KR20150132278A

KR20150132278A - 반도체들을 위한 적응가능 독립 금속 물품

Info

Publication number: KR20150132278A
Application number: KR1020157028331A
Authority: KR
Inventors: 스티브 바바얀; 로버트 브레이너드; 아빈드 차리; 알레잔드로 데 라 푸엔터 보른브로크; 벤카테산 무라리; 고팔 프라부; 아서 룬딘; 벤카테스와란 수바라만; 데이비드 테너; 동 수
Original assignee: 지티에이티 코포레이션
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-11-25
Also published as: EP2973741A4; KR102215506B1; EP2973741A1; BR112015022204B1; MY186052A; US8936709B2; JP2016510955A; BR112015022204A2; CN105027299A; CN105027299B; JP6417387B2; WO2014158585A1; US20140262793A1

Abstract

독립 금속 물품, 및 제조 방법이 개시되며, 금속 물품은 전기 전도성 맨드렐 상에 전기주조된다. 금속 물품은 광전지 셀에 대한 전기 도관의 역할을 하도록 구성되는 복수의 전기주조된 요소들을 갖는다. 제 1 전기주조된 요소는 a) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 불균일한 폭, b) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 도관 방향의 변화, c) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 확장 세그먼트, d) 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소의 제 2 폭과 상이한 제 1 폭, e) 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소의 제 2 높이와 상이한 제 1 높이, 및 f) 텍스처링되는 상단 표면 중 적어도 하나를 갖는다.

Description

반도체들을 위한 적응가능 독립 금속 물품{ADAPTABLE FREE-STANDING METALLIC ARTICLE FOR SEMICONDUCTORS}

관련 출원들

본 출원은 발명의 명칭이 “Adaptable Free-Standing Metallic Article for Semiconductors”이고 2013년 11월 13일에 출원된 미국 특허 출원 제14/079,540호에 대한 우선권을 주장하며; 이는 발명의 명칭이 “Free-Standing Metallic Article for Semiconductors”이고 2013년 3월 13일에 출원된 바바얀(Babayan) 등의 미국 특허 출원 제13/798,123호의 일부 계속 출원이며, 그 둘 다는 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 이로써 참고문헌으로 통합된다. 본 출원은 또한 발명의 명칭이 “Free-Standing Metallic Article With Expansion Segment”이고 2013년 11월 13일에 출원된 브레이나드(Brainard) 등의 미국 특허 출원 제14/079,544호와 관련되며, 이는 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 이로써 참고문헌으로 통합된다.

태양 전지는 광자들을 전기 에너지로 변환하는 디바이스이다. 전지에 의해 생성되는 전기 에너지는 반도체 재료에 결합되는 전기 컨택트들을 통해 수집되고, 모듈에서 다른 광전자 셀들과의 상호연결들을 통해 라우팅된다. 태양 전지의 “표준 전지”모델은 인입 태양 에너지를 흡수하고 그것을 전기 에너지로 변환하기 위해 사용되며, 반사 방지 코팅(ARC) 층 아래, 및 금속 백시트 위에 배치되는 반도체 재료를 갖는다. 전기 컨택트는 전형적으로 파이어 스로우 페이스트로 반도체 표면에 제조되며, 이는 페이스트가 ARC 층을 통해 확산되고 전지의 표면과 접촉하도록 가열되는 금속 페이스트이다. 페이스트는 일반적으로 한 세트의 핑거들 및 버스 바들로 패턴화되며, 이는 그 다음 모듈을 생성하기 위해 다른 전지들에 리본으로 솔더링될 것이다. 태양 전지의 다른 타입은 투명 전도성 산화물 층들(TCO's) 사이에 샌드위치되는 반도체 재료를 가지며, 이는 그 다음 또한 핑거/버스 바 패턴으로 구성되는 전도성 페이스트의 최종 층으로 코팅된다.

전지들의 이러한 타입들 둘 다에서, 전형적으로 은인 금속 페이스트는 수평 방향(전지 표면과 평행)으로 전류 흐름을 가능하도록 작용하여, 태양 전지들 사이의 연결들이 모듈의 생성 쪽으로 이루어지는 것을 허용한다. 태양 전지 금속화는 은 페이스트를 전지 상에 스크린 인쇄하고, 페이스트를 경화하고, 그 다음 스크린 인쇄 버스 바들에 걸쳐 리본을 솔더링함으로써 가장 일반적으로 수행된다. 그러나, 은은 태양 전지의 다른 구성요소들에 비해 고가이고, 전체 비용의 높은 퍼센트에 기여할 수 있다.

은 비용을 감소시키기 위해, 태양 전지들을 금속화하는 대체 방법들이 본 기술에 공지되어 있다. 예를 들어, 구리를 태양 전지 위에 직접 도금함으로써, 은을 구리로 대체하는 시도가 이루어졌다. 그러나, 구리 도금의 결점은 구리를 갖는 전지의 오염이며, 이는 신뢰성에 영향을 준다. 도금 처리량 및 수율은 시드 층들을 증착하는 단계, 마스크들을 도포하는 단계, 원하는 패턴들을 형성하기 위해 도금된 영역들과 떨어져 에칭하거나 레이저 스크라이빙하는 단계와 같은, 도금을 위해 요구되는 많은 단계들로 인해 전지 상에 직접 도금할 때 문제들일 수도 있다. 태양 전지들 상에 전기 도관들을 형성하기 위한 다른 방법들은 전기 전도성 와이어들을 감싸는 평행 와이어들 또는 폴리머 시트들의 배열들을 이용하는 단계, 및 그들을 전지 상에 놓는 단계를 포함한다.

본 명세서에 개시되는 본 발명의 측면들 및 실시예들 각각은 단독으로 또는 서로 결합하여 사용될 수 있다. 측면들 및 실시예들은 이제 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에서 대표적인 전기주조 맨드렐의 사시도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 독립 전기주조된 금속 물품을 제조할 시의 대표적인 단계들의 단면도들을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 금속 물품들의 2개의 실시예들의 상면도들이다.
도 3c는 도 3b의 단면 A-A의 단면도이다.
도 3d 및 도 3e는 도 3b의 단면의 더 추가 실시예들의 부분 단면도들이다.
도 3f 및 도 3g는 상호연결 요소들을 갖는 금속 물품들의 실시예들의 상면도들이다.
도 4는 일 실시예에서, 적응가능 특징들을 갖는 금속 물품의 상면도를 제공한다.
도 5는 도 4의 섹션 C의 대표적인 부분 단면이다.
도 6은 일 실시예에서, 상호연결 영역의 상세한 상면도이다.
도 7a 및 도 7b는 임의의 실시예들에서, 도 4의 섹션 D의 수직 단면들이다.
도 8은 적응가능 특징들의 실시예들에 있어서, 광전지 셀의 전면 측면에 대한 금속 물품의 상면도를 도시한다.
도 9는 그것의 길이를 따라 테이퍼드 폭을 갖는 대표적인 격자 선의 상세한 상면도이다.
도 10a 내지 도 10e는 확장 세그먼트들의 다양한 실시예들의 간략한 개략도들이다.
도 11은 적응가능 특징들의 실시예들에 있어서, 광전지 셀의 후면 측면에 대한 금속 물품의 상면도를 도시한다.
도 12는 대표적인 전면 메쉬와 후면 메쉬 사이의 셀 간 상호연결을 예시한다.
도 13은 모듈 어셈블리를 형성하는, 금속 물품들을 갖는 대표적인 광전지 셀들을 도시한다.
도 14는 본 개시의 금속 물품들을 사용하여 광전지 모듈들을 형성하는 대표적인 방법의 흐름도이다.

태양 전지들의 금속화는 종래에 전지의 표면 상의 스크린 인쇄 은 페이스트들, 및 솔더 코팅된 리본들을 이용하는 셀 간 상호연결들로 달성된다. 금속 도관의 주어진 종횡비에 대해, 전기 저항은 그것의 풋프린트에 반비례한다. 그러므로, 전지 금속화 또는 셀 간 상호연결 설계는 통상 가장 최적화된 태양 전지 모듈 전력 출력에 대한 음영과 저항 사이의 균형을 유지한다. 또한 그리드들 또는 메쉬들로 언급되는, 본 개시의 금속 물품들은 종래의 은 페이스트 및 솔더 코팅된 리본들을 대체하고 기능 요건들 사이의 균형들을 종래에 요구하는 인자들의 분리를 허용하는 적응가능 특징들을 갖기 위해 사용될 수 있다.

바바얀 등의 미국 특허 출원 제13/798,123호에서, 광전지 셀들과 같은 반도체들에 대한 전기 도관들은 전기주조된 독립 금속 물품으로 제작된다. 금속 물품들은 태양 전지로부터 개별적으로 제조되고 단일 피스로서 안정되게 전사되고 반도체 디바이스에 용이하게 정렬될 수 있는 핑거들 및 버스 바들과 같은 다수의 요소들을 포함할 수 있다. 금속 물품의 요소들은 전기주조 공정에서 서로 일체로 형성된다. 금속 물품은 전기주조 맨드렐에서 제조되며, 이는 태양 전지 또는 다른 반도체 디바이스에 맞추어지는 패턴화된 금속 층을 생성한다. 예를 들어, 금속 물품은 태양 전지에 대한 음영을 최소화하는 을 가진 격자 선들을 가질 수 있다. 금속 물품은 전지 금속화, 셀 간 상호연결 및 모듈 제조를 위해 종래의 버스 바 금속화 및 리본 스트링잉을 대체할 수 있다. 처리 단계들 사이에서 안정되게 전사될 수 있는 독립 구성요소로서 광전지 셀에 대한 금속화 층을 생성하는 능력은 재료 비용들 및 제조에서 다양한 장점들을 제공한다.

도 1은 미국 특허 출원 제13/798,123호의 일 실시예에서 대표적인 전기주조 맨드렐(100)의 일부의 사시도를 도시한다. 맨드렐(100)은 스테인리스강, 구리, 양극 알루미늄, 티타늄, 또는 몰리브덴, 니켈, 니켈-철 합금(예를 들어, 인바), 구리, 또는 이러한 금속들의 임의의 조합들과 같은 전기 전도성 재료로 제조될 수 있고, 높은 도금 전류들을 허용하고 높은 처리량을 가능하게 하는 충분한 영역으로 설계될 수 있다. 맨드렐(100)은 패턴 요소들(110 및 112)을 포함하는 미리 형성된 패턴을 가진 외부 표면(105)을 갖고 전기 도관 요소의 원하는 형상이 제조되도록 맞춤화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 패턴 요소들(110 및 112)은 직사각형 단면을 갖는 홈들 또는 트렌치들이지만, 다른 실시예들에서, 패턴 요소들(110 및 112)은 다른 단면 형상들을 가질 수 있다. 패턴 요소들(110 및 112)은 그리드 타입 패턴을 형성하기 위해 교차 세그먼트들로 도시되며, 평행 라인들의 세트들은 이러한 실시예에서 서로 수직으로 교차한다.

패턴 요소들(110)은 높이 'H' 및 폭 'W'를 가지며, 높이 대 폭 비는 종횡비를 정의한다. 금속 물품을 형성하기 위해 맨드렐(100)에서 패턴 요소들(110 및 112)을 사용함으로써, 전기주조된 금속 부분들은 광전지 응용들에 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 종횡비는 태양 전지의 음영 제약들을 충족시키기 위해, 원하는 대로 대략 0.01과 대략 10 사이일 수 있다.

패턴 요소들의 단면 형상 및 세로 레이아웃뿐만 아니라, 종횡비는 전기 전류 용량, 직렬 저항, 음영 손실들, 및 전지 레이아웃과 같은 원하는 사양들을 충족시키기 위해 설계될 수 있다. 임의의 전기주조 공정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 물품은 전기도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 특히, 전기도금이 일반적으로 등방성 공정이기 때문에, 부분들의 형상을 맞춤화하기 위해 전기 도금을 패턴 맨드렐에 한정하는 것은 효율을 최대화하는 중요한 개선이다. 더욱이, 임의의 단면 형상들은 그들을 반도체 표면 상에 배치할 때 불안정할 수 있지만, 맨드렐의 사용을 통해 제조될 수 있는 맞춤형 패턴들은 이러한 도관들에 안정성을 제공하기 위해 상호연결 라인들과 같은 특징들을 허용한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 미리 형성된 패턴들은 교차 라인들을 갖는 연속 그리드로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 기계적 안정성을 그리드를 형성하는 복수의 전기주조된 요소들에 제공할뿐만 아니라, 전류가 더 많은 도관들 위에 확산되므로 낮은 직렬 저항을 가능하게 한다. 그리드 타입 구조는 전지의 강건성을 증가시킬 수도 있다. 예를 들어, 그리드의 일부 부분이 파손되거나 비기능성이면, 전기 전류는 그리드 패턴의 존재로 인해 파손된 영역 주위에서 흐를 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 미국 특허 출원 제13/798,123호에 개시된 바와 같이, 맨드렐을 사용하여 금속 층 피스를 제조할 시의 대표적인 단계들의 간략한 단면도들이다. 도 2a에서, 패턴 요소들(110 및 115)을 갖는 맨드렐(102)이 제공된다. 패턴 요소(115)는 맨드렐(102)의 외부 표면(105)을 향해 더 넓어지는, 테이퍼링되는 수직 단면을 갖는다. 테이퍼드 수직 단면은 전기 전도도를 개선하기 위해 금속의 양을 증가시키는 것, 또는 맨드렐(102)로부터의 전기주조된 피스의 제거를 원조하는 것과 같은, 임의의 기능 이득들을 제공할 수 있다. 맨드렐(102)은 전기주조 공정을 받으며, 대표적인 전기주조된 요소들(150, 152 및 154)은 도 2b에 도시된 바와 같은 패턴 요소들(110 및 115) 내에 형성된다. 전기주조된 요소들(150, 152 및 154)은 예를 들어 구리만, 또는 구리의 합금들일 수 있다. 다른 실시예들에서, 니켈의 층은 니켈이 완성된 반도체 디바이스의 구리 오염에 대해 배리어를 제공하도록 우선 맨드렐(102) 위로 도금된 다음에 구리로 도금될 수 있다. 추가 니켈 층은 도 2b 내의 전기주조된 요소(150) 상에서 니켈 층(160)에 의해 도시된 바와 같이, 구리를 캡슐화하기 위해 전기주조된 요소들의 상단 위에 선택적으로 도금될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다수의 층들은 제조될 금속 물품의 필요한 성질들을 달성하기 위해 원하는 대로 다양한 금속들을 사용하여, 패턴 요소들(110 및 115) 내에서 도금될 수 있다.

도 2b에서, 전기주조된 요소들(150 및 154)은 맨드렐(102)의 외부 표면(105)과 동일 높이로 형성되는 것으로서 도시된다. 전기주조된 요소(152)는 요소들이 과도금될 수 있는 다른 실시예를 예시한다. 전기주조된 요소(152)에 대해, 전기도금은 금속이 맨드렐(102)의 표면(105) 위에 연장될 때까지 계속된다. 전형적으로 전기주조의 등방성 성질로 인해 원형 상단으로 형성하는 과도금된 부분은 맨드렐(102)로부터의 전기주조된 요소(152)의 추출을 용이하게 하는 핸들의 역할을 할 수 있다. 전기주조된 요소(152)의 원형 상단은 예를 들어 광 수집을 원조하는 굴절 표면임으로써 광전지 셀에 광학적 장점들을 제공할 수도 있다. 도시되지 않은 더 다른 실시예들에서, 금속 물품은 미리 형성된 패턴들(110 및 115) 내에 형성되는 것들에 더하여, 버스 바와 같은, 맨드렐 표면(105)의 위에 형성되는 부분들을 가질 수 있다.

도 2c에서, 전기주조된 요소들(150, 152 및 154)은 독립 금속 물품(180)으로 맨드렐(102)로부터 제거된다. 도 2a 내지 도 2c는 3개의 상이한 타입들의 전기주조된 요소들(150, 152 및 154)을 증명한다는 점을 주목한다. 다양한 실시예들에서, 맨드렐(102) 내의 전기주조된 요소들은 동일한 타입의 모두일 수 있거나, 전기주조된 패턴들의 상이한 조합들을 가질 수 있다. 금속 물품(180)은 도 1의 크로스 부재 패턴들(112)에 의해 형성될 바와 같이, 교차 요소들(190)을 포함할 수 있다. 교차 요소들(190)은 서로 정렬되는 개별 요소들(150, 152 및 154)을 유지하는 동안 그것이 다른 처리 단계들에 용이하게 전사될 수 있도록 금속 물품(180)을 단일 독립 피스로 제조하는 것을 원조할 수 있다. 추가 처리 단계들은 독립 금속 물품(180)에 대한 코팅 단계들 및 그것을 반도체 디바이스에 통합하는 조립 단계들을 포함할 수 있다. 반도체의 금속 층이 독립 피스로 제조함으로써, 전체 반도체 어셈블리의 제조 수율들은 금속 층의 수율들에 영향을 받지 않을 것이다. 게다가, 금속 층은 다른 반도체 층들로부터 분리된 온도들 및 공정들을 받을 수 있다. 예를 들어, 금속 층은 반도체 어셈블리의 나머지에 영향을 미치지 않는 고온 공정들 또는 화학조들을 겪을 수 있다.

금속 물품(180)이 도 2c에서 맨드렐(102)로부터 제거된 후에, 맨드렐(102)은 추가 부분들을 제조하기 위해 재사용될 수 있다. 맨드렐(102)을 재사용할 수 있는 것은 전기도금이 태양 전지 상에 직접 수행되는 현재 기술들과 비교하여 상당한 비용 감소를 제공한다. 직접적인 전기도금 방법들에서, 마스크들 또는 맨드렐들은 전지 자체 상에 형성되고, 따라서 모든 전지 상에서 구축되고 종종 파괴되어야 한다. 재사용가능 맨드렐을 갖는 것은 패턴화를 필요로 하고 그 다음에 반도체 디바이스를 도금하는 기술들과 비교하여 처리 단계들을 감소시키고 비용을 절약한다. 다른 종래의 방법들에서, 얇은 인쇄 시드 층은 도금 공정을 시작하기 위해 반도체 표면에 도포된다. 그러나, 시드 층 방법들은 낮은 처리량들을 야기한다. 대조적으로, 본 명세서에 설명된 바와 같은 재사용가능 맨드렐 방법들은 고전류 능력을 허용하는 두꺼운 금속의 맨드렐들을 이용할 수 있어, 높은 도금 전류들 및 따라서 높은 처리량들을 야기한다. 금속 맨드렐 두께들은 예를 들어 0.2 내지 5 mm 사이일 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 설명되는 전기주조 맨드렐들에 의해 제조될 수 있는 대표적인 금속 층들(300a 및 300b)의 상면도들을 예시한다. 금속 층들(300a 및 300b)은 실질적인 평행 핑거들(310)로서 여기에 구체화되는 전기주조된 요소들을 포함하며, 이는 전기 전도성 맨드렐 내의 실질적인 평행 홈들에 의해 형성되었다. 금속 층(300b)은 또한 수직 핑거들(310)과 교차하는 수평 핑거들(320)로서 여기에 구체화되는 전기주조된 요소들을 포함하며, 핑거들(310 및 320)은 거의 직각 각도에서 교차한다. 다른 실시예들에서, 핑거들(310 및 320)은 연속 그리드 또는 메쉬 패턴을 여전히 형성하는 동안, 다른 각도들에서 교차할 수 있다. 금속 층들(300a 및 300b)은 또한 핑거들(310 및 320)로부터 전류를 수집하기 위해 버스 바의 역할을 할 수 있는 프레임 요소(330)를 포함한다. 금속 물품의 일부로서 일체로 형성된 버스 바를 갖는 것은 제조 개선들을 제공할 수 있다. 태양 모듈 제조의 현재의 고체적 방법들에서, 전지 연결들은 금속 리본들을 전지들에 수동으로 솔더링함으로써 종종 달성된다. 이것은 통상 솔더 리본들에 의해 전지들 상에 부여되는 수동 조작 및 응력으로 인해 파손되거나 손상된 전지들을 야기한다. 게다가, 수동 솔더링 공정은 높은 노동 관련 제조 비용들을 야기한다. 따라서, 이미 형성되고 금속화 층에 연결된 버스 바 또는 리본을 갖는 것은 본 명세서에 설명되는 전기주조된 금속 물품들로 가능한 바와 같이, 저비용 자동화 제조 방법들을 가능하게 한다.

프레임 요소(330)는 맨드렐로부터 제거될 때 금속 층들(300a 및 300b)이 단일 독립 피스들이도록 기계적 안정성을 제공할 수도 있다. 즉, 금속 층들(300a 및 300b)은 그들이 단일 구성요소인 점에서 통합되며, 핑거들(310 및 320)은 광전지 셀 또는 다른 반도체 어셈블리에서 떨어져 있을 때, 연결을 유지한다. 프레임 요소(330)는 더욱이 그들이 광전지 셀에 부착될 때를 위해 핑거 요소들(310 및 320) 사이에서 간격 및 정렬을 유지하는 것을 원조할 수 있다. 프레임 요소(330)는 금속 층들(300a 및 300b)의 하나의 에지에 걸쳐 연장되는 것으로서 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 프레임 요소는 하나의 에지에 걸쳐 단지 부분적으로 연장될 수 있거나, 하나보다 더 많은 에지에 접할 수 있거나, 에지 상에 하나 이상의 탭들로 구성될 수 있거나, 그리드 자체 내에 상주할 수 있다. 더욱이, 프레임 요소(330)는 핑거들(310 및 320)과 동시에 전기주조될 수 있거나, 다른 실시예들에서 핑거들(310 및 320)이 형성된 후에 분리 단계에서 전기주조될 수 있다.

도 3c는 도 3b의 단면 A-A에서 취해진 금속 층(300b)의 단면을 도시한다. 핑거들(310)은 이러한 실시예에서 대략 1 내지 대략 5와 같은, 및 이 도면에서 거의 2와 같은, 1보다 더 큰 종횡비들을 갖는 것으로 도시된다. 폭보다 더 큰 단면 높이를 갖는 것은 광전지 셀 상에서 금속 층(300b)의 음영 영향을 감소시킨다. 다양한 실시예들에서, 핑거들(310 및 320)의 일부만은 1보다 더 큰 종횡비를 가질 수 있거나, 핑거들(310 및 320)의 다수는 1보다 더 큰 종횡비를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 핑거들(310 및 320)의 일부 또는 전부는 1 미만의 종횡비를 가질 수 있다. 핑거들(310)의 높이 'H'는 예를 들어 범위가 대략 5 미크론에서 대략 200 미크론에, 또는 대략 10 미크론에서 대략 300 미크론에 이를 수 있다. 핑거들(310)의 폭 'W'는 예를 들어 범위가 대략 10 미크론에서 대략 5 mm에, 예컨대 대략 10 미크론에서 대략 150 미크론에 이를 수 있다. 평행 핑거들(310) 사이의 거리는 각각의 핑거의 중심선 사이에서 측정되는 피치 'P'를 갖는다. 일부 실시예들에서, 피치는 예를 들어 범위가 대략 1 mm와 대략 25 mm 사이일 수 있다. 도 3b 및 도 3c에서, 핑거들(310 및 320)은 상이한 폭들 및 피치들을 갖지만, 높이가 거의 등가이다. 다른 실시예들에서, 핑거들(310 및 320)은 상이한 폭들, 높이들 및 피치들을 서로 가질 수 있거나, 동일한 일부 특성들을 가질 수 있거나, 동일한 모든 특성들을 가질 수 있다. 값들은 광전지 셀의 크기, 원하는 효율에 대한 음영 양과 같은 인자들, 또는 금속 물품이 전지의 전면 또는 후면에 결합될 지에 따라 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 핑거들(310)은 대략 1.5 mm와 대략 6 mm 사이의 피치를 가질 수 있고 핑거들(320)은 대략 1.5 mm와 25 mm 사이의 피치를 가질 수 있다. 핑거들(310 및 320)은 실질적으로 핑거들(310 및 320)과 동일한 형상 및 간격인 홈들을 갖는 맨드렐들에 형성된다. 프레임 요소(330)는 핑거들(310 및 320)과 동일한 높이를 가질 수 있거나, 도 3c 내의 파선에 의해 표시된 바와 같은 더 얇은 피스일 수 있다. 다른 실시예들에서, 프레임 요소(330)는 위의 핑거 요소들(310 및 320) 상에 형성될 수 있다.

도 3c는 또한 핑거들(310) 및 핑거들(320)이 서로 오버랩되는 그들의 단면적들의 다수를 갖는다는 점에서, 핑거들(310 및 320)이 서로 실질적으로 동일 평면일 수 있는 것을 도시한다. 서로 위에 및 아래에 직조되는 종래의 메쉬들과 비교하여, 도 3c에 도시된 바와 같은 동일 평면 그리드는 동일한 단면적의 원형 와이어들을 오버랩하는 것보다 더 낮은 윤곽을 제공할 수 있다. 금속 층(300b)의 교차하는 동일 평면 라인들은 전기주조 공정 동안 서로 일체로 형성되며, 이는 추가 강건성을 금속 층(300b)의 독립 물품에 제공한다. 즉, 일체형 요소들은 하나의 피스로 형성되고 분리 구성요소들로부터 함께 접합되지 않는다. 도 3d 및 도 3e는 동일 평면 교차 요소들의 다른 실시예들을 도시한다. 도 3d에서, 핑거(310)는 핑거(320)보다 높이에 있어서 더 짧지만 핑거(320)의 단면 높이 내에 위치된다. 핑거들(310 및 320)은 예컨대 반도체 표면에 실장하는 균일한 표면을 제공하기 위해, 이러한 실시예에서 정렬되는 하단 표면들(312 및 322)을 각각 갖는다. 도 3e의 실시예에서, 핑거(310)는 핑거(320)보다 더 큰 높이를 갖고 핑거(320)의 상단 표면을 넘어 연장된다. 핑거(310)의 단면적의 다수는 핑거(320)의 전체 단면을 오버랩하고, 따라서 핑거들(310 및 320)은 본 개시에 정의된 바와 같이 동일 평면이다.

도 3f 및 도 3g는 더 다른 실시예들을 도시하며, 전기주조된 금속 물품들은 모듈 내의 광전지 셀들 사이에서 상호연결들을 가능하게 한다. 전형적인 모듈은 직렬 연결된, 36 내지 60 사이와 같은, 많은 전지들을 갖는다. 연결들은 솔더-코팅된 구리 리본을 사용하여 하나의 전지의 전면을 다음 전지의 후면에 부착함으로써 이루어진다. 리본을 이러한 방식으로 부착하는 것은 얇아지는 리본을 요구하여, 리본은 전지 에지들을 파손시키는 것 없이 전지들 주위에서 굽혀질 수 있다. 리본은 이미 좁기 때문에, 얇은 리본을 사용하는 것은 저항을 심지어 더 증가시킨다. 상호연결들은 또한 전형적으로 각각 개별적으로 솔더링되는, 3개의 분리 리본들을 필요로 한다. 도 3f의 실시예에서, 금속 물품(350)은 제 1 그리드 영역(370)과 일체로 전기주조되었던 상호연결 요소들(360)을 갖는다. 상호연결 요소들(360)은 그리드(370)에 결합된 제 1 단부를 갖고, 인접 전지에 연결을 허용하기 위해 광전지 셀의 표면을 넘어 연장되도록 구성된다. 상호연결 요소들(360)은 전지들 사이에서 솔더링될 분리 리본에 대한 요구를 대체하고, 따라서 제조 비용들을 감소시키고 가능한 자동화를 할 수 있다. 도시된 실시예에서, 상호연결 요소들(360)은 선형 세그먼트들이지만, 다른 구성들이 가능하다. 또한, 상호연결 요소들(360)의 수는 저항을 감소시키기 위해 다수의 요소들(360)을 제공하는 것과 같이, 원하는 대로 변화될 수 있다. 상호연결 요소들(360)은 예컨대 전지들 사이에서 전후 연결을 가능하게 하기 위해, 전기주조 후에 굽혀지거나 각질 수 있거나, 그리드(370)에 대해 각질 맨드렐에서 제작될 수 있다.

상호연결 요소들(360)의 대향 단부는 제 2 영역(380)에 결합될 수 있으며, 제 2 영역(380)은 금속 물품(350)의 일부로서 전기 전도성 맨드렐에서 전기주조될 수도 있다. 도 3f에서, 제 2 영역(380)은 이때 인접 전지의 전기 도관(390)에 전기 연결될 수 있는 탭 - 예를 들어, 버스 바 - 로 구성된다. 도관(390)은 여기서 요소들의 어레이로 구성되지만, 다른 구성들이 가능하다. 그리드(370)는 예를 들어 제 1 셀의 전면 표면 상에서 전기 도관의 역할을 할 수 있는 반면, 그리드(390)는 제 2 셀의 후면 표면 상의 전기 도관일 수 있다. 도 3g의 실시예에서, 금속 물품(355)은 연결의 버스 바 타입 대신에 메쉬를 갖는다. 금속 물품(355)는 단일 구성요소로서 모두 전기주조되었던 제 1 영역(370), 상호연결 요소들(360) 및 제 2 영역(390)을 포함하여, 전지간 연결들은 이미 금속 물품(355)에 의해 제공되었다. 따라서, 금속 물품들(350 및 355)은 전기 도관들을 하나의 광전지 셀의 표면 상에 제공할 뿐만 아니라, 상호연결들을 전지들 사이에 제공한다.

전기주조 맨드렐에 의해 제작되는 금속 물품들은 특정 광전지 셀의 원하는 기능 및 제조 요구들을 충족시키기 위해 특징들이 심지어 더 맞춰질 수 있게 한다. 예를 들어, 금속 물품 내의 요소들의 개별 형상들은 맞춤 설계될 수 있거나, 금속 물품의 하나의 영역 내의 요소들은 다른 영역에서 요소들과 기하학적으로 상이한 특징들로 설계될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 맞춤형 특징들은 개별적으로 서로 결합하여 사용될 수 있다. 전기주조 맨드렐의 사용은 특징들이 금속 물품 내의 특정 영역에 대해 최적화될 수 있도록 전체 전기주조된 피스의 치수 제약들을 분리한다. 더욱이, 본 방법들에 의해 제조되는 금속 물품들은 저비용 상주 대 높은 효율 전지들과 같은, 전지의 특정 타입에 대한 맞춤을 가능하게 한다. 금속 물품들의 특징들은 또한 상호연결 구성요소들의 통합을 허용하여, 금속 물품들을 전기 도관들로서 이용하는 태양 전지들은 모듈-레디(module-ready)이다. 본 명세서에 설명되는 금속 물품들에 의해 제공되는 금속화는 동일한 풋프린트을 갖는 종래의 전지 금속화들보다 더 높은 금속화 체적 및 더 낮은 저항을 제공하는 반면, 은-계 및 리본-계 금속화와 비교하여 비용을 감소시킨다. 금속 물품들은 또한 경량 및 이완-내성 광전지 셀 설계들을 용이하게 한다.

도 4는 광전지 셀을 위해 적응된 다양한 특징들의 실시예들을 갖는 금속 물품(400)의 상면도를 도시한다. 반도체 기판(402)은 광전지 셀 상에 금속 물품의 배치를 증명하기 위해 파선들로 도시되며, 금속 물품(400)은 여기서 전지의 전면 측면에 대한 그리드로 구성된다. 그러나, 본 명세서에 설명되는 특징들은 광전지 셀의 후면 측면에 대한 전기 도관에 적용될 수 있다. 이러한 개시에서, 반도체 디바이스 또는 광전지 셀의 형성에서 반도체 재료들에 대한 참조는 광전지 셀에서의 사용에 적절한 비정질 실리콘, 결정질 실리콘 또는 임의의 다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 금속 물품들은 광전지 셀들과 다른 반도체 디바이스들의 다른 타입들에 적용될 수도 있다. 반도체 기판(402)은 또한 준 정사각형 형상으로 언급되는, 원형 코너들을 갖는 단결정질 전지로 도 4에 도시된다. 다른 실시예들에서, 반도체 기판은 전적으로 정사각형 형상과 함께, 다결정질일 수 있다. 반도체 기판(402)은 기판(402)에 의해 생성되는 전류를 운반하는, 은 핑거들과 같은, 전기 도관 라인들(도시되지 않음)을 그것의 표면 상에 가질 수 있다. 은 핑거들은 종래의 방법들에 따라 반도체 기판(402) 위로 스크린 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 은 핑거들은 격자 선들(410)의 방향에 수직인 라인들일 수 있다. 그 다음, 금속 물품(400)의 요소들은 은 핑거들로부터 전기 전류를 운반하는 전기 도관들의 역할을 한다. 도 4의 이러한 실시예에서, 금속 물품(400)의 격자 선들(410(도 4에서 수평) 및 420(도 4에서 수직))은 전류를 수집하여 상호연결 요소들(430 및 440)에 전달하기 위해, 예컨대 솔더링에 의해, 반도체 기판(402)에 전기적으로 연결된다. 도 3f-도 3g에 설명된 바와 같이, 상호연결 요소들은 태양 모듈에 대한 전지 대 전지 연결들을 가능하게 한다. 금속 물품(400)을 구리와 같은 금속으로 제작하는 것은 은이 모든 전기 도관들을 위해 사용되는 전지에 비교하여 비용을 감소시키고, 개선된 전도도로 인해 전지 효율을 개선할 수도 있다.

도 4의 격자 선들(410 및 420)은 서로 거의 수직으로 도시되지만, 다른 실시예들에서 그들은 서로 비직각 각도들에 있을 수 있다. 격자 선들(410) 및 교차 격자 선들(420) 둘 다가 전기 전류를 운반할 수 있지만, 격자 선들(410)은 최소 저항의 경로를 상호연결 요소들(430 및 440)에 제공하고 전기 전류의 일차 캐리어들의 기능을 할 것이다. 따라서, 격자 선들(410)은 또한 버스 바들로 언급되는 반면, 교차 격자 선들(420)은 크로스 부재들로 언급될 수 있다. 크로스 부재들(420)은 강도에 관한 것 및 그리드의 치수 사양들을 유지하는 것 둘 다, 독립 금속 물품(400)을 위한 기계적 지지를 제공한다. 그러나, 크로스 부재들(420)은 버스 바(410)가 고장난 경우 중복을 제공할 시와 같이, 전기 도관들의 역할을 할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 격자 선들(410 및 420)은 예컨대 기계적 강도를 최적화하기 위해 또는 전지에 대한 원하는 충전 인자를 달성하기 위해 서로 다른 폭들(412 및 422)을 각각 가질 수 있다. 예를 들어, 격자 선들(410)의 폭(412)은 격자 선들(420)의 폭(422)보다 더 작을 수 있어, 격자 선들(420)은 충분한 기계적 안정성을 금속 물품(400)에 제공하는 반면 격자 선들(410)은 가능한 한 높은 충전 인자를 달성하기 위해 맞추어진다. 추가 실시예들에서, 임의의 격자 선들(410)은 예컨대 특정 구역의 기계적 강도 또는 전기 용량을 처리하기 위해, 다른 격자 선들(410)과 상이한 폭들을 가질 수 있다. 버스 바들(410)의 피치는 크로스 부재들(420)에서 벗어날 수도 있거나, 필수 디바이스 전도 요건들을 충족시키기 위해 금속 물품(400) 내의 상이한 영역들에서 서로 벗어날 수 있다. 일부 실시예들에서, 더 조잡하거나 더 미세한 메쉬 피치는 예를 들어 웨이퍼의 은 핑거 설계들, 은 스크린 인쇄 공정의 정밀도, 또는 사용되는 전지의 타입에 기초하여 선택될 수 있다.

격자 선들(410 및 420)은 또한 에지 부재들(450 및 455)을 포함하며, 이는 태양 전지의 주변 근방에 위치되도록 구성된다. 예를 들어, 에지 부재들(450 및 455)은 웨이퍼(402)의 에지들로부터 1 내지 3 mm에 위치될 수 있다. 에지 부재들(450 및 455)은 금속 물품(400)의 주변을 형성하기 때문에, 에지 부재들(450 및 455)은 추가 구조적 지지를 제공하기 위해, 금속 물품(400)의 내부에서 다른 격자 선들(410 및 420)보다 더 넓을 수 있다. 에지 부재들(455)은 도 4의 실시예에서 코너 버스 바들로 구성되며, 그것은 메인 에지 부재(450)로부터 각도를 형성한다. 즉, 에지 부재(450)는 예컨대 이러한 실시예에서 준 정사각형 형상을 수용하기 위해, 길이를 따르는 도관 방향의 변화를 갖는다. 이러한 방향의 변화는 전기주조 맨드렐에 의해 일체로 형성될 수 있고, 기계적 강도를 개선하고 저항 손실들을 감소시키는 코너 버스 바(455)의 폭을 맞추는 것을 포함할 수 있다. 금속 물품(400)의 주변에서의 더 넓은 버스 바들(450 및 455)은 금속 물품(400)을 반도체 기판(402)에 부착할 때 본딩 강도를 개선할 수도 있다.

상호연결 요소들(430 및 440)은 금속 물품(400)의 에지 근방에 있고, 금속 물품(400)의 다른 영역들과 상이한 폭들(432 및 442)을 가질 수도 있다. 예를 들어, 상호연결 요소(430)는 격자 선들(410)의 폭(412)보다 더 큰 폭(432)을 가질 수 있다. 따라서, 폭(432)은 전지의 면 상에서 폭 제약들로부터 분리되고, 전지 활성 영역에 영향을 미치는 것 없이 더 낮은 전기 저항을 허용한다. 전기주조 공정은 등방성이기 때문에, 증가된 폭(432)은 상호연결 요소들(430)의 더 얇은 높이를 야기할 수 있다. 도 5는 요소들(410 및 430) 사이의 대표적인 높이 차이를 도시하는, 도 4에서 섹션 C의 수직 단면을 도시한다. 도 5에서, 격자 선(410)은 상호연결 요소(430)의 높이(434)보다 더 큰 높이(414)를 갖는다. 즉, 웨이퍼 에지에서의 격자 선(410)은 더 넓고 더 얇은 인터커넥트(430)와 비교하여 더 좁아지고 더 높다. 더 얇은 인터커넥트(430)는 전류 흐름을 위한 큰 표면적을 제공함으로써 전압 손실을 최소화하는 동안 피로 파괴에 대한 저항 - 예컨대 수송 및 환경 포스들에의 노출 동안의 플렉싱 - 을 개선할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 인터커넥트(430)의 두께, 또는 높이(434)는 50-70 μm와 같은, 40 내지 120 μm일 수 있는 반면, 격자 선들(410)은 100 내지 150 μm와 같은, 100 내지 200 μm의 두께 또는 높이(414)를 가질 수 있다.

도 6은 도 4의 상호연결 요소(440)와 유사한, 대표적인 상호연결 요소(600)의 상세한 상면도를 도시한다. 상호연결 요소(600)은 인접 전지의 후면에 대한 솔더 패드의 역할을 하는 반면, 상호연결 요소들(610)은 태양 전지들 사이의 전기 도관들의 역할을 한다. 인터커넥트(600)의 판형 설계는 3개의 버스 리본들이 사용되는 종래의 전지들보다 더 많은 5 배 또는 10 배와 같이, 종래의 솔더 리본들과 비교하여 큰 표면적을 갖는다는 점을 주목한다. 따라서, 인터커넥트(600)의 설계는 낮은 직렬 저항 및 최소 전압 강하를 제공함으로써 모듈에서 효율을 개선한다. 예를 들어, 상호연결 요소(600)의 폭(602)은 도 4의 격자 선들(410 및 420)에 대한 50 내지 100 μm의 폭과 비교하여, 6 내지 8 mm와 같은, 5 내지 10 mm일 수 있다. 상호연결 요소(600)의 길이(606)는 다결정질 전지의 전체 에지 또는 단결정질 전지의 코너들 사이의 길이와 같은, 광전지 셀의 에지 길이와 근사할 수 있다. 상호연결 요소(600)는 전기주조 맨드렐로부터 금속 물품(예를 들어, 도 4의 금속 물품(400))을 제거하는 제조 원조의 역할을 할 수도 있다. 상호연결 요소들(610)은 예컨대 전지들 사이에서 전후 연결을 가능하게 하기 위해, 전기주조 후에 굽혀지거나 각질 수 있다. 상호연결 요소들(600 및 610)은 격자 선들(410 및 420)과 일체로 형성될 수 있으며, 이는 접합 단계들을 제거함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 상호연결 요소들(600 및/또는 610)은 예컨대 상이한 그리드 설계들을 갖는 상호연결 요소들의 교환가능성을 허용하기 위해, 분리 피스로 형성되고 그 다음에 격자 선들(410 및 420)에 접합될 수 있다.

상호연결 요소들(600 및 610)은 도 5에 도시된 격자 선들(410) 및 상호연결 요소(430)의 높이 차이와 유사한, 금속 물품(400)의 나머지와 상이한 높이들 - 즉, 두께들 - 을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 상호연결 요소들(610)은 50 내지 70 μm의 높이를 가질 수 있고 상호연결 요소(60)는 40 내지 100 μm의 높이를 가질 수 있다. 상호연결 요소들(610)은 모듈 내의 전지들 사이에 기계적뿐만 아니라, 전기적 연결들을 제공하기 때문에, 요소들(610)은 지정된 플렉스-테스팅 요건들을 충족시키기 위해 특정 두께로 맞추어질 수 있다. 요소들(610)의 수는 신뢰성 및 플렉스-테스팅 내구력을 개선하기 위해, 종래의 전지들의 단일 리본 부착들과 비교하여 증가될 수도 있다. 증가된 수의 상호연결 요소들(610)은 또한 더 많은 전기 도관 영역, 및 따라서 더 적은 저항을 제공한다. 일부 실시예들에서, 50 내지 70 μm의 높이를 가진 15 내지 30 상호연결 요소들(610)을 갖는 금속 물품은 150 μm 두께의 종래의 구리 솔더 리본들과 비교하여 플렉스 사이클들 대 피로의 10 내지 100 배 이상을 견디는 것으로 발견되었다.

도 6은 애퍼처들(620)이 존재하는 상호연결 요소(600)의 추가 특징을 도시한다. 애퍼처들(620)은 구멍들 또는 슬릿들의 원형, 타원형, 또는 다른 형상들의 형태로, 상호연결 요소(600)의 두께를 통한 개구부들이다. 이러한 애퍼처들(620)은 광전지 셀 어셈블리의 적층 동안 포획된 공기의 방출을 허용하며, 따라서 보이드없는 캡슐화를 용이하게 한다. 파선들(650a 및 650b)은 일 실시예에서 반도체 기판들의 배치를 나타내며, 기판(650a)은 광전지 셀의 전면 측면에의 부착을 나타내는 반면 기판(650b)은 인접 전지의 후면 측면에의 부착이다. 기판(650a)은 예를 들어 상호연결 요소(600)의 전면 에지(605)로부터 0.5 내지 1.5 mm의 갭(651)으로 위치될 수 있는 반면, 기판(650b)은 예를 들어 에지(605)로부터 1.5-2.5 mm의 갭(652)으로 위치될 수 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 애퍼처들(620)의 적어도 일부는 전지들 사이에서 노출을 유지하여, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)와 같은 모듈 적층 재료가 기계적 강도를 위한 상호연결 요소(600)를 관통하는 것을 허용한다. 애퍼처들(620)은 또한 탈출하기 위해 적층 재료 내에 임의의 기포들에 대한 경로를 제공한다. 애퍼처들(620)의 수 및 크기들은 전기 저항 및 기계적 강도 요건들을 충족시키기 위해 상호연결 요소(600)에 요구되는 재료의 양을 밸런싱하는 동안 적층 공정을 용이하게 하기 위해 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 애퍼처들(620)의 수는 예를 들어 범위가 1에서 10에 이를 수 있으며, 애퍼처들(620)은 1 내지 3 mm와 같은, 0.5 내지 5 mm의 폭(622) 및 3 내지 5mm와 같은, 1 내지 6 mm의 길이(624)를 갖는다. 애퍼처들(620)은 캡슐화제의 흐름을 허용하는 동안 내구성을 최대화하기 위해 원형인 내부 코너들을 가질 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 예컨대 도 4의 섹션 D에 도시된 바와 같이 격자 선(410)의 폭에 걸쳐 취해진, 대표적인 전기주조된 요소들(710 및 720)의 수직 단면들을 도시한다. 단면들(710 및 720)은 도 2b의 전기주조된 요소들(150 및 152)과 유사하고, 본 개시에서 금속 물품들의 상단 표면들로 통합될 수 있는 추가 맞춤형 특징들을 증명하기 위해 도 7a 및 도 7b에 제공된다. 도 7a에서, 요소(710)는 상단 표면(715)을 갖는 직사각형 단면을 가지며, “상단”은 광전지 셀에 실장될 때 광 입사 표면을 언급한다. 상단 표면(715)은 격자 선들의 광학적 특성들에 기여하도록, 예컨대 광 반사를 촉진하고 따라서 전지 효율을 증대시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 텍스처링은 광을 캡처하기 위한 표면적을 증가시키는 의도적인 거칠기일 수 있다. 거칠기는 예를 들어 전기주조 맨드렐로 통합되는 텍스처드 패턴을 가짐으로써 부여될 수 있다. 즉, 도 1의 미리 형성된 패턴(110)은 맨드렐(100)로 형성되는 텍스처 패턴을 가질 수 있으며, 상단 표면(715)은 미리 형성된 패턴(110)의 하단에 의해 제조되는 표면일 것이다. 다른 실시예에서, 텍스처링은 전기주조 공정 자체에 의해 제조될 수 있다. 하나의 대표적인 공정에서, 높은 전기도금 전류는 빠른 전기주조 속도를 위해, 예컨대 1 내지 3 μm/분에 따라 사용될 수 있다. 이러한 빠른 속도는 - 전기주조 맨드렐(100)의 외부 표면(105)에서 - 거칠어지는 노출된 표면을 야기할 수 있다.

더 다른 실시예들에서, 맞춤 구성 상단 표면은 전기도금된 부분의 형성 후에 생성되는 특정 표면 마무리일 수 있다. 예를 들어, 도 7b는 그것의 상단 표면(725) 상에 코팅 층(722)을 갖는 과도금된 요소(720)를 도시한다. 코팅(722)은 니켈, 은, 주석, 납-주석 또는 솔더를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 금속들의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 코팅(722)은 예를 들어 원형 상단 표면(725)의 반사율을 개선하기 위해 매끄러운 표면을 제조할 수 있다. 솔더를 코팅으로서 상단 표면(725, 또는 715) 상에 도포하는 것은 광학적 이득들을 제공하는 것에 더하여, 본딩을 위한 솔더 리플로우를 가능하게 하는 것을 원조할 수 있다.

요소(710)가 직사각형 단면으로 도시되고 요소(720)가 직사각형 베이스 및 원형 상단으로 도시되지만, 원형 챔퍼들을 갖는 반구 또는 길게된 직사각형과 같은 다른 단면 형상들이 가능하다. 이러한 단면 형상들은 금속 물품 도처에서 동일하거나 금속 물품의 상이한 구역들 사이에서 변화될 수 있다. 상단 표면의 임의의 곡선 또는 원형 에지들은 표준 태양 전지 모듈 내에 있으면 입사 광을 전지로 굴절시키거나 광을 반사시켜 전체 내부 반사를 가능하게 하기 위해 이용될 수 있다. 표면들은 굴절 및 반사 둘 다를 증대시키기 위해 은 또는 주석과 같은 고반사 금속으로 코팅될 수 있으며, 따라서 유효 메쉬 음영 영역을 그것의 풋프린트 미만으로 감소시킨다.

도 8은 맞춰질 수 있는 추가 특징들을 나타내는, 다른 금속 물품(800)의 일 실시예의 상면도를 도시한다. 금속 물품(800)은 메쉬의 일단부에서 상호연결 요소들(830 및 840)로, 금속 물품(800)의 다수 위에 메쉬 구성을 형성하는 교차 격자 선들(810 및 820)을 갖는다. 격자 선들(810)은 그것의 길이를 따라 불균일한 폭을 가지며, 불균일한 폭은 금속 물품(800)이 제작되는 전기주조 맨드렐로 설계된다. 도 8의 실시예에서, 폭(812a)은 상호연결 요소(840)에 더 가까운 폭(812b)보다 더 작으며, 이는 전지의 전류 수집 단부이다. 이러한 증가된 폭(812b)은 전류가 그것의 표면에 걸쳐 금속 물품에 의해 수집되므로, 이러한 단부에서 더 높은 전기 전류를 수용한다. 따라서, 증가된 폭(812b)은 저항 손실들을 감소시킨다. 격자 선(810)의 높이는 이전에 설명된 바와 같이, 증가된 폭의 영역들에서 원하는 대로 조정될 수도 있다.

격자 선의 길이에 걸친 불균일성의 양은 광전지 셀의 원하는 충전 인자는 유지되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 9는 공칭 폭(910)을 갖는 대표적인 선형 격자 선(900)을 도시한다. 공칭 폭(910)은 예를 들어 50 내지 300 μm일 수 있다. 이러한 실시예에서, 예컨대 상호연결 영역(940)으로부터 떨어져 있는, 격자 선(900)의 일단부 근방의 폭(908)은 공칭 폭(910)과 비교하여 10 내지 30%만큼 감소될 수 있다. 상호연결 영역(940) 근방의 폭(912)은 공칭 폭(910)과 비교하여 10 내지 30%만큼 증가될 수 있다. 따라서, 격자 선(910)은 일단부에서 폭의 감소 및 타단부에서 증가된 폭을 갖는, 대칭 테이퍼링을 가져서, 그것의 전체 길이에 걸쳐 공칭 폭을 갖는 격자 선과 동일한 충전 인자를 야기한다.

도 8 및 도 9의 불균일한 폭들은 일부 실시예들에서 그리드의 길이에 걸쳐 연속적으로 발생할 수 있거나, 다른 실시예들에서 하나 이상의 부분들에 걸쳐 발생할 수 있다. 추가 실시예들에서, 격자 선(810)의 폭은 단일 테이퍼링 속도를 갖는 것보다는 오히려, 상이한 부분들에 걸쳐서 증가하고 감소할 수 있다. 추가적으로, 길이를 따라 불균일한 폭을 갖는 특징은 금속 물품의 하나의, 일부, 또는 모든 격자 선들에 존재할 수 있다.

도 8로 돌아가면, 격자 선들(810 및 820)은 길이방향 윤곽이 폭에서 변화하는 것에 더하여 형상에서 변경될 수 있다는 점에서, 다른 설계된 특징을 나타낸다. 도 8에서, 격자 선들(810 및 820)은 격자 선들이 길이방향으로 확작되는 것을 허용하는 비선형 패턴으로 구성되며, 따라서 확장 세그먼트의 역할을 한다. 패턴들은 금속 물품(800)이 생성되는 전기주조 맨드렐에 의해 형성된다. 도 8의 실시예에서, 격자 선들(810 및 820) 둘 다는 금속 물품이 광전지 셀에 접합하기 위한 평탄 표면을 제공하도록 금속 물품(800)의 평면과 평행하게 지향되는, 웨이브 타입 패턴을 갖는다. 웨이브 패턴은 예를 들어 사인파 또는 다른 곡선 형상 또는 외형들로 구성될 수 있다. 웨이브 패턴은 금속 물품(800)이 팽창되고 수축되는 것을 허용하기 위해, 예컨대 금속 물품과 그것이 접합되는 반도체 기판 사이에서 열 팽창 계수들(CTE)의 차이들을 위한 스트레인 릴리프를 제공하기 위해 솔더 지점들 사이에 추가 길이를 제공한다. 예를 들어, 구리는 실리콘의 대략 5배의 CTE를 갖는다. 따라서, 실리콘 기판에 솔더링되는 구리 금속 물품은 서브어셈블리를 완성 태양 전지로 제조하는 것에 수반되는 가열 및 냉각 단계들 동안에 충분한 스트레인을 경험할 것이다.

웨이브 패턴은 CTE 차이들로 인한 휨 또는 파손과 같은 문제들을 감소시키거나 제거하기 위해 금속 물품(800)의 충분한 팽창 및 수축을 허용하도록 설계된다. 확장 세그먼트의 치수들은 사용되는 특정 재료들의 CTE의 차이들을 수용하도록 선택된다. 일부 실시예들에서, 웨이브 패턴은 예를 들어 완전한 선형 세그먼트와 비교하여 추가 길이를 제공하기 위해 200 내지 300 μm의 진폭 및 1 내지 10 mm의 파장을 가질 수 있다. 확장 세그먼트는 더 낮은 솔더 조인트 크기들을 가능하게 할 수도 있으며, 이는 그 결과 감소된 스트레인이 더 적은 솔더 조인트 강도를 필요로 하므로, 음영을 감소시킨다. 더 낮은 조인트 크기들은 더 큰 본딩 공정 윈도우들을 가능하게 할 수도 있어, 제조가능성 및 비용을 개선한다. 도 8에서 모든 격자 선들(810 및 820)이 확장 세그먼트들로 구성되지만, 다른 실시예들에서 임의의 격자 선들만이 확장 세그먼트들로 구성될 수 있다는 점을 주목한다. 더 추가 실시예들에서, 단일 격자 선의 임의의 부분만이 확장 세그먼트로 구성될 수 있는 반면, 길이의 나머지는 선형이다.

도 10a 내지 도 10e는 추가 실시예들에서 확장 세그먼트들의 다양한 구성들의 상면도들이다. 금속 격자 선들은 명료성을 위해 이러한 도면들에서 단일 라인들로 도시된다. 더욱이, 격자 선들의 일부만이 도시되지만, 전체 격자 선은 동일한 패턴을 가질 수 있거나, 또는 대안적으로, 격자 선의 나머지는 상이한 패턴을 가질 수 있고, 폭이 변화될 수 있다. 도 10a에서, 버스 바들(1010a)은 웨이브 패턴을 갖는 반면 크로스 부재들(1020a)은 선형이다. 이러한 설계는 1차원 CTE 응력 제거를 버스 바들(1010a)의 방향으로 제공한다. 버스 바들(1010a) 및 크로스 부재들(1020a)이 교차하는 지점들은 노드들(1030a)로 언급될 것이다. 솔더 패드들(1040a)은 버스 바들(1010a)이 부착될 반도체 웨이퍼 상에서 은, 주석 또는 유사한 솔더 패드들을 나타낸다. 솔더 패드들(1040a)은 이러한 도면들에서 개별 영역들로 도시되지만; 다른 실시예들에서 그들은 반도체 웨이퍼에 걸쳐 부분적으로 또는 연속적으로 연장되는 라인들일 수 있다. 도 10a에서, 솔더 패드들(1040a)은 노드들(1030a) 사이에 위치된다. 다른 실시예들에서, 솔더 패드들(1040a)은 노드들(1030a)와 정렬하기 위해, 또는 격자 선들(1010a 및 1020a) 상의 다른 곳에 위치될 수 있다.

도 10b는 본딩 영역들(1050b)이 버스 바들(1010b) 상에 형성되었던 것을 제외하고, 도 10a과 동일하다. 본딩 영역들(1050b)은 예컨대 본드 강도를 증가시키고 제조 공차들을 넓히기 위해 솔더 패드들(1040b)에 접합하기 위한 증가된 표면적을 제공한다. 본딩 영역들(1050b)은 예를 들어 도시된 바와 같은 원형 패드, 또는 버스 바(1010b)로부터 연장되는 스트럿들, 또는 다른 형상들로 구성될 수 있다. 도 10a 및 도 10b 둘 다에서, 확장 부재들의 방향은 교환가능하다는 점을 주목한다. 즉, 크로스 부재들(1020a/b)은 웨이브 패턴으로 구성될 수 있는 반면 버스 바들(1010a/b)은 선형일 수 있다.

도 10c에서, 버스 바들(1010c) 및 크로스 부재들(1020c) 둘 다는 확장 세그먼트들로 구성되며, 따라서 2차원 응력 제거를 허용한다. 버스 바들(1010c)은 노드들(1030c) 사이의 솔더 패드들(1040c)에 접합된다. 버스 바들(1010c) 및 크로스 부재들(1020c) 둘 다는 웨이브 패턴들을 가지며, 버스 바들(1010c)의 기간(1011c)은 크로스 부재들(1020c)의 기간(1021c)과 동일하다. 그러나, 버스 바(1010c)의 진폭(1012c)은 크로스 부재(1020c)의 진폭(1022c)과 상이하다 - 이러한 실시예에서 더 크다. 따라서, 버스 바들(1010c) 및 크로스 부재들(1020c)은 서로 개별적으로 맞춰질 수 있다는 점이 인지된다. 다른 실시예들에서, 금속 물품 내의 임의의 버스 바들(1010c)은 다른 버스 바들(1010c)과 상이한 진폭들 및 기간들을 가질 수 있다. 유사하게, 크로스 부재들(1020c)은 서로 상이한 진폭들 및 기간들을 가질 수 있다.

도 10d는 또 다른 확장 세그먼트 구성을 도시하며, 버스 바들(1010d)은 노드들(1030d) 사이에서 개재 직선 섹션들(1013d)을 가진 아치형 섹션들(1011d)을 갖는다. 크로스 부재들(1020d)은 이러한 실시예에서 선형이다. 직선 및 아치형 섹션들(1011d 및 1013d) 사이의 전이들은 날카로운 코너들의 부재가 전기주조 맨드렐로부터 금속 물품의 제거를 용이하게 하고 응력 지점들을 감소시킬 수 있으므로, 곡선이 되도록 설계될 수 있다. 이러한 실시예에서, 직선 섹션들(1013d)은 솔더 패드(1040d)에 걸쳐 연장되는 길이를 갖는다. 직선 섹션들(1013d)은 응력이 일 방향으로만 격자 선들(1010d)을 따라 인가되므로, 솔더 패드들(1040d)에서 스트레인의 양을 감소시킬 수 있다. 직선 섹션들(1013d)은 버스 바들(1010d)을 솔더 패드들(1040d)과 정렬하는 것에 요구되는 제조 공차들을 감소시킬 수도 있다. 다른 실시예들에서, 버스 바들(1010d)은 격자 선들(1010d 및 1020d) 사이의 교차점들에서, 응력을 감소시키기 위해, 노드들(1030d)에서 직선 부분들을 포함할 수도 있다.

도 10e는 버스 바들(1010e) 및 크로스 부재들(1020e)이 곡선 부분들(1011e 및 1021e) 사이에서 교대되는 직선 섹션들(1013e 및 1023e)을 갖는 추가 실시예를 도시한다. 도 10e의 실시예는 또한 노드들(1030e)에서 수직 조인트들을 제공하는 동안, 금속 물품이 CTE 스트레인 릴리프를 X 및 Y 방향들 둘 다로 제공할 수 있게 한다.

도 11은 태양 전지의 후면 측면에 대한 대표적인 금속 물품(1100)의 상면도이다. 이러한 실시예에서, 금속 물품(1100)은 서로 거의 수직으로 교차하고 균일하게 이격되는 격자 선들(1110 및 1120)을 갖는다. 다른 실시예들에서, 격자 선들(1110 및 1120)은 비직각 각도들에서 교차할 수 있고, 변화하는 피치들을 가질 수 있다. 격자 선들(1110 및 1120)은 그들의 전체 길이를 따라 확장 세그먼트들로 구성되지만, 다른 실시예들에서 격자 선들(1110 및 1120)은 그들의 길이의 일부 또는 전부를 따라 선형일 수 있다. 금속 물품(1100)은 수평으로 및 스직으로 대칭이어서, 광전지 셀이 인접 전지에의 연결을 위해 임의의 배향으로 회전되는 것을 허용한다. 도 11에서, 격자 선들(1110 및 1120)은 전지의 전면 측면 상에서보다 더 넓은 폭들(1112 및 1122)을 각각 갖는다. 예를 들어, 폭들(1112 및 1122)은 50 내지 300 μm의 전면 측면 격자 선 폭들과 비교하여 0.5 내지 2 mm일 수 있다. 따라서, 금속 물품(1100)은 전면 측면 메쉬보다 2 내지 5배 더 많은 구리를 제공할 수 있고, 최소 전압 강하와 함께 매우 낮은 저항을 갖는다. 금속 물품(1100)은 표준 전지들의 두께의 반과 같이, 더 얇게 될 수도 있다.

금속 물품(1100)은 솔더링 플랫폼의 역할을 하기 위해 더 큰 에지 경계를 가질 수도 있다. 금속 물품(1100)의 주변을 형성하는 에지 부재들(1130) 및 코너 부재들(1140)은 격자 선들(1110 및 1120)과 동일하거나 상이한 폭들을 가질 수 있다. 도 11의 실시예에서, 솔더 패드들(1150)은 격자 선들(1110 및 1120)이 금속 물품(1100)의 주변(예를 들어, 에지 부재들(1130) 및 코너 부재들(1140))을 충족시키는 노드들에서 구성된다. 솔더 패드들(1150)은 태양 전지의 표면 상에서 솔더 구역들과 정렬하기 위한 격자 선들(1110 및 1120)보다 더 큰 표면적을 제공한다. 솔더 패드들(1150)은 이러한 실시예에서 또한 예컨대 노드들에서 스트레인 릴리프 및 본딩을 위한 추가 영역을 제공하기 위해, 방사상 스트럿들(1160)을 포함한다.

도 12는 본 개시의 금속 물품들을 사용하여, 2개의 광전지 셀들 사이의 대표적인 전 후 셀 간 상호연결을 도시한다. 전지(1200)는 전면 측면 상에 실장되는 금속 물품(1210)을 가지며, 금속 물품(1210)은 하나의 에지에서 상호연결 요소(1220)를 포함한다. 금속 물품(1210)은 예를 들어 도 4 또는 도 8의 금속 그리드들일 수 있다. 인터커넥트(1220)는 전지(1250)의 후면 측면에 접합되며, 이는 도 11과 유사한 후면 측면 메쉬로 구성되는 금속 물품(1260)을 갖는다. 접합은 예를 들어 솔더링, 용접, 초음파, 전도성 접착제, 또는 다른 전기적 본딩 방법들에 의해 달성될 수 있다. 인터커넥트(1220)는 전지들(1200 및 1250)의 직렬 연결을 위해 금속 물품(1260)의 버스 바(1270)에 본딩된다.

도 13은 모듈에 대해 조립되는 바와 같이, 일 실시예에서 광전지 셀들(1310, 1320, 1330 및 1340)의 어셈블리(1300)를 예시한다. 4개의 전지들이 도 13에 도시되지만, 임의의 수의 전지들 - 예컨대 36 내지 60 - 은 원하는 대로 모듈에 이용될 수 있다. 전지들의 각각의 인접 쌍은 도 12에 관해 설명된 바와 같이 함께 접합된다. 그러나, 도 13의 실시예에서, 각각의 인접 전지는 이전 전지로부터 90°회전된다. 예를 들어, 전지(1320)는 전지(1330)에 연결하기 위해 전지(1310)로부터 시계 방향으로 90°회전되고, 전지(1330)는 전지(1340)에 연결하기 위해 전지(1320)로부터 시계 방향으로 90°회전된다. 도 13의 전지(1310)는 모듈(1300)을 위한 양극 단자(1350)를 제공하는 반면, 전지(1340)는 음극 단자(1355)를 제공한다. 따라서, 개시되었던 메쉬 설계들은 전지 상에서 다양한 배향들을 허용하는 대햐으로 설계될 수 있어, 모듈 내의 전지들이 원하는 대로 임의의 시퀀스로 연결될 수 있게 한다. 전지들(1310, 1320, 1330 및 1340)은 그들에서 갭(1360)로 조립된다 - 도 6의 갭들(651 및 652)과 유사함. 갭(1360)은 전체 모듈의 굴곡을 허용하고, 또한 완성된 모듈을 캡슐화할 때 적층 재료의 흐름을 원조한다.

도 14는 상술된 바와 같이 금속 물품들을 사용하여 태양 전지 모듈을 제조하는 방법의 대표적인 흐름도(1400)이다. 단계 1410에서, 금속 물품은 전기 전도성 맨드렐을 사용하여 전기주조된다. 맨드렐은 금속 물품을 형성하는 하나 이상의 미리 형성된 패턴들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 금속 물품은 광전지 셀 내에서 전기 도관의 역할을 하도록 구성된다. 임의의 실시예들에서, 금속 물품은 태양 모듈의 광전지 셀들 사이에서 연결들을 가능하게 하기 위해 일체형 특징들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상호연결 특징들은 개별적으로 제작되고 금속 물품에 접합된다. 개별적으로 형성되면, 상호연결 특징들은 예를 들어 시트 재료의 전기주조 또는 스탬핑에 의해 형성될 수 있다. 완성된 전기주조 금속 물품의 적어도 일부는 미리 형성된 패턴들 내에 생성된다. 금속 물품은 a) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 불균일한 폭, b) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 도관 방향의 변화, c) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 확장 세그먼트, d) 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소의 제 2 폭과 상이한 제 1 폭, e) 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소의 제 2 높이와 상이한 제 1 높이, 및 f) 텍스처링되는 상단 표면 중 하나 이상을 포함할 수 있는 맞춤형 특징들을 갖는 복수의 전기주조된 요소들을 갖는다. 금속 물품은 광전지 셀을 위한 전기 격자 선들, 버스 바들, 전지 대 전지 인터커넥트들, 및 솔더 패드들의 기능을 하도록 구성될 수 있다.

단계 1410은 전기주조 맨드렐의 외부 표면을 제 1 금속의 염을 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있으며, 제 1 금속은 예를 들어 구리 또는 니켈일 수 있다. 제 1 금속은 전체 금속 물품을 형성할 수 있거나, 다른 금속들의 층들에 대한 금속 전구체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 2 금속을 포함하는 염의 용액은 제 1 금속 위에 도금될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 금속은 니켈일 수 있고 제 2 금속은 구리일 수 있으며, 니켈은 구리 확산을 위한 배리어를 제공한다. 제 3 금속은 제 2 금속 위에 선택적으로 도금될 수 있으며, 예컨대 제 3 금속은 구리의 제 2 금속 위의 니켈이며, 이는 니켈의 제 1 금속 위에 도금되었다. 이러한 3 층 구조에서, 구리 도관은 구리 오염에 대한 배리어를 반도체 디바이스로 제공하기 위해 니켈에 의해 캡슐화된다. 전기주조 공정 파라미터들은 단계 1410에서 예를 들어 범위가 1 내지 3000 ASF(amps per square foot)에 이르는 전류들 및 예를 들어 범위가 1 분에서 200 분에 이르는 도금 시간들일 수 있다. 다른 전기 전도성 금속들은 접착을 촉진하거나, 습윤성을 촉진하거나, 확산 배리어의 역할을 하거나, 또는 전기 컨택트, 예컨대 주석, 주석 합금들, 인듐, 인듐 합금들, 비스무트 합금들, 텅스텐산 니켈, 또는 텅스텐산 코발트 니켈을 개선하기 위해 도포될 수 있다.

금속 물품이 형성된 후에, 금속 물품은 단계 1420에서 독립 단일 피스가 되기 위해 전기 전도성 맨드렐로부터 분리된다. 분리는 예컨대 수동으로 또는 진공 조작과 같은 도구들의 도움으로, 맨드렐로부터 물품을 리프트하거나 박리하는 것을 수반할 수 있다. 박리는 상호연결 요소 - 예컨대 도 6의 요소(600) - 를 금속 물품을 개시하고 리프트하는 핸들로 사용함으로써 용이하게 될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제거는 제작된 부분을 맨드렐로부터 방출하는 것을 원조하기 위해 열적 또는 기계적 충격 또는 초음파 에너지를 포함할 수 있다. 그 다음, 독립 금속 물품은 아래에 설명되는 바와 같은 물품을 부착하고 전기적으로 결합함으로써, 광전지 셀 또는 다른 반도체 디바이스로 형성될 준비가 되어 있다. 다양한 제조 단계들로 금속 물품의 전달은 지지 요소에 대한 요구없이 수행될 수 있다.

단계 1430에서 금속 물품은 기계적으로 및 전기적으로 반도체 기판에 결합된다. 단계 1430은 전면 그리드를 반도체 웨이퍼의 전면 측면에 결합하는 단계, 및 후면 그리드를 웨이퍼의 후면 측면에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 결합은 수동 또는 자동화 솔더링과 같은, 솔더링일 수 있다. 솔더는 웨이퍼 위에 인쇄되었던 은 솔더 패드들과 같은 특정 지점들에 도포될 수 있다. 일부 실시예들에서, 솔더는 예컨대 도금 또는 침비에 의해, 금속 물품의 전부 또는 일부 위로 미리 도포될 수 있었다. 그 다음, 미리 도포된 솔더는 단계 1430의 결합 공정 동안 리플로우될 수 있다. 다른 실시예들에서, 솔더는 활성 솔더일 수 있고, 발명의 명칭이 “Using an Active Solder to Couple a Metallic Article to a Photovoltaic Cell”이고, 2013년 8월 21일에 출원되고, 본 출원의 양수인에 의해 소유되고 본 명세서에 참고문헌으로 통합되는 미국 임시 특허 출원 제61/868,436호에 설명된 바와 같이 웨이퍼의 비금속화된 부분들에서 본딩을 가능하게 할 수 있다.

단계 1430에서 금속 물품을 반도체에 접합하는 것은 예를 들어 초음파, 적외선, 핫 바, 또는 신속한 열 처리 기술들을 이용할 수 있다. 본딩은 한 번에 하나의 조인트, 또는 웨이퍼의 영역, 또는 즉시 전체 웨이퍼 상에 수행될 수 있다. 금속 물품은 본딩 공정들 동안에 유도되는 열 응력들으로부터 발생할 수 있는 휨 또는 파손을 감소시키기 위해 확장 세그먼트들을 포함할 수 있다.

반도체 웨이퍼는 예컨대 반사 방지 코팅들을 도포하기 위해 단계 1430 전 또는 후에 추가 처리 단계들을 겪을 수 있다. 특정 코팅들은 제조되는 전지의 타입에 의존할 것이고, 예를 들어 질화물들과 같은 유전체 반사 방지 코팅들, 또는 인듐-주석-산화물과 같은 투명 전도성 산화물들을 포함할 수 있다.

그 다음, 준비된 광전지 셀들은 단계 1440에서 함께 연결된다. 상호연결들은 도 12 및 도 13에 관해 설명된 바와 같이, 전 후 직렬 연결을 위해 수행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전지들은 전 후 및 역병렬 연결들과 병렬로 와이어링된다.

단계 1450에서, 모듈 어셈블리는 함께 적층된다. 일부 실시예들에서, 어셈블리는 플루오르화 폴리비닐(PVF) 필름과 같은 백킹 시트를 포함할 수 있으며, 적층 재료(예를 들어, EVA)는 백킹 시트 위로 배치된다. 광전지 셀들은 EVA 시트, 및 전지들의 위의 다른 EVA 시트 상에 배치된다. 최종적으로, 유리 시트는 상단 EVA 시트 위에 있다. 전체 층상 스택은 라미네이터에 삽입되며, 열 및 진공은 어셈블리를 적층하기 위해 인가된다. 모듈을 완성하기 위해, 전지들의 전기 연결들은 접속 배선함에 와이어링된다.

본 명세서에 설명되는 독립 전기주조된 금속 물품은 다양한 전지 타입들에 적용가능하고 태양 전지의 제조 시퀀스 내의 상이한 지점들에 삽입될 수 있다는 점이 인지될 수 있다. 더욱이, 전기도금된 전기 도관들은 태양 전지의 전면 표면 또는 후면 표면, 또는 둘 다 위에 이용될 수 있다. 게다가, 본 명세서의 실시예들은 주로 광전지 응용들에 대해 설명되었지만, 방법들 및 디바이스들은 재분배 층들(RDL's) 또는 플렉스 회로들와 같은 다른 반도체 응용들에 적용될 수도 있다. 더욱이, 흐름도 단계들은 대체 시퀀스들로 수행될 수 있고, 도시되지 않은 추가 단계들을 포함할 수 있다. 서술들이 실물 크기 전지들에 대해 설명되었지만, 그들은 1/2 크기 또는 1/4 크기 전지들에 적용가능할 수도 있다. 예를 들어, 금속 물품 설계는 모든 4개의 코너들이 단결정질 완전 준 정사각형에서와 같이 챔퍼링되는 것 대신에 단 하나의 또는 2개의 챔퍼링된 코너들을 갖는 전지를 수용하기 위해 레이아웃을 가질 수 있다.

본 명세서가 본 발명의 특정 실시예들에 관해 상세히 설명되었지만, 당해 기술에서 통상의 기술자들은 전술한 것의 이해를 달성할 시에, 개조들을 이러한 실시예들의 변형들, 및 균등물로 용이하게 생각할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 본 발명에 대한 이러한 및 다른 수정들 및 변형들은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것없이 당해 기술에서 통상의 기술자들에 실시될 수 있으며, 이는 첨부된 청구항들에 더 특별히 진술된다. 더욱이, 당해 기술에서 통상의 기술자들은 전술한 설명이 단지 예이고, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는 것을 이해할 것이다.

Claims

광전지 셀을 위한 전기 구성요소를 형성하는 방법으로서,
금속 물품을 전기 전도성 맨드렐 상에서 전기주조하는 단계로서, 상기 전기 전도성 맨드렐은 적어도 하나의 미리 형성된 패턴을 포함하는 외부 표면을 가지며, 상기 금속 물품은 상기 미리 형성된 패턴에 의해 형성되는 복수의 전기주조된 요소들을 포함하는, 상기 전기주조하는 단계; 및
상기 전기 전도성 맨드렐로부터 상기 금속 물품을 분리하는 단계로서, 상기 복수의 전기주조된 요소들은 상기 금속 물품이 상기 전기 전도성 맨드렐로부터 분리될 때 단일 독립 피스를 형성하도록 상호연결되는, 상기 분리하는 단계를 포함하며;
상기 복수의 전기주조된 요소들은 상기 광전지 셀에 대한 전기 도관의 역할을 하도록 구성되고;
상기 복수의 전기주조된 요소들은 a) 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 불균일한 폭, b) 상기 제 1 요소의 상기 제 1 길이를 따르는 도관 방향의 변화, c) 상기 제 1 요소의 상기 제 1 길이를 따르는 확장 세그먼트, d) 상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소의 제 2 폭과 상이한 제 1 폭, e) 상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 상기 제 2 요소의 제 2 높이와 상이한 제 1 높이, 및 f) 텍스처링되는 상단 표면 중 적어도 하나로 구성되는 상기 제 1 요소를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 상기 제 1 길이를 따라 상기 불균일한 폭을 갖는 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 불균일한 폭은 상기 제 1 길이를 따르는 테이퍼드 폭인 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 테이퍼드 폭은 상기 광전지 셀의 전류 수집 단부를 향해 증가하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 상기 제 1 길이를 따라 상기 도관 방향의 변화를 갖는 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 제 1 요소는 버스 바(bus bar)이고, 상기 도관 방향의 변화는 준 정사각형 광전지 셀의 코너 근방에 위치되도록 구성되는 벤드(bend)인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 상기 제 1 길이를 따라 상기 확장 세그먼트를 갖는 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 확장 세그먼트는 상기 광전지 셀과 평행한 평면으로 지향되는 외형을 갖는 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 확장 세그먼트의 치수들은 상기 금속 물품과 상기 광전지 셀의 반도체 기판 사이에서 열 팽창 계수의 차이를 수용하도록 선택되는 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 확장 세그먼트는 웨이브 패턴으로 구성되는 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 웨이브 패턴은 상기 금속 물품과 상기 광전지 셀의 반도체 기판 사이에서 열 팽창 계수의 차이를 수용하기 위해 1-10 mm의 파장 및 200-300 μm의 진폭을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 상기 제 2 요소의 상기 제 2 폭과 상이한 상기 제 1 폭을 갖는 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 제 1 요소는 버스 바, 솔더 패드(solder pad), 및 셀 간 인터커넥트로 구성되는 그룹 중 하나로 구성되고;
상기 제 2 요소는 상기 광전지 셀의 표면에 격자 선이고;
상기 제 1 폭은 상기 제 2 폭보다 더 큰 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 제 1 요소는 버스 바이고, 상기 버스 바는 상기 금속 물품의 주변 근방에 위치되는 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 제 1 요소는 셀 간 인터커넥트이고, 상기 셀 간 인터커넥트는 그것의 두께를 통하는 애퍼처를 포함하는 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 애퍼처는 복수의 구멍들 또는 슬릿들(slits)인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 상기 제 2 요소의 상기 제 2 높이와 상이한 상기 제 1 높이를 갖는 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 제 1 요소는 셀 간 인터커넥트이고;
상기 제 2 요소는 상기 광전지 셀의 표면에 격자 선이고;
상기 제 1 높이는 상기 제 2 높이 미만인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 요소는 텍스처링되는 상단 표면을 갖는 방법.
청구항 19에 있어서, 상기 텍스처링은 의도적인 거칠기를 포함하는 방법.
광전지 셀을 위한 전기 구성요소를 형성하는 방법으로서,
금속 물품을 전기 전도성 맨드렐 상에서 전기주조하는 단계로서, 상기 전기 전도성 맨드렐은 적어도 하나의 미리 형성된 패턴을 포함하는 외부 표면을 가지며, 상기 금속 물품은 상기 미리 형성된 패턴에 의해 형성되는 복수의 전기주조된 요소들을 포함하는, 상기 전기주조하는 단계; 및
상기 전기 전도성 맨드렐로부터 상기 금속 물품을 분리하는 단계로서, 상기 복수의 전기주조된 요소들은 상기 금속 물품이 상기 전기 전도성 맨드렐로부터 분리될 때 단일 독립 피스를 형성하도록 상호연결되는, 상기 분리하는 단계를 포함하며;
상기 복수의 전기주조된 요소들은 광전지 셀에 대한 전기 도관의 역할을 하도록 구성되고;
상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 1 요소는 상기 복수의 전기주조된 요소들 내의 제 2 요소와 상이한 외형을 갖도록 구성되며, 상기 외형은 높이, 폭, 길이방향 윤곽, 또는 상단 표면 구성 중 적어도 하나에 대해 상이한 방법.
청구항 21에 있어서,
상기 제 1 요소는 제 1 높이를 갖는 셀 간 인터커넥트이고;
상기 제 2 요소는 상기 광전지 셀의 표면에 격자 선이고, 상기 제 2 요소는 제 2 높이를 갖고;
상기 제 1 높이는 상기 제 2 높이 미만인 방법.
청구항 21에 있어서,
상기 제 1 요소는 버스 바, 솔더 패드, 또는 셀 간 인터커넥트로 구성되는 그룹 중 하나로 구성되고, 상기 제 1 요소는 제 1 폭을 갖고;
상기 제 2 요소는 상기 광전지 셀의 표면에 대한 격자 선이고, 상기 제 2 요소는 제 2 폭을 갖고;
상기 제 1 폭은 상기 제 2 폭보다 더 큰 방법.
청구항 23에 있어서, 상기 제 1 요소는 셀 간 인터커넥트이고, 상기 셀 간 인터커넥트는 그것의 두께를 통하는 애퍼처를 포함하는 방법.
청구항 21에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 제 1 길이를 따르는 테이퍼드 폭을 포함하는 길이방향 윤곽을 갖는 방법.
청구항 21에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 제 1 길이를 따라 확장 세그먼트를 포함하는 길이방향 윤곽을 갖는 방법.
청구항 26에 있어서, 상기 확장 세그먼트는 상기 금속 물품과 상기 광전지 셀의 반도체 기판 사이에서 열 팽창 계수의 차이를 수용하도록 구성되는 방법.
청구항 26에 있어서, 상기 확장 세그먼트는 웨이브 패턴으로 구성되는 방법.
청구항 21에 있어서, 상기 제 1 요소는 상기 제 1 요소의 제 1 길이를 따라 도관 방향의 변화를 포함하는 길이방향 윤곽을 갖는 방법.
청구항 21에 있어서, 상기 제 1 요소는 텍스처링되는 상단 표면을 갖는 방법.