JP2021526740A

JP2021526740A - 拡大した開口面積を有するソーラーモジュール

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Publication number: JP2021526740A
Application number: JP2021515263A
Authority: JP
Inventors: パルムイェルク; カリオレーナ
Original assignee: CNBM RESEARCH INSTITUTE FOR ADVANCED GLASS MATERIALS GROUP CO., LTD.
Current assignee: CNBM RESEARCH INSTITUTE FOR ADVANCED GLASS MATERIALS GROUP CO., LTD.
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: EP3803985A1; US11646386B2; EP3803985A4; WO2019223609A1; US20210202773A1; ES2947450T3; CN112424954B; CN112424954A; KR102532346B1; JP7087196B2; KR20210013612A; EP3573110A1; EP3803985B1

Abstract

本発明は、平坦な基板（２）と、２つの導体トラック（１５、１５’）の間に直列に接続し、かつ前記基板（２）の第一の側に配置した複数の太陽電池（１２）とを備えるソーラーモジュール（１）であって、前記太陽電池（１２）が、光学的に不活性な縁領域（１４）に囲まれた光学的に活性な内側領域（１３）を形成し；下記が２つの前記導電トラック（１５、１５’）のそれぞれに関連し：− 前記基板（２）の孔（１７、１７’）、− 前記基板（２）の第二の側にある接続箱（１８、１８’）、− 前記導体トラック（１５、１５’）上のタッピング点（２５、２５’）と、前記接続箱（１８、１８’）の接続点（２６、２６’）との間の電気的接続部（２１、２１’）；前記孔（１７、１７’）が少なくとも部分的に前記内側領域（１３）に位置しており、それによって、前記導電トラック（１５、１５’）上の前記タッピング点（２５、２５’）が、前記孔（１７、１７’）に一致する延在部分の外側にあり、かつ少なくとも一つの太陽電池（１２）が、二つのサブ太陽電池（１２−１、１２−２）に分割されているか、又は短くなった長さを有する、ソーラーモジュール（１）に関する。

Description

本発明は、太陽光発電エネルギー生成の技術分野にあり、かつ同じ寸法の従来技術のソーラーモジュールの開口面積と比較して、拡大した開口面積を有するソーラーモジュールに関する。

太陽光発電からの電流の発電コストは、様々な要因に依存する。システム全体の構成要素の製造コストに加えて、電力出力、温度係数、及び低光量での性能などのソーラーモジュールの特性が入ってくる。さらに、構成要素及びシステム全体の耐用年数は、実質的な影響を与える要因を構成する。発電コストは、最終的に太陽光発電システムの経済的成功に対して決定的に重要であり、かつ風力エネルギー、化石燃料、又は原子力エネルギーのような他のエネルギー形態との競争に大きく影響するので、ソーラーモジュールの開発において、コストと電力出力に加えて、信頼性と耐用年数を最適化しなければならない。コスト、電力出力、及び耐用年数の要件を満足するように実現するために必要な手段は、高い頻度でこれらの要件に不利な影響を与えるので、妥協点をしばしば見出さなければならないことが実際に示されている。

原則として、ソーラーモジュールでは、縁のシーリングによって縁領域を湿気から保護しなければならず、したがって、縁領域を太陽光発電エネルギー生成のために使用することができないので、光学的に活性な有効領域（開口面積）は、ソーラーモジュールの外形寸法よりも小さい。さらに、ソーラーモジュールの内側と外側との間の絶縁部分は、すべての技術基準に適合し、かつ認定試験に合格するために十分な大きさでなければならない。これに加えて、直列接続したソーラーモジュールの接点のために必要な面積がある。太陽電池のモノリシックな直列接続を有する薄膜ソーラーモジュールの場合、電力の出力は、モジュールの２つの長辺に配置された、典型的には接触ストリップの形態で実施されている２つのバスバーによってピックアップされる。ソーラーモジュールの外部電気接触のために、通常はモジュールの裏側に２つの接続箱が設けられ、ここで、従来からの設計によれば、接触ストリップが基板ガラスの２つの孔を通じて接触し、この孔は、接触ストリップに重なって配置されている。

開口面積をできるだけ大きくするためには、光学的に不活性な縁領域をできるだけ狭くしなければならない。しかしながら、縁のシーリングは、縁から侵入する湿気から長期間ソーラーモジュールの内部を保護するために十分に広いものでなければならない。また、接触ストリップは、縁領域の狭小化に伴ってより外側に移動し、そのため、導体トラックを接続箱と接触させるための接触ストリップに重なる基板ガラス内の孔も、より外側に移動することを考慮しなければならない。しかしながら、孔がモジュールの縁に近づくと、製造中のガラスの破損、又は実用的用途における風及び雪の負荷に起因した機械的応力によるガラスの破損のリスクが著しく増加する。

また、２つの接触ストリップが、それぞれ、モジュール側面の縁に沿って基板ガラスの孔まで経路を定められ、その孔を通り抜け、かつ共通の接続箱で接触しているソーラーモジュールも知られている。この取り組みにおける不都合な点は、モジュールの縁の２つの接触ストリップのために比較的大きな空間を必要とすることであり、その結果、光学的に活性な有用領域が大幅に減少することである。さらに、製造プロセスが比較的複雑である。この問題を一層ひどくするのは、アセンブリのタイプ（フレームの有無、背面側のレール又はクランプを伴うもの）に依存して、短いモジュールの側でより高い機械的応力が発生する可能性があるという事実であり、このことは、実用的な用途おいてモジュールの破損をもたらすおそれがある。

さらに、接触ストリップが、ソーラーモジュールの２つの基板の間の側に引き出され、かつ一緒に背面基板上の中心に経路を定められているソーラーモジュールが知られている。しかしながら、これは、接触ストリップと出口領域とが、電気的に十分に絶縁され、かつ湿気から保護されていることを前提とする。これは通常、裏面フィルムによって実現されるが、比較的高い追加のコストを生じる。

対照的に、本発明の目的は、序論に記載した欠点を生じさせることなく、従来技術において公知のソーラーモジュールを、拡大した開口面積を有するソーラーモジュールとして有利に提供することにある。加えて、このソーラーモジュールの経済的かつ効率的な工業的連続生産は、従来の方法を用いて可能であるべきである。

これらの及び他の目的は、独立請求項に係るソーラーモジュールによって本発明の提案に従って達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の特徴を通じて示される。

本発明によれば、電気的に直列に接続した、太陽光発電エネルギー生成のための太陽電池を有するソーラーモジュールを提供する。原則として、本発明によるソーラーモジュールは、任意のタイプのソーラーモジュールとすることができる。好ましくは、モノリシックに統合した形態で直列接続した太陽電池を有する薄膜ソーラーモジュールである。好ましくは、薄膜ソーラーモジュールは、複合ペイン構造を有し、ここで、背面キャリア基板及び前面カバー（例えば、ガラスシート）が、熱可塑性又はエラストマー中間層（例えば、ＰＶＢ層）を介して互いにしっかりと接合している。好ましくは、薄膜ソーラーモジュールは、サブストレート（下側基材）構造を有しており、太陽電池を形成するための層構造が、光入射側に面した背面キャリア基板の表面に適用されている。キャリア基板及びカバーは、例えば、ガラス、プラスチック、金属、又は金属合金でできていてよい。典型的には、少なくともキャリア基板を、剛性シートとして実装する。キャリア基板は、ガラスでできていることが好ましい。好ましくは、カバーもガラスでできている。

薄膜ソーラーモジュールの層構造は、それ自体公知の様式で、背面電極層、前面電極層、及び背面電極層と前面電極層との間に配置された光学的（光起電性）活性吸収体層を含む。この層構造への光の通過を可能にしなければならないので、前面電極層は光学的に透明である。前面電極層は、典型的には、ドープした金属酸化物（ＴＣＯ＝透明な導電性酸化物）を含むか又はこれでできており、例えば、ｎ−導電性の、特に、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）を含むか又はこれでできている。好ましくは、吸収体層は、黄銅鉱型半導体、有利には、銅インジウム／二硫化ガリウム／ジセレニド（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２）の群からのＩ−ＩＩＩ−ＶＩ−三元化合物半導体を含むか、又はこれからできている。上記式では、インジウムとガリウムは、それぞれ単独で、あるいは組み合わせて存在することができる。硫黄とセレンについても同様であり、これらはそれぞれ単独で存在しても、あるいは組み合せて存在していてもよい。吸収体層は、典型的には、第一の導体タイプ（すなわち、電荷キャリアタイプ）のドーピングを有し、かつ前面電極は、逆の導体タイプのドーピングを有する。一般的に言えば、吸収体層は、ｐ−導電性（ｐ−ドープ）であり、すなわち、欠陥電子が過剰に存在し；かつ前面電極層は、ｎ−導電性（ｎ−ドープ）であり、自由電子が過剰に存在するようになっている。バッファー層は、通常、吸収体層と前面電極層との間に配置する。これは、特に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２に基づく吸収体層に対して当てはまり、このため、一般的に言えば、ｐ−導電性Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２吸収体層と、ｎ−導電性前面電極との間にバッファー層が必要となる。バッファー層は、吸収体と前面電極との間の電子的適合を可能にする。さらに、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリングによる前面電極の堆積の後続のプロセス工程におけるスパッタリング損傷に対する保護を提供する。ｎ−導電性前面電極層、バッファー層、及びｐ−導電性吸収体層の連続によって、ｐ−ｎ−ヘテロ接合が形成され、言い換えれば、逆の導体タイプの層間の接合が形成される。吸収体層は、例えば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）でできていてもよい。背面電極層は、典型的には、キャリア基板上に堆積する。背面電極層は、典型的には、モリブデン（Ｍｏ）を含むか、又はそれでできているが、他の金属を使用することもできる。

薄膜ソーラーモジュールの層構造に、パターニングラインで直列に接続した太陽電池を形成する。ここで、（少なくとも）背面電極層は、第一のパターニングライン（Ｐ１ライン）によって複数の部分に分割されており、これらの部分が太陽電池の複数の背面電極を形成する。また、（少なくとも）吸収体層は、第２のパターニングライン（Ｐ２ライン）によって複数の部分に分割されており、これらの部分が太陽電池の複数の光学活性領域（吸収体）を形成し、かつ（少なくとも）前面電極層は、第３のパターニングライン（Ｐ３ライン）によって複数の部分に分割されており、これらの部分が太陽電池の複数の前面電極を形成する。隣り合う太陽電池は、第２のパターニングラインにおける導電性材料を介して直列接続で互いに電気的に接続しており、ここで、一の太陽電池の前面電極は、隣り合う太陽電池の背面電極に電気的に接続しており、典型的には、ただし必須ではないが、隣り合う太陽電池の背面電極と直接物理的に接触している。各パターニングゾーンは、それぞれ、この順序で、３つのパターニングラインＰ１−Ｐ２−Ｐ３の直接的な連続を含んでいる。

用語の一般的使用を踏まえて、「太陽電池」との用語は、前面電極、吸収体、及び背面電極を有し、かつ互いに直接隣り合う２つのパターニングゾーンによって画定される層構造の領域を意味する。これは、類推によってモジュールの縁部領域にもあてはまり、ここでは、パターニングゾーンの代わりに、太陽電池の直列接続と電気的に接触するための接続部分が存在する。

本発明に係るソーラーモジュールは、太陽電池によって形成される光学的に（光起電性に）活性な内側領域と、（モジュールレベルで）この内側領域を取り囲む光学的に（光起電性に）不活性な縁領域とを備えている。もちろん、光学的に活性な内側領域は、光学的に不活性な領域、特に、太陽電池を形成するためのＰ１／Ｐ２／Ｐ３ラインを有するパターニングゾーンも含む。内側領域は、ソーラーモジュールの光学的に活性な有用領域（開口面積）に対応する。典型的には、内側領域（開口面積）は、複数の直列接続した太陽電池の矩形形状に対応する矩形形状を有している。好ましくは、ソーラーモジュール（つまり、ソーラーモジュールの内側領域）は、直列接続した太陽電池の一つだけのストリングを含み、すなわち、内側領域は、太陽電池をいくつかの並列した太陽電池ストリングに完全に分離する、直列接続の方向に沿って延在する一つ又は複数の分離線を有していない。したがって、ソーラーモジュールは、好ましくは、並列した太陽電池ストリングを有していない。

一般的に言えば、モジュールの縁に隣接するゾーン内の縁領域内において、層構造は、完全に除去されているか、又は堆積されておらず、これは「縁の（コーティング）除去（ｅｄｇｅｄｅ−ｃｏａｔｉｎｇ）」と慣習的に呼ばれている。さらに、モジュールの縁に隣り合う縁シーリング、並びにより内側に位置している、太陽電池の電気的接触のための２つのバスバー又は導体トラックが、縁領域に配置されている。太陽電池は、２つの導体トラックの間に直列接続して配置される。導体トラックは、例えば、接触ストリップの形態で実装される。有利には、背面電極層は、光学的に不活性な縁領域内に延在しており、ここで、２つの導体トラックが、それぞれ、背面電極層上に、背面電極層と電気的に接触して配置され、それによって、太陽電池が生成する電流をピックアップするようになっている。導体トラックは、直列接続した太陽電池（好ましくは太陽電池の一つのストリングだけ）に接続される。直列接続した太陽電池は、導体トラックと直列接続するように配置される。導体トラックは、太陽電池を並列に電気的に接続しない。すなわち、導体トラックは、２つ又はそれを超える太陽電池、あるいは直列接続した太陽電池の２つ又はそれを超えるストリングを、並列電気接続で接続しない。

一般に、本発明によるソーラーモジュールは、平坦な（キャリア）基板、好ましくは硬質ガラスシート、並びに第一及び第二の導体トラックの間で直列に接続し、かつ基板の第一の側（内側）に配置した複数の太陽電池を含んでいる。好ましくは、基板は平坦であり、矩形の形状を有する。同様に、ソーラーモジュールは、好ましくは矩形の形状を有する。太陽電池は、好ましくは、それぞれ矩形の形状を有する。好ましくは、２つの導体トラックは、それぞれ、接触ストリップである。好ましくは、２つの導体トラックは、それぞれ、通常はソーラーモジュールの長さであるモジュール又は基板の第一の寸法に沿って延在しているのに対して、太陽電池は、通常はソーラーモジュールの（通常より短い）幅である第二の寸法に沿って配置されている。典型的には、第二の寸法は、第一の寸法に対して垂直な方向を向いている。好ましくは、２つの導体トラックは、それぞれ、背面電極層に電気的に接続され、特に、背面電極層上に直接配置される。ソーラーモジュールは、（モジュールレベルで）（基板を通しての視界において垂直に）太陽電池に起因する光学的に活性な（モジュール）内側領域と、内側領域を取り囲む光学的に不活性な（モジュール）縁領域とを備えている。典型的には、内側領域と、内側領域によって形成される開口面積とは、矩形の形状を有する。

本発明によるソーラーモジュールにおいて、以下のものは、２つの導体トラックのそれぞれに関連している（すなわち、別個に各導体トラックに関連している）：
− 基板の孔（貫通孔）
− 基板の第二の側の接続箱、
− 導体トラック上のタッピング点と、接続箱の接続点との間の電気的接続部。

２つの接続箱は、それぞれ、基板の（外側の）第二の側に配置される。典型的には、各接続箱は、基板内の関連する孔を覆っている。したがって、各接続箱は、基板の第二の側（すなわち、表面）に配置され、関連する孔の中には配置されず、つまり、孔の完全に外側に配置される。具体的には、２つの接続箱は、基板の第二の側（表面）に配置され、基板内に積層されない（また、基板内に部分的に積層されない）。

本発明に関して、「タッピング点」という用語は、電流が導体トラックから流れ出し、関連する接続ポイントに伝導する、それぞれの導体トラック上のポイントを指す。タッピング点では、電流が、それぞれの導体トラックの配向とは異なる方向に、言い換えれば、導体トラックの配向に対して斜めに又は直角に、導体トラックから向きを変えて流れる。

本発明によるソーラーモジュールにおいて、基板にある２つの孔は、それぞれ、少なくとも部分的に、特に完全に、モジュールの内側領域に配置され、それによって、導体トラック上の関連するタッピング点が、孔に一致する延在部分の外側に位置するようになっている。したがって、基板の孔は、導体トラック上の関連するタッピング点とは重ならず、言い換えると、タッピング点上にはない。代わりに、タッピング点は、平坦な基板に垂直な第一の孔の延在部分がもたらす領域の外側に位置する。したがって、タッピング点は、関連する孔を通した直接的な視野内にもない。また、２つの孔をそれぞれ内側に向けて移動させ、それによって、少なくとも一つの太陽電池、特に複数の太陽電池が、それぞれ２つのサブ太陽電池に分割されるか、又はそれぞれの孔の端の方に位置することによって、（孔の影響を受けない太陽電池とは対照的に）それぞれ短くなった長さを有するようになっている。加えて、完全に分割された太陽電池に隣り合うさらなる太陽電池が短くなり得る。孔の形成時に、基板上にある背面電極層を同時に除去し、それによって、２つの孔の下の層領域が、原則として、もはや光起電エネルギー生成のために使用できないようになっている。

したがって、本発明によれば、基板の２つの孔の位置は、導体トラック上のそれぞれの関連するタッピング点の位置から物理的に離れている。有利には、これにより、導体トラックをソーラーモジュールの縁により離して配置することが可能になり、ここで、再び、光学的に不活性な縁領域の幅を減少させたソーラーモジュールが、十分な絶縁強度及び気候安定性を有するように注意しなければならない。確かに、２つの孔を内側へ移動させることは、（少なくとも一つの太陽電池を二つのサブ太陽電池に分割するか、又は少なくとも一つの太陽電池の長さを短くすることによって）ソーラーモジュールの光学活性領域を減少させる。しかしながら、縁領域を狭くすることによって、開口面積を全体的に著しく拡大することができる。このようにして、所与のモジュールサイズでより多くの電流を発生させることができ、かつ電流の生成コストが有利に低減する。このことは、２つの導体トラックのタッピング点を、それぞれ、基板内の関連する孔に一致する延在部分に配置する従来技術のソーラーモジュールと比較して、本発明によるソーラーモジュールの重要な利点となる。

本発明によるソーラーモジュールの有利な実施形態では、基板内の２つの孔は、それぞれ、それぞれの導体トラックから、２つの導体トラック間の距離の１％〜１０％、特に５％〜１０％の距離を有するように、十分に内側に移動させられている。その結果、太陽電池の光学活性領域は、２つの孔の位置によって比較的僅かに減少するだけであり、その一方で、縁領域を狭くすることによって、全体的に、特に良好な開口面積の拡大を達成することができる。

有利には、基板上に層構造を適用した薄膜ソーラーモジュールを用いて、基板内の２つの孔を、それぞれ、（モジュールを通して直角に見たモジュールレベルで）層構造の（除去（ｄｅ−ｃｏａｔｉｎｇ））ゾーン内に、又はこのゾーンにわたって配置し、ここでは、すべての層が除去されているか、又はすべての層が少なくとも背面電極層までずっと適用されておらず、特に、背面電極層までずっと適用されていない。好ましくは、（除去）ゾーンは、内側領域のくぼみの形態で実施される部分を含む。内側領域におけるこの２つの孔の位置決めは、少なくとも一つの太陽電池、特に複数の太陽電池のそれぞれを、結果的に、それぞれの（除去）ゾーンによって２つのサブ太陽電池に分割し、又は（除去）ゾーンの端の方に位置する場合に、太陽電池をそれぞれ短い長さにすることをもたらす。分割した太陽電池に隣り合う太陽電池は、短くなり得る。

本発明によるソーラーモジュールの有利な実施形態では、基板の２つの孔にそれぞれ関連する電気的接続部は、基板の第一の側に、関連する導体トラックに電気的に接続した平坦な接触要素を有し、この接触要素は、少なくとも部分的に、特に完全に、関連する貫通孔に広がっている。この２つの平坦な接触要素は、例えば、接触パッド又は接触ストリップとして実施される。平坦な接触要素は、関連する導体トラックとは区別することができるが、代替的に、関連する導体トラック（端部又は中間部）の一部であってもよい。

この２つの平坦な接触要素は、それぞれ、関連する導体トラックに電気的に接続しており、かつ基板内の関連する孔を貫通する接触スタンプによって外部からの特に簡単な接触を可能にし、それによって、それぞれのタッピング点によって流れる向きを変えた電流を関連する接続箱へ送るようになっている。したがって、本発明によるソーラーモジュールの好ましい実施形態に従って、基板内の関連する孔を少なくとも部分的に、特に完全に覆う平坦な接触要素を、この孔を通って延在する関連する接続箱の接触スタンプに電気的に接触させる。２つの接触スタンプは、それぞれ、関連する接続箱の構成要素であり、かつ孔を通じた視界の直接の線の中にあるそれぞれの平坦な接触要素と接触し、言い換えると、孔に一致して一直線に延びる領域でそれぞれの平坦な接触要素と接触する。このような接続箱は、例えば、欧州特許出願第１２７７８２５８．９号に見出すことができ、その完全な内容をここで参照する。

本発明によるソーラーモジュールの一実施形態によれば、平坦な接触要素は、関連する導体トラックに電気的に接続した背面電極層の層部分に直接接触している。ここで必要なことは、少なくとも内側領域において、この層部分が、太陽電池から電気的に絶縁されており、それによって、太陽電池の短絡を回避するようになっているということである。これは、背面電極層を切り開く分離線によって、単純な方法で行うことができ、この分離線は、少なくとも内側領域において、背面電極層の残りの部分からこの層部分を電気的に絶縁する。有利には、層部分の太陽電池からのこのような電気的絶縁を、縁領域においても行い、この目的のために、例えば、分離線が、関連する導体トラックまでずっと延在している。

平坦な接触要素は、それぞれ、背面電極層と物理的に接触して配置され、言い換えれば、背面電極層と直接接触する。好ましくは、２つの接触要素を、それぞれ、背面電極層に固定し、これは、好ましくは、はんだ付け、溶着、又は接着によって行うことができる。この手段は、特に、接続箱の接触スタンプによる外部接触の場合、平坦な接触要素に機械的応力を加える場合に有利である。

本発明の前述した実施形態の第一の変形例によれば、平坦な接触要素によって電気的に接触した背面電極層の層部分を介してなされる導体トラックへの電気的接続を伴いながら、この平坦な接触要素を関連する導体トラックから物理的に離して配置する。この変形例は、導体トラックの領域において層積層体の高さが増加しないという特別な利点を有する。加えて、材料を節約することができる。

本発明の前述した実施形態の第二の変形例によれば、平坦な接触要素は、関連する導体トラックと物理的に接触し、特に重なり合う。これは、平坦な接触要素が、関連する導体トラックまでずっと延在していることを意味する。有利には、２つの平坦な接触要素を、例えば、はんだ付け、溶着、又は接着によって、それぞれ、関連する導体トラックに固定する。平坦な接触要素は、任意選択的に、光入射側表面に、又は関連する導体トラックの光入射側とは反対を向いている表面に取り付けることができる。

本発明によるソーラーモジュールの別の実施形態によれば、２つの導体トラックを接触ストリップとして実施し、かつこの２つの導体トラックが、基板の第一の寸法に沿ってそれぞれ延在し、ここで、太陽電池を第二の寸法に沿って配置し、電気的接続部は、それぞれの場合において、関連する導体トラックの端部又は中間部を含み、この部分は、第一の寸法に沿った方向から外れており、第一の寸法に対して斜めに又は直角に延在している。ここで、この端部又は中間部は、基板の第二の側の関連する孔を通して経路を定められ、関連する接続箱の接続点に電気的に接続される。有利には、本発明のこの実施形態の場合、別個の平坦な接触要素は必要なく、電流は、接触ストリップとして実施された導体トラックのそれぞれの端部又は中間部を介して流れる方向を変えることができる。このような実施形態の利点は、積層中にポリマー流によって目標位置から押し出される可能性がある、バスバー上に取り付けられた比較的長い接触ラグを回避できることである。さらに、接触ラグとバスバーとの間の接続、特に溶接が、分離する危険性がない。

本発明によるソーラーモジュールの前述した実施形態の第一の変形例によれば、それぞれの導体トラックの端部又は中間部は、導体トラックに電気的に接続した背面電極層の層部分に直接接触し、ここで、この層部分は、少なくとも内側領域にあり、例えば、分離線によって太陽電池から電気的に絶縁されている。

本発明によるソーラーモジュールの前述した実施形態の第二の変形例によれば、導体トラックの端部又は中間部の領域において、層構造のすべての層が除去されているか、又は適用されていない。

本発明によるソーラーモジュールの別の実施形態によれば、タッピング点は、関連する導体トラックの端部から、導体トラックの長さの２０％〜５０％に相当する距離だけ離れている。この手法により、導体トラックに沿った電流経路の平均長さが短くなるので、導体トラック内の抵抗損失を有利に減少させることができる。これは、有利には、封入のための付随する利点とともに、幅及び／又は厚さを低減することによって、導体トラックの断面を低減することを可能にするだけでなく、特に有利には、光学活性領域（開口面積）のさらなる拡大も可能にする。

本発明に係るソーラーモジュールでは、基板に２つの孔を配置することにより、少なくとも一つの太陽電池をそれぞれ２つのサブ太陽電池に分割するか、又は少なくとも一つの太陽電池が短くなった長さを有する。特に有利には、太陽電池を、それらが同じサイズの光学活性領域を有するようにして実施する。特に、この目的のために、基板の２つの孔のこの位置決めによって２つのサブ太陽電池に分割した太陽電池、又は短くなった長さを有する太陽電池は、それぞれ、残りの太陽電池よりも大きな幅（太陽電池の直列接続の方向の寸法）を有している。この手段により、すべての太陽電池を、その特性曲線上で少なくともほぼ同じ動作点で操作し、それによって、孔の配置によって影響を受ける太陽電池の効率が、残りの太陽電池に比べて劣化しないようにすることを有利に達成できる。

本発明の種々の実施形態は、個々に、又は所望の任意の組み合わせで実現することができる。特に、上述した特徴及び以下で説明する特徴は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく、示された組み合わせだけでなく、他の組み合わせや、単独でも使用することができる。

本発明を、添付図面を参照しながら、例示的な実施形態を用いて詳細に説明する。これらの図面は、正確な縮尺のとおりのものではなく、簡略化して描写されている。

本発明による薄膜ソーラーモジュールの例示的な構造を示す概略断面図である。接続箱のない図１の薄膜ソーラーモジュールの概略背面図である。接続箱のある図１の薄膜ソーラーモジュールの概略背面図である。図２の切断線Ａ−Ａによる、図１の薄膜ソーラーモジュールの第一の変形例の概略断面図である。図４の概略断面図の領域における平面図である。図２の切断線Ａ−Ａによる、図１の薄膜ソーラーモジュールの第二の変形例の概略断面図である。図２の断面線Ａ−Ａに係る、図１の薄膜ソーラーモジュールの第三の変形例の概略断面図である。図１の薄膜ソーラーモジュールの第四の変形例の平面図における概略図である。図１の薄膜ソーラーモジュールの第五の変形例の平面図における概略図である。

図１は、全体として番号１として言及する本発明による薄膜ソーラーモジュールの構造を、断面図で概略的に例示したものである（モジュールの表面に対して垂直に切断したもの）。薄膜ソーラーモジュール１は、一体化された形態で互いに直列接続した複数の太陽電池１２を含み、ここでは大幅に簡略化した様式で、２つの太陽電池１２のみが描かれている。もちろん、一般的に言えば、薄膜ソーラーモジュール１において、多数の太陽電池１２（例えばおおよそ１００〜１５０）が直列接続している。

薄膜ソーラーモジュール１は、サブストレート形態において複合ペイン構造を有している。これは、薄層の層構造３をその上に適用した背面キャリア基板２を備えており、層構造３が、このキャリア基板２の光入射側の表面に配置されている。キャリア基板２の反対側の表面は、ソーラーモジュール１の裏面１０を形成する。ここで、キャリア基板２は、例えば、光に対して比較的高い透過性を有する硬質（平面）ガラスシートとして実施されるが、実施するプロセス工程に対して所望の安定性及び不活性挙動を有する他の電気絶縁材料を同様に使用することができる。

層構造３は、不透明な背面電極層４を含み、この背面電極層は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）のような光不透過性金属でできており、蒸着又はマグネトロン強化カソードスパッタリング（スパッタリング）によってキャリア基板２に直接適用されている。背面電極層４は、例えば、３００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の層厚を有する。背面電極層４の上に光学的（光起電性）活性吸収体層５を適用し、この吸収体層は、割り当てられる日光を可能な限りたくさん吸収することのできるバンドギャップを有する金属イオンをドープした半導体でできている。吸収体層５は、ｐ−導電性黄銅鉱型半導体、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ／Ｇａ）（Ｓ／Ｓｅ）_２の群の化合物、特にナトリウム（Ｎａ）をドープしたＣｕ（Ｉｎ／Ｇａ）（Ｓ／Ｓｅ）_２でできている。吸収体層５は、例えば１〜５μｍの範囲にあり、特に約２μｍである層厚を有する。典型的には、吸収体層５を製造するために、例えば、スパッタリングによって、種々の材料層を適用し、これらの層は、任意に、Ｓ及び／又はＳｅを含む雰囲気中で、炉内で加熱することによって（ＲＴＰ＝急速熱処理）、続いて熱的に変換され、化合物半導体を形成する。化合物半導体のこの製造方法は、当業者には周知であり、ここで詳細に論じる必要はない。吸収体層５の上に堆積するのはバッファー層６であり、図１には詳細に描かれていないが、ここでは、このバッファー層は、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）の単一層と、（ドープされていない）イントリンシックな（本来の）酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）の単一層とから構成されている。前面電極層７を、例えばスパッタリングによってバッファー層６の上に適用する。前面電極層７は、可視スペクトル範囲の放射線に対して透明であり（「ウィンドウ電極」）、それによって、入射する太陽光がわずかにしか弱められないようになっている。前面電極層７は、例えば、ドープした金属酸化物、例えば、ｎ−導電性アルミニウム（Ａｌ）−ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）に基づくものである。このような前面電極層７は、一般に、ＴＣＯ層（ＴＣＯ＝透明導電性酸化物）と呼ばれる。前面電極層７の層厚は、例えば、約５００ｎｍである。前面電極層７は、バッファー層６及び吸収体層５とともに、ヘテロ接合（すなわち、連続した逆の導体タイプの層）を形成する。

環境の影響からの保護のために、特に層構造３を封止する役割を果たす（プラスチック製の）接着剤層８を前面電極層７の上に適用する。キャリア基板２は、接着剤層８によって前面カバー１０に固定して接着（「積層」）され、この接着剤層８は、ここでは、例えば、加熱によって可塑的に再形成可能であり、かつ冷却時に、カバー９とキャリア基板２とを互いに固定して接着する熱可塑性接着剤層として実施されている。接着剤層８は、ここでは、例えばＰＶＢでできている。カバー９は、太陽光に対して透過性であり、例えば、鉄含有量が低い極白ガラスの硬質（平面）ガラスシートとして実施されている。カバー９は、層構造３のシーリングに役立ち、かつ機械的保護としての役割を果たし、ソーラーモジュール１の外面１１を形成する。薄膜ソーラーモジュール１は、外面１１を介して太陽光を吸収し、それによって、電力を発生させることができるようになっている。結果として生じる電流経路を、連続して配置した矢印で図１に示す。

太陽電池１２を形成しかつ直列に接続するために、例えばレーザースクライビング及び／又は機械的アブレーションのような適切なパターン形成技術を用いて、層構造３をパターン形成する。この目的のために、連続した３つのパターニングラインＰ１−Ｐ２−Ｐ３をそれぞれ層構造３に導入する。パターニングラインＰ１は、少なくとも背面電極層４を互いに完全に分離した部分に分割し、それによって、太陽電池１２の背面電極を生成する。パターニングラインＰ２は、少なくとも吸収体層５を互いに完全に分離した部分に分割し、それによって、太陽電池１２の光学活性領域又は吸収体を生成する。パターニングラインＰ３は、少なくとも前面電極層７を分割し、それによって、太陽電池１２の前面電極を生成する。それぞれの場合において、第二のパターニングラインＰ２を介して、太陽電池１２の前面電極は、隣り合う太陽電池１２の背面電極に電気的に接続し、ここで、図示したように、前面電極は、有利には、背面電極に直接接触する。

ここで、図２及び図３を参照する。図２及び図３には、接続箱のない本発明に係る薄膜ソーラーモジュール１の概略的な背面図（図２）と、接続箱のある本発明に係る薄膜ソーラーモジュール１の概略的な背面図（図３）とが示されている。

薄膜ソーラーモジュール１は、平面図（又はモジュール平面）において、長い寸法又は長さＬと、短い寸法又は幅Ｂとを有する矩形の形状を有する。薄膜ソーラーモジュール１は、同様に矩形の形状を有する光学的に活性な内側領域１３、並びに内側領域１３を取り囲みかつ画定する縁領域１４を含んでいる。内側領域１３は、太陽電池１２（詳細は図示せず）によって形成され、薄膜ソーラーモジュール１の幅Ｂに沿って配置されている。内側領域１３の面積は、薄膜ソーラーモジュール１の開口面積に対応する。太陽電池１２は、第一の導体トラック１５と第二の導体トラック１５’との間に直列に接続されている。２つの導体トラック１５、１５’は、それぞれ、太陽電池１２によって生成する電流のバスバーとしての役割を果たす。相互に平行な導体トラック１５、１５’は、それぞれ、光学的に不活性な縁部領域１４に配置され、薄膜ソーラーモジュール１の長さＬに沿って直線的に延在している。ここで、導体トラック１５、１５’を、例えば、薄い接触ストリップの形態で実施し、この導体トラックは、導電性材料、特にアルミニウム（Ａｌ）のような金属材料でできている。

光学的に不活性な縁領域１４は、光学的に活性な内側領域１３の周囲を（完全に）取り囲んでいる。縁領域１４において、モジュールの縁３１に隣接する縁の除去ゾーン２２で層構造３は除去されている（図４参照）。縁領域１４は、モジュールの縁３１に隣接する周囲の縁シール１６も有しており、この縁シールは、薄膜ソーラーモジュール１への湿気の侵入を防止し、かつ長期安定性を向上させる。

図２から認識できるように、背面キャリア基板２は、第一の（貫通）孔１７及び第二の（貫通）孔１７’を有し、これらは、２つの導体トラック１５、１５’を電気的に接触させるのに役立つ。図２で見ると、２つの導体トラック１５、１５’は、孔１７、１７’の下に位置しておらず、すなわち、孔１７、１７’に一致して（キャリア基板２に対して垂直に）延在する部分には位置していない。代わりに、２つの孔１７、１７’は、内側領域１３内に完全に配置されている。図２に描いた例では、２つの孔１７、１７’は、それぞれ、関連する２つの導体トラック１５、１５’間の距離の１％〜１０％の範囲にある距離で、関連する導体トラック１５、１５’から十分離れて内側に移動している。

図３から認識できるように、薄膜ソーラーモジュール１は、第一の接続箱１８及び第二の接続箱１８’を含む。この２つの接続箱１８、１８’は、それぞれ、キャリア基板２の背面１０上に配置されており、ここで、第一の接続箱１８は、第一の孔１７に重なっており、第二の接続箱１８’は、第二の孔１７’に重なっている。これにより、２つの孔１７、１７’の確実なシーリングを達成することができる。第一の接続箱１８は、接続ケーブル２０を有し、第二の接続箱１８’は、相応して接続ケーブル２０’を有し、これらのケーブルは、薄膜ソーラーモジュール１を電気機器に接続するため、又は薄膜ソーラーモジュール１を他のモジュールに直列接続するために役立つ。２つの接続箱１８、１８’の間にあるのは、一体型フリーホイーリングダイオード又はバイパスダイオード（図示せず）を備えたダイオードケーブル１９であり、通常の動作状態で逆バイアスされ、薄膜ソーラーモジュール１が電流を送出する。これにより、電流が生成されないとき、例えば、影になっている場合やモジュールの欠陥に起因して電流が送出されない場合でも、薄膜ソーラーモジュール１の損傷を防止する。他のソーラーモジュールから供給される電流を、フリーホイーリングダイオードを介して流すことができる。

ここで、図４及び図５を参照する。図４及び図５には、図２の切断線Ａ−Ａによる概略的な断面、及び断面の領域における上面図を用いた、図１の薄膜ソーラーモジュール１の例示的な実施形態が示されている。類似して構造化した２つの導体トラック１５、１５’に関連する構成要素とともに、第一の導体トラック１５に関連する構成要素が示されている。括弧内の参照符号は、第二の導体トラック１５’のためのそれぞれの構成要素に対応している。

キャリア基板２の孔１７（１７’）は、完全に薄膜ソーラーモジュール１の内側領域１３内にあり、それによって、太陽電池１２の光学活性領域が、孔１７（１７’）の断面に対して垂直な両方向に位置するようになっている。導体トラック１５（１５’）及び縁の除去ゾーン２２は、光学的に不活性な縁領域１４にある。導体トラック１５（１５’）は、背面電極層４と直接電気的に接触し、かつ背面電極層４の上に直接配置されている。縁の除去ゾーン２２によって縮小した縁領域１４の部分では、層構造３は、背面電極層４までずっと除去されている。縁の除去ゾーン２２の領域では、層構造３は完全に取り除かれている。これは、それ自体公知の機械的除去方法を用いて簡単な方法で行うことができ、これについてここで詳細に論じる必要はない。背面電極層は、キャリア基板２上に適用され、孔１７（１７’）の形成時にキャリア基板２と一緒に除去されるので、背面電極層４は、孔１７（１７’）の領域には存在しない。

薄膜ソーラーモジュール１は、平坦な接触要素２４（２４’）を含み、ここでは接触ストリップ（接触ブリッジ）の形態で実施されている。接触要素２４（２４’）は、背面電極層４に直接接触し、孔１７（１７’）を完全に覆っており、導体トラック１５（１５’）までずっと延在している。例えば、溶着、はんだ付け、又は接着によって、平坦な接触要素２４（２４’）を背面電極層４上に固定するだけでなく、導体トラック１５（１５’）の光入射側の表面にも固定する。平坦な接触要素２４（２４’）は、導電性材料、特に、金属材料、例えば、アルミニウムを含んでいるか、又はこれでできている。図４から認識できるように、平坦な接触要素２４（２４’）は、導体トラック１５（１５’）と重なっている。また、平坦な接触要素２４（２４’）が、光入射側とは反対側に面している導体トラック１５（１５’）の反対側の表面に重なるようにすることも可能である。この場合、最初に、例えば、溶着、はんだ付け、又は接着によって、平坦な接触要素２４（２４’）を背面電極層４の上に固定し、続いて、例えば、溶着、はんだ付け、又は接着によって、導体トラック１５（１５’）を接触要素２４（２４’）上に固定する。

外部からの平坦な接触要素２４（２４’）への電気的接触は、接続箱１８（１８’）から突出し、孔１７（１７’）を貫通し、かつ光入側とは反対側に面している平坦な接触要素２４（２４’）の表面に直接接触する接触スタンプ２３（２３’）によってなされる。接触スタンプ２３（２３’）は、導電性材料、特に金属材料を含むか、又はこれでできている。例えば、接触スタンプ２３（２３’）を、突出した（金属）スプリングの形態で実施する。このような設計は、キャリア基板２の裏側１０で自動制御機構を用いて、接続箱１８（１８’）を簡単な方法で固定することができるという特別な利点を有し、ここで、自動的に、接触スタンプ２３（２３’）を平坦な接触要素２４（２４’）と物理的に接触させるようにする。接続箱１８（１８’）において、接触スタンプ２３（２３’）を、例えば、図４に詳細には示されていないクランプ又はプラグ接続によって、接続ケーブル２０（２０’）に電気的に接続する。

図４に描写した変形例では、導体トラック１５（１５’）と接触スタンプ２３（２３’）との間の電気的接続部２１（２１’）は、平坦な接触要素２４（２４’）からなり、平坦な接触要素２４（２４’）は、タッピング点２５（２５’）で導体トラック１５（１５’）と（物理的な接触を伴って）電気的に接触し、接続点２６（２６’）で接触スタンプ２３（２３’）と電気的に接触している。この場合、接続点２６（２６’）は、接続箱１８（１８’）の外側に位置している。

さらに、図５を考慮する。ここでは、薄膜ソーラーモジュール１の内側領域１３と、縁領域１４とが、境界線によって別個に特定されている。内側領域１３は、領域境界３２（３２’）で縁領域１４に移行する。縁領域１４は、縁の除去ゾーン２２を含み、このゾーンで、縁のシール１６をモジュールの縁３１に隣接して実装する。縁の除去ゾーン２２では、層構造３が、キャリア基板２の光入射側表面までずっと完全に除去されている。縁の除去ゾーン２２と、内側領域１３との間では、層構造３は背面電極層４までずっと除去され、その結果、導体トラック１５（１５’）によって（物理的接触を伴う）直接電気的な接触を可能にする除去ゾーン３０（３０’）がもたらされる。

キャリア基板２の孔１７（１７’）は、薄膜ソーラーモジュール１の内側領域１３内に完全に位置しており、ここで、層構造３は、孔１７（１７’）のある領域において、背面電極層４まで完全に除去されている。このために、除去ゾーン３０（３０’）は、領域境界３２（３２’）に、除去ゾーン３０（３０’）の突出部に対応する内側領域１３の矩形のくぼみ３３（３３’）を含んでいる。除去ゾーン３０（３０’）のこの突出部は、有利には、除去ゾーン３０（３０’）を作り出すときに生成することができる。

孔１７（１７’）の位置、及びその結果として生じる内側領域１３のくぼみ３３（３３’）の位置によって、少なくとも一つの太陽電池１２、ここでは、例えば３つの太陽電池１２を、短く切断し、例えば完全に分割する。参照をより容易にするために、分割した太陽電池１２を「Ａ」として特定し、分割していない太陽電池１２を「Ｂ」として特定する。各太陽電池Ａは、内側領域１３の孔１７（１７’）又はくぼみ３３（３３’）によって、２つのサブ太陽電池（サブセル）１２−１、１２−２に分割されている。

各太陽電池Ａは、２つのサブセル１２−１、１２−２の光学的に活性な領域の合計の結果としての光学的に活性な（合計）領域を有する。すべての太陽電池Ａは、同じサイズの光学活性（合計）領域を有する。さらに、すべての太陽電池Ｂは、同じサイズの光学活性領域を有する。図５から認識できるように、太陽電池Ａのサブセル１２−１、１２−２は、太陽電池Ｂよりも大きな幅を有しており、これらのサブセルの幅は、太陽電池Ａと太陽電池Ｂとが同じ大きさの光学活性領域を有するように拡大している。これは、太陽電池Ａの２つのサブセル１２−１、１２−２が、合計して、一つの太陽電池Ｂの光学活性領域に相当する光学活性領域を有することを意味する。したがって、太陽電池の特性曲線上の少なくともほぼ同じ動作点でこれらの太陽電池を操作することができ、それによって、太陽電池Ａの効率を太陽電池Ｂに対して劣化させないようにするということを有利に達成することができる。

孔１７（１７’）に重なっている接触要素２４（２４’）は、細長い形状、例えば、ここでは矩形の形状を有する接触ブリッジである。接触要素２４（２４’）による太陽電池Ａの電気的短絡を回避するために、くぼみ３３（３３’）の内側で、接触要素２４（２４’）に接触する背面電極層４の第一の層部分２８（２８’）を、分離線２７（２７’）によって背面電極層４の第二の層部分２９（２９’）から電気的に絶縁する。この目的のために、分離線２７（２７’）が、内側領域１３で又はくぼみ３３（３３’）内で、フレームのように接触要素２４（２４’）を取り囲んでいる。分離線２７（２７’）が、背面電極層４をその全層厚で貫通して切断し、それによって、第一の層部分２８（２８’）及び第二の層部分２９（２９’）が、内側領域１３で互いから完全に電気的に絶縁されるようになっている。モジュールレベルでは、分離線２７（２７’）は、接触要素２４（２４’）から（小さな）距離を有する。しかしながら、分離線２７（２７’）は、接触要素２４（２４’）に直接隣接することもできる。いずれの場合でも、分離線２７（２７’）は内側領域１３において実施され、それによって、第一の層部分２８（２８’）の第二の層部分２９（２９’）からの満足のいく電気的絶縁を達成する。図５の実施形態において、分離線２７（２７’）は、縁領域１４内にわずかに延在している。しかしながら、分離線２７（２７’）は、導体トラック１５（１５’）までずっと延在することもでき、それによって、第一の層部分２８（２８’）の第二の層部分２９（２９’）からの完全な電気的絶縁を、内側領域１３及び縁領域１４の両方において得ることができる。

次に、図６を参照する。ここでは、薄膜ソーラーモジュール１の別の例示的な実施形態が、図２の切断線Ａ−Ａによる概略断面図を使用して描写されている。不必要な繰り返しを避けるために、前述した例示的な実施形態に対する差異のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。

図６に描写した変形例では、前述の変形例とは対照的に、接触要素２４（２４’）は、導体トラック１５（１５’）までずっとは延在しておらず、代わりに、導体トラック１５（１５’）から離れている。接触要素２４（２４’）と導体トラック１５（１５’）との間の電気的接続は、接触要素２４（２４’）と導体トラック１５（１５’）との間に位置する、背面電極層４の接触部分３４（３４’）によってなされる。したがって、導体トラック１５（１５’）と接触スタンプ２３（２３’）との間の電気的接続部２１（２１’）は、接触要素２４（２４’）及び背面電極層４の接触部分３４（３４’）から構成されている。導体トラック１５（１５’）のタッピング点２５（２５’）は、導体トラック１５（１５’）が、物理的に接触して背面電極層４の接触部分３４（３４’）に対して載っているその点からもたらされる。

次に、図７を参照する。ここでは、本発明による薄膜ソーラーモジュール１の別の例示的な実施形態が、図２の切断線Ａ−Ａによる概略断面図を使用して描写されている。不必要な繰り返しを避けるために、前述した例示的な実施形態に対する差異のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。

したがって、薄膜ソーラーモジュール１は、導体トラック１５（１５’）の端部３６（３６’）の形態で実施される平坦な接触要素２４（２４’）を含む。この目的のために、導体トラック１５（１５’）は、例えば、直角に折り曲げられ（図７の断面図では認識できない）、孔１７（１７’）の方向に経路を定められ、かつ孔１７（１７’）を通り抜ける。端部３６（３６’）の電気的接触は、接続箱１８（１８’）内でなされ、このため、この端部は、例えば、クランプ又はクリップの形態である。図７に描写された変形例では、導体トラック１５（１５’）と接続箱１８（１８’）との間の電気的接続部２１（２１’）は、導体トラック１５（１５’）の端部３６（３６’）からなる。導体トラック１５（１５’）が折り曲げられ、長手方向の寸法Ｌの方向の進路から外れる点がタッピング点２５（２５’）である。接続点２６（２６’）は、端部３６（３６’）が接続要素３５に移行するその点である。本発明のこの変形例では、追加の平坦な接触要素、及び接触スタンプを省くことができる。図７に描かれているように、端部３６（３６’）を背面電極層４上に直接載せることができる。しかしながら、層構造３が端部３６（３６’）の領域で完全に除去されていることも想定される。

次に、図８を参照する。ここでは、本発明による薄膜ソーラーモジュール１の第四の変形例示的な実施形態が、平面図における概略図を使用して描写されている。不必要な繰り返しを避けるために、前述した例示的な実施形態に対する差異のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。

したがって、薄膜ソーラーモジュール１は、導体トラック１５（１５’）の中間部３７（３７’）の形態で実施される平坦な接触要素２４（２４’）を含む。この目的のために、導体トラック１５（１５’）は、例えば、直角に複数回、内側に位置決めした領域に折り曲げられ、孔１７（１７’）の方向に経路を定められ、かつ孔１７（１７’）を通り抜ける。中間部３７（３７’）の電気的接触は、接続箱１８（１８’）で、図７の変形例と類似してなされる。図８に示される変形例では、導体トラック１５（１５’）と接続箱１８（１８’）との間の電気的接続部２１（２１’）は、導体トラック１５（１５’）の中間部３７（３７’）からなる。導体トラック１５（１５’）が初めて折り曲げられ、長手寸法Ｌの方向の進路から外れる点がタッピング点２５（２５’）である。接続点は、中間部３７（３７’）が接続要素３５（図８には描かれていない）に移行する点である。中間部３７（３７’）を、背面電極層４の上に直接載せることができる。しかしながら、層構造３が中間部３７（３７’）の領域で完全に除去されていることも想定することができる。

次に、図９を参照する。ここでは、本発明による薄膜ソーラーモジュール１の第五の変形が、平面図における概略図を使用して描写されている。図９に示す変形例は、図５の変形例を改良したものである。不必要な繰り返しを避けるために、この変形例に対する差異のみを説明し、それ以外の点は、上述の説明を参照するものとする。

図９の変形例は、３つの太陽電池１２が完全に分割され、かつ第四の太陽電池１２が内側領域１３のくぼみ３３（３３’）によって切り詰められている（すなわち、完全には分割されていない）点で、図５とは異なる。孔１７（１７’）と重なり合う接触要素２４（２４’）は、細長い形状で丸い角を有する接触ブリッジである。

本発明について上述の説明から明らかなように、２つの孔１７、１７’の位置は、キャリア基板２における内側領域１３の内側にあり、それによって、２つの導体トラック１５、１５’を薄膜ソーラーモジュール１のモジュールの縁３１に、より離して配置できるようになっている。その一方で、確かに、太陽電池Ａの光学活性領域は、くぼみ３３、３３’によって減少する。しかしながら、この欠点を、さらに外側に配置した導体トラック１５、１５’によって過度に補償することができ、それによって、全体として、開口面積を拡大できるようになっている。

このことは、例示的な計算を用いて明らかにすることができる：
例えば、縁部シール１６の幅は、現在の１２．５ｍｍから６ｍｍに狭くすることができる。これは、開口面積を２×６．５ｍｍ×１５６０ｍｍ（＝２０２ｃｍ^２）増加させる。内側領域１３のくぼみ３３、３３’は、この増加分を再び減少させる。孔の直径が４ｍｍで、平坦な接触要素２４、２４’の幅が４ｍｍ＋２×３ｍｍ＝１０ｍｍ（機械的／電気的接触のために＋３ｍｍ）である場合、くぼみ３３、３３’において電池面積は、約２×１０ｍｍ×１０ｍｍ＝２ｃｍ^２減少すると仮定することができる。したがって、約２００ｃｍ^２の正味の増加分が残る。９６００ｃｍ^２の開口面積では、これは、１５０Ｗのモジュールに対して、モジュール出力が２％又は３ワット増加することに相当する。この場合、材料コストは、わずかに増加するだけであるが、層構造３をパターニングするための追加の工程、及び任意に、平坦な接触ト要素２４、２４’を適用するための追加の工程が必要である。

図２の孔１７、１７’の位置から認識できるように、タッピング点２５、２５’は、２つの導体トラック１５、１５’のほぼ中央に位置している。したがって、導体トラック１５、１５’に沿った電流路の長さが短くなるので、導体トラック１５、１５’における抵抗損失を低減することができる。これは、特に、導体トラックの幅を低減することによって、導体トラック１５、１５’の断面積を低減することを可能にし、それによって、特に有利な様式で開口面積をさらに拡大することができるようになっている。

本発明は、改良したソーラーモジュールを利用可能なものとし、このソーラーモジュールは、同じモジュールサイズの従来技術のソーラーモジュールと比較して、太陽電池部の長期安定性及び耐用年数に不利な影響を与えることなく、より高い発電量を可能にする。このソーラーモジュールを製造するために必要な工程は、既存のプラントにおいて簡単な方法で実現することができる。

１薄膜ソーラーモジュール
２キャリア基板
３層構造
４背面電極層
５吸収体層
６バッファー層
７前面電極層
８接着剤層
９カバー
１０裏面
１１前面
１２太陽電池
１２−１、１２−２サブ太陽電池（サブセル）
１３内側領域
１４縁領域
１５、１５’ 導体トラック
１６縁シール
１７、１７’ 孔
１８、１８’ 接続箱
１９ダイオードケーブル
２０、２０’ 接続ケーブル
２１、２１’ 電気的接続部
２２縁の除去ゾーン
２３、２３’ 接触スタンプ
２４、２４’ 平坦な接触要素
２５、２５’ タッピング点
２６、２６’ 接続点
２７、２７’ 分離線
２８、２８’ 第一の層部分
２９、２９’ 第二の層部分
３０、３０’ 除去ゾーン
３１モジュールの縁
３２、３２’ 領域境界
３３、３３’ くぼみ
３４、３４’ 接触部分
３５接続要素
３６、３６’ 端部
３７、３７’ 中間部

Claims

平坦な基板（２）と、２つの導体トラック（１５、１５’）の間で直列に接続し、かつ前記基板（２）の第一の側に配置した複数の太陽電池（１２）とを備えるソーラーモジュール（１）であって、
前記太陽電池（１２）が、光学的に不活性な縁領域（１４）に囲まれた光学的に活性な内側領域（１３）を形成し；
以下が２つの前記導体トラック（１５、１５’）のそれぞれに関連し：
− 前記基板（２）の孔（１７、１７’）、
− 前記基板（２）の第二の側にある接続箱（１８、１８’）、
− 前記導体トラック（１５、１５’）上のタッピング点（２５、２５’）と、前記接続箱（１８、１８’）の接続点（２６、２６’）との間の電気的接続部（２１、２１’）；
前記孔（１７、１７’）が少なくとも部分的に前記内側領域（１３）に位置しており、それによって、前記導体トラック（１５、１５’）上の前記タッピング点（２５、２５’）が、前記孔（１７、１７’）に一致する延在部分の外側にあり、かつ少なくとも一つの太陽電池（１２）が、二つのサブ太陽電池（１２−１、１２−２）に分割されているか、又は短くなった長さを有する、
ソーラーモジュール（１）。
前記ソーラーモジュール（１）が、基板（２）上に適用した層構造（３）を有し、この層構造が、背面電極層（４）、前面電極層（７）、及び前記背面電極層と前記前面電極層との間に配置した吸収体層（５）を含み、前記孔（１７、１７’）が、前記層構造（３）のゾーン（３０、３０’）に配置されており、このゾーンにおいて、すべての層が除去されているか、又は少なくとも前記背面電極層（４）までずっと層が適用されておらず、特に、前記背面電極層（４）までずっと層が適用されていない、請求項１に記載のソーラーモジュール（１）。
前記ゾーン（３０、３０’）は、前記内側領域（１３）のくぼみ（３３、３３’）を含む、請求項２に記載のソーラーモジュール（１）。
前記基板（２）の前記第一の側の前記電気的接続部（２１、２１’）が、前記導体トラック（１５、１５’）に電気的に接続した平坦な接触要素（２４、２４’）を有し、この接触要素が、前記孔（１７、１７’）を少なくとも部分的に覆っている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーモジュール（１）。
平坦な前記接触要素（２４、２４’）が、前記孔（１７、１７’）を貫通している前記接続箱（１８、１８’）の接触スタンプ（２３、２３’）に電気的に接触している、請求項４に記載のソーラーモジュール（１）。
請求項２又は３に記載のソーラーモジュール（１）において、平坦な前記接触要素（２４、２４’）が、前記導体トラック（１５、１５’）に電気的に接続した前記背面電極層（４）の層部分（２８、２８’）に接触しており、前記層部分（２８、２８’）が、少なくとも前記内側領域（１３）において前記太陽電池（１２）から電気的に絶縁されている、請求項４又は５に記載のソーラーモジュール（１）。
少なくとも前記内側領域（１３）において、前記背面電極層（４）の前記層部分（２８，２８’）が、前記背面電極層（４）を切断している分離線（２７，２７’）によって、前記背面電極層（４）の残りの層部分（２９，２９’）から電気的に絶縁されている、請求項６に記載のソーラーモジュール（１）。
平坦な前記接触要素（２４、２４’）が、前記導体トラック（１５、１５’）から物理的に離れている、請求項６又は７に記載のソーラーモジュール（１）。
平坦な前記接触要素（２４、２４’）が、前記導体トラック（１５、１５’）と物理的に接触し、特に、前記導体トラック（１５、１５’）と重なっている、請求項４又は５に記載のソーラーモジュール（１）。
前記導体トラック（１５、１５’）が、前記基板（２）の寸法（Ｌ）に沿って延在し、前記電気的接続部（２１、２１’）が、前記基板（２）の前記寸法（Ｌ）に対して斜めに若しくは直角に延在する前記導体トラック（１５、１５’）端部（３６、３６’）、又は前記導体トラック（１５、１５’）の中間部（３７、３７’）を含み、この端部又は中間部は、前記基板（２）の前記第２の側の前記孔（１７、１７’）を通して経路を定められている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のソーラーモジュール（１）。
請求項２又は３に記載のソーラーモジュール（１）において、前記導体トラック（１５、１５’）の前記端部（３６、３６’）又は前記中間部（３７、３７’）が、前記導体トラック（１５、１５’）に電気的に接続した前記背面電極層（４）の層部分（２８、２８’）に直接接触し、ここで、少なくとも前記内側領域（１３）において、前記層部分（２８、２８’）が、前記太陽電池（１２）から電気的に絶縁されている、請求項１０に記載のソーラーモジュール（１）。
請求項２又は３に記載のソーラーモジュール（１）において、前記層構造（３）のすべての層が、前記導体トラック（１５、１５’）の端部（３６、３６’）又は中間部（３７、３７’）の領域において除去されているか、又は適用されていない、請求項１０に記載のソーラーモジュール（１）。
前記タッピング点（２５、２５’）が、前記導体トラック（１５、１５’）の端部から、前記導体トラック（１５、１５’）の長さの２０％〜５０％に相当する距離離れている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のソーラーモジュール（１）。
前記基板（２）における前記孔（１７、１７’）が、関連する前記導体トラック（１５、１５’）から、２つの前記導体トラック（１５、１５’）間の距離の１％〜１０％に相当する距離離れている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のソーラーモジュール（１）。
すべての太陽電池（１２）が、同じ大きさの光学活性領域を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のソーラーモジュール（１）。