KR20130086960A - 태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법과, 상기 방법에 의해 제조된 태양 전지 결합체 - Google Patents

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티로 리히터
볼프강 엥어
토마스 세이델
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마르틴 쿠처
올라프 스토르벡
홀거 노이하우스
마티아스 게오르기
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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 독립적인 전극들에 의해 태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 태양 전지 결합체에 관한 것이고, 방법에 따르면, 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 와이어 전도체에 의해 형성되고, 상기 방법은, 연속적인 와이어 전도체가 복수의 태양 전지들을 가로질러 연장되도록 연속적인 와이어 전도체를 위치결정하는 단계, 연결을 위해 요구되는 위치들에서 전극들을 중단하는 단계, 및 태양 전지들 및 전극들을 접촉하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 태양 전지 결합체에서는, 적어도 하나의 제 1 전극이 처음에 복수의 태양 전지들에 걸쳐 있는 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체에 의해 형성되고, 제 1 및 제 2 전극이 서로 접촉되고, 제 1 및/또는 제 2 전극은 연결을 위해 요구되는 위치들에서 연결해제된다.

Description

태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법과, 상기 방법에 의해 제조된 태양 전지 결합체{METHOD FOR CONTACTING AND CONNECTING SOLAR CELLS AND SOLAR CELL COMBINATION PRODUCED BY MEANS OF SAID METHOD}
본 발명은 태양 전지(solar cell)들을 접촉 및 연결하기 위한 방법과, 상기 방법에 의해 생성된 태양 전지 결합체(solar cell combination)에 관한 것으로, 태양 전지들을 접촉하는 것은 와이어 전도체(wire conductor)들을 통해 수행되고, 복수의 태양 전지들은 태양 전지 결합체를 형성하기 위하여 와이어 전도체들을 통해 서로 결합된다.
태양 전지는 전면(front side) 및 후면(back side)을 갖는 기판으로 통상적으로 구성되고, 접촉 구조가 2개의 면들 중 적어도 하나 상에 도포된다. 전형적으로, 접촉 구조는 적어도 100 ㎛의 폭을 가지는 반면, 그 두께는 대략 10 내지 15 ㎛에 불과하다. 더 큰 폭은 결과적으로 증가된 음영(shading)으로 인한 효율의 감소를 초래하는 반면, 폭을 감소시키는 것은 접촉 구조의 라인 저항(line resistance)이 증가된다는 단점을 초래한다. 또한, 개별적인 접촉 구조들의 전류는 버스바(busbar)들로 공급되어, 전면 표면 상에서의 추가적인 음영을 야기시킨다. 태양 전지의 후면 상에는, 전류를 대규모로 수집(collect)하는 대면적의 접촉 구조가 통상 존재한다.
태양 전지들을 연결하는 것은 태양 전지의 버스바들 상으로 납땜되는 접촉 리본(contact ribbon)들을 통해 일반적으로 수행된다. 모든 전류는 접촉 리본들을 통해 공급된다. 저항 손실(resistance loss)들을 가능한 한 낮게 유지하기 위해서는, 이 리본들의 특정 총 단면적이 요구된다. 이것의 결과는 음영에 의해 야기되는 전면 상의 손실이 존재한다는 것이다.
그러므로, 최적의 솔라 모듈을 만들기 위해서는, 태양 전지의 접촉 구조 및 접촉 리본들의 수 및 치수들이 서로 결합하여 최적화되는 것이 필요하다.
여기에서의 문제는 태양 전지 상에서의 얇은 와이어(wire)들의 취급 및 위치결정이다. 특히, 셀들의 직렬 연결은, 표준 납땜 공정의 납땜 리본들과 유사하게, 와이어들이 제 1 태양 전지의 전면으로부터 제 2 태양 전지의 후면으로 가야하기 때문에, 문제들을 야기시킨다. 이것은 또한, 전면 및 후면을 접촉하기 위하여, 동일한 물질이 이용되어야 한다는 것을 암시한다.
DE 298 05 805 U1으로부터, 태양 전지들을 처리하기 위한 장치가 알려져 있고, 개별적인 태양 전지들은 스트링(string)을 형성하기 위하여 전기적 커넥터(electrical connector)들과 상호연결된다. 이 목적을 위하여, 상기 장치는 연결 스트립 리셉터클(connection strip receptacle), 납땜 페이스트를 연결 스트립들 상에 도포하는 납땜 페이스트 디스펜서(soldering paste dispenser), 납땜 스테이션(soldering station)으로서의 적어도 하나의 태양 전지 증착 랙(depositing rack), 연결 스트립들을 위한 하나의 회전 장치(turning device), 회전 장치로부터, 연결 스트립들을 태양 전지들 상에 증착하기 위한 태양 전지 증착 스테이션으로의 하나의 이송 장치를 포함한다. 이 해결책의 단점은 또한 뒤집힐 수도 있는 스트립들의 형태의 커넥터들만이 이용될 수 있다는 것이다. 금속 캐리어(metallic carrier) 상에 배치된 적어도 하나의 반도체층과, 반도체층 상에 배치된 다수의 접촉 경로들을 포함하는 태양 전지가 DE 10 2006 041 046 A1에서 설명되어 있다. 적어도 하나의 접촉 경로의 측방향 돌출부는 캐리어의 후면 상으로 굴곡되고 캐리어에 대해 전기적으로 절연되도록 배치된다. 서로 인접하게 배치된 태양 전지들은 관통 납땜(soldering through)에 의한 국부적인 접촉들을 가능하게 하기 위하여 천공된 구성을 갖는 스트립 전도체(strip conductor)들을 통해 서로 연결되는 것이 바람직하다. 태양 전지를 제조하기 위한 방법을 수행하는 태양 전지의 이러한 구성과, 스트립 전도체의 구조적인 구현은 솔라 모듈들을 형성하고 개별적인 태양 전지들을 희망하는 대로 상호연결하기 위하여, 개별적인 태양 전지들을 상호연결하는 것을 가능하게 할 것이다. 캐리어는 여기서 금속 밴드(metal band)로서 형성되고, 접촉 경로들은 캐리어의 길이 방향(longitudinal direction)을 가로질러서 또는 길이 방향을 따라 배치되고, 캐리어 밴드 너머로 측방향으로 돌출하고, 상호연결을 위하여 이러한 방식으로 이용될 수 있다. 또한, 수집 경로들은 길이 방향을 가로질러서 그리고 접촉 경로들을 가로질러서 배치되고, 접촉 경로들에 전기적으로 연결되고, 수집 경로들뿐만 아니라 접촉 경로들은 캐리어의 후면의 영역에서 접착된다. 접촉 경로들 또는 수집 경로들은 구리 와이어 또는 구리 밴드의 형태로 구현된다. 접촉 경로 및 금속 캐리어 사이의 전기적 연결을 회피하기 위하여, 에지 절연(edge insulation)들로서 구현되는 절연들은 에지를 따라 배치된다. 전체적으로, 천공된 스트립 전도체들을 이용하여 개별적인 태양 전지들을 구성하고 연결하는 것은 문제가 있고, 에지 절연들을 이용하는 것은 증가된 제조-관련 비용들을 수반한다.
태양 전지를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 시스템으로서, 와이어 전도체가 연장 방향을 따라 다수의 메쉬(mesh)들을 갖도록 연장되는 메쉬형(mesh-like) 배치를 갖는 와이어 시스템을 형성하는 그러한 방식으로, 제 1 접촉 섹션(section)과, 제 1 접촉 섹션으로부터 이격되도록 배치된 제 2 접촉 섹션 사이에 교대로 뻗어있는 와이어 전도체를 포함하는 와이어 시스템이 DE 10 2007 022 877 A1으로부터 알려져 있다. 와이어 전도체에 부가하여 제공되는 고정 수단을 통해, 및/또는 그 섹션이 서로의 둘레에 감겨져 있는 와이어 전도체의 섹션들의 형태인 고정 수단을 통해, 와이어 전도체는 메쉬형 배치로 고정된다. 와이어 전도체는 제 1 접촉 섹션 및 제 2 접촉 섹션 사이에서 연장 방향을 따라 전후로 주기적으로 교대하는 끝없는 스트링으로 뻗어있다. 2개의 접촉 섹션들은 와이어 시스템의 영역들이고, 그 영역들은 같은 거리로 서로 이격되어 있고 와이어 시스템의 연장 방향을 따라 뻗어있다. 각각의 경우에 있어서, 서로 인접하게 배치된 2개의 태양 전지들은 태양 전지 접촉 섹션들을 가지고, 이 태양 전지 접촉 섹션들은 태양 전지들의 서로 접하는 에지 영역들에서 서로 대향하도록 배치되고 메쉬형 와이어 전도체를 통해 서로 연결된다. 또한, 전기적으로 절연되는 베이스 절연체층(base insulator layer)이 태양 전지의 태양 전지 접촉 섹션에 제공되고, 전기적으로 절연되는 이미터 절연체층(emitter insulator layer)이 인접한 태양 전지에서 제공되므로, 직렬 연결이 생성된다. 메쉬형 와이어 전도체를 제조하는 것은 상대적으로 복잡하다. 또한, 이 해결책의 중요한 단점은, 전면 및 후면 사이를 접촉하기 위한 영역들이 2차원으로 요구되기 때문에 그 효율이 부정적으로 영향을 받는다는 것이다.
모듈들의 조립을 위한 전단계(pre-stage)로서 제조되는 스트링들은, 셀들이 개별적으로 씌워지고 주석-도금된(tin-plated) 구리 밴드 조각들로 피복되며, 이 조각들은 셀들을 피복하고 씌워져야 할 다음 셀 아래로 연장된다고 하는 단점을 가진다. 이 구리 밴드들은 상이한 공정들로 납땜된다. 이 방법은 납땜 연결 물질로서 그리고 자유 전자들을 "수집"하고 구리 밴드들로 이송하기 위한 스트립 전도체(strip conductor)로서 인쇄 이미지(print image)를 갖는 셀들의 준비를 요구한다. 스트링들은 취급 장치들에 의해 픽업(pick up)되고, 모듈들을 형성하기 위하여 정렬 및 조립된다. 조립된 스트링들은 모듈을 형성하기 위하여 교차-커넥터(cross-connector)들을 통해 전기적으로 연결된다. 요구되는 연결들은 개별적인 공정 단계들에서 연속적으로 제조되어 긴 제조 시간을 초래한다.
DE 102 39 845 C1으로부터, 전기적 전도성 표면, 특히, 광발전 소자(photovoltaic element)의 적어도 하나의 표면에 접촉하기 위한 전극이 알려져 있다. 상기 표면은 전기적으로 절연되는 광학적으로 투명한 필름, 상기 필름의 표면 상에 도포되는 접착층, 및 실질적으로 평행하고 전기적으로 전도성인 와이어들의 제 1 그룹으로 구성되고, 상기 와이어들은 접착층 내에 내장되고, 접착층으로부터 그 표면의 일부를 돌출하고, 접착층으로부터 돌출하는 적어도 표면 상에서, 낮은 용융점(melting point)을 갖는 층으로 피복되고, 제 1 그룹의 와이어들은 제 1 접촉 스트립에 전기적으로 연결된다. 서로에 대해 실질적으로 평행하게 뻗어있는 와이어들을 갖는 제 2 그룹은 투명 필름 및 제 1 그룹의 와이어들 사이에 배치되고, 제 1 및 제 2 그룹들의 와이어들은 함께 그리드(grid)를 형성하고, 제 2 그룹의 와이어들은 제 2 접촉 스트립에 전기적으로 연결된다. 필름 및 접착제의 이용으로 인해, 이 구조적인 구성은 매우 복잡하다. 접착층의 불규칙한 두께의 경우, 와이어들은 상기 접착층으로부터 불규칙하게 돌출하거나, 또한 접착제에 의해 완전히 피복될 수도 있으며, 이것은 결함들로 귀착될 수 있다. 또한, 필름 및 접착제가 모듈 내에 남아 있을 수 있고, 이것은 접착제 및 필름에 의해 충족되어야 할 장기간의 안정성 측면에서 상대적으로 높은 수요들을 암시하며, 그러므로, 상대적으로 높은 비용들을 야기시킨다. 또한, 와이어, 광학적으로 투명한 필름 및 접착제로부터의 전극들의 선가공(prefabrication)은 기술적으로 정교하다.
전면 및 후면 상에서 셀의 표면과 접촉되는 선가공된 금속 메쉬(예를 들어, 알루미늄 게이지(gage))를 이용하여 태양 전지들을 상호연결하기 위한 방법이 JP 59115576 A로부터 알려져 있다. 압력 및 온도의 영향 하에서, 각각의 경우에 있어서, 금속 메쉬는 가열 유닛(heating unit)에 의해 하나의 셀에 연결된다. 이 해결책의 경우에 있어서, 취급(handling)은 상대적으로 복잡하다.
EP 0 440 869 A1에서는, 장벽 구조(barrier structure)를 갖는 감광성 반도체 판(photosensitive semiconductor plate), 반도체 판의 양면 상에 배치된 전기적으로 전도성인 전류 컬렉터 접촉부(current collector contact)들, 및 반도체 판의 양면 상에 배치된 보호 코팅(protective coating)들 및 전류 소산 전극(current dissipating electrode)들을 포함하는 부품이 설명된다. 반도체 판의 전면 상에 배치된 적어도 전기적으로 전도성인 전류 컬렉터 접촉부들은 반도체 판의 표면과 접촉하거나 접촉하고 있지 않은 전기적으로 연결된 연속적인 섹션들의 형태로 구현된다. 이 목적을 위하여, 전류 컬렉터 접촉부들은 굴곡된 와이어(bent wire)로 이루어진다. 이 실시예는 매우 복잡하고, 얇은 굴곡된 와이어가 압착되는 일이 용이하게 발생할 수 있다.
또한, 솔라 모듈들을 위한 모든 알려진 조립 기술들은 그 가능한 사이클 시간(cycle time) 및 얇은 셀 물질들의 처리에 관하여 그 한계들에 도달하였고, 이것은 복수의 기계들을 함께 스트링으로 연결하는 것을 통해 상쇄된다. 일반적으로, 이것은 제조 비용들에 관해 부정적인 효과를 가진다.
또한, 연결 물질들은 이용가능한 실리콘 표면의 바람직하지 않게 큰 부분을 피복하고, 이에 따라, 태양 전지의 효율을 악화시킨다.
또한, 와이어 전도체들과의 접촉을 보장하기 위하여, 예를 들어, 스크린 인쇄 방법(screen printing method)을 이용하여, 스트립 전도체들 형태의 특수한 금속 페이스트들(주로 은(silver) 또는 은 합금(silver alloy)들)을 태양 전지들(소위 바(bar)들) 상에 도포하는 것이 통상적이다. 이것은 태양 전지들을 훨씬 더 비싸게 한다.
본 발명의 목적은 태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 태양 전지 결합체들을 제공하는 것이고, 비용이 최소화되고 태양 전지들의 효율이 향상된다. 또 다른 목적의 목표는 바(bar)들(스트립 전도체들)을 위한 인쇄된 영역들을 감소시키거나 이들을 완전히 제거하는 것이다.
상기 목적은 제 1 및 제 19 특허 청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 추가적으로 장점이 있는 구성들은 하위-청구항들로부터 발생한다. 태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법은 적어도 2개의 독립적인 전극들에 의해 본 발명에 따라 수행되고, 적어도 하나의 전극은 서로 실질적으로 평행한 적어도 하나 또는 복수의 와이어 전도체들로 형성되고, 태양 전지들 및 전극들 사이의 접촉 후에, 직렬 연결 또는 병렬 연결을 구축하는 것은 요구되는 위치들에서 이것을 위하여 요구되는 와이어 전도체들을 분리함으로써, 그리고 전극들 사이에 연결을 구축함으로써 발생하고, 전극들 사이에 연결을 구축하는 것은 분리 전에 또는 분리 후에 구현된다.
그러므로, 분리 전에 또는 분리 후에, 전극들을 서로 직접 또는 접촉 소자(contact element)들/교차-커넥터들을 통해 연결하거나 접촉하는 것이 가능하다.
방법에 따르면, 태양 전지 결합체를 형성하기 위하여 와이어 전도체들에 의해 태양 전지들을 접촉 및 연결하는 것이 수행되고, 예를 들어, 가능한 한 연속적인 방식으로, 복수의 태양 전지들은,
연속으로 배치된 태양 전지들의 길이 방향으로 바람직하게는 연속적으로 그리고 선형으로 뻗어있는 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체에 연결되거나, 바람직하게는 연속적으로 뻗어있는 제 1 와이어 전도체들의 그룹에 연결되고,
태양 전지 결합체를 함께 형성하기 위하여, 적어도 하나의 바람직하게는 연속적으로 뻗어있는 추가적인 접촉 소자 또는 바람직하게는 연속적으로 뻗어있는 추가적인 접촉 소자들의 그룹에 연결되고,
제 1 와이어 전도체들, 추가적인 접촉 소자들, 및 태양 전지 결합체의 태양 전지들 사이에서 전기적 연결이 구축되고,
요구되는 경우, 태양 전지들의 직렬 연결 또는 병렬 연결이 만들어지거나 구축될 수 있는 그러한 방식으로 전기적 연결을 구축하기 전에 또는 구축한 후에, 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 접촉 소자들이 분리될 수 있다.
특히, 조립 방향으로 선형으로 및/또는 조립 방향을 가로질러 연장되고, 또한, 선형으로 연장되고, 선택적으로 분리되는 연속적인 제 1 와이어 전도체들 및 추가적인 (특히 연속적인) 접촉 소자들을 이용함으로써, 태양 전지 결합체들의 제조가 혁신되고, 이에 따라, 상당히 더욱 효과적이고 더욱 비용 효율적으로 된다.
바람직하게는, 제 1 와이어 전도체들은 태양 전지들의 상부면 상에서 접촉되고, 그 다음으로, 추가적인 접촉 소자들은 인접한 태양 전지들 사이에서, 제 1 와이어 전도체들을 가로질러 뻗어있고, 제 1 와이어 전도체들에 도포되고, 이들에 연결되는 2개의 전기적 교차-커넥터들의 형태로 구성될 수 있다. 이후에, 제 1 와이어 전도체들은 그 길이 방향 연장부를 가로질러 그리고 인접한 태양 전지들 사이의 전기적 교차-커넥터들에 평행하게 분리되므로, 제 1 접촉 소자들의 돌출 영역 및 2개의 교차-커넥터(cross-connector)들을 갖는 스트라이프 형태의(stripe-like) 태양 전지들의 결합체가 생성된다. 이 영역은 인접한 태양 전지들의 하부면에 연결되므로, 적어도 하나의 교차-커넥터는 인접한 태양 전지들의 하부면 상에 제공되고 이제 이들과 접촉된다.
대안으로서, 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 상부면 상에서 바람직하게는 다수의 제 1 와이어 전도체들을 체결 및 접촉하고, 태양 전지들의 하부면 상에서 교차-커넥터들을 체결 및 접촉하는 것도 또한 가능하고, 교차-커넥터들 및 제 1 와이어 전도체들은 유사하게 서로 수직으로 뻗어있다. 이후에, 제 1 와이어 전도체들은 인접한 태양 전지(들) 사이에서, 그 길이 방향 연장부를 가로질러 그리고 교차-커넥터들에 수직으로 분리되므로, 태양 전지들의 스트라이프(stripe)가 생성되고, 태양 전지들은 2개의 교차-커넥터들을 통해 서로 연결되고, 스트라이프는 제 1 와이어 전도체들을 갖는 돌출 영역을 가진다. 이후에, 태양 전지(들) 너머로 돌출하는 제 1 와이어 전도체들의 영역은 인접한 태양 전지들의 하부면 상에서 교차-전도체들과 접촉된다.
태양 전지 결합체를 제조하기 위한 또 다른 방법 변형은, 선형으로 뻗어있는 제 1 와이어 전도체들도 또한 특히, 복수의 태양 전지들의 상부면 상에서 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 제 2 와이어 전도체들의 형태로 그리고 또한, 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 특히 선형으로 뻗어있고 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 태양 전지들의 하부면 상에서 접촉된다. 제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 전기적 교차-커넥터들을 통해 서로 연결되고, 교차-커넥터들은 바람직하게는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 사이에 뻗어있다. 이후에, 제 1 와이어 전도체 및 제 2 와이어 전도체의 교차-커넥터로의 연결들은 각각의 경우에 있어서 교대로 연결해제되므로 직렬 연결이 만들어진다.
제 3 제조 변형에서, 바람직하게는 연속적인 제 1 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 상부면 및 하부면 사이에 교대로 뻗어있다. 제 2 접촉 소자들은 바람직하게는, 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행하게 뻗어있는 연속적으로 뻗어있는 제 2 와이어 전도체들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 인접한 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체(들)에 교대로 (대향하도록) 뻗어있다. 이후에, 제 1 와이어 전도체들 및 제 2 와이어 전도체들은 바람직하게는, 유사하게 직렬 연결이 만들어지는 그러한 방식으로 태양 전지들 사이에서 교대로 연결해제된다.
제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체를 연결해제하는 것은 기계적으로, 또는 바람직하게는 레이저에 의해 수행된다. 특히, 연속적으로 배치된 태양 전지들은 길이 방향에 대해 서로 인접하게 배치되는 다수의 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들에 의해 서로 연결되므로, 태양 전지들과 관련된 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들로부터, 일종의 패브릭(fabric)이 생성된다.
바람직하게는, 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-전도체들의 단부들에는, 전류 수집을 위한 전기 수집 커넥터(electrical collecting connector)들이 제공된다. 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 또는 교차-커넥터들이 태양 전지들에 도포된 후, 접촉(전기적 연결)을 구축하는 것은 기존의 본딩(bonding) 기술들, 예를 들어, 접착(glueing), 납땜(soldering) 또는 용접(welding)에 의해 수행된다.
이와 관련하여, 태양 전지 상으로의 바(bar)들의 인쇄를 감소 또는 제거하면서, 와이어 전도체들 또는 교차-커넥터들 및 태양 전지들 사이의 접촉을 구축하는 것이 수행되는 것이 최초로 가능하다. 바들은 대부분의 경우들에 있어서, 은(silver)으로 구성되므로, 이것은 태양 전지 결합체들을 위한 상당한 비용 감소를 의미한다.
바람직하게는, 태양 전지 결합체가 복수의 스트링(string)들 또는 태양 전지 모듈들로 분리되거나 그것이 태양 전지 모듈을 형성하도록, 상기 태양 전지 결합체가 제조된다. 따라서, 서로 연결 및 접촉되는 태양 전지들로 구성되는 큰 결합된 표면을 제조하는 것이 실제로 최초로 가능하다.
본 발명에 따른 태양 전지 결합체는 서로 연결 및 접촉되는 복수의 태양 전지들을 포함하고, 태양 전지들은 연속으로 배치된 태양 전지들의 길이 방향으로 (연속적으로) 뻗어있는 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체와 연결 및 접촉되거나, 제 1 와이어 전도체들의 그룹과 연결 및 접촉되고, 태양 전지 결합체를 함께 형성하기 위하여 적어도 하나의 추가적인 접촉 소자 또는 추가적인 접촉 소자들의 그룹과 연결 및 접촉되고, 전기적 연결을 구축하기 전에 또는 구축한 후에, 제 1 와이어 전도체들 및/또는 추가적인 접촉 소자들은 바람직하게는, 직렬 연결이 존재하도록 (태양 전지들 사이에서) 분리된다.
제 1 변형에서, 분리를 통해 형성되는 복수의 태양 전지 결합체들은 서로 다시 연결 및 접촉될 수 있다. 이를 위하여, 제 1 와이어 전도체(들)는 각각의 경우에 있어서 태양 전지의 상부면으로부터 인접한 태양 전지의 하부면으로 뻗어있을 수 있다. 다음으로, 추가적인 접촉 소자들은 태양 전지의 하부면 및 제 1 와이어 전도체 사이에 배치되며 태양 전지(들) 및 제 1 와이어 전도체(들)와 접촉되는 교차-커넥터들의 형태로 구성된다.
제 2 변형에서, 서로에 대해 평행한 다수의 제 1 와이어 전도체들은 각각의 경우에 있어서 태양 전지들의 상부면 상에서 또한 접촉된다. 추가적인 접촉 소자들은 제 2 와이어 전도체들의 형태 및 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 태양 전지들의 하부면 상에서 접촉되고, 직렬 연결에서 상기 제 1 및 제 2 와이어 전도체들과 바람직하게 접촉되는 적어도 하나의 교차-커넥터는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들을 가로질러 연장된다.
직렬 연결을 보장하기 위하여, 제 1 및 제 2 와이어 커넥터들은 교차-커넥터로부터 교대로 연결해제된다. 또한, 이 변형에서, 교차-커넥터는 바람직하게는, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 사이에 배치되고, 이에 따라, 바람직하게는, 2개의 인접한 태양 전지들 사이에서 그리고 제 1 및 제 2 와이어 전도체들에 수직으로 배치된다.
적어도 하나의 전극이 가능한 한 평행한 얇은 와이어들로 구성되는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들의 형태인 2개의 독립적인 전극들에 의한 태양 전지들의 이러한 새로운 접촉 및 연결은 새로운 세대의 태양 전지 모듈들의 제조를 가능하게 한다.
여기에서의 특정한 특징은 전면 및 후면을 위하여 상이한 전극 물질들 및 접합 기술들이 이용될 수 있다는 것이다.
와이어 필드(wire field)는 바람직하게는, 각각의 경우에 있어서 거의 등거리의 배치이며 50 - 300 ㎛의 두께를 갖는 10 -50개(최적으로는 대략 20개)의 와이어들로 구성된다. 제 1 와이어 전도체들(제 1 전극)의 와이어들의 단면 및 제 2 와이어 전도체들(제 2 전극)의 와이어들의 단면은 상이할 수 있고, 예를 들어, 원형, 타원형, 직사각형, 사다리꼴 등일 수 있다. 와이어 전도체들은 금속, 예를 들어, Cu, Al, Ni, 강철(steel)로 이루어지며, 특히, 태양 전지들에 대한 또는 서로에 대한 연결을 구축하기 위하여, 예를 들어, 납땜(Sn-Pb, Sn-Pb-Ag, Sn-Bi, 등), Ni, 또는 또한 전기적 전도성 접착층으로 코팅될 수 있다.
제 1 전극 및 태양 전지의 전면 사이와, 또한, 제 2 전극 및 태양 전지의 후면 사이의 전기적 접촉을 생성한 후에, 2개의 전극들의 연결이 구현된다. 전기적 접촉을 생성하기 위하여, 알려진 납땜, 접착, 또는 본딩 기술들이 이용될 수 있다. 특정한 특징은, 최초로, 상이한 접합 기술들이 전면 및 후면을 위해 이용될 수 있다는 것이다. 제 1 전극(제 1 와이어 전도체들) 및 제 2 전극(제 2 와이어 전도체들 또는 밴드(band)들)을 연결하기 위하여, 바람직하게는, 와이어들을 가로지르는 방향으로 뻗어있는 교차-커넥터들의 형태인 접촉 소자들이 이용된다. 교차-커넥터들은 전기 전도성이고, 예를 들어, 금속 또는 금속 화합물로 이루어질 수 있다. 전극들(제 1 및 제 2 와이어 전도체들) 및 접촉 소자/교차-커넥터 사이의 연결은 납땜(solder), 크림프(crimp), 용접(welded) 또는 접착(glued) 연결을 통해 구현될 수 있다.
접촉 소자/교차-커넥터는 바람직하게는, 제 1 및 제 2 (두 전극들) 와이어 전도체들 사이(이 경우 인접한 태양 전지들 사이) 또는 그 둘의 상부 또는 하부에 배치된다.
접촉 소자들/교차-커넥터들은, 추후에 모듈에서, 이들에 의해 반사되는 광이 내부 전반사(total internal reflection)를 통해 활성 셀 표면으로 보내지도록 구성될 수 있다.
또한, 반사 및 반짝이는 표면이 생성되지 않도록 접촉 소자들을 코팅하는 것은 상상할 수 있지만, 반사된 광의 대부분이 유사하게 활성 셀 표면에 도달하도록, 확산 반사 표면이 생성되며, 그 결과, 효율이 더욱 증가될 수 있다.
이러한 태양 전지 결합체를 제조하기 위하여, 제 1 와이어 전도체들은 태양 전지들의 상부면 위에 배치되고, 제 2 와이어 전도체들은 태양 전지들의 하부면 아래에 배치된다.
이 목적을 위하여, 제 2 와이어 전도체들은 우선 지지체(support) 상에 위치되고, 그 이후에, 태양 전지들 및 교차-커넥터들이 그 위에 설치되고, 그 다음, 제 1 와이어 전도체들은 태양 전지들의 상부면 상에 증착된다. 이 여전한 "느슨한 결합체(loose combination)"는 그 이후에 서로 연결되고 접촉된다. 오늘날까지 여전히 단락된(short-circuited) 셀들을 전기적으로 유용한 직렬 연결 또는 병렬 연결로 만들기 위해서는, 불필요하고 방해가 되는 와이어 브릿지(wire bridge)들을 제거하는 것이 이제 필요하다.
이 목적을 위하여, 스트링 내에서 동일한 극성을 갖는 모든 연결들을 연결해제하기 위하여, 셀들 사이의 공간들 내의 모든 제 2 와이어 필드가 교대로 분리되거나 절단된다.
분리/절단은 그 중에서도, 레이저에 의해, 또는 특히, 태양 전지들에 대한 손상을 회피하기 위하여 절단 동안에 와이어들에 대해 힘들을 가하지 않는 셀프-센터링 절단 장치(self-centering cutting device)에 의해 수행될 수 있다.
여기서, 셀 에지(cell edge)들을 기준으로 이용하는 카메라 시스템에 의해 절단 장치를 조절하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 해결책의 제 3 변형에서, 연속적인 제 1 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 상부면 및 하부면 사이에서 교대로 뻗어있다. 추가적인 접촉 소자(들)는 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 하나 또는 복수의 제 2 와이어 전도체들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체(들)에 대해 교대로 대향하도록 뻗어있다. 또한, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 바람직하게는, 직렬 연결이 존재하는 그러한 방식으로 태양 전지들 사이에서 분리된다. 바람직하게는, 다수의 제 1 와이어 전도체들 및 다수의 추가적인 접촉 소자들은 일종의 패브릭(fabric)이 형성되도록 제공된다. 특히, 이러한 방식으로, 다수의 제 1 와이어 전도체들은 각각의 경우에 있어서 하나의 태양 전지 상에서 공급되고, 제 2 와이어 전도체들을 이용함으로써, 이 다수의 제 2 와이어 전도체들 또한 각각의 경우에 있어서 하나의 태양 전지 상에서 공급되고, 이에 따라, 최적의 전자 수집(electron collection)이 보장된다.
태양 전지 결합체에 대한 평면도에서, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 교대로 배치된다.
제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들은 바람직하게는, 실질적으로 원형 또는 직사각형 단면을 갖는 와이어 형태로 구성되거나, 밴드 형태로 구성되고, 특히, 매우 작은 단면만을 가진다. 상기 매우 작은 단면은 이때, 복수의 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들이 하나의 태양 전지과 접촉될 경우에 가능하다.
또한, 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들의 단부들 및/또는 교차-커넥터들의 단부들에는, 전류를 탭핑(tapping)하기 위한 전기 수집 커넥터들이 제공된다.
제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들은 특히, 단단하게 본딩된 방식으로, 예를 들어, 접착, 납땜 또는 용접에 의해 태양 전지들에 연결된다.
처음에, 태양 전지들 위에 바(bar)들(스트립 전도체들)을 인쇄할 필요없이 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들을 태양 전지들에 직접 연결하는 것도 또한 가능하다.
또한, 와이어 전도체들 또는 교차-커넥터들을 분리함으로써 태양 전지 결합체를 세그먼트(segment)들로 분할하는 것이 가능하다. 이 세그먼트들은 서로의 상부에 오프셋되도록 설치될 수 있고, 태양 전지 모듈 또는 모듈 결합체를 형성하기 위하여 연결될 수 있다.
그러나, 상기 제조는 또한 이전에 행해진 바와 같이, 스트링(string)들로 수행될 수도 있다.
본 발명에 따른 해결책의 중요한 장점은 불필요한 셀 및 스트링 취급들이 회피될 수 있도록 더 폭넓은 전극 필드들을 평행화하고 적당하게 이용함으로써 상호연결부들 및 매트릭스 레이아웃을 표준화할 능력이다.
본 발명에 따른 해결책에 의해, 제조 비용들과, 이에 따라, 태양 전지 모듈들을 위한 비용이 상당히 감소될 수 있다. 또한, 장비 또는 설비 비용들을 위한 경비를 실질적으로 감소시키고, 태양 전지들의 제조를 위해 요구되는 바닥 공간(floor space)을 감소시키는 것이 가능하다. 주로 연속적인 방식으로 또는 하나의 작업 단계(변형 2)에서 다수의 태양 전지들로부터 태양 전지 결합체를 형성하는 것이 가능하므로, 조립 응력(assembly stress)으로 인해 셀들에 작용하는 부하가 감소한다.
본 발명에 따른 해결책의 또 다른 장점은 스트립 전도체들을 인쇄하기 위해 요구되는 값비싼 물질들의 이용이 상당히 감소될 수 있거나, 와이어 전도체들이 태양 전지들에 직접 특히, 납땜 또는 접착되어 연결될 수 있으므로 스트립 전도체들의 인쇄를 완전히 제거하는 것이 가능하다는 점에 기인한다.
또한, 본 발명에 의하여, 태양 전지 모듈들의 효율은 기존의 해결책들에 비해 상당히 향상될 수 있다. 이것은 특히, 각각의 태양 전지에 대해 다수의 와이어 전도체들을 이용할 때, 음역 표면들의 감소 및 와이어들의 측방향 영역들의 증가된 반사를 통해, 또한, 거의 전체-표면 전자 수집으로 인한 태양 전지에서의 더 낮은 내부 손실을 통해 가능하다. 또한, 셀 파손에 의해 야기되는 효율 손실들을 감소시키는 것이 가능하다.
이하, 본 발명은 예시적인 실시예들 및 연관된 도면들에 의해 더욱 구체적으로 설명된다.
도면들에서, 도 1 내지 도 6은 제 1 와이어 전도체들과, 상기 제 1 와이어 전도체들을 가로질러서 뻗어있는 교차-커넥터들의 형태인 추가적인 접촉 소자들을 이용하여 태양 전지들로부터의 태양 전지 결합체의 제 1 변형을 제조하기 위한 방법 단계들을 도시한다.
도 1은 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 길이 방향 단면(longitudinal section)을 도시한 것이고, 그 상부면 상에 제 1 와이어 전도체들이 설치되었고, 2개의 연속적으로 배치된 태양 전지들 사이에는, 2개의 교차-커넥터들이 제 1 와이어 전도체 상에 설치된다.
도 2는 도 1에 따른 부분적인 영역의 위로부터의 3차원 도면을 도시한다.
도 3은 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 제 1 행(R1)을 도시한 것이고, 상기 행은 그 업스트림(upstream)에 배치된 태양 전지들로부터 제 1 와이어 전도체들을 분리함으로써 형성되었다.
도 4는 서로 연결될 태양 전지들의 2개의 행들(R1, R2)을 도시한다.
도 5는 태양 전지들의 행들(R1 내지 R3)의 측면도를 도시한 것이고, 행들은 서로 접촉된다.
도 6은 변형 1에 따라 제조된 태양 전지 결합체의 3차원 도면을 도시한다.
도 7 내지 도 10은 제 1 와이어 전도체들과, 상기 제 1 와이어 전도체들을 가로질러서 뻗어있는 교차-커넥터들의 형태인 추가적인 접촉 소자들과, 또한 제 1 와이어 전도체들에 대해 평행하고 태양 전지들의 하부면 상에 뻗어있는 제 2 와이어 전도체들을 이용하여, 태양 전지들로부터의 태양 전지 결합체의 제 2 변형을 제조하기 위한 방법 단계들을 도시한다.
도 7은 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 길이 방향 단면을 도시한 것이고, 제 1 와이어 전도체들은 연속적으로 배치된 태양 전지들의 상부면들 상에서 길이 방향으로 뻗어있고, 제 2 와이어 전도체들은 태양 전지들의 하부면에 놓여있고, 교차-커넥터들은 각각의 경우에 있어서, 제 1 와이어 전도체들 및 제 2 와이어 전도체들 사이에 뻗어있다.
도 8은 도 7에 따른 위로부터의 3차원 도면을 도시한다.
도 9는 도 7 및 도 8에 따른 태양 전지 결합체를 길이 방향 단면으로 도시한 것이고, 이후에 교차-커넥터로의 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 사이의 연결은 교대로 연결해제되었다.
도 10은 위로부터의 3차원 도면에서 도 9에 따른 태양 전지 결합체를 도시한다.
도 10a는 도 9와 유사하지만, 상이한 제 1 및 제 2 와이어 전도체들을 갖는 추가적인 변형을 도시한다.
도 10b는 절단 장치의 개략적인 예시도를 도시한다.
도 10c는 제 2 와이어 전도체들(3.1)로부터의 (하부의) 제 1 와이어 필드(wire field)(F1)의 예시도를 도시한다.
도 10d는 제 1 와이어 필드(F1) 상에 위치된 태양 전지들(2)의 예시도를 도시한다.
도 10e는 교차-커넥터들(4)을 갖는 도 10d에 따른 예시도를 도시한다.
도 10f는 제 1 와이어 전도체들(3)로부터의 제 2 와이어 필드(F2)를 갖는 도 10e에 따른 예시도를 도시한다.
도 10g는 분리된 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.2)의 예시도를 도시한다.
도 10h는 얇은 와이어들의 형태인 제 1 (상부) 와이어 전도체들(3) 및 폭넓은 밴드(band)들의 형태인 제 2 (하부) 와이어 전도체들(3.1)을 갖는 태양 전지 결합체의 예시도를 도시한다.
도 10j는 얇은 와이어들의 형태인 제 1 (상부) 와이어 전도체들(3) 및 전체-표면 필름(full-surface film)의 형태인 제 2 (하부) 와이어 전도체들(3.1)을 갖는 태양 전지 결합체의 예시도를 도시한다.
도 10k는 빈 캐리어에서 시작하고, 후면 와이어들을 인출(pull out)하고, 셀들을 설치하고, 교차-커넥터들을 인출하고, 전면 와이어들을 인출하는 작업 단계들을 도시한다.
도 10l은 매트릭스 판(matrix plate) 상에서 생성된 캐리어의 가열 판(T)으로의 수송을 도시한다.
도 11 내지 도 18은 태양 전지들의 상부면 및 하부면 사이에 교대로 뻗어있는 제 1 와이어 전도체들과, 제 1 와이어 전도체들에 대해 평행하고 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체들에 교대로 대향하도록 뻗어있는 제 2 와이어 전도체들의 형태인 추가적인 접촉 소자들을 이용하여, 태양 전지들로부터의 태양 전지 결합체의 제 3 변형을 제조하기 위한 방법 단계들을 도시한다.
도 11은 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 길이 방향 단면을 도시한 것이고, 제 1 와이어 전도체는 인접한 태양 전지들의 상부면 및 하부면 상에 뻗어있고, 제 2 와이어 전도체는 인접한 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 그것에 대향하도록 뻗어있다.
도 12는 위로부터의 도 11에 따른 3차원 도면을 도시한다.
도 13은 위로부터의 도 11에 따른 확대된 3차원 도면을 도시하지만, 인쇄된 스트립 전도체들이 이용되지 않았다.
도 14는 도 11에 따른, 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들의 길이 방향 단면을 도시한 것이고, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 연속적으로 배치된 태양 전지들 사이에서 교대로 분리되었으므로, 직렬 연결이 생성되었다.
도 15는 위로부터의 도 14에 따른 3차원 도면을 도시한다.
도 16은 오직 하나의 제 1 및 하나의 제 2 와이어 전도체를 갖는 변형 3에 따른 스트링의 3차원 도면을 도시한다.
도 17은 변형 3에 따른 태양 전지 결합체를 제조하기 위한 위빙 장치(weaving device)의 예시도를 도시한다.
도 18은 도 17에 따른 X의 상세도를 도시한다.
도 1 내지 도 6은 제 1 와이어 전도체들(3)과, 상기 제 1 와이어 전도체들을 가로질러서 뻗어있는 교차-커넥터들(4)의 형태인 추가적인 접촉 소자들을 이용하여 태양 전지들(2)로부터의 태양 전지 결합체(1)의 제 1 변형을 제조하기 위한 방법 단계들을 예시한다.
도 1 및 도 2는 제 1 제조 단계를 예시하고, 다수의 태양 전지들(2)은 서로 인접하게 그리고 하나가 다른 하나의 후방에서 예시되지 않은 지지체 상에 설치되었다. 다수의 제 1 연속 와이어 전도체들(3)은 길이 방향으로 태양 전지들(2) 상에 위치되었고, 교차-전도체들(4)은 제 1 와이어 전도체들(3)을 가로질러서 그리고 그 위에 설치되었고 각각의 경우에 있어서 연속으로 배치된 태양 전지들(2)의 행 사이에 설치되었고, 연속으로 배치된 태양 전지들로부터 또한 이격되도록 설치되었다.
도 1 및 도 2에서는, 각각의 경우에 있어서, 태양 전지(2)의 바로 앞에 분리 라인(T)이 표시된다. 도 2는 태양 전지들(2)의 표면 상에서, 스트립 전도체들(5)이 제 1 와이어 전도체들(3)을 가로질러서 인쇄(print)되는 것을 도시한다. 서로에 대해 위치된 태양 전지들(2), 제 1 와이어 전도체들(3) 및 교차-커넥터들(4)은 이제 서로 연결되고, 이에 따라 접촉되고, 이에 따라, 중간 결합체(1.1)가 제조된다. 이것은 납땜을 통해 수행되는 것이 바람직하다. 이후에, 제 1 와이어 전도체들(3)은 분리 라인(T)을 따라 분리되므로, 서로 인접하게 배치된 복수의 행들(R1, R2, ...)의 태양 전지들(2)이 생성되고, 이 태양 전지들(2)은 제 1 와이어 전도체들(3) 및 이것과 접촉되는 2개의 교차-전도체들(4)의 돌출 영역(B)을 포함한다(제 1 행(R1)이 도 3에 도시됨).
도 4는 서로 연결될 태양 전지들(2)의 2개의 행들(R1, R2)을 도시한다. 행들(R1, R2)은, 제 1 행(R1)의 영역(B)의 2개의 교차-전도체들(4)이 다음의 행(R2)의 태양 전지들(2)의 하부면 아래에 위치되는 그러한 방식으로 위치된다. 이 목적을 위하여, 제 1 행(R1)은 조립 지지체(6) 상에 놓여진다. 이제, 제 2 행(R2)이 화살표의 방향으로 조립 지지체(6) 상에 설치되고, 이에 따라, 제 1 행(R1)의 영역(B) 상에 그리고 이것에 의해, 제 1 행(R1)의 교차-전도체들(4) 상에 설치된다. 그 결과, 제 1 행의 영역(B)은 도 5에 도시된 바와 같이, 조립 지지체(6)를 향해 굴곡되고, 이 방식에서는, 3개의 행들(R1 내지 R3)이 서로에 대해 위치된다. 서로에 대해 위치되어 있는 행들은 이제 예를 들어, 납땜을 통해 서로 연결되므로, 교차-전도체들(4)은 태양 전지들(2)의 인접한 행의 하부면 상에 접촉된다.
이 제 1 방법으로 제조된 태양 전지 결합체(1)는 도 6의 3차원 도면에서 예시된다. 태양 전지들(2)의 3개의 행들(R1 내지 R3)은 서로 연결되었다. 여기서, 각각의 태양 전지(2) 상에서는, 6개의 제 1 와이어 전도체들(3)이 길이 방향으로 인접하는 태양 전지(2)의 하부면에 공급된다. 각각의 경우에 있어서, 2개의 교차-전도체들(4)은 태양 전지 행들(R1, R2) 상에서 연장되고, 태양 전지들(2)의 하부면들과, 태양 전지들(도 5 참조)의 하부면에 연장되는 제 1 와이어 전도체들(2) 사이에 배치된다.
예시되지 않은 방법의 변형에 따르면, 이 제 1 방법의 단계에서는, 교차-전도체들은 제 1 와이어 전도체들 상에서 접촉되지 않지만, 태양 전지들의 행의 하부면 상에서는 직접 접촉된다는 점에서, 이 결합체가 또한 제조될 수 있다. 이 경우에도 또한, 복수의 행들이 생성되고, 행들의 돌출되는 영역들(B)이 인접하는 행의 인접한 태양 전지들의 하부면들 아래에 위치되어 이 태양 전지들과 접촉되도록, 제 1 와이어 전도체들(3)이 분리된다. 태양 전지 결합체를 제조하기 위한 제 2 변형의 방법 단계들이 도 7 내지 도 10에 도시되어 있다. 마찬가지로, 길이 방향으로 연장되는 제 1 와이어 전도체들(3)이 이용된다. 추가적인 접촉 소자들은 제 1 와이어 전도체들 및 제 2 와이어 전도체들(3.1)을 가로질러서 뻗어있는 교차-전도체들(4)의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들(3.1)은 제 1 와이어 전도체들(3)에 대해 평행하고 태양 전지들(2)의 하부면 상에 뻗어있다.
도 7은 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들(2)의 길이 방향 단면을 예시한 것이고, 제 1 연속 와이어 전도체들(3)은 연속으로 배치된 태양 전지들(2)의 상부면들 상에서 길이 방향으로 뻗어있고, 제 2 연속 와이어 전도체들(3.1)은 태양 전지들(2)의 하부면에 놓여져 있고, 교차-전도체들(4)은 각각의 경우에 있어서, 제 1 와이어 전도체들(3) 및 제 2 와이어 전도체들(3.1) 사이에 그리고 이들을 가로질러서 뻗어있고, 각각의 경우에 있어서 연속으로 배치된 태양 전지들(2) 사이에 뻗어있다.
도 8은 도 7에 따른, 위로부터의 3차원 도면을 도시한다. 여기에서, 길이 방향으로 연속으로 배치된 태양 전지들(2)에는, 각각의 경우에 있어서 그 상부면 상에서 복수의 연속적인 제 1 와이어 전도체들이 제공되고, 그 하부면 상에서 복수의 제 2 와이어 전도체들(3)이 제공되고, 상기 복수의 제 2 와이어 전도체들(3)은 상기 제 1 와이어 전도체들에 평행하고 가로 방향으로 그것에 오프셋(offset)되어 있다는 것이 도시되어 있다. 교차-전도체들(4)은 그들 사이에서 그리고 태양 전지들(2) 사이에서 가로 방향으로 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)에 수직으로 연장되어 있다는 것이 도시되어 있다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3.1), 그 다음으로, 태양 전지들(2) 및 교차-전도체들(4)과, 그 이후에 제 1 와이어 전도체들(3)이 위치되고, 그 이후에, 중간 결합체(1.1)를 형성하기 위하여(예를 들어, 도 7 및 도 8 참조) 예를 들어, 연속적인 공정으로 납땜된다.
이 중간 결합체(1.1)는 아직 기능적이지 않으며; 희망하는 상호연결은 여전히 제 1 및 제 2 와이어 전도체들을 분리함으로써 생성되어야 한다.
중간 결합체(1.1)에서 직렬 연결을 구현하기 위하여, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)은 교차-전도체들(4)로부터 교대로 연결해제된다. 연결을 분리한 후의 길이 방향 단면은 길이 방향 단면으로 도 9에 도시되어 있고, 위로부터의 3차원 도면으로 도 10에 도시되어 있다. 오직 그때, 도 9 및 도 10에 따라 직렬로 연결된 기능적인 태양 전지 결합체가 얻어진다. 분리를 통해 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)에서 생성된 갭(gap)들(7)이 그 내부에 도시되어 있고, 갭들을 통해, 교차-전도체들로의 연결은 교대로 연결해제되므로, 태양 전지들(2)과 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1) 사이의 적당한 상호연결이 생성되었다.
추가적인 변형의 길이 방향 단면이 도 10a에 도시되어 있다. 여기서, 제 1 와이어 전도체들(3)(제 1 전극) 및 제 2 와이어 전도체들(3.1)(제 2 전극)은 상이한 물질들로 이루어지고, 태양 전지들의 양면에 먼저 연속적인 와이어들로서 유사하게 도포되고, 교차-커넥터들(4)은 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1) 사이와 2개의 인접한 태양 전지들(2) 사이에 위치되었고, 제 1 전극(와이어 전도체(3.1)) 및 태양 전지(2)의 후면(여기서, 하부면) 사이와, 또한, 제 2 전극(와이어 전도체(3.1)) 및 태양 전지(2)의 전면(여기서, 상부면) 사이에 전기적 접촉을 생성한 후, 2개의 전극들(와이어 전도체들(3.1, 3.2))의 연결이 구현되었고, 그 다음으로, 여기에서 예시된 바와 같이, 불필요하고 방해가 되는 와이어 브릿지(wire bridge)들이 제거되었으므로, 교차 커넥터(4)로의 모든 제 2 와이어 전도체(3, 3.1) 사이에서 교대로, (이전에 여전히 단락된) 셀들이 전기적으로 유용한 연결(병렬 또는 직렬 연결)로 되도록 하기 위하여 일종의 갭(7)이 형성되었다.
절단은 예를 들어, 레이저(laser)에 의해, 또는 예시된 바와 같이, 도 10b에서 개략적으로 예시된 바와 같이 절단 동안에 와이어들에 힘을 가하지 않는 셀프-센터링(self-centering) 절단 장치에 의해 수행되었다. 절단 장치는 예를 들어, 서로를 향해 상대적으로 쌍을 이루어 이동될 수 있는 블레이드(blade)들(S)로 구성되고, 여기서, 복수의 블레이드들(S)이 제공되고, 원형 단면(cross-section)을 가지는 절단될 예시된 제 1 와이어 전도체들(3)의 형상에 대응하는 상기 블레이드들(S)은 그 절단 에지들(S1)에서 구부러져 있다. 이 경우, 절단 에지들(S1)은 오목한 곡률(concave curvature)을 가진다. 회색으로 예시된 제 1 와이어 전도체들(3)은 블레이드들(S)에 의해 절단되었다.
각을 이루는(예를 들어, 직사각형) 단면을 갖는 와이어 전도체들의 경우, 절단 에지들은 실질적으로 선형으로(예시되지 않음) 구현되는 것이 바람직하다.
태양 전지들의 셀 에지들을 기준으로 이용하는 유사한 예시되지 않은 카메라 시스템에 의해 절단 장치를 조절하는 것이 가능하다.
도 10c에 따른 예시적인 실시예에서는, 실질적으로 평행한 제 1 및 제 2 와이어 전도체들의 2개의 필드(field)들(F1, F2)이 이용된다. 하부의 제 2 와이어 전도체들(3.1)과 함께 여기서 예시된 제 1 와이어 필드(F1)는 제조될 스트링(string) 또는 매트릭스(matrix)의 전체 길이 상에 놓여지고, 와이어 전도체들의 길이 방향으로 걸쳐 있다. 각각의 경우에 있어서, 서로 더 작은 간격으로 배치되는 2개의 제 1 와이어 전도체들(3.1) 이후에, 여기에서 다음의 2개의 제 2 와이어 전도체들(3.1)로부터의 더 큰 간격이 제공된다. 이후에, 태양 전지들(2)은 그 후면들이 상기 제 1 와이어 필드(F1) 위에 있도록 위치된다(도 10d). 필요한 경우, 태양 전지들(2)의 후면 및 제 1 와이어 필드(F1) 사이의 접촉은 이미 생성될 수 있다.
태양 전지들(2)의 셀들 사이의 공간들에서, 나중에 제 1 및 제 2 와이어 필드들(F1, F2) 사이에 접촉부를 구현하기 위하여, 교차-커넥터(4) 형태인 접촉 소자가 설치될 수 있다(도 10e). 접촉 소자들/교차-커넥터들(4)은 태양 전지들(2)의 두께에 대응하는 두께를 가지며, 이러한 방식으로, 태양 전지(2)의 셀 에지 상으로는 압력이 가해지지 않는다.
다음 단계에서, 서로 평행하게 뻗어있는 제 1 와이어 전도체들(3)로 형성되는 제 2 와이어 필드(F2)는 태양 전지들(2)의 상부면 상에서 그리고 접촉 소자들/교차 커넥터들(4) 상에서 제 1 와이어 필드(F1)에 평행하게 배치되며 걸쳐 있고, 제 2 와이어 필드(F2)는 도 10f에서 예시된 바와 같이, 제 1 와이어 필드(F1)에 오프셋(offset)되도록 배치된다. 제 2 상부 와이어 필드(F2)의 제 1 와이어 전도체들(3)은 여기에서 하단(bottom)에 위치된 제 1 와이어 필드(F1)의 제 2 와이어 전도체들(3.1)보다 여기에서 더 밝게 예시되어 있다. (제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)은 실질적으로 정렬된 방식으로 하나가 다른 하나 위에 또한 놓여질 수도 있으나, 여기에서 예시되지는 않는다) 와이어 필드들(F1, F2) 사이와, 이에 따라, 제 1 와이어 전도체들(2) 및 제 2 와이어 전도체들(3.1)과 태양 전지(2) 사이와, 또한, 제 1 와이어 필드(F1)(제 2 와이어 전도체들(3.1)) 및 제 2 와이어 필드(F2)(제 1 와이어 전도체들(3))과 접촉 소자/교차-커넥터(4) 사이의 전기적 연결이 구축된다. 이를 위하여, 상이한 기술들이 이용될 수 있다.
최종적으로, 여전히 불필요한 연결들이 도 10g에 따라 분리되므로, 여기에서 태양 전지들(2) 아래에 배치되는 제 2 와이어 전도체들(3.1)과, 갭들이 교차-커넥터(4)의 좌측면 상에 예시되는 교차-커넥터들(4) 사이에 갭들(7)이 만들어지고, 갭들(7)은 또한 상부 제 1 와이어 전도체들(3) 및 교차 커넥터(4) 사이에 형성되고, 적당한 상호연결을 구축하기 위하여, 갭들은 여기에서는 교차 커넥터(4)의 우측면 상에 배치된다. 분리 절단(separating cut)이 위에서 설명된 바와 같이, 기계적으로 또는 레이저에 의해 수행될 수 있다. 상기한 예시적인 실시예들에 부가하여, 태양 전지들(2)의 후면 상에서 더 폭넓은 전극 구조들을 이용하는 것이 또한 가능하다. 이것은 셀로부터 셀로의 전류 흐름에 대한 접촉 저항들을 감소시킨다. 전면 상에서 폭넓은 전극 구조들을 이용하는 것은 증가된 음영을 초래할 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 도 10c 내지 도 10g에 따른 예시적인 실시예와 유사한, 제 1 얇은 와이어 전도체들(3.1)로부터의 제 2 와이어 필드(F2)는 태양 전지들(2)의 전면 상에서 이용된다. 이러한 방식으로, 음영 및 저항에 의해 야기되는 최적화된 낮은 전력 손실이 구현된다. 태양 전지들(2)의 후면 상에서는, 밴드들의 크기에 이르는 더 폭넓은 접촉 리본들의 형태인 제 2 와이어 전도체들(3.1)이 이용된다. 이러한 방식으로, 후면 상의 접촉 구조에서의 전력 손실들은 무시할 수 있는 레벨까지 감소될 수 있다. 여기서 또한, 부품들을 접촉한 후, 영역들이 펀치-아웃(punch out)되거나, 그렇지 않을 경우에는 제 1 와이어 전도체들(3)(얇은 와이어들) 및 교차 커넥터들(4) 사이에서 절단되므로, 갭들(7)이 만들어지고, 영역들이 또한 제 2 와이어 전도체들(3.1)(금속 밴드들) 및 교차-커넥터들(4) 사이에서 제거되므로, 유사하게, 갭들(7)이 만들어지며, 이것에 의해 희망하는 상호연결이 구축된다. 접촉 밴드들을 이용함으로써, 분리하기 위한 제조-관련 경비가 감소된다.
도 10i에 예시되어 있는 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 제 2 와이어 전도체들(3.1)을 대체하는 금속 필름으로부터 태양 전지들(2)의 후면 접촉을 형성하는 것이 또한 가능하고, 금속 필름은 여기서 또한 3.1로 지정되었고, 예를 들어, 태양 전지(2)의 셀 후면 상의 전체 표면 상에서 레이저 용접 부위(laser welding spot)들과 납땜되거나, 접착되거나, 체결된다. 필름(3.1)의 한 면은 태양 전지(2)의 셀 에지를 너머서 돌출된다.
웨이퍼 두께를 보상하기 위하여 그리고 기계적 보강(mechanical reinforcement)을 위하여, 여기서 예시되지 않은 접촉 소자가 필름의 돌출 부분 상으로 도포될 수 있거나, 필름의 돌출되는 부분이 추가적인 접촉 소자 없이 접혀진다. 이 모든 것은 업스트림 선-제조 공정(upstream pre-production process)에서 발생할 수 있으므로, 금속 필름은 셀 결합체를 형성하기 위하여 배치되기 전에 태양 전지들의 후면과 이미 접촉되고, 이에 따라, 선-조립(pre-assemble)된다. 이후에, 준비된 웨이퍼들은 스트링 또는 매트릭스 형태로 배치되고, 선행하는 예들에서와 같이, 제 1 와이어 전도체들(3)의 형태인 얇은 와이어들은 스트링/매트릭스 상에서 와이어 필드(F2)로서 위치되고 태양 전지들의 셀 전면 및 인접한 셀의 필름(3.1)의 돌출되는 부분과 접촉된다. 상기한 예시적인 실시예들과 유사하게, 갭들(7)도 또한 생성된다.
또한, 와이어 전극들 및 태양 전지들(2)을 제 1 작업 스테이션(work station) 내의 가동성 매트릭스 캐리어(movable matrix carrier)(M) 상에 먼저 위치시키는 것이 가능하다(도 10k). 상기 매트릭스 캐리어는 예를 들어, 양극산화된 알루미늄(anodized aluminum)으로 이루어진 높은 열 전도성 및 낮은 열 용량을 가지는 물질로 이루어지는 것이 이상적이다. 도 10k는 a) 빈 매트릭스 캐리어(M)에서 시작하고, b) 실질적으로 서로 평행하게 정렬되는 다수의 얇은 제 2 와이어 전도체들(3.1)(제 2 전극) 형태인 후면 와이어들을 인출하고, c) 셀들(2)을 제 2 와이어 전도체들(3.1) 상에 설치하고, 각각의 경우에 있어서, 2개의 인접한 셀들 사이에 그리고 제 2 와이어 전도체들(3.1)에 수직으로 교차-커넥터들(4)을 인출하고, d) 이러한 방식으로 제조되는 태양 전지들(2) 및 매트릭스 캐리어들(M)의 상부면들 상에서 다수의 제 1 와이어 전도체들(3)(제 1 전극)의 형태인 전면 와이어들을 인출하는 작업 단계들을 좌측으로부터 우측으로 도시한다. 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)은 서로 평행하게 배치되고 여기에서는, 하나가 다른 하나 위에 정렬되고, 동일한 수량으로 존재한다. 이 변형에서는, 당분간 서로에 대해 수평으로만 위치되어 있는 태양 전지들, 와이어 전도체들 및 교차-커넥터들의 매트릭스를 접촉하는 것이 하나의 단계로만 가능하며, 상기 매트릭스는 매트릭스 캐리어(M) 내에 수용된다.
전극들(와이어 전도체들(3, 3.1)) 및 교차-커넥터(4)들을 인출하기 위한 5s 및 각각의 태양 전지(2)을 위한 1s의 각각의 경우에 있어서의 단계마다의 가정된 시간은 제 1 작업 스테이션에서 단지 75s의 처리 시간을 초래한다. 셀들, 전극들 및 교차-커넥터들은 선택적으로 수직으로 이동가능한 위치결정 보조부들을 통해 고정되고, 전극들 및 교차-커넥터들은 적당한 클램핑 장치(clamping device)들에 의해 그 단부에서 유지된다.
이후에, 도 10에 따라 적재된 매트릭스 캐리어(M), 예시(d)는 제 1 작업 스테이션으로부터 제 2 작업 스테이션으로 이송된다. 후자는 구조화된 가열 판(T)으로 특징되고, 이 가열 판(T) 내부로, 매트릭스 캐리어의 후면 상의 음각 구조(negative structure) 소자들이 끼워지며, 도 10l을 참조한다. 가열 판(T) 및 매트릭스 캐리어(M)를 구조화함으로써, 후자는 매우 얇게 만들어질 수 있고, 이에 따라, 흑색 산화처리된 층에 의해 아마도 용이하게 되는 태양 전지들 하부에서의 높은 열-전도성(heat-conducting) 방식으로 만들어질 수 있는 한편으로, 후면 상의 망상조직(web)들은 필요한 기계적 강성(mechanical stiffness)을 보장하고 열 전달을 위하여 표면적을 또한 증가시킨다.
가열 판(T)은 납땜의 용융 온도에 근접하지만 그보다 낮은 온도로 가열된다. 짧은 가열 기간 후에, 전극들은 태양 전지들 및 교차-커넥터들과 함께 납땜되고, 그 결과, 다수의 태양 전지들과 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 및 교차-커넥터들과의 접촉이 오직 하나의 단계로 구축된다. 물론, 다수의 얇은 제 2 와이어 전도체들 대신에, 약간의 금속 밴드들 또는 금속 필름이 또한 제 2 전극으로서 이용될 수도 있다.
요구되는 시간에 따라서는, 전극들(와이어 전도체들(3, 3.1))을 분리하는 것은 예를 들어, 납땜 공정과 병렬로 또는 납땜 공정에 대해 지연을 두고서, 제 2 작업 스테이션에서 이미 수행될 수 있다. 이후에, 매트릭스 캐리어는 예시되지 않은 제 3 작업 스테이션으로 수송된다.
후자에는, 매트릭스 캐리어의 냉각을 가속시키기 위하여 제 2 작업 스테이션과 유사한 냉각 판이 제공될 수 있다. 이 작업 스테이션에서는, 스테이션 2에서 수행되지 않을 경우, 와이어 필드들을 분리하는 것이 발생한다.
상기 언급된 위치결정 보조부들 및 클램핑 장치들이 후퇴될 수 있거나(예를 들어, 캐리어의 후면 상의 구조 강화 소자(stiffening structure element)들로 스프링-장착됨(spring-loaded)) 매트릭스의 상당히 외부에 위치되는 경우, 내장하는 물질(예를 들어, EVA) 및 모듈 유리 판이 이후에 증착될 수 있고 캐리어 상에 고정될 수 있다. 그 다음, 매트릭스, 내장 물질 및 유리와 함께, 캐리어는 회전되고, 유리의 고정은 해제되고, 캐리어는 승강된다. 추가적인 처리를 위하여, 모듈 유리 판은 그 이후에 기존의 방식으로 추가 처리된다(예를 들어, EVA의 제 2 층 및 후면 필름을 도포하고 라미네이팅(laminating)한다). 이것을 통해, 매트릭스가 그립퍼(gripper)들, 진공 흡입 컵(vacuum suction cup)들 또는 베르누이 그립퍼(Bernoulli gripper)들에 의해 수송되어야 하는 일이 회피된다.
이 배치의 장점은 셀 위치결정 및 납땜 공정과 같은 시간 소모적인 작업 단계들의 병행화(parallelization)이다. 또한, 이것은 가열 판 상의 상주 시간(residence time)을 감소시킨다. 민감한 납땜 접합부(solder joint)들 및 얇은 전극들과 함께 셀 매트릭스는 매트릭스 캐리어에 의해, 또한 추가적인 과정 중에는 유리 판에 의해 항상 지지된다.
실시예에 따라서는, 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들이 매트릭스 캐리어에서 접촉한 후에는 태양 전지들 사이에서 분리되므로, 희망하는 상호연결이 만들어진다. 이것은 매트릭스 캐리어에서, 또는 적당한 절단/분리 유닛을 갖는 추가적인 장치에서 수행되는 것이 바람직하다.
교차-커넥터들이 이용되었던 상기한 예시적인 실시예들과 대조적으로, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)을 서로 직접 연결 및 접촉하는 것도 가능하고; 이것은 와이어 전도체들(3, 3.1)이 서로에게 공급되고, 예를 들어, 크림핑(crimping) 또는 납땜에 의해 서로에게 굴곡되고 연결된다는 점에서, 기계적으로 수행된다. 이것은 바람직하게는, 와이어 전도체들(3, 3.1)이 여전히 걸쳐 있는 상태에서 발생한다. 그러나, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들이 적당한 상호연결을 위해 분리된 후에 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 사이의 직접 연결을 구축하는 것도 또한 가능하다. 도 10m은 태양 전지(2)의 양면 상에 배치되어 있는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3)이 서로 직접 연결되어 있고 와이어 전도체들을 분리함으로써 적당한 갭들(7)이 제공되어 있는 예시적인 실시예를 도시한다. 이 변형은 교차-커넥터들이 제거될 수 있는 장점을 가진다.
도 11 내지 도 18은 태양 전지들(2)의 상부면 및 하부면 사이에 교대로 뻗어있는 제 1 와이어 전도체들(3)을 이용하고, 제 1 와이어 전도체들(3)에 대해 평행하고 태양 전지들(3)의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체들(3)에 교대로 대향하도록 뻗어있는 제 2 와이어 전도체들(3.1)의 형태인 추가적인 접촉 소자들을 이용하여, 태양 전지들(2)로부터의 태양 전지 결합체(1)의 추가적인 변형을 제조하기 위한 방법 단계들 및 장치를 도시한다.
도 11은 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들(2)의 길이 방향 단면을 예시한 것이고, 연속적인 제 1 와이어 전도체(3)는 인접한 태양 전지들(3)의 상부면 및 하부면 상에 뻗어있고, 연속적인 제 2 와이어 전도체(3.1)는 인접한 태양 전지들(2)의 하부면 및 상부면 사이에서 그것에 대향하도록 뻗어있고, 도 11에 따른 3차원 도면은 도 12에서 위로부터 예시되어 있다. 태양 전지들에는, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들을 가로질러서 그 위에 인쇄되어 있는 스트립 커넥터들(5)이 그 상부면 상에 제공된다. 도 13은 스트립 커넥터들이 그 위에 인쇄되지 않은 중간 결합체(1.1)를 예시하고 있고, 그 결과, 제조 복잡성이 감소되고 비용들이 상당히 감소된다. 태양 전지들이 중간 결합체(1.1)를 형성하기 위하여 제 1 및 제 2 와이어 전도체들과 결합되고 납땜에 의해 접촉된 후, 희망하는 태양 전지 결합체가 만들어지도록 변형 2에서와 같이, 희망하는 상호연결에 따라 와이어 전도체들을 분리하는 것이 요구된다.
도 14는 길이 방향 단면을 도시하고, 도 15는 하나가 다른 하나의 후방에 배치되고 서로 인접하게 배치된 태양 전지들(2)의 3차원 도면을 도시하고, 연속적으로 배치된 태양 전지들(2) 사이에서 교대로, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)이 분리되었으므로, 분리 동안에 (바람직하게는 레이저에 의해) 생성된 갭들(7)을 통해, 직렬 연결이 형성되고 희망하는 태양 전지 결합체(1)가 만들어진다.
도 16은 오직 하나의 제 1 및 하나의 제 2 와이어 전도체(3, 3.1)와 접촉된 태양 전지들(2)을 갖는 변형 3에 따라 제조되는 스트링(S)의 3차원 도면을 예시한다. 여기서 또한, 와이어 전도체들(3, 3.1)의 분리로 인해 갭들(7)이 있고, 그 결과, 직렬 연결이 구현되었다.
도 17은 태양 전지 결합체 또는 변형 3에 따른 중간 결합체를 제조하기 위한 장치(10)의 개략도를 도시하고, 도 17에 따른 상세한 내용은 도 18에 도시되어 있다. 제 1 롤 피더(roll feeder)를 통해, 서로 인접하게 배치된 다수의 제 1 와이어 전도체들(3) 및 그 사이에 배치된 다수의 와이어 전도체들(3.1)은 위빙 장치(12)에 공급된다. 와이어 전도체들(3, 3.1)은 위빙 롤(weaving roll)들(13, 14)에 의해 화살표를 따라 상하로 교대로 이동된다. 그 중간의 각각의 경우에 있어서, 복수의 태양 전지들(2)의 행은 셀 취급 장치(15)에 의해 삽입되고 수송 방향으로 이동되고, 그 이후에, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(3, 3.1)은 그 둘레에 걸쳐 있다. 태양 전지들의 파손을 회피하기 위하여, 위빙 공정(weaving process) 동안에 태양 전지들(2)의 확장 평면에서 와이어 전도체들(3, 3.1)을 유지하는 다운홀더(downholder)(16)가 제공된다.
모든 3개의 변형들에 의해, 완전한 태양 전지 모듈을 형성하거나 다수의 태양 전지 모듈들을 포함하고, 그 이후에 개별적인 모듈들로 분리되는 태양 전지 결합체를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 해결책에 의해, 태양 전지 모듈들의 제조가 혁신된다.

Claims (61)

  1. 적어도 2개의 독립적인 전극들에 의해 태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 와이어 전도체로 형성되고,
    상기 방법은,
    상기 와이어 전도체가 복수의 태양 전지들을 가로질러 연장되도록, 연속적인 와이어 전도체를 위치결정하는 단계,
    연결을 위하여 요구되는 위치들에서 전극들을 연결해제하는 단계,
    태양 전지들 및 전극들을 접촉하는 단계
    를 포함하는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전극들을 태양 전지들과 접촉하고, 및/또는
    적어도 2개의 전극들을 서로 접촉하는 것은 전극들을 연결해제하기 전에 발생하는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전극들을 태양 전지들과 접촉하고, 및/또는
    적어도 2개의 전극들을 서로 접촉하는 것은 전극들을 연결해제한 후에 발생하는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전극은 서로 실질적으로 평행한 다수의 와이어 전도체들로 형성되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    복수의 태양 전지들의 광 입사면 상에 제 1 전극을 배치하는 단계 - 제 1 전극은 실질적으로 서로 평행하고 적어도 2개의 인접한 태양 전지들을 가로질러 연장되는 다수의 와이어 전도체들로 형성됨 -,
    제 1 전극의 와이어 전도체들을 인접한 태양 전지의 후면 상의 제 2 전극과 접촉하는 단계,
    제 1 및 제 2 전극들의 접촉점 및 상기 인접한 태양 전지의 에지(edge) 사이에서 제 1 전극 및/또는 제 2 전극의 와이어 전도체들을 연결해제하는 단계
    에 의해 수행되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극들은 서로 직접 연결/접촉되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극들은 접촉 소자들/교차-커넥터들을 통해 서로 연결/접촉되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 소자/교차-커넥터를 배치하는 것은 제 1 전극의 와이어 전도체들의 정렬에 실질적으로 수직으로, 그리고 2개의 인접한 태양 전지들 사이와 또한 제 1 및 제 2 전극들 사이의 공간에서 발생하는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가능한 한 연속적인 방식으로,
    복수의 태양 전지들은,
    연속으로 배치된 태양 전지들의 길이 방향으로 (연속적으로) 뻗어있는 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체에 연결되거나, 제 1 와이어 전도체들의 그룹에 연결되고,
    태양 전지 결합체를 함께 형성하기 위하여, 적어도 하나의 (연속적으로) 뻗어있는 추가적인 접촉 소자 또는 추가적인 접촉 소자들의 그룹에 연결되고,
    제 1 와이어 전도체들, 추가적인 접촉 소자들, 및 태양 전지 결합체의 태양 전지들 사이에서 전기적 연결이 구축되고,
    요구되는 경우, 직렬 연결이 만들어지거나 구축될 수 있는 그러한 방식으로 전기적 연결을 구축하기 전에 또는 구축한 후에, 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 접촉 소자들이 분리되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 전극의 제 1 와이어 전도체들은 태양 전지(들)의 상부면(광 입사면) 상에서 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 바람직하게는, 인접한 태양 전지들 사이에서 제 1 와이어 전도체(들)을 가로질러 뻗어있으며 제 1 와이어 전도체들에 도포되어 상기 제 1 와이어 전도체들에 연결되는 전기적 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 그 이후에, 제 1 와이어 전도체들은 인접한 태양 전지들 사이에서 그 길이 방향 연장부를 가로질러 분리되고, 태양 전지(들) 너머로 돌출하고 교차-커넥터들이 제공된 영역은 인접한 태양 전지(들)의 하부면에 연결되므로, 2개의 교차-커넥터들은 인접한 태양 전지(들)의 하부면에 놓여져 있는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 전극의 제 1 와이어 전도체들은 태양 전지들의 상부면 상에 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 태양 전지(들)의 하부면 상에서 제 1 와이어 전도체들을 가로질러 접촉되는 전기적 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 그 이후에, 제 1 와이어 전도체들은 인접한 태양 전지(들) 사이에서 그 길이 방향 연장부를 가로질러 분리되고, 그 다음으로, 태양 전지(들) 너머로 돌출하는 제 1 와이어 전도체들의 영역은 인접한 태양 전지(들)의 하부면 상에서 교차-커넥터들과 접촉되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 전극의 제 1 와이어 전도체(들)는 태양 전지들의 상부면(광 입사면) 상에 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 제 2 전극의 제 2 와이어 전도체들의 형태로 그리고 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 태양 전지들의 하부면 상에 접촉되고, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 전기적 교차-커넥터들을 통해 서로 연결되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    교차-커넥터들은 제 1 및 제 2 와이어 전도체들 사이에 뻗어있는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체 및 제 2 와이어 전도체의 교차-커넥터로의 연결은 각각의 경우에 있어서 교대로 연결해제되어, 직렬 연결이 만들어지는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 상부면 및 하부면 사이에 교대로 뻗어있고, 제 2 접촉 소자(들)는 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행하게 뻗어있는 하나 또는 복수의 제 2 와이어 전도체들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 인접한 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체(들)에 대해 교대로 (대향하도록) 뻗어있는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    각각의 경우에 있어서, 제 1 와이어 전도체들 및 제 2 와이어 전도체들은 직렬 연결 또는 병렬 연결이 만들어지는 그러한 방식으로 태양 전지들 사이에서 바람직하게는 교대로 연결해제되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체를 연결해제하는 것은 상기 와이어 전도체(들)가 기계적으로 또는 레이저에 의해 분리되어 수행되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속적으로 배치된 태양 전지들은 길이 방향에 대해 서로 인접하게 배치되어 있는 다수의 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들을 통해 서로 연결되고, 그 결과, 일종의 패브릭/패브릭(fabric/fabric) 결합체가 그 사이에 놓여 있는 태양 전지들과 관련하여 제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들로부터 만들어지는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게는, 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들의 단부들에는, 전기 수집 커넥터(electrical collecting connector)들이 제공되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉(전기적 연결)을 구축하는 것은 기존의 접합 기술들을 통해 수행되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    접촉을 구축하는 것은 접착, 납땜, 크림핑(crimping) 또는 용접에 의해 수행되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉을 구축하는 것은 바(bar)들을 태양 전지 상으로 인쇄하지 않으면서 수행되는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    태양 전지 결합체는 개별적인 스트링들 또는 스트링들의 그룹들로 분리되거나 개별적인 솔라 모듈들 또는 솔라 모듈들의 그룹들로 분리되는 복수의 스트링들 또는 태양 전지 모듈들을 포함하는,
    태양 전지들을 접촉 및 연결하기 위한 방법.
  24. 적어도 2개의 독립적인 전극들에 의해 태양 전지들이 서로 접촉되는 태양 전지 결합체로서,
    적어도 하나의 제 1 전극은 처음에 복수의 태양 전지들에 걸쳐 있는 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체로 형성되고, 제 1 및 제 2 전극들은 서로 접촉되고, 제 1 및/또는 제 2 전극들은 연결을 위해 요구되는 위치들에서 분리되는,
    태양 전지 결합체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 전극은 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체로 형성되고, 제 1 전극은 2개의 태양 전지들 사이에서 제 2 전극과 접촉되는,
    태양 전지 결합체.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    제 1 전극 및/또는 제 2 전극은 태양 전지들 사이에서 분리되는,
    태양 전지 결합체.
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 태양 전지들 사이에서, 제 1 및 제 2 전극들 사이의 분리 라인은 제 1 및 제 2 전극들 사이에서 접촉을 교대시키는,
    태양 전지 결합체.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극들은 서로 직접 연결/접촉되는,
    태양 전지 결합체.
  29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극들은 접촉 소자들/교차-커넥터들을 통해 서로 연결/접촉되는,
    태양 전지 결합체.
  30. 제 24 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양 전지 결합체는 복수의 태양 전지들과,
    제 1 태양 전지의 광 입사면 상의 제 1 전극 - 제 1 전극은 서로에 대해 실질적으로 평행하며 이 태양 전지의 광 입사면과 접촉되는 다수의 제 1 와이어 전도체들로 구성됨 -,
    제 2 태양 전지의 후면에 연결되는 인접한 제 2 태양 전지의 후면 상의 제 2 전극을 포함하고,
    제 1 태양 전지를 향한 공간에서 제 1 태양 전지의 제 1 전극과 접촉되는,
    태양 전지 결합체.
  31. 제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양 전지 결합체는 서로 연결 및 접촉되는 복수의 태양 전지들을 포함하고, 태양 전지들은, 연속으로 배치된 태양 전지들의 길이 방향으로 제 1 와이어 전도체가 (연속적으로) 뻗어있는 제 1 전극의 적어도 하나의 제 1 와이어 전도체와 연결 및 접촉되거나, 제 1 전극의 제 1 와이어 전도체들의 그룹과 연결 및 접촉되고, 태양 전지 결합체를 함께 형성하기 위하여 적어도 하나의 추가적인 접촉 소자 또는 접촉 소자들의 그룹과 연결 및 접촉되고,
    전기적 연결을 구축하기 전에 또는 구축한 후에, 제 1 와이어 전도체들 및/또는 추가적인 접촉 소자들은 직렬 연결들 또는 병렬 연결이 존재하는 그러한 방식으로 (태양 전지들 사이에서) 분리되는,
    태양 전지 결합체.
  32. 제 31 항에 있어서,
    분리에 의해 형성되는 복수의 스트라이프 형태의(stripe-like) 태양 전지 결합체들은 제 1 와이어 전도체(들)가 각각의 경우에 있어서 태양 전지의 상부면으로부터 인접한 태양 전지의 하부면으로 뻗어있는 그러한 방식으로 서로 다시 연결 및 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 태양 전지의 하부면 및 제 1 와이어 전도체 사이에 배치되며 태양 전지(들) 및 제 1 와이어 전도체(들)과 접촉되는 교차-커넥터들의 형태로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  33. 제 32 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체(들)는 각각의 경우에 있어서 태양 전지의 상부면 상에서 접촉되고, 추가적인 접촉 소자들은 제 2 와이어 전도체들의 형태 및 교차-커넥터들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체들은 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 태양 전지들의 하부면 상에서 접촉되고, 제 1 및 제 2 와이어 전도체들과 직렬 연결하여 접촉되는 적어도 하나의 교차-커넥터는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들을 가로질러 연장되는,
    태양 전지 결합체.
  34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 상부면 및 하부면 사이에서 교대로 뻗어있고, 추가적인 접촉 소자(들)는 제 1 와이어 전도체들에 대해 실질적으로 평행한 하나 또는 복수의 제 2 와이어 전도체들의 형태로 구성되고, 제 2 와이어 전도체(들)는 인접한 태양 전지들의 하부면 및 상부면 사이에서 제 1 와이어 전도체(들)에 교대로 대향하도록 뻗어있는,
    태양 전지 결합체.
  35. 제 34 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 직렬 연결이 존재하는 그러한 방식으로 태양 전지들 사이에서 분리되는,
    태양 전지 결합체.
  36. 제 24 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    태양 전지들과 관련된 다수의 제 1 와이어 전도체들 및 다수의 추가적인 접촉 소자들은 패브릭/패브릭 결합체 형태의 방식으로 형성되는,
    태양 전지 결합체.
  37. 제 24 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 와이어 전도체들은 길이 방향을 가로질러 교대하는,
    태양 전지 결합체.
  38. 제 24 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차 커넥터들은 실질적으로 원형 또는 직사각형 단면을 갖는 와이어의 형태로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  39. 제 38 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체들 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차 커넥터들은 밴드(band) 형태로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  40. 제 24 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양 전지 결합체는 작은 단면들을 갖는 다수의 제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들을 가지는,
    태양 전지 결합체.
  41. 제 24 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들의 단부들 및/또는 교차-커넥터들의 단부들에는, 전기 수집 커넥터들이 제공되는,
    태양 전지 결합체.
  42. 제 24 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들은 태양 전지들과 단단하게 본딩(bonding)되는,
    태양 전지 결합체.
  43. 제 42 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차 커넥터들은 접착, 납땜 또는 용접에 의해 태양 전지들에 연결되는,
    태양 전지 결합체.
  44. 제 24 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들 및/또는 교차-커넥터들은 그 위에 바들(스트립 커넥터들)을 인쇄할 필요없이 태양 전지(들)에 직접 연결되는,
    태양 전지 결합체.
  45. 제 24 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들은 서로의 상단에서 오프셋(offset)되도록 설치되는 세그먼트(segment)들로 분할되는,
    태양 전지 결합체.
  46. 제 24 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 전극 물질들이 태양 전지들의 전면 및 후면을 위해 이용될 수 있는,
    태양 전지 결합체.
  47. 제 24 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    와이어 필드(wire field)는 각각의 경우에 있어서, 특히, 거의 등거리의 배치이며 50 - 300 ㎛의 두께를 갖는 10 - 50개(최적으로는, 대략 20개)의 와이어 전도체들로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  48. 제 24 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 와이어 전도체들(제 1 전극)의 단면 및 제 2 와이어 전도체들(제 2 전극)의 단면은 상이하고, 예를 들어, 원형, 타원형, 직사각형, 사다리꼴 또는 삼각형인,
    태양 전지 결합체.
  49. 제 24 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    와이어 전도체들은 금속, 예를 들어, Cu, Al, Ni, 또는 강철(steel)로 구성되고, 태양 전지들 또는 서로에 대한 연결을 구축하기 위해 코팅되는,
    태양 전지 결합체.
  50. 제 24 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 접합 기술들이 전면 및 후면 상에서 구현되는,
    태양 전지 결합체.
  51. 제 24 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 소자/교차-커넥터는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들(두 전극들) 사이, 또는 제 1 및 제 2 와이어 전도체들의 상부 또는 하부에 배치되는,
    태양 전지 결합체.
  52. 제 24 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 소자들/교차-커넥터들은, 솔라 모듈에서, 상기 접촉 소자들/교차-커넥터들에 의해 반사되는 광이 유리 상에서의 내부 전반사(total internal reflection)를 통해 활성 셀 표면으로 보내지는 그러한 방식으로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  53. 제 24 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 소자들은 확산 반사 표면을 가지는 그러한 방식으로 코팅되는,
    태양 전지 결합체.
  54. 제 24 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분리된 태양 전지들은 서로 접촉 및 연결되는,
    태양 전지 결합체.
  55. 제 24 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 전극은 적어도 하나의 금속 밴드 또는 금속 필름 형태로 구성되는,
    태양 전지 결합체.
  56. 제 24 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 밴드 및/또는 금속 필름은 구리, 알루미늄, 주석, 또는 그 조합들의 부분들을 포함하는,
    태양 전지 결합체.
  57. 제 24 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 밴드 및/또는 금속 필름은 인접한 태양 전지의 제 1 전극과 접촉하기 위한 보강된 에지 영역(reinforced edge region)을 가지고, 보강된 에지 영역은 접촉 소자로서(접촉 소자를 위한 대체물로서) 작동하는,
    태양 전지 결합체.
  58. 제 24 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 전극은 서로 실질적으로 평행한 다수의 제 2 와이어 전도체들로 형성되는,
    태양 전지 결합체.
  59. 제 24 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들의 수는 동일하거나, 제 2 와이어 전도체들보다 더 많은 제 1 전도체들이 존재하는,
    태양 전지 결합체.
  60. 제 24 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 와이어 전도체들은 구리, 알루미늄, 주석, 또는 그 조합들의 부분들을 포함하는,
    태양 전지 결합체.
  61. 제 24 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 태양 전지들 사이에 배치되는 접촉 소자/교차-커넥터는 실질적으로 동일한 두께, 또는 태양 전지들보다 큰 두께를 가지는,
    태양 전지 결합체.
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