KR102032151B1 - 불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀 - Google Patents

불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR102032151B1
KR102032151B1 KR1020137007855A KR20137007855A KR102032151B1 KR 102032151 B1 KR102032151 B1 KR 102032151B1 KR 1020137007855 A KR1020137007855 A KR 1020137007855A KR 20137007855 A KR20137007855 A KR 20137007855A KR 102032151 B1 KR102032151 B1 KR 102032151B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductor
zone
metal strip
photovoltaic
photovoltaic device
Prior art date
Application number
KR1020137007855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130112878A (ko
Inventor
아망드 베티넬리
에릭 필래
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1056854A external-priority patent/FR2964251B1/fr
Priority claimed from FR1056853A external-priority patent/FR2964250B1/fr
Application filed by 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20130112878A publication Critical patent/KR20130112878A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102032151B1 publication Critical patent/KR102032151B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022433Particular geometry of the grid contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

웨이퍼(11)를 포함하는 광전지 장치에 있어서, 상기 광전지 장치는, 제1 방향으로 향하며, 상호연결 존(14)에서 끊어지는 다수의 불연속적인 제1 컨덕터(12)를 포함하고, 상호연결 존(14)에서 제1 컨더터(12)들 서로 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 제2 컨덕터(3; 13; 113)을 포함하며, 적어도 하나의 전기적 컨덕터(12, 3)에 고정되는 적어도 하나의 금속 스트립(13) 또는 브레이드(113)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 금속 스트립(13) 또는 브레이드(113)는 전기적 컨덕터(12; 3)에 기계적이고 전기적으로 연결되는 고정 존(114) 및 전기적 컨덕터에 기계적으로 고정되지 않는 비-연결 존(115)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치이다.

Description

불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀{Photovoltaic cell having discontinuous conductors}
본 발명은 광전지 장치에 하나 이상의 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 방법(이 방법은 특히 광전지 셀에 콜렉팅 컨덕터(collecting conductor)를 생산하기에 적절함) 및 이러한 방법을 포함하는 광전지 셀을 제작하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 실행하는 광전지 셀 생산용 유닛(unit) 및 이러한 방법에 의해 그 자체로 얻어진 광전지 셀에 관한 것이다.
광전지 셀은 반도체, 일반적으로 실리콘으로 제조된 웨이퍼를 사용하여 제작된다. 특히, 이 제작은 웨이퍼의 표면상에 형성될 전기적 컨덕터를 요한다. 도 1은 종래 발명에 따른 이러한 웨이퍼(1)의 표면을 도시하고, 콜렉팅 컨덕터(2) 또는 콜렉팅 핑거(collecting finger)로 불리는 얇은 폭의 제1 평행 컨덕터를 포함하며, 이의 기능은 빛에 의하여 실리콘에 만들어진 전자를 수집하는 것이다. 또한, 웨이퍼(1)의 표면은 콜렉팅 컨덕터(2)에 직교 방향으로 배향되는, 일반적으로 버스(bus)라 불리는 더 넓은 평행 컨덕터(3)를 포함하며, 이 버스의 기능은 광전지 셀에서 광전지 셀로 더 큰 전류를 운반하는 것이다. 이들 컨덕터 모두(2, 3)는 연속적인 전도성 라인이 형성되도록 하는 다양한 기술에 의해 얻어지고, 이들 라인은 웨이퍼의 전제 길이와 폭에 걸쳐 연속적으로 뻗어있다.
종래 방법은, 이들 컨덕터를 생산하기 위하여, 예를 들어, 웨이퍼에 전도성 잉크를 스크린-프린팅(screen-printing)하는 하나 또는 두 개의 스크린 프린팅 단계로 구성된다. 이러한 방법은, 특히 증착된 잉크의 층의 높이 균일성에 관하여 이상적인 기하형상을 얻을 수 없으며, 충분히 만족할 만한 성능을 가진 컨덕터를 형성하지 못한다. 구체적으로, 이들 컨덕터의 전기적 성능은 컨덕터에 대해 가로지르는 기하형상, 특히 두께/폭 비율(thickness/width ratio)(두께는 웨이퍼(1)에 대해 수직 방향으로 측정되고, 폭은 수평방향으로 측정됨)에 대하여 매우 민감하다.
변형으로서, 문헌 EP 0 729 189는 또 다른 프린팅 기술을 사용하여, 이들 컨덕터를 생산하며, 이 기술은 스크린-프린팅에서 사용되는 마스킹 직물(masking fabric)을 관통-구멍(through-aperture)이 생산되는 금속 스텐실(metal stencil)로 대체한다. 그러나, 프리팅 동안에, 이들 금속 마스크를 약화시키기 않고 최적화된 행동을 얻기 위하여, 구멍의 영역이 제한되고, 방법은 두 개의 분리되고 상보적인 마스크를 사용하여 중첩될 적어도 두 개의 프린트된 층을 필요로 한다. 이러한 이유 때문에, 이 방법은 복잡하고 비싸다.
게다가, 일반적으로 가장 넓은 컨덕터(3)는 구리로 제조된 금속 스트립으로 커버되고, 상기 스트립은 납땜-커버된(solder-covered) 구리 스트립을 사용하여, 그 전체 길이에 걸쳐 납땝된다. 이 스트립은 셀의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있고, 셀들을 서로 연결하는 역할을 하며, 이들 셀의 스트립들은 광전지 모듈을 형성하기 위한 다수의 셀들을 전기적으로 연결하기 위하여 납땜된다.
이러한 구리 스트립은 스트립을 컨덕터(3)에 위치시킴으로서 광전지 셀을 고정시키고, 그 후에, 다양한 솔더링 헤드부(soldering head)를 가함으로서 일반적으로 적외선 또는 뜨거운 공기에 의해 전달되는 열이 구리 스트립 전체 길이에 걸쳐 납땜되며, 스트립의 열 전도성은 스트립 전체 길이에 걸친 열의 이동을 촉진시키고, 그럼으로서, 납땜점(solder joint)의 연속적인 생성을 촉진시킨다. 이에 따라, 컨덕터(3)의 전체 길이에 걸쳐 납땜된 구리 스트립은 광전지 셀의 전면에서 얻어진다.
또한, 모듈을 형성하기 위한 다수의 셀의 상호연결은 다양한 구리 스트립을 납땜함에 의해 달성된다. 이들 납땜 단계 동안에, 온도는 상승하고, 광전지 셀의 다양한 재료의 서로 다른 팽창 계수는 광전지 셀의 구조에 대한 손상 위험이 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, 때때로 실리콘의 구조에 미세-크랙(micro-crack)이 나타난다. 또한, 광전지 셀은 통상 사용시 온도 변화 때문에 응력이 가해지고, 이는 팽창 효과 때문에 셀 퇴화 위험을 가중시킨다. 이들 위험은 사용되는 구리 스트립의 두께에 따라 증가하고, 광전지 장치의 성능의 심각한 감소를 야기할 수 있다. 게다가, 요즈음에는 셀이 점점 더 얇아져서 응력에 점점 더 민감하고, 이들 셀의 변환 효율(conversion efficiency)에서의 개선 때문에 전류의 증가에 응답하기 위하여, 사용되는 구리 스트립은 점점 더 얇아진다.
이에 따라, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 결점을 완화시키는 광전지 장치의 웨이퍼 상에 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.
좀 더 상세히는, 본 발명은 다음의 전부 또는 일부의 목적을 이루려고 노력한다.
본 발명의 제1 목적은, 결과적인 광전지 셀의 성능이 최적화 되도록 하는 광전지 셀의 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은, 효과적이고 경제적이며 높은 생산률을 가능케 하는 방법을 사용하여, 광전지 셀의 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 광전지 장치를 위한 해결책에 관한 것이며, 이는 웨이퍼 상에 있고 제1 방향으로 향하며, 상호연결 존에서 끊어지는 다수의 불연속적인 제1 컨덕터 및 상호연결 존에서 제1 컨덕터들을 서로 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 제2 컨덕터를 포함한다. 더구나, 상기 해결책은 적어도 하나의 전기적 컨덕터에 고정되는 적어도 하나의 금속 스트립 또는 브레이드를 사용하고, 상기 적어도 하나의 금속 스트립 또는 브레이드는 전기적 컨덕터에 기계적이고 전기적으로 연결되는 고정 존 및 전기적 컨덕터에 기계적으로 고정되지 않는 비-연결 존을 포함한다.
본 발명은 청구항에 의해 좀 더 구체적으로 정의된다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점은 후술하는 첨부된 도면과 관련하여 주어진 특정한 비-제한적인 실시예의 설명에서 자세히 논의될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터에 대한 상호 연결 존으로 불리는 확대된 존을 도시한다.
도 3b는 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형에 따른 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터에 대한 상호연결 존의 확대된 존을 도시한다.
도 4 내지 7은 본 발명의 제1 실시예의 네 개의 변형에 따른 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터에 대한 상호연결 존을 각각 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다양한 프린팅 단계에서 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터에 대한 상호연결 존을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전지 셀의 버스를 통한 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 12는 펀칭(punching)에 의해 금속 스트립을 사전형성하기 위한 방법을 도시한다.
도 13은 엠보싱(embossing)에 의해 금속 스트립을 사전형성하기 위한 방법을 도시한다.
도 14는 본 발명에 따라 사전형성된 금속 스트립의 상면도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 상면도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 측면에서의 단면도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 변형 실시예에 따른 웨이퍼의 측면에서의 단면도를 도시한다.
도 18 내지 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 세 개의 멀티-스트랜드(multi-strand) 금속 브레이드(braid)의 예의 단면도를 나타낸 것이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전지 셀 상의 브레이드의 납땜을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 22은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전지 셀 상의 브레이드를 납땜하기 위한 장치를 도시한다.
도 23 내지 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전지 셀 상의 브레이드를 납땜하기 위한 장치에 대한 세 개의 변형 써모드(variant thermode)를 도시한다.
본 발명은, 전기적 컨덕터를 하나의 프린팅 단계에서 광전지 셀의 표면 상에서 얻을 수 있는, 스텐실(stencil)을 사용하기 때문에 "스텐실" 방법이라 불리우는 특별한 사용을 가능토록 한다. 이에 따라, 본 발명은 경제적이면서도, 스텐실 방법에 의하여 일정한 두께의 효과적인 컨덕터를 얻을 수 있는 이중적인 이점을 가진다. 이를 위하여,본 발명은 불연속적인 존에서 특정 기하형상을 가진 것이 유리한 불연속적인 컨덕터를 생성하는 개념을 기반으로 하여서, 효과적이고 후속 전기적 연결과 충분한 기계적 강도를 보장한다.
사실상, 본 발명은, 스텐실 프린팅 방법으로 연속적인 호환성(compatibility)을 보장하기 위하여, 전기적이고 기계적으로 높은 성능을 제공하는 컨덕터 기하형상을 얻기 위한 요구와 사용되는 금속 시트의 구멍의 크기를 제한하려는 요구 사이의 최적의 절충안을 나타내는 컨덕터에 대한 기하형상을 정의한다.
도 2는 스텐실 프린트에 의해 얻어진 콜렉팅 컨덕터(12) 각각이 불연속적이고, 사실상, 웨이퍼(11)의 전체 폭에 걸쳐 뻗기 위하여 세 개의 분리된 세그먼트(segment, 121, 122,123)으로 구성되는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 이들 세그먼트(121, 122, 123)은 폭이 0.07 내지 0.12 mm일 수 있고, 심지어는 폭이 0.07 mm 보다 작을 수도 있으며, 고성능 셀을 위하여, 폭이 약 0.03 내지 0.06 mm 일 수 있다. 이에 따라, 제1 컨덕터(12)를 형성하는 이 다수의 평행 콜렉팅 컨덕터(parallel collecting conuctor, 12)는 소위 상호연결 존(interconnection zone, 14)을 형성하고, 여기서, 컨덕터(12)는 두 개의 세그먼트(121, 122 및 122, 123) 사이에서 끊어진다. 다양한 콜렉팅 컨덕터(12)의 다양한 상호연결 존(14)은 콜렉팅 컨덕터(12)의 상호연결 존에 대해 서로 다른 방향으로 정렬되어서(실질적으로 콜렉팅 컨덕터(12)에 대해 직교함), 상기 상호연결 존이 적어도 하나의 제2 컨덕터, 예를 들어, 상호연결 존을 전기적으로 연결하기 위하여 상호연결 존을 커버하는 구리 스트립(미도시)를 사용하여 전기적으로 연결되도록 하며(아래에서 기술됨), 결과적으로 도 1에 도시된 컨덕터(3)에 해당되는 직교 컨덕터를 형성한다.
좀 더 상세히, 도 3a는 콜렉팅 컨덕터(12)의 두 세그먼트(121, 122) 사이의 상호연결 존(14)을 도시한다. 각 세그먼트(121, 122)는 각각 말단부(161, 162)를 가지고, 이는 서로 마주하며, 이들 두 말단부는 갭(gap, 15)에 의해 분리된다. 이들 말단부는 전기적 연결부를 나타낸다. 이는 상기 전기적 연결부가 상호연결 존(14)의 전체 폭(L)을 커버하고, 상호연결 존(14) 내의 두 세그먼트(121, 122) 사이의 전기적 연결과 웨이퍼(11)의 전체 길이에 걸쳐 뻗음에 의해 다양한 콜렉팅 컨덕터(12)들 사이의 전기저 연결을 형성하는 금속 스트립(예를 들어, 구리로 제조됨, 폭(L))에 의해 커버되도록 만들어졌기 때문이다. 당연히, 콜렉팅 컨덕터(12)의 세그먼트(122, 123) 사이의 상호연결 존(14)은 동일한 기하형상을 가지고, 제2 금속 스트립에 의해 전기적으로 연결되도록 비슷하게 만들어졌다. 갭(15)은 사용되는 프린팅 마스크가 딱딱하게 유지되도록 충분히 커야한다. 이 때문에, 크기가 적어도 0.25 mm, 예를 들어 크기가 0.5 mm인 것이 유리하다.
도 3b는 세그먼트에 대해 직교하는 방향으로 적어도 2 mm의 갭(15)에 의하여 분리되기 위하여, 다양한 세그먼트(121, 122)가 이동되어서 정렬되지 않는 변형예를 도시한다.
도 4는 각 세그먼트(121, 122)가 그 말단에 특별한 기하형상을 가진 전기적 연결부(161, 162)을 가지는 상호연결 존(14)의 제1 변형예를 도시하고, 이들 연결부(161, 162)는 컨덕터(121, 122)보다 더 크다. 구체적으로, 각 전기적 연결부는 약 0.2 mm 의 더 큰 폭(La)을 가져서, 결과적으로, 약 0.65 mm의 길이와 0.2 mm의 폭의 거의 직사각형 기하형상을 얻는다.
또한, 제1 변형예는 전기적 연결부(161, 162)들 사이와 두 개의 평행하고 병치된 콜렉팅 컨덕터(12) 사이에 제공된 추가적인 금속화된 랜드(additional metallized land, 17)를 포함하고, 이의 기능은 전기적 역할없이 상호연결 존(14) 내의 강도를 증가시킨다. 이에 따라, 상호연결 존(14) 내에 제공된 금속화된 존(161, 162, 17)은 충분한 영역을 가져서, 다양한 재료의 서로 다른 팽창에 의한 응력과 같은, 조립 응력(assembly stress)를 견디고, 광전지 셀의 작동시 지속된 응력을 견딘다.
전기적 연결부(161, 162)는 충분한 영역을 가져서, 콜렉팅 컨덕터(12)의 다양한 세그먼트(121, 122)를 전기적으로 연결한다. 웨이퍼(11)의 표면 상의 이들 금속 증착물의 생성에 사용되는 금속 스텐실의 기계적 무결정을 보존하기 위하여, 하나의 동작으로, 추가적인 금속화된 랜드(17)는 0.25 mm 보다 큰, 선호적으로 약 0.5 mm인 거리(d) 만큼 전기적 연결부로부터 분리된다.
물론, 전기적 연결부와 추가적인 금속화된 랜드는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 많은 다른 모양 또는 다양한 크기를 가질 수 있다. 특히, 이들 모양과 크기는 표면 상에 금속 스트립을 고정시키기 위해 선택되는 연결 유형에 맞추는 것이 바람직하다.
도 5는 전기적 연결부(161, 162)가 약 0.5 mm의 폭(La)과 약 0.65 mm의 길이(Lo)의 더 큰 직사각형 영역을 가지는 제2 변형예를 나타낸다. 이들 전기적 연결부(161, 162)는 약 0.5 mm의 갭(15)에 의해 분리된다. 또한, 중간의 금속화된 랜드(17)는 전기적 연결부(161, 162)로부터 적어도 0.25 mm, 선호적으로 약 0.5mm의 거리(d)를 유지하기 위하여 더 작은 영역을 가져서, 사용되는 마스크의 강성을 다시 보존한다. 컨덕터 세그먼트(121, 122)는 0.07 mm의 폭(la)을 가진다.
도 4 및 5에 도시된 두 개의 변형예는 납땜에 의해, 매우 작은 저항을 가진 성질에 의해 금속 스트립을 고정하기 위해 잘 맞춤된다.
도 6은 전도성 접착제를 사용하는 접착 본딩에 의해 금속 스트립을 고정하기에 특히 적절한 제3 변형예를 나타낸다. 이 변형예에서, 전기적 연결부(161, 162)는 접착제에 의한 저항을 보상하기 위하여, 실질적으로 더 큰 영역을 가진다. 이러한 이유로, 전기적 연결부는 직사각형이고, 이 모양은 콜렉팅 컨덕터(12)에 대해 직교 방향으로 연장되며, 약 0.65 mm(Lo)에 1.5 mm(La)의 치수이다. 평행 및 병치된 콜렉팅 컨덕터의 두 세그먼트(121, 122)의 전기적 연결부(161, 162)의 말단은, 이들을 생산하는데 사용되는 스텐실의 강도를 보존하기 위하여, 이 실시예에서 적어도 0.25 mm, 0.5 mm의 거리(d)로 분리된다. 마찬가지로, 갭(15)도 약 0.5 mm 이다. 컨덕터(121, 122)는 폭이 0.07 mm 이고, 두 평행 콜렉팅 컨덕터(12)는 약 2.1 mm의 거리(D) 만큼 이격된다.
도 7에 도시된 제4 변형예에서, 전기적 연결부는 크기가 0.65 mm에 0.70 mm인 더 작은 직사각형이다. 두 개의 서로 다른 정렬된 세그먼트의 두 전기적 연결부(161, 162)들 사이의 거리는 다시 0.25 mm 보다 크고, 약 0.5 mm이다.
나중의 두 변형예의 전기적 연결부(161, 162)의 기하형상으로는, 추가적인 금속화된 랜드(17)를 가할 필요가 없고, 전기적 연결부(161, 162)는 충분한 영역을 가져서, 전기적이고 기계적인 이중의 요구사항을 만족시킨다. 도 7에서의 변형예의 전기적 연결부는 도 6에서의 변형예의 전기적 연결부의 것보다 더 작은 영역을 가진다. 이 경우에, 전자에는 금속화된 존과 비금속화된 존에 서로 다르게 접착하되, 특히 비금속화된 존에 더 나은 접착력을 제공하는 특별한 접착제가 사용된다.
당연히, 상호연결 존을 커버하기 위하여, 납땜 또는 접착 본등 이외의 다른 고정 수단이 변형예로서 구리 스트립과 같은 금속 스트립을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 변형예로서, 금속 스트립 이외의 다른 컨덕터 요소가 상호연결 존(즉, 스크린을 가진 스크린-프린팅에 의하거나 추가적인 스텐실 단계에 의하거나 또는 금속화된 시트 또는 잉크-제트 프린팅과 같은 접촉하지 않는 방법을 사용하여 생산된 컨덕터의 불연속 존)에서 전기적 연결부를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 8 내지 10은 컨덕터(12)가 두 개의 서로 다른 스텐실을 사용하여 두 개의 상보적인 프린팅 단계에서 형성된 제2 실시예를 나타낸다. 이 특정 실시예에서, 두 번째 프린팅 단계는 첫 번째 프린팅 단계의 금속화에서 보이드(void)를 메운다.
이와 같이, 도 8은 제1 스텐실을 사용하는 제1 프린팅 단계에서 얻어진 기하형상을 더욱 자세히 도시하고, 상기 프린팅 단계에서, 생산된 컨덕터 세그먼트(121, 122)는 그 말단에서 상호 마주보고 연결되지 않은 더 넓은 전기적 연결부(161, 162)를 가진다. 이 실시예에서, 전기적 연결부는 폭(La)이 0.5 mm 이고, 길이가 0.45 mm 이다. 상기 전기적 연결부는 0.45 mm의 갭(15)에 의해 이격된다. 상기 제1 프린팅 단계는 본 발명의 제1 실시예에서 수행되는 프린팅 단계와 유사하다.
도 9는 제2 프린팅 단계에서 생성된 임프린트(imprint)를 도시하며, 이는 약 0.45 mm 만큼 상호연결 존(14)에서 이동하여 영역(161', 162')을 형성하여서, 마침내 도 10에 도시된 전체 길이(Lo)가 1.8 mm 이고 폭(La)이 0.5 mm인 연속적인 금속배선(metalization, 16)을 생산한다. 그 후에, 상호연결 존(14)에서 이들 금속배선은 상기 기술된 금속 스트립과 같은 전기적 수단에 의해 서로 연결된다. 이들 금속배선이 (수평 방향이 아닌 층간의) 수직 방향으로 불연속적인 상태로 남는 것에 주목해야 한다.
또한, 이 이중 프린팅은 콜렉팅 컨덕터(121, 122)를 생산하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 이들 컨덕터는 그 전기적 연속성을 보장하기 위하여, 중첩 존을 유지함에 의해 제1 및 제2 프린팅 단계에서 교대로 생산된 일련의 세그먼트에 의해 생산될 것이다. 이는 프린팅 마스크의 강성이 증가하고, 이에 따라, 각각의 마스크는 더 짧은 구멍, 그러나, 최소 거리 만큼 이격된다.
물론, 본 발명은 제1 컨덕터의 불연속적인 말단, 컨덕터 세그먼트 및 추가적인 금속화된 랜드에서의 전기적 연결부로 도시된 모양에 제한되지 않는다. 특히, 후자는 직사각형 이외의 다른 모양을 가질 수 있고, 각각의 콜렉팅 컨덕터 사이에 위치된 다수의 분리된 상보적인 영역의 조합을 형성할 수 있다. 전기적 연결부는 다른 치수를 가질 수 있는데, 폭이 0.2 mm 이상 및/또는 길이 0.4 mm 이상이 바람직하며, 직사각형일 필요는 없다. 콜렉팅 컨덕터(121, 122)의 말단은 상기 언급된 전기적 연결부(161, 162)의 폭에 대해 서서히 넓어질 수 있다. 도 3a에 도시된 변형예에 따르면, 전기적 연결부는 심지어 컨덕터 세그먼트의 폭과 비슷한 또는 심지어 동일한 폭을 가질 수 있다. 후자는 상기 기술된 예에서 콜렉팅 컨덕터이다. 그러나, 본 발명은 컨덕터의 다른 유형에 적용가능하다. 또한, 이들 컨덕터는 직사각형 모양일 필요는 없는 다른 모양을 가질 수 있으며, 많은 불연속점을 가질 수 있다.
본 발명은 광전지 셀의 표면 상의 컨덕터의 생산을 위해 기술된다. 발명은 H-모양으로 배열된(즉, 실질적으로 직교 방향을 가진, 서로 연결된 다수의 상이한 컨덕터들을 포함하는) 컨덕터에 특히 적절하다. 셀의 어떤 유형, 특히, 금속배선이 투명한 전도성 산화물 상에 증착되는 헤테로정션(heterojuntion, HET) 셀과도 호환가능하다.
또한, 본 발명은 금속 스텐실을 사용하여 웨이퍼 상의 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 방법에 관한 것이고, 다음 단계:
- 스텐실을 통해 웨이퍼의 표면 상에 전도성 잉크의 층을 프린팅하여 제1 방향으로 다수의 제1 컨덕터를 형성하는 단계(이들 컨덕터는 적어도 하나의 상호연결 존에서 불연속적이고 끊어짐); 및
- 적어도 하나의 제2 컨덕터로 제1 컨덕터의 상호연결 존을 커버함에 의해 전기적 연결부를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
후자의 단계는 납땜 또는 접착 본딩으로 금속 스트립을 고정함에 의해 달성되는 것이 바람직하다. 상기 실시예는 제2 컨덕터의 역할을 하는 스트립 또는 브레이드로 기술된다는 점을 주목할 것이며, 이 스트립 또는 브레이드는 상기 설명에서 기술된 바와 같이, 콜렉팅 컨덕터에 직접적으로 고정된다. 그러나, 변형예로서, 종래기술과 동일한 방법(스트립(13) 또는 브레이드를 이들 제2 컨덕터에 가함)으로, 스크린-프린팅에 의해 제2 컨덕터(3)를 생산하는 것을 구상할 수 있다.
또한, 본 발명은 광전지 셀을 제작하기 위한 방법에 관한 것이고, 이는 상기 기술된 방법을 사용하여 웨이퍼 상에 전기적 컨덕터를 생산하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 본 발명은 광전지 모듈이 다수의 광전지 셀에 의해 형성될 수 있어서, 이러한 광전지 모듈과 결합하여 조립될, 전기를 생산하기 위한 광전지 어레이를 얻을 수 있다.
마직막으로, 본 발명의 해결책은 다음 이점을 가진다.
- 스텐실을 사용하는 프린팅 방법은 상당 두께의 컨덕터을 얻어서, 컨덕터가 높고 일정한 두께/폭 비율을 가져서 우수한 전기적 성능을 보장하도록 한다.
- 경제적이고 빠른 하나의 스텐실 프린팅 단계에서 컨덕터를 생성하는데 적절하다.
- 본 발명은 사용된 잉크의 양을 줄이고, 이는 은이 될 수 있으며 이에 따라 전반 비용을 감소시킨다.
본 발명의 제2 면은 상기 기술된 콜렉팅 컨덕터에 실질적으로 직교하는 방향으로 광전지 셀에 부가되는 스트립(13) 또는 브레이드에 관한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전지 셀의 구조의 단면도를 도시하며, 좀 더 구체적으로 전기적 전하를 운반하도록 만들어진 구리 스트립(13)의 고정을 나타내기 위함이다. 본 실시예에서, 이 스트립(13)은 불연속적이고, 상호연결 존(14)을 포함하고, 스트립이 셀의 버스(bus, 3)와 연결되는 고정 존(fastening zone, 14)과 스트립이 셀에 고정되지 않는 비-연결 존(non-connected zone, 115)을 교대로 가진다. 상기 기술된 바와 같이, 상기 버스(3)는 선택적이라는 점이 주목될 것이다. 또한, 스트립(13)이 셀에 고정되는 고정 존(114)은 콜렉팅 컨덕터의 위치에 의해 미리 형성되는 상호연결 존(14)에 일치하는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 고정 존(114)은 이 상호연결 존(14) 너머까지 뻗어질 수 있다. 게다가, 도시된 바와 같이, 분리된 중간 버스(3)가 가해지는 특수한 경우에서, 이들 고정 존(114)은 변형예로서 상호 연결 존(14)에 일치하지 않을 수 있다. 이 기하형상은 연결 길이 감소에 의하여, 고정되는 고정 존(114)에서 잔여 응력을 감소시킬 수 있도록 한다. 따라서, 이 스트립은 컨덕터 버스(3)를 커버하고, 임의의 전도성 고정 수단(112)에 의해 이 버스(3)에 고정된다는 점이 주목될 것이다. 이 조립체는 광전지 셀의 웨이퍼(11)에 맞춰진다. 어떤 금속성 스트립(13)도 변형예로 사용이 가능하지만, 선택된 스트립은 구리 스트립이다.
유리하게도, 경계면에서 팽창 응력의 현저한 감소를 얻기위하여, 고정 존(114)의 길이는 15 mm 보다 짧고, 심지어 5 mm 보다 짧다. 이들 고정 존(114)은 여러 개이고 짧은 길이를 갖는다.
더구나, 셀에 연결되지 않은 구리 일부의 변형을 촉진하여 팽창 효과의 더 나은 완화를 제공하기 위하여, 스트립(13)의 비-연결 존(115)은 이를 둘러싼 두 개의 연속적인 고정 존(114) 사이의 거리 보다 긴 것이 바람직하다.
더욱 복잡한 정렬과 관련있고, 좀 더 일반적으로 말하면 좀 더 복잡한 제작 방법과 관련있어서 추가 비용과 관련되기 때문에, 광전지 셀 상의 스트립(13)의 연장된 길이의 존재는 당업자의 실시에 반대된다는 점이 주목될 것이다.
스트립(13)이 형상을 가지기 위하여, 이는 셀에 고정되지 않는 존(115)에서 최소의 응력으로 상기 스트립이 확장 또는 수축할 수 있도록 하며, 이는 사전 형성된 구리 스트립 또는 구리 브레이드를 사용하는 것이 바람직하다. 후자의 해결책은 아래에 더욱 자세히 기술될 것이다.
도 12는 존(115)에 대해 선택된 피치에 따라 이격된 펀치(20)를 포함하는 매트릭스를 사용하여, 구리 스트립을 사전 형성 또는 주름지게 하는 제1 방법을 나타낸다. 변형예로서, 도 13은 이 사전형성이 엠보싱된 존(115)을 형성하는 엠보싱 단계인 실시예를 나타낸다. 이 이전 단계는 도 11에 도시된 바와 같이, 그 두께 방향으로(즉, 웨이퍼(11)의 평면에 대해 직교하는 수직 방향으로) 주름진 스트립을 얻을 수 있게 한다.
또한, 스트립은, 도 14에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)의 평면에서, 측면 방향과 같이, 또 다른 방향으로 주름질 수도 있다는 점이 주목될 것이다.
금속 스트립은 납땜일 수 있는 고정 수단(112)에 의해 고정되었다. 변형예로서, 전도성 접착제와 중합 온도에서 녹는 합금으로 코팅되지 않은 구리 스트립을 사용하는 것이 가능하다. 접착제의 사용은 상호연결 존이 국부적일 수 있게 한다. 또한, 연결부의 이러한 유형은 예를 든 납땜 보다 좀 더 유연하다.
바람직하게는, 고정 존(114)은 광전지 셀의 컨덕터와 관련하여 위치되어서, 해결책의 전기적 성능을 최적화한다. 이를 위하여, 구리 스트립(13)보다 더 높은 저항을 가진 컨덕터를 통해 이동되는 전기적 전하를 제한하기 위한 준비가 마련된다. 즉, 구리 스트립은 연장되지 않고, 셀의 컨덕터의 이 전하에 의해 이동되는 경로를 위해 마련된다.
이에 따라, 선호되는 해결책은 상기에 도시된 바와 같이, 콜렉팅 컨덕터(12) 상에 고정 존(114)를 위치시키서, 상기 고정 존이 상호 연결 존(14)에 일치하도록 하는 것이다. 이들 콜렉팅 컨덕터(12)가 일반적으로 평행하고 일정한 피치(p) 만큼 이격되므로, 고정 존(114)은 콜렉팅 컨덕터(12)에 일치시키기 위하여, 일정한 피치(P)를 가진 스트립(13) 상에 분포될 수 있다.
이에 따라, 도 15 및 16은 유리한 실시예를 도시하는데, 웨이퍼(11)는 피치(p)로 분포된 콜렉팅 컨덕터(12)와 도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 기하형상으로 배열된 두 개의 직교 버스(3)를 포함한다. 이들 두 개의 버스(3)는 본 발명에 따른 금속 스트립(13)으로 커버된다. 이 스트립의 고정 존(114)은 p의 배수인 피치(P)에 의해 분리되어서, 버스(3)와 같은 높이일 때, 모든 콜렉팅 컨덕터(12)는 고정 존(114) 아래에 위치하여서, 전기적 전하(C)가 전도성 고정 수단(112)를 통하여 콜렉팅 컨덕터(12)에서 금속 스트립(13)으로 이동하는 것을 촉진시킨다. 바람직하게는, 고정 존의 피치(P)는 콜렉팅 컨덕터의 피치와 동일할 수 있다. 이 피치(P)는 고정 존(114)의 길이(L)와 두 고정 존(114) 사이의 길이(l)의 합과 일치하다는 점이 주목될 것이다.
스트립(13)이 웨이퍼(11)에 고정될 두 개의 고정 존(114) 사이의 거리(l)는 상기 설명된 원리에 따라서, 스트립의 충분한 변형을 위하여 너무 작아서는 않되며, 콜렉팅 컨덕터(12)들 사이의 분리와 매치시키기 위하여 너무 커서도 않된다. 유리한 실시예는 이 길이(l)은 콜렉팅 컨덕터(12)의 피치(p)와 동일하거나 거의 동일하도록 제조하고, 이 길이는 도 17에 도시된 바와 같이, p-20%p≤l≤p이다.
당연히, 본 발명은 서로 다른 고정 존(114)을 가진 스트립, 예를 들어 서로 다른 길이(L) 및 서로 다른 길이(l)의 비-연결 존(115)을 가진 스트립으로 실시될 수 있다.
본 발명은 광전지 셀의 컨덕터에 금속(바람직하게는 구리) 스트립의 바람직한 고정에 대해 기술된다. 그러나, 도 1에 제시된 종래 기술의 해결책의 구조를 가진 컨덕터와 다른 임의의 컨덕터에 적합하다. 이러한 컨덕터는 종래 기술, 특히 스크린-프린팅 기술 또는 스텐실을 사용하는 전도성 잉크를 프린팅하여 형성될 수 있다.
특히, 본 발명은 웨이퍼를 포함하는 광전지 장치에 실시될 수 있고, 광전지 장치는 상기 기술된 바와 같이, 제1 방향을 향하며, 불연속적인 다수의 제1 컨덕터 및 본 발명에 따라서, 상기 제1 컨덕터를 불연속적인 존에서 버스 또는 다른 중간 컨덕터 없이 서로 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 스트립(13)을 포함한다. 후자의 불연속적인 존은 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배열될 수 있어서, 다양한 제1 컨덕터의 불연속적인 존을 전기적으로 연결시키면서, 스트립(13)은 웨이퍼의 한 말단에서 다른 말단까지 제2 방향으로 뻗는다.
또한, 본 발명은 상기 기술된 바와 같이, 광전지 장치의 웨이퍼(11) 상에 전기적 컨덕터를 생산하기 위한 방법에 관한 것인데, 이는 다음 단계를 포함한다.
- 웨이퍼(11)의 표면 사에 전도성 잉크의 층을 프린팅하여서 다수의 전기적 컨덕터를 형성하는 단계; 및
- 적어도 하나의 전기적 컨덕터에 구리로 제조된 유형의 금속 스트립을 고정시키는 단계, 여기서, 이 금속 스트립은 기계적이고 전기적으로 전기적 컨덕터에 연결되는 고정 존(114) 및 금속 스트립이 전기적 컨덕터에 기계적으로 고정되지 않은 비-연결 존(115)을 포함함.
바람직하게는, 상기 방법은, 상기에서 설명된 바와 같이, 펀칭 도구를 사용하거나 엠보싱에 의해 금속 스트립을 사전 형성하는 이전 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 광전지 셀을 제작하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 기술된 방법을 사용하여 웨이퍼 상에 전기적 컨덕터를 생산하는 단계를 포함한다는 점이 주목할 만하다.
본 발명은 광전지 셀의 콜렉팅 컨덕터 상의 실시에 대해 기술되고 있고, 좀 더 상세히는 셀의 각각의 버스(즉, 일반적으로 두 개 또는 세 개의 버스)에 다수의 금속 스트립의 연결에 대해 기술된다. 또한, 버스가 시트 모양일 경우에도 적용될 수 있다. 변형예로서, 임의의 광전지 구조에 대해, 임의의 전기적 컨덕터에 대해 그리고 임의의 유형의 광전지 셀, 좀 더 구체적으로 임의의 광전지 장치에 적용될 수 있다.
이에 따라, 금속 스트립은 스트립의 연속성을 통하거나 이들 스트립의 말단을 납땜함에 의하여 다양한 광전지 셀을 서로 연결하는 역할을 추가로 하여서, 광전지 모듈, 즉, 어레이를 생성하는 광전지를 형성한다.
상기 기술된 실시예는 스트립을 사용한다는 점이 주목될 것이다. 예를 들어, 후자는 폭이 1.5 내지 2 mm이고 두께가 0.2 mm인 단면을 가진 밴드의 형태를 취한다. 그러나, 이 기하형상은 어떤 강성을 보유하여, 이는 광전지-셀 기하형상 및/또는 특정 사용에 있어서, 팽창 효과하에서 초과 응력을 유발시킬 수 있다. 이 기술적 문제점에 대응하여, 예를 들어, 구리 브레이드인 금속 브레이드를 사용하는 하나의 해결책이 있다.
이에 따라, 도 18 내지 20은 예를 들어, 세 개의 브레이드(113)의 단면도를 나타내고, 이는 작은 단면의 다수의 전도성 스트랜드로 제조된 멀티-스트랜드(multi-strand) 전기 케이블이며, 브레이드의 전반적인 전도성 단면은 스트립의 단면과 등가이다. 따라서, 이러한 브레이드(113)는 스트립(13)과 등가인 전도성을 가지나 좀 더 유연하다.
또한, 브레이드의 유연성은 다음에 의해 결정될 수 있다.
- 스트랜드의 지름은 중요한 첫 번째 요인이다(이 지름이 작을수록 유연성은 커짐). 높은 유연성을 얻기 위하여, 0.15 mm 지름을 예로서 사용하는 것이 가능하다.
- 또한, 브레이드의 단면도에 걸친 스트랜드의 분포에 의해 어떤 축이 유연성이 있게 한다. 도 18에서의 브레이드는 다중 방향으로서의 유연성을 가진다(도 19에서는 수직 유연성 및 도 20에서는 수평 유연성).
상기 기술된 바와 같이, 이러한 브레이드는 고정 존(114)에서 접착 본딩 또는 납땜에 의해 광전지 셀에 고정될 수 있다.
납땜의 경우에, 하나 이상의 스트랜드가 전기적으로 고립되는 것을 방지하기 위하여, 납땜에 사용되는 주석과 같은 땜납과 모든 스트랜드 사이에 충분한 접촉을 보장할 필요가 있다. 동시에, 브레이드를 심하게 강화되지 않기 위하여, 초과량의 주석이 사용되지 않아야 한다. 우수한 절충안을 달성하기 위하여, 납땜에 의해 브레이드를 고정하기 위한 방법은 고정 존에서만 브레이드의 납땜능력을 증가시키는 단계를 포함한다. 이를 위하여, 납땜하기 전에 고정 존(114)에서만 스트랜드의 구리를 탈산소화(deoxidizing)하는 단계로 구성된 하나의 해결책이 있는 반면, 다른 존은 납땜하기에 적합하지 않게 된다. 이 탈산소화는 예를 들어, 주사기 또는 데빙(dabbing)에 의해 증착된 액체의 흐름으로 달성될 수 있다.
이 고정 방법은 도 21에 나타난 형상을 얻기 위하여, 라커와 같은 보호 코팅물을 제거하거나 고정 존(114)에서 구리 스트랜드를 노출시키는 사전 단계를 포함할 수 있다.
또한, 납땜의 전기적 효과를 더욱 증가시키기 위하여, 브레이드 또는 고정 존에서의 적어도 그 일부는 액체 주석의 배스에 담금에 의해 또는 그 자체적으로 주석계 납땜하기 전에 전기 분해로 사전-주석코팅을 할 수 있다.
도 22는 광전지 셀에 대한 브레이드(113)의 납땜이 자동적이고 용이하게 수행되도록 하는 장치를 나타낸다. 이 장치는 와이어 언와인더(wire unwiner, 21), 와이어를 끊기 위한 그립퍼(gripper, 22), 와이어-가이드(wire-guide, 24)와 와이어를 자르는 블레이드(blade, 25)를 포함하는 써모드(thermode, 23)를 포함한다. 이러한 장치는 브레이드의 다양한 스트랜드를 별도로 처리한다. 이러한 경우에, 써모드는 도 23에 도시된 모양을 가진다. 변형예로서, 브레이드는 플라스틱 덮개를 포함하고, 써모드는 브레이드의 기하형상에 맞춰지며, 써모드의 단면은 직사각형 덮개의 브레이드를 위해 도 24에 도시된 바와 같을 수 있거나 원형 덮개의 브레이드를 위해 도 25에 도시된 바와 같을 수 있다.

Claims (27)

  1. 웨이퍼(11)를 포함하는 광전지 장치에 있어서, 상기 광전지 장치는,
    제1 방향으로 향하며, 상호연결 존(14)에서 끊어지는 복수의 불연속적인 제1 컨덕터(12) - 상기 복수의 불연속 제 1 컨덕터는 일정한 제 1 피치로 이격되고, 각각의 제 1 컨덕터는 2개의 세그먼트를 포함하며, 각각의 세그먼트는 각자 2개의 말단을 갖고, 상기 2개의 세그먼트는 각자의 상호연결 존에 배치되는 갭에 의해 이격됨 - 와,
    상호연결 존(14)에서 제1 컨덕터(12)들을 서로 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 제2 컨덕터(3)와,
    제1 컨덕터(12)에 고정되는 적어도 하나의 금속 스트립(13; 113)을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 금속 스트립은 제 1 방향과는 다른 제 2 방향으로 배향되고, 상기 적어도 하나의 금속 스트립(13; 113)은 제1 컨덕터(3)에 기계적 및 전기적으로 연결되는 고정 존(114)과, 제1 컨덕터(12)에 기계적으로 고정되지 않는 비-연결 존(115)을 포함하며, 상기 고정 존은 상기 제 1 피치의 정수배인 일정 크기의 제 2 피치를 갖도록 분포되며,
    적어도 하나의 금속 스트립(13; 113)은 상기 제1 컨덕터의 불연속적인 존에서 제1 컨덕터(12)의 2개의 세그먼트를 서로에게 직접 전기적으로 연결하고,
    상기 금속 스트립은 제 1 피치에 대한 제 2 피치의 비와 동일한 상호연결 존 내 개수의 제 1 컨덕터에 각각의 고정 존에서 기계적 및 전기적으로 연결되는
    광전지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금속 스트립은 스트립-형상의 금속 스트립(13)인 광전지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    금속 스트립은 브레이드-형상의 금속 스트립(113)인 광전지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상호연결 존(14)에서 불연속적인 부분에서, 제1 컨덕터(12)의 말단은 상호연결 존(14)의 바깥쪽에서 제1 컨덕터(12)의 폭보다 더 넓은 전기적 연결부(161, 162; 16)를 형성하되, 상호연결 존(14)은 제1 방향과 다른 제2 방향으로 정렬되어서, 제2 컨덕터(3)는 제2 방향으로 웨이퍼(11)의 한쪽 말단에서 다른쪽 말단까지 뻗어져서, 정렬된 상호연결 존을 연결하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 각각의 제1 컨덕터(12)는 제1 방향으로 정렬되는 복수의 세그먼트의 형태를 취하고, 상기 세그먼트는 상호연결 존(14)에서 상기 세그먼트들 사이에 공간(15)을 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상호연결 존(14)에서 제1 컨덕터들 사이의 공간(15)은 0.25 mm 이상인 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 각각의 제1 컨덕터(12)는 상호연결 존(14)의 바깥쪽에서 0.12 mm 미만의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 각각의 제1 컨덕터(12)는 웨이퍼(11)의 한 말단에서 다른 말단까지 제1 방향으로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 전기적 연결부(161, 162; 16)는
    0.2 mm 이상의 폭,
    0.4 mm 이상의 길이,
    직사각형 모양
    중 적어도 한가지를 갖는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상호연결 존(14) 내에 추가적인 금속화된 랜드(17)를 포함하며,
    상기 랜드는 제1 컨덕터(12)로부터 분리되고 적어도 하나의 제2 컨덕터의 기계적 강도를 보장하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 제2 컨덕터(3)는 프린팅에 의해 생산된 컨덕터일 수 있고, 금속 스트립은 스트립-형상의 금속 스트립(13) 또는 브레이드-형상의 금속 스트립(11)일 수 있으며,
    상기 프린팅에 의해 생산된 컨덕터, 스트립-형상의 금속 스트립(13), 또는 브레이드-형상의 금속 스트립(11)은 상호연결 존(14)의 불연속 지점에서 제1 컨덕터(12)의 두 말단을 커버하고, 복수의 제1 컨덕터(12)를 전기적으로 연결하도록 복수의 상호연결 존(14)을 커버하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 제1 컨덕터는
    하나의 불연속적인 프린트된 잉크층의 형태, 또는
    중첩되지만 수직 방향으로 불연속적인 두 개의 프린트된 잉크층의 형태
    를 취하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 금속 스트립(13; 113)은 고정 존(114)과 비-연결 존(115)을 교대로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두 개의 고정 존(114)들 사이에 적어도 하나의 비-연결 존(115)을 포함하고, 비-연결 존(115) 내의 금속 스트립(13; 113)의 길이는 두 고정 존(114)들 사이의 거리(l)보다 큰 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속 스트립(13; 113)은 고정 존(114)에서 전도성 고정 수단(112)에 의해 고정되고, 상기 고정 수단은 납땜 또는 전도성 접착제인 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 금속 스트립(13; 113)은 전체 웨이퍼(11)에 걸쳐 및 넘어 뻗어나가서, 복수의 광전지 장치가 서로 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광전지 장치는 광전지 셀이고, 제1 컨덕터(12)는 광전지 셀의 콜렉팅 컨덕터인 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 콜렉팅 컨덕터는 평행한 콜렉팅 컨덕터(12)이고, 상기 고정 존은 콜렉팅 컨덕터(12) 상에 중첩되는 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  19. 삭제
  20. 제 18 항에 있어서, 두 개의 상호연결 존(14) 사이의 거리(l)는 p-20%p ≤ l ≤ p 이며, p는 콜렉팅 컨덕터(12)의 제1 피치인 것을 특징으로 하는 광전지 장치.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광전지 장치의 형태를 취하는 복수의 광전지 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈.
  22. 제 21 항에 따른 복수의 광전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 어레이.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
KR1020137007855A 2010-08-30 2011-08-25 불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀 KR102032151B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1056853 2010-08-30
FR1056854A FR2964251B1 (fr) 2010-08-30 2010-08-30 Cellule photovoltaique avec un ruban metallique discontinu
FR1056853A FR2964250B1 (fr) 2010-08-30 2010-08-30 Procede d'impression de conducteurs sur une cellule photovoltaique
FR1056854 2010-08-30
PCT/EP2011/064671 WO2012028537A2 (fr) 2010-08-30 2011-08-25 Cellule photovoltaïque avec conducteurs discontinus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130112878A KR20130112878A (ko) 2013-10-14
KR102032151B1 true KR102032151B1 (ko) 2019-10-15

Family

ID=45773309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137007855A KR102032151B1 (ko) 2010-08-30 2011-08-25 불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10453975B2 (ko)
EP (1) EP2612361B1 (ko)
KR (1) KR102032151B1 (ko)
CN (1) CN103155160B (ko)
WO (1) WO2012028537A2 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2990797B1 (fr) * 2012-05-21 2016-04-01 Commissariat Energie Atomique Cellule photovoltaique a elargissement local du bus
KR102053138B1 (ko) * 2013-09-27 2019-12-06 엘지전자 주식회사 태양 전지
KR101772542B1 (ko) * 2015-04-30 2017-08-29 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
US20180212072A1 (en) * 2015-09-25 2018-07-26 Mitsubishi Electric Corporation Manufacturing method for solar cell and solar cell
JP2019204806A (ja) * 2016-09-27 2019-11-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池セル、太陽電池モジュール、及び太陽電池セルの製造方法
FR3089060B1 (fr) * 2018-11-27 2022-12-30 Commissariat Energie Atomique Cellule et guirlande photovoltaiques et procedes de fabrication associes
CN110957387A (zh) * 2019-12-24 2020-04-03 广东爱旭科技有限公司 一种适用于分步印刷的高效太阳电池的电极结构
CN113644145B (zh) * 2021-10-18 2022-02-18 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及光伏组件
FR3128578A1 (fr) * 2021-10-27 2023-04-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de fabrication d’un assemblage d’une cellule photovoltaïque et d’un élément d’interconnexion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000044051A1 (en) * 1999-01-20 2000-07-27 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method and apparatus for applying a metallization pattern to a substrate for a photovoltaic cell
JP2005175399A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Hitachi Ltd 太陽電池セルの製造方法及び太陽電池セル
JP2005302902A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Sharp Corp 太陽電池及び太陽電池モジュール
JP2009295715A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Sharp Corp 光電変換装置およびその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4301322A (en) 1980-04-03 1981-11-17 Exxon Research & Engineering Co. Solar cell with corrugated bus
US4542258A (en) 1982-05-28 1985-09-17 Solarex Corporation Bus bar interconnect for a solar cell
US4590327A (en) 1984-09-24 1986-05-20 Energy Conversion Devices, Inc. Photovoltaic device and method
JP3352252B2 (ja) 1994-11-04 2002-12-03 キヤノン株式会社 太陽電池素子群並びに太陽電池モジュール及びその製造方法
EP0729189A1 (en) * 1995-02-21 1996-08-28 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method of preparing solar cells and products obtained thereof
WO2005098969A1 (ja) 2004-04-08 2005-10-20 Sharp Kabushiki Kaisha 太陽電池及び太陽電池モジュール
JP2008544502A (ja) * 2005-06-17 2008-12-04 ジ・オーストラリアン・ナショナル・ユニバーシティー 太陽電池の相互接続プロセス
WO2006137746A1 (en) 2005-06-24 2006-12-28 Renewable Energy Corporation Asa Stress relieving ribbons
JP4986462B2 (ja) 2006-01-27 2012-07-25 シャープ株式会社 太陽電池ストリングおよびその製造方法、ならびに、その太陽電池ストリングを用いる太陽電池モジュール
TWI487124B (zh) * 2006-08-25 2015-06-01 Sanyo Electric Co 太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法
US7749883B2 (en) * 2007-09-20 2010-07-06 Fry's Metals, Inc. Electroformed stencils for solar cell front side metallization
US20100000602A1 (en) * 2007-12-11 2010-01-07 Evergreen Solar, Inc. Photovoltaic Cell with Efficient Finger and Tab Layout

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000044051A1 (en) * 1999-01-20 2000-07-27 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method and apparatus for applying a metallization pattern to a substrate for a photovoltaic cell
JP2005175399A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Hitachi Ltd 太陽電池セルの製造方法及び太陽電池セル
JP2005302902A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Sharp Corp 太陽電池及び太陽電池モジュール
JP2009295715A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Sharp Corp 光電変換装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103155160B (zh) 2016-12-07
US20130160815A1 (en) 2013-06-27
CN103155160A (zh) 2013-06-12
WO2012028537A3 (fr) 2012-11-29
US10453975B2 (en) 2019-10-22
KR20130112878A (ko) 2013-10-14
WO2012028537A2 (fr) 2012-03-08
EP2612361A2 (fr) 2013-07-10
EP2612361B1 (fr) 2018-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102032151B1 (ko) 불연속적인 컨덕터를 가진 광전지 셀
US20190172959A1 (en) Solar cell module
CN104067412B (zh) 具有汇流条的柔性印刷电路、其制造方法以及电池系统
US20100024881A1 (en) Interconnect Technologies for Back Contact Solar Cells and Modules
EP2211389B1 (en) Solar battery, method for manufacturing solar battery, method for manufacturing solar battery module, and solar battery module
US20170288081A1 (en) Photovoltaic module
EP2911207A1 (en) Solar cell module
JP6368714B2 (ja) 線状リボン型コネクタストリップを使用した背面接触太陽電池モジュールの製造方法及び各太陽電池モジュール
EP2418688A1 (en) Interconnect sheet, solar cell with interconnect sheet, solar module, and method of producing solar cell with interconnect sheet
US20160027947A1 (en) Free-standing metallic article for semiconductors
CN103038896A (zh) 用于接通和连接太阳能电池的方法和由此建立的太阳能电池组合体
JP2012129461A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
US10002976B2 (en) Solar cell
US20170263787A1 (en) Photovoltaic module with flexible circuit
JPWO2010122935A1 (ja) 配線シート、配線シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP6064769B2 (ja) 太陽電池モジュール及び太陽電池セル
CN109713073B (zh) 太阳电池组件、布线板及其制造方法
GB2107928A (en) Solar cell assembly
EP2432032A2 (en) Solar cell module and laminating method
CN111403497A (zh) 太阳能电池互联结构
JP2011108982A (ja) 太陽電池モジュール
KR20160052665A (ko) 광전지 형성 방법
CN112349794A (zh) 太阳能电池的金属结合部和触点的单步形成
CN111384191A (zh) 双面太阳能电池互联结构
GB2237144A (en) Multilayered leadframe with interdigitated leads

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant