JP2013540366A - 接続要素を有する太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、接続要素を有する太陽電池モジュールであって、
ａ）互いに重ねて配置された基板（１）と後面電極層（３）と光電活性吸収層（４）とカバーガラス（２）と
を備えており、
光電活性吸収層（４）が、後面電極層（３）へと導電可能かつ部分的に接続されるとともに、後面電極層（３）から遠ざかる方を向いた面に前面電極層（２２）を有しており、基板（１）が、前面（ＩＩＩ）において少なくとも１つの中間層（５）によってカバーガラス（２）の後面（ＩＩ）へと積層的に接続されており、
さらに
ｂ）１つの導電層（６．１）と１つの電気絶縁性の箔（６．２）とを少なくとも備えており、後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと導電可能に接続されるとともに、電気接触を形成するための接続点（７）を有している少なくとも１つの前もって製作された箔導体（６）と、
ｃ）接触要素（９）と箔導体の接続点（７）との間の少なくとも１つの電線路の接続（１０）を有している少なくとも１つの接続ハウジング（８）と
を備えており、
箔導体（６）が基板（１）の側縁（１２）の周囲に配置され、箔導体（６）および接続ハウジング（８）が基板（１）の後面（ＩＶ）へと取り付けられており、あるいは
箔導体（６）がカバーガラス（２）の側縁（１３）の周囲に配置され、箔導体（６）および接続ハウジング（８）がカバーガラス（２）の前面（Ｉ）に取り付けられている太陽電池モジュールに関する。

Description

本発明は、電気的接触を形成するための接続要素を有する太陽電池モジュールに関する。さらに本発明は、そのような太陽電池モジュールを製造するための方法ならびに接続要素の使用に関する。

太陽電池セルは、いずれの場合も、半導体材料を含んでいる。適切な機械的強度をもたらすための担体基板を必要とし、連続プロセスにて製造することができる太陽電池セルは、「薄膜太陽電池セル」と称される。物理的な特性および技術的な取り扱いの品質ゆえに、非晶質、微結晶、または多結晶のシリコン、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または銅インジウム（ガリウム）硫黄／セレン（ＣＩ（Ｇ）Ｓ）による薄膜系が、太陽電池セルにとくに適している。

薄膜太陽電池セル用の公知の担体基板は、無機ガラス、ポリマー、または金属合金を含んでおり、層の厚さおよび材料の特性に応じて、剛体板または可撓フィルムとして設計することができる。広く入手可能な担体基板および単純なモノリシック集積化ゆえに、薄膜太陽電池セルの大面積の構成を、優れた費用対効果で製造することができる。

銅インジウム（ガリウム）硫黄／セレン（ＣＩ（Ｇ）Ｓ）ベースの薄膜太陽電池セルが、多結晶シリコンの太陽電池セルにおおむね匹敵する電気的効率を有する。ＣＩ（Ｇ）Ｓ薄膜太陽電池セルは、典型的にはｐ伝導型のＣＩ（Ｇ）Ｓ吸収体と、通常はｎ型にドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む典型的にはｎ伝導型の前面電極層との間に、バッファ層を必要とする。バッファ層は、吸収体の材料と前面電極との間の電子的な適合を達成することができる。バッファ層は、例えばカドミウム−硫黄の化合物を含んでいる。

欧州特許出願公開第２２０００９７号明細書から、複数の太陽電池セル領域が後面電極層、吸収体材料、バッファ層、および前面電極層の適切な構造化および接続によって一体化された形態で直列に接続される方法が公知である。さらに、太陽電池セル複合体の正および負の電力の接続が、後面電極層を通って太陽電池モジュールの外縁へと案内され、そこでバスバーによって接触が形成されている。

独国特許出願公開第１０２００５０２５６３２号明細書または独国特許発明第１００５０６１４号明細書から、後面電極層の外部のフィード線との電気的な接触を、貫通穴を通って案内されてバスバーに接触しているばね接触要素によって達成することが公知である。

欧州特許出願公開第２２０００９７号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０２５６３２号明細書 独国特許発明第１００５０６１４号明細書

本発明の目的は、接続要素を有する太陽電池モジュールであって、凹所または開口によって基板の機械的な安定性を低下させることなく、光電層について信頼できる電気的接触を形成できるようにする改善された太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の目的は、本発明によれば、請求項１に記載の接続要素を有する太陽電池モジュールによって達成される。好ましい実施の形態が、従属請求項から明らかになる。

接続要素を有する太陽電池モジュールを製造するための方法ならびに接続要素の使用が、他の請求項から明らかになる。

薄膜太陽電池セルは、それらの層の配置に関して、２つの構成へと区別される。いわゆる「上部（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構成」においては、後面電極および光電活性吸収層が、基板上に直接配置される。基板は、薄膜太陽電池セルの光の入射から遠い側に位置している。いわゆる「下部（ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ）構成」においては、前面電極が、カバーガラス上に直接配置される。カバーガラスは、薄膜太陽電池セルの光の入射に面する側に位置している。

本発明による接続要素を有する太陽電池モジュールは、好ましくは上部構成の太陽電池モジュールを備える。基板が、後面電極層を前面に有しており、後面電極層は、部分的に光電活性吸収層へと導電可能に接続されている。

本発明の文脈における光電活性吸収層は、少なくとも１つのｐ伝導型の半導体層と、少なくとも１つのｎ伝導型の前面電極層とを備える。前面電極層は、半導体層の影響を受けやすいスペクトル範囲の放射線に対して透過性である。前面電極層は、光電活性吸収層の後面電極から遠い方の面に配置される。

光電活性吸収層は、とくに好ましくは、ｐ伝導型の半導体層と、少なくとも１つのバッファ層と、ｎ伝導型の前面電極層とを備える。

本発明による接続要素を有する太陽電池モジュールは、好ましくは下部構成の太陽電池モジュールを備える。ここでは、カバーガラスの後面が、前面電極層を介して光電活性層へと接続される。

基板の前面が、少なくとも１つの中間層によってカバーガラスの後面へと接続される。上部構成においては、基板の前面が、大きな表面にわたって後面電極層および光電活性吸収層を有しているため、基板と中間層との間の接続が、大きな表面にわたってこれらの層を介して行なわれる。下部構成においては、カバーガラスの後面が、大きな表面にわたって光電活性吸収層および後面電極層を有しているため、基板と中間層との間の接続が、大きな表面にわたってこれらの層を介して行なわれる。

少なくとも１つの箔導体が、後面電極層および／または前面電極層へと導電可能に接続される。箔導体は、基板の側縁を巡って配置され、基板の後面に取り付けられる。本発明の別の実施の形態においては、箔導体が、カバーガラスの側縁を巡って配置され、カバーガラスの前面に取り付けられる。箔導体のうちの一方を基板の後面に取り付け、第２の箔導体をカバーガラスの前面に取り付けることも可能である。箔導体は、好ましくは基板の側縁を巡って配置され、基板の後面に取り付けられる。

箔導体は、電気的な接触を形成するための接続点を有する。少なくとも１つの接続ハウジングが、基板の後面またはカバーガラスの前面に取り付けられる。接続ハウジングは、接触要素と箔導体の接続点との間の少なくとも１つの電線路の接続を有する。

カバーガラスおよび基板は、好ましくは強化され、部分的に強化され、あるいは強化されていないガラス、とくにはフロートガラスで製作される。カバーガラスは、とくには太陽光について高い透過性を有する強化または非強化の低鉄ソーダ石灰ガラスを含む。カバーガラスおよび基板は、好ましくは１．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する。中間層は、好ましくはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）あるいはこれらの複数の層などの熱可塑性物質を含み、好ましくは０．３〜０．９ｍｍの厚さを有する。基板およびカバーガラスは、熱および圧力を使用し、あるいは真空のもとで、１つまたは複数の中間層を介して互いにしっかりと接合される。

箔導体は、「可撓平導体」または「平帯導体」と称されることもあるが、一般に０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さおよび２ｍｍ〜１６ｍｍの幅を有するすずめっき銅の帯などの金属帯で製作される。銅は、良好な導電率および箔への良好な加工性を有するため、このような電路に適することが証明済みである。同時に、材料のコストも低い。箔へと加工することができる他の導電性材料も使用することが可能である。この例は、アルミニウム、金、銀、またはすず、ならびにこれらの合金である。

電気絶縁および安定化のために、箔導体は、プラスチック製の担体材料へと適用され、あるいは両面においてプラスチック製の担体材料と積層される。絶縁材料は、一般に、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、シリコン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレンナフタレート、またはこれらの化合物などのポリマーを主体とする厚さ０．０２５ｍｍ〜０．１ｍｍのフィルムを含む。必要とされる絶縁特性を有する他のプラスチックまたは材料も使用可能である。互いに電気的に絶縁された複数の導電層を、１つの箔導体に位置させることができる。片面において絶縁された箔導体が、絶縁されていない方の面が基板またはカバーガラスなどの電気絶縁性の表面上に位置するように配置されるものと理解される。

片面または両面にプラスチックの絶縁を有するそのような箔導体は、工業的に容易に製造可能であり、経済的に入手することができる。箔導体を、前もって製作（プレハブ）しておき、例えば接続点においてプラスチックの絶縁を取り除くことができる。前もって製作された箔導体を、容易かつ自動的に加工することができる。好ましくは、前もって製作された箔導体が、本発明による太陽電池モジュールの製造に使用され、製造技術の利点（例えば、簡単な加工性、金属帯の安全かつ確実な絶縁）をもたらす。すでに述べたように、箔導体は、片面または両面にプラスチックによる絶縁を備えることができる。用語「プレハブ」または「前もって製作」は、箔導体が、太陽電池モジュールへの適用前に、すでにプラスチックの絶縁が組み合わせられた金属帯を有することを指す。このように、プラスチックの絶縁は、例えば太陽電池モジュールの積層時にのみ金属帯にしっかりと貼り付けられるのではない。

好ましくは、金属帯が両面においてプラスチックの絶縁へと積層された箔導体が使用される。この場合、箔導体は、プラスチックの絶縁を金属帯へと取り付けるための接着剤の層を含まない。プラスチックの絶縁は、この場合には熱可塑性物質（例えば、ＥＶＡ＝エチレン酢酸ビニル）で製作され、すなわち温度が高くなるにつれて融け、凝固の後に金属帯との堅固な結合を形成する材料で製作される。用語「積層」は、プラスチックの絶縁を溶融させるための温度上昇と、プラスチックの絶縁を凝固させて金属帯に接合させるためのその後の冷却とによって、金属帯をプラスチックの絶縁へと接合する手順を指す。好ましくは、積層のために、金属帯がプラスチック絶縁フィルムの２つの層の間の「サンドイッチ構造」に配置される。随意により、２者の積層において、接着力を強めるために積層複合体へと圧力が加えられる。金属帯がプラスチックの絶縁の層の間に積層されている箔導体は、太陽電池モジュールの長期使用におけるきわめて高い安定性という利点を有する。なぜならば、接着層の場合、プラスチックの絶縁が時間につれて金属帯から剥がれることを排除できないからである。これは、数十年にわたって使用されることが多い太陽電池モジュールにとくに当てはまる。また、金属帯が片面においてのみプラスチックの絶縁へと積層されている箔導体を使用することも考えられる。

プラスチックの絶縁を持たない金属帯は、絶縁および腐食に対する保護のためにプラスチック層などへと貼り付けられなければならない。このために、追加のプロセスステップが必要になり、結果として追加のコストが必要になる。腐食に対する適切な保護のために、プラスチック層は、箔導体を大きく超えて突き出さなければならず、あるいはモジュールの全面を覆わなければならない。これは、本発明による解決策よりも明らかに高い材料コストを生じさせる。

箔導体は、後面および／または前面電極層へと導電可能に接続される。接続は、好ましくは溶接、接合、はんだ付け、クランプ、または導電接着剤での接着によって行なわれる。

太陽電池モジュールにおいて後面および／または前面電極層の接触を形成するために適した箔導体は、わずか０．５ｍｍの最大総厚さを有する。このような薄い箔導体は、中間層において基板とカバーガラスとの間に困難なく埋め込むことができる。これは、箔導体のプラスチック絶縁が相応に薄いことを必要とする。

箔導体は、基板の後面またはカバーガラスの前面において、電気的な接触をなすための接続点を有する。これは、好ましくは、箔導体の金属製の内部導体が接触要素にとって自由にアクセス可能であるような箔導体の外側のプラスチック絶縁の貫通穴である。接続点を、前もってすずめっきすることができ、これは、例えばはんだ付けによる後の電線路の接続を容易にする。

箔導体は、好ましくは基板またはカバーガラスへと接着される。接着剤が、箔導体と基板またはカバーガラスとの間の領域を封止するように機能する。接着剤が、薄膜太陽電池セルの内部を水分の進入に対して保護する。

さらに本発明は、箔導体の接続点との電線路の接続を形成するために少なくとも１つの電気フィード線と１つの接触要素とを有する少なくとも１つの単一または複数部分からなる接続ハウジングを備える。

接続ハウジングは、好ましくは電気絶縁材料から製作される。射出成型法によって加工される熱可塑性物質およびエラストマが、接続ハウジングの工業生産に適している。熱可塑性物質およびエラストマとしては、例えばポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリブチレンテレフタレート、またはエチレンプロピレンジエンゴムが使用される。あるいは、アクリレートまたはエポキシ樹脂系などのホットメルト成型材料を接続ハウジングを製造するために使用することもできる。接続ハウジングを、電気絶縁性のインサートを備えつつ金属または他の導電性材料で製作してもよい。

好ましくは、接触要素として、金属製の接触ピンまたはばね接触要素が使用される。太陽電池モジュールにおける好ましい応用の目的においては、はんだを用いないクランプ接続が充分である。なぜならば、建物における使用においては、接触位置が通常は振動に曝されることがないからである。必要であれば、接触要素の間の電線路の接続を、溶接、接合、はんだ付け、接着、または追加で固定することもできる。

接続ハウジングは、接続プラグまたは接続線のためのベースとして機能することができる。さらには、ダイオードまたは電気制御システムなどのさらなる機能要素を収容することができる。

接続ハウジングは、好ましくは接着によって基板の後面またはカバーガラスの前面に取り付けられ、封止される。接着は、好ましくは、アクリル系、ポリウレタン系、またはポリイソブチレン系の接着剤による接着線または接着帯によって行なわれる。接着剤による接合により、ハウジングの内部を、気体、水、または水分に対して気密に封止することができる。これは、ハウジングの内部の接触位置を腐食に対して保護する。

本発明の好ましい実施の形態においては、箔導体の接続点が、基板の周縁の表面の領域に配置される。この方式で、太陽電池モジュールのきわめて平坦な構造を得ることができる。本発明による太陽電池モジュールの好ましい実施の形態においては、箔導体が、後面電極層へと導電可能に接続される。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、箔導体が、バスバーを介して後面電極層および／または前面電極層へと接続される。バスバーを、原則として、箔導体または箔導体の導電層として設計することができる。箔へと加工することが可能な導電性の材料を、バスバーとして使用することができる。バスバーは、好ましくは金属を含み、とくに好ましくはアルミニウム、銅、金、銀、またはすず、ならびにこれらの合金を含む。バスバーは、好ましくは０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さおよび２ｍｍ〜１６ｍｍの幅を有する。バスバーは、通常は、上方から見たときに矩形である太陽電池モジュールの長辺に沿って延びる。

箔導体とバスバーとの間の導電可能な接続は、好ましくはバスバーの長さ方向の中央に位置する。バスバーそのものがオーム抵抗を有するため、電流がバスバーを通って流れるときに電圧低下が生じる。バスバーの長さ方向の中央において電気接触を行なうことで、太陽電池モジュールおよびバスバーを通過する電流の流れについて、バスバーの一端における電気接触と比べて、より一様な分布が達成される。さらに、電力の取り出しの領域におけるバスバーの最大電流密度が、一端において接触を行なう場合よりも小さい。これは、例えばより小さい幅など、より小さな断面積を有するバスバーの使用を可能にする。より細いバスバーを使用することで、太陽電池モジュールの光電活性面積を拡大でき、面積に依存する電力の出力を増やすことができる。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、後面電極層が金属を含み、好ましくはモリブデン、チッ化チタン、またはチッ化タンタルを含む。後面電極層は、異なる個別の層の積層を含むことができる。好ましくは、積層が、例えば基板から光電活性吸収層へのナトリウムの拡散を防止するために、チッ化ケイ素で作成された拡散バリアを含む。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、前面電極層がｎ伝導型の半導体を含み、好ましくはアルミニウムがドープされた酸化亜鉛または酸化インジウムすずを含む。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、光電活性吸収層のｐ伝導型の半導体層が、非晶質、微結晶、または多結晶のシリコン、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または銅インジウム（ガリウム）硫黄／セレン（ＣＩ（Ｇ）Ｓ）を含む。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、基板が、カバーガラスに対してアンダーカットされ、あるいはカバーガラスと比べてずらされている。アンダーカット、すなわち基板およびカバーガラスの側縁の間の距離は、好ましくは０．１ｍｍ〜２０ｍｍに相当し、とくに好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍに相当する。アンダーカットは、基板の周状の側縁の幅を超えて広がることができ、あるいは箔導体の引き出し点の周囲の領域だけを広がることができる。箔導体が、アンダーカットの領域において基板の側縁を巡ってはみ出すことなく延びる。箔導体が突き出すことがなく、輸送および組み立ての際の損傷に対しておおむね保護される。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、基板とカバーガラスとの間のすき間が、縁部シールによって封止され、好ましくはアクリル系、ポリウレタン系、またはポリイソブチレン系の接着剤によって封止される。縁部シールは、空気、水、または水分の進入を防止し、繊細な半導体層および金属層を腐食に対して保護する。一実施の形態においては、縁部シールが、箔導体の片面に配置される。縁部シールを箔導体の両面に配置すること、すなわち箔導体を縁部シールの２つの部分の間に「サンドイッチ構造」として配置することが、空気、水、および水分の進入に関して好都合となりうる。

本発明による太陽電池モジュールの別の好都合な実施の形態においては、箔導体が、基板と中間層とカバーガラスとからなる複合体の外側に、好ましくはポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、シリコン、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリフッ化ビニル、またはポリエチレンナフタレート、あるいはこれらの化合物などのポリマーを主体とする保護層を有する。保護層は、とくに好ましくは、ポリフッ化ビニル／ポリエステル／ポリフッ化ビニルで作られた層配列を含み、エチレン酢酸ビニル層によって基板の表面へと接着される。保護層は、好ましくは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの厚さおよび３ｍｍ〜５０ｍｍの幅を有する。保護層は、箔導体を機械的な損傷に対して保護する。さらに、保護層は、電圧が加わる層に対する絶縁耐力を向上させ、漏れ電流を少なくする。好ましくは、保護層が、基板とカバーガラスとの間の箔導体の引き出し点をまたぎ、この目的のために基板およびカバーガラスへと接着される。あるいは、接続ハウジングの位置に応じて、保護層を基板またはカバーガラスに取り付ける代わりに、接続ハウジングへと堅固に接合させることも可能であると考えられる。保護層は、箔導体のプラスチック絶縁とは異なる。さらに、保護層は、基板とカバーガラスとを接合するために熱可塑性の中間層とも異なる。保護層により、とくには箔導体の引き出し点の領域への空気、水、水分の進入に対して、保護を得ることが可能である。本発明による太陽電池モジュールにおいて、基板がカバーガラスに対するアンダーカットを有する場合、保護層を、カバーガラスの側縁よりも突き出すことがないよう、基板よりも突き出しているカバーガラスの部分の領域においてカバーガラスへと接合することも好都合かもしれない。この手段は、箔導体の引き出し点のきわめて長持ちする保護を実現できるようにする。

本発明による太陽電池モジュールの別の好都合な実施の形態においては、接続ハウジングの内部がシール手段によって封止され、好ましくはアクリル系、ポリウレタン系、またはポリイソブチレン系の接着剤によって封止される。封止手段は、接続ハウジングの内部への空気、水、または水分の進入を防止し、箔導体と接触要素との間の電線路の接続を腐食に対して保護する。

これに代え、あるいはこれに加えて、箔導体を機械的な損傷に対して保護する保護要素を、接続ハウジングへと適用することができる。保護要素は、例えばプラスチックを含むことができる。保護要素を、好ましくは、基板の側縁の領域に配置することができる。好ましくは、保護要素は、カバーガラスの側縁を過ぎて突き出すことがない。保護要素と基板またはカバーガラスとの間の中間の空間が、好ましくは封止材料（例えば、アクリル系、ポリウレタン系、ポリイソブチレン系、またはシリコン系の接着剤）を有する。封止材料により、箔導体の導電層などの電圧が加わる層への絶縁耐力が向上する。同時に、例えば水分の進入に起因する漏れ電流も少なくなる。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、箔導体と後面および／または前面電極層との間、バスバーと後面および／または前面電極層との間、箔導体とバスバーとの間、ならびに／あるいは箔導体と接触要素との間の電線路の接続が、はんだ付け、溶接、接合、またはクランプによる接続を有する。電線路の接続は、導電接着剤による接着接続を有することもできる。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、太陽電池モジュールが、２つの箔導体および２つの接続ハウジングを有する。１つの箔導体が、好ましくは太陽電池モジュールの正の電力の接続へと接続され、第２の箔導体が、太陽電池モジュールの負の電力の接続へと接続される。

本発明による太陽電池モジュールの好都合な実施の形態においては、少なくとも２つの箔導体が、基板の後面またはカバーガラスの前面で、接続ハウジングにおいて、少なくとも２つの接触要素へと導電可能に接続される。２つの接触要素を、例えば２極のケーブルまたは２極のプラグを介して他の電気回路へと接続することができる。

さらに本発明は、接続要素を有する本発明による太陽電池モジュールを製造するための方法を含む。この方法は、少なくとも以下のステップを含む。第１のステップにおいて、後面電極層が、基板の前面へと適用される。次いで、少なくとも１つの半導体層が後面電極層へと適用され、その後にバッファ層が適用され、その後に前面電極層が適用される。半導体層、バッファ層、および前面電極層が、光電活性吸収層を形成する。後面電極層および光電活性吸収層が、互いに導電可能に接続される。後面電極層、半導体層、バッファ層、および前面電極層は、個々の太陽電池セルの統合された直列回路を太陽電池モジュールへと製造するためのそれ自身は公知の方法を使用して構造化および接続される。第２のステップにおいて、好ましくは前もって製作され、あるいは既製品の箔導体が、後面電極層および／または前面電極層へと導電可能に接続される。導電可能な接続は、例えば溶接、接合、はんだ付け、クランプ、または導電接着剤による接着によって行なわれる。第３のステップにおいて、基板とカバーガラスとが、中間層によって熱、真空、および／または圧力の作用のもとで貼り合わせられる。第４のステップにおいて、箔導体が、基板の側縁を巡って配置され、例えば接着またはクランプによって基板の後面に取り付けられる。その後に、少なくとも１つの接触要素を有する接続ハウジングが、例えば接着またはクランプによって基板の後面に取り付けられ、接触要素が、箔導体の接続点へと導電可能に接続される。

さらに本発明は、下部構成の本発明による接続要素を有する太陽電池モジュールを製造するための方法も含む。この方法は、少なくとも以下のステップを含む。第１のステップにおいて、前面電極層が、カバーガラスの後面へと適用される。次いで、少なくとも１つのバッファ層が前面電極層へと適用され、その後に半導体層が適用され、その後に後面電極層が適用される。半導体層、バッファ層、および前面電極層が、光電活性吸収層を形成する。後面電極層および光電活性吸収層が、互いに導電可能に接続される。後面電極層、半導体層、バッファ層、および前面電極層は、個々の太陽電池セルの統合された直列回路を太陽電池モジュールへと製造するためのそれ自身は公知の方法を使用して構造化および接続される。第２のステップにおいて、好ましくは前もって製作され、あるいは既製品の箔導体が、後面および／または前面電極層へと導電可能に接続される。導電可能な接続は、例えば溶接、接合、はんだ付け、クランプ、または導電接着剤による接着によって行なわれる。第３のステップにおいて、基板とカバーガラスとが、中間層によって熱、真空、および／または圧力の作用のもとで貼り合わせられる。第４のステップにおいて、箔導体が、基板の側縁を巡って配置され、例えば接着またはクランプによって基板の後面に取り付けられる。その後に、少なくとも１つの接触要素を有する接続ハウジングが、例えば接着またはクランプによって基板の後面に取り付けられ、接触要素が、箔導体の接続点へと導電可能に接続される。

本発明による方法の別の実施の形態においては、好ましくは前もって製作され、あるいは既製品の箔導体が、それぞれの第４のステップにおいて、カバーガラスの側縁を巡って配置され、カバーガラスの前面に取り付けられる。その後に、接続ハウジングが、カバーガラスの前面に取り付けられる。

中間層によるカバーガラスと基板との接合のために、当業者にとってお馴染みの方法を、予備複合体を前もって製造し、あるいは製造せずに、使用することができる。例えば、いわゆるオートクレーブ法を、おおむね１０ｂａｒ〜１５ｂａｒの高められた圧力および１３０℃〜１４５℃の温度において、およそ２時間にわたって実行することができる。それ自身は公知の真空袋または真空リング法が、例えばおおむね２００ｍｂａｒおよび１３０℃〜１４５℃の温度で機能する。

好ましくは、カバーガラスおよび基板を、本発明による太陽電池モジュールを形成するために、カレンダ式に少なくとも１対のローラの間で中間層に押し付けることができる。この形式のシステムは、複合グレージングの製造において公知であり、通常はプレスの設備の上流に少なくとも１つの加熱トンネルを有する。プレス作業の際の温度は、例えば４０〜１５０℃である。カレンダおよびオートクレーブ法の組み合わせが、実務においてとくに有用であることが明らかになっている。

代案として、真空ラミネータが、本発明による太陽電池モジュールを製造するために使用される。これらは、１つまたは複数の加熱可能かつ排気可能なチャンバからなり、これらのチャンバにおいて、カバーガラスおよび基板を例えば０．０１ｍｂａｒ〜８００ｍｂａｒの下げられた圧力および８０℃〜１７０℃の温度においておおむね６０分の範囲内で積層することができる。

本発明による方法の別の実施の形態においては、第１のステップの後で、バスバーが、例えば溶接、接合、はんだ付け、クランプ、または導電性の接着剤による接着によって、後面電極層および／または前面電極層へと電気的に接続される。第２のステップにおいて、箔導体がバスバーへと導電可能に接続される。このようにして、箔導体が、バスバーを介して後面電極層および／または前面電極層へと通電可能に接続される。

さらに本発明は、太陽電池モジュール（とくには、薄膜太陽電池モジュール）の電気的接触を形成するために接続要素を使用することを含む。

以下で、本発明を、図面を参照して詳しく説明する。図面は概略図であり、比例尺ではない。とくには、箔導体の層の厚さが、説明の目的で大幅に拡大されて描かれている。図面は、決して本発明を限定するものではない。

上部構成の２つの直列接続された太陽電池セルを有している本発明による太陽電池モジュールの断面図を示している。 基板の後面から見た本発明による太陽電池モジュールの概略図を示している。 図２の線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示している。 図２の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図を示している。 基板の後面から見た本発明による太陽電池モジュールの別の実施の形態の概略図を示している。 図３の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図を示している。 本発明による薄膜太陽電池モジュールの別の実施の形態について、図３の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図を示している。 図３の本発明による太陽電池モジュールの改善の断面図を示している。 基板の後面から見た本発明による太陽電池モジュールの別の実施の形態の概略図を示している。 図４の線Ｄ−Ｄ’に沿った断面図を示している。 上部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善の断面図を示している。 下部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善の断面図を示している。 上部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善の断面図を示している。 下部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善の断面図を示している。 基板の後面から見た本発明による太陽電池モジュールの別の実施の形態の概略図を示している。 上部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善について、図７の線Ｅ−Ｅ’に沿った断面図を示している。 下部構成の本発明による太陽電池モジュールの改善について、図７の線Ｅ−Ｅ’に沿った断面図を示している。 本発明による方法の各ステップの典型的な実施の形態をフロー図によって示している。 本発明による方法の各ステップの別の典型的な実施の形態をフロー図によって示している。 本発明による方法の各ステップの別の典型的な実施の形態をフロー図によって示している。 本発明による方法の各ステップの別の典型的な実施の形態をフロー図によって示している。 先行技術による太陽電池モジュールを基板の後面から見て示している。

以下の図は、薄膜太陽電池モジュール（２０）の例を使用して、接続要素を有する本発明による太陽電池モジュールの実施の形態を示している。

図１が、上部構成の薄膜太陽電池モジュール（２０）の２つの太陽電池セル（２０．１）および（２０．２）を示している。薄膜太陽電池モジュール（２０）が、光電活性吸収層（４）を形成するための層構造が表面に適用された電気絶縁性の基板（１）を備えている。層構造は、光が進入する基板（１）の前面（ＩＩＩ）に配置されている。この場合、基板（１）は、例えば比較的低い光の透過率を有するガラスで製作されるが、充分な強度と、実行される処理ステップに対して不活性な挙動とを有する他の絶縁材料を使用することも可能である。

層構造は、基板（１）の前面（ＩＩＩ）に配置された後面電極層（３）を備える。後面電極層（３）は、例えばモリブデンなどの不透明な金属の層を含み、例えば基板（１）へと陰極スパッタリングによって適用される。後面電極層（３）は、例えばおおむね１μｍという層の厚さを有する。別の実施の形態においては、後面電極層（３）が、異なる個別の層からなる積層を備える。好ましくは、積層が、例えば基板（１）から光電活性吸収層（４）へのナトリウムの拡散を防止するための拡散バリアを含む。

好ましくは太陽光のできるだけ多くの部分を吸収することができるバンドギャップを有する光電活性吸収層（４）が、後面電極層（３）上に配置されている。光電活性吸収層（４）は、ｐ型にドープされた半導体層（２３）を含んでおり、例えば一連の二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ_２）の化合物、とくにはナトリウム（Ｎａ）でドープされたＣｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）_２など、ｐ伝導型のカルコパイライト型半導体を含んでいる。半導体層（２３）は、例えば５００ｎｍ〜５μｍ、とくにはおおむね２μｍの層厚さを有している。ここでは例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）からなる単一の層と、真正な酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）からなる単一の層とを含むバッファ層（２１）が、半導体層（２３）上に配置されている。前面電極層（２２）が、例えば蒸着によってバッファ層（２１）へと適用されている。前面電極層（２２）（「ウインドウ層」）は、入射する太陽光の減少がわずかでしかないように保証するために、半導体層（２３）の影響を受けやすいスペクトル範囲の放射線に対して透過性である。透過性の前面電極層（２２）を、一般的に、ＴＣＯ層（ＴＣＯ＝透過性導電電極（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ））と称することができる。透過性の前面電極層（２２）は、例えばｎ伝導型のアルミニウムでドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）など、ドープされた金属酸化物をベースとする。ｐｎヘテロ接合、すなわち反対の伝導型の異なる層配列が、前面電極層（２２）、バッファ層（２１）、および半導体層（２３）によって形成される。前面電極層（２２）の層厚さは、例えば３００ｎｍである。

層システムは、それ自身は薄膜太陽電池モジュールの製造に関して公知の方法で、個別の光電活性領域（いわゆる太陽電池セル（２０．１）および（２０．２））へと分割されている。分割は、レーザ書き込みならびに例えばドロッシング（ｄｒｏｓｓｉｎｇ）またはスクラッチングによる機械的な処理などの適切な構造化技術を使用し、切れ目（２４．１）、（２４．２）、および（２４．３）によって達成される。個々の太陽電池セル（２０．１）および（２０．２）が、後面電極層（３）の領域（２５）を介して互いに直列に接続されている。

本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）は、例えば１００個の直列に接続された太陽電池セルを有しており、５６ボルトの開路電圧を有している。ここに示されている例では、薄膜太陽電池モジュール（２０）について得られる正（＋）および負（−）の電力の接続が、後面電極層（３）の上方に案内され、そこで電気的な接触が行なわれる。

環境の影響に対する保護のために、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）を含む中間層（５）が、前面電極層（２２）へと適用される。中間層（５）の厚さは、例えば０．７６ｍｍである。さらに、基板（１）、後面電極層（３）、および光電活性吸収層（４）で構成される層構造は、中間層（５）を介してカバーガラス（２）によって封止されている。カバーガラス（２）は、太陽光に対して透過性であり、例えば鉄の含有量が少ない強化された超白色ガラスを含んでいる。カバーガラス（２）は、例えば１．６ｍ×０．７ｍの面積を有する。薄膜太陽電池モジュール（２０）の全体が、使用の場所への設置のために、ここには示されていないアルミニウム製の中空チャンバ枠に取り付けられる。

図２が、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の概略図を示しており、図２Ａが、図２の線Ａ−Ａ’に沿った断面図を示しており、図２Ｂが、図２の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図を示している。後面電極層（３）は、酸化および腐食の影響を受けやすいため、通常は基板（１）の外側縁（１２）までは案内されていない。後面電極層（３）が存在しない領域は、好ましくは、基板（１）の外側縁（１２）に対して１０ｍｍ〜２０ｍｍ（例えば、１５ｍｍ）の幅を有している。製造プロセスにおいて、後面電極層（３）は、通常は基板（１）の全体に付着させられる。次いで、第２のステップにおいて、縁領域の除去が、例えばレーザアブレーション、プラズマエッチング、または機械的な方法によって行なわれる。代案として、マスキング技法を使用してもよい。

例えば１５ｍｍの幅を有する後面電極層（３）の周辺の縁領域は、光電活性吸収層（４）で覆われない。この領域において、後面電極層（３）を、箔導体（６）の導電層（６．１）へと導電可能に接続することができる。電線路の接続（１５）が、例えば溶接、接合、はんだ付け、または導電接着剤での接着によって形成される。箔導体（６）の導電層（６．１）は、例えば０．１ｍｍの厚さおよび２０ｍｍの幅を有するアルミニウム帯（６．１）を含んでいる。電線路の接続（１５）は、好ましくは超音波接合によってアルミニウム帯と形成される。箔導体（６）の導電層（６．１）は、例えば片面、とくには両面において、例えばポリイミドで製作される電気絶縁性の箔（６．２）で完全に覆われる。箔導体（６）は、前もって製造されており、すなわち電気絶縁性の箔（６．２）が、箔導体（６）を太陽電池モジュール（２０）へと適用する前にすでに導電層（６．１）にしっかりと貼り付けられている。好都合には、導電層（６．１）が、片面において電気絶縁性の箔（６．２）と積層され、あるいは両面において２つの電気絶縁性の箔（６．２）と積層される。

電気絶縁性の箔（６．２）は、箔導体（６）の導電層（６．１）の外側に配置され、すなわち換言すると、導電層（６．１）の基板（１）から遠ざかる方を向いた側に配置されている。電気絶縁性の箔（６．２）は、例えば、０．０２ｍｍの厚さおよび２５ｍｍの幅を有している。箔導体（６）は、好ましくは基板（１）の表面にも接着される。代案の形態においては、箔導体（６）の導電層（６．１）が、すずめっき銅の帯を含んでいる。別の代案の実施の形態においては、箔導体（６）の導電層（６．１）が、電気絶縁性の箔（６．２）に両面において完全に覆われている。

箔導体（６）は、電気的接触を形成するための接続点（７）を有している。接続点（７）においては、電気絶縁性の箔（６．２）が取り除かれ、導電層（６．１）に自由にアクセスすることができる。図示の例では、接続点（７）が、基板（１）の裏面（ＩＶ）において、側縁（１２）からおおむね２０ｍｍの距離に配置されている。接続点（７）を、基板（１）の裏面（ＩＶ）または側縁（１２）の任意の地点に配置することができる。

図２Ａおよび図２Ｂにおいて、基板（１）は、カバーガラス（２）と比べて、或る距離Ｒ（例えば、５ｍｍ）だけアンダーカットされ、すなわち後退させられている。箔導体（６）は、このようにして生み出された空間に延びている。箔導体（６）は、基板（１）とカバーガラス（２）との複合体からの取り出しの地点において、カバーガラス（２）を過ぎて突き出すことがなく、外部の機械的な応力に対して保護される。

図示の例では、箔導体（６）の接続点（７）への電線路の接続（１０）が、ばね接触要素（９）を介して行なわれる。アルミニウム製の導電層（６．１）を有する箔導体（６）においては、導電層（６．１）を接続点（７）の領域においてすずでめっきすることが好都合である。ばね接触要素（９）は、例えば、逆止ダイオードまたは外部の電気制御システムへと接続される。ばね接触要素（９）は、はんだ付けや接着などの追加のステップを必要とすることなく容易かつ迅速に接触を形成できるようにする。

この典型的な実施の形態においては、薄膜太陽電池モジュール（２０）の正および負の電力の接続が、２つの箔導体（６）および（６’）ならびに２つの接続ハウジング（８）および（８’）を介して電気的に接触される。

接続ハウジング（８）および（８’）は、容易、迅速、かつ自動的に組み立てることができるようにそれぞれのばね接触要素（９）および（９’）によって構成される。図２Ａおよび図２Ｂにおいては、接続ハウジング（８）が、例えば基板（１）へと接着される。

基板（１）への接続ハウジング（８）の接着を、例えば、アクリレート接着剤またはポリウレタン接着剤で行なうことができる。これらの接着剤は、接続ハウジング（８）と基板（１）との間の単純かつ長持ちする接合に加えて、封止の機能も有し、箔導体（６）と接触要素（９）との間の電線路の接続（１０）を水分および腐食に対して保護する。電圧がかかる導体を封止することにより、電気接続について必要な電気的保護等級も得ることができる。これは、例えば屋外使用において不可欠である。好ましい実施の形態においては、接続ハウジングの内部が、封止手段（１８）（例えば、ポリイソブチレン）によって少なくとも部分的に満たされる。電気絶縁性の封止手段（１８）は、絶縁耐力を高め、水分の進入およびそれに関連する漏れ電流を低減する。

箔導体（６）の導電層（６．１）は、接続点（７）において金属素地である必要はなく、塗料またはプラスチック箔からなる保護層で覆われてよい。この保護層は、製造プロセスにおいて、金属の接触面を酸化および腐食に対して保護する。保護層を、接触を形成するための物体によって貫くことができ、例えばコンタクトピンまたはコンタクト針によって貫くことができる。代案として、保護層を、接着されかつ取り除くことが可能なプラスチック箔から製作することができる。プラスチック箔を、箔導体（６）の製造の際に前もって適用し、組み立ての際に接触要素（９）との実際の電気的接触が形成される前に取り除くことができる。箔導体（６）の接続点（７）を、例えば前もってすずめっきすることができる。

基板（１）とカバーガラス（２）との間のすき間が、蒸気拡散バリアとしての縁部シール（１４）（好ましくは、例えばポリイソブチレンなどのプラスチック材料）で周状に封止される。縁のすき間を気密に封止することで、腐食の影響を受けやすい光電活性吸収層（４）が大気中の酸素および水分に対して保護される。

図３が、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の別の実施の形態を、基板（１）の裏面（ＩＶ）の図にて示している。

図３Ａが、図３の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図である。バスバー（１１）が、電線路の接続（１９）を介して後面電極層（３）へと接続されている。バスバー（１１）は、例えば３ｍｍ〜５ｍｍの幅および０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するアルミニウム帯を含む。バスバー（１１）は、その長さ方向が薄膜太陽電池モジュール（２０）の長辺に沿うように配置されている。バスバー（１１）と後面電極層（３）との間の電線路の接続（１９）は、好ましくは超音波接合によってアルミニウムで作られたバスバー（１１）を使用して行なわれる。箔導体（６）の導電層（６．１）が、電線路の接続（１６）を介してバスバー（１１）へと接続される。箔導体（６）は、基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）とからなる複合体の外へと、基板（１）の縁（１２）の周囲を案内される。箔導体（６）の導電層（６．１）は、例えば２０ｍｍの幅および０．１ｍｍの厚さを有するアルミニウム帯を含む。箔導体（６）の電気絶縁性の箔（６．２）が、例えば２５ｍｍの幅および０．０２ｍｍの厚さを有するポリイミド製のプラスチック箔を含む。さらに、箔導体（６）は、複合体の外側に、例えば合計の厚さが０．５ｍｍであるポリフッ化ビニル／ポリエステル／ポリフッ化ビニルの層配列など、箔導体（６）のプラスチック箔および熱可塑性の中間層（５）とは異なる保護層（１７）を有している。この層配列が、例えばエチル酢酸ビニルの層によって基板（１）の表面へと接着されている。保護層（１７）は、箔導体を長期にわたって機械的な損傷に対して保護する。さらに保護層（１７）は、箔導体（６）の引き出し点において基板（１）とカバーガラス（２）との間の縁のすき間を水分の進入に対して保護する。この目的のため、保護層（１７）は、基板（１）とカバーガラス（２）との間の箔導体の（６）の引き出し点をまたいでいる。ここで、保護層（１７）は、基板（１）よりも突き出しているカバーガラス（２）の縁においてカバーガラス（２）へとしっかりと接着され、基板（１）にもしっかりと接着されている。保護層（１７）は、接続ハウジング（８）の中へと延び、とくには箔導体（６）の接続点（７）の領域において接続ハウジング（８）へと接続されている。

本発明は、決して後面電極層（３）の接触に限られない。本発明による薄膜太陽電池モジュールの別の実施の形態においては、薄膜太陽電池モジュールについて得られる正および負の電力の接続が、前面電極層（２２）上を案内され、そこで電気的な接触が行なわれる。代案として、一方の電力の接続を後面電極層（３）を介して行ない、第２の電力の接続を前面電極層（２２）を介して行なうことができる。

図３Ｂが、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の別の実施の形態の図３の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図を示している。バスバー（１１）が、電線路の接続（２７）を介して前面電極層（２２）へと接続されている。箔導体（６）の導電層（６．１）が、電線路の接続（１６）を介してバスバー（１１）へと接続されている。箔導体（６）は、基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）とからなる複合体の外へと、基板（１）の縁（１２）の周囲を案内されている。箔導体（６）の電気絶縁性の箔（６．２）が、好ましくはカバーガラス（２）へと接着される。接着は、薄膜太陽電池モジュール（２０）の内部への水分の進入を防止し、したがって光電活性吸収層（４）の腐食を防止する。

図３Ｃが、図３の薄膜太陽電池モジュール（２０）の別の実施の形態を示しており、やはり箔導体（６）が、基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）とからなる複合体の外へと、基板（１）の縁（１２）の周囲を案内されている。基板（１）とカバーガラス（２）との間のすき間が、箔導体（６）の両側に位置する蒸気拡散バリアとしての縁部シール（１４）で周状に封止されている。このようにして、腐食の影響を受けやすい光電活性吸収層（４）を保護するための大気中の酸素および水分に対する縁のすき間の気密な封止を、またさらに改善することができる。

図４が、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の別の実施の形態を、基板（１）の裏面（ＩＶ）の図にて示している。接続ハウジング（８）および（８’）が、どちらも追加の保護要素（２８）を有している。図４Ａが、図４の線Ｄ−Ｄ’に沿った断面図を示している。追加の保護要素（２８）は、基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）とからなる複合体からの箔導体（６）の引き出し点の領域に配置されている。保護要素（２８）を、例えばプラスチックなど、接続ハウジング（８）と同じ材料で製作することができ、接続ハウジング（８）の製造時にすでに一体化されていてよい。あるいは、保護要素（２８）が、接続ハウジング（８）へと接続される追加の構成部品であってよい。この例（ただし、これに限られるわけではない）においては、保護要素（２８）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）よりも突き出していない。さらに、保護要素を、基板（１）の側縁（１２）およびカバーガラス（２）の後面（ＩＩ）へと接着してもよい。保護要素（２８）と基板（１）との間の空洞（２９）は、好ましくは水分の隔離のために封止手段によって満たされ、例えばポリイソブチレンで満たされる。

図４Ｂが、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、上部構成にて後面電極層（４）を介して基板（１）へと接続されている。箔導体（６）および（６’）が、基板（１）の側縁（１２）および（１２’）の周囲に配置されている。２つの接続ハウジング（８）および（８’）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に配置されている。各々の接続ハウジング（８）および（８’）が、それぞれの箔導体（６）および（６’）と接触要素との間の電線路の接続（ここでは図示されていない）を有している。各々の接続ハウジング（８）および（８’）が、箔導体（６）および（６’）を基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）との複合体からの引き出し点において保護する保護要素（２８）を有している。

図４Ｃが、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、カバーガラス（２）へと下部構成にて接続されている。箔導体（６）および（６’）が、基板（１）の側縁（１２）および（１２’）の周囲に配置されている。２つの接続ハウジング（８）および（８’）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に配置されている。各々の接続ハウジング（８）および（８’）が、箔導体（６）および（６’）を基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）との複合体からの引き出し点において保護する保護要素（２８）を有している。

図５が、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、上部構成にて後面電極層（４）を介して基板（１）へと接続されている。箔導体（６）および（６’）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）および（１３’）の周囲に配置されている。２つの接続ハウジング（８）および（８’）が、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）に配置されている。

図６が、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、カバーガラス（２）へと下部構成にて接続されている。箔導体（６）および（６’）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）および（１３’）の周囲に配置されている。箔導体（６）および（６’）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）および（１３’）の周囲に配置されている。２つの接続ハウジング（８）および（８’）が、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）に配置されている。

図７が、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の別の実施の形態を示しており、基板（１）の後面（ＩＶ）に位置する２つの箔導体（６）および（６’）が、共通の接続ハウジング（８）へと組み合わせられている。接続ハウジング（８）が、この例では、基板（１）の後面（ＩＶ）の中央に配置されている。接続ハウジング（８）を、基板（１）の後面（ＩＶ）または基板（１）の側縁（１２）の任意の地点に配置することができる。

この実施の形態においては、太陽電池モジュール（２０）の正および負の電力の接続が、２つの箔導体（６）および（６’）ならびに１つの接続ハウジング（８）によって電気的に接触される。

図７Ａが、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、上部構成にて後面電極層（３）を介して基板（１）へと接続されている。箔導体（６）および（６’）が、基板（１）の側縁（１２）および（１２’）の周囲に配置されている。接続ハウジング（８）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に配置されている。接続ハウジング（８）が、それぞれの箔導体（６）および（６’）と各々の１つの接触要素との間の２つの電線路の接続（ここでは図示されていない）を有している。

図７Ｂが、本発明による太陽電池モジュール（２０）の断面図を簡略化した表現にて示している。光電活性吸収層（４）が、カバーガラス（２）へと下部構成にて接続されている。箔導体（６）および（６’）が、基板（１）の側縁（１２）および（１２’）の周囲に配置されている。接続ハウジング（８）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に配置されている。接続ハウジング（８）が、それぞれの箔導体（６）および（６’）と各々の１つの接触要素との間の２つの電線路の接続（ここでは図示されていない）を有している。

図８Ａが、上部構成および基板（１）の後面（ＩＶ）への接続ハウジング（８）の配置を有している薄膜太陽電池モジュール（２０）を製造するための本発明による方法のステップのフロー図を示している。

図８Ｂが、上部構成およびカバーガラス（２）の前面（Ｉ）への接続ハウジング（８）の配置を有している薄膜太陽電池モジュール（２０）を製造するための本発明による方法のステップのフロー図を示している。

図８Ｃが、下部構成および基板（１）の後面（ＩＶ）への接続ハウジング（８）の配置を有している薄膜太陽電池モジュール（２０）を製造するための本発明による方法のステップのフロー図を示している。

図８Ｄが、下部構成およびカバーガラス（２）の前面（Ｉ）への接続ハウジング（８）の配置を有している薄膜太陽電池モジュール（２０）を製造するための本発明による方法のステップのフロー図を示している。

図９が、先行技術による薄膜太陽電池モジュール（２０）を、基板（１）の後面（ＩＶ）の図にて示している。基板（１）が、バスバー（１１）および（１１’）の上方に配置された２つの貫通穴（２６）および（２６’）を有している。バスバー（１１）および（１１’）の電気接触が、例えば接触要素（ここでは図示されていない）によって貫通穴（２６）および（２６’）を通して行なわれる。貫通穴（２６）および（２６’）は、基板（１）の機械的な安定性を低下させる。

本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）は、先行技術による薄膜太陽電池モジュールと比べ、いくつかの利点を有している。先行技術による薄膜太陽電池モジュールのガラス基板（１）に貫通穴（２６）および（２６’）を導入するとき、基板（１）の約３％において、基板（１）を破棄しなければならないような破損または剥離が生じる。このプロセスステップが、本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）の場合には省略される。

さらに、実験において、１００個の薄膜太陽電池モジュール（２０）に、規格ＩＥＣ６１６４６の第２版に対応する５４００Ｐａの模擬による最大雪荷重を加えた。先行技術による貫通穴（２６）および（２６’）を有する薄膜太陽電池モジュール（２０）の５％において、基板の破損が生じた。ここで、破損の線は、貫通穴の周囲の領域から始まり、そこから広がっていた。本発明による薄膜太陽電池モジュール（２０）においては、同じ荷重条件のもとで、基板の破損はいかなる場合も生じなかった。

この結果は、当業者にとって予想することができない驚くべき結果であった。

（１） 基板
（２） カバーガラス
（３） 後面電極層
（４） 光電活性吸収層
（５） 中間層、熱可塑性の中間層
（６），（６’） 箔導体
（６．１），（６．１’） （６）の導電層
（６．２），（６，２’） （６）の電気絶縁性の箔
（７） 接続点
（８），（８’） 接続ハウジング
（９），（９’） 接触要素、ばね接触要素、フィード線
（１０） （６）と（９）との間の電線路の接続
（１１），（１１’） バスバー
（１２），（１２’） （１）の側縁
（１３），（１３’） （２）の側縁
（１４） 縁部シール
（１５） （６）と（３）との間の電線路の接続
（１６） （６）と（１１）との間の電線路の接続
（１７），（１７’） （６）の保護層
（１８） 封止材
（１９） （１１）と（３）との間の電線路の接続
（２０） 太陽電池モジュール、薄膜太陽電池モジュール
（２０．１），（２０．２） 太陽電池セル
（２１） バッファ層
（２２） 前面電極層
（２３） 半導体層
（２４．１），（２４．２），（２４．３） 分割
（２５） （３）の領域
（２６），（２６’） 貫通穴
（２７） （１１）と（２２）との間の電線路の接続
（２８） 保護要素
（２９） 空洞

Ｉ （２）の前面
ＩＩ （２）の後面
ＩＩＩ （１）の前面
ＩＶ （１）の後面
Ａ−Ａ’ 切断線
Ｂ−Ｂ’ 切断線
Ｃ−Ｃ’ 切断線
Ｄ−Ｄ’ 切断線
Ｅ−Ｅ’ 切断線
Ｒ アンダーカット

Claims (18)

1. 接続要素を有する太陽電池モジュールであって、
   ａ）互いに重ねて配置された基板（１）と後面電極層（３）と光電活性吸収層（４）とカバーガラス（２）と
   を少なくとも備えており、
   光電活性吸収層（４）が、後面電極層（３）へと導電可能かつ部分的に接続されるとともに、後面電極層（３）から遠ざかる方を向いた面に前面電極層（２２）を有しており、基板（１）が、前面（ＩＩＩ）において少なくとも１つの中間層（５）によってカバーガラス（２）の後面（ＩＩ）へと積層的に接続されており、
   さらに
   ｂ）１つの導電層（６．１）と１つの電気絶縁性の箔（６．２）とを少なくとも備えており、後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと導電可能に接続されるとともに、電気接触を形成するための接続点（７）を有している少なくとも１つの前もって製作された箔導体（６）と、
   ｃ）接触要素（９）と箔導体の接続点（７）との間の少なくとも１つの電線路の接続（１０）を有している少なくとも１つの接続ハウジング（８）と
   を少なくとも備えており、箔導体（６）が基板（１）の側縁（１２）の周囲に配置され、箔（６）および接続ハウジング（８）が基板（１）の後面（ＩＶ）へと取り付けられており、あるいは
   箔導体（６）がカバーガラス（２）の側縁（１３）の周囲に配置され、箔導体（６）および接続ハウジング（８）がカバーガラス（２）の前面（Ｉ）に取り付けられている、太陽電池モジュール。
2. 基板（１）が、前面（ＩＩＩ）に後面電極層（３）を有している、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. カバーガラス（２）が、後面（ＩＩ）に光電活性吸収層（４）を有している、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
4. 箔導体（６）が、バスバー（１１）を介して後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
5. 箔導体（６）および／またはバスバー（１１）が、金属を含んでおり、好ましくはアルミニウム、銀、または銅を含んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
6. 後面電極層（３）が、金属を含んでおり、好ましくはモリブデン、チッ化チタン化合物、またはチッ化タンタル化合物を含んでおり、前面電極層（２２）が、好ましくはｎ伝導型の半導体を含んでおり、好ましくはアルミニウムがドープされた酸化亜鉛または酸化インジウムすずを含んでいる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
7. 光電活性吸収層（４）が、非晶質、微結晶、または多結晶のシリコン、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または銅インジウム（ガリウム）硫黄／セレン（ＣＩ（Ｇ）Ｓ）を含んでいる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
8. 基板（１）および／またはカバーガラス（２）が、好ましくは１．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有するガラスを含んでおり、さらには／あるいは中間層（４）が、熱可塑性材料を含んでおり、好ましくは０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの厚さを有するポリビニルブチラールまたはエチレン酢酸ビニルを含んでいる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
9. 基板（１）が、カバーガラス（２）に対して、０．１ｍｍ〜２０ｃｍ、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍのアンダーカットＲを有しており、箔導体（６）が、アンダーカットされた基板（１）の側縁（１２）を巡って突き出すことなく延びている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
10. 基板（１）とカバーガラス（２）との間のすき間が、縁部シール（１４）によって封止され、好ましくはアクリル系、ポリウレタン系、またはポリイソブチレン系の接着剤によって封止されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
11. 箔導体（６）が、基板（１）と中間層（５）とカバーガラス（２）とからなる複合体の外側に、好ましくはポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリエチレンナフタレート、エチレン酢酸ビニル、シリコン、またはこれらの化合物を含む保護層（１７）を少なくとも部分的に有している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
12. 接続ハウジング（８）の内部が、封止手段（１８）によって封止されており、好ましくはアクリル系、ポリウレタン系、またはポリイソブチレン系の接着剤によって封止されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
13. 電線路の接続（１０）、（１５）、（１６）、および／または（１９）が、はんだ付け、溶接、接合、クランプ、または接着剤による接続を有している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
14. 基板（１）の後面（ＩＶ）に位置する少なくとも２つの前もって製作された箔導体（６、６’）が、接続ハウジング（８）において少なくとも２つの接触要素（９、９’）へと導電可能に接続されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
15. 請求項１、２、および４〜１４のいずれか一項に記載の接続要素を有する太陽電池モジュールを製造するための方法であって、少なくとも
    ａ）１つの後面電極層（３）が、基板（１）の前面（ＩＩＩ）へと適用され、次いで半導体層（２３）、バッファ層（２１）、および前面電極層（２２）が、後面電極層（３）へと適用され、
    ｂ）前もって製作された箔導体（６）の１つの導電層（６．１）が、後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと導電可能に接続され、
    ｃ）基板（１）とカバーガラス（２）とが、中間層（５）によって熱、真空、および／または圧力の作用のもとで貼り合わせられ、さらに
    ｄ）前もって製作された箔導体（６）が、基板（１）の側縁（１２）を巡って配置されて、基板（１）の後面（ＩＶ）へと取り付けられ、少なくとも１つの接触要素（９）を有する接続ハウジング（８）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に取り付けられ、接触要素（９）が、箔導体（６）の接続点（７）へと導電可能に接続されるか、あるいは
    ｅ）箔導体（６）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）を巡って配置されて、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）へと取り付けられ、少なくとも１つの接触要素（９）を有する接続ハウジング（８）が、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）に取り付けられ、接触要素（９）が、箔導体（６）の接続点（７）へと導電可能に接続される、方法。
16. 請求項１および３〜１４のいずれか一項に記載の接続要素を有する太陽電池モジュールを製造するための方法であって、少なくとも
    ａ）１つの前面電極層（２２）が、カバーガラス（２）の後面（ＩＩ）へと適用され、次いでバッファ層（２１）、半導体層（２３）、および後面電極層（３）が、前面電極層（２２）へと適用され、
    ｂ）前もって製作された箔導体（６）の導電層（６．１）が、後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと導電可能に接続され、
    ｃ）基板（１）とカバーガラス（２）とが、中間層（５）によって熱、真空、および／または圧力の作用のもとで貼り合わせられ、さらに
    ｄ）前もって製作された箔導体（６）が、基板（１）の側縁（１２）を巡って配置されて、基板（１）の後面（ＩＶ）へと取り付けられ、少なくとも１つの接触要素（９）を有する接続ハウジング（８）が、基板（１）の後面（ＩＶ）に取り付けられ、接触要素（９）が、箔導体（６）の接続点（７）へと導電可能に接続されるか、あるいは
    ｅ）前もって製作された箔導体（６）が、カバーガラス（２）の側縁（１３）を巡って配置されて、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）へと取り付けられ、少なくとも１つの接触要素（９）を有する接続ハウジング（８）が、カバーガラス（２）の前面（Ｉ）に取り付けられ、接触要素（９）が、箔導体（６）の接続点（７）へと導電可能に接続される、方法。
17. ステップ（ａ）により、バスバー（１１）が後面電極層（３）および／または前面電極層（２２）へと導電可能に接続され、ステップ（ｂ）において、前もって製作された箔導体（６）がバスバー（１１）へと導電可能に接続される、請求項１５または１６に記載の接続要素を有する太陽電池モジュールを製造するための方法。
18. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の接続要素の、太陽電池モジュール、好ましくは薄膜太陽電池モジュールにおける使用。

Images