KR102593979B1 - 광전지 장치 및 방법 - Google Patents

광전지 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102593979B1
KR102593979B1 KR1020207002706A KR20207002706A KR102593979B1 KR 102593979 B1 KR102593979 B1 KR 102593979B1 KR 1020207002706 A KR1020207002706 A KR 1020207002706A KR 20207002706 A KR20207002706 A KR 20207002706A KR 102593979 B1 KR102593979 B1 KR 102593979B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
photovoltaic
modules
printed
series
Prior art date
Application number
KR1020207002706A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200030069A (ko
Inventor
두진 바크
칼 베버
앤드류 포크스
레진 챈틀러
Original Assignee
커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션
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 AU2017902769A external-priority patent/AU2017902769A0/en
Application filed by 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션 filed Critical 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션
Publication of KR20200030069A publication Critical patent/KR20200030069A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102593979B1 publication Critical patent/KR102593979B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/04—Semiconductor 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H01G9/2081—Serial interconnection of cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/04—Semiconductor 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0036—Formation of the solid electrolyte layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2009—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2095—Light-sensitive devices comprising a flexible sustrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements 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
    • H01L31/0201—Arrangements 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 comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/0248—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0384—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including other non-monocrystalline materials, e.g. semiconductor particles embedded in an insulating material
    • H01L31/03845—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including other non-monocrystalline materials, e.g. semiconductor particles embedded in an insulating material comprising semiconductor nanoparticles embedded in a semiconductor matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/0248—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03926—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/04—Semiconductor 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/04—Semiconductor 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/36—Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H10K71/611—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes using printing deposition, e.g. ink jet printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00—Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10—Substrates, e.g. flexible substrates
    • H10K77/111—Flexible substrates
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치에 관한 것이다. 캐리어 기판은 하기를 포함하는 인쇄된 구조체들(structures)을 운반한다: 복수의 광전지 모듈들 - 각각의 모듈은 제1 및 제2 단자들 그리고 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 전기적으로 연결되는 복수의 광전지 셀들을 포함함 -; 광전지 모듈들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 버스 바; 광전지 모듈들의 대향 측면들을 따라 연장되는 제2 버스 바; 및 복수의 모듈 간 레일들 - 각각의 모듈 간(inter-module) 레일은 광전지 모듈과 연관됨 -. 장치는 복수의 선택적으로 구성가능한 접합부들을 포함하며, 접합부들 중 하나 이상은 광전지 모듈이 하나 이상의 모듈 간 레일들을 통해 인접한 광전지 모둘에 선택적으로 연결되거나 이로부터 선택적으로 분리될 수 있게 하고/하거나, 모듈 단자가 제1 및 제2 버스 바들 중 하나와 선택적으로 연결되거나 이로부터 선택적으로 분리될 수 있게 하도록 구성가능함으로써, 광전지 모듈들은 주문형으로 직렬 및/또는 병렬로 선택적으로 전기 연결될 수 있다.
일 실시예에서, n개의 모듈들은 n개의 모듈들의 마이너 유닛을 형성하기 위해 직렬로 전지적으로 연결될 수 있으며 n은 정수이다. n개의 모듈들의 마이너 유닛은 각각 n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 적어도 한번 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있으며 m은 정수이다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 n X m 모듈들의 메이저 유닛을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
캐리어 기판 상에 광전지 장치를 제조하기 위한 방법이 또한 개시된다.

Description

광전지 장치 및 방법
본 발명은 광전지 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다. 장치는 캐리어 웹(carrier web) 또는 굽힘가능한 재료의 필름(본원에서 인쇄된 태양광 필름(printed solar film, PSF)으로서 지칭됨) 상에 인쇄될 수 있는 광전지(photovoltaic, PV) 모듈들을 포함한다. 각각의 모듈은 양극 및 음극 모듈 단자들 사이에 연결되는 복수의 광전지 셀들을 포함할 수 있다. 캐리어 웹 또는 필름은 또한 주문형으로 광전지 모듈들을 적응적으로 또는 유연하게 상호연결하기에 적합한 버스 바들 및/또는 레일들로 인쇄될 수 있다.
종래 기술의 광전지 셀들은 무기 결정질 실리콘으로 제조되었다. 현재 가장 효율적인 무기 태양광 셀들은 수집된 태양광 에너지의 40 퍼선트를 초과하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 그러나, 결정질 실리콘에 기초한 것들을 포함하는 그러한 무기 태양광 셀들의 하나의 단점은 그들이 그들의 제조에서 많은 양의 에너지를 요구한다는 것이다. 더욱이, 무기 태양광 셀들에 사용되는 재료들의 특성(nature)은 그들의 제조를 위해 상당한 노동과 비용을 요구할 수 있다.
따라서, 관심은 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정을 통해 캐리어 웹을 따라 모듈 패턴(도 1a 참조)으로 전형적으로 제조되는 유기 태양광 셀들, 유기-무기 하이브리드 페로브스카이트(perovskite) 태양광 셀들 및 무기 나노 입자 기반 태양광 셀들을 포함하는 용액 처리된 태양광 셀들의 부류에 기울여졌다. 모듈 패턴은 캐리어 웹을 따라 반복될 수 있고 반복된 패턴은 웹의 처리 방향을 따라 직렬-연결될 수 있다.
도 1에 도시된 모듈 패턴은 이론적으로 무한히 확장될 수 있지만, 처리 방향에 수직인 스트라이프형(striped) 패턴을 생성하는 것은 제조 방법들의 한계로 인해 실용적이지 않다. 여기서, 스트라이프형 패턴은 전통적으로 처리 방향과 평행하게 생성되었다.
따라서, 실질적인 상호연결 방법은 도 2a 및 도 2b에 도시되고 또한 WO 2013/152952에 설명되는 바와 같이 개발되었다. 방법은 큰 셀 면적(area)으로부터의 높은 전류로 인한 저항(I2R) 손실들을 겪는 것 없이 상대적으로 높은 전압을 생성하기 위해, "무한 설계(infinity design)"로서 지칭되는 셀들의 무한 상호연결을 사용한다. 설계는 원하는 적용(application) 또는 원하는 전압 출력을 위해 크기에 맞춰 절단될 수 있다.
"무한 설계"는 실용적이고 유용하지만, 제한들이 실제 적용에 존재한다. 예를 들어, 적용 길이가 결정될 때, 출력 전압이 전형적으로 모듈 전압 X 적용 길이/모듈 길이에 의해 결정됨에 따라 출력 전압을 선택할 자유가 거의 존재하지 않는다. 따라서, 적용 길이가 너무 길 때(즉, >10m), 출력 전압은 전형적으로 너무 높아서 안전하지 않을 수 있다. 더욱이, 출력 전압이 일반적으로 적용 길이에 따라 상이함에 따라, 시스템 균형 설계(design of balance of system, BOS)는 태양광 셀들의 출력들을 표준 전압으로 변환하는 인버터들이 전형적으로 입력 전압 및/또는 전류의 동작 윈도우(operating window)를 가짐에 따라 도전적이다.
종래의 시트(sheet) 모듈들 및 무한 설계들의 제한들을 처리하기 위해, 광전지 모듈들을 상호연결하는 보다 유연하거나 다양한 방법이 요구된다.
종래 기술로서 제공되는 특허 문서 또는 다른 문제에 대한 본원의 참조는 그러한 문서 또는 문제가 공지되었거나 그것이 포함하는 정보가 청구항들 중 임의의 것의 우선권 날짜에서 통상의 일반적인 지식의 일부였다는 것에 대한 승낙으로서 취해지지 않아야 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치가 제공되며, 상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들(structures)을 운반하며, 인쇄된 구조체들은:
복수의 인쇄된 광전지 모듈들 - 각각의 모듈은 제1 및 제2 모듈 단자들, 그리고 각각의 광전지 셀이 인접한 광전지 셀과 직렬로 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 복수의 인쇄된 광전지 셀들을 포함함 -;
광전지 모듈들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 인쇄된 버스 바;
상기 광전지 모듈들의 다른 측면을 따라 연장되는 제2 인쇄된 버스 바; 및
삭제
복수의 모듈 간(inter-module) 레일들 - 각각의 모듈 간 레일은 광전지 모듈과 연관됨 -;을 포함하고,
각각의 모듈 간 레일은 광전지 모듈들이 초기에 인쇄된 구조체에서 서로 분리되도록 링크가능한 갭으로 인쇄되고;
인쇄된 구조체들은 광전지 모듈들 외부의 인쇄된 구조체 상의 미리 결정된 위치들에 복수의 선택적으로 구성가능한 접합부들을 정의하며, 접합부들 중 하나 이상은 광전지 모듈이 하나 이상의 모듈 간 레일들의 각각의 링크가능한 갭에 걸친 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프에 의해 인접한 광전지 모듈에 선택적으로 연결될 수 있게 하고, 모듈 단자가 제1 및 제2 버스 바들 중 하나와 선택적으로 연결되거나 이로부터 선택적으로 분리되게 할 수 있게 하기 위하여 제조 동안 그리고 인쇄된 구조체들에 대한 보호 코팅의 도포 전에 구성가능하게 됨으로써, 광전지 모듈들이 직렬 및/또는 병렬로 선택적으로 전기 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각각의 광전지 모듈은 복수의 연결된 광전지 셀들을 포함한다. 각각의 광전지 모듈은 미리 결정된 출력을 제공하기 위해 미리 결정된 수의 광전지 셀들로 구성될 수 있다. 모듈 간 레일들 및 선택적으로 구성가능한 접합부들은 유리하게는 원하는 전체 출력을 달성하기 위해 임의의 직렬 및/또는 병렬 조합으로 광전지 모듈들의 유연한 연결을 허용한다. 개별 광전지 셀들 사이의 연결들 보다는 광전지 모듈들 사이의 직렬/병렬 연결들을 선택적으로 구성하기 위해 접합부들을 사용하는 것이 더 용이하다는 것이 발견되었다.
전형적으로, 선택적 구성가능한 접합부들 및 선택된 접합부 구성들은 제조 동안 광전지 장치의 설계로 통합된다. 특히, 선택적으로 구성가능한 접합부들은 광전지 모듈들, 모듈 간 레일들 및 버스 바들과 함께 형성될 수 있다. 이것은 유리하게는 맞춤 설계된 인쇄된 태양광 필름이 비용 효과적인 방식으로 주문형으로 제조되는 것을 허용한다.
복수의 선택적으로 구성가능한 접합부들은 하나 이상의 단절가능한 링크들을 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 모듈 간 레일들은 인접한 광전지 모듈들 사이의 선택적 직렬 연결을 가능하게 하도록 구성될 수 있고; 접합부들 중 하나 이상은 인접한 광전지 모듈들 사이의 선택적 병렬 연결을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
광전지 모듈들은 제1 전도성 전극 층, 전하 선택 층, 및 광활성 층을 포함할 수 있으며, 층들 각각은 코팅 공정을 통해 기판 상에 형성된다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 접합부는 링크가능한 갭의 적어도 일부에 걸쳐 전도성 페이스트의 도포 시 연관된 광전지 모듈의 제1 단자를 인접한 광전지 모듈의 제2 단자에 선택적으로 연결하기 위한 모듈 간 레일과 연관되는 링크가능한 갭이다.
일 실시예에서, 광전지 장치는 모듈들의 하나 이상의 유닛들을 포함하며, 각각의 유닛은 선행 모듈(leading module)이 직렬 연결의 일 단부에 배치되고 후행 모듈(trailing module)이 각각의 유닛 내의 직렬 연결의 대향 단부에 배치되도록 직렬로 연결되는 2개 이상의 인접한 모듈들을 포함하며, 선행 모듈의 제1 단자는 상기 제1 단자를 상기 제1 버스 바에 선택적으로 연결하기 위한 제1 접합부를 포함하고, 후행 모듈의 제2 단자는 상기 제2 단자를 상기 제2 버스 바에 선택적으로 연결하기 위한 제2 접합부를 포함한다.
각각의 모듈의 제1 단부는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서의 선행 모듈일 때 제1 단부를 제1 버스 바에 전기적으로 연결하기 위한 제1 접합부를 포함할 수 있다. 각각의 모듈의 제2 단부는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 제2 단자를 제2 버스 바에 전기적으로 연결하기 위한 제2 접합부를 포함할 수 있다.
모듈 간 레일 또는 각각의 모듈 간 레일은 적어도 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 연관된 모듈의 제1 또는 제2 단자를 연관된 모듈의 제2 또는 제1 단자 각각에 전기적으로 연결하기 위한 제3 접합부를 포함할 수 있다.
n개의 모듈들은 n개의 모듈들의 마이너 유닛(minor unit)을 형성하기 위해 직렬로 전기적으로 연결될 수 있으며 여기서 n은 정수이다. n개의 모듈들의 마이너 유닛은 각각 n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 적어도 한번 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있으며 여기서 m은 정수이다. "m"은 2이상인 정수일 수 있다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 n X m 모듈들의 메이저 유닛(major unit)을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 형태에서, 캐리어 기판은 금속 또는 플라스틱들과 같은 굽힘가능한 포일(foil)을 포함할 수 있다.
각각의 광전지 모듈은 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 직렬로 전기적으로 연결되는 복수의 광전지 셀들을 포함할 수 있다.
각각의 모듈 간 레일은 인쇄된 전도성 재료를 포함할 수 있다.
각각의 제1 및 제2 버스 바는 인쇄된 전도성 재료, 라미네이팅된 금속 포일 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
제1 모듈 단자는 제2 모듈 단자에 대해 양의 전위를 갖도록 배열될 수 있다. 제1 버스 바는 제2 버스 바에 대해 양의 전위를 갖도록 배열될 수 있다.
제1 접합부는 제1 모듈 단자와 제1 버스 바 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프를 통해 이루어질 수 있다.
대안적으로, 제1 접합부는 제1 모듈 단자와 제1 버스 바 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서 선행 모듈일 때 유지되고, 상기 링크는 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서 선행 모듈이 아닐 때 단절된다.
제2 접합부는 상기 제2 모듈 단자와 상기 제2 버스 바 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있으며, 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 이루어진다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프를 통해 이루어질 수 있다.
대안적으로, 제2 접합부는 제2 모듈 단자와 제2 버스 바 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 유지되고, 링크는 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈이 아닐 때 단절된다.
제3 접합부는 제1 또는 제2 모듈 단자와 인접한 모듈의 모듈 간 레일 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 이루어진다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프를 통해 이루어질 수 있다.
대안적으로, 제3 접합부는 상기 제1 또는 제2 모듈 단자와 인접한 모듈의 모듈 간 레일 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 유지되고, 상기 링크는 연관된 모듈이 인접한 모듈과 직렬로 연결되지 않을 때 단절된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치가 제공되며, 상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들을 운반하며, 인쇄된 구조체들은:
복수의 유닛들 - 각각의 유닛은 복수의 인쇄된 광전지 모듈들을 포함하며, 각각의 모듈은 제1 및 제2 모듈 단자들, 및 각각의 광전지 셀이 인접한 광전지 셀과 직렬로 전기적으로 연결되도록 광전지 모듈의 제1 및 제2 모듈 단자들 사이의 복수의 인쇄된 광전지 셀들을 포함함 -;
복수의 유닛들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 인쇄된 버스 바 - 제1 버스 바는 유닛에서 선행 광전지 모듈의 제1 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -;
복수의 유닛들의 다른 측면을 따라 연장되는 제2 인쇄된 버스 바 - 제2 버스 바는 유닛에서 후행 광전지 모듈의 제2 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -;
각각의 광전지 모듈과 연관되고 광전지 모듈들 외부의 인쇄된 구조체들 상에 위치되는 모듈 간 레일 - 상기 모듈 간 레일은 광전지 모듈들이 초기에 서로 분리되도록 링크가능한 갭을 포함하며, 하나의 광전지 모듈은 적어도 제1 또는 제2 버스 바에 대한 전기적 연결이 제조 동안 및 인쇄된 구조체들에 대한 보호 코팅의 도포 전에, 제1 또는 제2 단자를 통해 설정될 때 각각의 링크가능한 갭에 걸친 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프에 의해 직렬로 인접한 광전지 모듈들에 선택적으로 연결가능함 -을 포함한다.
캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치가 본원에 더 개시되며, 상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들을 운반하며, 인쇄된 구조체들은:
복수의 유닛들 - 각각의 유닛은 복수의 인쇄된 광전지 모듈들을 포함하며, 각각의 모듈은 제1 및 제2 모듈 단자들, 및 각각의 광전지 셀이 인접한 광전지 셀과 직렬로 전기적으로 연결되도록 광전지 모듈의 제1 및 제2 모듈 단자들 사이의 복수의 인쇄된 광전지 셀들을 포함함 -;
복수의 유닛들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 인쇄된 버스 바 - 제1 버스 바는 유닛에서 선행 광전지 모듈의 제1 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -;
복수의 유닛들의 다른 측면을 따라 연장되는 제2 인쇄된 버스 바 - 제2 버스 바는 유닛에서 후행 광전지 모듈의 제2 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -;
각각의 광전지 모듈과 연관되는 모듈 간 레일을 포함하고,각각의 광전지 모듈과 연관되고 광전지 모듈들 외부의 인쇄된 구조체들 상에 위치되는 모듈 간 레일을 포함하고,
x개의 모듈들 - x는 1보다 더 큰 정수 -은 광전지 모듈들의 세트를 형성하기 위해 연결된 모듈 간 레일들을 통해 서로 직렬로 또는, 직렬 및 병렬로 전기적으로 연결되고, 레일 접합부를 포함하는 인접한 모듈 간 레일은 상기 제1 또는 제2 버스 바에 대한 전기적 연결이 인쇄된 구조체들에 대한 보호 코팅의 도포 전에, 상기 제1 또는 제2 모듈 단자를 통해 설정될 때 광전지 모듈들의 인접한 세트를 선택적으로 연결하도록 적응된다.
광전지 셀들은 직렬로 서로 연결될 수 있다. 각각의 광전지 셀은 제1 및 제2 셀 전극을 포함할 수 있으며, 제1 전극은 제2 셀 전극에 대해 양의 전위를 갖고 선행 광전지 셀의 제1 셀 전극은 직렬로 제1 모듈 단자를 형성하고 후행 광전지 셀의 제2 셀 전극은 직렬로 제2 모듈 단자를 형성한다. 광전지 장치는: 모듈에서 셀들의 수를 선택하고/하거나; 유닛에서 모듈들의 수를 선택함으로써 선택적 전기 전압 또는 전류를 제공하기 위해 주문형으로 인쇄될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 광전지 모듈은 직렬로 전기적으로 연결되는 8개보다 많은 광전지 셀들을 포함한다.
일 실시예에서, 각각의 광전지 모듈은 제1 및 제2 버스 바들에 수직으로 배향된다.
상술된 바와 같은 인쇄된 광전지 장치 및 주문형으로 선택된 제1 단자들과 제1 버스 바 사이 및 선택된 제2 단자들과 제2 버스 바 사이 및 레일 접합부들 사이에 연결들(connections)을 형성하도록 적응되는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프와 같은 전도성 재료를 포함하는 부품들(parts)의 키트가 또한 본원에 개시된다.
캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치가 본원에 더 개시되며, 상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들을 운반하며, 인쇄된 구조체들은:
복수의 광전지 모듈들 - 각각의 모듈은 제1 및 제2 단자들을 포함하고 복수의 광전지 셀들은 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 전기적으로 연결됨 -;
광전지 모듈들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 버스 바;
상기 광전지 모듈들의 다른 측면들을 따라 연장되는 제2 버스 바; 및
복수의 모듈 간 레일들 - 각각의 모듈 간 레일은 광전지 모듈과 연관됨 -을 포함하며,
복수의 광전지 모듈들은 하나 이상의 유닛들로서 배열되며, 각각의 유닛은 n개의 모듈들에 의해 서로 전기적으로 연결되거나 이격되는 선행 모듈 및 후행 모듈을 포함하되, n은 정수이고;
모듈들은 상기 모듈 간 레일과 연관되는 접합부들을 통해 직렬로, 또는 직렬 및 병렬로 연결되고;
선행 모듈의 상기 제1 단자는 상기 제1 버스 바에 전기적으로 연결되고 후행 모듈의 제2 단자는 상기 제2 버스 바에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술된 바와 같은 광전지 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 방법은 하기 단계들: 즉,
기판 상에 제1 전도성 전극 층을 형성하는 단계;
제1 전도성 전극 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 제1 전하 선택 층을 형성하는 단계;
제1 전하 선택 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 광활성 층을 형성하는 단계;
광활성 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 제2 전하 선택 층을 형성하는 단계;
- 제1 전도성 전극 층, 제1 전하 선택 층, 광활성 층, 및 제2 전하 선택 층 중 하나 이상은 코팅 공정을 통해 형성됨 -;
개별 광전지 모듈들을 부분적으로 형성하는 이산(discrete) 층 섹션들을 생성하는 상기 기판을 따라 미리 결정된 간격들에서 형성된 층들의 일부들을 제거하는 단계; 및
광전지 모듈들, 모듈 간 레일들 및 버스 바들을 형성하기 위해 별개의 층 섹션들에 걸쳐 부분적으로 제2 전도성 전극 층을 인쇄하는 단계를 포함한다.
본 발명의 더 다른 양태에 따르면, 상술된 바와 같은 광전지 장치를 제조하는 방법에 제공되며, 방법은 기판 상에 광전지 모듈들, 모듈 간 레일들 및 버스 바들을 형성하는 단계를 포함하며, 형성 단계는 선택적으로 구성가능한 접합부들을 정의하는 단계를 포함한다.
캐리어 기판 상에 광전지 장치를 제조하기 위한 방법이 또한 본원에 개시되며, 방법은 하기 단계들: 즉,
상기 캐리어 기판을 제공하는 단계;
상기 기판 상에 복수의 광전지 모듈들을 인쇄하는 단계 - 각각의 모듈은 제1 및 제2 단자들을 포함하고 하나 이상의 광전지 셀들은 상기 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 전기적으로 연결됨 -;
상기 캐리어 기판을 따라 연장되는 제1 버스 바를 인쇄하고 일 측면 상에 광전지 모듈들을 플랭킹(flanking)하는 단계;
상기 캐리어 기판을 따라 제2 버스 바를 인쇄하고 다른 측면 상에 광전지 모듈들을 플랭킹하는 단계;
상기 기판 상에 복수의 모듈 간 레일들을 인쇄하는 단계 - 각각의 모듈 간 레일은 각각의 광전지 모듈과 연관됨 -; 및
상기 모듈 단자들, 상기 모듈 간 레일들 및/또는 상기 버스 바들과 연관되는 복수의 접합부들을 인쇄하는 단계 - 상기 접합부들은 주문형으로 상기 광전지 모듈들을 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결하도록 적응됨 -를 포함한다.
선택적으로, 각각의 모듈의 제1 단자는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서 선행 모듈일 때 상기 제1 단자를 상기 제1 버스 바에 전기적으로 연결시키기 위한 제1 접합부를 포함하고, 각각의 모듈의 상기 제2 단자는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 상기 제2 단자를 상기 제2 버스 바에 전기적으로 연결하기 위한 제2 접합부를 포함한다.
선택적으로, 또는 각각의 모듈 간 레일은 적어도 연관된 모듈이 상기 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 연관된 모듈의 제1 또는 제2 단자를 인접한 모듈의 제2 또는 제1 단자 각각에 전기적으로 연결하기 위한 제3 접합부를 포함한다.
선택적으로, n개의 모듈들은 n개의 모듈들의 마이너 유닛을 형성하기 위해 직렬로 전기적으로 연결가능하고, n은 정수이다. n개의 모듈들의 마이너 유닛은 각각 n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 적어도 한번 상기 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있고, m은 정수이다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 n X m 모듈들의 메이저 유닛을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결가능할 수 있다.
일 실시예에서, 캐리어 기판은 굽힘가능한 포일을 포함할 수 있다. 방법은 롤을 형성하기 위해 굽힘가능한 포일을 롤링 업(rolling up)하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 모듈은 상기 제1 및 제2 모듈 단자들 사이에 직렬로 전기적으로 연결되는 복수의 광전지 셀들을 포함한다. 각각의 모듈 간 레일은 인쇄된 전도성 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 각각의 상기 제1 및 제2 버스 바는 인쇄된 전도성 재료, 라미네이팅된 금속 포일 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
전형적으로, 제1 모듈 단자는 상기 제2 모듈 단자에 대해 양의 전위를 갖는다. 또한, 제1 버스 바는 상기 제2 버스 바에 대해 양의 전위를 가질 수 있다.
제1 접합부는 상기 제1 모듈 단자와 상기 제1 버스 바 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트를 통해 이루어질 수 있다. 제1 접합부는 제1 모듈 단자와 상기 제1 버스 바 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서 선행 모듈일 때 유지될 수 있고, 상기 링크는 연관된 모듈이 모듈들의 유닛의 일 단부에서 선행 모듈이 아닐 때 단절될 수 있다.
제2 접합부는 상기 제2 모듈 단자와 상기 제2 버스 바 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있으며, 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 이루어진다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트를 통해 이루어질 수 있다. 제2 접합부는 상기 제2 모듈 단자와 상기 제2 버스 바 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈일 때 유지되고, 상기 링크는 연관된 모듈이 모듈들의 상기 유닛의 다른 단부에 위치되는 후행 모듈이 아닐 때 단절된다.
제3 접합부는 상기 제1 또는 제2 모듈 단자와 인접한 모듈의 모듈 간 레일 사이에 전기적으로 링크가능한 적어도 하나의 갭을 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 관련 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 이루어진다. 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트를 통해 이루어질 수 있다. 제3 접합부는 상기 제1 또는 제2 모듈 단자와 인접한 모듈의 모듈 간 레일 사이에 단절가능한 링크를 포함할 수 있으며, 상기 링크는 적어도 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 유지되고, 상기 링크는 연관된 모듈이 인접한 모듈과 직렬로 연결되지 않을 때 단절된다.
이제, 본 발명의 특정 실시예들은 예로서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 실시예들은 단지 예시로서 주어지고 본 발명은 이러한 예시에 의해 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 도면들에서:
도 1a는 4개의 셀들이 직렬로 연결되는 PV 모듈의 예를 도시한다.
도 1b는 PV 모듈의 단면을 도시한다.
도 1c는 PV 셀의 구조의 상세들을 도시한다.
도 2a는 양방향 무한 상호연결된 PV 모듈들의 예를 도시한다.
도 2b는 단반향 무한 상호연결된 PV 모듈들의 예를 도시한다.
도 3은 3개의 직렬 연결된 모듈들을 갖는 하이브리드 설계에서의 PSF 레이아웃(layout)의 예를 도시한다.
도 4는 2개의 채널들로 구성되는 하이브리드 설계에서의 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 5a는 모듈 간 레일들 및 모듈들과 버스 바들 사이를 위한 링크가능한 갭들을 갖는 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 5b는 갭들이 가교화된 후 도 5a의 레이아웃을 도시한다.
도 6은 단순한 라인 또는 복잡한 형상들을 포함하는 링크가능한 갭들의 예들을 도시한다.
도 7a는 모듈 간 레일들 및 모듈들과 버스 바들 사이를 위한 단절가능한 링크들을 갖는 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 7b는 링크들이 단절된 후 도 7a의 레이아웃을 도시한다.
도 8a는 모듈 간 레일들을 위한 링크가능한 갭들을 갖는 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 8b는 모듈들, 모듈 간 레일들 및 버스 바들 사이에 링크가능한 갭들을 갖는 대안적인 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 8c는 갭들이 가교화되거나 연결된 후 도 8b의 레이아웃을 도시한다.
도 9a는 선행 모듈(L)과 후행 모듈(T) 사이의 직렬 연결들을 위한 링크가능한 갭들을 갖는 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 9b는 선행 모듈(L)과 후행 모듈(T) 사이의 직렬 연결들을 위한 링크가능한 갭들을 또한 갖는, 도 9a에 대한 대안적인 PSF 레이아웃을 도시한다.
도 10a는 일 실시예에 따른 3개의 전기적으로 연결된 모듈들을 포함하는 광전지 모듈 또는 유닛의 예를 도시한다.
도 10b는 다른 실시예에 따른 4개의 전기적으로 연결된 모듈들을 포함하는 광전지 모듈 또는 유닛의 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄된 태양광 필름을 위한 제조 공정에서의 단계들을 예시하는 개략적인 다이어그램을 도시한다.
도 12a는 코팅 공정 후 제1 전도성 전극 층(11), 제1 전하 선택 층(12), 광활성 층(13) 및 제2 전하 선택 층(14) 각각을 운반하는 광전지 장치의 기판의 단면의 평면도를 예시한다.
도 12(b)는 각각의 층(11 내지 14)의 관련 부분들이 개별 광전지 모듈들을 위한 베이시스(basis)를 형성하기 위해 에칭 공정을 통해 제거된 후 도 12a에 도시된 기판을 예시한다.
본 발명은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 특정 실시예들이 도면들에서 예들로서 도시되었고 본원에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 개시되는 특정 형태들에 제한되도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 커버하는 것이다.
바람직한 실시예들의 설명
정의들
광전지 셀
본 발명의 맥락에서, 용어 '광전지 셀'은 그것의 표면 상에 충돌하고 흡수시 외부 회로의 주어진 전압에서 전류의 형태의 전기 에너지로 변환되는 광을 변환하는 하나 이상의 엘리먼트들(elements)을 포함하는 유닛을 나타낸다.
광전지 모듈
본 발명의 맥락에서, 용어 '광전지 모듈'은 복수의 광전지 셀들을 포함하는 모듈을 나타낸다.
모듈 단자
본 발명의 맥락에서, 용어 '모듈 단자'는 광전지 모듈의 출력 단자를 나타낸다. 광전지 모듈은 2개의 모듈 단자들 예를 들어 양극 단자 및 음극 단자를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 광전지 모듈에서, 광전지 모듈은 하나의 양극 모듈 단자 및 하나의 음극 모둘 단자를 포함하며 그 사이에 광전지 셀들이 배열된다.
인쇄(Printed)
본 발명의 맥락에서, 용어 '인쇄'는 회전 스크린 인쇄(rotary screen printing), 평탄 베드 스크린 인쇄(flat bed screen printing), 그라비어 인쇄(gravure printing), 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing), 잉크젯 인쇄(inkjet printing), 슬롯-다이(slot-die) 코팅, 나이프 코팅(knife coating), 블레이드 코팅(blade coating), 바 코팅(bar coating) 및 코일 코팅(coil coating)과 같은, 임의의 종류의 전사 공정(transfer process)를 나타낸다.
웹(Web)
본 발명의 맥락에서, 용어 '웹'은 금속 포일 또는 플라스틱 포일과 같은 재료의 얇은 시트를 나타낸다. 일 실시예에서, 웹은 0.9 mm 미만, 또는 0.8 mm 미만, 또는 0.75 mm 미만, 또는 0.7 mm 미만, 또는 0.6 mm 미만, 또는 0.5 mm 미만, 또는 0.4 mm 미만, 또는 0.3 mm 미만, 또는 0.25 mm 미만, 또는 0.2 mm 미만, 또는 0.1 mm 미만을 포함하는, 1 mm 미만인 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 웹은 굽힘가능한 재료로 이루어질 수 있고 500 mm 미만, 또는 250 mm 미만, 또는 125 mm 미만, 또는 100 mm 미만, 또는 75 mm 미만, 또는 50 mm 미만, 또는 40 mm 미만, 또는 30 mm 미만, 또는 25 mm 미만, 또는 20 mm 미만, 또는 15 mm 미만, 또는 10 mm 미만, 또는 5 mm 미만을 포함하는, 1000 mm 미만의 굽힘 반경을 가질 수 있다.
굽힘 반경
본 발명에 대한 맥락에서, 용어 '굽힘 반경'은 곡률 내부에서 측정되는 최소 측정치(measure)을 나타내며, 이에 의해 재료는 파손, 손상되는 것 또는 단축된 수명을 갖는 것 없이 굽혀질 수 있다. 일 실시예에서, 재료는 소성 변형되는 것 없이 이러한 반경으로 만곡될 수 있으며, 즉, 재료는 이러한 반경으로 굽혀질 때 탄성적으로만 변형될 수 있다. 따라서, 재료의 굽힘 반경이 작으면 작을수록, 재료가 보다 유연하고 굽힘가능하다는 것이 이해될 수 있다. 유사하게, 굽힘 반경이 크면 클수록, 재료가 더 강직하다는 것이 이해될 수 있다.
웹의 굽힘 반경을 테스트하는 하나의 방법은 굽힘 반경에 대응하는 반경을 갖는 실린더를 제공하는 것일 수 있다. 후속으로, 웹은 실린더를 중심으로 굽혀질 수 있다. 일 예로서, 25 mm의 반경을 갖는 실린더가 제공될 수 있고 후속으로, 웹은 실린더를 중심으로 굽혀질 수 있다. 최종적으로, 광전지 모듈은 그것이 여전히 기능하고 있는지, 즉, 굽혀지지 않았던 웹과 동일한 양의 전기를 생성할 수 있는지를 판단하기 위해 테스트될 수 있다.
유기(Organic)
본 발명의 맥락에서, 용어 '유기'는 포화 또는 불포화될 수 있고 반도체 속성들을 전달하기 위해 공액 방식(conjugated fashion)으로 연결될 수 있는 탄소-탄소 결합들을 통해 구축되는 분자들을 포함하는 재료를 나타낸다. 유기 재료들은 하나 이상의 다른 엘리먼트들 예컨대 수소, 질소, 산소, 황, 셀레늄, 인 및 금속 이온을 포함할 수 있다.
본 발명은 가요성 기판들 상에 인쇄함으로써 생성되는 용액 처리된 태양광 셀들을 포함하는 인쇄된 태양광 필름들(printed solar films, PSFs)에 대한 상호연결 방법을 제공할 수 있다. 유기 태양광 셀들, 유기-무기 하이브리드 페로브스카이트 태양광 셀들; 무기 나노 입자 기반 태양광 셀들을 포함하는 용액 처리된 태양광 셀들은 전형적으로 투명 전도성 전극들(transparent conducting electrodes, TCEs) 상에 제조된다.
도 1a는 직렬 연결로 4개의 셀들을 갖는 TCE 기반 PV 모듈의 예를 도시하고 도 1b는 PV 모듈의 단면을 도시한다. 연구 실험실에서, 디바이스들은 전형적으로 작은 면적의 단일 셀들로서 제조된다. 대조적으로, 셀들의 직렬-상호연결은 TCE들의 제한된 전도성으로 인해 큰 면적 디바이스에 대해 요구된다. TCE들의, 소위 옴 손실들(ohmic losses)로서 지칭되는, 높은 저항률에서 비롯되는 손실들은 셀 폭이 센티미터 스케일보다 더 클 때 상당하게 될 수 있다. 따라서, 도 1a에 도시된 바와 같은 스트라이프형 패턴 설계는 전형적으로 큰 면적 TCE 기반 디바이스를 제조하기 위해 사용된다.
도 1c는 PV 셀의 구조의 상세들을 단면으로 도시한다. 단면은 기판(10), 전도성 전극(11), 전하 선택 층(12), 광활성 층(13), 전하 선택 층(14) 및 전도성 전극(15)을 포함한다.
기판(10)은 절연 코팅 및 가요성 유리들을 갖는 PET, PEN과 같은 플라스틱 재료 및 폴리이미드 금속 포일들을 포함할 수 있다. 전도성 전극(11)은 전형적으로 인듐 도핑된 산화 주석(Indium doped tin oxide, ITO)을 포함한다. 대안적으로, 다른 금속 산화물들, 전도성 폴리머들, 금속 나노와이어 및 복합재(composite)(다른 전도성 재료들을 갖는 금속 그리드)가 사용될 수 있다. 투명한 상단 전극을 갖는 상단 조명 디바이스의 경우, 전도성 전극(11)은 불투명 금속들을 포함할 수 있다.
전하 선택 층(12)(또한 버퍼 층 또는 전하(전자, 정공) 수송 층으로 지칭됨)은 디바이스가 층(12) 없이 동작할 수 있음에 따라 선택적이다. 재료들은 전형적으로 금속 산화물들 또는 유기 반도체들을 포함할 수 있다. 이중 또는 삼중 층들 및/또는 복합 재료들이 또한 사용될 수 있다.
전도성 전극(15)은 전도성 전극(11)에 사용되는 것과 유사한 재료를 포함할 수 있다. TCE가 전도성 전극(11)에 대해 사용될 때, 전도성 전극(15)은 불투명 도체를 포함할 수 있다.
모듈 설계는 적용 면적이 작고(전형적으로 A3 크기보다 더 작음) 전형적으로 시트 형태로 사용될 때 주로 유용하다. 큰 면적 적용의 경우, 태양광 셀들은 전통적으로 롤-투-롤 공정을 통해 롤 형태의 긴 필름들 상에 생산된다. 모듈 패턴은 처리 방향을 따라 반복되고 직렬-연결될 수 있다.
상술된 바와 같이, 큰 셀 면적으로부터의 높은 전류로 인한 옴 손실들을 겪는 것 없이 상대적으로 높은 전압을 생산하기 위해 무한 설계로서 지칭되는 셀들의 무한 상호연결을 사용하는 실용적인 상호연결 방법이 개발되었다. 무한 설계가 실용적이고 유용하지만, 상술된 바와 같이 실제 적용들에서 제한들이 존재한다.
종래의 시트 모듈 및 무한 설계들의 제한들을 해결하기 위해, 본 발명은 하이브리드 상호연결 설계를 제안한다. 제안된 하이브리드 설계는 도 3 내지 도 7을 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이 반복된 유닛 모듈들, 모듈 간 레일들 및 병렬 버스 바들을 포함한다.
도 3은 마이너 유닛(minor unit)을 형성하기 위해 모듈 간(inter-module) 레일들(34)을 통해 직렬로 연결되는 3개의 모듈들(31-33)을 갖는 하이브리드 설계(30)에서의 PSF 레이아웃의 예를 도시하며 여기서 마이너 유닛들은 메이저 유닛을 형성하기 위해 버스 바들(35, 36)에 병렬-연결된다. 버스 바들(35, 36) 사이의 원하는 출력 전압은 반복하는 마이너 유닛에서 직렬-연결된 모듈들의 수를 선택함으로써 결정될 수 있다. 각각의 마이너 유닛의 선행(leading) 및 후행(trailing) 모듈들은 전력이 버스 바들(35, 36) 상의 임의의 포인트에서 수집될 수 있도록 버스 바들(35, 36)에 연결될 수 있다. 하이브리드-상호연결 설계는 도 2a에 도시된 양방향 설계와 같은 다중-채널 설계들과 함께 사용될 수 있다.
3개의 광전지 모듈들(31-33) 각각은 직렬로 연결되는 복수의 광전지 셀들(37)을 포함한다. 예시적 목적들을 위해, 9개의 광전지 셀들이 각각의 광전지 모듈에 도시된다. 그러나, 실제로, 임의의 적합한 수의 광전지 셀들이 각각의 광전지 모듈에 포함될 수 있다. 전형적으로, 5개 내지 20개의 광전지 셀들(37)이 예를 들어 기판(38)이 대략 30cm의 폭(W)을 갖는 경우, 각각의 모듈(31-33)에 포함된다. 일 실시예에서, 5개의 광전지 셀들(37)이 각각의 모듈(31-33)에 포함된다. 다른 실시예에서, 16개의 광전지 셀들(37)이 각각의 모듈(31-33)에 포함된다. 추가 실시예에서, 20개의 광전지 셀들(37)이 각각의 모듈(31-33)에 포함된다. 다른 실시예들에서, 더 많은 광전지 셀들(37)이 특히 기판(38)의 폭(W)이 증가되는 경우, 각각의 모듈(31-33)에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 유리하게는 광전지 모듈들 사이의 연결들이 임의의 적용에 적합하도록 하기 위해 임의의 맞춤형(custom) 출력을 제공하도록 유연한 방식으로 선택적으로 구성되는 것을 허용한다는 점이 적어도 도 3으로부터 보다 명확하게 이해될 수 있다. 광전지 셀들 및 모듈들의 크기, 배열 및 구성으로 인해, 예를 들어, 모듈 간 레일들 및 접합부들을 사용하여 광전지 모듈들 사이의 직렬/병렬 연결들을 선택적으로 구성하는 것은 개별 광전지 셀들 사이의 연결들을 변경함으로써 유사한 결과를 달성하기 위해 시도하는 것보다 훨씬 더 용이할 것이라는 점이 밝혀졌다.
도 4는 2개의 채널들(41, 42)로 구성되는 하이브리드 설계(40)에서의 PSF 레이아웃을 도시한다. 하이브리드 설계는 스크린 인쇄와 같은 임의의 공지된 산업 또는 대량 제조 방법에 의해 레일들 및/또는 버스 바들 및 연결들 및/또는 접합부들을 인쇄하고 아래에 설명되는 바와 같은 다양한 방법들을 사용하여 대량-생산된 연결들 또는 접합부들을 수정함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 작은 갭들은 모듈 간 연결들 및 유닛 모듈들과 버스 바들 사이에 제공될 수 있으며, 이는 가교(bridge), 링크 또는 충전이 용이할 수 있다. 갭들은 용액 디스펜서, 스탬프, 슬롯 다이, 스프레이, 브러시 및 잉크 젯 인쇄와 같은 다양한 툴들을 사용하여 전도성 잉크로 가교되거나, 링크되거나 충전될 수 있다. 갭들은 또한 전도성 테이프들 및/또는 스티커들을 통해 가교되거나 링크될 수 있다.
도 5a는 모듈 간 레일들(52)과 연관되는 링크가능한 갭들(51) 및 모듈들(55)과 버스 바들(56, 57) 사이의 링크가능한 갭들(53, 54)을 갖는 PSF 레이아웃(50)을 도시한다.
갭들(51)은 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 연관된 모듈 단자에 전기적으로 링크 가능하다.
갭들(53)은 연관된 모듈이 인접한 모듈에 병렬로 연결될 때 버스 바(56)에 전기적으로 링크가능하다.
갭들(54)은 연관된 모듈이 인접한 모듈에 병렬로 연결될 때 버스 바(57)에 전기적으로 링크가능하다. 각각의 경우에서, 링크는 전도성 페이스트 등을 통해 이루어질 수 있다.
도 5b는 갭들(51, 53, 54)이 전도성 페이스트를 통해 가교되거나 연결된 후 동일한 레이아웃(50)을 도시한다. 갭들(51, 53, 54)이 가교된 후; 레이아웃(50)은 도 5a의 예에서 도시된 바와 같이 직렬로 연결되는 3개의 모듈들을 포함하는 마이너 유닛(58)을 형성한다. 마이너 유닛들(58)은 각각 3개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들 형성하기 위해 적어도 한번 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있으며 여기서 m은 정수이다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 3 X m 모듈들의 메이저 유닛을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 갭(51, 53, 54)은 단순한 직선 라인(60)(도 6a)을 포함할 수 있거나(도 6a) 그것은 갭들을 연결 또는 가교시 허용 오차(error tolerance)를 더 양호하게 수용하기 위해 보다 복잡한 형태들(61-63)(도 6b 내지 도 6d)을 포함할 수 있다. 각각의 갭은 전도성 페이스트 등을 통해 가교 또는 연결될 수 있다.
다른 실시예들에서, 모든 광전지 모듈들은 초기에 단절가능한 링크들을 통해 연결되고 또한 버스 바들에 병렬 연결될 수 있다. 모듈 간 레일들과 버스 바들 사이의 연결들은 그 후에 반복 유닛에서 직렬-연결된 유닛 모듈들의 수를 결정하기 위해 임의의 수의 방식들로 분리 또는 단절될 수 있다. 연결들은 레이저 스크라이빙, 기계적 스크라이빙 및/또는 화학적 에칭을 통해 단절될 수 있다.
도 7a는 모듈 간 레일들(72)과 연관되는 단절가능한 링크들(71) 및 모듈들(75)과 버스 바들(76, 77) 사이의 단절가능한 링크들(73, 74)을 갖는 PSF 레이아웃(70)을 도시한다.
링크들(71)은 연관된 모듈들이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 유지된다. 링크들(71)은 연관된 모듈이 인접한 모듈과 병렬로 연결될 때 단절된다.
링크들(73, 74)은 연관된 모듈이 인접한 모듈에 병렬로 연결될 때 유지된다. 링크들(73, 74)은 연관된 모듈이 인접한 모듈에 직렬로 연결될 때 단절된다.
도 7b는 링크들(71, 73, 74)이 단절된 후 동일한 PSF 레이아웃(70)을 도시한다. 링크들(71, 73, 74)이 단절된 후; 레이아웃(70)은 도 7b의 예에서 도시된 바와 같이 직렬로 연결되는 3개의 모듈들을 포함하는 마이너 유닛(78)을 형성한다. 마이너 유닛들(78)은 각각 3개의 모듈들의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 적어도 한번 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있으며 여기서 m은 정수이다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 3 X m 모듈들의 메이저 유닛을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8a는 모듈 간 레일들(83)과 연관되는 링크가능한 갭들(82)을 갖는 복수의 모듈들(81)을 포함하는 PSF 레이아웃(80)을 도시한다. 갭들(82)은 적어도 모듈들의 연관된 모듈/유닛이 모듈들의 인접한 모듈/유닛에 직렬로 연결될 때 전기적으로 링크가능하다.
도 8b는 모듈 간 레일들(83)과 연관되는 링크가능한 갭들(82), 모듈 단자들(86, 87)과 연관되는 링크가능한 갭들(84, 85) 및 모듈 단자들(86, 87)과 버스 바들(90, 91) 사이의 링크가능한 갭들(88, 89)을 포함하는 대안적인 PSF 레이아웃(80)을 도시한다. 갭들(82)은 적어도 모듈들의 연관된 모듈/유닛이 모듈들의 인접한 모듈/유닛에 직렬로 연결될 때 전기적으로 링크가능하다. 모듈 단자들(86, 87)과 연관되는 갭들(84, 85)은 적어도 연관된 모듈이 인접한 모듈에 병렬로 연결될 때 전기적으로 링크가능하다.
갭들(88)은 적어도 모듈들의 연관된 선행 모듈 또는 유닛이 모듈들의 인접한 모듈/유닛에 병렬로 연결될 때 버스 바(90)에 전기적으로 링크가능하다. 유사하게, 갭들(89)은 적어도 모듈들의 연관된 후행 모듈/유닛이 모듈들의 인접한 모듈/유닛에 병렬로 연결될 때 버스 바(91)에 전기적으로 링크가능한다. 각각의 경우에서, 링크는 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프 등을 통해 이루어질 수 있다.
도 8c는 갭들(82, 84, 85, 88 및 89)이 전도성 페이스트를 통해 주문형으로 가교 또는 연결된 후(또는 경우에 따라서 분리된 상태로 남겨진 후) 동일한 레이아웃(80)을 도시한다. 갭들이 가교된(또는 분리된 상태로 남겨진) 후; 레이아웃(80)은 직렬로 연결되는 2개의 모듈들을 각각 포함하는 마이너 유닛들(92, 93)을 형성한다. 마이너 유닛들(92, 93)은 각각 2개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 캐리어 기판을 따라 반복될 수 있으며 여기서 m은 정수이다. n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 2 X m 모듈들의 메이저 유닛을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9a는 모듈 간 레일들(83)과 연관되는 링크가능한 갭들(82), 및 선행 모듈(L)과 후행 모듈(T) 사이의 직렬 연결을 위한, 모듈 단자들(86, 87)과 버스 바들(90, 91) 사이의 링크가능한 갭들(88, 89)을 갖는 복수의 모듈들(81)을 포함하는 PSF 레이아웃(80)을 도시한다.
도 9b는 모듈 단자들(86, 87) 사이의 링크가능한 갭들(82), 및 선행 모듈(L)과 후행 모듈(T) 사이의 직렬 연결을 위한 모듈 단자들(86, 87)과 버스 바들(90, 91) 사이의 링크가능한 갭들(88, 89)을 갖는 복수의 모듈들(81)을 포함하는 대안적인 PSF 레이아웃(80)을 도시한다.
도 10a는 광전지 모듈 또는 3개의 전기적으로 상호연결된 광전지 모듈들의 유닛의 예시적 PSF 레이아웃(80)을 도시한다. 3개의 모듈들(81)의 유닛은 접합부(88')을 통해 버스 바(90)에 연결되는 선행 유닛(L1) 및 접합부(89')을 통해 버스 바(91)에 연결되는 후행 유닛(T)과 함께 도시되며, 모듈들(L1, N 및 T)은 접합부(82')을 통해 서로 직렬로 연결된다. L1과 T 사이의 다른 접합부들(84, 85, 88 및 89)은 분리된 상태로 남아 있다. L2는 별도 유닛의 일부를 형성할 것이다.
도 10b는 광전지 모듈 또는 4개의 전기적으로 연결된 모듈들을 포함하는 유닛의 예시적 PSF 레이아웃(80)을 도시한다. 4개의 모듈들(81)의 유닛은 접합부(88')을 통해 버스 바(90)에 연결되는 선행 유닛(L1) 및 접합부(89')을 통해 버스 바(91)에 연결되는 후행 유닛(T)과 함께 도시된다. 모듈들(L1 및 N1, 그리고 N2 및 T)은 접합부들(84' 및 85')을 통해 병렬로 서로 연결된다. 모듈들(N1 및 N2)은 접합부(82')을 통해 직렬로 서로 연결된다. L1과 T 사이의 다른 접합부들(82, 84, 85, 88 및 89)은 분리된 상태로 남아 있다.
추가 실시예들에서, 광전지 모듈들은 도 5 내지 도 10을 참조하여 상술된 바와 같은 링크가능한 갭들 및 단절가능한 링크들을 포함하는 방법들의 조합을 통해 연결될 수 있다.
종래의 모듈 시트와 비교하여, 본 발명은 상대적으로 큰 면적 디바이스들이 생산되는 것을 허용할 수 있다. 큰 면적 태양광 셀들의 출력 전압은 제조 공정 후 또는 그 동안에 주문형으로 설정될 수 있다.
큰 면적 설치에서, 출력 전압은 안전 레벨로 설정될 수 있고/있거나 임의의 인버터 시스템과 호환가능할 수 있다. 큰 면적 설치에서, 인쇄된 태양광 필름들은 원하는 출력 전압과 관계없이 (제한된 자유도로 또는 반복 유닛의 중간이 절단될 때 일부 면적 낭비를 갖는 어느 곳에서) 원하는 길이로 절단될 수 있다.
에너지는 버스 바들 상의 임의의 곳으로부터 수집될 수 있다. PSF들 사이의 상호연결들은 병렬 방향으로의 다중 PSF들 설치와 같은 광역 적용을 위해 임의의 포인트에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 광전지 장치 및 방법은 가요성 기판들 상에서의 용액 처리된 태양광 셀들과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄된 태양광 필름(printed solar film, PSF)을 제조하는 방법(110)이 도 11을 참조하여 설명될 것이다. 방법(110)은 도 3 내지 도 10(b)를 참조하여 이전에 설명된 바와 같은 광전지 모듈들 및 광전지 장치를 집합적으로 구성하는 도 1(c)에 보다 명확하게 도시된 바와 같은 광전지 셀들을 제형화하는 적절한 층들(11 내지 15) 각각을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
제1 단계(112) 동안, 캐리어 기판(10)(예컨대 가요성 ITO 기판)이 제공된다. 예시적 목적들을 위해, 도 11에서의 기판(126)은 제조 동안에 도 11에서 화살표(128)에 의해 예시되는 바와 같은 '웹 방향(web direction)'으로 이동한다. 제1 전도성 전극 층(11)은 코팅 공정을 통해 기판(10)에 도포된다. 디스펜서(126)는 코팅 공정을 통해 제1 전도성 전극 층(11)을 도포하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide, ITO) 기반 도체들이 제1 전도성 전극 층에 대해 사용된다. 더욱이, 제1 전도성 전극 층(11)은 대략 100 nm 내지300 nm의 두께 범위로 형성된다.
일부 인쇄 공정과 달리, 이러한 코팅 공정은 유리하게는 도포된 층들의 두께의 정확한 제어를 허용한다. 특히, 코팅 공정은 균일한 층이 원하는 두께로 도포되는 것을 허용한다. 게다가, 코팅 공정은 기판이 디스펜서에 대해 이동함에 따라 각각의 층이 연속적으로 생성되는 것을 허용하며, 이는 (예를 들어, 다양한 인쇄 공정들과 비교할 때) 더 큰 효율을 허용한다.
전형적으로, 인쇄 공정들에서, '인쇄 잉크'의 액적들(droplets)은 기판 상에 분사된다. 그러한 인쇄 공정들은 인쇄된 층에서 불균일한 두께들, 및 때때로 갭들(또한 핀홀들로서 공지됨)을 생성할 수 있다. 게다가, 인쇄된 층의 두께는 특히 높은 수준의 정확도 및 균일성이 인쇄된 층의 두께에서 요구될 때, 정확하게 제어하는 것이 어렵다.
제2 단계(114) 동안, 제1 전하 선택 층(12)은 기판(10)에 걸쳐 동일한 코팅 공정을 통해 도포되고 제1 전도성 전극 층(11)을 부분적으로 커버한다. 바람직하게는, 제1 전하 선택 층(12)은 대략 10 nm 내지 1OO nm의 두께 범위로 형성된다.
제3 단계(116) 동안, 광활성 층(13)은 또한 기판(10)에 걸쳐 동일한 코팅 공정을 통해 도포되고 제1 전하 선택 층(12)을 부분적으로 커버한다. 바람직하게는, 광활성 층(13)은 대략 100 nm 내지 500 nm의 두께 범위로 형성된다.
도 11에 도시되지 않았지만, 제2 전하 선택 층(14)은 또한 기판(10)에 걸쳐 동일한 코팅 공정을 통해 도포될 수 있고 광활성 층(13)을 부분적으로 커버한다. 바람직하게는, 제2 전하 선택 층(14)은 대략 10 nm 내지 500 nm의 두께 범위로 형성된다.
두께 및 품질 제어 각각에 대해 층들(11 내지 14) 각각을 도포하기 위해 코팅 공정을 사용하는 것이 바람직하지만, 충분한 수준의 품질은 특정 인쇄 공정들을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 전하 선택 층은 적당한 전도성을 갖고 그것은 두께에 더 관대하다. 따라서, 회전 스크린 인쇄와 같은 방법들은 전하 선택 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 12(a) 및 도 12(b)에 보다 명확하게 도시된 바와 같은(또한, 도 11에 미도시된) 제4 단계(118) 동안, 코팅 단계들(112 내지 116)을 통해 도포되는 층들(11 내지 14) 중 하나 이상의 부분들은 개별 광전지 모듈들의 베이시스(basis)를 형성하기 위해 제거될 수 있다. 제거되는 층(11 내지 14)의 수는 층들(11 내지 14)의 전도성에 의존할 수 있다. 전형적으로, 도 12(b)에서 202, 204에 의해 표시되는 영역들에서의 제2 전하 선택 층(14)의 부분들이 제거된다. 일부 경우들에서, 전하 수송 층(또한, 광 활성 층(13)으로서 공지됨)의 전도성이 너무 높으면, 층들(11 내지 14)의 부분들이 도 12(a) 및 도 12(b)에서 보다 명확하게 예시되는 바와 같이 제거된다. 도 12(a)는 코팅 단계들(112 내지 116)이 완료된 후 층들(11 내지 14) 각각을 운반하는 기판(10)의 평면도를 예시한다. 도 12(b)는 각각의 층(11 내지 14)의 관련 부분들이 개별 광전지 모듈들 사이에 공간들(202, 204)을 생성하기 위해 박리 및/또는 스크레칭을 포함하는 임의의 적합한 방법을 통해 제거된 후 기판(10)을 예시한다.
제5 단계(120) 동안, 제2 전도성 전극 층(15)은 스크린 인쇄 공정을 통해 도포되며, 여기서 전도성 재료의 층은 스크린에서 메쉬로 도포되며, 스텐실(stencil)은 인쇄될 광전지 모듈 설계의 네거티브 이미지에서 스크린의 일부들을 차단함으로써 생성된다. 일 실시예에서, 광전지 모듈들은 모듈 간 레일들에서 그리고 모듈들과 버스 바들 사이에 링크가능한 갭들로 인쇄된다. 스크린 인쇄된 층의 두께는 메쉬 크기, 스크린의 두께, 인쇄된 페이스트의 고형분 함량들, 스퀴즈 각도 및 스퀴즈 압력을 포함하는 다소의 파라미터들에 의해 제어될 수 있다. 처음 2개의 파라미터들은 메이저 제어 파라미터들이다. 전형적으로, 제2 전도성 전극 층(15)의 두께는 대략 1 ㎛ 내지 10 ㎛일 수 있다. 제2 전도성 전극 층(15)은 각각의 광전지 모듈(130), 연관된 모듈 간 레일들(132) 및 버스 바들(134, 136)의 형성을 완료한다.
제6 단계(122)(또한 도 11에 미도시) 동안, 기판(10)은 원하는 길이로 절단된다. 이러한 절단 단계(122)는 또한 일부 상호연결들이 이루어진 후에 수행될 수 있다.
최종 제7 단계(124) 동안, 인접한 광전지 모듈들을 연결하기 위한 모듈 간 레일들 상의 원하는 상호연결들, 및 광전지 모듈들과 버스 바들 사이의 상호연결들은 원위(distally) 제어식 디스펜서를 사용하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 상호연결들은 전도성 테이프를 통해 형성될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 기존 전기적 연결들은 임의의 적합한 공정에 의해, 예를 들어, 에칭 및/또는 천공 공정을 통해 파단될 수 있다. 일단 상호연결들/분리들이 완료되면, 인쇄된 태양광 필름은 기판(10) 및 형성된 층들(11 내지 15)을 보호하기 위해 라미네이션 공정을 통해 캡슐화된다. 방법(110)은 유리하게는 각각의 광전지 장치의 설계가 제조 공정의 일부로서 단계(124) 동안, 및 태양광 필름의 최종 캡슐화 전에 맞춤화되는 것을 허용한다.
광전지 장치 설계로 통합되는 선택적으로 구성가능한 접합부들을 제공함으로써, 하나 이상의 템플릿(template) 또는 일반 광전지 장치 설계들은 (예를 들어, 상기 단계들(12 내지 122)을 통해) 생산 동안 이용될 수 있다. 그 다음, 각각의 광전지 장치에 대한 맞춤화된 상호연결들은 보호를 위해 인쇄된 태양광 필름을 라미네이팅하기 전에 단계(124)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계(124)에서의 디스펜서는 선택된 접합부들에서 원하는 상호연결들을 생성하기 위해 프로그래밍될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 유리하게는 라미네이션 후 추가적인 재구성에 대한 필요없이, 대량 맞춤 설계된 광전지 장치의 신속한 생산이 상이한 적용 요건들에 적합하도록 허용한다. 즉, 본 발명의 실시예들은 상이한 맞춤 설계된 광전지 장치가 상대적으로 낮은 비용들에서 유연한 방식으로 주문형으로 대량 생산되는 것을 허용한다.
용어들 "포함하다(comprise)", "포함하다(comprises)", "포함한(cmprised)" 또는 "포함하는(comprising)"은 (청구항들을 포함하는) 본 명세서에서 사용되는 경우, 그들은 언급된 특징들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들의 존재를 명시하는 것으로 해석되어야 하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들, 또는 이들의 그룹을 배제하지 않는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 제한된 수의 실시예들과 함께 설명되었지만, 상술한 설명의 관점에서 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 가능하다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있을 수 있는 바와 같은 모든 그러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.
본 출원은 하나 이상의 미래의 출원들과 관련하여 기초 또는 우선으로서 사용될 수 있고 임의의 그러한 미래의 출원의 청구항들은 본 출원에서 설명되는 임의의 하나의 특징 또는 특징들의 조합에 관한 것일 수 있다. 임의의 그러한 미래의 출원은 예로서 주어지고 임의의 미래의 출원에서 청구될 수 있는 것과 관련하여 비-제한적인, 다음 청구항들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

Claims (21)

  1. 캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치에 있어서,
    상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들을 운반하며, 상기 인쇄된 구조체들은:
    복수의 인쇄된 광전지 모듈들 - 각각의 모듈은 제1 및 제 2 모듈 단자들, 그리고 각각의 광전지 셀이 인접한 광전지 셀과 직렬로 전기적으로 연결되도록 상기 제1 및 제2 모듈 단자들 사이의 복수의 인쇄된 광전지 셀들을 포함함 -;
    상기 광전지 모듈들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 인쇄된 버스 바;
    상기 광전지 모듈들의 대향 측면을 따라 연장되는 제2 인쇄된 버스 바; 및
    복수의 모듈 간(inter-module) 레일들 - 각각의 모듈 간 레일은 광전지 모듈과 연관됨 -;을 포함하며;
    각각의 모듈 간 레일은 상기 광전지 모듈들이 초기에 상기 인쇄된 구조체에서 서로 분리되도록 링크가능한 갭으로 인쇄되고;
    상기 인쇄된 구조체들은 상기 광전지 모듈들 외부의 상기 인쇄된 구조체 상의 미리 결정된 위치들에 복수의 선택적으로 구성가능한 접합부들을 정의하며, 상기 접합부들 중 하나 이상은 광전지 모듈이 하나 이상의 모듈 간 레일들의 각각의 링크가능한 갭에 걸친 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프에 의해 인접한 광전지 모듈에 선택적으로 연결될 수 있게 하고, 모듈 단자가 상기 제1 및 제2 인쇄된 버스 바들 중 하나와 선택적으로 연결되거나 이로부터 선택적으로 분리되게 할 수 있게 하기 위하여 제조 동안 및 상기 인쇄된 구조체들에 대한 보호 코팅의 도포 전에 구성가능하게 됨으로써, 상기 광전지 모듈들이 직렬 및/또는 병렬로 선택적으로 전기 연결될 수 있는, 광전지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 선택적으로 구성가능한 접합부들은 하나 이상의 단절가능한 링크들을 더 포함하는, 광전지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 모듈 간 레일들은 인접한 광전지 모듈들 사이에 선택적인 직렬 연결을 가능하게 하도록 구성되고;
    상기 접합부들 중 하나 이상은 인접한 광전지 모듈들 사이에 선택적인 병렬 연결을 가능하게 하도록 구성되는, 광전지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광전지 모듈들은 제1 전도성 전극 층, 전하 선택 층, 및 광활성 층을 포함하며, 상기 제1 전도성 전극 층, 전하 선택 층, 및 광활성 층들 각각은 코팅 공정을 통해 상기 기판 상에 형성되는, 광전지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    모듈들의 하나 이상의 유닛들을 포함하며, 각각의 유닛은 선행 모듈이 상기 직렬 연결의 일 단부에 배치되고 후행 모듈이 각각의 유닛 내의 직렬 연결의 대향 단부에 배치되도록 직렬로 연결되는 2개 이상의 인접한 모듈들을 포함하고,
    상기 선행 모듈의 상기 제1 모듈 단자는 상기 제1 모듈 단자를 상기 제1 인쇄된 버스 바에 선택적으로 연결하기 위한 제1 접합부를 포함하고,
    상기 후행 모듈의 상기 제2 모듈 단자는 상기 제2 모듈 단자를 상기 제2 인쇄된 버스 바에 선택적으로 연결하기 위한 제2 접합부를 포함하는, 광전지 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    n개의 모듈들은 n개의 모듈들의 마이너 유닛(minor unit)을 형성하기 위해 직렬로 전기적으로 연결가능하고, n은 정수인, 광전지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 n개의 모듈들의 마이너 유닛은 각각 n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들을 형성하기 위해 적어도 한번 반복되고, m은 >2인 정수인, 광전지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 n개의 모듈들의 m개의 마이너 유닛들은 n X m 모듈들의 메이저 유닛(major unit)을 형성하기 위해 병렬로 전기적으로 연결가능한, 광전지 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 모듈 간 레일은 인쇄된 전도성 재료를 포함하는, 광전지 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 인쇄된 버스 바들 각각은 인쇄된 전도성 재료, 라미네이션된 금속 포일 또는 그 조합을 포함하는, 광전지 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 모듈 단자는 상기 제2 모듈 단자에 대해 양의 전위를 갖는, 광전지 장치.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄된 버스 바는 상기 인쇄된 제2 버스 바에 대해 양의 전위를 갖는, 광전지 장치.
  13. 캐리어 기판을 포함하는 광전지 장치에 있어서,
    상기 캐리어 기판은 인쇄된 구조체들(structures)을 운반하며, 상기 인쇄된 구조체들은:
    복수의 유닛들 - 각각의 유닛은 복수의 인쇄된 광전지 모듈들을 포함하며, 각각의 모듈은 제1 및 제2 모듈 단자들, 및 각각의 광전지 셀이 인접한 광전지 셀과 직렬로 전기적으로 연결되도록 광전지 모듈의 상기 제1 및 제2 모듈 단자들 사이의 복수의 광전지 셀들을 포함함 -;
    상기 복수의 유닛들의 일 측면을 따라 연장되는 제1 인쇄된 버스 바 - 상기 제1 인쇄된 버스 바는 유닛에서 선행 광전지 모듈의 상기 제1 모듈 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -;
    상기 복수의 유닛들의 다른 측면을 따라 연장되는 제2 인쇄된 버스 바 - 상기 제2 인쇄된 버스 바는 유닛에서 후행 광전지 모듈의 상기 제2 모듈 단자에 전기적으로 연결되도록 적응됨 -; 및
    상기 제1 및 제2 인쇄된 버스 바들에 병렬 배향으로 위치되는 상기 광전지 셀들; 및
    각각의 광전지 모듈과 연관되고 상기 광전지 모듈들 외부의 상기 인쇄된 구조체들 상에 위치되는 모듈 간 레일 - 상기 모듈 간 레일은 상기 광전지 모듈들이 초기에 서로 분리되도록 링크가능한 갭을 포함하며, 하나의 광전지 모듈은 적어도 상기 제1 또는 제2 인쇄된 버스 바에 대한 전기적 연결이 제조 동안 및, 상기 인쇄된 구조체들에 대한 보호 코팅의 도포 전에, 상기 제1 또는 제2 모듈 단자를 통해 설정될 때 각각의 링크가능한 갭에 걸친 전도성 페이스트, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프에 의해 직렬로 인접한 광전지 모듈들에 선택적으로 연결가능함 -을 포함하는, 광전지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    각각의 광전지 셀은 제1 및 제2 셀 전극을 포함하며, 상기 제1 셀 전극은 상기 제2 셀 전극에 대해 양의 전위를 갖고, 선행 광전지 셀의 상기 제1 셀 전극은 직렬로 상기 제1 모듈 단자를 형성하고, 후행 광전지 셀의 상기 제2 셀 전극은 직렬로 상기 제2 모듈 단자를 형성하는, 광전지 장치.
  15. 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전지 장치는: 모듈에서 셀들의 수를 선택하고/하거나; 유닛에서 모듈들의 수를 선택함으로써 선택된 전기 전압 또는 전류를 제공하기 위해 주문형(on demand)으로 인쇄되는, 광전지 장치.
  16. 제1항 내지 제5항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 광전지 모듈은 직렬로 전기 연결되는 8개보다 많은 광전지 셀들을 포함하는, 광전지 장치.
  17. 제1항 내지 제5항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 광전지 모듈은 상기 제1 및 제2 인쇄된 버스 바들에 수직으로 배향되는, 광전지 장치.
  18. 제1항 내지 제5항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 따른 광전지 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    상기 기판 상에 제1 전도성 전극 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전도성 전극 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 제1 전하 선택 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전하 선택 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 광활성 층을 형성하는 단계;
    상기 광활성 층에 걸쳐 적어도 부분적으로 제2 전하 선택 층을 형성하는 단계;
    - 상기 제1 전도성 전극 층, 상기 제1 전하 선택 층, 상기 광활성 층, 및 상기 제2 전하 선택 층 중 하나 이상은 코팅 공정을 통해 형성됨 -;
    개별 광전지 모듈들을 부분적으로 형성하는 이산(discrete) 층 섹션들을 생성하는 상기 기판을 따라 미리 결정된 간격들에서 상기 형성된 층들의 부분들을 제거하는 단계; 및
    상기 광전지 모듈들, 모듈 간 레일들 및 버스 바들을 형성하기 위해 상기 이산(discrete) 층 섹션들에 걸쳐 부분적으로 제2 전도성 전극 층을 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
KR1020207002706A 2017-07-14 2018-07-13 광전지 장치 및 방법 KR102593979B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2017902769A AU2017902769A0 (en) 2017-07-14 Photovoltaic apparatus and method
AU2017902769 2017-07-14
PCT/AU2018/050729 WO2019010542A1 (en) 2017-07-14 2018-07-13 PHOTOVOLTAIC APPARATUS AND METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200030069A KR20200030069A (ko) 2020-03-19
KR102593979B1 true KR102593979B1 (ko) 2023-10-26

Family

ID=65000958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207002706A KR102593979B1 (ko) 2017-07-14 2018-07-13 광전지 장치 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11881361B2 (ko)
EP (1) EP3652790B1 (ko)
JP (1) JP7292254B2 (ko)
KR (1) KR102593979B1 (ko)
CN (1) CN110892534B (ko)
AU (1) AU2018299212B2 (ko)
WO (1) WO2019010542A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023280728A1 (en) * 2021-07-06 2023-01-12 Epishine Ab Improved photovoltaic module and a lamination method for manufacturing of such a photovoltaic device
CN115966622A (zh) * 2021-09-28 2023-04-14 黄耀纶 光伏电池组件及其制造方法
IT202100025865A1 (it) * 2021-10-08 2023-04-08 Powerglax S R L Sistema fotovoltaico
WO2024073840A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Technologies Capsolaire Inc Coupling assembly for a solar panel, solar panel structure and solar panel system
CN117295349B (zh) * 2023-11-24 2024-04-16 天合光能股份有限公司 薄膜电池组件、钙钛矿电池组件及光伏系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080142071A1 (en) 2006-12-15 2008-06-19 Miasole Protovoltaic module utilizing a flex circuit for reconfiguration
US20090079412A1 (en) 2007-09-24 2009-03-26 Yao Hsien Kuo Apparatus and method for controlling the output of a photovoltaic array
US20120006378A1 (en) 2009-12-28 2012-01-12 Global Solar Energy, Inc. Thin film solar cell strings
JP2013510427A (ja) 2009-11-03 2013-03-21 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 太陽電池及びその製造方法
US20160285024A1 (en) 2013-11-05 2016-09-29 Eni S.P.A. Inverted polymer solar cells and process for producing the same

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES450123A1 (es) * 1976-07-24 1977-12-16 Celaya Emparaza Y Galdos S A Perfeccionamientos introducidos en pilas electricas.
JPS5769482A (en) * 1980-10-16 1982-04-28 Ricoh Co Ltd Method for setting charge level in multilevel deflection control ink jet recording
US4443652A (en) * 1982-11-09 1984-04-17 Energy Conversion Devices, Inc. Electrically interconnected large area photovoltaic cells and method of producing said cells
JPS6017941A (ja) * 1983-07-11 1985-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽電池モジユ−ルの製造法
JPH0319379A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Canon Inc 太陽電池
DE10239845C1 (de) * 2002-08-29 2003-12-24 Day4 Energy Inc Elektrode für fotovoltaische Zellen, fotovoltaische Zelle und fotovoltaischer Modul
JP5162578B2 (ja) * 2006-05-09 2013-03-13 ザ ユニバーシティー オブ ノースカロライナ アット チャペル ヒル 光起電力技術のための高忠実度ナノ構造およびアレイならびにそれらを作製する方法
DE102007021843A1 (de) * 2007-05-07 2008-11-13 Leonhard Kurz Gmbh & Co. Kg Photovoltaisches Modul
US8168881B2 (en) * 2008-09-09 2012-05-01 United Solar Ovonic Llc Monolithic photovoltaic module
DE102009006655A1 (de) * 2009-01-29 2010-08-05 Emde Projects Gmbh Licht abstrahlende plattenförmige Anordnung
CN102484166B (zh) * 2009-09-07 2015-09-02 东电电子太阳能股份公司 制造光伏电池结构的方法
DE102010015942A1 (de) * 2010-03-12 2011-09-15 Q-Mo Solar Ag Solarmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
GB201101361D0 (en) * 2011-01-26 2011-03-09 Univ Denmark Tech Dtu Process of electrical connection of photovoltaic devices
KR101254564B1 (ko) * 2011-05-18 2013-04-19 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈
EP2837032B1 (en) * 2012-04-10 2021-05-12 InfinityPV ApS A photovoltaic module
FR2990300B1 (fr) * 2012-05-04 2017-02-03 Disasolar Module photovoltaique et son procede de realisation.
TWI468543B (zh) * 2013-08-30 2015-01-11 Substrate transfer and processing system and substrate transfer and processing methods
US20160035924A1 (en) * 2014-01-23 2016-02-04 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Configurable backplane interconnecting led tiles
CN107040202A (zh) * 2015-08-04 2017-08-11 泰科电子(上海)有限公司 光伏接线盒和光伏接线组件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080142071A1 (en) 2006-12-15 2008-06-19 Miasole Protovoltaic module utilizing a flex circuit for reconfiguration
US20090079412A1 (en) 2007-09-24 2009-03-26 Yao Hsien Kuo Apparatus and method for controlling the output of a photovoltaic array
JP2013510427A (ja) 2009-11-03 2013-03-21 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 太陽電池及びその製造方法
US20120006378A1 (en) 2009-12-28 2012-01-12 Global Solar Energy, Inc. Thin film solar cell strings
US20160285024A1 (en) 2013-11-05 2016-09-29 Eni S.P.A. Inverted polymer solar cells and process for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US11881361B2 (en) 2024-01-23
CN110892534A (zh) 2020-03-17
EP3652790A1 (en) 2020-05-20
JP2020527322A (ja) 2020-09-03
JP7292254B2 (ja) 2023-06-16
WO2019010542A1 (en) 2019-01-17
CN110892534B (zh) 2023-07-11
AU2018299212A1 (en) 2020-01-16
KR20200030069A (ko) 2020-03-19
EP3652790B1 (en) 2023-10-04
EP3652790A4 (en) 2021-03-31
US20200143995A1 (en) 2020-05-07
AU2018299212B2 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102593979B1 (ko) 광전지 장치 및 방법
KR101178765B1 (ko) 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법
US11078722B2 (en) Variable length screen, system comprising the same and method for manufacturing
WO2018067441A1 (en) Foldable photovoltaic assembly with non-perpendicular interconnection
EP3288337B1 (en) Electric heating film device and preparation method therefor, and electric heating apparatus
JP5372253B2 (ja) パネル、パネルの製造方法、太陽電池モジュール、印刷装置および印刷方法
WO2014096929A2 (en) Photovoltaic cell element having a specific electrode configuration
AU2017201749B2 (en) Method of manufacturing printed photovoltaic modules
EP2837032B1 (en) A photovoltaic module
EP3827465B1 (en) Photovoltaic device and method of manufacturing the same
EP3312894B1 (en) Organic solar cell module and method for manufacturing same
WO2018056091A1 (ja) 光起電力装置、移動体および光起電力装置の製造方法
WO2012171680A2 (de) Solarzellenmodul und verfahren zu dessen herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right