JP2019530245A - 薄膜光起電モジュール - Google Patents

Abstract

複数の薄膜光起電セル（２）を有する光起電モジュール。各薄膜光起電セル（２）は、透明基板（１１）上に設けられた透明電極（１２）、透明電極（１２）上に位置付けられたソーラーセルスタック（１３）、及びソーラーセルスタック（１３）上に位置付けられた上部電極（１４）を有する。直列接続されたＰＶセル（２）のストリングを各々含む、複数の並列接続されたＰＶセルユニット（３）が設けられている。並列接続されたＰＶセルユニット（３）の並列接続回路を実現する、正接続部分（６、２０ａ）及び負接続部分（５、２０ｂ）が単一の上部相互接続層内に存在する。負接続部分（５、２０ｂ）及び／又は正接続部分（６、２０ａ）における電気接続を実現する、少なくとも１つの交差接続部材（９ａ、９ｂ）が、単一の上部相互接続層と異なる層内に存在する。【選択図】 図４Ｂ

Description

本発明は、透明基板上に位置付けられた複数の薄膜光起電（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ、ＰＶ）セルを備える光起電モジュールであって、各薄膜光起電（ＰＶ）セルは、透明基板上に設けられた透明電極、透明電極上に位置付けられたソーラーセルスタック、及びソーラーセルスタック上に位置付けられた上部電極を含む、光起電モジュールに関する。

国際公開第２０１４／１８８０９２号は、透明ゾーンによって分離された複数の活性光起電ゾーンを有する薄膜半透明光起電モノセルを開示している。光起電ゾーンは、透明基板上に配置された薄膜のスタックから形成され、スタックは、透明電極、吸収体層、及び金属電極を有する。

欧州特許出願公開は、基板と、一定の幅を有する３つ以上のセルストリングを有するセルモジュールとを有する薄膜ソーラーセルモジュールを開示している。各セルストリングは、直列に接続された複数のソーラーセルを有し、基板上に並列接続して設けられている。ソーラーセルは、前面電極、光電変換層、及び後面電極を有する。さらに、各セルストリングは、第１のソーラーセルの前面電極を第２のソーラーセルの後面電極に電気接続する接触線を有する。

本発明は、光起電モジュールの形状、設計及び使用において高度の融通性を有する薄膜光起電モジュールを提供するための解決策を提供することを追求する。

本発明によれば、以上において定義されたとおりの光起電モジュールであって、直列接続された複数の光起電セルのストリングを各々含む、複数の並列接続された光起電セルユニットが設けられており、光起電モジュールが、並列接続された光起電セルユニットの並列接続回路を実現する、単一の上部相互接続層内の正接続部分及び負接続部分、並びに単一の上部相互接続層と異なる層内の少なくとも１つの交差接続部材をさらに備え、少なくとも１つの交差接続部材が、負接続部分及び／又は正接続部分における電気接続を実現する、光起電モジュールが提供される。

本発明の諸実施形態を用いれば、光起電モジュール（さらに以下においてＰＶモジュールとも指示される）を、ＰＶモジュールの基本仕様を変更することなく、任意のサイズに設計又は切断することが可能である。ＰＶモジュールのＰＶセルユニットは並列回路構成になっており、それゆえ、たとえ、ＰＶセルユニットのうちの１つ若しくは複数が除去されても（又は製作プロセスの間に脱落しても）、固定したＰＶモジュール電圧が提供される。このとき、提供される電流はＰＶモジュールの面積に直線的に依存する。これは、「完全な」ＰＶモジュールが動作しており、ＰＶモジュールの一部が遮光された場合にも成り立つ。

本発明は以下において添付の図面を参照してより詳細に論じられる。

例示的な従来技術の実装形態に係るＰＶモジュールの概略図を示す。 １つの薄膜ＰＶセルの断面図を示す。 もう１つの薄膜ＰＶセルの断面図を示す。 本発明の第１の実施形態に係るいくつかの交差接続部材を有するＰＶモジュールの概略図を示す。 本発明の第２の実施形態に係るＰＶモジュールの概略図を示す。 図３のＰＶモジュール内の交差接続部材の断面図を示す。 図３のＰＶモジュール内の交差接続部材の断面図を示す。 図３のＰＶモジュール内の交差接続部材の断面図を示す。 図３のＰＶモジュール内の交差接続部材の断面図を示す。 図３に示されるＰＶモジュールの代替的な実施形態の概略図を示す。 本発明のＰＶモジュールのなおさらなる実施形態の概略図を示す。 図６の実施形態において適用されたときの交差接続部材の断面図を示す。 図６の実施形態において適用されたときの交差接続部材の断面図を示す。 ＰＶモジュールのためのＰＶセルユニットのさらなる実施形態の概略図を示す。 図８に示されるＰＶセルユニットの１つの断面図を示す。 図８に示されるＰＶセルユニットのもう１つの断面図を示す。 図８に示されるＰＶセルユニットのさらに別の断面図を示す。 本発明のなおさらなる実施形態に係る、単一のＰＶセルユニット、及びＰＶセルユニットの組み合わせの上面図を示す。 本発明のなおさらなる実施形態に係る、単一のＰＶセルユニット、及びＰＶセルユニットの組み合わせの上面図を示す。

本発明は、薄膜ＰＶセル２を利用する光起電（ＰＶ）モジュールに関する。ＰＶモジュールは、例えば、複数のＰＶセル２を各々含む複数のＰＶセルユニット３が上に製造された透明基板１１から構築することである。ＰＶセルユニット３は、ＰＶモジュールの相互接続層又は金属配線層を用いて（例えば、並列回路構成で）相互接続され得る。本発明の諸実施形態は、ＰＶモジュールをいくつかの部片に切断し、元のものと同じ基本仕様（例えば、出力電圧）を有するいくつかの加工片を取得することを可能にするこのようなＰＶモジュールのための代替的な相互接続設計を提供する。このようなＰＶモジュールは通例、堆積、印刷、コーティング等などの、適切な層形成技法、並びに通例、ＰＶモジュール表面全体の上方における、エッチング又は機械的処理などのさらなる処理技法を用いて、異なる材料の（パターン化された）層を作製することによって製造される。

本発明の諸実施形態は、ＰＶモジュールをいくつかの部片に切断し、元のものと同じ基本仕様（例えば、出力電圧）を有するいくつかの加工片を取得することを可能にするこのような薄膜ベースのＰＶモジュールのための代替的な相互接続設計を提供する。

従来技術のＰＶモジュールが図１Ａの図に概略的に示されている。このＰＶモジュール１はいくつかのＰＶセルユニット３を備え、各ＰＶセルユニット３は、ストリング状に直列接続された複数の光起電セル２を有する（図示のとおりのユニット３は９ｘ９個のＰＶセル２を有する）。各ＰＶセルユニット３は、通例、ＰＶセルユニット３の裏側に（すなわち、透明基板２の反対側に、１つの正出力端子８及び１つの負出力端子７を有する。全てのＰＶセルユニット３の正出力端子８は、正接続部分６を介して（例えば、図示のように、正導電フィンガ６を用いて）正モジュール端子１ａに接続されており、全てのＰＶセルユニット３の負出力端子７は、負接続部分５を介して（この場合も先と同様に、例えば、図示のように、負導電フィンガ５を用いて）負モジュール端子１ｂに接続されている。正及び負接続部分６、５は交互嵌合パターンを形成する。正及び負導電フィンガ６、５は、薄膜ＰＶモジュール１の単一の層内のより幅の広い電流経路として配置されてもよく、ＰＶセルユニット３と部分的又は完全に重なってもよいことに留意されたい。

例えば、例として、図１Ａにおける線１７及び１８によって指示されるように、３つのＰＶセルユニット３をＰＶモジュール１から取り除くことによって、ＰＶモジュール１の形状が改変されることが必要である場合に、問題が生じる。このような変更は、ＰＶセルユニット３の最上段全体、並びにＰＶセルユニット３の下部の２つの段の、正モジュール端子１ａへの接続を断ち切ってしまうことになるであろう。影響を受けるＰＶセルユニット３を再接続するための追加の措置が講じられなければならないか、或いは相互接続機構（負及び正接続部分５、６）の全体的な新たな設計が行われ、実装される必要があるが、これらはどちらも多大な時間と資源を要するであろう。

本発明の諸実施形態は種々の薄膜ＰＶセル２を用いて実装され得る。図１Ｂ及び図１Ｃはそのうちの２つの例を示す。図１Ｂは、透明基板１１上に設けられたいくつかのストリップセル型ＰＶセル２の断面図を示す。透明基板１１上に、透明（負）電極１２（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が位置付けられており、その上に、太陽放射を電気エネルギーに実際に変換する活性材料又は材料の組み合わせ（吸収体層とも呼ばれる）である、ソーラーセルスタック１３が設けられている。層状に、上部電極１４がソーラーセルスタック１３の上に設けられている。材料堆積及びエッチングなどの適切な技法を用いて、１つのＰＶセル２の透明電極１２は、隣り合うセル２の上部電極１４に接続されている。最後に、ＰＶモジュールを仕上げるために、絶縁上部層１５が上部電極層を覆って設けられている。これらの種類のＰＶセル２では、電荷キャリアがソーラーセルスタック１３の下部から効率的に輸送され、ＰＶセル２の十分に低い内部抵抗を実現することができるよう、個々のセル幅Ｗ_ｓは、例えば、最大１０ｍｍ、例えば、５ｍｍ未満に制限される。

図１Ｃは、メタルラップスルー（ｍｅｔａｌ ｗｒａｐ ｔｈｒｏｕｇｈ、ＭＷＴ）セルとも呼ばれる、より複雑な種類の薄膜ＰＶセル２の一例を示す。ＭＷＴセルは、主に、シリコンベースの単結晶又は多結晶ウェハベースのセルの分野において知られているが、薄膜ＰＶセルにおいても適用される。この種のＰＶセル２では、単一の透明電極１２が、複数のソーラーセルスタック１３と接触するように設けられている（複数のソーラーセルスタック１３はＰＶサブセルと考えることができるであろう。このとき、ＰＶセル２はこのようなＰＶサブセルを複数含む）。同じソーラーセルスタック１３の上部は上部電極１４の層によって接触されている。単一の透明電極１２は、上部電極１４層から絶縁された鉛直部分１６ａを用いて裏側接触能力をもたらされる。ＭＷＴ型ＰＶセル２の隣り合うものは、適切な相互接続部材部分１６、１６ａ、１６ｂを用いて直列接続している。図１Ｂのストリップ型ＰＶセルと比べて追加の層構造が必要とされるものの、前部の透明電極への複数のコンタクト（鉛直絶縁部分１６ａ）は、より低い内部抵抗、及びソーラーセルスタック１３からのより最適な電流の流れを有することを可能にする。さらに、この構造は、いくつかのソーラーセルスタック１３を並列に組み合わせることを可能にし、組み合わせられたＭＷＴ ＰＶセル２のより大きな幅Ｗ_ｍ（例えば２０ｍｍ以上）を実現する。

本発明の諸実施形態は、取り除かれるべきＰＶモジュール１の１つ又は複数のＰＶセルユニット３を有することを可能にし、それゆえ、ＰＶモジュール１の適切な動作に影響を及ぼすことなく、ＰＶモジュール１の自由な形式の設計を可能にする。その目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を共有するいくつかの実施形態を提供する。光起電モジュール１は、透明基板１１上に位置付けられた複数の薄膜光起電セル２を備え、各薄膜光起電セル２は、透明基板１１上に設けられた透明電極１２、透明電極１２上に位置付けられたソーラーセルスタック１３、及びソーラーセルスタック１３上に位置付けられた上部電極１４を含む。直列接続された複数のＰＶセルのストリングを各々含む、複数の並列接続されたＰＶセルユニットが設けられている。ＰＶセル２は、任意の種類の既知の薄膜ＰＶセル、例えば、ストリップ型の薄膜ソーラーセル、又はメタルラップスルー型の薄膜ソーラーセルであり得る。光起電モジュール１は、並列接続されたＰＶセルユニット３の並列接続回路を実現する、単一の上部相互接続層内の正接続部分６、２０ａ及び負接続部分５、２０ｂ、並びに単一の上部相互接続層と異なる層内の少なくとも１つの交差接続部材９ａ、９ｂをさらに備える。少なくとも１つの交差接続部材２１ａ、２２ａ；２２ｂ、２３ｂ；２５ａ、２５ｂは、負接続部分５、２０ｂ及び／又は正接続部分６、２０ａにおける電気接続を実現する。

この一般的実施形態は、４ｘ３構成のＰＶセルユニット３を有するＰＶモジュール１を示す、図２の概略図を参照してさらに説明される。図２は、鉛直の正導電線２０ａ、水平の正導電線２１ａ、及び正コンタクトブリッジ９ａ（それゆえ、これらは全て正モジュール端子１ａに電気接続されている）の組み合わせによって正接続部分６が形成された、本発明の第１の実用的実施形態の図を示す。負接続部分５は、鉛直の負導電線２０ｂ、水平の負導電線２１ｂ、及び負コンタクトブリッジ９ｂ（それゆえ、これらは全て負モジュール端子１ｂに電気接続されている）の組み合わせによって形成されている。ＰＶセルユニット３は、４つの隣り合うＰＶセルユニット３の各グループの正接触端子８（及び負接触端子７）が共にグループ化され、それぞれ正及び負コンタクトブリッジ９ａ、９ｂへの電気接続がなされることを可能にするよう、パターン状に配置されている。このように、交互に網目状になったパターンが、主として単一の上部相互接続層内に位置付けられた正及び負グリッド線で形成されている。コンタクトブリッジ９ａ、９ｂのみがＰＶモジュール１の異なる層内にある。これは、たとえ、単一のＰＶセルユニット３がＰＶモジュール１から除去されたときにも、ＰＶモジュール１の残りのＰＶセルユニット３への接続が維持されることを確実にする。セル接続構造を再設計するか、又は追加のコンタクトリードを適用する必要は全くない。

図３に、ＰＶモジュールが、４ｘ４アレイ構成のＰＶセルユニット３内の複数のストリップ状薄膜ＰＶセル２を含む、本発明の第２の実施形態に係るＰＶモジュール１の概略図が示される。複数のＰＶセル２の各々のセル幅Ｗ_ｓは、ＰＶセル２の各々の直列接続されたストリング内の透明電極層１２の抵抗を十分低く保つために、１０ｍｍ未満、例えば、５ｍｍ未満である。この例示的な実施形態におけるＰＶセルユニット３は、例えば、５ｘ６０ｍｍの寸法を各々有する１２個のストリップ型ＰＶセル２を含み、６０ｘ６０ｍｍのＰＶセルユニットを実現する。この場合には、各ＰＶセルユニットは６ＶのＰＶセルユニット電圧を提供することができるであろう。図３の実施形態において示されるように、正接続部分６は、単一の上部相互接続層内に設けられた正グリッド線２０ａの第１のグループ、及び上部電極１４の層内に設けられた正グリッド線２１ａの第２のグループを有する複数の相互接続された正グリッド線２０ａ、２１ａを含む。第１のグループ及び第２のグループの正グリッド線２０ａ、２１ａは互いに実質的に垂直に配向されている。本実施形態は、正接続部分６がＰＶセルユニット３の間の表面区域に限定されることを可能にするであろう。これは、例えば、光が両側からＰＶモジュールに入ることを可能にするであろう。本実施形態はまた、単一の上部相互接続層内のグリッド線２０ａの第１のグループ、及びＰＶモジュール１の埋設層内のグリッド線２１ａの第２のグループを有すると説明することもできる。

同様に、追加的又は代替的な実施形態では、負接続部分５は、単一の上部相互接続層内に設けられた負グリッド線２０ｂの第１のグループ、及び上部電極１４の層内に設けられた負グリッド線２１ｂの第２のグループを有する複数の相互接続された負グリッド線２０ｂ、２１ｂを含み、第１のグループ及び第２のグループの負グリッド線２０ｂ、２１ｂは互いに実質的に垂直に配向されている。

図３に示される実施形態に示されるように、少なくとも１つの交差接続部材９ａ、９ｂは、正及び負グリッド線２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂが交わる場所に設けられている。グリッド内の４つの可能な場所のうちのいずれかにおける交差接続部材の実装形態が、図３において線ＩＶＡ−ＩＶＡ〜ＩＶＤ−ＩＶＤによって指示されるとおりの図４Ａ〜Ｄの断面図において詳細に示されている。

図４Ａ〜Ｄはまた、本実施形態において用いられるＰＶセル２の種類がストリップセル型のＰＶセル２であることを示す。直列接続された複数のＰＶセル２は、ＰＶセル２の透明電極１２と、隣り合うＰＶセル２の上部電極１４との間の導電要素１４ａによって実現されている。これは低抵抗の経路を実現し、導電要素１４ａは、半導体技術からのものとして知られている技法を用いて容易に製作することができる。

図４Ａ及び図４Ｃの断面図では、２つの隣り合うＰＶセルユニット３の正端子を上部電極１４の層内で接続することができることが示される。図４Ａ及び図４Ｃに示される実施形態では、正接続部分６、２０ａのための少なくとも１つの交差接続部材９ａは上部電極１４の層内の正コンタクト層部分２１ａを含み、正コンタクト層部分２１ａが、２つの隣り合う光起電セルユニット３の光起電セル２のうちの２つの隣り合うものの上部電極１４を接続している。図４Ａの実施形態は、図３のＰＶモジュール１の実施形態において２つの正グリッド線２０ａ、２１ａが互いに交差する交差接続部材９ａの一実装形態を示す。ここでは、正部分６、２０ａのための少なくとも１つの交差接続部材９ａは、正コンタクト層部分２１ａと正接続部分６、２０ａとの間の接続層２２ａをさらに含む。図４Ｃは、第１のグループの負グリッド線２０ｂが第２のグループの正グリッド線２１ａと交差する交差接続部材９ａの断面図を示す。

図４Ｂ及び図４Ｄの断面図では、２つの隣り合うＰＶセルユニット３の負端子を透明電極１２の層内で接続することができることが示される。これらの実施形態では、負接続部分５、２０ｂのための少なくとも１つの交差接続部材９ｂは、透明電極１２の層内の負コンタクト層部分２３ｂであって、負コンタクト層部分２３ｂは、２つの隣り合うＰＶセルユニット３のＰＶセル２のうちの２つの隣り合うものの透明電極１２を接続する、負コンタクト層部分２３ｂ、並びに負コンタクト層部分２３ｂの上の接続スタック２４ｂ、２１ｂを含む。これは、第１のグループの正グリッド線２０ａと第２のグループの負グリッド線２１ｂとの交点において、２つの隣り合うＰＶセルの負極性透明電極１２が負コンタクト層部分２３ｂを用いて相互接続された、「埋設された」交差接続部材９ｂの一例である。

図４Ｄの断面において示される、なおさらなる実施形態では、負接続部分５、２０ｂのための少なくとも１つの交差接続部材９ｂは、接続スタック２４ｂ、２１ｂと負接続部分５、２０ｂとの間の接続層２２ｂをさらに含む。これは、第１のグループの負グリッド線２０ｂまでいっぱいに延びる交差接続部材９ｂの一例である。

図５は、ＰＶモジュールの負及び正接続部分５、６が過度に（ｏｖｅｒｌｙ）、下に横たわるＰＶセルユニット３の主要部分、図３に示されるＰＶモジュールの代替的な実施形態の概略図を示す。本実施形態では、単一の上部相互接続層内の正接続部分６、２０ａ及び負接続部分５、２０ｂが、ＰＶセルユニット３の上に横たわる表面区域、すなわち、図３に示される実施形態のために説明されたとおりのグリッド線の実装形態よりも大きな区域にまたがる。接続部分５、６がより大きな表面区域を有するため、同じ定格電流のために、関連付けられた層をより薄くすることが可能であろう（これは、より費用効果が高く、製造の間の時間を節約する）。なおさらなる実施形態では、ＰＶモジュール１を（半）透明にするために、表面区域に穿孔が設けられている。正及び負接続部分５、６は菱形領域として示されているが、他の形状、及び正接続部分６と負接続部分５との間の区域配分も想定され得ることが明らかであろうことに留意されたい。

実施形態のさらなるグループでは、ＰＶモジュールのＰＶセル２は薄膜ＭＷＴ ＰＶセル２として実装される。ＰＶモジュール１が、６ｘ６個の直列接続されたＭＷＴ型ＰＶセル２のアレイを各々有する、ＰＶセルユニット３の２ｘ２アレイである、例示的な実施形態が図６の概略図に示される。図示の実施形態では、個々のＰＶセルユニット３の配向は、各ＰＶセルユニット３の負端子７が互いに隣り合うようなものになっており、正接続部分６の下に横たわる単一の交差接続部材９ｂが用いられることを可能にする。図７Ａ及び図７Ｂは、ＭＷＴ型のＰＶセル２の諸実施形態において用いられ得る交差接続部材９ａ、９ｂの変形例の断面図を示す。

図７Ａの断面図に示されるとおりの第１の変形例であって、図６に示されるとおりの実施形態において適用され得る第１の変形例では、ＰＶセル２はメタルラップスルーＭＷＴ薄膜型のものである。ＰＶセル２の各透明電極１２及び関連付けられた上部電極１４は複数のＰＶサブセルにまたがり（上述の図１Ｃの説明を参照）、相互接続部材１６、１６ａ、１６ｂがＰＶセルユニット３内におけるＰＶセル２の直列接続のために設けられている。（負）交差接続部材９ｂは、相互接続部材１６と同じ層内に設けられた、隣り合うＰＶセルユニット３のための負並列接続層ストリップ２５ｂを含む。負並列接続層ストリップ２５ｂは中間層接続２６ｂを介して負接続部分５に接続されている。この構成は、正及び負接続部分５、６の規則的パターンを用いて（図６に示される２ｘ２構成より多い）複数のＰＶセルユニット３の並列接続を可能にし、正接続部分６は薄膜ＰＶモジュールの単一の層内に全面的に延在する。このとき、負交差接続部材９ｂのみが、４つのＰＶセルユニット３のグループごとに１つずつ、必要とされる。

図７Ｂに断面図が示される代替的な実施形態では、正及び負部分が機能的に交換されている。それゆえ、本実施形態では、ＰＶセル２はメタルラップスルー（ＭＷＴ）薄膜型のものであり、ＰＶセル２の各透明電極１２及び関連付けられた上部電極１４は複数のＰＶサブセルにまたがり、相互接続部材１６、１６ａ、１６ｂがＰＶセルユニット３内におけるＰＶセル２の直列接続のために設けられている。隣り合うＰＶセルユニット３のための正並列接続層ストリップ２５ａが相互接続部材１６と同じ層内に設けられている。正並列接続層ストリップ２５ａは中間層接続２６ａを介して正接続部分６に接続されている。

図８は、ＰＶモジュール１の構成単位として用いるための４つのＰＶセルユニット３の組み合わせのさらなる本発明の実施形態の概略図を示す。本実施形態において用いられるＰＶセル２は薄膜メタルラップスルー型のＰＶセル２である。ＰＶモジュール全体は、例えば、図８のＰＶセルユニット３の組み合わせの３ｘ４のアレイを備えることができ、４８個のＰＶセルユニット３を有するＰＶモジュールを実現する。（薄膜）ＰＶセルユニットの接続層内において、ＰＶセルユニット３のＰＶセル２は直列接続区域２７を用いて直列接続されている。同じ層内において、正接続部分６及び負接続部分５は形成されている。この概略図において指示されるように、４つのＰＶセルユニット３の組み合わせは、正接続部分６の４つの部分を電気接続する（しかし、異なる層内に位置付けられた）交差接続部材９ａをさらに含む。４つのＰＶセルユニット３の組み合わせの負及び正接続部分５、６は、それらの側部において、４つのＰＶセル３のうちの隣り合う組み合わせへ単純に連続する。

これは、図９Ａ〜図９Ｃに示されるとおりの断面図を参照してより明瞭に示される。薄膜型ＭＶＴ ＰＶセル２の一般構造は、図７Ａ〜Ｄの断面図において示される構造と同様であり、少数の代替的な配置を伴う。薄膜光起電セル２は透明基板１１上において構築されており、各薄膜光起電セル２は、透明基板１１上に設けられた透明電極１２、透明電極１２上に位置付けられたソーラーセルスタック１３、及びソーラーセルスタック１３上に位置付けられた上部電極１４を含む。上部電極１４をコンタクト層（負及び正接続部分５、６、並びに直列接続区域２７を有する）から分離する絶縁上部層１５が設けられている。ＭＷＴ型のＰＶセル２のこの変形例では、透明電極１２は、相互接続部材１６ａを用いて上部に向けて電気接続されている。相互接続部材１６は、例えば、ソーラースタック１３の中心部分内に位置付けられている（及びそこから電気絶縁されており、それゆえ、「メタルラップスルー」と言われる）。相互接続部材１６ａは、どちらでも、隣り合うＰＶセル２に、直列接続区域２７、及びその隣り合うＰＶセル２の上部電極１４への導電要素１４ａを用いて接続されている。

図９Ａは、隣り合うＭＷＴ ＰＶセル２の負端子が負接続部分５を用いて相互接続されている、図８において線９Ａ−９Ａに沿って指示されるとおりの断面図を示す。図９Ｂは、２つの隣り合うＰＶセル２の（正）上部電極１４が正コンタクト層部分２１ａを用いて埋設構造内で相互接続されている、図８において線９Ｂ−９Ｂに沿って指示されるとおりの断面図を示す。４つのＰＶセルが会する隅位置（図８における線９Ｂ−９Ｂの直下の位置）において、４つの隣り合うＰＶセルはこのように相互接続され得ることに留意されたい。図９Ｃは、隣り合うＰＶセル２の正端子が正コンタクト層部分２１ａ及び（絶縁上部層１５内の）（追加の）交差接続部材２２ａと組み合わせられるか、又は相互接続されている、図８において線９Ｃ−９Ｃに沿って指示されるとおりの断面図を示す。本実施形態では、（埋設された）交差接続部材９ａは正コンタクト層部分２１ａ及び交差接続部材２２ａによって形成されていることが明らかである。

正側及び負側の構造要素が交換された、ＰＶモジュール１のさらなる変形例が可能であろうことに留意されたい。図８及び図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明されたとおりのＰＶモジュール１は正交差接続部材９ａのみを用いる。負交差接続部材９ｂのみを用いるか（例えば、図６を参照して説明された実施形態を参照）、或いは正及び負交差接続部材９ａ、９ｂの組み合わせを有する変形例が可能である。

本発明の諸実施形態は、以上において、ストリップ形状のＰＶセル２又は長方形状のＰＶセル２を用いて説明された。しかし、薄膜型ＰＶモジュール１のための製造プロセスにおいて容易に採用することができる、他の形態が用いられることも考えられる。例えば、ＰＶセル２は、長方形セル、ストリップ状セルとして、又は菱形セルとして形状設定され得る。菱形セルを用いて、各ＰＶセルユニット３が、主ブロック軸線を有する菱形ＰＶセル２の３つのブロックを含み、１つのブロックの主ブロック軸線が、隣り合うブロックの主ブロック軸線に対して６０度をなす、さらなる実施形態を提供することができる。これは、六角形状のＰＶセルユニットブロックで構成されたＰＶモジュールを提供し、これにより、ＰＶモジュール１の非常に良好な遮光性能が実現される。図１０Ａ及び図１０Ｂはこのような例示的な実施形態を示す。図１０Ａは、負端子７及び正端子８を有する、単一のＰＶセルユニット３の上面図を示す。３つのブロックの個々のＰＶセル２は、負端子７から正端子８への蛇行線によって指示されるように直列接続されている。図１０Ｂは、複数のＰＶセルユニット３の組み合わせであって、かくして、ＰＶモジュール１のハニカム形構成を形成する、組み合わせの上面図を示す。さらに、考慮中の相互接続構造が適用され得るため、ＰＶモジュール１の性能に対する影響ができるだけ生じないよう、ＰＶモジュールの形状をさらに修正することが可能である。

本発明は、以上において、図面に示されるとおりのいくつかの例示的な実施形態を参照して説明された。いくつかの部分又は要素の変更及び代替的な実装形態が可能であり、添付の特許請求の範囲において定義されるとおりの保護の範囲に含まれる。

Claims (16)

1. 透明基板（１１）上に位置付けられた複数の薄膜光起電セル（２）を備える光起電モジュールであって、
   各薄膜光起電セル（２）が、前記透明基板（１１）上に設けられた透明電極（１２）、前記透明電極（１２）上に位置付けられたソーラーセルスタック（１３）、及び前記ソーラーセルスタック（１３）上に位置付けられた上部電極（１４）を備え、
   直列接続された複数の光起電セル（２）のストリングを各々含む、複数の並列接続された光起電セルユニット（３）が設けられており、
   前記光起電モジュールが、前記並列接続された光起電セルユニット（３）の並列接続回路を実現する、単一の上部相互接続層内の正接続部分（６、２０ａ）及び負接続部分（５、２０ｂ）、並びに前記単一の上部相互接続層と異なる層内の少なくとも１つの交差接続部材（９ａ、９ｂ）をさらに備え、前記少なくとも１つの交差接続部材（９ａ、９ｂ）が、前記負接続部分（５、２０ｂ）及び／又は前記正接続部分（６、２０ａ）における電気接続を実現する、光起電モジュール。
2. 前記複数の光起電セルの各々のセル幅が、１０ｍｍ未満、例えば、５ｍｍ未満である、請求項１に記載の光起電モジュール。
3. 前記直列接続された光起電セル（２）が、光起電セル（２）の透明電極（１２）と、隣り合う光起電セル（２）の上部電極（１４）との間の導電要素（１４ａ）によって実現されている、請求項１又は２に記載の光起電モジュール。
4. 前記正接続部分（６、２０ａ）のための前記少なくとも１つの交差接続部材（９ａ）が前記上部電極（１４）の前記層内の正コンタクト層部分（２１ａ）を含み、前記正コンタクト層部分（２１ａ）が、２つの隣り合う光起電セルユニット（３）の前記光起電セル（２）のうちの２つの隣り合うものの前記上部電極（１４）を接続している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
5. 前記正接続部分（６、２０ａ）のための前記少なくとも１つの交差接続部材（９ａ）が、前記正コンタクト層部分（２１ａ）と前記正接続部分（６、２０ａ）との間の接続層（２２ａ）をさらに含む、請求項４に記載の光起電モジュール。
6. 前記負接続部分（５、２０ｂ）のための前記少なくとも１つの交差接続部材（９ｂ）が、前記透明電極（１２）の前記層内の負コンタクト層部分（２３ｂ）であって、前記負コンタクト層部分（２３ｂ）が、２つの隣り合う光起電セルユニット（３）の前記光起電セル（２）のうちの２つの隣り合うものの前記透明電極（１２）を接続する、負コンタクト層部分（２３ｂ）、並びに前記負コンタクト層部分（２３ｂ）の上の接続スタック（２４ｂ、２１ｂ）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
7. 前記負接続部分（５、２０ｂ）のための前記少なくとも１つの交差接続部材（９ｂ）が、前記接続スタック（２４ｂ、２１ｂ）と前記負接続部分（５、２０ｂ）との間の接続層（２２ｂ）をさらに含む、請求項６に記載の光起電モジュール。
8. 前記正接続部分（６、２０ａ）が、前記単一の上部相互接続層内に設けられた正グリッド線（２０ａ）の第１のグループ、及び前記上部電極（１４）の前記層内に設けられた正グリッド線（２１ａ）の第２のグループを有する複数の相互接続された正グリッド線（２０ａ、２１ａ）を含み、前記第１のグループ及び前記第２のグループの前記正グリッド線（２０ａ、２１ａ）が互いに実質的に垂直に配向されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
9. 前記負接続部分（５、２０ｂ）が、前記単一の上部相互接続層内に設けられた負グリッド線（２０ｂ）の第１のグループ、及び前記上部電極（１４）の前記層内に設けられた負グリッド線（２１ｂ）の第２のグループを有する複数の相互接続された負グリッド線（２０ｂ、２１ｂ）を含み、前記第１のグループ及び前記第２のグループの前記負グリッド線（２０ｂ、２１ｂ）が互いに実質的に垂直に配向されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
10. 前記少なくとも１つの交差接続部材（９ａ、９ｂ）が、前記正及び負グリッド線（２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂ）が交わる場所に設けられている、請求項８又は９に記載の光起電モジュール。
11. 前記光起電セル（２）がメタルラップスルー（ＭＷＴ）薄膜型のものであり、光起電セル（２）の各透明電極（１２）及び関連付けられた上部電極（１４）が複数の光起電サブセルにまたがり、相互接続部材（１６、１６ａ、１６ｂ）が光起電セルユニット（３）内における前記光起電セル（２）の直列接続のために設けられており、
    前記交差接続部材（９ｂ）が、前記相互接続部材（１６）と同じ層内に設けられた、隣り合う光起電セルユニット（３）のための負並列接続層ストリップ（２５ｂ）を含み、前記負並列接続層ストリップ（２５ｂ）が中間層接続（２６ｂ）を介して前記負接続部分（５）に接続されている、請求項１に記載の光起電モジュール。
12. 前記光起電セル（２）がメタルラップスルー（ＭＷＴ）薄膜型のものであり、光起電セル（２）の各透明電極（１２）及び関連付けられた上部電極（１４）が複数の光起電サブセルにまたがり、相互接続部材（１６、１６ａ、１６ｂ）が光起電セルユニット（３）内における前記光起電セル（２）の直列接続のために設けられており、
    前記交差接続部材（９ａ）が、前記相互接続部材（１６）と同じ層内に設けられた、隣り合う光起電セルユニット（３）のための正並列接続層ストリップ（２５ａ）を含み、前記正並列接続層ストリップ（２５ａ）が中間層接続（２６ａ）を介して前記正接続部分（６）に接続されている、請求項１に記載の光起電モジュール。
13. 前記単一の上部相互接続層内の前記正接続部分（６、２０ａ）及び前記負接続部分（５、２０ｂ）が、前記光起電セルユニット（３）の上に横たわる表面区域にまたがる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
14. 前記表面区域に穿孔が設けられている、請求項１３に記載の光起電モジュール。
15. 前記光起電セル（２）が、長方形セル、ストリップ状セル、又は菱形セルとして形状設定されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光起電モジュール。
16. 前記光起電セルが菱形セルであり、各光起電セルユニット（３）が、主ブロック軸線を有する菱形光起電セル（２）の３つのブロックを含み、１つのブロックの前記主ブロック軸線が、隣り合うブロックの前記主ブロック軸線に対して６０度をなす、請求項１５に記載の光起電モジュール。

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