル（１８）は、導電要素のサブパターン（５１，５２）を備え、各サブパターンは、太陽電池におけるビア（１４）によって前記後サイド（２０）の前記第１の接点（１５）に接続され、前記第１の接点（１５）は、ビア（１４）に関して非対称に位置する、請求項１−７のうちの１つの太陽電池。
9. 前記サブパターンは、前記第１の方向に伸びる導電要素（５１）によって、および前記第１の方向と実質的に垂直な方向に伸びる導電要素（５１）によって形成される、請求項１−８のうちの１つの太陽電池。
10. ビア（１４）および／またはその対応する接点（１５）は、それぞれの場合において前記線（３０）の同じサイドに位置する、前記請求項のうちの１つの太陽電池。
11. 前記導電要素の第１のパターン（１３）は、マトリクス構成で配置されるいくらかの単位セル（１８）に分割され、各単位セル（１８）は、導電要素のサブパターン（５１，５２）を備え、各サブパターンは、太陽電池におけるビア（１４）によって前記後サイド（２０）の前記第１の接点（１５）に接続され、前記マトリクス構成は、前記第１の方向と実質的に垂直な方向で前記太陽電池の第１のエッジＲ１にそって第１の幅Ｂ１を持つ単位セル（１８’）の第１の列と、前記太陽電池の第２のエッジＲ２にそって第２の幅Ｂ２を持つ単位セル（１８”）の第２の列とを持ち、Ｂ１＜Ｂ２を持つ、前記第１の方向に伸びるいくつかの単位セル（１８）の列を備える、前記請求項のうちの１つの太陽電池。
12. 前記太陽電池は、前記第１および前記第２の列（１８’，１８”）の間に位置する、単位セル１８の少なくとも一つのさらなる列を備え、前記単位セル（１８）の少なくとも一つのさらなる列は、幅Ｂを持ち、Ｂ１＜Ｂ＜Ｂ２である、請求項１１の太陽電池。
13. 請求項１−１２のうちの１つの太陽電池の組立て品であって、
    少なくとも２つの太陽電池は、前記第１の方向で互いに隣りに配置され、このような様式において、前記線（３０）は、実質的に互いに隣接し、前記太陽電池は、第１の太陽電池の第１の接点（１５）が隣接する太陽電池の第２の接点（２１）とともに直線に並ぶように、交互の形式で配置される、組立て品。
14. 太陽電池の接点（１５，２１）は、直線のタブによって隣接する太陽電池の接点（２１，１５）と電気的に接続される、請求項１３の組立て品。
15. 絶縁層は、いくつかのタブ（１４）のうちの少なくともいくつかと前記太陽電池１の後サイド（２０）との間に配置される、請求項１３−１４のうちの１つの組立て品。

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