KR20170063663A - 특정 전방 표면 전극 디자인을 갖는 태양 전지 - Google Patents

특정 전방 표면 전극 디자인을 갖는 태양 전지 Download PDF

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필리프 요하네스 로스탄
로베르트 바데
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알이씨 솔라 피티이. 엘티디.
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Abstract

태양 전지(104)가 개시된다. 태양 전지는 전방 표면(156)을 포함하는 기판(151) 및 전방 표면(156)을 따라 연장되는 전방 표면 전극(153)을 포함한다. 여기서, 전방 표면 전극은 평행한 핑거 영역(105)에 배치된 복수의 제1 핑거 전극들(1531) 및 팜 핑거 영역에 배치된 제2 핑거 전극들(1532)에 결합된 복수의 버스 바 전극들(152)을 포함한다. 제1 핑거 전극들(1531)은 실질적으로 서로 평행하고 버스 바 전극들(152)에 수직이다. 제2 핑거 전극들(1532)은 버스 바 전극들(152)의 단부 영역들로부터 시작하고 버스 바 전극들(152)에 대해 수직이 아닌 방향들로 적어도 부분적으로 방사상으로 연장된다. 여기서, 인접한 제2 핑거 전극(1532)의 팜-유사 그룹은 동일한 관련된 버스 바 전극(152)으로부터 시작하고 인접한 제2 핑거 전극(1532)은 버스 바 전극들(52)에 대해 상이한 각도들로 방사상으로 연장된다. 이러한 전극 구성으로, 전기 저항 손실들뿐만 아니라 쉐이딩 손실들이 감소될 수 있다.

Description

특정 전방 표면 전극 디자인을 갖는 태양 전지{SOLAR CELL WITH SPECIFIC FRONT SURFACE ELECTRODE DESIGN}
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 특히 그러한 태양 전지의 전방 표면 전극들의 설계에 관한 것이다.
태양 전지는 광전지 효과에 의해 태양광을 전기로 변환하는 데 사용되는 전기 장치이다. 전지에서 생성된 전기 에너지를 외부의 전기적으로 구동되는 구성요소들로 운반할 수 있도록 전극들이 태양 전지 표면들에 제공된다.
광전지의 광 수신 측에서, 2, 3, 4 또는 그 이상의 와이더 버스 바 전극들(wider bus bar electrodes)에 연결된 많은 얇은 평행 핑거 전극들(thin parallel finger electrodes)을 갖는 금속 그리드를 사용하여 허용 가능한 직렬 저항을 보장하면서 수광 영역을 최적화하는 것이 일반적으로 행해지고 있으며, 상기 와이더 버스 바 전극들은 핑거 전극에 수직으로 연장되고 핑거 전극으로부터의 전류를 수집하는데 사용된다. 그러한 최적화 과정에서, 전형적으로 핑거 전극 폭들, 핑거 전극 간격들, 버스 바 전극 폭들 및 버스 바 전극 간격들이 최적화된다. 따라서, 저항성 전력 손실들이 감소될 수 있고 셀 효율이 증가될 수 있다.
태양 전지들에서 보다 감소된 저항성 전력 손실 및 더 높은 셀 효율을 달성하고자 하는 요구가 있을 수 있다.
이러한 요구는 독립 청구항에 따른 태양 전지로 충족될 수 있다. 유리한 실시예들은 종속항들에 정의된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 태양 전지는 전방 표면을 포함하는 기판 및 상기 전방 표면을 따라 연장되는 전방 표면 전극들을 포함하도록 제안된다. 여기서, 상기 전방 표면 전극들은, 평행 핑거 영역에 배열된 복수의 제1 핑거 전극들 및 팜 핑거 영역(palm finger region)에 배열된 제2 핑거 전극들에 결합된 복수의 버스 바 전극들을 포함한다. 상기 제1 핑거 전극들은 실질적으로 서로 평행하고 상기 버스 바 전극들에 수직이다. 상기 제2 핑거 전극들은 상기 버스 바 전극들의 단부 영역들로부터 시작하여 적어도 그것의 부분들에서 상기 버스 바 전극들에 수직하지 않은 방향으로 방사 연장된다. 여기서, 인접하는 제2 핑거 전극들의 팜-유사 그룹(palm-like group)은 동일한 관련 버스 바 전극으로부터 시작하고 인접한 제2 핑거 전극들은 상기 버스 바 전극들에 대해 다른 각도들로 방사 연장된다.
본 발명의 실시예들에 관한 원리들은 여럿 중에서도 다음의 아이디어들 및 인식들에 기초하여 이해될 수 있으나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다:
종래의 전극 디자인들에서, 버스 바 전극들은 태양 전지 전방 표면의 상당한 부분들을 덮을 수 있고, 결과적인 쉐이딩(shading)은 셀 효율의 손실에 크게 영향을 미칠 수 있다.
태양 전지의 어떤 부분들에서는 비교적 두꺼운 버스 바 전극에 의해 달성 가능한 낮은 직렬 저항들이 결정적이거나 적어도 유익할 수 있지만, 전극 핑거들로부터의 전하 캐리어 수집을 위해 두꺼운 버스 바가 필요하지 않은 태양 전지 표면 상의 영역들이 있을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 특히, 전방 표면 전극 그리드가 인접한 태양 전지의 후방 표면 전극 그리드에 전기적으로 연결되지 않은 태양 전지의 가장자리에 가까운 제 2 영역에서, 낮은 전류만이 전극 핑거들에 수직한 방향으로 전도되어야 하는 반면에, 전방 표면 전극 그리드가 다른 인접한 태양 전지의 후방 표면 전극 그리드에 전기적으로 연결된 태양 전지의 대향 가장자리에 가까운 제1 영역에서는, 높은 전류가 전극 핑거들에 수직인 방향으로 전도되어야 한다. 따라서, 상기 제2 영역에서는 하나 이상의 버스 바 전극이 필수적일 수 있지만, 상기 제1 영역에서는 발생된 전하 캐리어 밀도가 넓거나 두꺼운 버스 바 전극들 없이 수집될 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, "평행 핑거 영역"으로 지칭되는 제1 영역과 "팜 핑거 영역"으로 지칭되는 제2 영역을 갖는 전방 표면 전극 설계를 제공하는 것이 제안된다. 상기 평행 핑거 영역에서, 제1 핑거 전극은 하나 이상의 버스 바들에 연결된다. 일반적으로, 상기 제1 핑거 전극들은 직선이고 상기 버스 바 전극과 수직으로 교차한다. 상기 팜 핑거 영역에서, 버스 바들은 필요하지 않다. 대신에, 제2 핑거 전극들이 상기 버스 바들에 수직하지 않는 방향으로 제공된다. 이들 제2 핑거 전극들은 버스 바들 중 하나의 일 단부 영역, 즉 평행 핑거 영역의 경계로부터 상기 팜 핑거 영역으로 깊게(deep into the palm finger region) 연장될 수 있고, 그에 의해 전하 캐리어가 이 팜 핑거 영역으로부터 관련된 버스 바를 향하여 수집될 수 있다. 그러한 복수의 제2 전극들은 하나의 동일한 버스 바 전극으로 합쳐져 야자 나무(palm tree)의 외관을 갖는 제2 전극들의 하나의 "팜 그룹"으로 그룹화될 수 있다. 평행 핑거 영역 및 팜 핑거 영역 각각은 전형적으로 직사각형 형상을 갖는다. 상기 평행 핑거 영역과 상기 팜 핑거 영역은 함께 태양 전지 기판의 거의 전체 전방 표면, 즉 예를 들어 적어도 90%를 덮는다. 일반적으로, 상기 평행 핑거 영역은 상기 팜 핑거 영역에 직접 접한다. 상기 평행 손가락 영역의 버스 바 전극들의 개수는 일반적으로 상기 팜 핑거 영역의 팜 그룹들의 개수에 상응한다.
이러한 전극 설계의 쉐이딩 손실은 종래의 전극 디자인들에서보다 현저히 낮을 수 있고, 동시에 유사하게 작은 전기 저항 손실들을 가능케 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 팜-핑거 영역의 폭은 2개의 인접한 버스 바 전극들 사이의 거리의 10% 내지 100%, 바람직하게는 25% 내지 75%이다. 여기서, 상기 팜-핑거 영역의 상기 폭은, 상기 연장 버스 바들의 장축 방향에 수직한 방향에서 측정되고, 인접하는 제2 핑거 전극들의 하나의 팜-유사 그룹의 폭으로 참조될 것이다. 또한, 상기 팜 핑거 영역의 길이는, 예를 들어 인접한 2개의 버스 바 전극들 사이의 간격의 약 25 % 내지 약 75 % 사이일 수 있고, 상기 팜-핑거 영역의 상기 길이는 연장 버스 바들의 장축 방향에 평행한 방향에서 측정된다. 다시 말해, 상기 팜 핑거 영역은 상기 기판의 상기 전방 표면 표면의 상당한 부분을 덮도록 치수가 정해지고, 그에 따라 이 부분에서의 쉐이딩 손실들(shading losses)이 감소될 수 있다. 그러나, 상기 팜 핑거 영역의 길이 및/또는 폭은 너무 커서는 안되며, 과도한 전기적 저항 손실을 방지하기 위해 이웃하는 버스 바 전극들 사이의 거리를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 핑거 전극들은 인접하는 제2 핑거 전극들 사이의 간격들이 3mm 미만이도록, 즉 0 내지 약 3mm이도록 구성된다. 인접한 제2 핑거 전극들은 일반적으로 서로에 대해 소정의 각도로 배치됨에 따라, 이들의 측방향 거리는 그들의 장축 연장부를 따른 위치에 의존할 것이지만, 과도한 측방향 전기 직렬 저항들을 방지하기 위해 3mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 상기 태양 전지는 인접 면의 길의의 절반 또는 그 이하의 부분을 갖는 일 면을 포함한다. 다시 말해, 상기 태양 전지는 정사각형이 아닌 연장된 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 태양 전지는 2개의 평행한 짧은 면들과 2개의 평행한 긴 면들을 갖는다. 바람직하게는, 상기 짧은 면들은 상기 긴 면들에 비하여 길이의 절반 또는 그보다 작은 면들을 갖는다. 일반적으로, 각 면은 기판의 에지에 대응한다. 인접 면들은 일반적으로 서로 수직으로 배치된다. 이러한 형태에서, 상기 팜 핑거 영역은 전체 셀 표면의 비교적 큰 부분을 구성할 수 있으며, 따라서 유리한 효과들을 보다 잘 구축할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 태양 전지는 상기 버스 바 전극들 상에 솔더링된, 때때로 솔더링 스트립들로도 지칭되는, 전도성 리본들을 포함한다. 이들 리본들은 상기 버스 바 전극들을 따라 전기 전도도를 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 상기 리본 내의 직렬 저항은 상기 버스 바 내의 직렬 저항보다 낮다. 바람직하게는, 상기 전도성 리본들은 상기 팜 핑거 영역 내로 연장되지 않는다. 그에 의해, 충분한 전기 전도도를 제공하면서 음영(shading)을 최소화할 수 있다. 또한, 리본들의 재료 비용이 감소될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버스 바 전극들은, 상기 버스 바 전극들과 평행한 방향에서 상기 기판의 길이의 90% 미만의, 바람직하게는 70% 미만의 길이를 갖는다. 다시 말해, 상기 버스 바 전극들은 바람직하게는 상기 태양 전지 기판의 전체 길이를 따라 연장되지 않고, 다만 예를 들어 평행한 핑거 영역에서만 연장된다.
일 실시예에 따르면, 제2 핑거 전극들은 관련된 버스 바 전극으로부터 방사 연장될 때 복수의 브랜치들로 분할된다. 예를 들어, 관련 버스 바 가까이에서, 다수의, 예를 들어 2 내지 20개의 제2 핑거 전극들이 상기 버스 바 전극의 단부 영역으로부터 나타날 수 있다. 그러한 위치로부터 멀어질수록, 이들 제2 핑거 전극들 일부 또는 각각은 2개 이상의 브랜치들로 나뉠 수 있다. 그에 따라, 인접한 핑거 전극들 또는 그 브랜치들 사이의 측방향 거리들이 최소화 될 수 있고, 그에 의해 전기 저항들이 작게 유지된다.
일 실시예에 따르면, 인접하는 제2 핑거 전극들의 팜-유사 그룹의 제2 핑거 전극들의 관련된 버스 바 전극에 대향하는 단부 영역들은, 실질적으로 서로 평행하고 상기 버스 바 전극들에 수직하도록 연장되는 제3 핑거 전극들을 통해, 인접하는 제2 핑거 전극들의 인접하는 팜-유사 그룹의 제2 전극 핑거들의 단부 영역들에 상호연결된다. 즉, 제2 핑거 전극은 그 일 단부에서 그것의 관련된 버스 바 전극에 전기적으로 연결될 뿐만 아니라, 나아가 그것의 다른 단부가, 제3 핑거 전극들을 통해, 인접 버스 바로부터 나오는 제2 핑거 전극들에 전기적으로 연결될 수 있다. 이는 전반적인 전기 저항들을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 핑거 전극들은 버스 바 전극들의 폭보다 작은 폭을 갖는다. 예를 들어, 상기 버스 바들은 전형적으로 0.5 내지 3mm 사이의 폭일 수 있고, 반면에 핑거 전극들은 10 내지 200㎛ 사이의 폭일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 핑거 전극들 중 적어도 하나는 상기 기판의 에지로부터 떨어진 3 mm 미만의, 바람직하게는 1.5 mm 미만의 위치까지 연장된다. 즉, 관련된 버스 바 전극으로부터 필수적으로 전체 팜 핑거 영역을 가로질러 상기 기판의 대향 에지까지 연장되는 제2 핑거 전극들이 있어야 한다. 따라서, 전하 캐리어들은 상기 전체 팜 핑거 영역에 걸쳐 수집될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판은 25 cm2 이상, 바람직하게는 50 cm2 이상의 표면적을 갖는다. 예를 들어, 상기 기판은 100x50 mm2, 125x62.5 mm2 또는 156x78 mm2 의 치수들(dimensions)을 가질 수 있다. 즉, 상기 태양 전지들은 평면 패널들, 즉 대면적 태양 전지 모듈들 용으로 설계될 수 있지만, 집광기 용도로 설계되는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 가능한 이점들 및 특징들과 함께, 본 발명의 목적들은 이하의 설명 및 첨부 도면들을 참조하여 명백해질 것이다. 또한, 여기에 기술된 다양한 실시예들의 특징들은 상호 배타적인 것이 아니며, 상기 특징들은 다양한 조합들 및 치환들로 존재할 수 있음이 이해되어야 한다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 상이한 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분들을 일반적으로 지칭한다. 또한, 도면들은 단지 개략적으로 도시되고, 반드시 축척(scale)될 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 원리를 도시하는데 중점을 둔다. 이하의 설명에서, 다양한 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 종래의 전극 디자인을 갖는 2조각으로 절단될 기판의 전방 표면을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 형성하기 위한 특정 전극 설계를 갖는 기판의 전방 표면을 도시하며, 2개의 조각들로 절단하고 재배치하기 이전 및 이후를 도시한 것이다.
도 3은 2개의 조각들로 절단하고 재배치한 이후 본 발명의 다른 실시예에 따라 태양 전지를 형성하기 위한 다른 특정한 전극 설계를 갖는 기판의 전방 표면을 도시한다.
도 4는 종래의 이웃하는 종래의 태양 전지들을 연결하는 금속 리본을 갖는 조립체의 측면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이웃하는 태양 전지들을 연결하는 금속 리본을 갖는 조립체의 측면도를 나타낸다.
실시예들은 일반적으로 장치들, 예를 들어 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 장치들은 복수의 태양 전지 소자들을 포함하는 태양 전지 소자들 또는 태양 전지 모듈들일 수 있다.
도 1은 한 쌍의 하프-커팅된 태양 전지들(41, 42)을 도시한다. 이들은 15.6 x 15.62 cm 치수를 갖는 태양 전지에 대한 통상의 표준-크기의 기판(50)을 버스 바들(52)에 실질적으로 수직한 방향을 따라서 점선 A-A에 의해 나타난 바와 같이 2 개의 동일한 부분들로 절단함으로써 얻어질 수 있고, 그에 의해 연장된 직사각형 태양 전지 기판(511 및 512)이 형성된다. 예를 들어, 약 12.5 x 12.5 cm2 또는 약 10 x 10 cm2와 같은 다른 크기의 기판(50)들도 사용될 수 있다. 버스 바들(52)에 수직하게 이어지는 평행 핑거들(53)을 갖는 종래의 전극 디자인이 기판(50)의 전방 표면(56) 상에 제공된다.
도 2a는 평행 핑거 전극 영역(105)에서 선상의 제1 핑거 전극들(1531)을 갖고 팜 핑거 영역(palm finger region, 106)에서 팜-핑거 전극 구성(palm-finger electrode configuration)을 갖는 전극 구조를 갖는, 기판들(1511 및 1512) 상의 한 쌍의 하프-커팅된 태양 전지들(1041 및 1042)의 일 실시예를 나타낸다. 2개의 태양 전지들(1041, 1042)은 공통 사각 기판(150) 상에 2개의 전극 구성들을 생성하고 이후 선 A-A를 따라 기판(150)을 하프 기판들(1511 및 1512)로 절단함으로써 제공될 수 있다.
정사각형 기판들을 갖는 보통 크기의 셀들 상에 팜-핑거 전극 설계를 구현하는 것도 유리하지만, 팜-핑거 영역이 셀 영역의 비례적인 하부 부분(proportionally lower part)을 커버하기 때문에 연장된 직사각형 기판을 갖는 절단 셀들보다 이점이 더 적다. 태양 전지들은 레이저로 절단될 수 있다. 다른 절단 방법들도 가능할 수 있다. 태양 전지들을 반으로 절단함으로써, 셀들의 길이에 대한 포물선 의존성(parabolic dependence)을 보여주는 저항성 전력 손실들이 효과적으로 감소될 수 있다. 전력 출력은 약 2%만큼 개선될 수 있는데, 다시 말해, 셀들을 연장된 직사각형 반쪽들로 절단하는 것은 동일한 셀 기술로 전체 크기의 사각형 셀들에 비해 약 2% 증가된 모듈 전력을 제공할 수 있다. 태양 전지들이 3개의 평행한 등거리 선들을 따라 4개의 부분들로 절단되고 각각이 팜-핑거 전극 디자인을 갖는 디자인은 직렬 저항을 더욱 감소시킬 것이다.
일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 하프-커팅된 태양 전지들(1041 또는 1042) 각각에 대한 기판(150)의 전방 표면(156)은 복수의 전방 표면 전극들을 포함한다. 도 2b는 절단 이후 태양 전지 조립체에서 하프 커팅된 태양 전지들이 어떻게 배향될 것인지 보여준다.
전방 표면 전극들은 핑거 전극들(153)에 수직으로 연장되고 핑거 전극들(153)로부터의 전류를 수집하기 위해 사용되는 복수의 와이더 버스 바 전극들(152)에 연결된 다수의 얇은 평행 핑거 전극들(153)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전방 표면 전극들은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 4개의 전방 표면 버스 바 전극들(152)과 다수의 전방 표면 핑거 전극들(153)을 포함 할 수 있거나 또는 도 3에 도시된 바와 같이 5개의 전방 표면 버스 바 전극들(152)을 포함할 수 있다. 다른 개수의 전방 표면 버스 바 전극들, 예를 들어 2개 또는 3개 또는 6개 이상의 전방 표면 버스 바 전극들도 이용될 수 있다.
상기 전방 표면 핑거 전극들(153)은 광-유도된 캐리어들을 수집하도록 구성된 전극들일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 전방 표면 핑거 전극들(153)은 서로 실질적으로 평행하게 배열되고, 연장된 기판(1511)의 하나의 긴 에지에 평행하게 배열되며, 대부분이 평행한 핑거 영역(105)의 기판의 전방 표면에 걸쳐, 즉 팜-핑거 전극들이 없는 영역에 배열된다. 전방 표면 핑거 전극(153)의 폭은 약 30 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 예컨대 약 60 ㎛ 일 수 있다. 전방 표면 핑거 전극들(153)은 모두 동일한 폭을 가질 수도 있고 동일한 폭을 가지지 않을 수도 있다. 전방 표면 핑거 전극들(153)은 일정한 폭을 가질 수 있거나, 또는 그 폭은 전방 표면 핑거 전극의 길이를 따라 변할 수 있으며, 전방 표면 핑거 전극은 예를 들어 약 60㎛ 이상으로부터 약 30㎛ 이하로 그것의 단부들을 향하여 테이퍼될(tapered) 수 있다. 팜-핑거 전극들이 없는 영역의 전방 표면 핑거 전극들은 균등하게 이격될 수 있다. 인접한 2개의 전방 표면 핑거 전극들 사이의 간격은 약 1mm 내지 약 3mm, 예를 들어 약 2mm 일 수 있다. 고르지 않은 간격을 가진 전방 표면 전극들도 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 도 1의 버스 바 전극(152)의 일 단부에서 길이 부분(fraction of length)까지의 부분은 팜 핑거 영역(106)에서의 제2 핑거 전극(1532)으로 대체된다. 제2 핑거 전극(1532)으로 대체될 버스 바 전극의 길이, 즉 (도 2b에 도시된 바와 같은) 팜 핑거 영역의 길이(lp)는, 예를 들어 2개의 인접한 버스 바 전극들(152) 사이의 거리(d) 또는 간격의 약 25 % 내지 약 75 %일 수 있다. 상기 팜 핑거 영역의 인접한 제2 핑거 전극들(1532)의 하나의 팜-유사 그룹의 폭(w)은 예를 들어 2개의 인접한 버스 바 전극들(152) 사이의 거리(d)의 10 % 내지 100 %, 바람직하게는 약 25 % 내지 약 75 %일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 핑거 전극들(1532)은 버스 바 전극들(152)의 단부들(160)로부터 시작하여 제3 핑거 전극들(1533)과 합쳐지도록 연장된다. 그 사이에, 제2 핑거 전극들(1532)의 일부 또는 이들 각각은, 브랜치들(1541, 1542)로 분할될 수 있다. 제2 핑거 전극들(1532)은, 인접한 제2 핑거 전극들(1532) 사이의 간격이 약 0 내지 약 3mm의 범위 내에 있도록 구성될 수 있다. 핑거 전극 간격들은 에미터의 전력 손실들 및 쉐이딩 손실들(shading losses)이 최소화되도록 최적화되어야 한다. 이 구성은 또한 태양 전지 기판 당 더 적은 은 페이스트의 사용을 허용한다. 그러한 구성들의 일 예시적인 실시예가 도 2a에 도시되어 있으며, 제2 핑거 전극들(1532)은 버스 바 전극들(160)의 단부들로부터 방사한다.
버스 바 전극들의 개수는 도 2a, 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이 4개 또는 5개일 수 있다. 다른 개수의 버스 바 전극들, 예를 들어 2개, 3개 또는 6개 이상도 이용될 수 있다.
전방 표면 버스 바 전극들(152)은 팜-핑거 전극들이 없는 영역들에서 전방 표면 핑거 전극들(153)에 대해 실질적으로 수직이고 실질적으로 서로 평행하다. 상기 전방 표면 버스 바 전극의 폭은 약 0.5mm 내지 약 2.5mm, 예를 들어 약 1.5mm 일 수 있다. 상기 전방 표면 버스 바 전극들은 연속적인 폭을 가질 수 있거나, 또는 선택적으로 상기 폭은 전방 표면 버스 바 전극의 길이를 따라 변할 수 있고, 전방 표면 버스 바 전극은 예를 들어 그것의 단부를 향하여 테이퍼될 수 있다. 상기 전방 표면 버스 바 전극들은 모두 동일한 폭을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 전방 표면 버스 바 전극들은 균등하게 이격될 수 있다. 2개의 인접한 전방 표면 버스 바 전극들 사이의 간격은 셀 크기 및 버스 바 전극의 개수에 의존 할 수 있다. 예를 들어, 2개의 인접한 전방 표면 버스 바 전극들 사이의 간격은 4개의 전방 표면 버스 바 전극들(152)을 갖는 15.6 x 15.6 cm2 광전지 소자에 대해 약 39 mm일 수 있다. 불균일한 간격을 갖는 전방 표면 버스 바 전극들(152)도 이용될 수 있다. 전방 표면 버스 바 전극들(152) 및 핑거 전극들(153)은 동일하거나 상이한 재료로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 솔더링 가능한 재료로 제조될 수 있으며, 상기 핑거 전극들과 비교하여 동일하거나 상이한 두께를 가질 수 있다.
상기 전방 표면 핑거 전극들은 구리, 은, 이들 금속들 중 하나가 주성분인 합금 또는 임의의 다른 전도성 물질을 포함하는 페이스트로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 표면 전극 핑거 전극들(153) 및 상기 전방 표면 버스 바 전극들(152)은 예를 들어 스크린 인쇄, 롤러 인쇄, 잉크젯 인쇄 등과 같은 공업적으로 적용 가능한 제조 방법들과 같은 다양한 방법들을 이용하여 제조될 수 있다.
복수의 하프-커팅된 셀들은 태양 전지 유닛들에 조립될 수 있다. 모든 2개의 하프-커팅된 셀들은 하나의 하프-커팅된 셀의 팜-핑거 구조물들이 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이 인접한 하프-커팅된 셀들의 버스 바 전극들(152)에 인접할 수 있는 방식으로 배열될 수 있다.
도 4 및 도 5는 금속 리본들(21, 121)로 연결된 태양 전지 셀들(41, 1041)의 스트링의 일부의 측면도들이고, 상기 금속 리본들(21, 121)은 후방 표면 버스 바들(23, 123) 및 전방 표면 버스 바들(52, 152)에 각각 부착된다.
이러한 구성들 및 유사한 구성들은 쉐이딩 손실들이 적기 때문에 페이스트 소비량이 적고 전지 효율성이 높아질 수 있다. 또한, 전방 표면 버스 바 전극들(152)의 부분들을 제2 핑거 전극들(1532)로 대체하여 전방 표면 버스 바 전극들(152)을 감소시킴으로써, 셀 기판(1511)의 응력이 감소될 수 있다. 또한, 전도성 금속 리본들(121)이 모듈 조립체 내에서 전방 표면 버스 바 전극들(152)에 솔더링될 수 있기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 리본들(121)은 적어도 제2 핑거 전극들(1532)에 의해 점유된 영역에서 솔더링될 필요가 없을 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 감소된 전방 표면 버스 바 전극들(152)은 또한 리본들과의 표준 연결과 비교하여 리본 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 특정 형태들로 구체화될 수 있다. 따라서, 전술한 실시예들은 본 명세서에 기재된 본 발명을 제한하는 것이 아니라 모든 측면에서 도시적인 것임이 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 표시되며, 청구 범위의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경들은 그 안에 포함되는 것으로 의도된다.
특정 거리 또는 크기와 관련하여 "약"과 같은 용어들은 지정된 거리 또는 크기로부터 현저하지 않은 편차를 배제하지 않는 것으로 해석되어야 하며, 예를 들어 최대 20 %의 편차들을 포함할 수 있다. 또한, "실질적으로 평행"또는 "실질적으로 수직"과 같은 용어는 특정 배열로부터 현저하지 않은 않은 편차를 배제하지 않는 것으로 해석되어야 하며, 예를 들어 최대 10° 또는 심지어 최대 20°의 편차를 포함할 수 있다. 특히, 당업자라면, 엄격하게 평행한 배열로부터의 현저하지 않은 편차가 예를 들어 과도한 직렬 저항 손실들을 야기하지 않는 한 허용될 수 있다는 것을 이해할 것이며, 예를 들어, 그러한 편차들은 10° 또는 20°를 초과하지 않는 경우에 해당하는 것으로 추정된다.
마지막으로, "포함하는"이라는 용어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며 "하나" 또는 "적어도 하나"는 복수를 배제하지 않는다는 것을 유의해야 한다. 또한, 상이한 실시예들과 관련하여 설명된 요소들이 조합될 수 있다. 청구범위의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점도 유의해야 한다.

Claims (15)

  1. 태양 전지(104)로서,
    전방 표면(156)을 포함하는 기판(151); 및
    상기 전방 표면(156)을 따라 연장되는 전방 표면 전극들(153)을 포함하고,
    상기 전방 표면 전극들은,
    평행 핑거 영역(105)에 배열된 복수의 제1 연장 핑거 전극들(1531) 및 팜 핑거 영역(palm finger region, 106)에 배열된 제2 연장 핑거 전극들(1532)에 결합된 복수의 연장 버스 바 전극들(152)을 포함하고,
    상기 제1 핑거 전극들(1531)은 실질적으로 서로 평행하고 상기 버스 바 전극들(152)에 수직이며,
    상기 제2 핑거 전극들(1532)은 상기 버스 바 전극들(152)의 단부 영역들로부터 시작하여 적어도 그것의 부분들에서 상기 버스 바 전극들(152)에 수직하지 않은 방향으로 방사 연장되며,
    인접하는 제2 핑거 전극들(1532)의 팜-유사 그룹(palm-like group)은 동일한 관련 버스 바 전극(152)으로부터 시작하고 인접한 제2 핑거 전극들(1532)은 상기 버스 바 전극들(152)에 대해 다른 각도들로 방사 연장되는, 태양 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 팜-핑거 영역(106)의 인접한 제2 핑거 전극들(1532)의 하나의 팜-유사 그룹의 폭(w)은 2개의 인접한 버스 바 전극들(152) 사이의 거리(d)의 10% 내지 100%이고, 상기 폭(w)은 상기 버스 바 전극들(152)의 장축 방향에 수직한 방향에서 측정되는, 태양 전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 팜-핑거 영역(106)의 인접한 제2 핑거 전극들(1532)의 하나의 팜-유사 그룹의 폭(w)은 2개의 인접한 버스 바 전극들(152) 사이의 거리(d)의 25% 내지 75%이고, 상기 폭(w)은 상기 버스 바 전극들(152)의 장축 방향에 수직한 방향에서 측정되는, 태양 전지.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 핑거 전극들(1532)은 인접하는 제2 핑거 전극들 사이의 간격(들)이 0 내지 약 3mm이도록 구성되는, 태양 전지.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    인접 면의 길의의 절반 또는 그 이하의 부분을 갖는 일 면을 포함하는, 태양 전지.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버스 바 전극들(152) 상에 솔더링된 전도성 리본들(121)을 포함하는, 태양 전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전도성 리본들(121)은 상기 팜 핑거 영역(106)으로 연장되지 않는, 태양 전지.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버스 바 전극들(152)은, 상기 버스 바 전극들(152)과 평행한 방향에서 상기 기판(151)의 길이의 90% 미만의 길이들(lb)을 갖는, 태양 전지.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버스 바 전극들(152)은, 상기 버스 바 전극들(152)과 평행한 방향에서 상기 기판(151)의 길이의 70% 미만의 길이들(lb)을 갖는, 태양 전지.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 핑거 전극들(1532)은 관련된 버스 바 전극(152)으로부터 방사 연장될 때 복수의 브랜치들(1541, 1542)로 분할되는, 태양 전지.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    인접하는 제2 핑거 전극들(1532)의 팜-유사 그룹의 제2 핑거 전극들(1532)의 관련된 버스 바 전극(152)에 대향하는 단부 영역들은, 실질적으로 서로 평행하고 상기 버스 바 전극들(152)에 수직하도록 연장되는 제3 핑거 전극들(1533)을 통해, 인접하는 제2 핑거 전극들의 인접하는 팜-유사 그룹의 제2 전극 핑거들의 단부 영역들에 상호연결되는, 태양 전지.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 핑거 전극들(1532)은 버스 바 전극들(152)의 폭보다 작은 폭을 갖는, 태양 전지.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 핑거 전극들(1532) 중 적어도 하나는 상기 기판(151)의 에지로부터 떨어진 3 mm 미만의 위치까지 연장되는, 태양 전지.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팜-핑거 영역(106)의 길이(lp)는 2개의 인접한 버스 바 전극들(152) 사이의 거리(d)의 25 % 내지 75 %이고, 상기 길이(lp)는 상기 버스 바 전극들(152)의 장축 방향에 평행한 방향에서 측정되는, 태양 전지.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(151)은 적어도 25 cm2의 표면적을 갖는, 태양 전지.
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