KR20140053951A - 광전지 - Google Patents

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KR20140053951A
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에벌트 에이진 벤데
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쉬티흐틴크 에네르지온데르조크 센트룸 네델란드
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Abstract

광전지는 제1면 상에 접촉 포인트들의 제1 및 제2 이차원 어레이를 가지며, 각 어레이들은 상기 반도체 본체 내부 또는 그 위의 베이스 영역 및 에미터 영역 각각에 커플링된다. 상기 제1면 상의 전기적으로 개별적인 제1 및 제2 컨덕터 구조들은 각각의 접촉 포인트로부터 발산되고, 각각 상기 제1 및 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들에 커플링된다. 상기 제1 컨덕터 구조는 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 세트들을 포함하며, 각 세트의 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 제1 이차원 어레이의 상기 접촉 포인트들 각각으로부터 서로에 대해서 180도 미만의 각도로 적어도 3개의 일련의 다른 방향들로 분지되어 나온다. 상기 제2 컨덕터 구조는 인접하고 평행하지 않은 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 각각의 쌍들 사이 영역들에서 적어도 3개의 다른 방향들로 제2 컨덕터 라인 브랜치들을 포함하고, 각각의 제2 컨덕터 라인 브랜치는 상기 제2 이차원 어레이의 각각의 접촉 포인트들 중 적어도 하나에 커플링된다.

Description

광전지 {Photovoltaic cell}
본 발명은 광전지의 후면 상에 컨덕터들의 제1 및 제2 세트를 포함하고, 이러한 세트들은 후면 상의 에미터 및 베이스 영역들과 커플링되어 각각 상호 반대되는 극성을 갖는 전하 캐리어들로부터 전류를 수집하는 광전지에 관한 것이다.
광전지의 수집 효율 (collection efficiency)은 많은 인자들에 의존하며, 이러한 인자들에는 에미터 (emitter) 및 베이스 (base)로부터 광전지 내의 상호 반대되는 극성을 갖는 전하 캐리어들로부터의 전류를 도전하는데 사용되는 컨덕터 시스템의 디자인이 포함된다. 종래에, 2가지 종류의 컨덕터 시스템이 공지되어 있는 바: 그 중 하나는 광전지의 전면 및 후면 상에 존재하는 에미터 및 베이스에 대해서 전기적으로 개별적인 격자들 (grids)이 제공되는 것이고, 다른 하나는 동일한 면 (후면) 상에 존재하는 에미터 및 베이스에 대해서 전기적으로 개별적인 격자들이 제공되는 것이다. 통상적으로, 버스 바 (bus bar)로 불리우는 하나 또는 그 이상의 상대적으로 폭넓은 중앙 컨덕터 라인들 및 상기 중앙 컨덕터 라인으로부터 발산되며 상대적으로 좁고 긴 형태를 갖는 평행 직선 선형 핑거들을 갖는 격자들이 사용된다. 따라서 효과적으로, H형 연결 패턴이 제공되고, 상기 버스 바가 H의 수평 라인을 형성하게 된다.
미국 특허 제6,573,445호는 대향되는 면들 상에 개별적인 베이스 및 에미터 격자들을 구비한 광전지를 개시하고 있으며, 여기에서 핑거들의 밀도는 중앙 라인으로부터의 거리에 따라서 변화된다. 상기 특허는 또한, 하나 또는 그 이상의 동심원 환형 라인들로부터 방사되는 컨덕터 라인들을 각각 구비하고 상기 방사 라인들에서의 분기 개수 (number of bifurcations)가 중앙으로부터의 거리에 따라서 증가하는 반복된 서브-영역들을 사용함으로써, 전면 격자에 의해서 덮힌 영역이 감소되는 광전지를 개시하고 있다.
전기적으로 개별적인 격자들 모두가 후면 상에 제공되는 광전지 유형에 있어서, 서로 맞물린 (interdigitated) 컨덕터 격자들이 사용된다. 이러한 광전지들은 IBC 전지로 불리운다 (Interdigitated Back Contact 전지). 각각의 격자는 버스 바로부터 발산되는 길고 좁은 형태의 일련의 직선 평행 핑거들을 갖는 H- 또는 E-형태의 패턴을 갖는다. 양 격자들의 핑거들은 평행하게 진행하며, 하나의 격자의 각 핑거의 길이는 또 다른 격자의 다른 핑거 쌍의 길이들 사이에서 연장된다. 이러한 방식에 의해서, 양 격자들의 각 핑거들은 다른 격자의 핑거에 근접하게 구현될 수 있다.
그러나, 중앙 라인들 아래에서 재조합 (recombination)이 증가되기 때문에, 버스 바에 효율 손실이 발생되고, 이는 때때로 전기적 음영 (electric shading)이라 불리운다.
본 발명의 목적은 특히 양 극성들을 갖는 전류가 더 작은 손실을 나타내며 후면으로부터 수집될 수 있는 광전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
- 서로에 대해서 대향되는 제1 및 제2면을 갖는 반도체 본체;
- 상기 제1면 상에 존재하는 접촉 포인트들의 제1 및 제2 이차원 어레이로서, 상기 어레이들은 각각 상기 반도체 본체 내부 또는 그 위의 베이스 영역 및 에미터 영역 각각에 커플링된 제1 및 제2 이차원 어레이;
- 전기적으로 개별적인 제1 및 제2 컨덕터 구조로서, 상기 제1 면 상에 존재하고, 각각 상기 제1 및 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들에 커플링된 제1 및 제2 컨덕터 구조;를 포함하며,
- 상기 제1 컨덕터 구조는 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 세트들을 포함하며, 각 세트의 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 제1 이차원 어레이의 상기 접촉 포인트들 각각으로부터 서로에 대해서 180도 미만의 각도로 적어도 3개의 일련의 다른 방향들로 분지되어 나오고;
- 상기 제2 컨덕터 구조는 인접하는 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 각각의 쌍들 사이 영역들에서 적어도 3개의 다른 방향들로 제2 컨덕터 라인 브랜치들을 포함하고, 상기 각각의 쌍들의 다른 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 각각의 쌍들의 또 다른 제1 컨덕터 라인 브랜치들에 평행하지 않으며, 상기 쌍들을 포함하는 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 제2 이차원 어레이의 각각의 접촉 포인트들 중 적어도 하나에 커플링된 각각의 제2 컨덕터 라인 브랜치를 포함하는
광전지가 제공된다.
상기 제1 및 제2면은 각각 광전지의 후면 및 전면일 수 있으며, 예를 들어 태양으로부터 반대되고 태양을 향하는 방향으로 위치될 수 있다. 상기 접촉 포인트들은 기존 광전지의 버스 바들을 대체할 수도 있다. 예를 들어, 광전지의 하나의 전기 극의 출력 말단이 상기 제1 이차원 어레이의 접촉부들 각각에 커플링될 수 있다. 전부 평행인 서로 맞물린 컨덕터 핑거들을 사용하는 대신에, 컨덕터 라인들이 각을 갖도록 서로 맞물리게 하는 방법을 사용한다. 이를 통해서 넓은 버스 바를 사용할 필요성이 없어지는데, 이는 제1 컨덕터 라인 브랜치들이 상기 접촉 포인트로부터 복수 개의 방향들로 분지되어 나오기 때문이며, 이때 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 동일한 폭을 갖고, 예를 들어 상기 접촉 포인트로부터 방사되는 방향으로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 베이스 영역은 전기적 음영, 즉 베이스 또는 표면에서 증가된 재조합을 방지하기 위해서 가능한 작게 유지된다. 전류를 증가시킨다는 관점으로부터, 에미터 영역 분획은 가능한 큰 것이 바람직하다. 그러나, 에미터 영역은 제한되는데, 이는 횡 전류 흐름 (lateral current flow)으로 인한 저항 손실이 효율을 저하시키기 때문이다. 횡 전류 흐름은 또한 횡 방향으로 전압 구배를 야기하는데, 이는 에미터-베이스 접합에 의해서 형성된 다이오드가 최대 전력 지점에서 구동되지 않도록 한다. 이 또한 분산된 일련의 저항 손실 (distributed series resistance losses)이라 불리운다.
일 구현예에서, 상기 쌍들의 적어도 일부의 브랜치들은 상기 쌍들 내에서 서로 평행하지 않은데, 이러한 브랜치들의 사이에는 상기 제2 컨덕터 구조의 컨덕터 라인 브랜치들이 연장된다. 따라서, 더욱 조밀한 배치가 가능해진다.
일 구현예에서, 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 각각의 접촉 포인트들로부터 거리가 멀어질수록 브랜치 컨덕터 라인들의 개수가 증가하도록 트리 구조 (tree structure) 내로 분지된다. 이러한 방식에 의해서, 실질적으로 균일한 밀도를 갖는 제1 컨덕터 구조가 구현될 수 있으며, 이를 통해서 상기 접촉 포인트로부터 멀리 떨어진 표면 포인트들의 경우, 상기 제1면 상의 표면 포인트들로부터 상기 제1 컨덕터 구조까지의 최대 거리가 커질 필요가 없어진다.
일 구현예에서, 상기 제2 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 트리 구조 내의 인접한 브랜치들의 각각의 쌍들 사이의 영역들로 연장된다. 이러한 방식에 의해서, 상기 접촉 포인트로부터 가까운 표면 포인트들의 경우, 상기 제1면 상의 표면 포인트들로부터 상기 제2 컨덕터 구조까지의 최대 거리가 커질 필요가 없어진다.
일 구현예에서, 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 인접한 비평행 브랜치들의 각각의 쌍들 사이 영역에 위치하는 상기 제2 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 쌍 중의 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들 사이 각도를 양분하는 가상선을 따라서 적어도 부분적으로 연장된다. 이러한 방식에 의해서, 최소한의 컨덕터 영역으로 컨덕터 라인 브랜치들 사이의 최대 거리를 작게 유지할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 광전지는 상기 제1 및 제2 컨덕터 구조들로부터 제1 및 제2 컨덕터 라인 브랜치들이 분지되는 단위 셀들의 주기적 패턴을 가지며, 상기 단위 셀 중의 상기 제1 컨덕터 구조는 상기 단위 셀 내의 접촉 포인트들 중 제1 접촉 포인트로부터 방사되는 컨덕터 라인 브랜치들을 포함하고, 상기 제2 컨덕터 구조는 상기 단위 셀의 경계를 따라 위치하는 컨덕터 라인들 및 상기 경계로부터 상기 단위 셀 내로 연장되는 브랜치 컨덕터 라인들을 포함한다. 이에 의해서, 컨덕터 라인들에 있어서 제한된 변이를 갖는 광전지를 구현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 단위 셀들은 직사각형 (예를 들어, 정사각형) 또는 육각형일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들은 상기 단위 셀들의 경계 상에 위치하고, 상기 경계를 따라서 컨덕터 라인들과 전기적으로 접촉한다. 실제로, 상기 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들은 상기 단위 셀의 코너들 (corners)로부터 경계에 위치할 수 있다. 이러한 방식에 의해서, 넓은 버스 바를 사용할 필요성이 없어진다. 일 구현예에서, 상기 접촉 포인트들은 각 셀에서 동일한 지점들에 위치될 수 있지만, 다른 구현예들에서는, 상기 접촉 포인트들이 다른 단위 셀들, 예를 들어 상기 주기적 패턴의 가장자리에 존재하는 단위 셀들 내에서는 다르게 위치될 수도 있다. 일부 접촉 포인트들은, 복수 개의 단위 셀들에 걸쳐서, 예를 들어 일 단위 셀의 경계를 넘어서 위치할 수도 있으며, 일부는 경계에 단순히 접하면서 내부에 위치할 수도 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 단위 셀 중 상기 제2 컨덕터 구조의 브랜치 컨덕터 라인들은 상기 단위 셀 내의 접촉 포인트들 중 상기 제1 접촉 포인트까지의 거리가 감소할수록 브랜치 컨덕터 라인들의 개수가 증가하는 트리 구조 내로 분지될 수 있다. 이러한 방식에 의해서, 최소한의 컨덕터 영역으로 상기 컨덕터 라인 브랜치들 사이의 최대 거리들을 작게 유지할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 제2 컨덕터 라인들의 상기 트리 구조 중 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부는 굽어지고, 상기 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부는 팁 (tip)을 가지며, 상기 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부의 팁들은 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들이 복수 개의 제1 컨덕터 라인 브랜치들로 분지되는 각각의 분지 지점으로 향한다. 이러한 방식에 의해서, 최소한의 컨덕터 영역으로 상기 컨덕터 라인 브랜치들 사이의 최대 거리들을 작게 유지할 수 있다.
본 발명의 전술한 목적들과 다른 목적들 및 그 유리한 태양들은 하기 도면들을 사용하여 예시적인 구현예들을 서술함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 어레이 구조를 갖는 광전지의 후면을 도시한 도면이다.
도 2는 어레이의 단위 셀 중 컨덕터 패턴을 도시한 도면이다.
도 3, 4는 다른 단위 셀들의 컨덕터 패턴들을 도시한 도면이다.
도 5는 태양전지의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 연결 호일들을 갖는 셀의 단면을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 광전지는 그 직경 (예를 들어, 길이 및/또는 높이)에 비해서 상대적으로 작은 두께를 갖는 반도체 본체를 포함한다. 상기 반도체 본체는 상기 반도체 본체의 두께에 의해서 구분되는 제1 및 제2면을 갖는다. 상기 제1 및 제2면은 후면 및 전면으로 불리는데, 이는 사용 도중 상기 제2면은 에너지 제공 광원 (예를 들어, 태양)을 향하고, 상기 제1면은 상기 광원으로부터 멀어지는 방향을 향할 것이기 때문이다.
상기 반도체 본체는 도핑으로 인해서 제1 도전성 타입 (p 또는 n)을 갖는다. 상기 제1 도전성 타입과 반대되는 제2 도전성 타입 (n 또는 p)의 패턴된 층이 상기 후면의 내부 또는 그 위에 제공된다. 존재하는 경우, 상기 패턴된 층은 상기 반도체 본체의 벌크와 상기 패턴된 층 사이의 반도체 접합을 한정한다. 상기 후면 상 전극들 (에미터 전극들)의 제1 세트는 상기 패턴된 층이 존재하는 제1 영역들에 커플링되고, 상기 후면 상 전극들 (베이스 전극들)의 제2 세트는 상기 패턴된 층이 존재하지 않는 제2 영역들에 커플링된다. 대신에, 상기 반도체 본체의 벌크와 동일한 도전성 타입을 갖고 증가된 도전성을 갖는 패턴된 층이 상기 제2 영역들에 제공되어 후면 필드를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광전지의 후면 10을 개략적으로 도시한 것으로서, 이는 에미터 전극들 (미도시) 및 베이스 전극들 (미도시)에 대한 제1 및 제2 접촉들 12, 14의 이차원 어레이를 포함한다. 예를 들어, 이차원적으로 주기적인 배열을 갖는 정사각형 단위 셀들을 갖는 어레이가 도시되어 있으며 (점선으로 도시), 상기 단위 셀들의 중앙 지점들에 제1 접촉들 12가 존재하고, 상기 단위 셀들의 코너들에 제2 접촉들 14가 존재한다.
도 2는 이차원 어레이를 갖는 단위 셀 중에서 예시적인 컨덕터 패턴을 개략적으로 도시한 것이다. 단위 셀 중의 이러한 컨덕터 패턴은 광전지 후면 상에서 이차원으로 주기적으로 반복될 수 있다. 컨덕터 패턴은 단위 셀 중앙 지점의 제1 접촉 12로부터 발산되는 제1 컨덕터 라인들 20 및 단위 셀 코너들에서 제2 접촉들 14에 커플링되는 제2 컨덕터 라인들 22를 포함한다.
예시를 위해서, 제1 컨덕터 라인들 20은 점선으로 도시되어 있지만, 이러한 라인들은 연속적인 컨덕터를 형성한다. 제1 컨덕터 라인들 20은 제1 접촉 12로부터 복수 개의 각도들로 서로에 대해서 모두 평행하지는 않은 방향들로 방사된다. 예를 들어, 컨덕터 라인들 20이 서로에 대해서 90도 각도를 이루는 단위 셀이 도시되어 있다 (0도, 90도, 180도 및 270도). 그러나, 다른 각도들이 사용될 수도 있는데, 예를 들어 120도에서 3개의 각도들, 72도, 60도 등이 사용되거나, 또는 불규칙적으로 다른 각도들이 사용될 수도 있다. 제1 접촉 12로부터 방사되는 첫 번째 컨덕터 라인들 20은 1차 브랜치들로 불리운다. 상기 1차 브랜치들은 2차 브랜치들로 분지되고, 이러한 분지가 더욱 이루어지며, 제1 접촉 12로부터의 거리는 각 차수의 브랜치들에 따라 증가하게 된다.
제2 컨덕터 라인들 22는 제2 접촉들 14 사이에서 단위 셀의 경계들에 나란하게 진행하는 컨덕터 라인들 및 상기 경계들에 나란한 컨덕터 라인들로부터 단위 셀 내로, 제1 컨덕터 라인들 20의 브랜치들 사이의 영역들 내로 분지되는 브랜치 컨덕터 라인들을 포함한다. 도시된 예에서, 제1 컨덕터 라인들 20의 각 차수에서 브랜치들의 각 쌍은 각각 하나의 대응되는 제2 컨덕터 라인 22의 브랜치를 갖는다. 제1 컨덕터 라인들 20의 한 쌍의 브랜치들의 제2 컨덕터 라인 22의 대응되는 브랜치는 단위 셀의 경계 (제2 접촉들 14를 포함하는 경계)로부터 브랜치들의 쌍 사이 위치로 연장되는 바, 브랜치들의 말단 지점들 사이에 그어지는 가상선이 그들의 대응되는 제2 컨덕터 라인 22를 교차한다.
재조합 손실을 감소시키기 위해서는, 후면 상의 임의의 지점으로부터 제1 및 제2 컨덕터 라인들 20, 22 중 어느 하나까지의 최대 거리가 작게 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 적어도 제2 컨덕터 라인 22의 브랜치들의 팁들이 제1 컨덕터 라인 20의 인접한 브랜치들 사이에서 형성되는 각도를 양분하는 가상선을 따라서 진행하는 것이 바람직하다. 제1 컨덕터 라인 20의 한 쌍의 브랜치들이 예각 또는 90도 각도로 분지되는 분지 지점이 존재하는 경우에는, 제2 컨덕터 라인 22의 브랜치는 적어도 제2 컨덕터 라인 22의 브랜치의 팁 부분이 상기 분지 지점을 향하면서 상기 제1 컨덕터 라인 20의 브랜치들 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 방식에 의해서, 후면 상 임의의 지점으로부터 제1 및 제2 컨덕터 라인들 20, 22 중 어느 하나까지의 최대 거리가 작게 유지된다.
제1 및 제2 컨덕터 라인들 20, 22에 대해서는 많은 다른 레이아웃 패턴들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 더 많은 차수의 브랜치들이 사용될 수도 있거나, 브랜치 라인들 사이에 다른 각도들이 사용될 수도 있다. 도 3은 단위 셀 중에서 제1 및 제2 컨덕터 라인들 20, 22에 대한 다른 예를 도시한 것이다. 이러한 예에서, 제2 컨덕터 라인들은 단위 셀의 주변을 형성하는 평행사변형의 윤곽을 따라서 제공된다 (평행사변형의 예로서 정사각형이 도시되어 있으나, 임의의 직사각형 또는 다른 평행사변형이 사용될 수도 있다). 제1 컨덕터 라인들은 평행사변형의 중심에 위치한 접촉 포인트로부터 각각의 4개 코너들을 향하여 대각선으로 연장되며, 이러한 대각선들로부터 브랜치들이 연장된다. 상기 브랜치들은 평행사변형의 평행 모서리 일 세트에 평행하게 진행하는 제1 브랜치들 및 평행사변형의 평행 모서리 다른 세트에 평행하게 진행하는 제2 브랜치들을 포함한다. 제1 및 제2 브랜치들은 대각선으로부터 반대 방향들로 분지된다. 직사각형 단위 셀의 경우, 제1 및 제2 브랜치들은 서로에 대해서 직각으로 연장된다. 외곽을 따라 연장되는 제2 컨덕터 라인들은 평행사변형의 내부를 향하여 분지되고, 외곽의 다른 부분들로부터 연장된 브랜치들은 각각 제1 컨덕터 라인들의 제1 및 제2 브랜치들에 평행하고 서로 맞물리게 형성된다.
단위 셀이 정사각형일 필요는 없다. 도 4는 육각형 단위 셀의 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 제2 접촉들 12는 단위 셀의 모든 코너들에 도시되어 있지만, 이와는 다르게 제2 접촉들 12가 매 2번째 코너에만 제공될 수도 있다. 예시를 위해서, 제2 컨덕터 라인들 22는 도면에서 점선으로 도시되어 있지만, 이러한 라인들이 연속적인 컨덕터들을 형성한다는 점을 염두에 두어야 할 것이다. 제1 컨덕터 라인들 20은 단위 셀 중심의 제1 접촉으로부터 여러 각도들로 방사되며, 각각의 이전 라인에 대해서 60도 각도를 이룬다. 제1 컨덕터 라인들 20은 매회 첫 번째 방사 방향 컨덕터 라인으로 분지되어 제1 주 브랜치를 형성하며, 이어서 상기 방사 방향을 가로지르는 방향으로 제1 곁 브랜치들 40을 형성하는 한 쌍의 컨덕터 라인들이 분지된다. 제2 컨덕터 라인들 22은 단위 셀의 경계들을 따라서 제2 접촉들 14 사이에서 연장되는 컨덕터 라인들을 포함하며, 또한 단위 세포의 중심을 향하여 방사 방향으로 위치하는 다른 컨덕터 라인들도 포함한다. 또 다른 컨덕터가 매회 방사 방향 컨덕터 라인 내로 분지되어 제2 주 브랜치를 형성하며, 이어서 제1 곁 브랜치들에 평행한 방향으로 제2 곁 브랜치들 42를 형성하는 한 쌍의 컨덕터 라인들이 분지된다. 단위 셀의 경계들을 따라서 위치하는 제2 접촉들 14 사이에서 진행하는 컨덕터 라인들도 상기 제2 곁 브랜치들처럼 보여질 수 있다. 각각의 제1 곁 브랜치들 40은 제2 곁 브랜치들 42의 각각의 쌍 사이에서 연장된다.
도 4의 구현예가 곁 브랜치들에서 직선 컨덕터 라인 섹션들로 도시되어 각각의 브랜치가 주 브랜치에 대해서 동일한 각도로 분지되어 있지만, 이러한 사항이 필수적인 것은 아니다. 일 구현예에서, 상기 곁 브랜치들은 굽어진 것일 수도 있다 (서로에 대해서 각을 이루는 연속적 벤드 또는 직선 섹션들을 가짐). 곁 브랜치들은 예를 들어 굽어질 수도 있으며, 따라서 제1 또는 제2 곁 브랜치가 분지되는 지점으로부터의 첫 번째 부분이 각각 인접하는 제2 또는 제1 곁 브랜치의 팁들에 평행하게 진행하고, 제1 또는 제2 곁 브랜치의 팁은 인접 제2 또는 제1 곁 브랜치가 분지되는 분지 지점을 향할 수도 있다. 분지 지점에서 주 브랜치 및 곁 브랜치가 서로에 대해서 예각을 이루는 경우, 다른 컨덕터 라인의 인접 곁 브랜치의 팁은 이러한 분지 지점을 향할 수 있다. 팁에서의 곁 브랜치는 이러한 예각을 양분하는 가상선을 연장시킬 수 있다. 이러한 사항에 의해서 후면 상의 지점들로부터 제1 및 제2 컨덕터 라인들 20, 22의 가장 근접한 부분까지의 거리가 감소된다. 일 구현예에서, 곁 브랜치들 자체가 인접 분지 지점들을 향하는 브랜치들 내로 분지될 수 있다.
비록 도면에서는 컨덕터 라인들이 선들로 도시되어 있지만, 컨덕터 라인이라는 용어는 0보다 큰 수치의, 높이 및 라인 방향을 가로지르는 폭을 갖는 컨덕터 물질체를 의미한다는 점을 염두에 두어야 할 것이다. 폭 (도 1-4에 도시된 선들을 가로지르는 방향)이 모든 곳에서 넓을 필요는 없으며: 이는 브랜치들의 팁들을 향하여 좁아질 수도 있다. 컨덕터 라인들의 폭은 도면에서 컨덕터 라인들로 도시된 선들 사이의 공간 중 일부를 채울 수도 있으며, 단락을 방지하기 위해서 여백이 남겨진다: 도면에 도시된 선들은 실제 컨덕터 라인들이라기 보다는 컨덕터 라인들의 중심선들을 나타내는 것으로 간주될 수도 있다. 컨덕터 라인들에 의해서 덮혀지는 베이스 및 에미터들에 대한 컨덕터 라인들 상에서 상호 가장 가까운 지점들 사이의 공간 중 일부는 베이스 및 에미터 영역들에 대한 컨덕터 라인들 사이에서 동일하게 균분될 필요는 없다. 예를 들어, 에미터 영역들에 대한 컨덕터 라인들은 베이스 영역에 대한 컨덕터 라인들보다 상호 가장 가까운 지점들 사이의 거리 중 더 많은 부분을 커버할 수도 있다. 이는 효율성을 증가시킨다.
도 5는 반도체 본체 50, 에미터 영역 52, 상기 에미터 영역 52 상의 에미터 접촉 전극들 54 및 베이스 접촉 전극들 56을 포함하는 태양전지의 단면을 도시한 것이다. 유전체층, 내반사 코팅, 텍스쳐링 등과 같은 세부사항들은 도시되어 있지 않다. 이러한 단면의 구조는 그 자체로 공지된 것이다. 에미터 접촉 전극들 54 및 베이스 접촉 전극들 56은 각각 제1 및 제2 컨덕터 구조 중 일부를 형성하거나, 또는 각각 제2 및 제1 컨덕터 구조를 형성하고, 표면도에 도시된 바와 같이 브랜치들이 제공된다. 바람직하게는, 에미터 분획 (에미터 영역들 52에 의해서 덮혀지는 표면의 분획)이 최대화되거나, 또는 적어도 베이스 분획 (베이스 영역들에 의해서 덮혀지는 표면의 분획)보다 크다. 이는 도 1-4에 도시된 바와 같은 컨덕터 패턴들 아래의 에미터 영역들의 가장자리를 에미터 전극들보다는 베이스 전극들에 더 가깝게 구현함으로써 실현될 수 있다. 따라서, 에미터 영역들은 베이스 전극들 사이의 거리 중 절반 이상에 걸쳐서 연장된다.
광전지는, 서로에 대해서 대향되는 제1 및 제2면을 갖는 반도체 본체 및 상기 제1면 상의 접촉 포인트들의 제1 및 제2 이차원 어레이를 가지며, 각각은 상기 반도체 본체 내부 또는 그 위의 베이스 및 에미터 영역들 각각에 커플링된다. 접촉 포인트들의 제1 및 제2 이차원 어레이에 대한 외부 전기적 접촉은, 후면에 적용되는 전기적으로 도전성인 호일층을 통해서 구현될 수 있으며, 중간에는 분리층이 구비된다. 반도체 기판에 가장 가까운 층은 반도체로부터 먼 층과 접촉하기 위한 개구들 (openings)을 구비한다.
이러한 사항은 도 6에 도시되어 있는 바, 도 6에는 제1 및 제2 어레이로부터의 접촉 포인트들 62a, b를 갖는 반도체 기판 60 (세부사항 생략), 전기적으로 절연성인 호일 66에 의해서 분리되는 제1 및 제2 전기 전도성 (예를 들어, 금속성) 호일 64a, b가 도시되어 있다. 제1 및 제2 전기 전도성 호일 64a, b는 각각 예를 들어 전도성 접착제에 의해서 제1 및 제2 어레이의 접촉 포인트들과 전기적으로 커플링된다. 최내측의 호일 64a 및 절연층 66은 제2 어레이의 접촉 포인트들 상에 개구들을 갖는다. 다른 호일에 대한 접촉은 이러한 개구들을 통해서 제공된다. 물론, 접촉 포인트들과 연결하기 위한 다른 수단들도 가능한데, 예를 들어, 와이어링 (wiring), 접촉 포인트들과 대향되는 접촉 패드들을 갖는 PCB 상에 탑재 등과 같은 수단들이 사용될 수도 있다. 호일을 사용함으로써 더 낮은 비용으로 대량생산하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. - 서로에 대해서 대향되는 제1 및 제2면을 갖는 반도체 본체;
    - 상기 제1면 상에 존재하는 접촉 포인트들의 제1 및 제2 이차원 어레이로서, 상기 어레이들은 각각 상기 반도체 본체 내부 또는 그 위의 베이스 영역 및 에미터 영역 각각에 커플링된 제1 및 제2 이차원 어레이;
    - 전기적으로 개별적인 제1 및 제2 컨덕터 구조로서, 상기 제1 면 상에 존재하고, 각각 상기 제1 및 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들에 커플링된 제1 및 제2 컨덕터 구조;를 포함하며,
    - 상기 제1 컨덕터 구조는 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 세트들을 포함하며, 각 세트의 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 제1 이차원 어레이의 상기 접촉 포인트들 각각으로부터 서로에 대해서 180도 미만의 각도로 적어도 3개의 일련의 다른 방향들로 분지되어 나오고;
    - 상기 제2 컨덕터 구조는 인접하는 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 각각의 쌍들 사이 영역들에서 적어도 3개의 다른 방향들로 제2 컨덕터 라인 브랜치들을 포함하고, 상기 각각의 쌍들의 다른 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 각각의 쌍들의 또 다른 제1 컨덕터 라인 브랜치들에 평행하지 않으며, 상기 쌍들을 포함하는 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 제2 이차원 어레이의 각각의 접촉 포인트들 중 적어도 하나에 커플링된 각각의 제2 컨덕터 라인 브랜치를 포함하는
    광전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 쌍들의 적어도 일부의 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 쌍들 내에서 서로 평행하지 않으며, 상기 쌍들 사이에는 상기 제2 컨덕터 구조의 컨덕터 라인 브랜치들이 연장되는 것을 특징으로 하는 광전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들은 각각의 접촉 포인트들로부터 거리가 멀어질수록 브랜치 컨덕터 라인들의 개수가 증가하도록 트리 구조 내로 분지되는 것을 특징으로 하는 광전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 트리 구조 내의 인접한 브랜치들의 각각의 쌍들 사이의 영역들로 연장되는 것을 특징으로 하는 광전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들의 인접한 비평행 브랜치들의 각각의 쌍들 사이 영역에 위치하는 상기 제2 컨덕터 라인 브랜치들은 상기 쌍 중의 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들 사이 각도를 양분하는 가상선을 따라서 적어도 부분적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 광전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 접촉 포인트로부터 분지되어 나오는 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들, 또는 상기 접촉 포인트를 보유하는 미분지 영역은 상호 간에 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 컨덕터 구조들로부터 제1 및 제2 컨덕터 라인 브랜치들이 분지되는 단위 셀들의 주기적 패턴을 가지며, 상기 단위 셀 중의 상기 제1 컨덕터 구조는 상기 단위 셀 내의 접촉 포인트들 중 제1 접촉 포인트로부터 방사되는 컨덕터 라인 브랜치들을 포함하고, 상기 제2 컨덕터 구조는 상기 단위 셀의 경계를 따라 위치하는 컨덕터 라인들 및 상기 경계로부터 상기 단위 셀 내로 연장되는 브랜치 컨덕터 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 이차원 어레이의 접촉 포인트들은 상기 단위 셀들의 경계 상에 위치하고, 상기 경계를 따라서 상기 컨덕터 라인들과 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 광전지.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 단위 셀 중 상기 제2 컨덕터 구조의 브랜치 컨덕터 라인들은 상기 단위 셀 내의 접촉 포인트들 중 상기 제1 접촉 포인트까지의 거리가 감소할수록 브랜치 컨덕터 라인들의 개수가 증가하는 트리 구조 내로 분지되는 것을 특징으로 하는 광전지.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 컨덕터 라인들의 상기 트리 구조 중 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부는 굽어지고, 상기 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부는 팁을 가지며, 상기 브랜치 컨덕터 라인들의 적어도 일부의 팁들은 상기 제1 컨덕터 라인 브랜치들이 복수 개의 제1 컨덕터 라인 브랜치들로 분지되는 각각의 분지 지점으로 향하는 것을 특징으로 하는 광전지.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위 셀들이 직사각형인 것을 특징으로 하는 광전지.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위 셀들이 육각형인 것을 특징으로 하는 광전지.
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