KR20150084891A - 태양 전지 스트링에 대한 고효율 구성 - Google Patents

태양 전지 스트링에 대한 고효율 구성 Download PDF

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Abstract

태양 전지들의 스트링을 위한 고효율 구성은, 오버랩핑 슁글 패턴으로 배열된, 직결 연결된 태양 전지들을 포함한다. 전면 및 후면 금속배선 패턴들은 효율면에서 추가의 증가들을 제공할 수 있다.

Description

태양 전지 스트링에 대한 고효율 구성{HIGH EFFICIENCY CONFIGURATION FOR SOLAR CELL STRING}
[0001] 본 출원은 2013년 3월 13일 출원되고 발명의 명칭이 "High Efficiency Configuration For Solar Cell String"인 미국 특허 출원 번호 제 13/801,432 호, 2012년 12월 6일 출원되고 발명의 명칭이 또한 "High Efficiency Configuration For Solar Cell String"인 미국 가출원 번호 제 61/734,239 호, 및 2012년 11월 8일 출원되고 발명의 명칭이 또한 "High Efficiency Configuration For Solar Cell String"인 미국 특허 출원 번호 제 13/672,386 호에 대한 우선권 이익을 주장하고, 그 각각은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 일반적으로 태양 전지들 및 응집 태양 에너지 콜렉터(concentrating solar energy collector)들에서 태양 전지들의 사용에 관한 것이다.
[0003] 계속 증가하는 세계 에너지 수요들을 충족하기 위하여 대체 에너지원들이 요구된다. 태양 에너지 자원들은, 많은 지리적 영역들에서, 태양(예를 들어, 태양광) 전지들을 통해 생성된 전기 에너지의 제공에 의해 그런 수요들을 부분적으로 충족시키는데 충분하다.
[0004] 태양 전지들의 고효율 어레인지먼트들이 본원에 개시된다. 본원에 개시된 바와 같은 태양 전지들 및 태양 전지들의 스트링(string)들은 특히 응집 태양광 시스템들에서 가치 있을 수 있고, 여기서 미러(mirror)들 또는 렌즈들은 하나의 "태양"보다 큰 광 세기들로 태양광 전지 상에 햇빛을 응집한다.
[0005] 일 양상에서, 태양 전지는 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 및 제 2 긴 측들 및 마주하게 포지셔닝된 2개의 태양 전지의 짧은 측들에 의해 정의된 형상들을 가진, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형 전면 및 후면을 가진 실리콘 반도체 다이오드 구조를 포함한다. 동작시, 전면은 광에 의해 조명될 것이다. 태양 전지는 전면상에 배치된 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함한다. 이 금속배선 패턴은 실질적으로 짧은 측들의 길이에 대해 태양 전지의 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거(finger)들을 포함한다. 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴은 후면 상에 배치된다.
[0006] 몇몇 변형들에서, 전면 금속배선 패턴은 태양 전지의 전면으로부터 전류를 수집하기 위하여 핑거들을 상호연결하는 임의의 버스 바(bar)를 포함하지 않는다. 그런 변형들에서, 후면 금속배선 패턴에는, 태양 전지에 솔더(solder) 연결들을 위해 통상적으로 준비되는 임의의 콘택 패드가 없을(lack) 수 있다. 대안적으로, 후면 금속배선 패턴은, 예를 들어 실질적으로 긴 측의 길이에 대해 태양 전지의 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드, 또는 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 긴 측에 평행하게 배열된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함할 수 있다.
[0007] 몇몇 변형들에서, 전면 금속배선 패턴은 실질적으로 제 1 긴 측의 길이에 대해 제 1 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 제 1 긴 측에 평행하게 연장하는 단일 버스 바만을 포함한다. 전면 금속배선 패턴의 핑거들은 버스 바에 부착되고 버스 바에 의해 상호연결된다. 그런 변형들에서, 후면 금속배선 패턴에는 임의의 콘택 패드가 없을 수 있다. 대안적으로, 후면 금속배선 패턴은, 예를 들어 실질적으로 제 2 긴 측의 길이에 대해 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 제 2 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드, 또는 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 제 2 긴 측에 평행하게 배열된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함할 수 있다. 이들 콘택 패드들은 예를 들어 버스 바의 폭과 대략 매칭하는 긴 측들에 수직으로 측정된 폭들을 가질 수 있다. 이들 변형들 중 임의의 변형들에서, 전면 금속배선 패턴은 버스 바의 폭보다 좁은 자신의 장축(long axis)에 수직의 폭을 가지며 둘 또는 그 초과의 상호연결된 핑거들 각각으로부터 버스 바로 다중 전류 경로들을 제공하기 위하여 둘 또는 그 초과의 핑거들을 상호연결하는 바이패스 전도체를 포함할 수 있다. 바이패스 전도체는 예를 들어, 버스 바에 인접하게 포지셔닝되고 버스 바에 평행하게 연장할 수 있다.
[0008] 몇몇 변형들에서, 전면 금속배선 패턴은 제 1 긴 측에 인접하게 포지셔닝된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함한다. 전면 금속배선 패턴의 핑거들 각각은 콘택 패드들 중 적어도 하나에 부착되고 전기적으로 연결된다. 그런 변형들에서, 후면 금속배선 패턴에는 임의의 콘택 패드가 없을 수 있다. 대안적으로, 후면 금속배선 패턴은 예를 들어, 실질적으로 제 2 긴 측의 길이에 대해 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 제 2 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드, 또는 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 제 2 긴 측에 평행하게 배열된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함할 수 있다. 이들 콘택 패드들은 예를 들어 전면 금속배선 패턴 내 콘택 패드들의 폭과 대략 매칭하는 긴 측들에 수직의 측정된 폭들을 가질 수 있다. 이들 변형들 중 임의의 변형들에서, 전면 금속배선 패턴은 전면 금속배선 콘택 패드들의 폭들보다 좁은 자신의 장축에 수직의 폭을 가지며 둘 또는 그 초과의 상호연결된 핑거들 각각으로부터 콘택 패드들 중 하나 또는 그 초과의 것에 다중 전류 경로들을 제공하기 위하여 둘 또는 그 초과의 핑거들을 상호연결하는 바이패스 전도체를 포함할 수 있다.
[0009] 상기 변형들 중 임의의 것에서, 태양 전지는 임의의 적합한 실리콘 반도체 다이오드 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지는 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함할 수 있다.
[0010] 상기 변형들 중 임의의 것에서, 태양 전지의 긴 측 대 태양 전지의 짧은 측의 길이 비는, 예를 들어 약 3 또는 이를 초과할 수 있다.
[0011] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 변형들 중 임의의 것의 태양 전지 및 태양 전지 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0012] 다른 양상에서, 태양 전지들의 스트링은 적어도, 제 1 실리콘 태양 전지 및 제 2 실리콘 태양 전지를 포함한다. 제 1 실리콘 태양 전지는 광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 전면상에 배치된 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함한다. 제 2 실리콘 태양 전지는 광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 후면상에 배치된 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함한다. 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들은, 제 2 실리콘 태양 전지의 후면의 에지가 제 1 실리콘 태양 전지의 전면의 에지를 오버랩핑하게, 포지셔닝된다. 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 금속배선 패턴의 부분은 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨지며 전기적으로 전도성인 본딩 재료와 제 2 실리콘 태양 전지의 후면 금속배선 패턴의 부분에 본딩되어 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결한다.
[0013] 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들 중 어느 하나 또는 둘 다는, 예를 들어, 앞서 요약된 실리콘 태양 전지의 변형들 중 임의의 것일 수 있다. 이러한 변형들에서, 실리콘 태양 전지들의 오버랩핑 에지들은, 예를 들어, 태양 전지들의 긴 측들에 의해 정의되며, 에지들은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 금속배선 패턴이 바이패스 전도체를 포함하는 경우, 바이패스 전도체는 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨질 수도 있고, 또는 숨겨지지 않을 수도 있다.
[0014] 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들은 전기적으로 전도성인 솔더로, 태양 전지들의 오버랩핑 부분들에서 서로 본딩될 수 있다. 솔더에 대한 대안으로서, 태양 전지들은, 대신, 예를 들어, 전기적으로 전도성인 막, 전기적으로 전도성인 페이스트, 전기적으로 전도성인 에폭시(예를 들어, 전기적으로 전도성인 실버 충진(silver-filled) 에폭시), 전기적으로 전도성인 테이프, 또는 다른 적절한 전기적으로 전도성인 접착제로 서로 본딩될 수 있다. 솔더에 대한 이러한 대안들은, 예를 들어, 전기적으로 전도성인 솔더 본드에 의해 제공될 수 있는 것보다 더 많은 기계적 컴플라이언스(mechanical compliance)를 제공하도록 선택될 수 있다. 태양 전지들을 서로 본딩하는 전기적으로 전도성인 본딩 재료는 또한, 버스 바의 전류 수집 기능을 수행하기 위해 전면 금속배선 패턴의 핑거들을 상호연결할 수 있다. 따라서 태양 전지들 상의 전면 금속배선 패턴에는 임의의 이러한 버스 바가 없을 수 있다.
[0015] 응집 태양 에너지 콜렉터는, 상기 변형들 중 임의의 태양 전지들의 스트링 및 스트링들 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0016] 다른 양상에서, 태양 에너지 수신기는, 금속 기판 및 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 금속 기판상에 배치된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링을 포함한다. 태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 태양 전지들 중 하나의 태양 전지의 전면과 다른 태양 전지의 후면 사이에서 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩핑하는 영역에서 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적으로 전도성인 본드는, 예를 들어, 하나의 태양 전지의 전면 상의 금속배선 패턴과 다른 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴 사이에 있을 수 있다. 태양 전지들은, 예를 들어, 앞서 요약된 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것 또는 아래 설명되는 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것을 포함하는 실리콘 태양 전지들, 또는 이들 변형들 중 임의의 것에 대해 유사하게 구성되나 실리콘에 부가하여 또는 실리콘 이외의(other than) 다른 재료 시스템을 이용하는 태양 전지들일 수 있다. 태양 전지들 사이의 전기적으로 전도성인 본드는, 예를 들어, 상기 요약된 방법들 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 태양 전지들은, 예를 들어, 금속 기판에 부착되는 라미네이션 스택(lamination stack)에 배치될 수 있다.
[0017] 몇몇 변형들에서, 금속 기판은 선형적으로 세장형이며, 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며, 태양 전지들의 스트링은 금속 기판의 장축에 수직으로 배향된 태양 전지들의 장축들과 금속 기판의 장축을 따라 로우(row)로 배열된다. 태양 전지들의 이 로우는 단지, 기판 상의 태양 전지들의 로우일 수 있다.
[0018] 몇몇 변형들에서, 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링은 태양 전지들의 제 1 스트링이며, 태양 에너지 수신기는 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 제 2 스트링을 포함한다. 태양 전지들의 제 2 스트링은 또한 금속 기판상에 배치된다. 기계적으로 컴플리트한 전기적 상호연결부(mechanically compliant electrical interconnect)는 태양 전지들의 제 1 스트링의 단부에서 태양 전지의 후면을 태양 전지들의 제 2 스트링의 단부에서 태양 전지의 전면에 전기적으로 커플링할 수 있다. 상호연결부는, 예를 들어, 하나의 태양 전지의 전면상의 금속배선 패턴과 다른 태양 전지의 후면상의 금속배선 패턴 사이에 있을 수 있다. 태양 전지들의 제 1 스트링의 단부에서의 태양 전지는 태양 전지들의 제 2 스트링의 단부에서 태양 전지를 오버랩할 수 있고 태양 전지들의 (조명되는) 전면측으로부터의 시야로부터 기계적으로 컴플리트한 전기적 상호연결부를 숨길 수 있다. 이러한 변형들에서, 금속 기판은 선형적으로 세장형이며, 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형일 수 있으며, 태양 전지들의 제 1 및 제 2 스트링들은 금속 기판의 장축에 수직으로 배향된 태양 전지들의 장축들과 금속 기판의 장축을 따라 로우로 일직선으로 배열될 수 있다.
[0019] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 변형들 중 임의의 것의 태양 에너지 수신기 및 수신기 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0020] 다른 양상에서, 태양 전지들의 스트링은, 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑게 정렬되며, 그리고 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 영역들에서 만들어지는, 태양 전지들 간의 전기적 연결부들에 의해 직렬로 연결되는 제 1 그룹의 태양 전지들; 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 정렬되며, 그리고 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 영역들에서 만들어지는, 태양 전지들 간의 전기적 연결부들에 의해 직렬로 연결되는 제 2 그룹의 태양 전지들; 및 제 1 그룹의 태양 전지들을 제 2 그룹의 태양 전지들에 직렬로 전기적으로 커플링하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 포함한다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어, 제 1 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지의 후면을 제 2 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지의 전면에 전기적으로 커플링할 수 있다. 상호연결부는, 예를 들어, 하나의 태양 전지의 전면 상의 금속배선 패턴과 다른 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴 사이에 있을 수 있다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어, 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 만들어지는 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 태양 전지들에 본딩될 수 있다.
[0021] 태양 전지들은, 예를 들어, 상기 요약된 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것, 또는 하기 설명되는 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것, 또는 그러한 변형들 중 임의의 것과 유사하게 구성되지만, 실리콘 이외에 또는 실리콘에 부가하여 다른 재료 시스템을 이용하는 태양 전지들을 포함하는, 실리콘 태양 전지들일 수 있다. 오버랩핑하는 태양 전지들 사이의 전기적 연결부들은, 예를 들어, 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 만들어지는 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 만들어질 수 있다.
[0022] 제 1 및 제 2 그룹들의 태양 전지들은 단일 로우(single row)로 일렬로(in line) 배열될 수 있다. 그러한 변형들에서, 2개의 그룹들의 태양 전지들 사이의 갭(여기에서, 이러한 2개의 그룹들의 태양 전지들이, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부에 의해 상호연결됨)은, 예를 들어, 약 5 밀리미터 또는 이 미만의 폭을 가질 수 있다. 또한, 그러한 변형들에서, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는 금속 리본을 포함할 수 있으며, 이러한 금속 리본은 태양 전지들의 로우의 장축에 수직으로 배향되며, 그리고 제 1 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지 상의 후면에 그리고 제 2 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지 상의 전면에 전기적으로 커플링된다.
[0023] 상기 변형들 중 임의의 변형에서의 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는 금속 리본을 포함할 수 있으며, 이러한 금속 리본은, 예를 들어, 그 기계적인 컴플라이언스를 증가시키기 위해 슬릿들 또는 개구들을 갖게 패터닝된다.
[0024] 상기 변형들 중 임의의 변형에서, 제 1 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지는 제 2 그룹의 태양 전지들의 단부에서의 태양 전지와 오버랩핑되며, 그리고 태양 전지들의 스트링의 전면 측의 시야(view)로부터, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 숨긴다.
[0025] 응집 태양 에너지 콜렉터는, 상기 변형들 중 임의의 것의 태양 전지들의 스트링, 및 스트링 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0026] 다른 양상에서, 태양 전지들의 스트링은 적어도, 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지를 포함한다. 제 1 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 (선택적으로) 전면 상에 배치되는 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함한다. 제 2 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 후면 상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함한다. 또한, 태양 전지들의 스트링은 적어도, 제 1 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 포함한다. 제 1 및 제 2 태양 전지들은, 제 2 태양 전지의 후면의 에지가 제 1 태양 전지의 전면의 에지와 오버랩핑하게 포지셔닝된다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 제 1 및 제 2 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결하기 위해, 제 2 태양 전지의 후면의 일부에 본딩되며 그리고 제 2 태양 전지에 의해 숨겨지는 제 1 태양 전지의 전면의 일부에 본딩된다. 이러한 어레인지먼트에서, 제 2 태양 전지는, 제 1 태양 전지의 전면측으로부터의 시야로부터, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 숨긴다. 상호연결부는, 예를 들어, 하나의 태양 전지의 전면 상의 금속배선 패턴과 다른 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴 사이에 있을 수 있다.
[0027] 제 1 및 제 2 태양 전지들 중 어느 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어, 상기 요약된 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것, 또는 하기 설명되는 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 것, 또는 그러한 변형들 중 임의의 것과 유사하게 구성되지만, 실리콘 이외에 또는 실리콘에 부가하여 다른 재료 시스템을 이용하는 태양 전지들일 수 있다. 그러한 변형들에서, 태양 전지들이 오버랩핑 에지들은, 예를 들어, 태양 전지들의 긴 측들에 의해 정의될 수 있으며, 그리고 이러한 에지들은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제 1 태양 전지가, 바이패스 전도체를 포함하는 전면 금속배선 패턴을 포함하는 경우, 이러한 바이패스 전도체는 제 2 태양 전지에 의해 숨겨질 수도 있고 또는 숨겨지지 않을 수도 있다.
[0028] 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어, 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 만들어진 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 태양 전지들에 본딩될 수 있다. 전기적으로 전도성인 본드들은, 버스 바의 전류 수집 기능을 수행하기 위해, 존재하는 경우, 제 1 태양 전지 상의 전면 금속배선 패턴의 핑거들을 상호연결할 수 있다. 따라서, 태양 전지 상의 전면 금속배선 패턴에는 그러한 임의의 버스 바가 없을 수 있다.
[0029] 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어, 평탄한 금속 리본, 구부러진(bent) 금속 리본, 또는 루프를 형성하도록 구부러진 금속 리본을 포함할 수 있다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 자신의 기계적 컴플라이언스를 증가시키도록 패터닝된 금속 리본을 포함할 수 있다.
[0030] 태양 전지들의 스트링은 제 2 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부 및 제 3 태양 전지를 포함할 수 있으며, 이러한 제 3 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 후면 상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함한다. 제 2 및 제 3 태양 전지들은, 제 3 태양 전지의 후면의 에지가 제 2 실리콘 태양 전지의 전면의 에지와 오버랩핑하게 포지셔닝된다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 제 2 및 제 3 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결하기 위해, 제 3 태양 전지의 후면의 일부에 본딩되며 그리고 제 3 태양 전지에 의해 숨겨지는 제 2 태양 전지의 전면의 일부에 본딩된다. 상호연결부는, 예를 들어, 제 2 태양 전지의 전면 상의 금속배선 패턴과 제 3 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴 사이에 있을 수 있다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어, 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 만들어지는 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 태양 전지들에 본딩될 수 있다. 전기적으로 전도성인 본드들은, 버스 바의 전류 수집 기능을 수행하기 위해 제 2 태양 전지의 전면 금속배선 패턴의 핑거들을 상호연결할 수 있다. 따라서, 태양 전지 상의 전면 금속배선 패턴에는 그러한 임의의 버스 바가 없을 수 있다.
[0031] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 변형들 중 임의의 변형의 태양 전지들의 스트링 및 스트링 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0032] 다른 양상에서, 태양 에너지 수신기는 기판, 기판에 부착되는 열적으로 전도성인 밀봉층, 열적으로 전도성인 밀봉층 상에 배치된 태양 전지들의 스트링, 태양 전지들의 스트링 상에 배치된 클리어 밀봉층, 및 클리어 밀봉층 상에 배치된 클리어 상단 시트를 포함한다. 열적으로 전도성인 밀봉층은 피그먼트들을 포함한다. 태양 전지들은 예를 들어, 위에 요약된 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형 또는 아래 설명되는 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형, 또는 그러한 변형들 중 임의의 변형으로 유사하게 구성되지만 실리콘에 추가로 또는 실리콘 외의 다른 재료 시스템을 이용하는 태양 전지들일 수도 있다.
[0033] 열적으로 전도성인 밀봉층은 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분을 반사할 수도 있다. 이러한 변형들에서, 열적으로 전도성인 밀봉층은 예를 들어, 화이트일 수도 있다. 또한, 이러한 변형들에서 태양 전지들은 HIT 태양 전지들일 수 있는데, 흡수되지 않고 HIT 셀을 통과하여 반사층으로 전달된 태양 복사를 HIT 셀 쪽으로 반사시키도록 반사성 밀봉층이 배열된다. 대안으로, 열적으로 전도성인 밀봉층은 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분을 흡수할 수도 있다. 이러한 변형들에서, 열적으로 전도성인 밀봉층은 예를 들어, 블랙일 수도 있다. 클리어 상단 시트는 예를 들어, 미터-데이 당 약 0.01 그램 또는 이 미만의 투습도(moisture transmission rate)를 가질 수도 있다. 태양 전지들의 스트링은 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열된 복수의 태양 전지들을 포함할 수 있다.
[0034] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 변형들 중 임의의 변형의 태양 에너지 수신기 및 수신기 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0035] 다른 양상에서, 백-콘택 실리콘 태양 전지는 광에 의해 조명될 전면, 후면, 실리콘 다이오드 졍션의 n-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들, 실리콘 다이오드 졍션의 p-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들, 및 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 비아들을 포함한다. 전기적으로 전도성인 비아들은 p-콘택들 또는 n-콘택들에 대한 하나 또는 그 초과의 전기적 연결들을 전면의 에지 근처에 제공하기 위해 후면으로부터 전면으로 태양 전지를 관통한다.
[0036] 전면 및 후면은 마주하게 포지셔닝된 2개의 긴 측들 및 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 대응하는 직사각형 또는 실질적으로 직사각형 형상들을 가질 수 있으며, 비아들의 상부 단부들은 전면의 긴 측을 따라 배열된다. 이러한 일부 변형들에서, n-콘택들은, 후면의 짧은 측들에 나란히 배열되며 평행하게 연장하는 복수의 n-핑거들을 포함하며, p-콘택들은 후면의 짧은 측들에 나란히 배열되며 평행하게 연장하는 복수의 p-핑거들을 포함하고, n-핑거들과 p-핑거들은 맞물린다. 다른 변형들에서, n-콘택들은 각각의 n-핑거들의 마주하는 단부들이 n-핑거들 사이의 피치 거리와 같은 거리만큼, 긴 측들에 평행한 방향으로 오프셋되도록, 후면의 짧은 측들에 대해 각을 두고 나란히 배열되어 서로 평행하게 연장하는 복수의 n-핑거들을 포함하며, p-콘택들은 각각의 p-핑거들의 마주하는 단부들이 p-핑거들 사이의 피치 거리와 같은 거리만큼, 긴 측들에 평행한 방향으로 오프셋되도록, 후면의 짧은 측들에 대해 각을 두고 나란히 배열되어 서로 평행하게 연장하는 복수의 p-핑거들을 포함하고, n-핑거들과 p-핑거들은 맞물린다.
[0037] 다른 변형들에서, 비아들의 상부 단부들은 전면의 짧은 측을 따라 배열될 수 있으며, n-핑거들과 p-핑거들은 후면의 긴 측들에 대해 평행하게 또는 각을 두고 연장한다는 점을 제외하고, 위에 요약된 것과 유사하게 구성될 수 있다. 또 다른 변형들에서, 백-콘택 태양 전지는 실질적으로 직사각형일 수 있으며, 비아들과 핑거들은 위에 요약된 것과 유사하게 배치되며, 태양 전지의 한 쌍의 측들에 평행하게 또는 각을 두고 연장한다.
[0038] 상기 변형들 중 임의의 변형에서, 백-콘택 태양 전지는 전면 상에서 비아들의 상부 단부들을 전기적으로 상호연결하는 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함할 수 있다.
[0039] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 변형들 중 임의의 변형의 백-콘택 태양 전지 및 태양 전지 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0040] 다른 양상에서, 태양 전지들의 스트링은, 광에 의해 조명될 전면, 후면, 다이오드 졍션의 n-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들, 다이오드 졍션의 p-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들을 포함하는 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지, 및 광에 의해 조명될 전면, 후면, 다이오드 졍션의 n-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들, 및 다이오드 졍션의 p-전도도 타입 측에 전기적으로 콘택하는, 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들을 포함하는 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지를 포함한다. 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지와 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지는 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면의 에지가 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면의 에지와 오버랩핑하게 포지셔닝되며, 전기적으로 직렬로 연결된다.
[0041] 백-콘택 실리콘 태양 전지들은 예를 들어, 위에 요약된 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형일 수 있다.
[0042] 일부 변형들에서, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지는, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 p-콘택들 또는 n-콘택들을 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 상의 반대 극성의 콘택들에 전기적으로 상호연결하기 위해 태양 전지의 후면으로부터 태양 전지의 전면으로 태양 전지를 관통하는 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 비아들을 포함한다. 전도성인 비아들의 상부 단부들은 예를 들어, 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지에 의해 오버랩핑된, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면의 영역에 로케이팅될 수 있다. 전도성인 비아들은, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면과 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 사이의 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 제 2 실리콘 태양 전지의 후면 상의 콘택들에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적으로 전도성인 본드들은 예를 들어, 위에 요약된 방법들 중 임의의 방법으로 만들어질 수 있다. 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지는 선택적으로, 태양 전지의 전면 상에서 비아들의 상부 단부들을 전기적으로 상호연결하며, 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 본드들에 의해 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 상의 콘택들에 전기적으로 연결되는 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함할 수 있다.
[0043] 다른 변형들에서, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 상의 p-콘택들 또는 n-콘택들을 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 상의 반대 극성의 전기적 콘택들에 전기적으로 연결한다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 예를 들어 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조된 전기적으로 전도성인 본드들로 태양 전지들에 본딩될 수 있다.
[0044] 응집 태양 에너지 콜렉터가 전술된 변형들 중 임의의 변형의 태양 전지들의 스트링 및 태양 전지 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0045] 다른 양상에서, 태양 에너지 수신기는 기판, 및 기판 상에 배치되는 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링 ― 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑함 ― 을 포함한다. 태양 전지들의 선형 열 팽창 계수는 기판의 선형 열 팽창 계수와 약 5 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 10 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 15 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 20 x 10-6 또는 그 초과만큼 상이하다.
[0046] 태양 전지들은, 예를 들면 실리콘 태양 전지들일 수 있다. 태양 전지들은, 예를 들면 HIT 및 백-콘택 실리콘 태양 전지들의 변형들, 그러한 변형들 중 임의의 변형에 대해 유사하게 구성되지만 실리콘뿐 아니라, 또는 실리콘 이외의 다른 재료 시스템을 활용하는 태양 전지들을 포함하는, 상기 요약된 실리콘 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형일 수 있다.
[0047] 스트링의 태양 전지들 중 인접한 오버랩핑 쌍들은 태양 전지들 중 하나의 전면과 다른 하나의 태양 전지의 후면 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩핑되는 영역에서 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 그러한 전기적으로 전도성인 본드들은, 예를 들면 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 태양 전지들 중 하나의 전면과 다른 하나의 태양 전지의 후면 사이의 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부에 의해 오버랩핑되는 영역에서 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부들은, 예를 들면 상기 요약된 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조된 전기적으로 전도성인 본드들로 태양 전지들에 본딩될 수 있다.
[0048] 기판은, 예를 들면 금속 기판일 수 있다. 기판은, 예를 들면 알루미늄 기판일 수 있다.
[0049] 일부 변형들에서, 금속 기판은 선형적으로 세장형이고, 태양 전지들의 각각은 선형적으로 세장형이며, 태양 전지들의 스트링은 기판의 장축을 따라 로우로 배열되며, 태양 전지들의 장축들은 기판의 장축에 수직하게 배향된다. 그러한 변형들에서, 태양 전지들의 스트링은 태양 전지들의 제 1 스트링일 수 있으며, 태양 에너지 수신기는 또한, 기판상에 배치된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 제 2 직렬 연결된 스트링 ― 인접한 태양 전지들의 단부들은 슁글 패턴으로 오버랩핑함 ―, 및 제 1 및 제 2 스트링들을 전기적으로 직렬로 연결하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 포함할 수 있다. 제 2 스트링의 태양 전지들의 선형 열팽창 계수는 또한, 기판의 열팽창 계수와 약 5 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 10 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 15 x 10-6 또는 그 초과만큼, 또는 약 20 x 10-6 또는 그 초과만큼 상이할 수 있다. 제 2 스트링은 제 1 스트링과 일직선으로(in line) 포지셔닝될 수 있다. 제 2 스트링의 태양 전지들의 오버랩핑 쌍들은, 예를 들면 제 1 스트링에 대해 상기 요약된 바와 같이, 서로 본딩될 수 있거나 다르게 상호연결될 수 있다.
[0050] 응집 태양 에너지 콜렉터는 상기 요약된 변형들 중 임의의 변형의 태양 에너지 수신기 및 이 수신기 상에 태양 복사를 응집시키도록 배열되는 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0051] 다른 양상에서, 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법은, 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링을 형성하도록 복수의 태양 전지들을 배열하는 단계 ― 인접한 태양 전지들의 단부들은 슁글 패턴으로 오버랩핑함 ―, 기판 상의 층들의 스택에 태양 전지들의 스트링을 배치하는 단계, 및 층들의 스택 및 기판을 함께 강제하도록(force) 약 0.6 기압 이하의 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 압력은, 예를 들면 약 0.4 기압과 같거나 그 미만일 수 있다. 압력은, 예를 들면 약 0.2 내지 약 0.6 기압일 수 있다. 이 방법은, 압력을 인가하면서, 약 130℃ 내지 약 160℃의 온도로, 기판, 층들의 스택, 또는 층들의 스택과 기판을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형, 및 상기 요약된 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링들의 변형들 중 임의의 변형에 대해 이용될 수 있다.
[0052] 다른 양상에서, 태양 전지들의 스트링을 준비하는 방법은, 복수의 태양 전지들을 배열하는 단계를 포함하며, 이때 인접한 태양 전지들의 단부들은 슁글 방식으로 오버랩핑되고, 경화되지 않은 전기적으로 전도성인 에폭시는 태양 전지들을 직렬 연결하도록 선택된 위치들에서 인접한 태양 전지들의 오버랩핑된 부분들 사이에 배치된다. 이 방법은 또한, 태양 전지들 사이의 전기적으로 전도성인 본드들을 형성하기 위해, 전기적으로 전도성인 에폭시를 경화시키도록 태양 전지들의 온도를 상승시키면서, 태양 전지들의 오버랩핑하는 단부들을 서로에 대해 강제하도록 압력을 인가하는 단계를 포함한다. 일부 변형들에서, 전기적으로 전도성인 에폭시가 경화된 후, 태양 전지들의 스트링은, 기판 상의 층들의 스택에 배치되며, 이후 층들의 스택은 기판에 라미네이팅된다. 다른 변형들에서, 태양 전지들의 스트링은, 전기적으로 전도성인 에폭시가 경화되기 전에 기판 상의 층들의 스택에 배치된다. 스택은 그 후 기판에 라미네이팅된다. 전기적으로 전도성인 에폭시는 라미네이션 프로세스 동안 (압력 하에서) 경화된다. 이 방법은, 상기 요약된 태양 전지들의 변형들 중 임의의 변형에 대해 이용될 수 있다.
[0053] 상기 요약된 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링들 중 임의의 스트링에서, 인접한 태양 전지들 사이의 오버랩의 양은, 인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기가 태양 전지들의 전기적 성능을 매칭시키는 방식으로 스트링을 통하여 변화하도록, 스트링을 따라서 변할 수 있다. 예를 들면, 각각의 태양 전지에 대해 조명된(즉, 오버랩되지 않은) 구역의 상이한 크기들은, 셀들 사이의 고유의 성능 차이들을 보상하며 그에 따라 동일한 조명하에 있을 때 각각의 전지에 의한 전류 출력을 매칭시키도록 선택될 수 있다.
[0054] 상기 요약된 오버랩핑하는 태양 전지들의 임의의 스트링들은, 자신의 전면의 일부가 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이, 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝될 수 있다. 이러한 배향의 스트링을 이용하여, 상부 오버랩핑하는 태양 전지들의 노출된 에지들은 지구의 적도로부터 멀리 배향된다.
[0055] 상기 요약된 실리콘 태양 전지들의 임의의 변화들은, 예를 들어, 단-결정질 또는 다-결정질 실리콘으로부터 형성되거나 이를 포함할 수 있다.
[0056] 본 발명의 이러한 그리고 다른 실시예들, 특징들 및 이점들은, 먼저 간략하게 설명되는 첨부된 도면들과 함께 하기 본 발명의 더 상세한 설명을 참조할 때 당업자들에게 더 명백해질 것이다.
[0057] 도 1a는 태양 전지에 대한 예시적인 전면 금속배선 패턴의 개략도를 도시한다.
[0058] 도 1b는, 예를 들어, 도 1a의 전면 금속배선 패턴을 갖는 태양 전지에 대해 이용될 수 있는 예시적인 후면 금속배선 패턴의 개략도를 도시한다.
[0059] 도 1c는, 전면의 에지에서 다이오드 졍션의 일측으로의 전기 연결을 제공하기 위해, 다이오드 졍션의 양측 모두에 대한 콘택들이 후면 상에 형성되고, 비아들이 후면으로부터 전면까지 셀을 관통하는 백 콘택 태양 전지에 대한 예시적인 후면 금속배선 패턴의 개략도를 도시한다.
[0060] 도 1d는, 다이오드 졍션의 일측으로부터 전면의 에지를 따라 버스 바로의 전기 연결들을 제공하기 위해, 비아들이 후면으로부터 전면까지 셀을 관통하는 백 콘택 태양 전지에 대한 예시적인 전면 금속배선 패턴을 도시한다.
[0061] 도 1e는, 도 1c 및 도 1d의 예시적인 전면 및 후면 금속배선 패턴들을 이용하는 예시적인 백 콘택 태양 전지의 사시도를 각각 도시한다.
[0062] 도 1f는, 전면의 에지에서 다이오드 졍션의 일측으로의 전기 연결을 제공하기 위해, 다이오드 졍션의 양측 모두에 대한 콘택들이 후면 상에 형성되고, 비아들이 후면으로부터 전면까지 셀을 관통하는 백 콘택 태양 전지에 대한 다른 예시적인 후면 금속배선 패턴을 도시한다.
[0063] 도 2는, 선형적으로 세장형 기판 상에 오버랩핑 방식으로 배열된 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링을 포함하는 예시적인 태양 에너지 수신기의 일 단부를 개략적으로 예시하는 부분도를 도시한다. 각각의 태양 전지는 도 1a에 예시된 전면 금속배선 패턴을 갖는다.
[0064] 도 3a는, 도 2에 도시된 태양 전지들의 스트링에서 인접한 태양 전지들의 오버랩을 예시하는 개략적 단면도를 도시한다.
[0065] 도 3b는, 오버랩핑하는 태양 전지들의 후면들 사이에 플렉서블 전기 상호연결부로 만들어진 전기 상호연결부를 갖는 인접한 백 콘택 태양 전지들의 오버랩을 예시하는 개략적 단면도를 도시한다.
[0066] 도 4는, 전기적으로 전도성인 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부(mechanically compliant electrical interconnect)에 의해 오버랩핑된 제 2 그룹의 태양 전지들에 전기적으로 연결되는 오버랩핑된 제 1 그룹의 태양 전지들을 포함하는 태양 전지들의 예시적인 스트링의 개략도를 도시한다.
[0067] 도 5a는, 도 4에 예시된 태양 전지들의 스트링에서 이용되는 예시적인 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부의 개략도를 도시한다.
[0068] 도 5b는, 예를 들어, 도 5a에 도시된 상호연결부 대신에 이용될 수 있는 다른 예시적인 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부의 개략도를 도시한다.
[0069] 도 6a 내지 도 6c는, 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링들의 추가적인 예들을 예시하는 개략적 단면도들을 도시한다.
[0070] 도 7a 및 도 7b는, 오버랩핑하는 태양 전지들의 다른 예시적인 직렬 연결된 스트링의 전면도 및 후면도를 각각 도시한다.
[0071] 도 8a 및 도 8b는, 오버랩핑하는 태양 전지들의 다른 예시적인 직렬 연결된 스트링의 전면도 및 후면도를 각각 도시한다.
[0072] 도 9는, 오버랩핑하는 태양 전지들의 다른 예시적인 직렬 연결된 스트링의 후면도를 도시한다.
[0073] 도 10은, 기판상에 배치되고 기판에 부착된, 태양 전지들을 포함하는 예시적인 라미네이션 스택의 부분적 개략도를 도시한다.
[0074] 도 11은, 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 슁글드(shingled) 태양 전지들과 함께 이용될 수 있는 예시적인 바이패스 다이오드 플렉스 회로의 개략도를 도시한다.
[0075] 하기 상세한 설명은, 상이한 도면들 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호들이 동일한 엘리먼트들을 지칭하는 도면들을 참조하여 판독되어야 한다. 반드시 실제대로는 아닌 도면들은 선택적인 실시예들을 도시하고, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한의 방식이 아닌 예시의 방식으로 예시한다. 이러한 설명은 당업자가 본 발명을 명시적으로 실시 및 이용할 수 있게 할 것이고, 본 발명을 수행하는 최상의 모드로 현재 여겨지는 것을 포함하는, 본 발명의 몇몇 실시예들, 적응들, 변화들, 대안들 및 이용들을 설명한다.
[0076] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 이용되는 바와 같이, 단수형 형태들은, 문맥에서 명시적으로 달리 표시되지 않으면 복수형 대상들을 포함한다. 또한, 용어 "평행"은 "평행 또는 실질적으로 평행"을 의미하고, 본 명세서에서 설명되는 임의의 평행한 어레인지먼트들이 정확하게 평행하도록 요구하기 보다는 평행한 기하학구조들로부터의 사소한(minor) 변형들을 포함하도록 의도된다. 용어 "수직"은 "수직 또는 실질적으로 수직"을 의미하고, 본 명세서에서 설명되는 임의의 수직인 어레인지먼트가 정확하게 수직하도록 요구하기보다는 수직인 기하학구조들로부터의 사소한 변형들을 포함하도록 의도된다.
[0077] 본 명세서는 태양 전지 스트링들뿐만 아니라 태양 전지들(예를 들면, 태양광 전지들)을 위한 고효율성 구성들, 및 그러한 스트링들에서 사용될 수 있는, 태양 전지들을 위한 전기적으로 전도성인 상호연결부들을 개시한다. 추가로 아래에 설명되는 바와 같이, 고효율성 구성 스트링들은 이롭게도, 태양 복사가 반사기들, 렌즈들 또는 다른 광학 컴포넌트들을 사용하여 태양 전지들상에 응집되는 응집 태양 에너지 콜렉터들에서 채용될 수 있다. 그러한 콜렉터들은, 예를 들면, 약 7 개의 "태양들"과 동일하거나 또는 그보다 더 큰 조명을 제공하기 위해 광을 태양 전지들로 응집할 수 있다.
[0078] 도 1a는 예시적인 태양 전지(10)의 전면 상의 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴의 개략도를 도시한다. 태양 전지(10)의 전면은 직사각형 또는 실질적으로 직사각형이다. 적절한 경우에, 다른 형상들이 또한 사용될 수 있다. 전면 금속배선 패턴은, 태양 전지(10)의 긴 측들 중 하나의 에지에 인접하게 포지셔닝되고 실질적으로 긴 측들의 길이로 긴 측들에 평행하게 연장하는 버스 바(15), 및 버스 바에 수직으로 부착되고 실질적으로 짧은 측들의 길이로 태양 전지(10)의 짧은 측들에 그리고 서로에 평행하게 연장하는 핑거들(20)을 포함한다.
[0079] 태양 전지(10)는, 전면 금속배선 패턴이 배치된 반도체 다이오드 구조를 포함한다. 후면 금속배선 패턴은, 예를 들면, 도 1b에 도시되고 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 태양 전지(10)의 후면 상에 배치된다. 반도체 구조는, 예를 들면, n-p 정션을 포함하는 종래의 결정질 실리콘 다이오드 구조일 수 있고, 여기서 전면 금속배선이 배치된 상단 반도체 층은, 예를 들면, n-타입 또는 p-타입 전도도 중 어느 하나이다. 임의의 다른 적절한 재료 시스템에서 임의의 다른 적절한 반도체 다이오드 구조가 또한 사용될 수 있다.
[0080] 이제 도 1b를 참조하면, 태양 전지(10)의 후면 상의 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴은 백 콘택(25), 및 태양 전지(10)의 긴 측들 중 하나의 에지에 인접하게 포지셔닝되고 실질적으로 긴 측들의 길이로 긴 측들에 평행하게 연장하는 백 콘택 패드(30)를 포함한다. 도 1b는, 태양 전지(10)의 전면을 통해 보여지는 것처럼 태양 전지(10)의 후측을 도시한다. 도 1a 및 도 1b의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 백 콘택 패드(30) 및 전면 버스 바(15)는 태양 전지(10)의 마주하는 긴 측들을 따라 포지셔닝된다.
[0081] 태양 전지(10) 상의 전면 및 후면 금속배선 패턴들은 전기적 콘택들을 반도체 다이오드 구조에 제공하고, 태양 전지(10)가 광에 의해 조명될 때, 태양 전지(10)에 의해 생성되는 전류는 전기적 콘택들에 의해 외부 로드에 제공될 수 있다. 또한, 예시된 전면 및 후면 금속배선 패턴들은, 태양 전지들(10)의 긴 측들이 서로에 평행하고 태양 전지들 중 하나의 백 콘택 패드(30)가 다른 태양 전지의 전면 버스 바(15)에 물리적으로 그리고 전기적으로 연결되는 오버랩핑 기하학구조로 2개의 그러한 태양 전지들(10)이 포지셔닝되도록 허용한다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 이러한 패턴은, 직렬로 전기적으로 연결된 2개 또는 그 초과의 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 스트링을 구성하기 위해, 루프를 슁글링하는 것과 유사한 방식으로, 계속될 수 있다. 그러한 어레인지먼트는, 예를 들면, 아래에서 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들로 지칭된다.
[0082] 예시된 예에서, 태양 전지(10)는 약 156 밀리미터(mm)의 길이, 약 26 mm의 폭 및 따라서 약 1:6의 종횡비(짧은 측의 길이/긴 측의 길이)를 갖는다. 6 개의 그러한 태양 전지들이 표준 156 mm x 156 mm 치수의 실리콘 웨이퍼 상에 마련되고, 그후, 예시된 바와 같이 태양 전지들을 제공하도록 분리(다이싱)될 수 있다. 다른 변형들에서, 약 19.5 mm x 156 mm의 치수들 및 이에 따라 약 1:8의 종횡비를 갖는 8개의 태양 전지들(10)이 표준 실리콘 웨이퍼로부터 마련될 수 있다. 더 일반적으로, 태양 전지들(10)은, 예를 들면, 약 1:3 내지 약 1:20의 종횡비들을 가질 수 있고, 표준 크기 웨이퍼들로부터 또는 임의의 다른 적절한 치수들의 웨이퍼들로부터 마련될 수 있다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 예시된 바와 같이, 길고 좁은 종횡비들을 갖는 태양 전지들은, 태양 복사가 태양 전지들로 응집되는 응집 태양광 태양 에너지 콜렉터들에서 유리하게 채용될 수 있다.
[0083] 다시 도 1a를 참조하면, 예시된 예에서, 태양 전지(10) 상의 전면 금속배선 패턴은 또한 버스 바(15)에 평행하게 연장하고 버스 바(15)로부터 이격된 선택적인 바이패스 전도체(40)를 포함한다. 바이패스 전도체(40)는, 버스 바(15)와 바이패스 전도체(40) 사이에 형성될 수 있는 전기적으로 바이패스 크랙들에 핑거들(20)을 상호연결한다. 버스 바(15)에 가까운 로케이션들에서 핑거들(20)을 단절시킬 수 있는 그러한 크랙들은 그렇지 않은 경우 버스 바(15)로부터 태양 전지(10)의 영역들을 격리시킬 수 있다. 바이패스 전도체는 그러한 단절된 핑거들과 버스 바 사이의 대안적인 전기 경로를 제공한다. 바이패스 전도체(40)는, 예를 들면, 약 1 mm 또는 이 미만, 약 0.5 mm 또는 이 미만, 또는 약 0.05 mm 내지 약 0.5 mm 사이의 폭을 가질 수 있다. 예시된 예는 버스 바(15)에 평행하게 포지셔닝되고, 버스 바의 전체(full) 길이로 연장하고 모든 각각의 핑거(20)를 상호연결하는 바이패스 전도체(40)를 도시한다. 이러한 어레인지먼트가 선호될 수는 있지만 요구되지는 않는다. 존재한다면, 바이패스 전도체는 버스 바에 평행하게 연장될 필요는 없고, 버스 바의 전체 길이로 연장될 필요는 없다. 또한, 바이패스 전도체는 적어도 2 개의 핑거들을 상호연결하지만, 모든 핑거들을 상호연결할 필요는 없다. 예를 들면, 둘 또는 그 초과의 짧은 바이패스 전도체들이 더 긴 바이패스 전도체 대신에 사용될 수 있다. 바이패스 전도체들의 임의의 적절한 어레인지먼트가 사용될 수 있다. 그러한 바이패스 전도체들의 사용은, 2012년 2월 13일에 출원된 "Solar Cell With Metallization Compensating For Or Preventing Cracking"란 명칭의 미국 특허 출원 일련 번호 제 13/371,790 호에 더 상세히 설명되고, 상기 특허 출원은 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0084] 도 1a의 예시적인 전면 금속배선 패턴은 또한, 버스 바(15)로부터 마주하는 그들의 원단들에서 핑거들(20)을 상호연결하는 선택적인 단부 전도체(42)를 포함한다. 전도체(42)의 폭은, 예를 들면, 대략 핑거(20)의 폭과 동일할 수 있다. 전도체(42)는, 바이패스 전도체(40)와 전도체(42) 사이에 형성될 수 있는 크랙들을 전기적으로 바이패스하기 위해 핑거들(20)을 상호연결하고, 이로써 크랙들을 전기적으로 바이패스하지 않는 경우에, 그러한 크랙들에 의해 전기적으로 격리될 수 있는 태양 전지(10)의 영역들에 대해 전류 경로를 버스 바(15)에 제공한다.
[0085] 전면 금속배선 패턴의 버스 바(15), 핑거(20), 바이패스 전도체(40)(있는 경우) 및 단부 전도체(42)(있는 경우)는 예를 들어, 이러한 목적을 위해 통상적으로 이용되는 실버 페이스트로부터 형성되고 예를 들어, 종래의 스크린 프린팅 방법들에 의해 증착될 수 있다. 대안적으로, 이들 피처들은 전기도금된 구리로부터 형성될 수 있다. 임의의 다른 적합한 재료들 및 프로세스들이 또한 이용될 수 있다. 버스 바(15)는 예를 들어, 약 3mm 또는 이 미만의, 자신의 장축에 수직인 폭을 가지며, 예시된 예에서, 약 1.5mm의 폭을 갖는다. 핑거들(20)은 예를 들어, 약 10 미크론 내지 약 100 미크론의 폭을 가질 수 있다. 예시된 예에서, 전면 금속배선 패턴은 버스 바(15)의 ~154mm 길이를 따라 균등하게 이격되는 약 125개의 핑거들을 포함한다. 다른 변형들은 예를 들어, 약 동일한(~154mm) 길이의 버스 바(15)를 따라 균등하게 이격되는 약 125개, 약 150개, 약 175개, 약 200개, 약 225개 미만, 약 125 내지 약 225개, 또는 약 225개 초과의 핑거들을 이용할 수 있다. 일반적으로 버스 바의 폭 및 핑거들의 폭, 수 및 간격은 태양 전지 상에서 응집되는 태양 방사선의 세기에 의존하여 변동될 수 있다. 통상적으로, 태양 전지 상의 태양 방사선의 더 높은 집중들은 태양 전지에서 생성되는 결과적인 더 높은 전류를 수용하기 위해 더 많고 및/또는 더 넓은 핑거들을 요구한다. 몇몇 변형들에서, 핑거들은 이들이 버스 바로부터 떨어지는 것보다 버스 바 근처에 있으면 더 큰 폭을 가질 수 있다.
[0086] 도 1b에서 도시된 예시적인 후면 금속배선 패턴을 다시 참조하면, 백 콘택(25)은 예를 들어, 통상적으로 증착되는 알루미늄 콘택일 수 있고 태양 전지(10)의 후면을 실질적으로 커버할 수 있다. 대안적으로, 백 콘택(25)은 아일랜드 또는 태양 전지(10) 후면의 다른 부분들이 금속배선화되지 않은 채로 남겨둘 수 있다. 또 다른 대안으로서, 백 콘택(25)은 실질적으로 짧은 측들의 길이에 대한 태양 전지(10)의 짧은 측들에 대해 그리고 서로에 대해 평행하게 연장하는, 전면 금속배선 패턴에서의 핑거들과 유사한 핑거들을 포함할 수 있다. 백 콘택(25)에 대한 임의의 다른 적합한 구성이 또한 이용될 수 있다. 백 콘택 패드(30)는 예를 들어, 이러한 목적들을 위해 통상적으로 이용되는 실버 페이스트로부터 형성되고 예를 들어, 종래의 스크린 프린팅 방법들에 의해 증착될 수 있다. 대안적으로 콘택(25) 및/또는 백 콘택 패드(30)는 전기도금된 구리로부터 형성될 수 있다. 임의의 다른 적합한 재료들 및 프로세스들이 또한 백 콘택(25) 및 백 콘택 패드(30)를 형성하는데 이용될 수 있다. 백 콘택 패드(30)는 예를 들어, 약 3mm 또는 이 미만의, 그의 장축에 수직인 폭을 가질 수 있고, 예시된 예에서 약 2mm의 폭을 갖는다. 백 콘택 패드(30)는 예를 들어, 프론트 버스 바(15)의 폭에 매칭하거나 대략적으로 매칭하는 폭을 가질 수 있다. 이러한 인스턴스들에서, 백 콘택 패드(30)는 예를 들어, 버스 바(15)의 폭의 약 1 내지 3배의 폭을 가질 수 있다.
[0087] 태양 전지들(10)은 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 실리콘 태양 전지들일 수 있다. 이러한 경우에, HIT 셀들은 예를 들어, 도 1a에 관하여 위에서 설명된 전면 금속배선 패턴들 또는 본 명세서에서 설명되는 그러한 전면 금속배선 패턴의 임의의 변형들을 이용할 수 있다. HIT 셀들은 예를 들어, 도 1b에 관하여 위에서 설명된 후면 금속배선 패턴들 또는 본 명세서에서 설명된 그러한 후면 금속배선 패턴들의 임의의 변형들을 이용할 수 있다. HIT 셀 후면 금속 배선 패턴은 도 1a의 전면 금속배선 패턴의 핑거들과 유사한 핑거들(예를 들어, 은 핑거들)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 후면 금속배선 패턴의 핑거들은, 결국 반도체 다이오드 구조의 후면 상에 배치되는 TCO(transparent conducting oxide)의 층 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, HIT 셀들에 대한 후면 금속배선 패턴은, 결국 반도체 다이오드 구조의 후면 상에 배치되는 TCO 층 상에 배치되는 얇은 구리층을 포함할 수 있다. 구리층은 예를 들어, 전기도금에 의해 증착될 수 있다. 이러한 또는 이전의 변형에서의 TCO는 예를 들어, 인듐 주석 산화물이거나 이를 포함할 수 있다. 임의의 다른 적합한 후면 금속배선 패턴이 또한 이용될 수 있다.
[0088] 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 태양 전지 스트링들에서 이용되는 HIT 셀들에 대해, 얇은 구리 층 후면 금속배선 패턴은 낮은 저항을 갖는 높은 전류 밀도를 핸들링할 수 있고, 이에 따라 백 콘택에서 낮은 I2R 손실을 초래한다. HIT 전지를 통해 흡수되지 않고 투과되는 광은 통상적으로 구리 층에 의해 흡수되지만, 광학 손실을 야기한다. 후면 금속배선 패턴이 TCO 층 상에 증착된 핑거들을 포함하는 HIT 셀들은 화이트(white) 표면과 같은 반사 표면 상에 또는 위에 자신의 후면들을 갖도록 포지셔닝될 수 있다. HIT 전지를 통해 흡수되지 않고 투과되는 광은 이에 따라 HIT 셀로 다시 반사되고 핑거들을 지나고 TCO를 투과하여 HIT 셀에서 흡수되며 부가적인 전류를 생성할 수 있다. 그러나 핑거들의 I2R 손실은 얇은 구리 층 후면 금속배선 변동의 손실보다 더 클 수 있다. 후면 금속배선 패턴의 선택은 일반적으로, HIT 전지들이 (예를 들어, 약 7 "선즈(suns)" 또는 이 초과의)　원하는 응축 레벨로 조명될 때 이러한 패턴이 최상으로 수행하는지에 의존한다.
[0089] 이제 도 2를 참조하면, 예시적인 태양 에너지 수신기(45)는 선형적으로 세장형 기판(50) 상에 오버랩핑 방식으로 배열되는 직렬 연결된 태양 전지들(10)의 스트링을 포함한다. 태양 에너지 수신기(45)의 각각의 태양 전지(10)는 각각 도 1a 및 도 1b에서 예시된 전면 및 후면 금속배선 패턴들을 갖는다. 도 3a는 태양 에너지 수신기(45)에서 인접한 태양 전지들의 오버랩을 예시하는 단면도를 도시한다. 도 3a에서 도시된 바와 같이, 오버랩핑하는 태양 전지들의 각각의 쌍에 대해, 하나의 태양 전지의 하단 콘택 패드(30)는 다른 태양 전지의 전면 버스 바(15)와 오버랩핑한다. 스트링의 한 단부의 노출되는 전면 버스 바(15) 및 스트링의 다른 단부의 노출되는 하단 콘택 패드(30)는 스트링을 원하는 대로 다른 전기 컴포넌트에 전기적으로 연결하는데 이용될 수 있다. 도 2에서 예시된 예에서, 바이패스 전도체들(40)은 인접한 셀들의 오버랩핑하는 부분들에 의해 숨겨진다. 대안적으로, 바이패스 전도체들(40)을 포함하는 태양 전지들은 바이패스 전도체들을 커버함 없이 도 2 및 도 3a에서 도시된 것과 유사하게 오버랩핑될 수 있다.
[0090] 오버랩핑하는 태양 전지(10) 쌍의 프론트 버스 바(15) 및 하단 콘택 패드(30)는 임의의 적절한 전기적으로 전도성인 본딩 재료를 이용하여 서로 본딩될 수 있다. 적절한 전도성인 본딩 재료들은, 예를 들어, 통상의 전기적으로 전도성인 리플로우우 솔더(reflowed solder) 및 전기적으로 전도성인 접착제들을 포함할 수 있다. 적절한 전기적으로 전도성인 접착제는, 예를 들어, 상호접속 페이스트들, 전도성 필름들, 및 히타치 케미컬(Hitachi Chemical) 및 다른 공급업자들로부터 입수가능한 비등방성 전도성 필름들뿐만 아니라 글렌 락 펜실베니아의 접착제 연구 회사(Adhesives Research Inc., of Glen Rock Pennsylvania), 및 다른 공급업자들로부터 입수가능한 전기적으로 전도성인 테이프들을 포함할 수 있다. 적절한 전기적으로 전도성인 접착제들은 또한 실버 충진 전도성 에폭시들 또는 다른 전도성 에폭시들을 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 이러한 전기적으로 전도성인 접착제들은, 예를 들어, 약 -40℃ 내지 약 115℃의 온도 범위에 걸쳐 플렉시블한 상태로 있을 수 있고, 약 0.04옴-센티미터 또는 이 미만의 전기 비저항(electrical resistivity)을 가지며, 약 20% 또는 이 초과의 신장율(elongation at break)을 나타내고, 불필요한 점성(dispensable viscosity)을 갖거나, 또는 선행하는 특성들 중 임의의 조합을 갖도록 선택될 수 있다.
[0091] 도 3a의 도면은 프론트 버스 바들(15)을 음의 부호(-)로 , 그리고 하단 콘택 패드들(30)을 양의 부호(+)로 라벨링하여 태양 전지에서 각각 n-타입 및 p-타입 전도성 층들에 대한 전기적 콘택을 나타낸다. 이 라벨링은 제한하고자 의도되지 않는다. 상기 언급된 바와 같이, 태양 전지들(10)은 임의의 적절한 다이오드 구조를 가질 수 있다.
[0092] 도 2를 다시 참조하면, 태양 에너지 수신기(45)의 기판(50)은, 예를 들어, 알루미늄 또는 다른 금속 기판, 유리 기판, 또는 임의의 다른 적절한 재료로부터 형성된 기판일 수 있다. 태양 전지(10)는 임의의 적절한 방식으로 기판(50)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지들(10)은, 태양 전지(10)와 금속 기판의 표면 사이에 배치된 접착제, 밀봉재, 및/또는 전기 절연성 층들을 개재하여 알루미늄 또는 다른 금속 기판(50)으로 라미테이트될 수 있다. 기판(50)은 선택적으로 채널들을 포함할 수 있고, 이 채널들을 통해, 액체가 흘려 태양 에너지 수신기(45)로부터의 열을 추출할 수 있고 이로써 태양 전지들(10)이 냉각되며, 이 경우 기판(50)은 압출(extruded) 금속 기판이 바람직할 수 있다. 태양 에너지 수신기(45)는, 예를 들어, 2009년 11월 19일에 출원되고 명칭이 "Receiver for Concentrating Solar Photovoltaic-Thermal System"인 미국 특허 출원 일련번호 제12/622,416호(그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함됨)에 개시된 라미네이션 구조들, 기판 구성들, 및 다른 수신기 컴포넌트들 또는 피처들을 이용할 수 있다. 예시된 실시예들에서 기판(50)이 선형적으로 세장형이지만, 기판(50)에 대한 임의의 다른 적절한 형상이 또한 사용될 수 있다.
[0093] 수신기(45)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자신의 길이를 따라 연장하는 단일 로우의 태양 전지들만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 수신기(45)는, 자신의 길이를 따라 연장하는 둘 또는 그 초과의 평행한 로우들의 태양 전지들을 포함할 수 있다.
[0094] 본원에 개시된 바와 같이 오버랩핑하는, 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링들, 및 이러한 스트링들을 포함하는 선형적으로 세장형인 수신기들은, 예를 들어, 태양 전지들의 스트링과 평행한 수신기의 길이를 따른 선형 포커스에 태양 복사를 응집시키는 태양 에너지 콜렉터(solar energy collector)들에서 사용될 수 있다. 본원에 개시된 바와 같이 오버랩핑하는 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링들을 유리하게 활용할 수 있는 응집 태양 에너지 콜렉터는, 예를 들어, 2010년 5월 17일에 출원되고 명칭이 "Concentrating Solar Energy Collector"인 미국 특허 출원 일련번호 제12/781,706호에 개시된 태양 에너지 콜렉터들 및 2013년 1월 14일에 출원된 명칭이 "Concentrating Solar Energy Collector"인 미국 특허 출원 일련번호 제 13/740,770호에 개시된 태양 에너지 콜렉터들을 포함할 수 있다. 이러한 특허 출원들 각각은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다. 이러한 응집 태양 에너지 콜렉터들은, 예를 들어, 수신기상의 선형 포커스에 태양 복사를 응집시키는 파라볼릭 트로프(parabolic trough)에 근사하게 배열된 길고 좁은 플랫 미러들을 사용할 수 있다.
[0095] 도 1a와 도 1b를 다시 참조하면, 도시된 실시예들은 실질적으로 각각 균일한 폭들로 태양 전지(10)의 긴 측(long side)들의 길이로 연장하는 프론트 버스 바(15)와 후면 콘택 패드(30)를 도시하지만, 이는 유리할 수는 있지만 요구되지는 않는다. 예를 들어, 프론트 버스 바(15)는, 예를 들어, 태양 전지(10)의 일측을 따라 서로 일직선으로 배열될 수 있는 2개 또는 그 초과의 별개의 콘택 패드들로 대체될 수 있다. 이러한 별개의 콘택 패드들은 선택적으로, 이들 사이에서 연장하는 더 얇은(thinner) 전도체들에 의해 상호연결될 수 있다. 전면 금속배선 패턴의 각각의 핑거에 대해 별개의(예를 들어, 작은) 콘택 패드가 존재할 수 있거나, 각각의 콘택 패드가 둘 또는 그 초과의 핑거들에 연결될 수 있다. 백 콘택 패드(30)가 유사하게 둘 또는 그 초과의 별개의 콘택 패드들로 대체될 수 있다. 프론트 버스 바(15)는 도 1a에 도시된 바와 같이 연속적일 수 있고, 백 콘택 패드(30)는 조금전에 설명한 바와 같이 별개의 콘택 패드들로부터 형성된다. 대안적으로, 프론트 버스 바(15)는 별개의 콘택 패드들로부터 형성될 수 있고, 백 콘택 패드(30)는 도 1b에 도시된 바와 같이 형성된다. 또 다른 대안으로서, 프론트 버스 바(15)와 백 콘택 패드(30) 둘 모두가 둘 또는 그 초과의 별개의 콘택 패드들로 대체될 수 있다. 이러한 변형들에서, 프론트 버스 바(15), 백 콘택 패드(30)에 의해 또는 프론트 버스 바(15) 및 이면 콘택 패드(30)에 의해 다른 방식으로 수행될 수 있는 전류 수집 기능들이, 상술된 오버랩핑 구성에서 서로에 대해 2개의 타양 전지들(10)을 본딩시키기 위해 사용된 전도성 재료들에 의해 대신 수행되거나, 또는 부분적으로 수행될 수 있다.
[0096] 도 1b 및 도 3a가 태양 전지(10)의 후면의 긴 에지에 인접하게 로케이팅되는 백 콘택 패드(30)를 도시하지만, 콘택 패드(30)는 태양 전지의 후면 상에 임의의 적절한 로케이션을 가질 수도 있다. 예를 들어, 추가적으로 후술되는 도 6a-6c, 7b, 및 8b는, 각각이 태양 전지의 후면의 중앙 근방에 로케이팅되고 태양 전지의 장축에 평행하게 연장하는 콘택 패드(30)를 갖는 예시적인 태양 전지들(10)을 도시한다.
[0097] 추가적으로, 태양 전지(10)는, 프론트(front) 버스 바(15)가 없고 전면 금속배선 패턴에 핑거들(20)만을 포함할 수도 있고, 또는 백 콘택 패드(30)가 없고 후면 금속배선 패턴에 콘택(25)만을 포함할 수도 있고, 또는 프론트 버스 바(15)가 없고 백 콘택 패드(30)가 없을 수도 있다. 마찬가지로 이들 변형들에서, 그렇지 않으면 프론트 버스 바(15), 백 콘택 패드(30), 또는 프론트 버스 바(15) 및 백 콘택 패드(30)에 의해 수행될 전류 수집 기능들은 대신, 상술된 오버랩핑 구성으로 2개의 태양 전지들(10)을 서로 본딩시키는데 사용되는 전도성 재료에 의해 수행될 수도 있다.
[0098] 버스 바(15)가 없거나 별개의 콘택 패드들에 의해 대체되는 버스 바(15)를 갖는 태양 전지들은, 바이패스 전도체(40)를 포함하거나 바이패스 전도체(40)를 포함하지 않을 수도 있다. 버스 바(15)가 존재하지 않으면, 바이패스 전도체(40)는, 오버랩핑하는 태양 전지에 전도성으로 본딩된 전면 금속배선 패턴의 부분과 바이패스 전도체 사이에서 형성되는 크랙을 바이패스하도록 배열될 수도 있다.
[0099] 이러한 포인트까지, 태양 전지들(10)이 다이오드 졍션의 반대측들에 전지 콘택을 제공하는 전면 및 후면 금속배선 패턴들을 갖는 것으로 설명되었다. 대안적으로, 태양 전지들(10)은 백-콘택 태양 전지들일 수도 있으며, 여기서, 태양 전지의 후면 상의 한 세트의 콘택들은 다이오드 졍션의 일 측을 전기적으로 콘택하고, 태양 전지의 후면 상의 또 다른 세트의 콘택들은 다이오드 졍션의 또 다른 측을 전기적으로 콘택한다. 그러한 태양 전지들이 종래처럼 배치되는 경우, 통상적으로, 태양 전지들의 전면에는 어떠한 전지 콘택도 제조되지 않는다. 이러한 백-콘택 기하학구조는, 광을 차단할 전면 금속배선을 제거함으로써 태양 전지의 활성 부분들 상에 입사하는 광의 양을 유리하게 증가시킨다. 그러한 백-콘택 태양 전지들은, 예를 들어, SunPower Inc.로부터 입수가능하다.
[00100] 본 명세서에 설명된 바와 같이 태양 전지들의 슁글드 스트링들에서 사용되는 경우, 그러한 백-콘택 태양 전지는, 전면의 에지에서 하나 또는 그 초과의 전기적 연결부들을 다이오드 졍션의 일 측에 제공하기 위해, 자신의 후면으로부터 자신의 전면으로 태양 전지를 관통하는 전도성 비아들을 더 포함할 수도 있다. 태양 전지가 인접하고 유사하게 구성된 태양 전지와 슁글드 방식으로 배열되는 경우, 하나의 셀의 에지에서의 전면의 전기적 연결부들은, 2개의 오버랩핑된 백-콘택 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결시키기 위해, 다른 셀 상의 후면 콘택들과 오버랩핑하고, 그 후면 콘택들에 전기적으로 연결될 수도 있다.
[00101] 도 1c-1e는, 오버랩핑(즉, 슁글드) 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링에서 사용을 위해 구성되는 예시적인 모든 백-콘택 태양 전지(10)를 개략적으로 도시한다. 도 1c 및 도 1e에 도시된 예시적인 후면 금속배선 패턴은, 태양 전지의 긴 측에 평행하게 연장하고 이 태양 전지의 긴 측에 인접한 선택적인 p-라인(22), p-라인에 연결되고 태양 전지의 짧은 측에 평행하게 연장하는 복수의 p-핑거들(24), 태양 전지의 다른 장축에 평행하게 연장하고 이 태양 전지의 다른 장축에 인접한 선택적인 n-라인(26), 및 n-라인에 연결되고 태양 전지의 짧은 측들에 평행하게 연장하며 p-핑거들(24)과 맞물린 복수의 n-핑거들(28)을 포함한다. n-핑거들 및 p-핑거들 아래에 있고 그들에 의해 콘택되는 반도체 구조의 영역들은, 다이오드 졍션을 형성하기 위한 대응적으로 도핑된 n-타입 또는 p-타입이다.
[00102] 도 1c-1e에서 볼 수 있듯이, 예시적인 백-콘택 태양 전지(10)는 또한, 태양 전지(10)의 후면 상의 n-라인(26) 및 n-핑거들(28)로부터, 태양 전지의 전면 상의 태양 전지의 긴 측에 평행하게 연장하고 그에 인접한 선택적인 버스 바(34)에 전기적 콘택을 제공하기 위해 태양 전지(10)를 관통하는 콘택 비아들(32)을 포함한다. 도 1d는, 태양 전지(10)의 전면이 태양 전지들의 후면을 통해 뷰잉되는 것처럼 그 태양 전지(10)의 전면을 도시한다. 도 1c-1e의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 도시된 예에서, 버스 바(32) 및 n-라인(26)은 태양 전지의 동일한 긴 측을 따라 포지셔닝되며, p-라인(22)은 반대의 긴 측을 따라 포지셔닝된다. 이러한 방식으로 구성된 태양 전지들은, 태양 전지들을 직렬로 연결시키기 위해, 인접한 태양 전지의 전면 상의 버스 바를 오버랩핑하고 그에 전기적으로 연결된 하나의 태양 전지의 후면 상에서 p-라인(22)으로 포지셔닝될 수도 있다. 이러한 어레인지먼트에서, 버스 바(34)는 오버랩핑하는 태양 전지의 활성 부분에 의해 커버된다. 따라서, 태양 전지의 활성 영역들로부터 광을 차단하는 어떠한 노출된 전면 금속배선도 존재하지 않는다.
[00103] 대안적으로, 상기 설명에서의 극성들 n 및 p는, 비아들(32)이 태양 전지(10)의 후면 상의 p-콘택들로부터 전면 상의 버스 바(34)로 전기적 콘택을 제공하도록 교환될 수도 있다. 이러한 방식으로 구성된 태양 전지들은, 2개의 태양 전지들을 직렬로 연결시키기 위해 인접한 태양 전지의 전면 상의 버스 바를 오버랩핑하고 그에 전기적으로 연결되는 하나의 태양 전지의 후면 상의 n-라인으로 포지셔닝될 수도 있다.
[0104] 예시된 예들이 전면에 전기적으로 연결될 후면 상의 각각의 핑거에 대해 하나의 비아(via)를 도시하지만, 각각이 하나 또는 그 초과의 비아들에 전기적으로 연결되는 방식으로 전면에 연결될 핑거들이 후면 상에서 상호연결되는 한, 핑거들보다 더 많거나 또는 더 적은 비아들이 존재할 수 있다. 균일한 폭을 갖는 태양 전지(10)의 긴 측들의 길이를 실질적으로 연장시키는 것으로서 버스 바(34)가 도시지만, 이는 유리할 수는 있지만 요구되는 것은 아니다. 예컨대, 버스 바(34)는 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들로 교체될 수 있고, 개별 콘택 패드들은, 예컨대, 태양 전지(10)의 일 측을 따라서 서로 일직선으로 배열될 수 있다. 이러한 개별 콘택 패드들은 선택적으로, 그들 사이에서 연장하는 더 얇은 전도체들에 의해 상호연결될 수 있다. 전면 상에서 각각의 비아에 대해 별개의 (예컨대, 작은) 콘택 패드가 존재할 수 있거나, 또는 각각의 콘택 패드가 둘 또는 그 초과의 비아들에 연결될 수 있다. 버스 바(34)가 또한 없을 수 있다. p-라인(22) 및/또는 n-라인(26)이 유사하게 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들로 교체될 수 있거나, 또는 없을 수 있다. 몇몇 변형들은, 비아들의 전면 단부에 버스 바(34)가 없거나, 또는 비아들의 후면 단부에 p-라인 또는 n-라인과 같은 상호연결 전도체가 없거나, 또는 비아들의 상부면 단부에 버스 바(34)가 없고 그리고 또한 비아들의 후면 단부에 상호연결 전도체가 없다. 버스 바(34), p-라인(22), 및/또는 n-라인(26)이 개별 콘택 패드들로 형성되거나 또는 없는 변형들에서는, 이러한 피처들에 의해 다른 방식으로 수행될 전류-수집 기능들이 대신 수행될 수 있거나, 또는 위에서 설명된 오버랩핑 구성에서 두 개의 태양 전지들을 서로 본딩하는데 사용된 전도성 재료에 의해 부분적으로 수행될 수 있다.
[0105] 오버랩핑된 백 콘택 태양 전지들 사이의 전류 경로를 위에서 설명된 비아들을 통해 단축시키기 위해, 각각의 비아가 일 단부에서는 하나의 태양 전지의 후면 상의 (n 또는 p) 핑거의 단부와 정렬되고, 자신의 다른 단부에서는 인접한 오버랩핑된 태양 전지의 후면 상의 반대 극성의 (p 또는 n) 핑거의 단부와 정렬되도록, 태양 전지들을 구성 및/또는 배열하는 것이 바람직할 수 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이 구성된 핑거들을 이용하여, 하나의 태양 전지가 다른 태양 전지에 대하여 그들의 오버랩핑 긴 측들을 따라서 핑거들 사이의 피치와 동일한 거리만큼 병진되도록, 오버랩핑된 태양 전지들을 포지셔닝함으로써, 이러한 방식으로 비아들이 정렬될 수 있다. 대안적으로, 핑거들은 예컨대 도 1f에 도시된 바와 같이 구성될 수 있고, 그래서 핑거들이 태양 전지 후면에 걸쳐 비스듬히 연장되고, 따라서 각각의 핑거의 마주하는 단부들이 태양 전지의 긴 측들을 따라서 핑거들 사이의 피치와 동일한 거리만큼 오프셋된다. 이러한 방식으로 구성된 태양 전지들은, 오버랩핑된 태양 전지들 상의 핑거들과의 원하는 비아 정렬을 제공하도록 플러싱(flushing)되는 그들의 짧은 측들과 오버랩될 수 있다. 도 1f가 p-라인(22) 및 n-라인(26)을 포함하는 후면 금속배선 패턴을 도시하지만, 어느 한 쪽 또는 둘 다가 없을 수 있다.
[0106] 따라서, 비아들(32)은, 예컨대, 두 개의 오버랩핑된 백-콘택 태양 전지들 핑거를 핑거에, 핑거를 라인(예컨대, 버스 바, p-라인, 또는 n-라인)에, 또는 라인을 라인에 상호연결할 수 있다.
[0107] 비아들(32)의 형성은, 모든 백-콘택 태양 전지들에 대한 통상적인 제조 프로세스들에 통합될 수 있다. 비아들에 대한 홀들이, 예컨대 통상적인 레이저 드릴링에 의해 형성될 수 있고, 예컨대 임의의 적절한 통상적인 방법에 의해 증착되는 임의의 적절한 통상적인 전도성 재료로 충진질 수 있다. 전도성 재료는, 예컨대, 전착된(electroplated) 금속 또는 인쇄된 전도성 금속 페이스트일 수 있다.
[0108] 또한, 백-콘택 태양 전지들은, 위에서 설명된 비아들의 사용 없이, 직렬 연결되고 오버랩핑된 태양 전지들의 스트링들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 도 3b의 단면도를 참조하면, 태양 전지들 중 하나의 태양 전지 상의 백 콘택과 다른 태양 전지 상의 반대 극성의 백 콘택을 상호연결하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부(90)에 의해, 두 개의 이러한 오버랩핑된 백-콘택 태양 전지들이 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
[0109] 본원에 개시된 오버랩핑하는 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링들, 및 이러한 스트링들을 포함하는 선형적으로 세장형인 수신기들은, 특히 응집 조명(concentrated illumination) 하에서, 통상적인 어레인지먼트들보다 더 높은 효율로 동작할 수 있다. 몇몇 변형들에서는, 본원에 개시된 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링들이, 예컨대, 태양 전지들의 유사한 통상적으로 배열된 스트링들보다 ≥15% 더 많은 출력 전력을 제공할 수 있다.
[0110] 더 작은 구역들을 갖는 태양 전지들을 제공하기 위해 웨이퍼를 다이싱(dicing)하는 것은, 태양 전지들에서 생성되는 전류 "I"를 감소시키고, 그렇게 함으로써, 태양 전지들 내부의 저항 "R" 및 스트링에 있는 태양 전지들 사이의 연결부들의 저항으로부터 발생하는 "I2R" 전력 손실들을 감소시킬 수 있다. 그러나, 직렬 연결된 태양 전지들의 통상적인 스트링들은 인접한 태양 전지들 사이에 갭들을 요구한다. 주어진 물리적 길이의 스트링에 대해, 태양 전지들이 더 짧게 만들어지기 때문에 이러한 갭들의 개수가 증가한다. 각각의 갭은 스트링에 의해 생성되는 전력을 감소시키고, 이는 그렇게 함으로써, 더 작은 구역들의 태양 전지들을 사용하여 다른 방식으로 나올 수 있는 장점을 적어도 부분적으로 무산시킨다. 추가로, 이러한 통상적인 스트링이 응집 태양 에너지 콜렉터에서 사용될 때, 갭들로부터 발생하는 전력 손실이 증가한다.
[0111] 종래의 태양 전지들의 스트링들과는 대조적으로, 본원에 개시된 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링들은 태양 전지들 간에 갭들을 갖지 않는다. 따라서, 이러한 스트링들에서의 태양 전지들은 갭들로 인한 전력 손실들을 누적하지 않고 I2R 손실들을 감소시키기 위해 더 작은 구역들로 다이싱될 수 있다. 예를 들어, 본원의 다양한 도면들에 도시된 태양 전지들(10)에서와 같은, 표준 웨이퍼에 걸친 길이를 갖는 가장 긴 측을 갖는 태양 전지들을 이용하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 이러한 태양 전지들이 선형 포커스 응집 태양 에너지 콜렉터에서 더 넓은 포컬(focal) 영역을 제공하도록 스트링의 장축과 수직인 그들의 가장 긴 측들에 배향될 수 있기 때문이다. (더 넓은 포컬 영역을 형성하는 것은 응집 태양 에너지 콜렉터 내의 광학 엘리먼트들 상의 허용오차들을 완화시키며, 플랫 미러들의 유리한 이용을 가능하게 할 수 있다). 종래의 태양 전지들의 스트링들에 있어서, 태양 전지들의 짧은 측의 최적의 길이는 이후, I2R 전력 손실들과 전지들 간의 갭들로 인한 손실들 사이에서의 트레이드-오프에 의해 부분적으로 결정될 것이다. 본원에 개시된 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링들에 있어서, 태양 전지들의 짧은 측들의 길이(및 따라서, 태양 전지들의 구역들)는 갭들로 인한 손실들에 상관없이 I2R 손실들을 원하는 레벨로 감소시키도록 선택될 수 있다.
[0112] 종래의 태양 전지들은 전형적으로, 태양 전지들의 아래에 놓인(underlying) 부분들을 쉐이딩하며, 따라서 각각의 태양 전지에 의해 생성되는 전력을 감소시키는 둘 또는 그 초과의 평행 전면 버스 바들을 이용한다. 이 문제는, 태양 전지의 전면 버스 바들을 스트링 내의 인접한 태양 전지의 후면 콘택에 전기적으로 연결시키기 위해 종래의 스트링들에서 이용되는 버스 바들보다 전형적으로 더 넓은 구리 리본들에 의해 악화된다. 이러한 종래의 스트링들 내의 구리 리본들은 전형적으로, 스트링에 평행하고 버스 바들 위에 놓인(overlying) 태양 전지들의 전면을 걸쳐 연장한다(run across). 버스 바들에 의한 그리고 구리 리본들에 의한 쉐이딩으로부터 발생한 전력 손실들은 이러한 종래의 태양 전지들이 응집 태양 에너지 콜렉터에서 이용될 때 증가한다. 대조적으로, 본원에 개시된 태양 전지들은 예시된 바와 같이, 그들의 전면들 상에서 오직 단일의 버스 바들만을 이용할 수 있거나, 또는 어떠한 버스 바도 이용하지 않을 수 있으며, 태양 전지들의 조명된 전면에 걸쳐 연장하는 구리 리본들을 요구하지 않는다. 추가로, 본원에 개시된 바와 같은 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링들에서, 만약 존재한다면 각각의 태양 전지 상의 전면 버스 바는 스트링의 한쪽 끝에서를 제외하고, 오버랩핑하는 태양 전지의 활성 표면 구역에 의해 숨겨질 수 있다. 따라서, 태양 전지들 및 본원에 개시된 태양 전지들의 스트링은 종래의 구성들과 비교하여, 전면 금속배선에 의해 태양 전지들의 아래에 놓인 부분들의 쉐이딩으로 인하여 손실들을 현저히 감소시킬 수 있다.
[0113] I2R 전력 손실들의 하나의 컴포넌트는 전면 금속 배선 내의 핑거들을 통한 전류 경로들로 인한 것이다. 통상적으로 배열된 태양 전지들의 스트링들에서, 태양 전지들의 전면들 상의 버스 바들은 스트링의 길이와 평행하게 배향되고, 핑거들은 스트링의 길이와 수직으로 배향된다. 이러한 종래의 스트링 내의 태양 전지 내에서의 전류는 버스 바들에 도달하기 위해 핑거들을 따라 스트링의 길이에 대해 주로 수직으로 흐른다. 이러한 기하학구조들에서 요구되는 핑거 길이들은 핑거들에서의 현저한 I2R 전력 손실들을 초래하도록 충분히 길 수 있다. 대조적으로, 본원에 개시된 태양 전지들의 전면 금속배선 내의 핑거들은 태양 전지들의 짧은 측들에 평행하게 배향되고, 태양 전지에서의 전류는 핑거들을 따라 스트링의 길이에 주로 평행하게 흐른다. 이 어레인지먼트에서 요구되는 핑거 길이들은 종래의 전지들에 대해 요구되는 것보다 더 짧을 수 있으며, 따라서 전력 손실들을 감소시킨다.
[0114] I2R 전력 손실들의 또 다른 컴포넌트는 종래의 구리 리본 상호연결부들을 통하는 인접한 태양 전지들 간의 전류 경로의 길이로 인한 것이다. 본원에 개시된 오버랩핑 구성들에서의 인접한 태양 전지들 간의 전류 경로들은 종래의 어레인지먼트들에서보다 더 짧을 수 있으며, 따라서 I2R 손실들을 감소시킨다.
[0115] 본원에 개시된 태양 전지 금속배선 패턴들 및/또는 오버랩핑 전지 기하학구조들은, 예를 들어, 도 2의 수신기(45)에서와 같이, 금속 기판상에 배치된 결정질 실리콘 태양 전지들에 의해 유리하게 이용될 수 있다. 그러나, 당업자는 이 놀라운 사실을 발견할 수 있다. 종래의 리플로우우 솔더를 이용하여 형성되면, 예를 들어, 본원에 개시된 바와 같은 스트링들 내의 오버랩핑하는 태양 전지들의 전면 버스 바와 후면 콘택 패드 간의 본드는 태양 전지들의 종래에 태빙된(tabbed) 스트링들에서의 구리 리본 태빙(tabbing)에 의해 제공되는 인접한 태양 전지들 간의 전기적 연결부들보다 현저히 더 강성(rigid)일 수 있다. 따라서, 구리 리본 태빙과 비교하여, 이러한 스트링 내의 인접한 태양 전지들 간의 솔더 연결부들은 실리콘 태양 전지들의 열팽창 계수(CTE)와 금속 기판의 열팽창 계수(CTE) 간의 미스매칭을 수용하는데 있어 현저히 더 적은 스트레인 경감(relief)을 제공할 수 있다. 그 미스매칭은 꽤 클 수 있다. 예를 들어, 결정질 실리콘은 ~3 x 10-6의 CTE를 가지고, 알루미늄은 ~ 23 x 10-6의 CTE를 가진다. 따라서, 당업자는 금속 기판상에 배치되는 오버랩핑하는 실리콘 태양 전지들의 이러한 스트링들이 실리콘 태양 전지들의 크랙킹을 통해 고장(fail)날 것을 예상할 수 있다. 이 예상은 응집 태양 에너지 콜렉터에서 이용되는 오버랩핑하는 태양 전지들의 이러한 스트링들에 대해 훨씬 더 강할 것이고, 여기서, 이들은 더 큰 온도 범위들 상에서 사이클링하고, 따라서, 비-응집 태양 에너지 콜렉터에서 전형적으로 경험되는 것보다 기판과의 열팽창 미스매칭로부터의 더 큰 스트레인을 경험할 수 있다.
[0116] 그러나, 이러한 예상들과는 달리, 발명자들은 직렬 연결된 오버랩핑하는 실리콘 태양 전지들의 스트링들이 종래의 리플로우 솔더와 서로 본딩되고, 알루미늄 또는 다른 금속 기판에 부착되며, 응집 태양 복사 하에 신뢰성있게 동작될 수 있음을 알아냈다. 이러한 스트링들은, 예를 들어, 약 120 mm 또는 그 초과, 약 200 mm 또는 그 초과, 약 300 mm 또는 그 초과, 약 400 mm 또는 그 초과, 또는 약 500 mm 또는 그 초과, 또는 약 120 mm 내지 약 500 mm의 길이를 가질 수 있다.
[0117] 추가로, 본 발명자들은 또한, 예를 들어, 금속 기판 상에 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 한층 더 긴 스트링들을 형성하도록, 태양 전지들을 서로 본딩하기 위해, 전기적으로 전도성인 테이프들, 전도성 필름들, 상호연결 페이스트들, 전도성 에폭시들(예를 들어, 실버 충진 전도성 에폭시들), 및 다른 유사한 전도성 접착제들을 포함하는, 위에서 설명된 것들과 같은 솔더 대체물(solder substitute)들이 사용될 수 있다는 것을 알아냈다. 그러한 변형들에서, 오버랩핑하는 전지들을 함께 본딩하는 전도성 본딩 재료는 기계적으로 컴플라이언트한 것으로 선택되고, 그에 의해, 이는, 본딩 재료가 쉽게 탄성적으로(elastically) 변형되는 것 - 탄성이 있는 것을 의미한다. (기계적 컴플라이언스(mechanical compliance)는 강성(stiffness)의 반대이다). 특히, 그러한 스트링들에서 태양 전지들 사이의 전도성 본드들은, 태양 전지들(10)보다 더 기계적으로 컴플라이언트하도록, 그리고, 다르게, 오버랩핑하는 태양 전지들 사이에 사용될 수 있는 종래의 리플로우우 솔더 연결부들보다 더 기계적으로 컴플라이언트하도록, 선택된다. 오버랩핑하는 태양 전지들 사이의 그러한 기계적으로 컴플라이언트한 전도성 본드들은, 크랙킹(cracking)되지 않으면서, 인접한 태양 전지들로부터 분리되지 않으면서, 또는, 그렇지 않으면, 기판(50)과 태양 전지들(10) 사이의 열팽창 미스매칭으로부터 기인하는 스트레인 하에서 고장나지 않으면서, 변형된다. 따라서, 기계적으로 컴플라이언트한 본드들은, 상호연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 스트링에 스트레인 완화를 제공할 수 있고, 그에 의해, 기판(50)과 태양 전지들(10) 사이의 CTE 미스매칭을 수용할 수 있고, 스트링을 고장나지 않게 할 수 있다. 기판과 (예를 들어, 실리콘) 태양 전지의 CTE 사이의 차이는, 예를 들어, 약 5 x 10-6 또는 이를 초과하거나, 약 10 x 10-6 또는 이를 초과하거나, 약 15 x 10-6 또는 이를 초과하거나, 또는 약 20 x 10-6 또는 이를 초과할 수 있다. 미스매칭된 CTE들을 갖는, 기판 상에 배치된 직렬 연결된 오버랩핑하는 실리콘 태양 전지들의 그러한 스트링들은, 예를 들어, 약 1 미터 또는 이를 초과하거나, 약 2 미터 또는 이를 초과하거나, 또는 약 3 미터 또는 이를 초과하는 길이를 가질 수 있다.
[0118] 더 추가로, 본 발명자들은, 직렬 연결된 태양 전지들의 더 긴 스트링들을 형성하도록, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 둘 또는 그 초과의 스트링들을 상호연결하기 위해 사용될 수 있는 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부들을 개발하였다. 결과적인 더 긴 스트링들은, 금속 기판 또는 다른 기판 상에 배치될 수 있고, 응집된 태양 복사 하에서 신뢰성 있게 동작될 수 있다. 이제 도 4를 참조하면, 직렬 연결된 태양 전지들의 예시적인 스트링(55)은, 기계적으로 컴플라이언트한 전기적으로 전도성인 상호연결부(70)에 의해, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 제 2 그룹(65)에, 전기적으로 그리고 물리적으로 연결된, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 제 1 그룹(60)을 포함한다. 부가적인 그러한 상호연결부들(70)은, 스트링의 길이를 연장시키기 위해, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 부가적인 그룹들이 스트링(55)의 양단에 부가되게 허용하도록, 스트링(55)의 단부들에 위치된다. 대안적으로, 스트링의 단부들에 위치된 상호연결부들(70)은, 다른 전기 컴포넌트들에, 또는 외부 부하에, 스트링을 연결하기 위해 사용될 수 있다. 그룹들(60 및 65) 내의 오버랩핑하는 태양 전지들은, 위에서 설명된 바와 같이, 전기적으로 전도성인 접착제들로, 또는 전기적으로 전도성인 리플로우 솔더로, 또는 임의의 다른 적합한 방식으로, 서로 본딩될 수 있다.
[0119] 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부(70)와 상호연결된, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 2개의 그룹들의 인접한 단부들 사이의 간격은, 예를 들어, 약 0.2 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 약 0.5 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 약 1 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 약 2 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 약 3 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 약 4 mm 또는 이 미만일 수 있거나, 또는 약 5 mm 또는 이 미만일 수 있다.
[0120] 도 4에서 도시된 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부의 변형이 또한, 도 5a에서 더 상세히 도시된다. 유사한 피처들을 갖는 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부(70)의 다른 변형이 도 5b에서 도시된다. 이제 도 4 뿐만 아니라 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 예시적인 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부들(70)은, 리본-형이고, 태양 전지들(10)의 긴 측들의 길이와 대략적으로 동등하거나 또는 그보다 더 긴 길이로 길고 좁은 종횡비를 갖는다. 각각의 상호연결부(70)는 탭들(75)의 2개의 세트들을 포함하며, 탭들의 각각의 세트는 상호연결부의 긴 축의 대향 측 상에 포지셔닝된다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 상호연결부(70)는, 일 측 상의 그것의 탭들(75)이 오버랩핑하는 태양 전지들의 하나의 스트링의 단부 태양 전지의 전면 상의 버스 바(15)에 전기적으로 콘택하고, 다른 측 상의 그것의 탭들(75)이 오버랩핑하는 태양 전지들의 다른 스트링의 단부 셀의 후면 상의 콘택 패드(30)에 전기적으로 콘택하면서, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 2개의 스트링들 사이에 포지셔닝될 수 있다. 탭들(75)은, 종래의 전기적으로 전도성인 솔더, 위에서 설명된 바와 같은 전기적으로 전도성인 접착제들, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해, 콘택 패드(30)에, 또는 버스 바(15)에, 부착될 수 있다.
[0121] 도 4의 예에서, 스트링(55)의 단부에서의 상호연결부들(70)은 또한, 각각, 탭들(75)에 부가하여, 일 단부에 바이패스 다이오드 탭(80)을 포함한다. 바이패스 다이오드 탭들(80)은 바이패스 다이오드들을 위한 연결 포인트들을 제공한다. 예시된 예에서, 바이패스 다이오드(85)는, 스트링(55)에서의 태양 전지가 고장난 경우에, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 양자 모두의 그룹들을 바이패스하도록 구성된다. 대안적으로, 바이패스 다이오드 탭들(80)을 갖는 상호연결부들(70)은, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 하나, 둘, 또는 그 초과의 그룹들을 바이패스하도록, 스트링에서 임의의 원하는 간격으로 사용될 수 있다. 바이패스 다이오드에 의해 바이패스되도록 배열될 수 있는 태양 전지들의 최대의 수는, 바이패스 다이오드의 성능 특성들에 의해 결정된다. 바이패스 다이오드들은, 예컨대, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 임의의 원하는 수의 직렬 연결된 그룹들에 분배될 수 있는 대략 25개의 태양 전지들(10)을 바이패스하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 바이패스 다이오드는 약 25개의 태양 전지들을 바이패스하도록 구성될 수 있으며, 이들 모두는, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 단일 그룹의 부분이다. 예시된 예에서, 바이패스 다이오드가 상호연결부들(70)에 의해 스트링에 연결되어 있지만, 대안적인 구성들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 바이패스 다이오드들은, 하나의 태양 전지의 하단 금속배선 패턴에 전기적으로 연결된 (상호연결부(70) 이외의) 전도체에 의해, 그리고, 다른 태양 전지의 전면 상의 버스 바에 전기적으로 연결된 (상호연결부(70) 이외의) 다른 전도체에 의해, 스트링에 연결될 수 있다. 그러한 연결들은, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 그룹의 단부에 있지 않지만, 대신에, 그 사이 어딘가에 있는 태양 전지들에 대해 이루어질 수 있다.
[0122] 이제 도 11을 참조하면, 바이패스 다이오드(85)는, 2개의 절연 시트들 사이에 샌드위칭된 2개의 물리적으로 분리된 전기 콘택들(92)을 포함하는 플렉스 회로(87)에 장착될 수 있다. 절연 시트들은, 다이오드가 콘택들에 전기적으로 상호연결되게 부착되는 2개의 콘택들의 인접한 영역들(93)을 노출시키도록, 그리고 플렉스 회로가 태양 전지 스트링의 부분을 바이패스하게 전기적으로 연결되는 것을 허용하는 콘택들의 영역들(97)을 노출시키도록 패터닝된다. 콘택들(92) 각각은 자신의 기계적 컴플라이언스를 증가시키도록 형상화 또는 패터닝된다. 특히, 콘택들(92)은, 매우 컴플라이언트한 콘택들을 이루는 타원형 영역(oval-shaped region)들 및 협소한 넥(narrow neck)들을 포함한다. 콘택들(92)은 예를 들어, 솔더-코팅 금속(예를 들어, 구리) 리본으로 형성될 수 있다. 절연 시트들은 예를 들어, 폴리이미드로 형성될 수 있다. 플렉스 회로(87)는 부가하여 하단 접착제 층을 포함할 수 있고, 하단 접착제 층에 의해, 플렉스 회로(87)가 태양 전지들의 스트링을 지지하는 기판에 부착될 수 있다.
[0123] 도 4, 도 5a, 및 도 5b를 다시 참조하면, 상호연결부들(70)은 기계적으로 컴플라이언트하다. 특히, 이들은 태양 전지들(10)보다 기계적으로 더 컴플라이언트하고, 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 백 콘택 패드(30)와 버스 바(15) 사이의 솔더 연결들보다 기계적으로 더 컴플라이언트하다. 상호연결부들(70)은 또한, 앞서 설명된 바와 같은 전기적으로 전도성인 접착제들로부터 형성된 오버랩핑하는 태양 전지들 사이의 본드들보다 기계적으로 더 컴플라이언트할 수 있다. 상호연결부들(70)은, 크랙킹 없이 변형되거나, 인접한 태양 전지들로부터 분리되거나, 그렇지 않으면 태양 전지들(10)과 기판(50) 사이의 열팽창 미스매칭로부터 초래되는 스트레인 하에서 고장난다. 그러므로, 상호연결부들(70)은, 오버랩핑하는 태양 전지들의 상호연결된 그룹들의 스트링에 스트레인 완화를 제공할 수 있고, 이에 의해, 태양 전지들(10)과 기판(50) 사이에서 열팽창 미스매칭을 수용하고, 스트링이 고장나는 것을 방지한다.
[0124] 예시된 예들에서, 각각의 상호연결부(70)는, 자신의 기계적 컴플라이언스를 향상시키도록 형상화 또는 패터닝된 솔더-코팅 금속(예를 들어, 구리) 리본이다. 특히, 도 5a의 예시된 상호연결부(70)는, 자신들의 단부들에서 상호링크된, 일련의 둘 또는 그 초과의 평탄한(flattened) 타원형들의 형태를 갖는 중앙 부분을 포함한다. 각각의 평탄한 타원형은, 앞서 설명된 바와 같이 태양 전지들과 콘택을 만들기 위해, 타원형의 맞은편 평탄한 측들 상에 한 쌍의 탭들(75)을 포함한다. 평탄한 타원형들은, 각각의 상호연결부(70)가 상호연결부의 장축에 평행한 그리고 수직한 방향들로 매우 컴플라이언트하게("탄력 있게(springy)") 만든다. 예시된 예에서, 타원형들의 벽들을 형성하는 금속 스트립들은 대략 1.5 mm의 폭(W1)을 갖지만, 임의의 적절한 폭이 이용될 수 있다. 도 5b의 예시된 상호연결부(70)는 자신의 장축에 평행한 금속 리본의 중앙 아래로 연장하는 일련의 슬롯들을 포함한다. 슬롯들은 이러한 변형의 상호연결부가 또한 매우 컴플라이언트하게 만든다. 상호연결부들(70)은, 예를 들어 구리와 같은 매우 전도성의 재료들 및/또는 낮은 열팽창 계수를 갖는 Invar(니켈-철 합금) 및 Kovar(니켈-코발트-철 합금)과 같은 재료들로 형성될 수 있다. 각각의 금속 리본은, 태양 전지들과 전기 콘택을 만들도록 의도된 금속 리본(예를 들어, 탭들(75))의 부분들을 노출시키도록 패터닝된 절연 시트들과 함께 플렉스 회로를 형성하기 위해 재료의 얇은 절연 시트들 사이에 샌드위칭될 수 있다. 절연 시트들은 예를 들어, 폴리이미드로 형성될 수 있다.
[0125] 임의의 다른 적절한 재료들 및 구성들이 또한, 오버랩핑하는 태양 전지들의 2개의 직렬 연결 스트링들을 상호연결하는 상호연결부들(70)을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 상호연결부들(70)은, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 또는 도 9와 관련하여 아래에 설명되는 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부들(90) 중 임의의 상호연결부(90)와 유사하거나 동일할 수 있다. 또한, 둘 또는 그 초과의 상호연결부들(70)은, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 2개의 그룹들을 상호연결하기 위해, 아래에 설명되는 도 7a 및 도 7b에 도시되는 것과 유사하게 병렬로 배열될 수 있다.
[0126] 상호연결부들(70)의 이용이, 전면 버스 바들(15)과 백 콘택 패드들(30)을 포함하는 태양 전지들(10)과 관련하여 앞서 설명되었지만, 이러한 상호연결부들(70)은 본 명세서에서 설명된 태양 전지(10)의 변형들 중 임의의 변형과 결합하여 이용될 수 있다. 버스 바들(15), 백 콘택 패드들(30), 또는 양쪽 모두가 없는 변형들에서, 상호연결부들(70)은 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같은 전기적으로 전도성인 접착제들을 이용하여 태양 전지들(10)에 본딩될 수 있다.
[0127] 상호연결부들(70)과 유사하거나 또는 동일한 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부들은 또한, 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링 내의 모든 각각의 태양 전지 사이에서, 또는 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링의 더 긴 인접부 또는 3개의 태양 전지 내의 모든 각각의 태양 전지 사이에서 이용될 수 있다. 도 6a 내지 도 6c, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 오버랩핑하는 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링 내의 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 각각의 쌍은, 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부들(90)에 의해 물리적으로 그리고 전기적으로 연결될 수 있고, 이 상호연결부들(30) 각각은 태양 전지의 전면 금속배선을 인접한 태양 전지의 후면 금속배선과 상호연결한다. 이러한 스트링들은, 적어도, 예시된 스트링들 내에서 서로 접하는 태양 전지들이 오버랩핑하기 때문에, 그리고 태양 전지들(10)의 전면들에 대해 상호연결부들(90)이 본딩된 로케이션들이 오버랩핑하는 태양 전지에 의해 조명(illumination)으로부터 숨겨질 수 있기 때문에, 종래의 태빙된(tabbed) 스트링들과는 다르다. 기계적으로 컴플라이언트한 상호연결부들(90)은, 예를 들어, 종래의 전기적으로 전도성인 솔더, 전기적으로 전도성인 접착제들, 접착 필름들, 또는 앞서 설명된 것과 같은 접착 테이프들을 이용하여, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 태양 전지들(10)에 부착될 수 있다.
[0128] 상호연결부들(90)은 기계적으로 컴플라이언트하다. 특히, 이들은 태양 전지들(10)보다 더욱 기계적으로 컴플라이언트하고, 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 버스 바(15)와 백 콘택 패드(30) 사이의 솔더 연결부들보다 더욱 기계적으로 컴플라이언트하다. 상호연결부들(90)은 또한, 앞서 설명된 바와 같이 전기적으로 전도성인 접착제들로 형성된 오버랩핑하는 태양 전지들 사이에서의 본드들보다 더욱 기계적으로 컴플라이언트할 수 있다. 상호연결부들(90)은, 크랙킹 없이, 인접한 태양 전지들로부터 분리되지 않고, 또는 그렇지 않으면 이들이 부착되는 기판과 태양 전지들(10) 사이의 열 팽창 미스매칭로 인해 초래되는 스트레인 하에서 고장나지 않고 변형된다. 이에 따라, 상호연결부들(90)은 오버랩핑하는 태양 전지들의 상호연결된 그룹들의 스트링에 대한 스트레인 완화를 제공할 수 있고, 이에 의해 태양 전지들(10)과 기판 사이에 열 팽창 미스매칭을 수용하여 스트링이 고장나는 것을 방지할 수 있다.
[0129] 상호연결부들(90)은, 예를 들어, 구리와 같은 매우 전도성인 재료들, 및/또는 낮은 열 팽창 계수를 갖는 Invar 및 Kovar와 같은 재료들로 형성될 수 있다. 상호연결부들(90)은 예를 들어 솔더-코팅된 구리 리본들일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상호연결부들(90)은, 폴리이미드 층들(예를 들어, Kapton 필름들) 또는 다른 절연 층들 사이에 샌드위치된 구리 리본들이거나 또는 이들을 포함할 수 있고, 여기서 샌드위치된 층들은 태양 전지들에 본딩될 로케이션에 있는 구리 리본을 노출하도록 패터닝된다. 상호연결부들(90)에 대한 임의의 다른 적합한 재료들 및 구성들이 본원에 개시된 것들에 더해 이용될 수 있다.
[0130] 도 6a 내지 도 6c는, 기계적으로 컴플라이언트한 전기 상호연결부들(90)을 갖는 오버랩핑하는 태양 전지들(10)의 스트링의 상호연결을 예시하는 예시의 단면도를 나타낸다. 이들 예시들에 예시된 바와 같이, 상호연결부들(90)은 평탄한 단면 프로파일(도 6a), 구부러진 단면 프로파일(도 6b), 또는 루프화된(looped) 단면 프로파일(도 6c)을 가질 수 있다. 임의의 다른 적합한 단면 프로파일도 또한 이용될 수 있다. 구부러진 또는 루프화된 단면 프로파일들은, 평탄한 단면 프로파일에 비해, 기계적 컴플라이언스를 증가시킬 수 있다.
[0131] 도 6a 내지 도 6c에 예시된 예시들 그리고 그 이후의 도면들에서, 백 콘택 패드(30)는, 태양 전지(10)의 에지로부터 멀리 떨어져서, 후면의 중간 부근에 로케이팅된다. 이는 요구되는 것은 아니다. 콘택 패드(30)는 태양 전지의 후면 상의 임의의 적합한 로케이션에 포지셔닝될 수 있다. 예를 들어, 콘택 패드(30)는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 태양 전지(10)의 오버랩핑 에지에 인접하거나 또는, 오버랩핑 에지로부터 마주하는 에지에 인접하게 포지셔닝될 수 있다.
[0132] 도 7a 및 도 7b는, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 예시의 스트링의 전면도 및 후면도를 각각 나타낸다. 이러한 도면들에 나타낸 바와 같이, 2개 또는 그 초과의 상호연결부들(90)은 인접한 오버랩핑하는 태양 전지들을 상호연결하기 위해 서로 평행하게 배열될 수 있다. 예시된 예시에서, 상호연결부들(90)은, 자신의 장축들이 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 에지들에 수직으로 배향되는 리본들의 형태를 갖는다. 다른 예시(미도시)로서, 평행 상호연결부들(90)은, 자신의 장축들이 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 에지들에 평행하게 배향되는, 일직선으로 배열된 둘 또는 그 초과의 리본들의 형태를 가질 수 있다.
[0133] 도 8a 및 도 8b는, 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지들의 다른 예시의 스트링의 전면도 및 후면도를 각각 나타낸다. 도 9는, 직렬 연결 오버랩핑하는 태양 전지들의 또 다른 예시의 스트링의 후면도를 나타낸다. 도 8a, 도 8b, 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 상호연결부들(90)은 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 에지들의 길이에 대해 평행하게 배향된 그리고 그 길이를 따라 연장하는 리본들의 형태를 가질 수 있다.
[0134] 도 8a 및 도 8b에 예시된 예시의 상호연결부들(90)은, 도 4 및 도 5에 예시된 상호연결부들(70)과 유사하거나 동일하다. 도 8a 및 도 8b에 예시된 변형에서, 각각의 상호연결부(90)는 2개의 세트들의 탭(tab)들(75)을 포함하며, 여기서 각각의 세트의 탭들은 상호연결부의 장축의 마주하는 측(opposite side) 상에 포지셔닝된다. 이러한 상호연결부(90)는 2개의 오버랩핑하는 태양 전지들 사이에 포지셔닝되며, 여기서 일 측 상의 자신의 탭들(75)은 태양 전지들 중 하나의 전면 상의 버스 바(15)에 대한 전기적 콘택을 형성하고, 다른 측 상의 자신의 탭들(75)은 다른 태양 전지의 후면 상의 콘택 패드(30)에 대한 전기적 콘택을 형성한다. 또한, 도 8a 및 도 8b에 예시된 바와 같이, 상호연결부들(90)은 태양 전지들 중 하나가 고장나는 경우에 하나 또는 그 초과의 태양 전지들을 바이패싱하도록 구성된 바이패스 다이오드들에 대한 연결 포인트들을 제공하는 바이패스 다이오드 탭들(80)을 선택적으로 포함할 수 있다.
[0135] 도 9에 도시된 예시적인 상호연결부들(90)은, 상호연결부들의 기계적 컴플라이언스를 증가시키는 슬릿들 또는 개구부들(95)을 갖게 패터닝된 직사각형 리본들의 형태를 갖는다. 도시된 상호연결부들(90)은 또한, 태양 전지들에 본딩될 콘택 패드들(100)을 포함한다. 그러한 상호연결부들(90)은, 예를 들어, 폴리이미드 층들(예를 들어, Kapton 필름) 또는 다른 절연 층들 사이에 샌드위칭된 구리 리본들일 수 있거나, 그러한 구리 리본들을 포함할 수 있고, 그러한 샌드위칭 층들은 콘택 패드들(100)의 로케이션들에서 구리 리본을 노출시키도록 패터닝된다.
[0136] 전면 버스 바들(15) 및 백 콘택 패드들(30)을 포함하는 태양 전지들(10)과 관련하여 상호연결부들(90)의 사용이 전술되었지만, 그러한 상호연결부들(90)은 본원에서 설명된 태양 전지(10)의 변형들 중 임의의 변형과 조합하여 사용될 수 있다. 버스 바들(15)이 없거나, 백 콘택 패드들(30)이 없거나, 또는 둘 다 없는 변형들에서, 상호연결부들(90)은, 예를 들어, 전술된 바와 같이, 전기적으로 전도성인 접착제들을 사용하여 태양 전지들(10)에 본딩될 수 있다.
[0137] 이제 도 10을 참조하면, 여러 개의 태양 전지들(10)이, 기판에 부착되는 라미네이션 스택(105)에서 기판(50) 상에 배치될 수 있다. 라미네이션 스택은, 예를 들어, 태양 전지들과 기판 사이에 배치되는 열적으로 전도성인 밀봉층(110), 열적으로 전도성인 밀봉층 상에 배치되는 클리어 밀봉층(115), 및 클리어 밀봉층(115) 상에 배치되는 클리어 상단 시트(120)를 포함할 수 있다. 태양 전지들(10)은 전형적으로, 클리어 밀봉층(115) 내에, 클리어 밀봉층의 경계부에서 열적으로 전도성인 밀봉층(110)과 함께 배치된다.
[0138] 열적으로 전도성인 밀봉층(110)은, 태양 전지들(10)로부터 기판(50)으로의 열 전달을 용이하게 하기 위해서 그리고/또는 기판(50)에, 태양 전지들(10)에, 그리고 클리어 밀봉층(115)에 부착되도록 선택된 하나 또는 그 초과의 재료들을 포함한다. 밀봉층(110)의 재료는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄계 합금들에 부착되도록 선택될 수 있다. 열적으로 전도성인 밀봉층(110)은, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
[0139] 도시된 예에서, 열적으로 전도성인 밀봉층(110)은, 제 1 열적으로 전도성인 접착 층(125), 유전체 층(130), 및 제 2 열적으로 전도성인 접착 층(135)을 포함한다. 유전체 층(130)은 전형적으로, 주변 접착 층들보다 높은 온도에서 녹으며, 결과적으로 태양 전지들(10)과 기판(50) 사이의 물리적 및 전기적 콘택에 대한 장벽을 제공하는데, 이러한 장벽은, 이하에서 더 설명되는, 라미네이션 스택(105)을 기판(50)에 본딩시키는 라미네이션 프로세스를 견뎌낸다. 접착 층(125)은, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 열적으로 전도성인 폴리올레핀들을 포함할 수 있고 그리고, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 유전체 층(130)은, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 불소 중합체들(fluoropolymers)을 포함할 수 있다. 불소 중합체들은, 예를 들어, 불화 비닐 수지(PVF), 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ethylene tetrafluoroethylene), 및 이들의 혼합물들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 유전체 층(130)은, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 접착 층(135)은, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 열적으로 전도성인 폴리올레핀들을 포함할 수 있고 그리고, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
[0140] 열적으로 전도성인 밀봉층(110) 및 전술된 그의 컴포넌트 층들(125, 130, 및 135)을 위해서 임의의 다른 적합한 재료들 및 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 변형들에서는 유전체 층(130)이 없다. 그러한 변형들에서, 밀봉층(115)은, 예를 들어, 열적으로 전도성인 폴리올레핀의 단일 층일 수 있다.
[0141] 열적으로 전도성인 밀봉층(110)은 밀봉층에 입사하는 태양 복사에 실질적으로 반사성일 수 있다. 예를 들어, 밀봉층(110)의 재료들은 밀봉층(110)이 화이트로 보이게 만드는 피그먼트들을 포함할 수 있다. 그러한 반사성 밀봉층(110)은 라미네이션 스택(105)에 의해서 흡수되는 열을 감소시킬 수 있고, 이는 태양 전지들(10)이 동작하는 효율을 유리하게 개선시킬 수 있다. 부가적으로, 태양 전지들(10)이, 전술된 바와 같이, 핑거들을 포함하는 후면 금속배선을 갖는 HIT 태양 전지들인 경우, 그러면 그러한 반사성 밀봉층은, 흡수되지 않은 채 HIT 태양 전지를 투과한 광을, 부가적인 전류를 생성하기 위해서 광이 흡수될 수 있는 태양 전지 내로 다시 반사시킬 수 있고, 이는 태양 전지들이 동작하는 효율을 증가시킨다. 대안적으로, 열적으로 전도성인 밀봉층(110)은 밀봉층에 입사하는 태양 복사에 대해서 실질적으로 흡수성일 수 있다. 예를 들어, 밀봉층(110)의 재료들은 밀봉층(110)을 블랙으로 보이게 만드는 피그먼트들을 포함할 수 있다. 그러한 흡수성 밀봉층(110)은 라미네이션 스택(105)에 의해서 흡수되고 그 후에 기판(50)으로 전달되는 열을 증가시킬 수 있고, 이는, 수집된 열이 상업적으로 가치있을 경우 유리할 수 있다.
[0142] 다시 도 10을 참조하면, 클리어 밀봉층(115)은, 예를 들어, 클리어 폴리올레핀, 클리어 폴리이미드, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 임의의 다른 적합한 재료들 및 두께들이 클리어 밀봉층(115)에 대해서 사용될 수 있다.
[0143] 클리어 상단 시트(120)는, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 클리어 불소 중합체들을 포함할 수 있다. 불소 중합체들은, 예를 들어, 불화 비닐 수지(PVF), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 혼합물들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 클리어 상단 시트(120)는, 예를 들어, 약 0.01 그램/미터-데이(day)와 동일하거나 그 미만인 투습도(moisture transmission rate)를 갖도록 선택될 수 있다. 클리어 상단 시트(120)는, 예를 들어, 약 0.1 밀리미터 내지 약 1.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 임의의 다른 적합한 재료들 및 두께들이 클리어 상단 시트(120)에 대해서 사용될 수 있다.
[0144] 라미네이션 스택(105) 내의 태양 전지들(10)은, 본 명세서에 기재된 태양 전지들 중 임의의 것이거나 이를 포함할 수도 있으며, 본 명세서에 기재된 직렬 연결된 오버랩핑하는 태양 전지 스트링들의 구성들 중 임의의 것으로 배열될 수도 있다. 그러나, 임의의 적절한 태양 전지들 및 스트링 구성들이 라미네이션 스택(105) 내에 또한 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 10의 태양 전지들(10)은 슁글 패턴으로 오버랩핑된 것으로 도시되지만, 스택(105)에 배치된 태양 전지들은, 대신, 비-오버랩핑 방식으로 구성되고 관례적으로 태빙될(tabbed) 수도 있다.
[0145] 라미네이션 스택(105)의 컴포넌트 층들은, 기판(50) 상에 포지셔닝되고, 그 후, 예를 들어, 상승된 온도에서 그리고 라미네이션 스택(105) 및 기판(50)에 함께 가압하도록 지향된 압력의 적용을 이용하여 종래의 라미네이터에서 기판(50)에 본딩될 수도 있다. 이러한 라미네이션 프로세스 동안, 기판(50) 및/또는 라미네이션 스택(105)의 온도는, 예를 들어, 약 130 ℃ 내지 약 160 ℃로 상승될 수도 있다. 라미네이션 스택(105) 내의 태양 전지들이 비-오버랩핑 방식으로 구성되면, 라미네이션 프로세스 동안 적용된 압력은 예를 들어 약 1.0 기압일 수도 있다. 그러나, 발명자들은, 라미네이션 스택(105) 내의 태양 전지들이 오버랩핑 방식으로 구성되면, 예컨대 본 명세서에 설명된 바와 같이, 라미네이션 프로세스 동안 적용되는 최대 압력은 바람직하게는, 약 0.6 기압 또는 이 미만, 약 0.5 기압 또는 이 미만, 약 0.4 기압 또는 이 미만, 약 0.3 기압 또는 이 미만, 또는 약 0.2 기압 내지 약 0.6 기압일 수도 있음을 알아냈다.
[0146] 예를 들어, 오버랩핑된 태양 전지들이 실버 충진 전도성 에폭시와 같은 전도성 에폭시를 이용하여 서로 본딩되는 변형들에서, 서로에 대하여 태양 전지들에 가압할 압력을 적용하면서 에폭시를 경화시키는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 방식에서의 압력 하에서 전도성인 본드를 경화시키는 것은, 전도성 본드의 두께를 감소시킬 수도 있고, 그에 의해, 태양 전지들 사이의 전류 경로를 감소시키며, 그 결과, 태양 전지들의 스트링에서의 I2R 손실들을 감소시킨다. 일 접근법에서, 전도성 본드들은, 스트링이 기판에 라미네이팅되기 이전에, 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링을 제공하기 위한 압력 하에서 경화된다. 이러한 접근법에서, 전도성 본드들은, 예를 들어, 약 150 ℃ 내지 약 180 ℃의 온도에서, 그리고 예를 들어, 약 0.1 기압 내지 약 1.0 기압, 또는 약 0.1 기압 내지 0.5 기압, 또는 약 0.1 기압 내지 약 0.2 기압의 압력 하에서 경화될 수도 있다. 다른 접근법에서, 전도성 본드들은, 상술된 바와 유사한 라미네이션 프로세스 동안의 압력 하에서 경화된다. 이러한 접근법에서, 전도성 본드들은, 예를 들어, 약 140 ℃ 내지 약 170 ℃의 온도에서, 그리고 예를 들어, 약 0.1 기압 내지 약 1.0 기압, 또는 약 0.3 기압 내지 1 기압, 또는 약 0.5 기압 내지 1.0 기압의 압력 하에서 경화될 수도 있다. 일반적으로, 전도성 에폭시가 경화되는 온도가 더 높을수록 본드는 더 전도성이다.
[0147] 몇몇 변형들에서, 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링의 아래에 배치되는 하나 또는 그 초과의 라미네이션 층들 및/또는 기판은, 태양 전지들의 슁글드 스트링의 밑면에 대한 형상에 부합하는(conform) 표면을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 금속 기판은, 태양 전지들의 슁글드 스트링의 밑면의 형상에 부합하는 톱니(saw-tooth) 횡단면을 갖는 표면을 갖도록 패터닝될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기판과 태양 전지들 사이에 배치된 하나 또는 그 초과의 유전체 시트들은 그러한 부합 표면을 제공하도록 배열되거나 패터닝될 수도 있다. 예를 들어, 그러한 유전 시트들은, 슁글 패턴으로 오버랩핑되어 슁글드 태양 전지들의 밑면에 부합하는 상부 표면을 제공할 수도 있다. 부합 지원 표면을 갖는 태양 전지들의 슁글드 스트링을 지원하는 것은, 태양 전지들과 기판 사이의 열적 콘택을 개선시킬 수도 있다.
[0148] 바람직하게는, 본 명세서에 설명된 바와 같은 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링들을 포함하는 태양 에너지 콜렉터들은, 적도(equator)로부터 떨어진 태양 전지들의 노출된 에지들(예를 들어, 도 3a의 에지(12))로 배향될 수도 있다. 이러한 방식으로 배향된 슁글드 태양 전지들에 대해, 전지들 상의 태양 복사 입사는, 노출된 에지들이 아닌, 전지들의 상부 표면들만을 조명할 것이다. 이것은, 태양 전지들의 노출된 에지들 상의 태양 복사 입사가 효율적으로 전기로 변환되지 않았을 수도 있기 때문에, 콜렉터가 입사 태양 복사를 전기 전력으로 변환하는 효율성을 증가시킬 수도 있다.
[0149] 태양 전지들의 성능 특성들은, 전지들이 본질적으로 동일한 설계들을 갖는 경우조차 태양 전지들 간에 다를 수도 있다. 그러므로, 동일하게 조명되는 동일한 설계의 2개의 태양 전지들이 2개의 상이한 크기들의 전류들을 생성할 수도 있다. 그러나, 직렬 연결된 태양 전지들의 스트링에서, 모든 전지들은 동일한 전류를 처리해야 한다. 스트링 내의 전지들의 성능들 사이의 미스매칭들은 스트링의 전체 효율성을 감소시킨다. 이러한 문제는, 본 명세서에 설명된 바와 같은 오버랩핑하는 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링들을 이용하여 용이하게 해결될 수도 있다. 상술된 변형들 중 임의의 것에서, 인접한 태양 전지들에 의해 오버랩핑되지 않는 각각의 태양 전지의 구역은, 스트링 내의 다른 태양 전지들 전부의 전기 성능(예를 들어, 전류)을 매칭시키거나 실질적으로 매칭시키도록 선택될 수도 있다. 즉, 인접한 전지들 사이의 오버랩은, 각각의 태양 전지의 전기적 성능이 다른 태양 전지들의 전기적 성능과 실질적으로 매칭되도록, 각각의 태양 전지의 조명되는 구역을 변경하도록 조절될 수도 있다. 이것은 스트링의 전체 효율성을 개선할 수도 있다.
[0150] 이러한 개시는 예시적이며 제한이 아니다. 추가적인 변형들이 이러한 개시의 관점에서 당업자에게 명백해질 것이며, 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (139)

  1. 태양 에너지 수신기로서,
    기판; 및
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴(shingle pattern)으로 오버랩핑하게, 상기 기판상에 배치된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링
    을 포함하며, 상기 태양 전지들의 선형 열팽창 계수(linear coefficient of thermal expansion)는, 상기 기판의 선형 열팽창 계수와 약 20 x 10-6 또는 그 초과만큼 상이한, 태양 에너지 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양 전지들은 실리콘 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 백-콘택 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 백-콘택 태양 전지들 중 적어도 일부는, 상기 태양 전지의 후면상의 콘택들에 대한 전기적 연결을 상기 태양 전지의 전면의 오버랩핑된 부분에 제공하기 위해, 상기 태양 전지를 관통(pass through)하는 전도성 비아들을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 상기 태양 전지들 중 하나의 태양 전지의 전면과 다른 태양 전지의 후면 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 본드는 전기적으로 전도성인 에폭시로 형성되는, 태양 에너지 수신기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하고,
    인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들의 전기적 성능에 매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 에너지 수신기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양 전지들 각각은, 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 긴 측(side) 및 제 2 긴 측 그리고 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 형상들을 갖는, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형인 전면 및 후면을 갖는 실리콘 태양 전지이며, 상기 전면은 광에 의해 조명되며;
    태양 전지들 각각은 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴은, 상기 전면상에 배치되며, 실질적으로 상기 짧은 측들의 길이에 대해 상기 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거들 그리고 상기 핑거들의 단부들을 상호연결하고 상기 핑거들의 단부들을 상호연결하며 상기 제 1 긴 측에 평행하게 연장하며 상기 제 1 긴 측에 인접한 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하며; 그리고
    각각의 태양 전지는, 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하고 상기 제 2 긴 측에 인접한 하나 또는 그 초과의 콘택 패드들을 포함하며 상기 후면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 지구의 적도(earth's equator)로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 에너지 수신기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 금속 기판인, 태양 에너지 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄 기판인, 태양 에너지 수신기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 선형적으로 세장형이며;
    상기 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며; 그리고
    상기 태양 전지들의 스트링은 상기 기판의 장축(long axis)을 따라 로우(row)로 배열되며, 상기 태양 전지들의 장축들은 상기 기판의 장축에 수직으로 배향되는, 태양 에너지 수신기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 태양 전지들 각각은, 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 긴 측 및 제 2 긴 측 그리고 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 형상들을 갖는, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형인 전면 및 후면을 갖는 실리콘 태양 전지이며, 상기 전면은 광에 의해 조명되며;
    태양 전지들 각각은 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴은, 상기 전면에 배치되고, 실질적으로 상기 짧은 측들의 길이에 대해 상기 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거들 그리고 상기 핑거들의 단부들을 상호연결하며 상기 제 1 긴 측에 평행하게 연장하며 상기 제 1 긴 측에 인접한 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하며; 그리고
    각각의 태양 전지는, 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하고 상기 제 2 긴 측에 인접한 하나 또는 그 초과의 콘택 패드들을 포함하며 상기 후면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 하나의 태양 전지의 전면 버스 바 또는 콘택 패드들과 다른 태양 전지의 하나 또는 그 초과의 후면 콘택 패드들 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 적도로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 에너지 수신기.
  17. 제 15 항에 있어서,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하고,
    인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들의 전기적 성능에 매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 에너지 수신기.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링은, 태양 전지들의 제 1 스트링이며, 상기 태양 전지들의 제 1 스트링은,
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게, 상기 기판상에 배치된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 제 2 직렬 연결된 스트링; 및
    상기 제 1 및 제 2 스트링들을 직렬로 전기적으로 연결하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부(mechanically compliant electrical interconnect)
    를 포함하며, 상기 제 2 스트링에서의 태양 전지들의 선형 열팽창 계수는, 상기 기판의 선형 열팽창 계수와 약 20 x 10-6 또는 그 초과만큼 상이하며, 상기 제 2 스트링에서의 상기 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며, 상기 태양 전지들의 제 2 스트링은 상기 기판의 장축을 따라 로우로 배열되며, 상기 태양 전지들의 장축들은 상기 기판의 장축에 수직으로 배향되며, 상기 제 2 스트링은 상기 제 1 스트링과 일직선인, 태양 에너지 수신기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 상기 제 1 스트링의 단부에 로케이팅된 제 1 태양 전지의 전면의 일부에 본딩되고 그리고 제 2 스트링의 단부에 로케이팅된 제 2 태양 전지의 후면의 일부에 본딩되며,
    상기 제 2 태양 전지는, 상기 제 1 태양 전지의 전면측으로부터의 시야(view)로부터 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 숨기는(hide), 태양 에너지 수신기.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 태양 전지들 각각은, 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 긴 측 및 제 2 긴 측 그리고 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 형상들을 갖는, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형인 전면 및 후면을 갖는 실리콘 태양 전지이며, 상기 전면은 광에 의해 조명되며;
    태양 전지들 각각은 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴은, 상기 전면에 배치되며, 실질적으로 상기 짧은 측들의 길이에 대해 상기 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거들 그리고 상기 핑거들의 단부들을 상호연결하며 상기 제 1 긴 측에 평행하게 연장하며 상기 제 1 긴 측에 인접한 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하며; 그리고
    각각의 태양 전지는, 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하고 상기 제 2 긴 측에 인접한 하나 또는 그 초과의 콘택 패드들을 포함하며 상기 후면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 하나의 태양 전지의 전면 버스 바 또는 콘택 패드들과 다른 태양 전지의 하나 또는 그 초과의 후면 콘택 패드들 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 본드는 전기적으로 전도성인 실버 충진 에폭시(silver-filled epoxy)로 형성되는, 태양 에너지 수신기.
  23. 제 21 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 지구의 적도로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 에너지 수신기.
  24. 제 21 항에 있어서,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하고,
    인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들의 전기적 성능에 매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 에너지 수신기.
  25. 제 1 항의 상기 태양 에너지 수신기 및 상기 수신기상에 태양 복사(solar radiation)를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 응집 태양 에너지 콜렉터.
  26. 태양 전지들의 스트링으로서,
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열된 복수의 직렬 연결된 태양 전지들을 포함하며,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하며, 인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들의 전기적 성능에 매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 전지들의 스트링.
  27. 제 26 항에 있어서,
    매칭되는 전기적 성능은, 모든 태양 전지들이 균일하게(equally) 조명될 때 각각의 태양 전지에서 발생되는 전류인, 태양 전지들의 스트링.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 태양 전지들은 실리콘 태양 전지들인, 태양 전지들의 스트링.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 백-콘택 태양 전지들인, 태양 전지들의 스트링.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 백-콘택 태양 전지들 중 적어도 일부는, 상기 태양 전지의 후면상의 콘택들에 대한 전기적 연결을 상기 태양 전지의 전면의 오버랩핑된 부분에 제공하기 위해, 상기 태양 전지를 관통하는 전도성 비아들을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  32. 제 26 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 상기 태양 전지들 중 하나의 태양 전지의 전면과 다른 태양 전지의 후면 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 전지들의 스트링.
  33. 제 26 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 지구의 적도로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 전지들의 스트링.
  34. 제 26 항의 상기 태양 전지들의 스트링 및 수신기상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  35. 백-콘택 실리콘 태양 전지로서,
    광에 의해 조명될 전면;
    후면;
    실리콘 다이오드 졍션의 n-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들;
    상기 실리콘 다이오드 졍션의 p-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들; 및
    상기 p-콘택들 또는 상기 n-콘택들에 대한 하나 또는 그 초과의 전기적 연결들을 상기 전면의 에지 근처에 제공하기 위해 상기 후면으로부터 상기 전면으로 상기 태양 전지를 관통하는 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 비아들
    을 포함하는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 비아들의 상부 단부들을 전기적으로 상호연결하는, 상기 전면 상의 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 전면 및 후면은 마주하게 포지셔닝된 2개의 긴 측들 및 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 대응하는 직사각형 또는 실질적으로 직사각형 형상들을 가지며; 그리고 상기 비아들의 상부 단부들은 상기 전면의 긴 측을 따라 배열되는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 n-콘택들은, 상기 후면의 상기 짧은 측들에 대해 나란히(side-by-side) 배열되며 평행하게 연장하는 복수의 n-핑거들을 포함하며;
    상기 p-콘택들은 상기 후면의 상기 짧은 측들에 대해 나란히 배열되며 평행하게 연장하는 복수의 p-핑거들을 포함하며; 그리고
    상기 n-핑거들 및 p-핑거들은 맞물리는(interdigitated), 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 전면상에, 상기 비아의 상부 단부들을 전기적으로 연결하는 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 n-콘택들은, 각각의 n-핑거들의 마주하는 단부들이 n-핑거들 사이의 피치 거리(pitch distance)와 같은 거리만큼, 상기 긴 측들에 평행한 방향으로 오프셋되도록, 상기 후면의 상기 짧은 측들에 대해 각을 두고(at an angle) 서로 평행하게 연장하며 나란히 배열된 복수의 n-핑거들을 포함하며;
    상기 p-콘택들은, 각각의 p-핑거들의 마주하는 단부들이 p-핑거들 사이의 피치 거리와 같은 거리만큼, 상기 긴 측들에 평행한 방향으로 오프셋되도록, 상기 후면의 상기 짧은 측들에 대해 각을 두고 서로 평행하게 연장하며 나란히 배열된 복수의 p-핑거들을 포함하며; 그리고
    상기 n-핑거들 및 p-핑거들은 맞물리는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 전면상에, 상기 비아의 상부 단부들을 전기적으로 연결하는 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하는, 백-콘택 실리콘 태양 전지.
  42. 제 35 항의 상기 백-콘택 태양 전지 및 상기 태양 전지상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  43. 태양 전지들의 스트링으로서,
    광에 의해 조명될 전면; 후면; 다이오드 졍션의 n-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들; 다이오드 졍션의 p-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들을 포함하는, 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지; 및
    광에 의해 조명될 전면; 후면; 다이오드 졍션의 n-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 n-콘택들; 다이오드 졍션의 p-전도도 타입측을 전기적으로 콘택하는, 상기 후면 상의 하나 또는 그 초과의 p-콘택들을 포함하는, 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지
    를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지들은, 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면의 에지가 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면의 에지를 오버랩핑하게 포지셔닝되며, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 전지들의 스트링.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 백-콘택 실리콘 태양 전지는, 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 상기 후면상의 반대 극성의 콘택들에 대해 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 상기 p-콘택들 또는 상기 n-콘택들을 전기적으로 상호연결하기 위해, 자신의 후면으로부터 자신의 전면으로 상기 태양 전지를 관통하는, 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성인 비아들을 포함하며,
    상기 전도성 비아들의 상부 단부들은 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지에 의해 오버랩되는 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면의 영역에 위치되는, 태양 전지들의 스트링.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 전도성 비아들은, 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면과 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면 사이의 하나 또는 그 초과의 전도성 본드들에 의해 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 후면상의 콘택들에 전기적으로 연결되는, 태양 전지들의 스트링.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 전도성 본드들에 의해 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면상의 콘택들에 전기적으로 상호연결되며, 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 전면 상에서 상기 비아들의 상부 단부들을 전기적으로 상호연결하는 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 전도성 본드들은 전도성 에폭시로 형성되는, 태양 전지들의 스트링.
  48. 제 43 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 플렉서블한 상호연결부들(flexible interconnects)이 상기 제 2 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면상의 반대 극성의 전기적 콘택들에 대해 상기 제 1 백-콘택 실리콘 태양 전지의 후면상의 상기 p-콘택들 또는 상기 n-콘택들을 전기적으로 연결하는, 태양 전지들의 스트링.
  49. 제 43 항의 상기 태양 전지들의 스트링 및 상기 태양 전지상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 하나 또는 그 초과의 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  50. 태양 에너지 수신기로서,
    기판;
    상기 기판에 부착되는 열적으로 전도성인 밀봉층(encapsulant layer);
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층 상에 배치된 태양 전지들의 스트링;
    상기 태양 전지들의 스트링 상에 배치된 클리어 밀봉층(clear encapsulant layer); 및
    상기 클리어 밀봉층상에 배치된 클리어 상단 시트(clear top sheet)
    를 포함하며, 상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 피그먼트들(pigments)을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은, 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분(substantial portion)을 반사하는, 태양 에너지 수신기.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 적어도 일부는, HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는 실리콘 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  53. 제 50 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은, 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분을 흡수하는, 태양 에너지 수신기.
  54. 제 50 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 블랙(black)인, 태양 에너지 수신기.
  55. 제 50 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 화이트(white)인, 태양 에너지 수신기.
  56. 제 50 항에 있어서,
    상기 클리어 상단 시트는 미터-데이(meter-day) 당 약 0.01 또는 이 미만의 투습도(moisture transmission rate)를 갖는, 태양 에너지 수신기.
  57. 제 50 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 스트링은, 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열되는 복수의 태양 전지들을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  58. 태양 전지들의 스트링을 마련하는 방법으로서,
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 방식(shingled manner)으로 오버랩핑하고, 상기 태양 전지들을 직렬 연결하도록 선택된 로케이션들에서 인접한 태양 전지들의 오버랩핑된 부분들 사이에 비경화(uncured) 전기적으로 전도성인 에폭시가 배치되게, 복수의 태양 전지들을 배열하는 단계; 및
    상기 태양 전지들 사이에 전기적으로 전도성인 본드들을 형성하기 위해, 상기 전기적으로 전도성인 에폭시가 경화되도록 상기 태양 전지들의 온도를 상승시키면서 태양 전지들의 오버랩핑하는 단부들을 서로에 대해 가압(force)하기 위해 압력을 인가하는 단계
    를 포함하는, 태양 전지들의 스트링을 마련하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 에폭시를 경화한 이후에, 기판상의 층들의 스택에 태양 전지들의 스트링을 배치하는 단계; 및
    상기 기판에 상기 스택을 라미네이팅(laminating)하는 단계
    를 포함하는, 태양 전지들의 스트링을 마련하는 방법.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 에폭시를 경화하기 이전에, 기판상의 층들의 스택에 태양 전지들의 스트링을 배치하는 단계; 및
    상기 전기적으로 전도성인 에폭시를 경화하면서 상기 기판에 상기 스택을 라미네이팅하는 단계
    를 포함하는, 태양 전지들의 스트링을 마련하는 방법.
  61. 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법으로서,
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링을 형성하기 위해, 복수의 태양 전지들을 배열하는 단계;
    상기 기판상의 층들의 스택에 태양 전지들의 스트링을 배치하는 단계; 및
    상기 기판 및 상기 층들의 스택을 함께 가압하기 위해 약 0.6 기압(atmospheres) 이하의(not greater than) 압력을 인가하는 단계
    를 포함하는, 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 압력은 약 0.4 기압 또는 이 미만인, 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법.
  63. 제 61 항에 있어서,
    상기 압력은 약 0.2 내지 약 0.6 기압인, 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법.
  64. 제 61 항에 있어서,
    약 130℃ 내지 약 160℃의 온도로 상기 기판, 상기 층들의 스택, 또는 상기 기판과 상기 층들의 스택을 가열하는 단계를 포함하는, 기판에 태양 전지들을 라미네이팅하는 방법.
  65. 태양 전지로서,
    상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 및 제 2 긴 측들 및 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의되는 형상들을 갖는, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형 전면 및 후면을 갖는 실리콘 반도체 다이오드 ―상기 전면은 광에 의해 조명됨―;
    실질적으로 상기 짧은 측들의 길이에 대해, 상기 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거들을 포함하며 상기 전면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 전면 금속배선(metallization) 패턴; 및
    상기 후면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴
    을 포함하는, 태양 전지.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 전면 금속배선 패턴은 상기 핑거들을 상호연결하는 버스 바를 포함하지 않는, 태양 전지.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은, 실질적으로 상기 제 2 긴 측의 길이에 대해, 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되며 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드를 포함하는, 태양 전지.
  68. 제 66 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은, 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되며 상기 제 2 긴 측에 평행하게 배열되는, 둘 또는 그 초과의 개별(discrete) 콘택 패드들을 포함하는, 태양 전지.
  69. 제 65 항에 있어서,
    상기 전면 금속배선 패턴은 단지 하나의 버스 바를 포함하며, 상기 하나의 버스 바는, 실질적으로 상기 제 1 긴 측의 길이에 대해, 상기 제 1 긴 측에 대해 인접하게 포지셔닝되며 상기 제 1 긴 측 평행하게 연장되며, 상기 핑거들은 상기 버스 바에 부착되고 상기 버스 바에 의해 상호연결되는, 태양 전지.
  70. 제 69 항에 있어서,
    바이패스 전도체를 포함하며,
    상기 바이패스 전도체는, 자신의 장축에 수직이며 상기 버스 바의 폭보다 좁은 폭을 가지며, 둘 또는 그 초과의 핑거들을 상호연결하여 둘 또는 그 초과의 상호연결된 핑거들 각각으로부터 상기 버스 바로의 다중 전류 경로들을 제공하는, 태양 전지.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 바이패스 전도체는 상기 버스 바에 인접하게 포지셔닝되며 상기 버스 바에 평행하게 연장하는, 태양 전지.
  72. 제 69 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은, 실질적으로 상기 제 2 긴 측의 길이에 대해, 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드를 포함하는, 태양 전지.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 긴 측들에 수직으로 측정된 상기 후면 콘택 패드의 폭은, 상기 긴 측들에 수직으로 측정된 상기 버스 바의 폭과 대략적으로 매칭되는, 태양 전지.
  74. 제 69 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함하는, 태양 전지.
  75. 제 65 항에 있어서,
    상기 전면 금속배선 패턴은 상기 제 1 긴 측에 인접하게 포지셔닝된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함하고, 각각의 핑거는 상기 콘택 패드들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는, 태양 전지.
  76. 제 75 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은, 실질적으로 상기 제 2 긴 측의 길이에 대해, 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝되고 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하는 콘택 패드를 포함하는, 태양 전지.
  77. 제 75 항에 있어서,
    상기 후면 금속배선 패턴은 상기 제 2 긴 측에 인접하게 포지셔닝된 둘 또는 그 초과의 개별 콘택 패드들을 포함하는, 태양 전지.
  78. 제 65 항에 있어서,
    상기 태양 전지의 긴 측의 길이 대 상기 태양 전지의 짧은 측의 길이의 비는, 3 또는 이를 초과하는, 태양 전지.
  79. 제 65 항의 상기 태양 전지 및 상기 태양 전지상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  80. 태양 전지들의 스트링으로서,
    광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 상기 전면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함하는, 제 1 실리콘 태양 전지; 및
    광에 의해 조명될 전면, 후면, 및 상기 전면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함하는, 제 2 실리콘 태양 전지
    를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들은, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 후면의 에지가 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면의 에지와 오버랩핑하게 포지셔닝되며, 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 상기 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨지며 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되어 상기 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결하는, 태양 전지들의 스트링.
  81. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 금속배선 패턴은, 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면의 오버랩핑된 에지와 수직으로 배향된 복수의 핑거들을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  82. 제 81 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 금속배선 패턴은, 둘 또는 그 초과의 상호연결된 핑거들 각각으로부터 상기 제 2 실리콘 태양 전지에 본딩된 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 금속배선 패턴의 일부로 다중 전류 경로들을 제공하기 위해, 둘 또는 그 초과의 핑거들을 상호연결하는 바이패스 전도체를 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  83. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들은, 마주보게 포지셔닝된 2개의 긴 측들 및 마주보게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의되며 자신의 전면 및 후면이 직사각형 또는 실질적으로 직사각형인 동일한 또는 실질적으로 동일한 형상들을 가지며; 그리고
    상기 실리콘 태양 전지들의 오버랩핑 에지들은 상기 태양 전지들의 긴 측들에 의해 정의되는, 태양 전지들의 스트링.
  84. 제 83 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴은, 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 짧은 측들에 평행하게 배향된 복수의 핑거들을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  85. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 솔더(solder)로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  86. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 필름(film)으로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  87. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 페이스트(paste)로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  88. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 테이프(tape)로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  89. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 접착제(adhesive)로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  90. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 전기적으로 전도성인 솔더 본드(solder bond)에 의해 제공되는 것보다 기계적으로 더 많은 컴플라이언스(compliance)를 제공하는 전기적으로 전도성인 본딩 재료로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  91. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴의 일부는, 버스 바의 전류 수집 기능을 수행하기 위해, 상기 전면 금속배선 패턴의 핑거들을 상호연결하는 전기적으로 전도성인 본딩 재료로, 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 상기 후면 금속배선 패턴의 일부에 본딩되며; 그리고
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴은 버스 바를 포함하지 않는, 태양 전지들의 스트링.
  92. 제 80 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 상기 전면 금속배선 패턴은, 실질적으로 해당 에지의 길이에 대해, 상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면의 오버랩핑된 에지에 인접하게 포지셔닝되며 상기 오버랩핑된 에지에 평행하게 연장하는, 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하며; 그리고
    상기 제 1 실리콘 태양 전지의 전면 상의 상기 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들은, 상기 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨지며, 상기 제 1 및 제 2 실리콘 태양 전지들을 직렬로 전기적으로 연결하기 위해 상기 제 2 실리콘 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴에 본딩되는, 태양 전지들의 스트링.
  93. 제 92 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지 상의 상기 전면 금속배선 패턴은, 상기 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들에 부착된 핑거들을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  94. 제 92 항에 있어서,
    상기 제 1 실리콘 태양 전지 상의 상기 전면 금속배선 패턴은 바이 패스 전도체를 포함하며,
    상기 바이패스 전도체는, 자신의 장축에 수직이며 상기 버스 바 또는 콘택 패드들의 폭보다 좁은 폭을 가지며, 둘 또는 그 초과의 핑거들을 상호연결하여 둘 또는 그 초과의 상호연결된 핑거들 각각으로부터 상기 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들로의 다중 전류 경로들을 제공하는, 태양 전지들의 스트링.
  95. 제 94 항에 있어서,
    상기 바이패스 전도체는 상기 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨지는, 태양 전지들의 스트링.
  96. 제 94 항에 있어서,
    상기 바이패스 전도체는 상기 제 2 실리콘 태양 전지에 의해 숨겨지지 않는, 태양 전지들의 스트링.
  97. 제 80 항의 상기 태양 전지들의 스트링 및 상기 스트링상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  98. 태양 에너지 수신기로서,
    금속 기판; 및
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게, 상기 금속 기판상에 배치된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링
    을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  99. 제 98 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 상기 태양 전지들 중 하나의 태양 전지의 전면 상의 금속배선 패턴과 다른 태양 전지의 후면 상의 금속배선 패턴 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서 전기적으로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  100. 제 98 항에 있어서,
    상기 태양 전지들은 실리콘 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  101. 제 98 항에 있어서,
    상기 태양 전지들은 상기 금속 기판에 부착되는 라미네이션 스택에 배치되는, 태양 에너지 수신기.
  102. 제 98 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 선형적으로 세장형이며;
    상기 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며; 그리고
    상기 태양 전지들의 스트링은 상기 금속 기판의 장축을 따라 로우(row)로 배열되며, 상기 태양 전지들의 장축들은 상기 금속 기판의 장축에 수직으로 배향되는, 태양 에너지 수신기.
  103. 제 102 항에 있어서,
    상기 수신기는 단지 하나의 태양 전지들의 로우만을 갖는, 태양 에너지 수신기.
  104. 제 98 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 직렬 연결된 스트링은 태양 전지들의 제 1 스트링이며;
    상기 태양 에너지 수신기는, 인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열된 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 직렬 연결된 제 2 스트링을 포함하며, 상기 태양 전지들의 제 2 스트링은 상기 금속 기판상에 배치되는, 태양 에너지 수신기.
  105. 제 104 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 제 2 스트링의 단부에서 태양 전지상의 전면 금속배선 패턴에 대해, 상기 태양 전지들의 제 1 스트링의 단부에서 태양 전지 상의 후면 금속배선 패턴을 전기적으로 커플링하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부를 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  106. 제 105 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 선형적으로 세장형이며;
    상기 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며; 그리고
    상기 태양 전지들의 제 1 및 제 2 스트링들은 상기 금속 기판의 장축을 따라 로우로 일직선으로(in line) 배열되며, 상기 태양 전지들의 장축들은 상기 금속 기판의 장축에 수직으로 배향되는, 태양 에너지 수신기.
  107. 제 98 항의 상기 태양 에너지 수신기 및 상기 수신기상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  108. 태양 전지들의 스트링으로서,
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열되며 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 영역들에 만들어진 태양 전지들 사이의 전기적 연결부들에 의해 직렬로 연결되는, 제 1 그룹의 태양 전지들;
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하게 배열되며 인접한 태양 전지들의 오버랩핑 영역들에 만들어진 태양 전지들 사이의 전기적 연결부들에 의해 직렬로 연결되는, 제 2 그룹의 태양 전지들; 및
    직렬로, 제 1 그룹의 태양 전지들을 제 2 그룹의 태양 전지들에 전기적으로 커플링하는 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부
    를 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  109. 제 108 항에 있어서,
    상기 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 상기 제 2 그룹의 태양 전지들의 단부에서 태양 전지상의 전면 금속배선 패턴에 대해 상기 제 1 그룹의 태양 전지들의 단부에서 태양 전지 상의 후면 금속배선 패턴을 전기적으로 커플링하는, 태양 전지들의 스트링.
  110. 제 108 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 태양 전지들은 단일 로우로 일직선으로 배열되며, 상기 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부에 의해 상호연결되는 2개 그룹의 태양 전지들 사이의 갭은 약 5 밀리미터 또는 이 미만의 폭을 갖는, 태양 전지들의 스트링.
  111. 제 108 항에 있어서,
    상기 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는 링크된 평탄한 타원형들(linked flattened ovals)의 형태를 갖는 금속 리본을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  112. 제 108 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 태양 전지들은 단일 로우로 일직선으로 배열되며; 그리고
    상기 기계적으로 컴플라이언트한 전기적 상호연결부는, 상기 태양 전지들의 로우의 장축에 수직으로 배향되고 상기 제 1 그룹의 태양 전지들의 단부에서 태양 전지 상의 후면 금속배선 패턴에 그리고 상기 제 2 그룹의 태양 전지들의 단부에서 태양 전지 상의 전면 금속배선 패턴에 전기적으로 커플링되는, 금속 리본을 포함하는, 태양 전지들의 스트링.
  113. 제 108 항의 상기 태양 전지들의 스트링 및 상기 스트링상에 태양 복사를 응집시키도록 배열된 광학 엘리먼트들을 포함하는 응집 태양 에너지 콜렉터.
  114. 태양 에너지 수신기로서,
    선형적으로 세장형인 기판;
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하고 태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들이 이들이 오버랩하는 영역에서 직렬로 연결되게, 상기 기판의 장축에 평행한 로우로 상기 기판상에 배치되는, 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 제 1 스트링;
    인접한 태양 전지들의 단부들이 슁글 패턴으로 오버랩핑하고 태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들이 이들이 오버랩하는 영역에서 직렬로 연결되게, 상기 기판의 장축에 평행한 로우로 상기 기판상에 배치되는, 둘 또는 그 초과의 태양 전지들의 제 2 스트링 ―상기 제 2 스트링은 상기 제 1 스트링과 일적선으로 배열됨―; 및
    상기 제 1 및 제 2 스트링들을 직렬로 전기적으로 연결하기 위해, 상기 제 1 스트링의 단부에서의 제 1 태양 전지와 제 2 스트링의 인접한 단부에서의 제 2 태양 전지 사이에 로케이팅되며 이들을 전기적으로 연결하는, 플렉스 회로(flex-circuit)
    를 포함하고, 상기 태양 전지들의 선형 열팽창 계수는, 상기 기판의 선형 열팽창 계수와 약 20 x 10-6 또는 그 초과만큼 상이한, 태양 에너지 수신기.
  115. 제 114 항에 있어서,
    상기 태양 전지들은 실리콘 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  116. 제 115 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  117. 제 115 항에 있어서,
    상기 실리콘 태양 전지들 중 적어도 일부는 백-콘택 태양 전지들인, 태양 에너지 수신기.
  118. 제 117 항에 있어서,
    상기 백-콘택 태양 전지들중 적어도 일부는, 상기 태양 전지의 후면상의 콘택들에 대한 전기적 연결을 상기 태양 전지의 전면의 오버랩핑된 부분에 제공하기 위해, 상기 태양 전지를 관통하는 전도성 비아들을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  119. 제 114 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 상기 태양 전지들 중 하나의 태양 전지의 전면과 다른 태양 전지의 후면 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  120. 제 119 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 본드는 전기적으로 전도성인 에폭시로 형성되는, 태양 에너지 수신기.
  121. 제 114 항에 있어서,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하고,
    인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들이 전류-매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 에너지 수신기.
  122. 제 114 항에 있어서,
    상기 플렉스 회로는, 상기 제 1 태양 전지의 전면의 부분에 본딩되며 그리고 상기 제 2 태양 전지의 후면의 부분에 본딩되며, 상기 제 2 태양 전지는 상기 제 1 태양 전지의 전면측으로부터의 시야로부터 상기 플렉스 회로를 숨기는, 태양 에너지 수신기.
  123. 제 114 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 지구의 적도로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 에너지 수신기.
  124. 제 114 항에 있어서,
    상기 기판은 금속 기판인, 태양 에너지 수신기.
  125. 제 124 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄 기판인, 태양 에너지 수신기.
  126. 제 114 항에 있어서,
    상기 플렉스 회로는 얇은 절연성 시트 사이에 샌드위치된 금속 리본을 포함하며, 상기 금속 리본은 자신의 기계적 컴플라이언스를 증가시키도록 패터닝되며, 상기 절연성 시트들은 상기 태양 전지들의 제 1 및 제 2 스트링들에 대한 전기적 콘택을 만드는 금속 리본의 부분들을 노출시키도록 패터닝되는, 태양 에너지 수신기.
  127. 제 114 항에 있어서,
    상기 태양 전지들 각각은 선형적으로 세장형이며, 자신의 장축이 상기 기판의 장축에 수직하게 배향되는, 태양 에너지 수신기.
  128. 제 127 항에 있어서,
    상기 태양 전지들 각각은, 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 제 1 긴 측 및 제 2 긴 측 그리고 상기 태양 전지의 마주하게 포지셔닝된 2개의 짧은 측들에 의해 정의된 형상들을 갖는, 직사각형 또는 실질적으로 직사각형인 전면 및 후면을 갖는 실리콘 태양 전지이며, 상기 전면은 광에 의해 조명되며;
    태양 전지들 각각은 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 전기적으로 전도성인 전면 금속배선 패턴은, 상기 전면에 배치되고, 실질적으로 상기 짧은 측들의 길이에 대해 상기 짧은 측들에 평행하게 연장하는 복수의 핑거들 및 상기 핑거들의 단부들을 상호연결하고 상기 제 1 긴 측에 평행하게 연장하며 상기 제 1 긴 측에 인접한 버스 바 또는 복수의 콘택 패드들을 포함하며; 그리고
    각각의 태양 전지는, 상기 제 2 긴 측에 평행하게 연장하며 상기 제 2 긴 측에 인접한 하나 또는 그 초과의 콘택 패드들을 포함하며 상기 후면상에 배치되는 전기적으로 전도성인 후면 금속배선 패턴을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  129. 제 128 항에 있어서,
    태양 전지들의 인접한 오버랩핑 쌍들은, 이들이 하나의 태양 전지의 전면 버스 바 또는 콘택 패드들과 다른 태양 전지의 하나 또는 그 초과의 후면 콘택 패드들 사이의 전기적으로 전도성인 본드에 의해 오버랩하는 영역에서, 전기적으로 직렬로 연결되는, 태양 에너지 수신기.
  130. 제 129 항에 있어서,
    태양 전지들의 노출된 에지들이 적도로부터 멀어지게 배향되도록, 자신의 전면이 다른 태양 전지에 의해 오버랩핑된 부분을 갖는 각각의 태양 전지에 대해, 오버랩핑된 전면 부분이 커버되지 않은 전면 부분보다 지구의 적도에 더 가깝도록 배향된 스트링을 갖는 태양 에너지 콜렉터에서의 동작을 위해 포지셔닝되는, 태양 에너지 수신기.
  131. 제 129 항에 있어서,
    각각의 태양 전지는, 광에 의해 조명될 전면을 포함하고,
    인접한 태양 전지에 의해 오버랩되지 않는 각각의 태양 전지의 전면의 구역의 크기는, 상기 태양 전지들이 전류-매칭하는 방식으로 상기 스트링을 통해 변하는, 태양 에너지 수신기.
  132. 제 129 항에 있어서,
    상기 플렉스 회로는 얇은 절연성 시트들 사이에 샌드위치된 금속 리본을 포함하며, 상기 금속 리본은 자신의 기계적 컴플라이언스를 증가시키도록 패터닝되며, 상기 절연성 시트들은 상기 태양 전지들의 제 1 및 제 2 스트링들에 대한 전기적 콘택을 만드는 금속 리본의 부분들을 노출시키도록 패터닝되는, 태양 에너지 수신기.
  133. 제 114 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 태양 전지들 사이에 배치되며 피그먼트들을 포함하는, 열적으로 전도성인 밀봉층을 포함하는, 태양 에너지 수신기.
  134. 제 133 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은, 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분을 반사하는, 태양 에너지 수신기.
  135. 제 134 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 적어도 일부는, HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는 실리콘 태양 전지들이며, 각각의 HIL 태양 전지는 상기 태양 전지에 의해 흡수되지 않은 태양 복사가 상기 밀봉층상에 입사되게 투과될 수 있는 후면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 밀봉층은 상기 후면 금속배선 패턴을 통해 상기 태양 전지로 이러한 입사 태양 복사를 다시 반사시키도록 배열되는, 태양 에너지 수신기.
  136. 제 133 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 그 위에 입사하는 태양 복사의 상당 부분을 반사하는, 태양 에너지 수신기.
  137. 제 133 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 블랙인, 태양 에너지 수신기.
  138. 제 133 항에 있어서,
    상기 열적으로 전도성인 밀봉층은 화이트인, 태양 에너지 수신기.
  139. 제 138 항에 있어서,
    상기 태양 전지들의 적어도 일부는 HIT(heterojunction with intrinsic thin layer) 구조를 포함하는 실리콘 태양 전지들이며, 각각의 HIL 태양 전지는 상기 태양 전지에 의해 흡수되지 않은 태양 복사가 상기 밀봉층상에 입사되게 투과될 수 있는 후면 금속배선 패턴을 포함하며, 상기 밀봉층은 상기 후면 금속배선 패턴을 통해 상기 태양 전지로 이러한 입사 태양 복사를 다시 반사시키도록 구성되는, 태양 에너지 수신기.
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