KR20110055548A - 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법 - Google Patents

새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110055548A
KR20110055548A KR1020117003286A KR20117003286A KR20110055548A KR 20110055548 A KR20110055548 A KR 20110055548A KR 1020117003286 A KR1020117003286 A KR 1020117003286A KR 20117003286 A KR20117003286 A KR 20117003286A KR 20110055548 A KR20110055548 A KR 20110055548A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
laser
chips
geometry
cell chips
Prior art date
Application number
KR1020117003286A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101244329B1 (ko
Inventor
리젠 사샤 판
안드레아스 곰베르트
Original Assignee
콘센트릭스 솔라 게임베하
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
Application filed by 콘센트릭스 솔라 게임베하 filed Critical 콘센트릭스 솔라 게임베하
Publication of KR20110055548A publication Critical patent/KR20110055548A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101244329B1 publication Critical patent/KR101244329B1/ko

Links

Images

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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • 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
    • H01L31/0352—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • 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
    • H01L31/0352—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • 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
    • 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
    • H01L31/0475—PV cell arrays made by cells in a planar, e.g. repetitive, configuration on a single semiconductor substrate; PV cell microarrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 집광기 응용 장치들을 위한 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 이러한 솔라 셀 칩들의 제조 방법에 관한 것이다. 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상은, 웨이퍼로부터 개별 칩들을 분할하기 위하여 레이저를 이용한 연속적인 절단 동작이 허용될 수 있도록 선택된다.

Description

새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법{Solar cell chips with new geometry and method for the production thereof}
본 발명은 집광기 응용 장치들을 위한 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 이러한 솔라 셀 칩들의 제조 방법에 관한 것이다. 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상은, 웨이퍼로부터 칩들을 분할하기 위하여 레이저를 이용한 연속적인 절단 공정이 허용되도록 선택된다.
집광기 광전 변환(CPV, concentrator photovoltaics) 장치에서는, 직접적으로 입사되는 태양광 복사는 집광기 광학 구조물(concentrator optics)에 의해 솔라 셀 상에 초점이 맞추어 지고, 이에 따라, 셀 상의 조사 세기(intensity of irradiation)는 소위 집광 인자(concentration factor)만큼 더 높다. 집광기 광학 구조물을 구현하기 위한 다수의 광학적 접근 방식들이 존재하는데, 이러한 다수의 광학적 접근 방식들은 보통 특정 형상의 광학적 구성 요소들에서의 굴절, 반사 또는 전반사를 기초로 한다(P. Benitez와 J.C. Minano에 의해 A. Marti and A. Luque (Ed.)에 개재된 "Concentrator optics for the next-generator photovolaics", Institute of Physics Publishing, Series in Optics and Optoelectrics, Bristor and Philadelphia, ISBN 0750309059, 2004 "Next Generation Photovoltaics"). 이하에서 독점적으로 고려될 고도의 집광 시스템들, 즉, 집광 인자가 50보다 큰 집광 시스템들의 경우에도 또한 일차 및 이차 집광기에 의해 두 단계로 광학적 집광에 영향을 미치는 것이 일반적이다. 이차 집광기는 상술된 광학적 효과들을 이용하는 다양한 실시예들을 차례로 포함한다. 이것은 집광을 상승시키고, 솔라 셀이 복사 에너지를 수신하는 각도 범위를 크게 하고, 셀 영역에 걸쳐서 이것을 더욱 균질하게 분포시키는 작용을 할 수 있다. 균질화에 있어서, 이것은 또한 광속(ray beam)의 단면에 영향을 주는 것이 가능하다. 특히, 그러한 고도로 효율적인 솔라 셀들이 적합하고, 따라서 집광 시스템의 광학적 집광에 관한 그리고 집광에 본질적으로 관련되는 트랙킹(tracking)에 관한 기술적 요구 조건들이 정당화될 수 있다. 이것들은 고효율 실리콘 솔라 셀들, 예를 들어, 백-콘택(back-contact) 솔라 셀들일 수 있지만, 무엇보다도 III-V족 반도체 물질들을 기초로 하는 단일의 내부적으로 연결된 적층 솔라 셀들(멀티 정션 셀들, MJC(multi-junction cells))일 수도 있다. III-V-혼합물 반도체들의 다중층 구조들은 에피택셜(epitaxially) 성장된다. 트리플(triple) 셀의 전형적인 구조는 게르마늄 기초(basic) 셀, GaInAs 중심(center) 셀 및 GaInP 상부(top) 셀을 포함한다. 게르마늄 웨이퍼들은 그 위에 얇은 III-V족 반도체 층들이 증착되는 기판들이다. 기본 물질뿐만 아니라 MJC의 제조는 비용 집약적(cost-intensive)이고, 이것은 매우 높은 집광, 즉, 태양광 개구(solar aperture)에 비해 작은 셀 영역들이 CPV의 비용 효율성을 위해 필요한 것으로 일반적으로 여겨지는 이유이다(C. Algora에 의해 A. Marti and A: Luque (Ed.)에 개재된 "The importance of the very high concentration in third-generation solar cells"과 Institute of Physics Publishing, Series in Optics and Optoelectronics, Bristol and Philadelphia, ISBN 0750309059, 2004 "Next Generation Photovoltaics").
여기서, 문제점은, 이러한 기술의 경제적인 이용을 허용하기 위하여 집광기 광전 변환 장치들을 위한 매우 고효율인 솔라 셀들을 가진 비용 집약적인 웨이퍼들을 가능한 효율적으로 이용하는데 있다.
웨이퍼들 상에 고효율 솔라 셀들을 공정 처리하고, 이어서 이들을 쏘잉(sawing)에 의해 직사각형의, 대개의 경우에는 정사각형의 칩들로 분할하는 것이 종래의 기술이다. 이 경우 각각의 개별 칩들은 통상적으로 1 내지 10 mm의 에지(edge) 길이를 갖는다.
산업계에 채택된 거의 모든 광학 일차 집광기들은 대체로 회전축 대칭인 포커스(focus)를 생성한다. 따라서, 이차 집광기를 이용하지 않는다면, 집광기 솔라 셀에서 사용 가능한 활성 영역은 마찬가지로 회전축 대칭 형상이다. 셀이 정사각형인 경우에서 셀의 모퉁이들(corners)은 셀의 전기적인 상호 연결을 위한 본딩(bonding) 영역들로 이용된다. 그러나, 직사각형, 특히 정사각형 기하학적 형성과 원형의 활성 셀 영역을 가지고 값 비싼 웨이퍼 물질을 써버리는 것은 전체적으로 보아 만족스럽지 못하다. 쏘잉 절단 및 웨이퍼 에지에 의한 영역 손실을 포함하여, 웨이퍼 영역의 거의 60% 정도만이 활성 솔라 셀 영역으로 활용될 수 있다. 2 mm 이하의 셀 사이즈라면, 이용 가능한 영역은 절단 손실로 인하여 극심하게 줄어든다.
이차 집광기는 다중 반사에 의해 칼레이도스코프(kaleidoscope)처럼 직사각형 출력면 상에 입사 광을 좀더 균질하게 분포시킬 수 있다. 이러한 이차 집광기들은 문헌에 의해 알려져 있고(J. M. Gordon, "Concentrator optics", in A. Luque and V. Andreev (Eds.), Concentrator Photovoltaics, Springer Series in Optical Sciences 130, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (2007), 그리고, 미국특허공개번호 제2008/0087323호), 또한, 이에 따라 원형의 입구와 거의 직사각형의 출구면 또는 직사각형 표면들을 각각 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 이차 집광기들은 상대적으로 높은 폭-높이 비율을 가지고 극히 무손실이어야 하는데, 다시 말해, 이들은 대단히 높은 반사율을 가져야 하고, 특히 대형 시스템들의 경우에는, 매우 낮은 흡수율을 가진 투명한 물질로 만들어져야 한다. 현재로서는, 이러한 이차 집광기들은 매우 높은 비용을 들여야만 제조될 수 있다.
높은 웨이퍼 사용 효율을 가진 저비용의 해결책들은 아직 알려지지 않고 있다는 점이 중요하다.
이러한 상황에서 출발하여, 본 발명의 목적은 특히 이차 집광기들을 이용하는 경우에 웨이퍼 영역의 좀더 나은 활용을 가능하게 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법을 제공하는 것이다. 제조 공정은 동시에 취급하기 용이하고 저렴하여야 한다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징들을 가지는 솔라 셀 칩들을 제조 방법과, 청구항 제16항의 특징들을 가지는 솔라 셀 칩, 그리고 청구항 제21항의 특징들을 가지는 솔라 셀 모듈에 의해 달성된다. 다른 종속 청구항들은 바람직한 추가적인 개선을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 솔라 셀 칩들의 제조 방법은 솔라 셀들이 태양 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기에 적합한 표면 영역들을 포함하도록 제공된다. 이러한 표면 영역들은 아래에서 솔라 셀 칩들의 활성 영역들이라고 표기될 것이다.
본 발명에 따른 제조 방법은 솔라 셀 칩들이 레이저 수단에 의해 직사각형이 아닌 기하학적 형상으로 절단되고, 그럼으로써, 웨이퍼 당 솔라 셀 칩들의 개수가 직사각형 솔라 셀 칩들의 경우에 비해 증가되는 것에 기초한다. 동시에, 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상은 레이저의 연속적인 절단 동작이 가능하도록 선택된다.
여기서, 활성 영역들의 기하학적 형상이 실질적으로 솔라 셀 칩의 기하학적 형상에 맞춰지는 것이 바람직하다. 이러한 조건은 솔라 셀 칩들의 활성 영역들의 바깥에 전기적 본딩들을 배열시킬 수 있으면서, 동시에 솔라 셀 칩 당 활성 영역의 최대 비율을 실현할 수 있도록 하기 위해 필요하다. 여기서, 활성 영역들은 바람직하게는 실질적으로 원형 형상이며, 다시 말해, 원형에 근사적이거나 또는 둥근 모퉁이들(corners)을 가진 다각형들을 포함할 수 있다. 또한 활성 영역들의 기하학적 형상이 타원형으로 변형된 원형을 의미할 수도 있다.
나아가, 절단된 솔라 셀 칩이, 종래 기술에서 일반적인 쏘잉 공정들에서 알려진 바와 같이, 실질적으로 직선 절단 에지들이 없도록, 레이저는 절단 동작에서 가이드되는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 변형예는 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상이 실질적으로 육각형이 되도록 제공한다. 구체적으로, 이러한 솔라 셀 칩들은 모퉁이들이 둥근 육각형의 기하학적 형상들을 포함한다. 이 경우에, 솔라 셀 칩들의 활성 영역들은 원형과 육각형 사이의 중간적 형상(transitional shape)을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 활성 영역들은 8각형, 10각형 또는 12각형의 기하학적 형상을 포함할 수 있고, 여기서 모퉁이들은 연속적인 레이저 가이드가 가능하도록 둥글게 될 수 있다.
또 다른 변형예는 레이저가 선형으로 가이드되는 것을 제공하는데, 여기서 레이저의 움직임은 실질적으로 정현파형으로(sinusoidally), 다시 말해 레이저가 정현파 선들을 따라간다. 여기서, 이러한 선들은 서로 역상으로 따라가는, 다시 말해 각각의 정현 파형들의 최고점들이 이웃하는 곡선 위에서 서로 스칠 정도로 접한다. 그리하여, 이러한 패턴은 활성 영역들의 부위에서 실질적으로 원형의 기하학적 형상을 포함하고, 두 개의 대향하는 사이드(side)들에서 거미줄 형태의 연장부를 포함하는 솔라 셀 칩들을 얻을 수 있다. 이러한 거미줄 형태의 연장부들은 전기적 본딩에 활용될 수 있다. 이들은 예를 들어 타원 형상들을 가질 수도 있다.
특히 바람직한 것은 활성 영역들이 솔라 셀 칩들의 평면에 기초한 밀집된 결정 구조(close packed crystal structure) 내에 배열되는 형태이다. 결정 구조의 남은 빈틈들은 전기적 본딩을 위한 비활성 영역으로써 활용된다. 웨이퍼 표면의 활용도는 이러한 경우에 최적화된다.
솔라 셀 칩들이 이러한 활성 영역들뿐 아니라, 적어도 부분적으로 전기적 본딩들이 배치될 수 있는 비활성 또는 패시브(passive) 영역들을 포함하는 것은 더욱 바람직하다. 바람직하게는, 이러한 패시브 영역들로는 활성 영역의 서로 대향하는 사이드들 상에 위치한 점형 본딩들(punctual bondings)이 있다.
웨이퍼를 솔라 셀 칩들로 분할하는 것은 바람직하게는 YAG 레이저, 광섬유 레이저(fiber laser), 또는 디스크 레이저(disk laser)를 이용하여 수행될 수 있다. 레이저는 건식 공정에서 동작될 수 있다. 레이저가 제트(jet)와 결합되고 전반사에 의해 가이드되는 것도 마찬가지로 가능하다.
절단 작업 자체는 웨이퍼와 레이저 사이의 상대적인 움직임에 의해 수행된다. 이는 웨이퍼 테이블의 움직임, 플라잉 옵틱스(flying optics) 방식 레이저 및/또는 레이저 스캐너의 이용이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 또한, 태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 데에 적합한 활성 표면 영역을 가지는 솔라 셀 칩이 상술된 방법에 따라 제조될 수 있도록 제공된다.
나아가, 적어도 두 개에서 많게는 2000 개의 솔라 셀 칩들을 포함하는 솔라 셀 모듈이 제공된다.
다음의 도면들을 참조로 하여, 본 발명에 따른 목적 기술이 여기에 나타낸 특정한 실시예들에 대하여 이를 제한하려는 의도 없이 더욱 상세하게 예시된다.
도 1은 종래 기술로 알려진 기하학적 형상과 비교하여 본 발명에 따른 솔라 셀 칩의 기하학적 형상들의 두 가지 변형예들을 나타낸다.
도 2는 종래 기술에 따른 솔라 셀 칩의 형상을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔라 셀 칩의 형상을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라 셀 칩의 형상을 나타낸다.
도 1a)에서, 웨이퍼가 쏘잉(sawing)에 의해 복수의 단일 칩 스퀘어들(single chip squares)로 분할되는, 종래 기술로부터 알려진 기하학적 형상이 나타나 있다. 도 1b)에서, 본 발명에 따른 제1 변형예는 솔라 셀 칩들을 육각형으로 배열하는 방식이 선택된 경우를 나타낸다. 이에 따라, 웨이퍼 상의 칩들의 개수는 16 %만큼 증가할 수 있다. 도 1c)에서, 레이저의 사인 곡선의 움직임을 기초로 하는 기하학적 형상이 나타나고, 그것에 의해, 연속적인 절단 경로들이 실현된다. 여기서, 배열될 칩들의 개수는 도 1b)에서 배열될 칩들의 개수와 동일하다.
도 1a) 내지 1c)에 나타난 솔라 셀들은, 솔라 셀의 표면에 모인 전하 캐리어들을 방전시킬 수 있도록 추가적인 띠 모양 도체들(strip conductors, 그리드(grid)라고 함)이 상기 표면 상에 배열된다는 점에서 공통점을 가진다.
도 2에서, 종래 기술에서 알려진 솔라 셀 칩으로서, 종래 기술에 대응되는 디자인을 가지는 솔라 셀 칩이 도시된다. 이것은 중심에 활성 영역(2)을 포함하는 정사각형 칩(1)이다. 나아가, 상기 칩은 전기적 본딩이 구현될 수 있는 비활성 영역들(3)을 포함한다.
도 3에서는, 둥근(rounded) 육각형 칩(1)을 기초로 한 본 발명에 따른 일 변형예가 도시된다. 이러한 칩은 또한 활성 영역(2)을 포함하고, 그 형상은 열 두 개의 모퉁이들을 가지는, 즉, 상기 모퉁이들이 각자 둥글게 다듬어진, 다각형과 원의 조합이다.
나아가, 비활성 영역들(3)이 상기 칩 상에 위치한다. 그리하여 이것들은 예를 들어, 점형 전기적 본딩(4)에 이용될 수 있다.
도 4에서, 방울형(drop-like) 기하학적 형상(1)을 가지는 솔라 셀 칩을 기초로 한 본 발명의 다른 변형예가 도시된다. 이러한 변형 예에서, 레이저는, 라인의 말단에서 다음 라인으로의 이전과 그로 인한 레이저의 진행 방향의 변화가 일어 나는 식으로 웨이퍼를 선형적으로 트랙킹(tracking)한다. 그러나, 이 경우, 레이저의 움직임은 직선이 아니고, 정현 파형 곡선의 움직임이다. 트랙킹은 솔라 셀 칩이 활성 표면의 부위에서는 실질적으로 원형의 기하학적 형상을 포함하고 두 개의 대향하는 사이드들에서는 거미줄 형태의 연장부를 포함하도록 실현된다. 그리하여, 활성 영역(2)이 솔라 셀 칩(1) 상에 나타나며, 이 경우 활성 영역(2)은 다소 타원형으로 변형된다. 나아가, 상기 칩은 전기적 본딩들(4)이 배열될 수 있는 끝이 뾰족해진(tapering) 비활성 영역들(3)을 포함한다. 이러한 기하학적 형상은, 전기적 말단 영역들과 활성 셀 영역 사이의 거리가 상대적으로 길어짐에 따라 반사형 또는 대형의 이차 광학 구조물을 이용할 경우에 특히 적합하다.

Claims (21)

  1. 태양 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는데 적합한 활성 표면 영역들(active surface areas)을 가지는 솔라 셀 칩들(solar cell chips)의 제조 방법으로서,
    솔라 셀 칩들은 레이저를 이용하여 웨이퍼로부터 직각 형상에서 벗어난 기하학적 형상(geometry)으로 절단되고, 그럼으로써, 웨이퍼 당 솔라 셀 칩들의 개수가 직각 솔라 셀 칩들과 비교하여 증가되며,
    상기 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상은 상기 레이저의 연속적인 절단 동작이 가능하도록 선택되는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성 영역들의 기하학적 형상은 실질적으로 상기 솔라 셀 칩의 기하학적 형상에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 활성 영역들은 실질적으로 원형 형상인 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원형 형상은 타원형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 활성 영역들은 원형 형상과 육각 형상 사이의 중간적인(transitional) 형상을 나타내고, 상기 활성 영역들의 모퉁이들(corners)은 둥근(rounded) 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 활성 영역은 8각형, 10각형 또는 12각형의 기하학적 형상을 포함하고, 상기 활성 영역의 모퉁이들은 바람직하게는 둥근 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 솔라 셀 칩이 실질적으로 직선 절단 에지들(straight cutting edges)이 없도록 가이드되는(guided) 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩들의 기하학적 형상은 실질적으로 육각형이고, 구체적으로, 둥근 모퉁이들을 가지는 육각 형상인 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 레이저의 움직임이 실질적으로 정현 파형 곡선을 가지도록 선형적으로 가이드되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 솔라 셀 칩이 상기 활성 영역의 부위에서는 실질적으로 원형의 기하학적 형상을 포함하고 두 개의 대향하는 사이드들(sides)에서는 거미줄 형태의 연장부(web-like extension)를 포함하도록 가이드되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 활성 영역들이 상기 솔라 셀 칩의 평면 상에 밀집된 결정 구조(close packed crystal structure)로 배열되고, 상기 결정 구조의 빈틈들(gaps)이 전기적 본딩(electric bonding)을 위한 비활성 영역들로써 이용되도록 가이드되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩들은 상기 비활성 영역들 중의 일부 섹션들(sections)에 전기적 본딩들을 포함하는, 구체적으로, 상기 활성 영역의 서로 대향하는 사이드들에 위치한 두 개의 점형(punctual) 본딩들을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    YAG 레이저, 광섬유(fiber) 레이저 및/또는 디스크(disk) 레이저가 상기 레이저로써 이용되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이저는 제트(jet)에서 전반사를 이용하여 가이드되거나 건식 공정에서 동작하는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절단 동작은 웨이퍼와 레이저 사이의 상대적인 이동을 이용하여 수행되고, 구체적으로, 웨이퍼 테이블(table)의 이동, 플라잉 옵틱스(Flying Optics) 방식 레이저, 및/또는 레이저 스캐너(scanner)를 이용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩들의 제조 방법.
  16. 태양 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는데 적합한 활성 표면 영역을 가지는 솔라 셀 칩으로서, 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 따라 제조될 수 있는 솔라 셀 칩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩은 실질적으로 직선 절단 에지들이 없는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩은 실질적으로 둥근 모퉁이들을 가지는 육각형의 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩은 상기 활성 영역의 부위에서는 실질적으로 원형의 기하학적 형상을 포함하고 두 개의 대향하는 사이드들에서는 거미줄 형태의 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 솔라 셀 칩은 타원형의 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 솔라 셀 칩.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 따른 적어도 두 개에서 많게는 2000 개의 솔라 셀 칩들을 포함하는 솔라 셀 모듈.
KR1020117003286A 2008-07-16 2009-07-16 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법 KR101244329B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008033352.2 2008-07-16
DE102008033352A DE102008033352A1 (de) 2008-07-16 2008-07-16 Solarzellenchips mit neuer Geometrie und Verfahren zu deren Herstellung
PCT/EP2009/005189 WO2010006798A2 (de) 2008-07-16 2009-07-16 Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110055548A true KR20110055548A (ko) 2011-05-25
KR101244329B1 KR101244329B1 (ko) 2013-03-18

Family

ID=41427159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117003286A KR101244329B1 (ko) 2008-07-16 2009-07-16 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9059365B2 (ko)
EP (1) EP2297792B1 (ko)
KR (1) KR101244329B1 (ko)
CN (1) CN102265413B (ko)
DE (1) DE102008033352A1 (ko)
ES (1) ES2744460T3 (ko)
WO (1) WO2010006798A2 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104917449B (zh) * 2015-06-12 2017-03-08 陈惠远 一种柔性太阳能电池组件
US10741703B2 (en) * 2016-07-29 2020-08-11 Sunpower Corporation Shingled solar cells overlapping along non-linear edges
FR3092215B1 (fr) * 2019-01-28 2021-09-17 Groupe Adeo Appareil équipé de cellules photovoltaïques de type silicium cristallin présentant des surfaces de géométries variées
DE102019006095A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-04 Azur Space Solar Power Gmbh Vereinzelungsverfahren zur Vereinzelung einer mehrere Solarzellenstapel umfasssenden Halbleiterscheibe
CN115274424B (zh) * 2022-06-24 2024-01-19 安徽安芯电子科技股份有限公司 半导体晶片切割工艺

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089705A (en) * 1976-07-28 1978-05-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hexagon solar power panel
DE7921644U1 (de) * 1979-07-28 1979-10-31 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Uhr mit Solarzellen-Ziffernblatt
US5460659A (en) * 1993-12-10 1995-10-24 Spectrolab, Inc. Concentrating photovoltaic module and fabrication method
US6030885A (en) * 1997-04-18 2000-02-29 Vlsi Technology, Inc. Hexagonal semiconductor die, semiconductor substrates, and methods of forming a semiconductor die
JP2001094127A (ja) * 1999-09-20 2001-04-06 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池用基板、太陽電池および太陽電池モジュールならびにこれらの製造方法
US6521513B1 (en) * 2000-07-05 2003-02-18 Eastman Kodak Company Silicon wafer configuration and method for forming same
US6720522B2 (en) * 2000-10-26 2004-04-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for laser beam machining, and method for manufacturing semiconductor devices using laser beam machining
JP2002250826A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Nec Corp チップ、チップの製造方法およびチップ収容モジュール
DE20112309U1 (de) * 2001-07-26 2001-11-15 Adelhelm Ralf Kontakte und Verbinder von Solarzellen
US6573156B1 (en) * 2001-12-13 2003-06-03 Omm, Inc. Low defect method for die singulation and for structural support for handling thin film devices
US6890836B2 (en) * 2003-05-23 2005-05-10 Texas Instruments Incorporated Scribe street width reduction by deep trench and shallow saw cut
JP4554901B2 (ja) * 2003-08-12 2010-09-29 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP2006173428A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Seiko Epson Corp 基板加工方法及び素子製造方法
US20080087323A1 (en) 2005-05-09 2008-04-17 Kenji Araki Concentrator Solar Photovoltaic Power Generating Apparatus
JP5171001B2 (ja) * 2005-09-30 2013-03-27 三洋電機株式会社 太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
US7866035B2 (en) * 2006-08-25 2011-01-11 Coolearth Solar Water-cooled photovoltaic receiver and assembly method
US8101855B2 (en) * 2007-03-14 2012-01-24 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical concentrator, especially for solar photovoltaics

Also Published As

Publication number Publication date
ES2744460T3 (es) 2020-02-25
CN102265413B (zh) 2013-07-10
DE102008033352A1 (de) 2010-01-21
CN102265413A (zh) 2011-11-30
KR101244329B1 (ko) 2013-03-18
US9059365B2 (en) 2015-06-16
WO2010006798A2 (de) 2010-01-21
US20110247672A1 (en) 2011-10-13
WO2010006798A3 (de) 2011-05-05
EP2297792B1 (de) 2019-06-19
EP2297792A2 (de) 2011-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10020413B2 (en) Fabrication of a local concentrator system
US6515217B1 (en) Solar cell having a three-dimensional array of photovoltaic cells enclosed within an enclosure having reflective surfaces
KR101244329B1 (ko) 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법
US20030047207A1 (en) Solar cell having a three-dimensional array of photovoltaic cells enclosed within an enclosure having reflective surfaces
US20080230116A1 (en) Method for manufacturing solar cell, and the solar cell
US10205044B2 (en) Adjustment-tolerant photovoltaic cell
JP2013545260A (ja) 集束太陽光誘導モジュール
WO2011145131A1 (ja) 光起電力装置の製造方法及び光起電力装置の製造装置
CN203859722U (zh) 一种聚光-分光型太阳能光伏发电模组
JP4841199B2 (ja) 集光型太陽光発電モジュール
US8889982B2 (en) Concentrator for solar radiation and use thereof
US20100078063A1 (en) High efficiency hybrid solar cell
US20110259421A1 (en) Photovoltaic module having concentrator
US11004995B2 (en) Photovoltaic device
KR20180025589A (ko) 태양전지 패널 및 이를 구비한 창호
Maragliano et al. Three-dimensional point-focus spectral splitting solar concentrator system
JP2023507632A (ja) カスタマイズされた光学的フィルを備える、光起電材料で内張りされた光共振器を含む太陽電池、その製造方法、およびそれを備えるソーラーパネル
Araki et al. Is it CPV? Yes, but it is a partial CPV
KR101325140B1 (ko) 수평 배열된 광기전 셀들을 갖는 태양 전지 및 그 제조방법
JP5213826B2 (ja) 光起電力装置の製造方法及び製造装置
US8878050B2 (en) Composite photovoltaic device with parabolic collector and different solar cells
KR20130010375A (ko) 집광형 태양광 발전 장치
Peharz et al. High‐Concentration Fresnel Lens Assemblies and Systems
JP7218956B2 (ja) 集光型太陽光発電装置
KR101336061B1 (ko) 수평 배열된 광기전 셀들을 갖는 태양 전지 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170227

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180220

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190308

Year of fee payment: 7