KR100933598B1 - 태양전지의 유해한 분극화의 방지 - Google Patents

태양전지의 유해한 분극화의 방지 Download PDF

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Abstract

하나의 실시예에서, 유해한 태양전지 분극화는 태양전지(200B)의 전방측으로부터 웨이퍼(203)의 몸체(bulk)로 전하를 흐르게 하는 도전성 경로를 제공함으로써 방지되거나 최소화된다. 도전성 경로는 예를 들면, 유전체 패시베이션 층(202B)의 패터닝된 홀, 도전성 반사 방지 코팅, 또는 반사 방지 코팅의 상부 또는 기저 표면 상에 형성된 도전성 재료층을 포함할 수 있다. 유해한 태양전지 분극화는 태양전지의 전방측 상의 태양전지 모듈의 영역을 바이어싱함으로써 방지될 수도 있다.
태양전지, 모듈, 분극화, 도전성 경로, 웨이퍼

Description

태양전지의 유해한 분극화의 방지{PREVENTING HARMFUL POLARIZATION OF SOLAR CELLS}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2005년 3월 3일 제출된 미국 가출원 제60/658,706호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 편입된다.
본 발명은 일반적으로는 태양전지에 관한 것으로, 특히 태양전지 구조, 모듈, 제조 및 필드 설치에 관한 것으로 단지 이들에 관한 것만은 아니다.
태양전지는 태양 방사를 전기 에너지로 변환하기 위한 공지된 디바이스이다. 이들은 반도체 처리 기술을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 일반적으로 말하면, 태양전지는 실리콘 기판에 p형 영역 및 n형 영역을 형성함으로써 제조될 수 있다. 각 인접하는 p형 영역 및 n형 영역은 p-n 접합을 형성한다. 태양전지에 충돌하는 태양 방사는 p형 및 n형 영역으로 이동하는 전자 및 홀을 생성함으로써, p-n 접합에 걸쳐 전압차를 생성한다. 후방측 컨택트 태양전지에서, p형 및 n형 영역은 태양전지 후방측 상의 금속 컨택트에 결합되어 전기 회로 또는 디바이스가 태양전지에 결합되거나 태양전지에 의해 전력공급될 수 있도록 한다. 후방측 컨택트 태양전지는 여기에 참고로 그 전체를 첨부한 미국특허 제5,053,083호 및 제4,927,770호에 개시되어 있다.
수개의 태양전지들이 함께 접속되어 태양전지 어레이를 형성한다. 태양전지 어레이는 태양전지 모듈로 패키징되고, 이는 태양전지 어레이가 환경적 조건을 이겨내고 필드 내에서 이용될 수 있도록 하는 보호층을 포함한다. 주의하지 않는다면, 태양전지는 필드에서 고도로 분극화되어 감소된 출력 전력을 유발한다. 태양전지의 유해한 분극화를 방지하기 위한 기술이 여기에 개시된다.
하나의 실시예에서, 유해한 태양전지 분극화는 태양전지의 전방측으로부터 웨이퍼의 몸체(bulk)로 전하를 흐르게 하는 도전성 경로를 제공함으로써 방지되거나 최소화된다. 도전성 경로는 예를 들면, 유전체 패시베이션 층의 패터닝된 홀, 도전성 반사 방지 코팅, 또는 반사 방지 코팅의 상부 또는 기저 표면 상에 형성된 도전성 재료층을 포함할 수 있다. 유해한 태양전지 분극화는 태양전지의 전방측 상의 태양전지 모듈의 영역을 바이어싱함으로써 방지될 수도 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 첨부된 도면 및 청구의 범위를 포함하는 본 공보 전체를 읽으면 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 활용하는 태양전지 모듈의 예의 분해도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 태양전지 모듈의 단면을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명자들이 태양전지 분극화를 유발한다고 믿고 있는 메커 니즘에 대한 모델을 도시하고 있다.
도 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d, 및 6은 본 발명의 실시예에 따라 태양전지의 단면을 개략적으로 도시하고 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 태양전지 모듈을 개략적으로 도시하고 있다.
도 7b 및 7c는 본 발명의 실시예에 따라 태양 에너지 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
다른 도면에서 동일한 참조라벨의 이용은 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 도면은 달리 언급되지 않는 한 반드시 스케일링될 필요는 없다.
본 공보에서, 장치, 컴포넌트, 및 방법의 예와 같이, 다수의 특정 세부사항들이 제공되어 본 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공한다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명이 특정 세부사항의 하나 이상이 없이도 실시될 수 있다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 다른 예들에서, 공지된 세부사항들은 본 발명의 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 도시되거나 설명되지 않는다.
이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예를 활용하는 태양전지 모듈(100) 예의 분해도가 도시되어 있다. 그러한 태양전지 모듈은 공동 할당되고 2003년 8월1일에 출원된 미국출원서 제10/633,188호에 개시되어 있다. 그러나, 유의할 점은, 본 발명의 실시예들은 다른 태양전지 모듈에도 적용가능하다는 점이다.
도 1의 예에서, 태양전지 모듈(100)은 투명 커버(104), 인캡슐런트(103, 즉 103-1, 103-2), 상호접속된 태양전지(200)를 포함하는 태양전지 어레이(110), 및 후방 시트(102)를 포함한다. 태양전지 모듈은 옥상 위나 발전소 옆과 같은 정지된 어플리케이션에 통상 이용된다는 점에서 소위 "육상 태양전지 모듈"이다. 그럼으로써, 태양전지 모듈(100)은 투명 커버(104)가 태양을 마주하도록 한 상태로 설치된다. 하나의 실시예에서, 투명 커버(104)는 유리를 포함한다. 태양전지(200)의 전방측은 투명 커버(104)를 통해 태양을 향한다. 인캡슐런트(103)는 태양전지(200), 커버(104) 및 후방 시트(102)를 교차링크하고 본딩하여 보호 패키지를 형성한다. 하나의 실시예에서, 인캡슐런트(103)는 폴리-에틸-비닐 아세테이트("EVA")를 포함한다.
태양전지(200)의 후방측은 인캡슐런트(103-1)에 부착되는 후방 시트(102)에 대향한다. 하나의 실시예에서, 후방 시트(102)는 매디코 사의 테드라/폴리에스테르/EVA(Tedlar/Polyester/EVA,"TPE")를 포함한다. TPE에서, 테드라는 환경에 대해 보호하는 최외곽층이고, 폴리에스테르는 추가적인 전기 분리를 제공하며, EVA는 인캡슐런트(103-1)로의 부착을 조장하는 비-교차링크된 얇은 층이다. 후방 시트(102)로 이용하기 위한 TPE의 대안은 예를 들면, 테드라/폴리에스테르/테드라("TPT")를 포함한다.
도 2는 태양전지 모듈(100)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 2는 이해의 용이함을 위해 재료 예로 주석이 달려있다. 그러나, 유의할 점은, 본 발명의 장점을 줄이지 않고서도 다른 재료들이 채용될 수 있다는 점이다. 본 공보의 목적상, 태양전지의 전방측은 웨이퍼(203)의 전방측 상의 재료, 컴포넌트 및 특징을 포 함하고(즉, 패시베이션 층(202)으로부터 커버(104)를 향함), 태양전지의 후방측은 웨이퍼(203)의 후방측의 것들을 포함한다(즉, 도핑된 영역(204)으로부터 후방 시트(102)를 향함). 태양전지(200)의 전방측 상의 재료는 정상 동작 동안에 태양을 향하도록 구성된다. 태양전지(200)의 전방측 상의 재료는 본질적으로 또는 두께에 의해 투명하여 태양 방사가 그를 통해 비치도록 허용한다.
도 2의 예에서, 웨이퍼(203)는 n형 전방측 확산 영역(207)을 구비하는 n형 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 전방측 확산 영역(207)은 점선으로 개략적으로 분리되어 이것이 웨이퍼(203)의 실리콘에 있다는 것을 나타낸다. 도 2의 예에서 실리콘 다이옥사이드를 포함하는 유전체 패시베이션층(202)은 웨이퍼(203)의 전방측 상에 형성된다. 반사 방지 코팅("ARC", 201)은 유전체 패시베이션 층(202)의 상부 상에 형성된다. 하나의 실시예에서, 반사 방지 코팅(201)은 플라즈마 인핸스드 화학적 증착(CVD)에 의해 약 400Å의 두께로 형성된 실리콘 질화물을 포함한다. 하나의 실시예에서, 패시베이션 층(202)은 약 200Å의 두께로 형성된 실리콘 다이옥사이드를 포함한다. 패시베이션 층(202)은 고온 산화에 의해 웨이퍼(203)의 상부 표면 상에 바로 성장될 수 있다.
도 2의 예에서, 태양전지(200)의 전하 수집 접합으로서 기능하는 p형 도핑("P+") 및 n형 도핑("N+") 영역(204)은 웨이퍼(203)에 형성된다. p형 및 n형 도핑 영역(204)은 또한 본 발명의 장점을 감소시키지 않고서도, 웨이퍼(203)의 후방측 상에서 형성된 층 내와 같이, 웨이퍼(203)의 외부에 형성될 수도 있다. 금속 컨택트(206)는 태양전지(200)의 후방측 상에 형성되고, 각 금속 컨택트(206)는 대 응하는 p형 도핑 또는 n형 도핑 수집 영역에 결합된다. 산화물 층(205)은 패터닝되어 금속 컨택트(206)가 도핑된 영역(204)에 접속될 수 있게 한다. 통상, 금속 컨택트(206)는 태양전지 어레이(110)에서 다른 태양전지(200)의 금속 컨택트에 접속된다. 금속 컨택트(206)는 외부 회로 또는 디바이스가 태양전지 모듈(100)로부터 전류를 수신할 수 있게 한다. 태양전지(200)는 그 수집 영역으로의 모든 전기적 접속이 그 후방측 상에 형성된다는 점에서 후방측 컨택트 태양전지이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양전지(200)는 후방 시트(102), 인캡슐런트(103) 및 커버(104)에 의해 보호된다. 프레임(211)은 태양전지(200) 및 그 보호층을 둘러싼다. 특정 조건 하에서, 태양전지 모듈(100)의 출력 전력 생성 성능이 실질적으로 감소될 수 있다. 이러한 출력 전력의 감소는 태양전지 모듈(100)이 예를 들면, 태양전지 모듈(100)을 고전압으로 유리한 전류 흐름 방향으로 바이어싱함으로써 그 원래 조건으로 복원될 수 있다는 점에서 역전가능하다. 발명자들은 이러한 출력 전력 감소가, 전하가 화살표(212)로 나타낸 바와 같이 태양전지(200)의 전방측으로부터 프레임(211)으로 누설되는 경우에 분극화되는 태양전지(200)로 인한 것이라는 것을 믿고 있다. 하나의 예에서, 양의 전하 캐리어는 태양전지(200)의 전방 측으로부터 누설되어, 반사 방지 코팅(201)의 표면이 음으로 충전되도록 한다. 반사 방지 코팅(201)의 표면 상의 음의 전하는 양으로 충전된 광 생성된 홀을 견인하고, 이들 일부는 도핑된 수집(collection) 영역에서 수집되는 대신에 n형 실리콘 웨이퍼(23)에서 전자와 재조합한다.
태양전지(200)는 n형 전방측 확산 영역을 가지고 있으므로, 필드에서 유전체 패시베이션 층(202)이 유전체 패시베이션층(202)과 전방측 확산 영역(207) 사이의 인터페이스로 전자가 반발되고 홀이 끌어당겨지도록 전계 극성을 가지는 경우에, 즉 유전체 패시베이션 층(202)의 전위가 전방측 확산 영역(207)보다 적은 경우에 유해한 분극화가 발생한다. 필드 동작에서, 이것은 태양전지(200)가 그라운드에 대해 양의 전압에서 동작되는 경우에 발생한다. 태양전지가 p형 전방측 확산 영역을 가지고 있는 다른 실시예들에서, 태양전지가 필드에서 그라운드에 대해 음으로 바이어싱되는(즉, 더 음이 되는) 경우에 유해한 태양전지 분극화가 발생할 수 있다. 공지된 바와 같이, p형 실리콘 웨이퍼는 n형 전방측 확산 영역을 가지도록 도핑될 수 있다. 유사하게, n형 실리콘 웨이퍼는 p형 전방측 확산 영역을 가지도록 도핑될 수 있다. 예로 든 태양전지(200)가 n형 실리콘 웨이퍼에 n형 전방측 확산 영역을 가지고 있더라도, 본 발명의 사상은 다른 타입의 태양전지 기판에 적응될 수도 있다.
도 3a는 본 발명자들이 태양전지 분극화에 대해 책임이 있을 것으로 생각하는 메커니즘에 대한 모델을 개략적으로 도시하고 있다. 도 3a의 모델에서, 유리(예를 들면, 커버(104))의 전방을 통해 전류가 태양전지에 흐르고, 태양전지의 후방 표면에 션트(shunt)에 의해 누설된다. 저항 Rgl은 질화물 ARC(예를 들면, 반사 방지 코팅(201))로부터 유리 전방으로의 누설 저항을 나타내고, Rsh는 질화물 ARC로부터 태양전지 후방으로의 션트 누설이다. 실제로, 에지에서 낮은 값에서 시작하고 중간을 향하여 구축하는 태양전지에 걸쳐 전개된 분산 전압이 있을 것이다. 어느 경우든, 질화물 ARC 내지 실리콘 웨이퍼 전압은 산화물 브레이크다운 전압을 초과하지 않아야 한다. 도 3a 및 3b에서, 커패시턴스 "C"는 유전체로서 기능하는 산화물 패시베이션 층(예를 들면, 유전체 패시베이션 층(202)), 제1 커패시터 플레이트로 기능하는 질화물 ARC, 및 제2 커패시터 플레이트로 기능하는 실리콘 웨이퍼를 포함하는 커패시터를 나타낸다.
도 3b는 도 3a의 구조에 대한 럼프형 소자 근사 등가 회로를 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 분석을 위해, 전압은 태양전지 후방에 참조된다. 개시 게이트 전압이 제로라고 가정하면, 이러한 회로에 대한 일시 솔루션은 수학식 1에 의해 도시된다.
Figure 112007060073300-pct00001
여기에서, τ=[(CRshRgl)/Rsh+Rgl)]=CReq이고 Req는 병렬 등가 저항이다. VG는 전방 EVA 인캡슐런트 상의 전압으로서 금속산화물 반도체(MOS) 트랜지스터의 게이트와 같이 동작한다. MOS 트랜지스터의 게이트 산화물은 산화물 유전체 패시베이션 층이다. 언급된 바와 같이, 커패시턴스 "C"는 질화물 ARC, 산화물 패시베이션 층, 및 실리콘 웨이퍼로 형성된 커패시터를 나타낸다.
태양전지의 파워 업 시, 게이트(즉, 전방측 EVA 인캡슐런트)는 위로 램프되어 수학식 2에 의해 표현되는 저하 시간 tdeg 이후에 특정 저하량을 유발하는 전압 VT에 도달할 것이다.
Figure 112007060073300-pct00002
수학식 2에서, "V"는 양인 것으로 가정되지만, 전압에 대한 절대값이 이용되는 경우에 음의 V 및 음의 VT(MOS 트랜지스터의 임계 전압)에도 적용된다. V[(Rsh)/(Rgl+Rsh)] ≫VT인 통상의 경우에 대해, 수학식 2는 수학식 3으로 줄어든다.
Figure 112007060073300-pct00003
수학식 3으로부터, 고전압에 대해, 특정 저하량까지의 시간은 인가 전압에 반비례한다는 것을 쉽게 알 수 있다.
제로 인가 전압의 복원은 수학식 4에 의해 주어진다.
Figure 112007060073300-pct00004
VT가 무시가능한 저하가 발생하는 임계인 경우, 복원 시간 trec는 수학식 5에 의해 주어진다.
Figure 112007060073300-pct00005
자외선광은 현재의 것과 병렬로 추가 션트 저항을 추가시키는 효과를 가질 것이다. 이것은 질화물 ARC로부터 실리콘 웨이퍼에 자외선이 전자를 주입하는 비율이 트랩된 전자 밀도에 비례한다는 가정에 의해 알 수 있다. 그러나, 커패시터 "C"(도 3b 참조)의 양단 전압은 트랩된 전하에 비례하고, 따라서 전류는 게이트 커패시터 상의 전압, 즉 저항-등에 비례한다. 이러한 저항이 다른 션트(효과를 가지기 위해서는 반드시 존재해야 함)에 비해 때 작다고 가정하면, 광의 복원 시간 trec , light는 수학식 6에 의해 주어진다.
Figure 112007060073300-pct00006
자외선 유도된 션트가 태양전지 모듈이 저하되는 것을 방지할만큼 충분하도록 필요한 조건이 계산될 수 있다. 이것은 수학식 7에 의해 주어진 조건이 만족되는 것을 요구한다.
Figure 112007060073300-pct00007
상기 수학식은 광의 복원 시간이 수학식 8에 의해 주어지는 경우에 수학식 7이 만족되는 것을 보여주도록 배열될 수 있다.
Figure 112007060073300-pct00008
환언하면, 바이어싱되지 않은 때에, 태양전지 모듈이 인가된 바이어스로 어두움에서 저하되는데 걸리는 것보다 더 짧은 시간에 햇빛에서 복원하는 경우, 모듈은 그 인가된 바이어스로 햇빛에서 안정될 것이다.
일부 실시예들에서, 전방측 반사 방지 코팅/패시베이션 층 스택에서 수직 전기 전도도를 증가시킴으로써 유해한 태양전지 분극화가 방지되거나 최소화된다. 이들 실시예들에서, 전하는 태양전지의 전방측으로부터 웨이퍼의 몸체로 흘러나온다. 이들 실시예들은 도 4a 및 4b를 참조하여 이제 설명된다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 다른 태양전지(200A)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200A)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200A)는 패시베이션 층(202)으로서 매우 얇은 산화물(즉, 실리콘 다이옥사이드) 층(202A) 및 반사 방지 코팅(201)으로서 반사 방지 코팅(201A)의 이용을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 4a의 예에서, 반사 방지 코팅(201A)은 약 400Å의 두께를 가지는 실리콘 카바이드를 포함하고, 웨이퍼(203)는 N형 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 얇은 산화물 층(202A)은 양호하게는 웨이퍼의 몸체에 전하를 흘러들이게 하고, 전하 구축(buildup)을 방지할 만큼 충분히 얇고, 따라서 비교적 높은 전압을 생성할 때 산화물 브레이크다운이 발생한다. 얇은 산화물 층(202A)은 웨이퍼(203) 상에 바로 형성된다. 하나의 실시예에서, 얇은 산화물 층(202A)은 이온제거된 물에 부유된 오존을 포함하는 배스(bath)에 웨이퍼(203)를 담그는 것과 관련된 오존 산화물 프로세스를 이용하여 약 10Å 내지 20Å의 두께로 형성된다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200B)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200B)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200B)는 패시베이션 레벨(202)로서 패터닝된 유전체 패시베이션 층(202B)의 이용을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 4b의 예에서, 패시베이션 층(202B)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 반사 방지 코팅(201)은 실리콘 질화물을 포함하며, 웨이퍼(203)는 N-형 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 패시베이션 층(202B)은 실리콘 질화물 반사 방지 코팅(201)이 실리콘 웨이퍼(203)를 접촉하도록 허용하는 홀을 가지도록 패터닝되었다. 이것은 반사 방지 코팅(201) 상의 전하가 산화물 패시베이션 층(202B)의 패터닝된 홀을 통해 웨이퍼(203)의 몸체로 흘러가도록 허용한다. 패시베이션 층(202B)의 각 홀은 종래의 리소그래피 프로세스를 이용하여 형성되고, 가용한 리소그래피 장비가 허용하는 만큼 작다. 패터닝된 홀은 예를 들면 서로 약 0.1mm 내지 약 2.0mm만큼 분리된다. 관통된 패시베이션 층(202B)은 양호하게는 반사 방지 코팅(201)에서의 전하 구축(buil up)을 방지함으로써 태양전지 분극화를 방지한다.
일부 실시예들에서, 태양전지의 전방측 상에서 에지를 향한 횡방향 전도는 태양전지 분극화를 방지하도록 증가된다. 패시베이션 층은 그들을 통해 자연적 결함(즉, 자연적으로 형성된 홀)을 가지고 있으므로, 도전성 반사 방지 코팅은 결함을 통해 웨이퍼의 몸체로 누적된 전하를 흐르게 할 수 있다. 그러나, 일부 태양전지 반사 방지 코팅은 이것이 발생하기 충분할 만큼 도전성이지 않을 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 도전층은 반사 방지 코팅을 접촉하도록 횡방향으로 형성되어, 전하가 도전층 및 패시베이션 층의 결함을 통해 반사 방지 코팅으로부터 웨이퍼의 몸체로 흐르도록 허용한다. 다른 실시예들에서, 반사 방지 코팅 자체는 충분히 도전성이다. 이제, 이들 실시예들은 도 5a-5d를 참조하여 설명된다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200C)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200C)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200C)는 투명한 도전성 코팅(501)이 반사 방지 코팅(201)의 상부 표면 상에 형성되어 있다는 점을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 5a의 예에서, 패시베이션 층(202)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 반사 방지 코팅(201)은 실리콘 질화물을 포함하며, 웨이퍼(203)는 N-형 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 하나의 실시예에서, 투명 도전성 코팅(501)은 PEDOT/PSS(베이트론-P) 코팅과 같은 도전성 유기 코팅을 포함한다. 투명 도전성 코팅(501)은 반사 방지 코팅(201)의 상부 상에 바로 스프레이되거나 스크린-인쇄된다. 투명 도전성 코팅(501)은 예를 들면, 약 100Å의 두께로 형성될 수 있다. 투명 도전성 코팅(501)은 인캡슐레이션 바로 이전에, 태양전지 제조 프로세스의 최종 단계로서 태양전지(200) 상에 적용될 수 있다.
실리콘 질화물 반사 방지 코팅(201)이 충분히 도전성이지 않으므로, 실리콘 질화물의 전하는 짧은 거리만을 이동할 수 있고, 이는 패시베이션 층(202)에서 자연적 결함에 도달할만큼 충분하지 않다. 투명 도전성 코팅(501)은 반사 방지 코팅(201)의 전하가 패시베이션 층(202)의 자연적 결함에 도달하기에 충분한 거리를 이동하고 웨이퍼(203)의 몸체로 흐를 수 있게 한다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200D)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200D)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200D)는 도전성 반사 방지 코팅(ARC, 201B)이 반사 방지 코팅(201)으로서 이용되는 것을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 5b의 예에서, 패시베이션 층(202)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 웨이퍼(203)는 N-형 실리콘 웨이퍼를 포함한다. 도전성 ARC(201B)는 양호하게는 전하가 그 안에 누적되는 것을 방지함으로써 태양전지 분극화를 최소화시킨다. 도전성 ARC(201B)의 전하는 패시베이션 층(202)의 자연적 결함을 통해 웨이퍼의 몸체로 흐를 수 있다.
하나의 실시예에서, 도전성 ARC(201B)는 산화 티타늄(TiO2)과 같이 본질적으로 도전성인(즉, 불순물의 추가 없이 도전성인) 반사 방지 코팅을 포함한다.
다른 실시예들에서, 도전성 ARC(201B)는 불순물의 추가에 의해 도전성이 되는 비-도전성 반사 방지 재료를 포함한다. 그렇게 하는 하나의 방법은 패시베이션 층(202) 상의 반사 방지 재료의 형성 동안에 금속 기체 소스로부터 금속 불순물을 추가하는 것이다. 예를 들면, 도전성 ARC(201B)는 불소로 도핑된 주석 산화 물(SnO:F), 브롬으로 도핑된 아연 산화물(ZnO:B), 또는 인 또는 브롬으로 도핑된 실리콘 카바이드(SiC:P 또는 SiC:B)를 포함한다. 특정 예로서, 도전성 ARC(201B)는 피착 동안에 인화수소 기체(PH3) 또는 디보란 기체(B2H6)의 추가로 실리콘 카바이드(SiC)의 플라즈마 인핸스드 화학적 증착(PECVD)에 의해 약 400Å의 두께로 형성될 수 있다.
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200E)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200E)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200E)는 투명 도전층(502)이 반사 방지 코팅(201)의 상부 상에 형성된다는 것을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 5c의 예에서, 패시베이션 층(202)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 반사 방지 코팅(201)은 실리콘 질화물을 포함하며, 실리콘 웨이퍼(203)는 N-형 웨이퍼를 포함한다. 태양전지(200c, 도 5a)의 도전성 코팅(501)과 같이, 투명 도전층(502)은 반사 방지 코팅(201)의 전하가 패시베이션 층(202)의 자연적 결함에 도달하기에 충분한 거리를 이동하여 웨이퍼(203)의 몸체에 흐르도록 허용한다.
투명 도전층(502)은 반사 방지 코팅(201)의 상부 바로 위에 증발되거나, 스퍼터링되거나 피착된다. 투명 도전층(502)은 약 200Å의 두께로 형성된, 불소로 도핑된 주석 산화물(SnO:F), 브롬으로 도핑된 아연 산화물(ZnO:B), 또는 인 또는 브롬으로 도핑된 실리콘 카바이드(SiC:P, 또는 SiC:B)와 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200F)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200F)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200F)는 비교적 얇은(예를 들면, 약 200Å) 도전층(503)이 패시베이션 층(202)과 반사 방지 코팅(201)의 사이에 형성된다는 점을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 5d의 예에서, 패시베이션 층(202)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 반사 방지 코팅(201)은 실리콘 질화물을 포함하며, 실리콘 웨이퍼(203)는 N-형 웨이퍼를 포함한다. 얇은 도전층(503)은 전하가 반사 방지 코팅(201)으로부터 얇은 도전층(503)으로, 그리고 패시베이션 층(202)의 자연적 결함을 통해 웨이퍼(203)의 몸체로 흐를 수 있게 한다. 하나의 실시예에서, 도전층(503)은 패시베이션 층(202)의 상부 표면 상에 바로 약 200Å의 두께로 형성된 폴리실리콘을 포함한다. 반사 방지 코팅(201)은 도전층(503)의 표면 상에 바로 형성될 수 있다. 도전층(503)은 PECVD에 의해, 그리고 반사 방지 코팅(201)의 형성으로 제자리에서(즉, 한번의 로딩시에 동일한 챔버 또는 클러스터 내에서) 형성될 수 있다. 도전층(503)은 약 200Å의 두께로 형성된, 불소로 도핑된 주석 산화물(SnO:F), 브롬으로 도핑된 아연 산화물(ZnO:B), 또는 인 또는 브롬으로 도핑된 실리콘 카바이드(SiC:P, SiC:B)를 포함할 수도 있다.
도 4 및 도 5의 실시예에서, 태양전지의 전방측으로부터 웨이퍼의 몸체로의 전도도가 증가되어 유해한 태양전지 분극화를 방지한다. 이것은 도 3b의 모델에서 션트 저항 Rsh를 낮추는 것과 등가이다. 다른 실시예들에서, 태양전지의 전방측으 로부터 투명 커버를 통한 모델의 나머지로의 저항이 증가되어 전하 누설을 방지한다. 이것은 도 3b의 모델에서 저항 Rgl을 증가시키는 것과 등가이다. 태양전지의 전방측으로부터 태양전지의 나머지까지의 저항은 이제 도 6을 참조하여 설명되는 바와 같이, 전하 누설 경로를 차단함으로써 증가될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(200G)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지(200G)는 도 2에 도시된 태양전지(200)의 특정 실시예이다. 태양전지(200G)는 투명 전기 절연체층(691)이 반사 방지 코팅(201) 위에 형성된다는 점을 제외하고는 태양전지(200)와 동일하다. 도 6의 예에서, 패시베이션 층(202)은 실리콘 다이옥사이드를 포함하고, 반사 방지 코팅(201)은 실리콘 질화물을 포함하며, 실리콘 웨이퍼(203)는 N-형 웨이퍼를 포함한다. 전기 절연체층(691)은 반사 방지 코팅(201) 위에 형성되어 전하가 태양전지(200G)의 전방측으로부터 커버(104, 도 2 참조)를 향하여 누설되는 것을 방지함으로써 태양전지 분극화를 방지한다. 하나의 실시예에서, 전기 절연체층(691)은 대기압 화학적 증착(APCVD)에 의해 약 0.1 내지 1.0㎛의 두께로 형성된 실리콘 다이옥사이드(SiO2)를 포함한다.
유해한 태양전지 분극화는 이제 도 7a를 참조하여 설명되는 바와 같이, 태양전지의 전방측 상의 태양전지 모듈의 영역을 바이어싱함으로써 방지될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시에에 따른 태양전지 모듈(100A)을 개략적으로 도시하고 있다. 태양전지 모듈(100A)은 도 2에 도시된 태양전지 모듈(100)의 특정 실시예이다. 그 인터커넥트(682)와 함께, 수 개의 태양전지(200)가 도 7a에 도시되어 있다. 인터커넥트(682)는 하나의 태양전지(200)를 다른 하나에 직렬로 접속시킨다. 태양전지 모듈(100A)은 전기적 도전성 경로가 유해한 누설 전류를 방지하도록 셀 전방에 모듈의 일부의 전위(즉, n형 셀 모듈에 대해 30V 이상, 그 값 또는 그 이내)를 상승시키도록 부가된다는 점을 제외하고는 태양전지 모듈(100)과 실질적으로 동일하다. 하나의 실시예에서, 도전성 경로는 투명 전기적 도전층(684)을 투명 커버(104, 예를 들면 유리)의 후방 표면 상에 배치하고 도전층(684)을 태양전지(200)의 후방 표면에 접속함으로써 형성된다. 도 7a의 예에서, 도전층(684)은 전기적 접속(683)을 통해 태양전지(200)의 후방측에 접속되는 인터커넥트(682)에 전기적으로 접속된다. 도 7a의 예에서, 양호한 실시예는 n형 전방측 확산 영역을 가지는 셀에 대해 어레이의 최고(즉, 최대 양의) 또는 최고 근처의 전위 태양전지(200)에, 그리고 p형 전방측 확산 영역을 가지는 셀에 대해 어레이에서 가장 낮은(즉, 최대 음의) 또는 최대 음의 전위 근처인 태양전지(200)에 접속되는 인터커넥트(682)에 도전층(684)이 접속되는 것이다. 도전층(684)은 태양전지 모듈(100A)의 프레임으로부터 분리되어 고전압이 모듈의 외부 상에 존재하는 불안전한 조건을 방지한다. 도전층(684)은 불소로 도핑된 주석 산화물(SnO:F), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnO) 또는 다른 투명 산화물 또는 투명 유기 도전체를 포함한다. 양호한 실시예에서, 이러한 도전층은 약 5e4 Ω/□의 시트 저항을 가지고 있다. 후방 시트(102)는 이전과 같이 인캡슐런트(103)의 기저 표면 상에 형성된다. 다른 실시예에서, 인캡슐런트(103)는 전기적으로 도전성으로 만들어져, 태양전지(100) 상에 거의-등전위 필드를 형성하고, 모듈의 에지에서의 인캡슐런트는 전기적으로 절연 상태로 유지되어 고전압이 모듈의 외부에 존재하는 불안전한 조건을 방지한다.
시스템 레벨 접근법에서, 전체 태양에너지 시스템이 고려되어 전하가 태양전지의 전방측으로부터 누설되는 것을 방지한다. 예를 들면, 태양전지 모듈의 어레이는 태양전지의 전방측으로부터의 전하 캐리어의 누설이 방지되도록 바이어싱될 수 있다. 태양전지 분극화 문제에 대한 시스템 레벨 접근법의 예는 이제 도 7b 및 7c를 참조하여 설명된다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 태양 에너지 시스템(790)을 개략적으로 예시하고 있다. 도 7b의 예에서, 태양전지 모듈 어레이(630)는 상호접속된 태양전지(200)를 포함하는 수 개의 태양전지 모듈을 구비하고 있다. 태양전지 모듈 어레이(630)의 양의 출력 단자는 노드(616)로 라벨링되고, 그 음의 출력 단자는 노드(617)로 라벨링된다. 도 7b의 예에서, 태양전지(200)는 그 양의 단자가 노드(616)를 향하고 그 음의 단자가 노드(617)를 향하도록 병렬 접속된다. 도 7b에 도시된 직렬에 병렬로 다른 직렬 접속된 태양전지(200)가 있을 수 있다.
도 7b의 예에서, 태양전지 모듈 어레이(630)는 인버터(600)에 결합된다. 인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 전환한다. 태양에너지 시스템(790)에서, 인버터(600)는 태양전지 모듈 어레이(630)로부터 직류를 수신하고, 전력 그리드에 교류를 출력한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, DC 대 DC 컨버터(601)는 태양전지 모듈 어레이(630)로부터의 직류를 다른 직류로 전환시킨다. DC 대 DC 컨버터(601)의 직류 출력은 DC 대 AC 컨버터(602)에 의해 교류로 전환된다. DC 대 AC 컨버터(602) 의 교류 전류 출력은 분리 회로(603)를 통해 전력 그리드에 제공된다. 다르게는, 분리 회로(603)는 DC 대 DC 컨버터(601)와 DC 대 AC 컨버터(602)의 사이에 직렬로 존재할 수 있다.
태양 에너지 시스템(790)에서, 태양전지 어레이 모듈(630)의 양의 단자는 그라운딩된다. 태양 에너지 시스템(790)과 유사한 시스템은 다른 나라들 중에서도 북미 및 일본에서 이용된다. 태양전지 모듈 어레이(630)의 모든 태양전지 모듈의 프레임을 나타내는 프레임(614)은 또한 라벨(611)로 나타낸 바와 같이 그라운딩된다. 태양전지 모듈 어레이(630)의 양의 단자 및 프레임(614)을 그라운딩하는 것은 태양전지(200)와 프레임(614)간의 전위를 감소시켜, 태양전지(200)의 전방측으로부터의 누설을 최소화시킨다. 태양전지 모듈 어레이(630)의 양의 단자는 인버터(600)의 내부 또는 외부에서 그라운드로 묶여진다.
도 7b의 예에서, 각 태양전지(200)는 n형 전방측 확산 영역을 가지고 있다. 이 경우에, 태양전지(200)가 그라운드에 비해 양으로 바이어싱되게 되므로 유해한 태양전지 분극화가 발생한다. 유해한 분극화를 방지하기 위해, 따라서 태양전지 모듈 어레이(630, 이 경우에는 노드(616))의 최고 또는 최고 근처의 전위가 그라운드로 묶여진다. 태양전지가 p형 전방측 확산 영역을 가지는 다른 실시예들에서, 태양전지가 그라운드에 비해 음으로 바이어싱되게 되는 경우에 유해한 분극화가 발생한다. 그 경우에, 어레이의 최저 또는 최저 근처의 전위 태양전지(예를 들면, 태양전지 모듈 어레이의 음의 출력 단자)는 그라운드로 묶여 유해한 태양전지 분극화를 방지시킨다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 태양 에너지 시스템(795)을 개략적으로 예시하고 있다. 도 7c의 예에서, 태양전지 모듈 어레이(630)는 수개의 상호 접속된 태양전지(200)를 포함하는 수 개의 태양전지 모듈을 가지고 있다. 태양전지 모듈 어레이(630)의 양의 출력 단자는 노드(616)로 라벨링되고, 그 음의 출력 단자는 노드(617)로 라벨링된다. 도 7c의 예에서, 태양전지(200)는 그 양의 단자가 노드(616)를 향하고 그 음의 단자가 노드(617)를 향하도록 직렬 접속된다. 도 7c에 도시된 직렬에 병렬로 다른 직렬 접속된 태양전지(200)가 있다.
도 7c의 예에서, 태양전지 모듈 어레이(630)는 인버터(650)에 결합된다. 인버터(650)는 태양전지 모듈 어레이(630)로부터 직류를 수신하고, 전력 그리드에 교류를 출력한다. 도 7c에 도시된 바와 같이, DC 대 DC 컨버터(651)는 태양전지 모듈 어레이(630)로부터의 직류를 다른 직류로 전환시킨다. DC 대 DC 컨버터(651)의 직류 출력은 분리 회로(653)에 의해 DC 대 AC 컨버터(652)에 결합된다. DC 대 AC 컨버터(652)의 교류 출력은 전력 그리드에 제공된다. 다르게는, 분리 회로(653)는 DC 대 AC 컨버터(652)의 출력에 배치되어, AC 출력을 전력 그리드에 제공한다. 태양 에너지 시스템(795)과 유사한 시스템은 대부분의 유럽 국가, 영국 등과 같은 IEC 규정에 의해 커버되는 국가들에서 채용될 수 있다.
도 7c의 예에서, 태양전지 어레이 모듈(630)의 출력은 태양전지 모듈 어레이(630)의 전체 전압값의 +/- 1/2(즉, 플러스/마이너스 절반)로 밸런싱된다. 즉, 노드(616)에서의 전압은 이상적으로는 태양전지 모듈 어레이(630)의 전체 전압의 +1/2이고, 노드(617)에서의 전압은 이상적으로는 태양전지 어레이 모듈(630)의 전 체 전압의 -1/2이다. 저항기(672, 673)는 그라운드 포인트 주위에서 태양전지 모듈 어레이(630)의 출력을 밸런싱하는 높은 값 저항기(또는 바리스터)이다. 실제로, 태양전지 모듈 어레이(630)의 출력은 밸런싱 저항기(672, 673)가 높은 저항(예를 들면, 각각 약 10㏁)을 가지고 있으므로 근사적으로만 밸런싱된다.
전형적인 설치시, 태양전지 모듈 어레이(630)는 저항기(671)가 존재하지 않고 인버터가 태양전지 모듈 어레이(630)의 출력과 전력 그리드로의 AC 출력간의 DC-DC 분리를 가지고 있으므로 플로팅할 것이다. 그러나, 본 발명자들은, 그러한 설치가 태양전지(200)의 유해한 분극화를 유발할 것이라는 것을 발견했다. 하나의 실시예에서, 태양전지 모듈 어레이(630)의 양의 단자는 저항기(671)에 의해 그라운드에 접속된다. 저항기(671)는 본 발명의 장점을 줄이지 않고, 고정되거나, 가변되거나 또는 전자적으로 제어되는 저항일 수 있다. 저항기(671)는 태양전지 모듈 어레이(630)를 그 출력의 양의 측에 더 근접하여 바이어싱하여, 양의 전하가 태양전지(200)의 전방측으로부터 누설되는 것을 방지한다. 환언하면, 저항기(671)는 태양전지 모듈 어레이(630)의 출력을 양을 향하여 "언밸런싱시켜", 태양전지 분극화를 방지한다. 유사하게, 태양전지 분극화가 태양전지(200)의 전방측으로부터 누설되는 전자(양의 전하라기보다는)에 의해 야기되는 경우, 노드(617, 노드(616) 대신)가 저항기(671)를 통해 그라운드에 접속되어, 태양전지 모듈 어레이(630)를 그 음의 출력을 향하여 바이어싱시킨다. 저항기(671)는 밸런싱 저항기(즉, 저항기(672 또는 673))의 값의 약 ≤ 1/10인 저항을 가질 수 있다. 유의할 점은, 누설 전하 캐리어(즉, 전자 또는 홀)의 극성에 따라, 태양전지 모듈 어레이(630)의 밸런 싱된 출력을 양 또는 음을 향하여 언밸런싱시키도록 구성될 수 있다는 점이다. 예를 들면, 저항기(672)의 값은 저항기(673)에 비해 증가되어, 저항기(671)를 이용하지 않고서도 태양전지 모듈 어레이(630)의 출력을 언밸런싱시킨다.
저항기(671)는 전자적으로 제어되는 저항을 또한 포함한다. 예를 들면, 저항기(671)의 저항은 조건에 따라 다른 저항값으로 스위칭함으로써 전자 회로에 의해 제어될 수 있다. 그러한 전자 회로는 예를 들면 비가 오는 때와 같이, 태양전지 모듈 어레이 저항이 그라운드 레벨로 감소되는 경우에 더 낮은 저항이 필요한 때를 감지하는 센서를 가질 수 있다.
도 7c의 예에서, 각 태양전지(200)는 n형 전방측 확산 영역을 가지고 있다. 이 경우에, 유해한 태양전지 분극화는 태양전지(200)가 그라운드에 비해 양으로 바이어싱되기 때문에 발생한다. 유해한 분극화를 방지하기 위해, 따라서 태양전지 모듈 어레이(630, 이 경우에, 노드(616))의 최고 또는 최고 근처의 전위가 저항(예를 들면, 저항기(671))을 통해 그라운드에 묶여진다. 태양전지가 p형 전방측 확산 영역을 가지는 다른 실시예들에서, 태양전지가 그라운드에 비해 음으로 바이어싱되는 경우에 유해한 분극화가 발생한다. 그 경우에, 어레이의 최저 또는 최저 근처의 전위 태양전지(예를 들면, 태양전지 모듈 어레이의 음의 출력 단자)는 저항에 의해 그라운드로 묶여, 유해한 태양전지 분극화를 방지한다.
유해한 태양전지 분극화를 방지하기 위한 기술이 개시되어 있다. 본 발명의 특정 실시예들이 제공되었지만, 이들 실시예들은 예시의 목적을 위한 것으로 제한을 위한 것이 아니라는 것은 자명하다. 다수의 추가 실시예들은 본 공보를 읽는 본 기술분야의 통상의 기술자들에게는 명백할 것이다.

Claims (19)

  1. 전방측 및 후방측을 구비하는 태양전지 - 상기 태양전지의 전방측은 정상 동작 동안에 태양을 향함 -에 있어서,
    상기 태양전지의 후방측 상에 형성된 복수의 금속 컨택트 - 상기 각 금속 컨택트는 상기 태양전지의 대응하는 p형 도핑되거나 n형 도핑된 수집 영역에 결합됨 -;
    상기 태양전지의 전방측을 향하는 실리콘 웨이퍼의 표면 위에 형성된 유전체 패시베이션 층;
    상기 유전체 패시베이션 층 상에 형성된 반사 방지 코팅; 및
    상기 실리콘 웨이퍼 외부에 있는 횡방향 도전성 경로 - 상기 도전성 경로는 전하를 상기 태양전지의 전방측에 있는 상기 유전체 패시베이션 층으로부터 상기 실리콘 웨이퍼로 흘림으로써 상기 태양전지의 유해한 분극화를 방지하도록 구성되며 상기 도전성 경로는 상기 유전체 패시베이션 층에서 정상 동작 동안 태양을 향하는 측면에 있음 -
    를 포함하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 경로는 상기 유전체 패시베이션 층을 포함하고, 상기 유전체 패시베이션 층은 10Å 내지 20Å의 두께를 가지는 실리콘 다이옥사이드를 포함하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도전성 경로는 상기 유전체 패시베이션 층을 통해 패터닝된 홀을 포함하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전성 경로는 정상 동작 동안에 태양을 향하는 반사 방지 코팅의 표면 상에 바로 형성된 도전성 코팅을 포함하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅은 상기 유전체 패시베이션 층의 자연적(natural) 결함을 통해 전하가 웨이퍼의 몸체로 흐르도록 도전성있게 구성되는 태양전지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅은 금속 불순물로 도핑된 반사 방지 재료를 포함하는 태양전지.
  7. 제5항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅은 본질적으로 도전성인 태양전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅의 표면 상에 바로 형성된 도전성 재료층을 더 포함하는 태양전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅과 상기 유전체 패시베이션 층의 사이에 형성된 도전성 재료층을 더 포함하는 태양전지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도전성 재료층은 상기 유전체 패시베이션 층의 표면과 상기 반사 방지 코팅의 표면을 직접 컨택트하는 태양전지.
  11. 태양전지 모듈에 있어서,
    a) 직렬로 접속된 복수의 태양전지 - 상기 복수의 태양전지의 적어도 하나의 태양전지는 전방측 및 후방측을 구비하고 상기 태양전지의 전방측은 정상 동작 동안에 태양을 향함 -
    b) 상기 복수의 태양전지를 커버하는 인캡슐런트;
    c) 상기 복수의 태양전지의 전방측 상의 투명 커버; 및
    d) 상기 투명 커버와 상기 태양전지의 전방측 사이의 전기적 도전층 - 상기 도전층은 태양전지 분극화를 방지하기 위해 상기 태양전지의 후방측 상의 금속 컨택트에 전기적으로 결합됨 -
    을 포함하고, 상기 태양전지는,
    (i) 상기 태양전지의 후방측 상에 형성된 복수의 금속 컨택트 - 상기 각 금속 컨택트는 상기 태양전지의 대응하는 p형 도핑되거나 n형 도핑된 수집 영역에 결합됨 -,
    (ii) 상기 태양전지의 전방측을 향하는 실리콘 웨이퍼의 표면 위에 바로 형성되는 유전체 패시베이션 층, 및
    (iii) 상기 유전체 패시베이션 층 상에 형성된 반사 방지 코팅
    을 포함하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 투명 커버는 유리를 포함하는 태양전지 모듈.
  13. 제11항에 있어서, 상기 태양전지는 n형 전방측 확산 영역을 구비한 태양전지 모듈.
  14. 태양 에너지 시스템에 있어서,
    (a) 복수의 태양전지;
    (b) 상기 복수의 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈 어레이 - 상기 태양전지 모듈 어레이는 양의 전압에서 양의 단자를 가지고 있고 음의 전압에서 음의 단자를 가짐 -;
    (c) 상기 태양전지 모듈 어레이에서 태양전지 모듈의 프레임으로의 그라운드 접속; 및
    (d) 상기 태양전지 모듈 어레이에 의해 생성된 직류를 교류로 변환시켜 전력 그리드에 제공되도록 구성된 인버터 - 상기 인버터는 태양전지 모듈 어레이의 양의 단자에 결합된 양의 단자, 및 상기 태양전지 모듈 어레이의 음의 단자에 결합된 음의 단자를 구비함 -
    를 포함하고,
    상기 각 태양전지는,
    (i) 전방측 및 후방측 - 상기 전방측은 정상 동작 동안에 태양을 향함 -,
    (ii) 상기 후방측 상에 형성된 복수의 금속 컨택트 - 상기 각 금속 컨택트는 상기 태양전지의 대응하는 p형 도핑되거나 n형 도핑된 수집 영역에 결합됨 -,
    (iii) 정상 동작 동안에 태양을 향하는 웨이퍼의 표면 상에 형성된 유전체 패시베이션 층, 및
    (iv) 상기 유전체 패시베이션 층 상에 형성된 반사 방지 코팅
    을 포함하며,
    상기 태양전지 모듈 어레이는 전하가 상기 태양전지의 전방측으로부터 상기 태양전지 모듈의 프레임으로 누설되는 것을 방지하도록 바이어싱되는 태양 에너지 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 인버터는 상기 태양전지 모듈 어레이로부터 밸런싱된 전압을 수신하도록 구성되고,
    전하가 상기 태양전지의 전방측으로부터 누설되는 것을 방지하도록 상기 태양전지 모듈 어레이로부터 밸런싱된 전압을 언밸런싱하도록 상기 태양전지 모듈 어레이의 단자를 그라운드에 결합시키는 저항을 더 포함하는 태양 에너지 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 저항은 상기 태양전지 모듈 어레이의 양의 단자를 그라운드에 결합시키는 태양 에너지 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 복수의 태양전지의 각 태양전지는 n형 전방측 확산 영역을 가지고 있고, 상기 태양전지 모듈 어레이는 상기 태양전지 모듈 어레이의 양의 단자를 그라운드 전위에 접속함으로써 바이어싱되는 태양 에너지 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 복수의 태양전지의 각 태양전지는 p형 전방측 확산 영역을 가지고 있고, 상기 태양전지 모듈 어레이는 상기 태양전지 모듈 어레이의 음의 단자를 그라운드 전위에 접속함으로써 바이어싱되는 태양 에너지 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 태양전지 모듈 어레이의 양의 단자는 저항을 통해 그라운드에 접속되는 태양 에너지 시스템.
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