KR20130059324A - 가요성 태양 전지 상호 연결 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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데이비드 비. 피어스
브루스 디. 하치트맨
아더 씨. 월
토맘스 엠. 발레리
데니스 알. 할라스
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

광범위한 크기들 및 전기적 특성들을 가진 태양 모듈들을 형성하기 위해 가요성 태양 전지들을 상호연결하는 고도로 자동화된 방법이 개시된다. 상기 방법은 빠르고 경제적이며, 이전에 단지 경성 기판들 상에서 이룰 수 있었던 "의사 모놀리식 집적화" 방식의 많은 속성들을 제공한다.

Description

가요성 태양 전지 상호 연결 시스템들 및 방법들{FLEXIBLE SOLAR CELL INTERCONNECTION SYSTEMS AND METHODS}
본 출원은 그 전체 내용들이 참조로서 본원에 통합되는, 2010년 3월 10일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제61/312,620호로부터 이득을 주장한다. 본 발명은 일반적으로 태양 모듈을 형성하기 위해 태양 전지들의 전기적 상호연결의 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가요성 기판들 상에서 형성된 박막 태양 전지들에 관한 것이다. 본 발명은 가요성 태양 전지들을 상호연결하기 위한 자동화된 방법들을 개시한다.
가요성 기판들 상에서의 박막 태양 전지들은 오늘날 얇은 금속 포일(통상적으로, 스테인리스 스틸) 상에서의 비정질 실리콘 및 금속 또는 폴리이미드 포일들 상에서의 구리 인듐 갈륨 비화물(CIGS)에 제한된다. 확실히, 미래의 언젠가 이용가능한 가요성 기판측 상에서 사용하기에 적절한 다른 유형들의 태양 전지 재료들이 존재할 것이다. 박막 카드뮴 텔루라이드 태양 전지들은 현재 단지 유리 상에서 생성된다. 태양 전력 시스템에서 유용하게, 임의의 유형의 태양 전지는 전압 레벨들을 올리고 높은 전류들로 인해 I2R 손실들을 최소화하기 위해 다른 유사한 태양 전지들과 전기적으로 직렬로 상호연결되어야 한다. 단단한 유리 시트들 상에 증착된 전지들은 일반적으로 전체 시트 위에 상기 전지들을 상호연결하기 위해 상이한 프로세스 단계들 사이에서 및 특정 위치들에서 인가된 스크라이브(scribes)의 시스템을 사용한다. 이러한 절차는 "모놀리식 집적화(monolithic integration)"라 불리운다. 이러한 방법은 상기 스크라이브들의 깊이 및 배치 둘 모두를 위해 요구된 정확도 때문에 가요성 기판들 상에 구현하기가 어렵다. 부가적으로, 가요성 기판들은 상기 프로세스가 그것들이 쉽게 행해질 수 있을지라도 상기 스크라이빙 동작들을 구현하기 위해 중단된다면 경제적으로 덜 바람직해질 수 있는 롤-투-롤 프로세싱(roll-to-roll processing)을 가능하게 한다.
종래의 결정 또는 다결정 실리콘 태양 전지들은 개별적인 웨이퍼들 상에 형성되며, 이것은 그 후 상호연결되어야 한다. 전류 수집 그리드들 및 부스 바들(buss bars)은 보통 후속하여 고온들(약 700℃)에서 경화되는 은 함유 잉크들을 갖고 패턴을 스크린-인쇄함으로써 형성된다. 상기 종래의 그리드 패턴은 미세 라인들의 패턴에 수직으로 구동하는 2 또는 3개의 보다 넓은 라인들(부스 바들)을 갖고 수 밀리미터 이격된 일련의 미세한 직선 및 평행선들로 이루어진다. 결과적인 구조는 상호연결 탭들이 종래의 납땜 방법들에 의해 부착될 수 있는 상기 부스 바들 상에 표면을 제공한다. 상기 전지 전류는 비교적 좁은 그리드들에 의해 수집되며 그 후 다음 전지에 대한 연결점들이 되는 비교적 더 넓은 부스 바들로 송신된다. 모놀리식 집적화에 대한 이러한 방법의 이점은 상기 전지들이 모듈 구성 이전에 성능에 대해 테스트되고 분류될 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 상기 모듈 성능은 스트링에서 최저 실행 전지에 의해 제한되지 않는다.
박막 가요성 태양 전지들에 적용된 동일한 방법은 단지 제한된 성공을 겪게 된다. 일반적으로 적어도 두 개의 문제점들에 직면하게 된다. 먼저, 상기 박막 전지들은 상기 은 잉크들을 적절하게 경화시키기 위해 요구된 높은 온도들에서 견뎌낼 수 없다. 보다 낮은 경화 온도들의 결과로서, 상기 잉크 캐리어들 및 용매들의 일부가 그리드 라인 구조에 남은 채로 있으며, 이것은 도전성을 낮추고 상기 인쇄된 부스 바들의 납땜성을 엄격하게 제한한다. 대안적으로, 상기 상호연결은 도전성 에폭시들을 갖고 이루어질 수 있지만, 상기 방법은 납땜보다 기계적으로 및 전기적으로 열위에 있다. 두 번째로, 유용한 가요성 기판들의 표면 마감이 유리 또는 실리콘 웨이퍼들의 것보다 훨씬 더 거칠기 때문에, 도전성 잉크가 그것들로 흐르도록 허용된다면 분류 사이트들(shunt sites)이 될 수 있는, 더욱 많은 결함들이 존재한다. 이러한 문제점은 먼저 초기에 상기 결함들을 채우기 위해 탄소 잉크와 같이, 훨씬 적은 도전성 재료를 인쇄하고, 그 후 상기 은 잉크를 갖고 그 위를 인쇄함으로써 다소 완화될 수 있다. 완벽한 위치 맞춤(registration)이 부족한 어떤 것이 증가된 잠재적 분류 뿐만 아니라 여분의 쉐이딩 손실을 야기하기 때문에, 지속적으로 양호한 결과들을 달성하는 것은 매우 어렵다. 또한 상기 재료들 및 장비의 비용이 비교적 높다.
전체가 본원에서 참조로서 통합되는, 미국 특허 번호 제5,474,622호는 그리드들로서 금속성 배선들을 사용하는 것을 교시하지만, 상기 배선들은 결함들을 만드는 것을 회피하기에 충분한 길이의 탄소 섬유들을 갖고 코팅된다. 이러한 방법에서, 상기 배선들은 그것들을 모듈들로 적층하는 프로세스 동안 상기 박막 비정질 실리콘 태양 전지들의 상부 전극(투명한 도전성 산화물 또는 TCO)에 접속된다. 사실상, 탄소 기반 잉크 패턴을 먼저 인쇄하는 이전 기술은 막/기판 결합들에서 분류(shunt)들을 야기하는 훨씬 더 적은 기회를 갖고 동시에 계속된 많은 분류 전류들에 대한 융합형(fusing type)의 보호를 제공하는 탄소 섬유들로 대체된다. 상기 배선 크기 및 간격은 상당한 저항 손실들을 발생시키지 않고 상기 전지에 의해 생성된 전류를 운반하도록 선택되어야 한다.
그 전체가 참조로서 본원에 통합되는, 미국 특허 번호 제4,260,429호 및 제4,283,591호는 도전성 입자들을 포함한 고분자를 갖고 도전성 배선들을 코팅하는 것을 교시한다. 분배에서의 보다 작은 도전성 입자들 때문에 결함-유도 분류들을 가진 문제점들이 여전히 존재할 수 있으며, 개선들이 그 전체가 참조로서 본원에 통합되는 미국 특허 번호 제6,472,594호에서 제안된다.
가능한 분류 경로들은 가요성 태양 전지들로 상기 도전성 그리드들을 적용할 때 처리되는 상세한 방식에 상관없이, 어떤 포괄적이고, 자동화되며, 경제적 상호연결 기법도 단단한 유리 상에서의 모놀리식 집적화의 많은 자동화된 특징들을 소유하는 가요성 태양 전지들을 위해 개발되지 않는다.
본 발명의 목적은 가요성 태양 전지들을 위한 자동화된 구현에 적절한 "의사 모놀리식 집적화(pseudo monolithic integration)"로서 불리울 수 있는 향상된 상호연결 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상에 있어서, 가요성 태양 전지들을 상호연결하기 위한 개선된 방법들이 제공된다. 상기 개선된 방법들은 자동화 특징들을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 자동화 특징들은 모놀리식 집적화의 것들과 유사하다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 덜 자동화된 종래의 방법들과 비교하여 매우 경제적인 가요성 태양 전지들을 위한 방법들이 제공된다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 가요성 박막 태양 전지 재료들을 상호연결하기 위한 개선된 방법들이 제공된다. 실시예들에서, 상기 방법들은 집적된 스트링들이 상이한 크기들의 모듈들을 생성하기 위해 절단될 수 있는 시트(들)를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
일 양상에서, 본 발명은 바람직하게는 태양 전지들을 상호연결하는 및/또는 박막 태양 전지 재료를 포함한 시트들을 형성하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
a) 가요성 기판, 도전성 후면 접촉 영역, 광능동 영역, 및 투명한 도전성 영역을 각각 포함하는 태양 전지 재료의 복수의 연속 스트립들을 제공하는 단계;
b) 상기 가요성 기판이 지지 시트(backing sheet)를 접촉하고 갭이 인접한 스트립들 사이에서 형성되도록 태양 전지 재료의 연속 스트립들을 연속 지지 시트에 전달하는 단계;
c) 상기 갭의 각각의 측 상에서의 상기 스트립들의 각각의 에지의 소정 영역 위에 절연 재료를 이용하는 단계로서, 상기 절연 재료는 상기 갭의 각각의 측 상에서의 상기 지지 시트의 적어도 일부를 접촉하는, 상기 이용 단계;
d) 상기 후면 접촉 영역의 일부를 노출시키기 위해 상기 절연 재료 및 상기 광능동 영역의 일부를 선택적으로 제거함으로써 상기 갭의 한 측 상에 배치된 상기 스트립들의 각각의 한 단부 상에 복수의 결합 패드들을 형성하는 단계;
e) 상기 투명한 도전성 영역 및 태양 전지 재료의 상기 복수의 스트립들의 상기 결합 패드들과 접촉하는 복수의 전기적 도전성 배선들을 제공하는 단계;
f) 상기 복수의 전기적 도전성 배선들 및 상기 결합 패드들의 각각 사이에 전기적 결합을 형성하는 단계; 및
g) 절단 영역들을 형성하기 위해 상기 결합 패드들의 각각의 한 측 상에서 상기 배선들을 절단하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에 있어서, 본 발명은 태양 전지 재료의 스트립들을 가진 상호연결된 태양 전지들을 형성하기 위한 프로세싱 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은:
(a) 가요성 태양 전지 재료의 롤 또는 시트를 태양 전지 재료의 스트립들로 슬릿(slit)하도록 구성된 절단 모듈;
(b) 상기 절단 모듈로부터 아래 방향에 있는 연마 모듈로서, 상기 스트립들의 각각의 하나 이상의 에지들을 처리하도록 구성된, 상기 연마 모듈;
(c) 상기 연마 모듈의 아래 방향에 있는 전기적 테스팅 모듈로서, 상기 스트립들의 전기적 특성들을 연속적으로 테스트하도록 구성된, 상기 전기적 테스팅 모듈;
(d) 상기 전기적 테스팅 모듈로부터 아래 방향에 있는 비-도전 재료 적용 모듈로서, 투명한 절연 재료를 가진 인접한 스트립들 사이에서의 갭을 연속하여 채우도록 구성된, 상기 비-도전 재료 적용 모듈;
(e) 상기 비-도전 재료 적용 모듈로부터 아래 방향에 있는 결합 패드 적용 모듈로서, 상기 스트립들의 각각의 에지 부분 상에 복수의 결합 패드들을 형성하도록 구성된, 상기 결합 패드 적용 모듈; 및
(f) 상기 결합 패드 적용 모듈로부터 아래 방향에 있는 배선 적용 모듈로서, 상기 스트립들의 상기 복수의 결합 패드들에 걸쳐 전기적으로 도전성 배선을 제공하도록 구성되는, 상기 배선 적용 모듈을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 광전지물(photovoltaic article)에 관한 것이며, 상기 광전지물은:
a) 가요성 기판, 도전성 후면 접촉 영역, 광능동 영역 및 투명한 도전 영역을 각각 포함하는 태양 전지 재료의 연속 스트립들;
b) 상기 가요성 기판이 지지 시트에 접촉하며 갭이 인접한 스트립들 사이에 형성되도록 구성된 연속 지지 시트;
c) 상기 갭의 각각의 측 상에서 상기 스트립들의 각각의 에지들 및 상기 갭의 각각의 측상에 상기 지지 시트의 적어도 일부 모두를 접촉하는 절연 재료;
d) 상기 갭의 한 측 상에 배치된 상기 스트립들의 각각의 한 단부 상에서의 복수의 결합 패드들로서, 상기 후면 접촉 영역의 일부를 노출시키기 위해 상기 광능동 영역 및 상기 절연 재료의 일부의 선택적 제거에 의해 형성되는, 상기 복수의 결합 패드들;
e) 상기 투명한 도전 영역 및 태양 전지 재료의 상기 복수의 스트립들의 상기 결합 패드들과 전기적으로 접촉하는 복수의 전기적 도전성 배선들;
f) 분리된 전기적 도전성 배선들의 인접한 단부들 및 상기 결합 패드들 및 상기 분리된 전기적 도전성 배선들의 인접한 단부들 모두와 접촉하는 절연 재료를 포함하는 상기 결합 패드들의 각각의 일 측 상에 형성된 절단 영역들을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 방법은
a) 롤로부터 또는 증착 시스템으로부터 직접 및 연속적으로 소정 폭의 연속 스트립들로 박막 태양 전지 재료를 슬릿하는 단계;
b) 상기 슬릿 동작(일 실시예에서, 각각의 스트립의 일 에지에서 단독으로 태양 전지 재료의 작은 영역을 연속하여 제거하는)에 의해 남겨진 임의의 분류 재료를 제거하기 위해 각각의 스트립의 각각의 에지를 연속하여 버핑(buffing)하는 단계;
c) 각각의 스트립을 따라 상기 재료의 광전 성능을 연속적으로 테스트하는 단계;
d) 상기 스트립들 사이에서 작은 공간을 가진 지지 시트 시트에 일련의 스트립들을 연속하여 적층하는 단계;
e) 스트립들 사이에서의 상기 작은 공간에 투명한 전기적 절연 재료의 비드를 인가하고 경화시키는 단계;
f) 결합 패드들을 형성하기 위해 각각의 스트립의 일 에지를 따라 별개의 스팟들에서 작은 양의 태양 전지 재료 및 절연 재료를 제거하는 단계;
g) 상기 일련의 스트립들에 걸쳐 미세한 도전성 그리드를 제공하고, 상기 태양 전지 재료가 제거되는 상기 별개의 사이트들에서 상기 기판(또는 후면 전극)에 상기 배선을 결합하는 단계;
h) 각각의 셀의 상부(투명한 도전성 산화물, 또는 TCO) 전극에 걸쳐 소정 패턴으로 상기 배선을 부착하는 단계;
i) 상기 배선 결합 패드 및 다음 전지 사이에서 상기 배선을 절단하고, 절연 배리어를 형성하기 위해 작은 양의 경화가능한 고분자를 제공하는 단계;
j) 소정 간격에서 상기 다음 그리드 배선에 대한 프로세스를 반복하는 단계;
k) 상기 상호연결된 전지 재료를 다양한 모듈 설계들을 위한 적절한 폭의 스트링들로 절단하는 단계;
l) 상기 스트링들을 소정 크기의 모듈 패턴들로 조립하는 단계; 및
m) 상기 전지 상부 전극에 단단히 접촉한 상기 도전 배선들을 유지하기 위해 상기 스트링들 위에 투명한 가요성 상부 시트를 적층하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 언급된 모든 공개물들, 특허들, 및 특허 출원들은 마치 각각의 개별적인 공개물, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조로서 통합되기 위해 표시되는 것처럼 동일한 정도로 참조로서 본원에 통합된다.
본 발명의 방법에 따른 이점은 그것이 그외 광을 수집하고 전력을 발생시킬 수 있는 전지의 영역의 약 1% 내지 2%를 제거하는 비용으로, 작은 결합 패드 위의 상기 배선의 배치에서 높은 정확도를 위한 요구를 제거한다는 것이다. 이러한 이유로, 적어도 몇몇 경우들에서, 도 3a의 방법은 배치에서의 보다 큰 정확도가 요구될지라도, 바람직할 수 있다.
본 발명의 신규 특징들은 첨부된 청구항들에서 독특함으로 갖고 제시된다. 본 발명의 특징들 및 이점들에 대한 보다 양호한 이해는 본 발명의 원리들이 이용되는 예시적인 실시예들을 제시한 다음의 상세한 설명, 및 첨부한 도면들을 참조하여 획득될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 일정한 특징들을 가진 태양 전지 재료의 릴들을 형성하기 위해 에지 처리되고 테스트되는 개개의 스트립들로의 태양 전지 재료의 롤(또는 연속 시트)의 슬릿팅을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 재료의 협대역이 각각의 스트립의 일 에지로부터 자동으로 제거되는 태양 전지 재료의 스트립들을 형성하기 위한 대안적인 방법을 도시한 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 확대도로 제공된 상세들을 갖고 후면 시트에 적층되고 용접 또는 납땜을 통해 상호연결된 복수의 스트립들의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 셀 상호연결의 상세들에 대한 단면 순차적 표현이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 3a에 설명된 것에 대한 대안적인 방법의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 용접 또는 납땜 대신에 도전성 접착제들을 사용하기 위해 적절한 상호연결의 또 따른 대안적인 방법의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 상호연결된 전지들이 스트링들로 절단될 수 있고 모듈들로 조립될 수 있는 방법에 대한 일 예를 도시한 개략적 도시이다.
본 발명의 다양한 이점들이 다음 설명 및 첨부한 도면들과 함께 고려될 때 인식되고 이해될 것이다. 다음 설명은 본 발명의 특정 실시예들을 설명하는 특정 상세들을 포함할 수 있지만, 이것은 본 발명의 범위에 대한 제한들로서가 아닌 바람직한 실시예들의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명의 각각의 양상 및 실시예에 대해, 이 기술분야의 숙련자들에게 알려진 많은 변화들이 본원에 제시된 바와 같이 가능하다. 다양한 변화들 및 변경들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 그 범위 내에서 이루어질 수 있다.
상기 도면들에 대한 참조가 이제 이루어질 것이며, 여기서 유사한 부호들은 전체적으로 유사한 부분들을 나타낸다. 상기 도면들은 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아님이 이해될 것이다.
도 1은 상기 자동화된 연속 슬리팅 및 소정 크기의 개별 스트립들로의 큰 면적들의 가요성 태양 전지 재료의 처리를 도시한 개략적인 상/측 투시도를 도시한다. 상기 태양 전지 재료는 일반적으로 가요성 기판, 상기 기판의 상부 표면상에서의 도전성 후면 접촉 영역, 상기 후면 접촉 영역 상에 증착된 하나 이상의 층들을 포함한 광능동 영역, 및 상기 광능동 영역 상에 증착된 투명한 도전성 영역을 포함한다. 상기 가요성 기판은 비-도전성 재료, 통상적으로 폴리이미드와 같은 고분자 재료 또는 도전성 재료로 구성될 수 있다. 대표적인 도전성 기판들은 스테인레스 스틸 또는 알루미늄 또는 티타늄 포일과 같은 금속 포일들을 포함한다. 후면 접촉 영역은 상기 기판의 상기 표면상에 존재한다. 상기 후면 접촉 영역은 통상적으로 몰리브덴, 구리, 텅스텐 또는 탄탈륨과 같은 도전성 금속이며, 그러나, 도전성 기판이 사용되는 경우들에서는, 상기 후면 접촉 영역은 상기 기판의 상부 표면일 수 있다. 도전성 기판이 사용되는 다른 경우들에서, 부가적인 후면 접촉 영역(통상적으로, Mo)은 상기 기판의 상부 표면에 적용될 수 있다. 상기 광능동 영역은 상기 후면 접촉 영역 상에 증착되며 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 박막 흡수 재료를 포함한다. 예들은 CIGS, CdTe, GaAs, 비정질 실리콘 등을 포함한다. 상기 광능동 영역은 또한 버퍼층들 및 윈도우 층들을 포함하는, 태양 에너지의 효과적인 변환을 용이하게 하는 부가적인 층들을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상기 광능동 영역은 CIGS 흡수층, CdS 버퍼층 및 진성 ZnO 윈도우 층을 포함한다. 상기 투명한 도전성 영역은 상기 광능동 영역의 상부에 존재한다. 상기 투명 도전성 영역을 위한 대표적인 재료들은 인듐 주석 산화물 또는 알루미늄 아연 산화물과 같은 투명 도전성 산화물들을 포함한다.
도시된 실시예에서, 단순함을 위해, 마감된 가요성 태양 전지 재료의 입력(1)은 롤(roll)로서 도시되며, 복수의 개별 스트립들(2)을 수용하기 위해 충분한 폭('W')을 갖는 것으로서 표시된다. 다른 실시예들에서, 상기 소스 재료는 롤 형태이도록 요구되지 않지만, 전지 생산에서의 최종 단계를 수행하는 장비로부터 바로 들어올 수 있거나, 또는 그것은 몇몇 편리한 길이의 일련의 개별 시트들로서 입력될 수 있다. 프로세싱은 상기 표시된 화살표의 방향으로 진행한다. 부가적으로, 처리된 스트립들(3)은 편리함을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 개별 릴들(4)로 롤링되지 않고 다음 프로세싱 구역 또는 스테이션에 공급될 수 있다. 그러나, 다운스트림 프로세싱 단계들의 요건들에 의존하여, 릴 형태로 상기 스트립들을 다루는 것이 바람직하거나 또는 심지어 필요할 수 있다. 논의 또는 예시를 위해, 상기 박막 태양 전지 재료는 상기 표시된 롤의 외부에(도면에서 상부에) 있는 상기 기판의 측 상에서 증착되는 것으로 고려되지만, 상기 태양 전지 재료는 상기 롤의 한 측 상에서 증착될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱은 복수의 스트립들(2)을 생성하기 위해 일련의 나이프들(5)(예를 들면, 회전 날들) 또는 다른 절단 디바이스들(또는 절단 부재들)을 가진 절단 모듈을 사용함으로써 시작한다. 상기 태양 전지 스트립들의 절단 에지들은 p-n 접합에 걸쳐 브리지된 작은 양들의 도전성 재료 또는 입자들을 남기는 슬리팅 동작으로부터의 결함들을 가질 수 있다. 이것들은 상기 태양 전지의 성능에 불리할 수 있는 상기 전지의 에지들을 따라 다양한 곳들에서 몇몇 전기적 단락(또는 분류)을 야기할 수 있다. 이러한 경우가 아님을 보장하기 위해, 일 실시예에서, 연마 부재들을 가진 연마 모듈이 상기 스트립들 사이에서의 전기적 단락을 야기할 수 있는 잔여 재료와 같은, 임의의 재료를 제거하기 위해 상기 스트립들의 각각의 하나 이상의 에지들을 처리하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 일련의 매우 얇은 연마 날들(6)이 각각의 스트립의 각각의 에지를 마모시키도록 배치된다. 표시된 바와 같이, 상기 전지들의 평면에 대하여 90도 미만의 각(θ)으로 상기 연마 날들을 배치하는 것은 연마가 상기 기판의 전지 증착 측(즉, 상부)에서 시작하며 후면을 향해 진행한다는 것을 보장하도록 돕는다. 상기 전지 및 상기 날 사이에서의 이러한 상대적 움직임은 아래쪽으로 내려가는 상기 전지의 코팅된 상부 측을 구부리는 경향이 있으며, 이는 상기 셀의 코팅된 에지에서 마모를 지지하는 약간의 각도를 생성한다. 진공 디바이스 또는 시스템(도시되지 않음)은 상기 마모에 의해 생성되는 상기 스트립들로부터의 느슨한 입자들을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 상기 전지에서의 상기 p-n 접합에 걸쳐 단락을 야기할 수 있는 임의의 재료를 제거한다.
도 1을 계속해서 참조하면, 상기 전지 스트립들의 에지들이 세정되고 임의의 전기적 분류들에서 자유로워진 후, 상기 스트립들은 전기적 테스팅 모듈에 패스하며 요소(7)로서 표시된 전기적 테스팅 수단 또는 디바이스 하에 있다. 여기에서, 상기 단락 회로 전류 및 개방 회로 전압은 조명된 개구에 의해 정의된 영역과 같이, 제한된 크기의 영역에 대해 연속하여 기록된다. 상기 기록된 전지 성능의 히스토리는 상기 태양 모듈의 구성을 최적화하기 위해 사용된다. 테스트된 전지들의 스트립들은 릴들(4) 상에서의 다음 프로세싱 스테이션으로 전달될 수 있거나, 또는 그것들은 먼저 올리지 않고 다음 스테이션으로 직접 공급할 수 있다. 어떠한 경우에도, 테스팅 스테이션 및 릴 롤링 스테이션 사이에서 상기 전지 성능 데이터에 대한 분류를 행하는 것이 유리하다. 그것은 상기 도면에서 상세히 도시되지 않지만, 도면부호 3a는 저조한 재료(즉, 소정 성능 요건들을 충족하지 않는 재료)는 상기 스트립 밖으로 절단될 있으며 상기 스트립이 다시 함께 붙여지는 단계를 표시한다. 그것의 가장 명쾌한 실시예에서, 이러한 절단 및 붙이기 동작은 모듈들로의 나중 적층을 위해 적절한 빈들로 등급이 나뉜 재료의 완전한 릴들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 동작을 위해, 릴들(4)은 도면에서 제안된 바와 같이 공통 축을 따라 단단하게 실장되지 않을 것이다. 오히려, 상기 릴들은 서로로부터의 상쇄(offset)일 수 있으며(예를 들면, 적절한 롤러들을 사용하여 번갈아 위 아래로), 상기 절단-및-붙이기(splice) 동작 동안 상호교환될 수 있다. 이러한 방식으로, 임의의 특정 릴은 좁은 범위의 성능 내에서 테스트되는 전지 재료를 축적할 수 있으며, 이러한 재료는 상기 테스트 데이터에 의존하여 상기 스트립들 중 임의의 것으로부터 도출된다.
도 2는 대안적인 슬릿팅 디바이스 및 디바이스를 표시한다. 상기 대안적인 슬릿팅 디바이스는 모든 다른 슬릿팅 위치에서 좁은 라인의 전지 재료를 제거하도록 구성된 연마 휠들(8)의 세트를 포함한다. 이러한 제거된 재료의 라인의 폭은 대략 수십 밀(예로서, 여기에서 "밀리-인치")일 수 있다. 특정 실시예들에서, 이러한 제거된 재료의 라인의 폭은 약 0.021" 및 0.080" 사이에 있을 수 있다. 상기 슬릿팅 디바이스는 휠들(8)에 의해 생성된 마모된 라인들의 중간에 들어오는 절단을 갖고 이전에 설명된 바와 같이, 전지 재료의 스트립들을 생성한다. 전지들의 스트립의 에지들은 상기 연마 휠들(8)이 이미 전지 재료 제거의 영역에서 이러한 기능을 수행하였기 때문에, 이제 단지 모든 다른 날이 요구된다는 것을 제외하고, 연마 날들(6)에 의해 분류 사이트들로 세정된다. 이러한 동작은 각각이 그것의 에지들 중 하나를 따라 제거된 좁은 영역의 재료를 갖는 태양 전지 재료의 스트립들을 생성한다. 제거된 재료를 가진 에지가 동일한 의미로 배향되도록 요구하기 때문에, 상기 스트립들은 다음 스테이션에 공급하기 위해 릴들(4)로 보다 편리하게 롤링된다. 즉, 모든 다른 릴은 뒤집어질 필요가 있다. 상기 재료는 상술된 바와 같이, 일정한 성능을 가진 릴들을 다시 생성하기 위해 절단-및-붙이기 동작에서 나눠질 수 있다.
일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이 생성되는 전지들의 스트립들은 다음으로 추가 프로세싱을 위해 도 3a에 묘사된 바와 같이 어셈블리 스테이션에 공급될 수 있다. 프로세싱은 연속적으로 또는 별개의 단계들로 화살표에 의해 표시된 방향에서 진행한다. 이러한 예에서, 상기 전지들의 스트립들은 릴들(4)로 롤링될 필요가 없지만, 대안적으로 이전의 것으로부터 상기 스테이션으로 직접 공급될 수 있다. 그러나, 상기 모듈 효율성들은 동작(3a)에 의해 설명된 바와 동일한 등급의 재료의 릴들을 사용함으로써 최적화될 수 있다. 전지들의 스트립들이 도입되는 방식에 상관없이, 전지들(3)의 스트립들은 각각의 스트립 사이에 남겨진 작은 소정 갭(11)(확대도)을 가진 지지 시트(10)로 적층된다(즉, 부착된다). 지지 시트(10)는 예를 들면, 예로서, 롤로부터 제공되는 열가소성 접착제의 박층을 운반하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은, 고분자 재료의 얇은 부재를 포함할 수 있다. 다른 지지 시트 재료들이 또한 사용될 수 있으며, 그것들은 그것들이 상기 능동 전지 재료 뒤에 있기 때문에 투명할 필요가 없다. 금속 포일 기판들이 사용된다면, 그것들은 상기 전지들의 후면 전극으로부터 전기적으로 적절하게 절연되어야 하거나 또는 상기 지지 시트는 상기 셀들을 함께 단락시키는 것을 회피하기 위해 절연되어야 한다. 지지 시트(10)의 목적은 상기 스트립들 사이에 작은 갭(11)을 갖고 서로에 대하여 단단하게 배치된 전지들의 스트립들을 유지하는 것이다. 전지들의 상기 스트립들은 광 손실을 최소화하기 위해 가능한 서로 가까울 필요가 있지만, 그것들은 전기적으로 함께 터치하거나 단락할 수 없다(즉, 전지들의 상기 스트립들은 바람직하게는 서로로부터 전기적으로 분리되어야 한다). 상기 가요성 기판이 자기 재료라면, 상기 지지 시트를 제거하고 상기 스트립들을 제자리에 유지하기 위해 자기 테이블을 사용하여 상기 상호연결 동작을 수행하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 전지들의 상기 스트립들은 돌발적인 단락을 방지하기 위해 각각의 에지를 따라 사전-코팅되고 경화된 투명한 절연 재료를 가져야 한다. 다른 상세들은 또한 이하에 논의된 일반적인 예에 대하여 또한 변할 것이지만, 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 도면은 일정한 비율로 그려지는 것이 아니며, 갭(11)을 따르는 상세들은 상기 스트립의 폭에 대하여 과장된다는 것이 이해될 것이다.
도 3a를 계속해서 참조하면, 셀들의 상기 스트립들이 상기 지지 시트에 부착된(예로서, 적층된) 후, 비-도전 재료 적용 모듈에서, 비-도전 재료 적용 수단(또는 부재)(12)은 갭(11)의 영역의 적어도 일부 위에 비-도전(또는 비-도전성) 재료의 얇은 협층(13)을 적용한다. 실시예들에서, 이러한 재료는 태양 플럭스에 투명해야 하며 빠르게 경화가능하다. 일 실시예에서, 상기 비-도전 재료는 유전 재료이다. 또 다른 실시예에서, 상기 비-도전 재료는 전기적으로 절연(또한 여기에서 "절연") 재료이다. 예를 들면, 상기 재료는 자외선(UV) 광 또는 저전력 레이저를 갖고 인가될 수 있는, 저 레벨의 가열의 도움으로 경화가능할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 재료는 투명한 비-도전(또한 절연) 고분자이다. 또 다른 실시예에서, 상기 재료는 유전 접착제와 같은 유전 재료이다. 몇몇 실시예들에서, 상기 유전 재료는 수 초 후 공기에 경화할 수 있는 베카르트(Bekaert)에 의해 제조된 에지 보호 실링재(#0812)를 포함할 수 있다. 도 3a의 확대도에서, 비-도전 재료(접착제)(13)의 얇은 층은 점선들(13a)에 의해 경계가 이루어지는(또는 정의되는) 것으로서 표시된다. 상기 재료는 투명하기 때문에, 상기 적용의 정확한 폭에 대한 몇몇 주의가 존재한다. 상기 스트립들을 터치 또는 단락시키는 것을 방지하기 위해 갭(11)에서의 상기 지지 시트 및 추가 핸들링과 함께 상기 갭의 각각의 측 상에 상기 스트립들의 각각의 상기 에지의 소정 영역의 적어도 일부를 커버해야 하며, 후속하는 전지 결합 동작에 대한 보호 및 절연 영역을 제공해야 한다. 바람직하게는, 일 실시예에 따라, 그것은 상기 갭을 채운다. 일 실시예에서, 상기 비-도전 재료의 폭(상기 점선들(13a)에 의해 정의된 상기 영역의 폭)은 10 밀리미터와 같이, 약 1 밀리미터 내지 수 밀리미터 사이에 있을 수 있다.
다음으로, 도 3a를 계속해서 참조하면, 결합 패드 적용 모듈에 있어서, 결합 패드 적용 수단 또는 부재(14)는 각각의 스트립의 일 에지를 따라 작은 결합 패드 영역(15)을 생성한다. 이것은 작은 회전 엔드 밀 유형(rotary end mill type)의 커터 또는 작은 마모 디스크 또는 다른 유사한 툴을 갖고 달성될 수 있다. 지름은 통상적으로 약 수십 밀일 것이다. 축소된 탄화물 엔드 밀들은 5 내지 60 밀(mils)의 범위에 있는 지름들에서 쉽게 이용가능한 반면, 1/64" 및 1/32" 밀들은 통상의 공구 강(tool steel)들에서 표준이다. 대안적으로, 상기 결합 패드 영역은 레이저의 사용을 통해 형성될 수 있다. 레이저의 사용은 상기 결합 패드 영역의 치수들에 대한 훨씬 더 양호한 제어의 이점을 제공하며 상기 태양 전지 재료의 단락(또는 분류)을 야기할 수 있는 상기 영역에 형성된 조각들의 양을 또한 감소시킬 수 있다. 상기 패드는 상기 셀의 에지를 따라 셀 재료가 정리된 경로를 형성하기 위해 상기 전지의 에지에서 약간 떨어져 위치되게 도시된다는 것을 주의하자. 이것은 필요보다는 편리함을 더 위한다. 상기 패드(및 상기 배선 절단 사이트, 아래를 참조하자)는 영역(13)의 보다 광범위한 측 내의 어딘가에 위치될 수 있다. 위치 결정의 범위는 요소들(15a, 23a)에 의해 상기 도면에 도시된다.
다음으로, 상기 결합 패드들이 형성된 후, 배선 적용 모듈에서, 전기적 도전(도전성) 배선(16)은 스풀(spool;17)(또는 다른 배선 적용 부재)로부터 상기 결합 패드들 위의 태양 전지 스트립들의 로우들에 걸쳐 공급되며 도식적인 클램프(18)에 의해 유지 및 팽팽하게 된다. 배선(16)은 여러 재료들로부터 만들어질 수 있지만, 판형 구리 배선이 바람직한 전기적 도전성 및 비용 및 이용가능성으로 인해 선호된다. 공통 그리드 간격을 가진 태양 전지들의 바람직한 크기들에 대해, 상기 배선 지름은 유리하게는 3 내지 6 밀의 범위에 속할 것이지만, 광범위한 배선 지름들 또는 두께들은 이러한 적용을 위해 사용될 수 있다. 단지 하나의 제공 배선이 상기 도면에 도시되지만, 복수의 배선 제공 스테이션들이 사용될 수 있다. 다음으로, 투명한 접착 재료 적용 수단(또는 부재)(19)가 일련의 투명한 접착 방울들(20)을 배선(16)에 적용하고 배선(또는 배선들)을 제자리에 유지하기 위해 상기 방울들을 빠르게 경화시킨다. 그것이 제자리에 고정된 후, 상기 배선의 두 개의 단부들은 상기 시트의 폭으로 절단된다. 상기 시트는 다수의 용접 또는 납땜 헤드들이 도 3a의 확대도에서 X들로 표시된, 소정 위치들(22)에서 상기 배선을 결합 패드들(15)에 부착시키는 용접 또는 납땜 수단(또는 부재)(21)으로 진행한다. 상기 용접 또는 납땜 스팟이 전기적 단락 경로를 생성할 상기 결합 패드 주변의 상기 전지 재료의 측벽들 상에 침입하지 않는다는 것을 보장하기 위해 주의가 취해져야만 한다. 상기 배선이 상기 결합 패드에 연결된 직후, 일련의 작은 나이프들, 또는 레이저는 상기 결합 위치들(23)에 인접한 상기 배선들을 절단하며, 깨끗한 접착제(비-도전 재료(13)와 같은)의 작은 방울은 상기 결합되고 상기 절단된 영역 모두에 적용되며 상기 배선의 단락 또는 재연결이 발생하지 않음을 보장하기 위해 경화된다. 이것은 상기 제공된 배선을 따라 상기 전지들의 상호연결을 완성한다. 상기 프로세스는 상호연결된 태양 전지들(24)의 연속 시트를 생성하기 위해 사전-선택된 간격('S')으로 반복될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 1 내지 4로 라벨링된 4개의 도면들의 시퀀스로서 셀-대-셀 경계 단면(도 3a에서 A-A)에서의 상호연결 단계들의 진행(계층간 형성(layer-by-layer formation))을 도시한다. 도 3b 및 도면들은 일정한 비율이 아니며 상기 두께 치수(수직)는 상기 길이(수평) 치수에 대하여 크게 과장된다는 것이 이해될 것이다. 도 3b를 참조하면, 도면(1)은 전지들(3)의 두 개의 스트립들을 분리하는 작은 갭(11)을 가진 지지 시트(10)의 일부를 도시한다. 여기에서, 상기 스트립들의 상기 두 개의 주요 부분들은 기판(31)(예로서, 스테인레스 스틸 포일 또는 알루미늄 또는 탄탈륨 포일과 같은, 금속 포일) 및 CIGS 또는 CdTe 태양 전지 스택과 같은 능동 태양 전지 스택(32)으로서 표시된다. 도면(2)에서, 상기 비-도전 재료(13)는 상기 상호 연결 영역에 적용되고 경화되며, 결합 패드(15)가 형성된다. 비-도전 재료(13)는 또한 상기 갭(11)을 채운다. 도시된 실시예에서, 패드 영역(15)에서, 상기 능동 태양 전지 재료(32)는 기판(31)(이 경우에서는 금속 포일) 아래로 제거되며 상기 패드는 이전에 도 3a에서 설명된 바와 같이 갭 영역(11)으로 약간 연장한다. 상기 가요성 기판이 비-도전성 기판인 경우에, 상기 능동 태양 전지 재료(32)는 상기 가요성 기판으로 적용된 후면 접촉 영역 아래로 제거될 수 있다. 도면(3)에서, 배선(16)은 상기 전지들에 걸쳐 제공되며(예로서, 스트레칭되며), 용접 또는 납땜 연결(22)이 배선(16) 및 기판(31) 사이에서 이루어진다. 연결(22)은 매우 개략적으로 도시된다. 실제 규모에서 패드(15)는 기판(3a)보다 두께가 수배 더 넓으며, 따라서 배선(16)은 실제로 접촉하기 위해 상기 패드의 중심에서 밀어 내려진다. 이 단계에서, 배선(16)이 상기 패드 내의 임의의 위치에서 전지 재료(32)와 접촉하도록 허용되지 않음을 보장하기 위해 주의가 취해져야 한다. 도면(4)은 위치(23)(도 3a 참조)에서 절단되는 배선(16)을 도시하며 상기 절단 영역 및 상기 패드/결합된 영역 둘 모두는 투명한 비-도전 재료(13)로 채워지고 경화된다. 이것은 후속 핸들링 동안 상기 요소들이 단락하는 것으로부터 방지한다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 상기 원래 시트가 도 2에 설명된 것처럼 처리될 때 전지 상호 연결의 대안적인 방법이 도시된다. 도 3a에서의 것들과 공통인 요소들은 유사하게 라벨링된다. 이전에 언급된 바와 같이, 도 2에 도시된 대안 릴들(4)은 적층을 위한 상기 스트립들을 상기 지지 시트로 정확하게 배향시키도록 뒤집어져야만 한다. 이것은 연속 결합 영역, 즉 연속 패드로서 영역을 노출시키기 위해 태양 전지 재료가 없는 각각의 스트립의 일 에지를 따르는 좁은 라인을 야기한다. 도 4에서, 이러한 영역은 확대도에서 라인(24) 및 갭(11) 사이에서의 영역에 의해 표현된다. 상기 프로세싱은 별개의 패드가 노출되지 않는다는 것을 제외하고 이전 예에서와 동일하다. 오히려, 상기 용접 또는 납땜 연결(22)은 경화된 유전(또는 비-도전) 재료의 협층을 통해 우리어진다. 이러한 방법에 대한 이점은 그것이 그외 광을 수집하고 전력을 발생시킬 수 있는 전지의 영역의 약 1% 내지 2%를 제거하는 비용으로, 작은 결합 패드 위의 상기 배선의 배치에서 높은 정확도를 위한 요구를 제거한다는 것이다. 이러한 이유로, 적어도 몇몇 경우들에서, 도 3a의 방법은 배치에서의 보다 큰 정확도가 요구될지라도, 바람직할 수 있다.
또 다른 대안적인 방법은 도 5에 도시된다. 이러한 방법에서, 또 다른 단계가 상기 상호연결을 이루기 위해 도전성 접착제들, 예로서 은으로 채워진 에폭시의 사용을 허용하기 위해 부가된다. 이것은 전지들 사이에 상호연결들을 형성하기 위한 용접 또는 납땜을 사용하는 것에 대한 대안이다. 그렇지 않다면 상기 방법은 도 3a에 대해 설명된 것과 동일하다. 부가적인 결합 패드 적용 수단(또는 부재)(14a)이 도 5에 도시된다. 수단(14)은 이전에 설명된 바와 같이 유사한 결합 패드를 이루지만, 상기 영역은 절연 접착제로 즉시 채워지며 빨리 경화된다. 다음 단계에서, 수단(14a)은 첫 번째에 정확히 중심에 있는 약간 더 작은 결합 패드를 만든다. 확대도에서, 이것은 도면부호 25로 표시된다. 상기 패드들의 크기들은 상기 장비의 정확도 능력에 의존하여 몇몇 재량에 영향을 받기 쉽지만; 상기 아이디어는 보다 큰 패드 내에 보다 작은 패드를 생성하고 상기 제 1 패드를 만들 때 노출되는 전지 재료의 측벽들 위에 절연 커버를 제공하는 것이다.
상기 장비가 보다 정확할수록 상기 특징은 더 작아질 수 있으며, 이것은 보다 적은 광 손실 및 개선된 태양 전지 성능 및 효율성을 야기한다. 그러나, 상기 개방 패드(25)는 상기 배선(16)의 지름과 비교하여 작지 않아야 한다. 예를 들면, 상기 배선(16)이 약 0.005 인치들의 지름을 가진다면, 상기 패드(25)의 지름은 약 2 및 10배 사이 또는 4 및 6배 사이로 더 큰 것과 같이, 수 배 더 커야 한다. 일 실시예에서, 허용가능한 범위는 약 0.020 및 0.030 인치들 사이일 것이다. 용접 또는 납땜보다는, 수단(21)이 배선(16) 위에 도전성 접착제의 작은 방울을 제공하고 경화하며, 이는 또한 패드(25)의 영역을 채운다. 도전성 접착제들은 순수 금속들만큼 저항이 낮지 않기 때문에, 상기 배선 상에서 및 상기 패드에서(용접과 비교하여)의 추가 접촉 영역은 상기 용접 또는 납땜 동작들에 대한 성능에서 허용가능하고 실제로 비교가능하기에 충분한 총 접촉 저항을 낮춘다. 상기 절연 측벽들을 가진 "이중 패드"의 구성은 상기 도전성 접착제가 상기 태양 전지 접합에 걸쳐 단락을 야기하는 것을 방지한다. 배선(16)은 여전히 이전에 설명된 바와 같이 위치들(23)에서 절단되고 절연된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상호 연결된 전지들(24)의 연속 시트를 상호연결된 전지들의 개별 스트링들로 자르는 것의 원리가 예시된다. 절단(26)은 소정 스트링 폭들(SW)로 이루어지며, 상기 절단들은 배선들(16)과 평행하게 및 그 사이에서 행한다. 부스 바들(27)이 각각의 스트링의 각 단부에 부가된 후, 두 개의 스트링들은 서로에 대하여 반전될 수 있고 기본 모듈(28)을 제조하기 위해 하나의 단부 상에 연결된다. 투명한 그리고 가요성 상부 시트(29)는 그 후 상기 모듈 위에 적층된다. 이것은 두 개의 기능들을 수행한다. 첫 번째로 상기 후면 시트에 상부 시트를 실링하고 핸들링을 위한 보다 많은 기계적 세기를 제공한다. 두 번째로, 그것은 양호한 전기적 접촉을 위해 상기 전지들의 상기 상부 전극에 대해 상기 배선들을 민다. 바람직한 실시예에서, 상기 상부 전극 및 상기 전지들 사이의 상기 전기적 접촉은 상기 태양 전지에 의해 재캡처된 전자가 최소화되도록 하며, 그에 의해 최적의 디바이스 성능을 지원한다.
이러한 상호연결 기법은 모듈 크기 및 전기적 특성들 모두에서의 대량의 가요성을 허용한다. 일 예로서, 모듈(28)은 각각 SW/2의 폭을 가진 4개의 직렬로 연결된 스트링들을 사용함으로써 두 배가 된(그러나 동일한 총 영역 및 형상) 그것의 전압을 가질 수 있다. 교대로, 이중 크기 모듈은 4개의 폭 스트링들(SW)을 사용하여 만들어질 수 있으며 상기 전압은 또한 그것들이 직렬로 연결된다면 두 배가 될 것이다. 훨씬 더 큰 모듈들이 요구된다면, 전압 증가 없이, 서브모듈들의 적절한 어레이가 병렬로 연결될 수 있다. 따라서, 단일 연속 시트 셋업을 사용함으로써, 매우 광범위한 모듈들이 상이한 크기 및 전기적 특성들을 갖고 설계될 수 있다. 상기 전지 재료의 슬릿 폭에서의 변화 및 상기 폭에서의 변화 및 재료의 상호연결된 릴들의 수를 갖고, 다수의 모듈들이 만들어질 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어 시스템은 박막 태양 전지 재료를 포함한 시트들의 형성을 제어(또는 자동화)하기 위해 제공된다. 상기 제어 시스템은 비-도전 재료 적용 부재, 상기 결합 패드 적용 부재들, 상기 투명한 접착 재료 적용 부재들, 상기 용접 또는 납땜 부재, 및 상기 전기적 테스팅 부재 또는 디바이스 외에, 롤-투-롤 프로세스에서 상기 태양 전지 재료의 진행을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어 시스템은 상기 태양 전지 재료가 본 발명의 다양한 실시예들의 다양한 모듈들로 공급되거나 또는 안내되는 속도를 제어할 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 제어 시스템은 결합 패드 적용 부재(14)가 상기 결합 패드 영역(15)을 생성하는 방식 및 상기 포인트를 제어할 수 있다. 상기 제어 시스템은 또한 프로세싱 시스템들 또는 모듈들 사이에서 구성요소들을 이동시키기 위한 다양한 진공 장비 및 로봇 공학 장비를 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 본원에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예로서 제공된다는 것이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 다수의 변화들, 변경들, 및 대체물들이 이제 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이 기술분야의 숙련자들에게 발생할 것이다. 본원에 설명된 본 발명의 상기 실시예들에 대한 다양한 대안들이 본 발명을 실시하는데 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다음 청구항들은 본 발명의 범위를 정의하며 이들 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내의 방법들 및 구조들이 그에 의해 커버된다는 것이 의도된다.
2: 복수의 개별 스트립들 3: 스트립들
4: 릴들 5: 나이프들
6: 연마 날들 7: 요소
8: 연마 휠들 10: 지지 시트
11: 작은 갭 12: 비-도전 재료 적용 수단
13: 협층 15: 작은 결합 패드 영역
14: 결합 패드 적용 수단 또는 부재 16: 전기적 도전 배선
17: 스풀 18: 클램프
19: 접착 재료 적용 수단 20: 접착 방울들
21: 용접 또는 납땜 수단 22: 소정 위치들
23: 결합 위치들 24: 태양 전지들
27: 부스 바들 28: 기본 모듈
29: 가요성 상부 시트 31: 기판
32: 능동 태양 전지 스택

Claims (14)

  1. 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법에 있어서,
    a) 가요성 기판, 도전성 후면 접촉 영역, 광능동 영역, 및 투명한 도전성 영역을 각각 포함하는 태양 전지 재료의 복수의 연속 스트립들을 제공하는 단계;
    b) 상기 가요성 기판이 지지 시트(backing sheet)를 접촉하고 갭이 인접한 스트립들 사이에서 형성되도록 태양 전지 재료의 연속 스트립들을 상기 연속 지지 시트에 부착하는 단계;
    c) 상기 갭의 각각의 측 상에서의 상기 스트립들의 각각의 에지의 소정 영역 위에 절연 재료를 적용하는 단계로서, 상기 절연 재료는 상기 갭의 각각의 측 상에서의 상기 지지 시트의 적어도 일부를 접촉하는, 상기 적용 단계;
    d) 상기 후면 접촉 영역의 일부를 노출시키기 위해 상기 절연 재료 및 상기 광능동 영역의 일부를 선택적으로 제거함으로써 상기 갭의 한 측 상에 배치된 상기 스트립들의 각각의 한 단부 상에 복수의 결합 패드들을 형성하는 단계;
    e) 상기 투명한 도전성 영역 및 태양 전지 재료의 상기 복수의 스트립들의 상기 결합 패드들과 전기 접촉하는 적어도 하나의 전기적 도전성 배선(들)을 제공하는 단계; 및
    f) 절단 영역들을 형성하기 위해 상기 결합 패드들의 각각의 일 측 상에 상기 배선들을 절단하는 단계를 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선들을 절단하는 단계 후 상기 결합 패드들 및 절단 영역들에 절연 재료를 적용하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 재료가 상기 스트립들에 적용된 후 상기 절연 재료를 경화시키는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 재료는 투명한 절연 재료인, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정 폭의 태양 전지 스트링(string)들을 형성하기 위해 상기 전기적 도전성 배선들의 일부 사이의 영역들에서 상호연결된 태양 전지 재료의 상기 시트들을 절단하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 회로에 연결하기 위한 상호연결된 태양 전지들의 상기 시트들의 각 단부에서 상기 복수의 전기적 도전성 배선들을 단자 바들에 부착하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상호연결된 태양 전지들의 상기 시트들 위에 상부 투명한 가요성 시트를 제공하는 단계 및 상기 상부 투명한 가요성 시트를 적층하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 태양 전지 재료의 비교적 넓은 롤 또는 긴 시트를 태양 전지 재료의 복수의 스트립들로 슬릿(slit)하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    결함들 및 조각들을 제거하기 위해 상기 슬릿 단계의 태양 전지 재료의 상기 복수의 스트립들의 에지들 중 하나 이상을 처리하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿 단계에 이어 상기 태양 전지 재료의 스트립들을 릴(reel)로 롤링(rolling)하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    태양 전지 재료의 상기 연속 스트립들의 각각을 따라 전기적 특성들을 테스트하는 단계를 더 포함하는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 태양 전지 재료의 연속 스트립들은 상기 태양 전지 재료의 연속 스트립들을 연속 지지 시트에 전달하는 단계 이전에 그것들의 전기적 특성들에 따라 분류되는, 상호연결된 태양 전지들의 시트들의 제조 방법.
  13. 태양 전지 재료의 스트립들을 가진 상호연결된 태양 전지들을 형성하기 위한 프로세싱 시스템에 있어서,
    가요성 태양 전지 재료의 롤 또는 시트를 태양 전지 재료의 스트립들로 슬릿하도록 구성된 절단 모듈;
    상기 절단 모듈로부터 아래 방향에 있는 연마 모듈로서, 상기 스트립들의 각각의 하나 이상의 에지들을 처리하도록 구성된 상기 연마 모듈;
    상기 연마 모듈의 아래 방향에 있는 전기적 테스팅 모듈로서, 상기 스트립들의 전기적 특성들을 연속적으로 테스트하도록 구성된 상기 전기적 테스팅 모듈;
    상기 전기적 테스팅 모듈로부터 아래 방향에 있는 비-도전 재료 적용 모듈로서, 투명한 절연 재료를 가진 인접한 스트립들 사이에서의 갭을 연속하여 채우도록 구성된 상기 비-도전 재료 적용 모듈;
    상기 비-도전 재료 적용 모듈로부터 아래 방향에 있는 결합 패드 적용 모듈로서, 상기 스트립들의 각각의 에지 부분 상에 복수의 결합 패드들을 형성하도록 구성된 상기 결합 패드 적용 모듈; 및
    상기 결합 패드 적용 모듈로부터 아래 방향에 있는 배선 적용 모듈로서, 상기 스트립들의 상기 복수의 결합 패드들에 걸쳐 전기적으로 도전성 배선을 제공하도록 구성되는 상기 배선 적용 모듈을 포함하는, 프로세싱 시스템.
  14. 광전지물에 있어서,
    a) 가요성 기판, 도전성 후면 접촉 영역, 광능동 영역 및 투명한 도전 영역을 각각 포함하는 태양 전지 재료의 연속 스트립들;
    b) 상기 가요성 기판이 지지 시트에 접촉하며 갭이 인접한 스트립들 사이에 형성되도록 구성된 상기 연속 지지 시트;
    c) 상기 갭의 각각의 측 상에서 상기 스트립들의 각각의 에지들 및 상기 갭의 각각의 측 상에 상기 지지 시트의 적어도 일부 모두를 접촉하는 절연 재료;
    d) 상기 갭의 한 측 상에 배치된 상기 스트립들의 각각의 한 단부 상에서의 복수의 결합 패드들로서, 상기 후면 접촉 영역의 일부를 노출시키기 위해 상기 광능동 영역 및 상기 절연 재료의 일부의 선택적 제거에 의해 형성되는 상기 복수의 결합 패드들;
    e) 상기 투명한 도전 영역 및 태양 전지 재료의 상기 복수의 스트립들의 상기 결합 패드들과 전기적으로 접촉하는 복수의 전기적 도전성 배선들;
    f) 분리된 전기적 도전성 배선들의 인접한 단부들 및 상기 결합 패드들 및 상기 분리된 전기적 도전성 배선들의 인접한 단부들 모두와 접촉하는 절연 재료를 포함하는 상기 결합 패드들의 각각의 일 측 상에 형성된 절단 영역들을 포함하는, 광전지물.
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