KR20170065557A - 태양 전지 상호연결부 - Google Patents

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Abstract

태양 전지는 태양 전지의 반도체 영역에 결합된 제1 항복 강도를 갖는 제1 부분을 구비하는 전도성 포일을 포함할 수 있다. 태양 전지는 전도성 포일의 제2 부분을 포함하는 상호연결 구조물을 통해 다른 태양 전지와 상호연결될 수 있고, 상호연결 구조물은 제1 항복 강도보다 큰 제2 항복 강도를 갖는다.

Description

태양 전지 상호연결부{SOLAR CELL INTERCONNECTION}
통상 태양 전지(solar cell)로서 알려진 광전지(photovoltaic cell)는 태양 방사선의 전기 에너지로의 직접 변환으로 잘 알려진 장치이다. 일반적으로, 태양 전지는 반도체 웨이퍼 또는 기판(substrate) 상에, 기판의 표면 부근에 p-n 접합을 형성하는 반도체 처리 기술을 사용하여 제조된다. 기판의 표면 상에 충돌하여 기판 내로 유입되는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성한다. 전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이의 전압차를 발생시킨다. 도핑된 영역들은 태양 전지 상의 전도성 영역들에 연결되어, 전지로부터의 전류를 외부 회로로 보낸다.
태양 전지들은 직렬로 함께 상호연결되어 태양 전지들의 스트링을 제공할 수 있고, 이 스트링은 이어서 직렬로 연결되어 모듈을 형성할 수 있다. 일부 경우에, 태양 전지들의 상호연결은 난제일 수 있다.
도 1a 및 도 2a는 일부 실시예들에 따른, 기판 위에 형성된 이미터 영역들 상에 형성된 전도성 접점들을 갖는 예시적인 태양 전지의 일부분의 단면도.
도 1b 및 도 2b는 일부 실시예들에 따른, 기판 내에 형성된 이미터 영역들 상에 형성된 전도성 접점들을 갖는 예시적인 태양 전지의 일부분의 단면도.
도 3 내지 도 6은 일부 실시예들에 따른, 다양한 예시적인 태양 전지 상호연결부들의 단면도.
도 7 및 도 8은 일부 실시예들에 따른, 다양한 예시적인 태양 전지 상호연결부들의 평면도.
도 9는 일부 실시예들에 따른, 태양 전지들을 상호연결하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도.
도 10은 일부 실시예들에 따른, 상이한 항복 강도들을 갖는 전도성 포일의 영역들을 형성하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도.
도 11 내지 도 13은 일부 실시예들에 따른, 상이한 항복 강도들을 갖는 전도성 포일의 영역들을 형성하기 위한 예시적인 시퀀스의 단면도.
하기의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 본 출원의 요지의 실시예들 또는 그러한 실시예들의 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 발명의 내용, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 언급을 포함한다. 어구 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 개시내용과 일관되는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락들은(첨부된 청구범위를 포함한) 본 개시내용에서 보여지는 용어들에 대한 정의 및/또는 맥락을 제공한다:
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된". 다양한 유닛들 또는 구성요소들이 작업 또는 작업들을 수행"하도록 구성된" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 그러한 맥락에서, "~하도록 구성된"은 유닛들/구성요소들이 동작 동안에 이들 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 언급될 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행"하도록 구성된" 것임을 언급하는 것은, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112의 6번째 단락을 적용하지 않고자 명백히 의도하는 것이다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이들 용어는 이들 용어가 선행하는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, 임의의 유형의 순서화(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등)를 암시하지 않는다. 예를 들어, 전도성 포일의 "제1" 부분의 언급은 이 부분이 순서로 첫 번째 부분인 것을 반드시 암시할 필요는 없는데, 대신에 용어 "제1"은 다른 부분(예컨대, "제2" 부분)으로부터 이 부분을 구별하기 위해 사용된다.
"~에 기초하여". 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 결정에 영향을 미치는 하나 이상의 인자를 기술하는 데 사용된다. 이 용어는 결정에 영향을 미칠 수 있는 추가의 인자들을 배제하지 않는다. 즉, 결정은 이들 인자에만 기초할 수 있거나, 이들 인자에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 문구 "B에 기초하여 A를 결정한다"를 고려해 보자. B가 A의 결정에 영향을 미치는 인자일 수 있지만, 그러한 문구는 A의 결정이 또한 C에 기초하는 것을 배제하지 않는다. 다른 경우에서, A는 오직 B에 기초하여 결정될 수 있다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들을 언급한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적으로는 아니게, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 연통됨)을 의미한다.
"억제하다" - 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 구성요소 또는 특징부가 동작, 움직임 또는 조건을 억제하는 것으로 기술될 때, 이는 결과 또는 성과 또는 미래의 상태를 완전하게 방지할 수 있다. 또한, "억제하다"는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 성과, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 또한 지칭할 수 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 지칭될 때, 이는 결과 또는 상태를 완전하게 방지 또는 제거할 필요는 없다.
또한, 소정 용어가 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 이에 따라 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전면", "배면", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 그러나 임의적인 좌표계 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 예들 중 많은 것이 배면 접점(back contact) 태양 전지이지만, 기술 및 구조는 다른(예컨대, 전면 접점(front contact)) 태양 전지에도 동일하게 적용된다. 또한, 본 개시내용의 많은 부분이 이해의 용이함을 위해 태양 전지에 관해서 기술되지만, 개시된 기술 및 구조는 다른 반도체 구조(예컨대, 일반적으로 규소 웨이퍼)에 동일하게 적용된다.
태양 전지 상호연결부 및 태양 전지 상호연결부의 형성 방법이 본 명세서에서 설명된다. 하기 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 공정 흐름 작업과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 본 개시내용의 실시예들이 이들 특정 상세 사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 리소그래피 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 개시내용의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예는 예시적인 표현이고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아님이 이해되어야 한다.
본 명세서는 개시된 상호연결부와 상호연결될 수 있는 예시적인 태양 전지를 먼저 기술하고, 이어서 상호연결 구조물의 다양한 실시예의 보다 상세한 설명이 이어진다. 이어서 본 명세서는 상호연결 구조물을 형성하기 위한 예시적인 방법의 설명을 포함한다. 다양한 예들이 전반에 걸쳐 제공된다.
제1 예시적인 태양 전지에서, 기판 위에 이미터 영역들이 형성된 태양 전지를 위한 배면 접점들과 같은 접점들을 제조하는 데 전도성 포일이 사용된다. 예를 들어, 도 1a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 기판 위에 형성된 이미터 영역들 상에 형성된 전도성 접점들을 갖는 태양 전지의 일부분의 단면도를 예시한다. 다양한 실시예들에서, 전도성 포일은 또한 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이 전도성 접점들의 전도성 포일보다 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결 구조물을 형성하기 위해 사용된다.
일부 난제는 태양 전지에 전도성 포일을 결합시키고 인접하는 전지들의 전도성 포일을 상호연결할 때 존재한다. 일례로서, 태양 전지 및 모듈의 신뢰성 및 수명을 감소시킬 수 있는 라체팅(ratcheting)이 일어날 수 있다. 라체팅은 포일의 비-평면 왜곡으로 특징지어지는 금속의 소성 변형의 형태이며, 이는 현장(field)에서 신뢰성 문제로 이어질 수 있다. 다른 예로서, 웨이퍼 휨(wafer bowing)이 재료들 사이(예컨대, 규소와 금속 사이)의 열응력 불일치에 기인하여 발생할 수 있고 처리(예컨대, 정렬) 및 취급에 문제를 유발할 수 있다. 라체팅 및 휨 둘 모두에 대한 영향과 금속의 항복 응력 사이의 관계는 반대이다. 예를 들어, 높은 항복 응력 금속은 라체팅에 대해 좋을 수 있으나, 휨에 대해서는 나쁠 수 있다. 낮은 항복 응력 금속에 대해서는 그 반대이다. 개시된 구조 및 기술은 웨이퍼 휨 및 라체팅을 억제할 수 있고, 생성된 태양 전지 및 모듈의 수명 및 성능을 개선시킬 수 있다.
도 1a를 참조하면, 태양 전지(100A)의 일부분은 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220), 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222) 위에, 그리고 트렌치(trench)(216)들에 의해 노출된 기판(200)의 부분들 상에 배치되는 패턴화된 유전체 층(224)을 포함한다. 전도성 접점(228)들이 유전체 층(224) 내에 배치된 복수의 접점 개구 내에 배치되고, 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220)에 그리고 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)에 결합된다.
일 실시예에서, 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220) 및 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)이 태양 전지(100A)를 위한 이미터 영역들을 제공할 수 있다. 따라서, 실시예에서, 전도성 접점(228)들은 이미터 영역들 상에 배치된다. 실시예에서, 전도성 접점(228)은 배면 접점 태양 전지를 위한 배면 접점이고, 태양 전지(100A)의 수광 표면(light receiving surface)(도 1a에서 201로서 제공된 방향) 반대편에 있는 태양 전지의 표면 상에 위치된다. 또한, 일 실시예에서, 이미터 영역들은 박형 또는 터널(tunnel) 유전체 층(202) 상에 형성된다.
일부 실시예들에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 배면 접점 태양 전지를 제조하는 것은 기판 상에 얇은 유전체 층(202)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 얇은 유전체 층은 이산화규소로 구성되고, 대략 5 내지 50 옹스트롬 범위의 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 얇은 유전체 층은 터널 산화물 층으로서 기능한다. 일 실시예에서, 기판은 n-형 도핑된 단결정 규소 기판과 같은 벌크 단결정 규소 기판이다. 그러나, 다른 실시예에서, 기판은 전체 태양 전지 기판 상에 배치된 다결정 규소 층을 포함한다.
트렌치(216)들이 n-형 도핑된 폴리실리콘(또는 비정질 규소) 영역(220)들과 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)들 사이에 형성될 수 있다. 트렌치(216)들의 부분들은 텍스처화된(textured) 특징부들을 갖도록 텍스처화될 수 있다. 유전체 층(224)이 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220), 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222), 및 트렌치(216)들에 의해 노출된 기판(200)의 부분들 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 층(224)의 하부 표면이 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220), 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222), 및 기판(200)의 노출된 부분들과 정합되게(conformal) 형성될 수 있는 반면에, 유전체 층(224)의 상부 표면은 실질적으로 평평하다. 특정 실시예에서, 유전체 층(224)은 반사-방지 코팅(anti-reflective coating; ARC) 층이다.
복수의 접점 개구가 유전체 층(224) 내에 형성될 수 있다. 복수의 접점 개구는 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220)에 대한 그리고 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)에 대한 노출을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 접점 개구는 레이저 융삭(laser ablation)에 의해 형성된다. 일 실시예에서, n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220)들에 대한 접점 개구들은 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)들에 대한 접점 개구들과 실질적으로 동일한 높이를 갖는다.
배면 접점 태양 전지를 위한 접점들을 형성하는 것은 복수의 접점 개구(226) 내의, 그리고 복수의 n-형 도핑된 폴리실리콘 영역(220) 및 복수의 p-형 도핑된 폴리실리콘 영역(222)에 결합되는, 전도성 접점(228)들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 전도성 접점(228)들은 벌크 N-형 규소 기판(200)의 수광 표면(201) 반대편에 있는 벌크 N-형 규소 기판(200)의 표면 상에 또는 그 위에 형성된다. 특정 실시예에서, 전도성 접점들은 기판(200)의 표면 위의 영역(222/220)들 상에 형성된다.
계속해서 도 1a를 참조하면, 전도성 접점(228)들은 전도성 포일(134)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전도성 포일은 알루미늄, 구리, 다른 전도성 재료, 및/또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 전도성 접점(228)들은 또한 전도성 포일(134)과 각자의 반도체 영역 사이에, 도 1a의 영역(130, 132)들과 같은 하나 이상의 전도성(금속 또는 기타) 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전도성 영역(130)은, 인쇄되거나, 블랭킷 침착(예를 들어, 스퍼터링, 증발 등)될 수 있는, (예를 들어, 알루미늄/규소 합금 등)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 포일(134) 및 하나 이상의 전도성 영역(130, 132)은 태양 전지의 반도체 영역에 용접되거나 열 압착되거나 달리 결합되고 따라서 태양 전지(100A)의 이미터 영역들과 전기적 접촉될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 전도성 영역(예를 들어, 스퍼터링, 증발, 또는 인쇄된 알루미늄, 니켈, 구리 등)이, 전도성 포일과 이미터 영역들 사이에 존재할 수 있다. 열 압착된 전도성 포일은 본 명세서에서, 소성 변형이 발생할 수 있는 온도에서 가열되었으며 포일이 이미터 영역들 및/또는 전도성 영역들에 더 쉽게 접착될 수 있도록 충분한 힘으로 기계적 압력이 가해진, 전도성 포일을 지칭하는 데 사용된다.
일부 실시예들에서, 전도성 포일(134)은, 순수 Al로서든지 또는 합금(예를 들어, Al/규소(Al/Si) 합금 포일)으로서든지 간에, 알루미늄(Al) 포일일 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 포일(134)은 또한 비-Al 금속을 포함할 수 있다. 그러한 비-Al 금속은 Al 입자들과 조합하여 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 본 개시내용의 많은 부분이 금속 포일 및 금속 전도성 영역들을 기술하지만, 일부 실시예들에서는, 비-금속 전도성 포일(예를 들어, 전도성 탄소) 및 비-금속 전도성 영역들이 금속 포일 및 금속 전도성 영역들에 추가하여 또는 그 대신에 유사하게 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 금속 포일은, Al, Al-Si 합금, 주석, 구리, 및/또는 은, 그 외 다른 예들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 포일은 두께가 5 마이크로미터 미만(예컨대, 1 마이크로미터 미만)일 수 있는 반면, 다른 실시예에서 포일은 다른 두께일 수 있다(예컨대, 15 마이크로미터, 25 마이크로미터, 37 마이크로미터, 50 마이크로미터 미만 등). 일부 실시예들에서, 포일의 종류(예컨대, 알루미늄, 구리, 주석 등)는 태양 전지를 가로지르는 충분한 전류 이동을 달성하기 위해 필요한 포일의 두께에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 하나 이상의 추가의 전도성 영역(130, 132)을 갖는 실시예들에서, 포일은 그러한 추가의 전도성 영역들을 갖지 않는 실시예들에서보다 얇을 수 있다.
더욱이, 다양한 실시예들에서, 전도성 포일의 유형 및/또는 두께는 태양 전지에 결합되는 전도성 포일의 부분의 항복 강도 및 태양 전지의 에지 위에 걸쳐 있고 상호연결 구조물의 부분이 되는 전도성 포일의 부분의 항복 강도에 영향을 미칠 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전도성 영역(130, 132)들은 금속 페이스트(예컨대, 페이스트가 인쇄가능하도록, 금속 입자들뿐만 아니라 결합제(binder)를 포함하는 페이스트)로부터, 금속 분말(예컨대, 결합제를 갖지 않는 금속 입자들, Al 입자들의 분말, Al 입자들의 층 및 Cu 입자들의 층)로부터, 또는 금속 페이스트와 금속 분말의 조합으로부터 형성될 수 있다. 금속 페이스트를 사용하는 일 실시예에서, 페이스트는 페이스트를 기판 상에 인쇄(예컨대, 스크린 인쇄(screen printing), 잉크-젯 인쇄 등)함으로써 적용될 수 있다. 페이스트는 페이스트의 전달의 용이함을 위해 용매를 포함할 수 있고, 또한 다른 요소들, 예컨대 결합제 또는 유리 프릿(glass frit)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 금속 입자들은 금속 입자들을 함께 합체하기 위해 (전도성 포일과 전도성 영역들이 함께 결합되기 전 및/또는 후에) 소성될 수 있으며 - 소결로 또한 지칭됨 -, 이는 전도율을 향상시키고 라인 저항을 감소시킴으로써 태양 전지의 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 소성 또는 접합 공정으로부터의 가열이 또한 전도성 포일의 항복 강도를 감소시킬 수 있는데, 이는 라체팅으로 인해 태양 모듈의 신뢰성 및 수명을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술 및 구조는 휨을 억제하도록 태양 전지 위의 전도성 포일에 충분히 낮은 항복 강도를 제공할 수 있지만 또한 라체팅을 억제하도록 상호연결 구조물의 포일의 충분히 높은 항복 강도를 제공할 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 일 실시예에 따른, 기판 내에 형성된 이미터 영역들 상에 형성된 전도성 접점들을 갖는 예시적인 태양 전지의 일부분의 단면도가 예시된다. 예를 들어, 이러한 제2 예시적인 전지에서 그리고 도 1a의 예와 유사하게, 전도성 포일이 태양 전지의 기판 내에 형성된 이미터 영역들을 갖는 태양 전지를 위한, 배면 접점들과 같은 접점들을 제조하는 데 사용될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 태양 전지(100B)의 일부분은, 복수의 n-형 도핑된 확산 영역(120), 복수의 p-형 도핑된 확산 영역(122) 위에, 그리고 벌크 결정질 규소 기판과 같은 기판(100)의 부분들 상에 배치되는 패턴화된 유전체 층(124)을 포함한다. 전도성 접점(128)들은 유전체 층(124) 내에 배치된 복수의 접점 개구 내에 배치되고, 복수의 n-형 도핑된 확산 영역(120)에 그리고 복수의 p-형 도핑된 확산 영역(122)에 결합된다. 일 실시예에서, 확산 영역(120, 122)들은 규소 기판의 영역들을 n-형 도펀트(dopant) 및 p-형 도펀트로 각각 도핑함으로써 형성된다. 또한, 복수의 n-형 도핑된 확산 영역(120) 및 복수의 p-형 도핑된 확산 영역(122)은, 일 실시예에서, 태양 전지(100B)를 위한 이미터 영역들을 제공할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 전도성 접점(128)들은 이미터 영역들 상에 배치된다. 일 실시예에서, 전도성 접점(128)들은 배면 접점 태양 전지를 위한 배면 접점들이고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 수광 표면 반대편에 있는, 예를 들어 텍스처화된 수광 표면(101) 반대편에 있는, 태양 전지의 표면 상에 위치된다.
일 실시예에서, 다시 도 1b를 참조하면 그리고 도 1a의 것과 유사하게, 전도성 접점(128)들은 전도성 포일(134)을 포함할 수 있고, 일부 실시예들에서, 전도성 영역(130, 132)들과 같은 하나 이상의 추가의 전도성 영역을 포함할 수 있다. 전도성 포일(134), 및 하나 이상의 전도성 영역은 태양 전지의 반도체 영역 및/또는 포일과 반도체 영역 사이의 하나 이상의 전도성 영역에 결합될 수 있고(예컨대, 용접되거나 열 압축되거나 달리 결합될 수 있고) 따라서 태양 전지(100A)의 이미터 영역들과 전기적 접촉 상태에 있을 수 있다. 도 1a의 전도성 접점 설명은 도 1b의 전도성 접점에 동일하게 적용되지만, 설명의 명확성을 위해 반복하지 않는다.
이제 도 2a를 참조하면, 예시된 태양 전지는, 도 2a의 예시적인 태양 전지가 하나 이상의 추가의 전도성 영역(도 1a의 영역(130, 132))을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 도 1a의 태양 전지와 동일한 특징부들을 포함한다. 대신에, 전도성 포일(134)은 태양 전지의 반도체 영역에 직접 접합된다.
유사하게, 도 2b의 예시된 태양전지는, 도 2b의 예시적인 태양 전지가 하나 이상의 추가의 전도성 영역(도 1b의 영역(130, 132))을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 도 1b의 태양 전지와 동일한 특징부들을 포함한다. 대신에, 전도성 포일(134)은 태양 전지의 반도체 영역에 직접 접합된다.
소정 재료가 본 명세서에 기술되지만, 일부 재료는 다른 것으로 쉽게 대체될 수 있으며, 다른 그러한 실시예는 본 개시내용의 실시예의 사상 및 범주 내에 있다. 예를 들어, 실시예에서, III-V족 재료의 기판과 같은 상이한 재료의 기판이 규소 기판 대신에 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 형성된 접점들은, 도 1b 및 도 2b에서 기술되었던 바와 같이, 벌크 기판 상에 직접 형성될 필요는 없다는 것에 유의한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전술된 것과 같은 전도성 접점들은, 도 1a 및 도 2a에 대해 기술되었던 바와 같이, 벌크 기판과 같이 위에(예컨대, 그의 배면 상에) 형성된 반전도성 영역(semiconducting region)들 상에 형성된다.
다양한 실시예들에서, 도 1a 내지 도 1b 및 도 2a 내지 도 2b의 태양 전지의 전도성 포일은 전지의 에지를 지나서 연장하는 오버행 영역(예컨대, 탭)을 포함하고, 2개의 전지들을 함께 상호연결하도록 인접하는 전지의 오버행 영역에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정 태양 전지의 오버행 부분은 이의 에지를 지나서 2mm 미만 연장할 수 있다.
이제 도 3 내지 도 8로 가면, 라체팅 및 웨이퍼 휨을 억제하도록 구성된 태양 전지 상호연결 구조물의 다양한 예들이 도시되어 있다.
도 3은 상호연결 구조물을 통해 함께 결합된 2개의 태양 전지들인 태양 전지(300a, 300b)들을 도시한다. 도시된 예에서, 전도성 포일의 부분(302a)은 태양 전지(300a)에 결합되고, 다른 전도성 포일의 부분(302b)은 태양 전지(300b)에 결합된다. 상호연결 구조물은 전도성 포일의 오버행 부분(304a, 304b)들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 오버행 부분(304a, 304b)들은, 레이저 또는 전기 용접, 납땜 또는 일부 다른 기술을 통해 형성될 수 있는 하나 이상의 조인트(306)를 통해 결합될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 태양 전지들 위에 배치되고 이에 결합된 전도성 포일들의 부분들은 상호연결 구조물의 항복 응력보다 더 낮은 항복 응력을 갖는다. 따라서, 웨이퍼 휨을 억제하는 것을 도울 수 있는 낮은 항복 응력 금속을 포함하는 전도성 포일의 부분은 웨이퍼에 결합된 부분이다. 그리고 상호연결 구조물을 형성하기 위해 사용되는 포일의 부분은 라체팅을 억제할 수 있는 더 높은 항복 응력 금속일 수 있다. 따라서, 이러한 포일은 웨이퍼 휨 및 라체팅 둘 모두를 억제할 수 있다. 이중 템퍼링된(dual tempered) 전도성 포일을 형성하는 하나의 예시적인 기술이 도 10 내지 도 13에서 묘사되어 있다.
도 4는 다른 예시적인 상호연결 구조물을 도시한다. 도 3과 유사하게, 전도성 포일의 부분(402a)은 태양 전지(400a)에 결합되고, 다른 전도성 포일의 부분(402b)은 태양 전지(400b)에 결합된다. 도 3과는 대조적으로, 도 4의 상호연결 구조물은 오버행 부분(404a, 404b)들에 그리고 이들 사이에 결합된 추가의 재료(408)를 포함한다. 일 실시예에서, 추가의 재료(408)는 상호연결 구조물의 집합적 항복 강도가 라체팅을 억제할 정도로 충분히 높도록 하는 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 태양 전지 및 오버행 부분들 위에 배치되고 이에 결합되는 부분들을 포함한 전도성 포일들은 휨을 억제하는 더 낮은 항복 강도를 갖는다. 그러나, 추가의 재료는, 오버행 부분의 낮은 항복 강도 포일에 부가된 때 집합적 상호연결 구조물이 라체팅을 억제할 정도로 충분히 높은 항복 강도를 갖도록, 충분히 높은 항복 강도를 가질 수 있다.
도 4에서처럼, 추가의 재료(408)가 오버행 탭들 사이에 위치되는 다양한 실시예들에서, 추가의 재료(408)는 전도성 재료이다. 이는 오버행 탭과 동일한 재료(예컨대, 연질의 알루미늄 오버행 탭 및 경질의 알루미늄 추가의 재료) 또는 상이한 재료일 수 있다.
도 5는 태양 전지들을 상호연결하는 데 사용되는 다른 예시적인 상호연결 구조물을 도시한다. 상호연결 구조물은 추가의 재료(508)가 오버행 부분(504a, 504b)들 사이에 있지 않는 것을 제외하고는 도 4의 상호연결 구조물과 유사하다. 대신에, 도 5의 예에서, 추가의 재료(508)는 태양 전지(500a, 500b)들 사이에 배치되고, 이는 태양 전지들 사이의 일정한 간격 또는 간극을 제공 및/또는 유지할 수 있다. 배면 접점 태양 전지의 경우, 추가의 재료(508)는 상호연결 구조물의 태양측에 위치되고 태양 모듈의 태양측으로부터 보일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 추가의 재료(508)는 모듈의 전면으로부터 보이는 상호연결 구조물의 가시 부분이 태양 전지와 유사한 색상이고 따라서 그에 조합되도록 착색되거나 달리 만들어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 추가의 재료(508)는 전도성 재료일 수 있거나, 또는 일부 경우에 이는 추가의 재료(508)가 오버행 탭에 결합(예컨대, 용접되거나, 납땜되거나, 주위에 감기거나, 주위에 묶이는 등)될 수 있는 한, 그리고 상호연결 구조물이 집합적으로 라체팅을 억제하기에 충분한 항복 강도를 갖는 한, 비전도성 재료일 수 있다.
다양한 다른 예들이 또한 존재한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 추가의 재료가 오버행 탭들의 전면측에 또는 오버행 탭들 사이에 있는 대신에, 추가의 재료는 오버행 탭들의 배면측에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 추가의 재료는 오버행 탭들 주위에 감길 수 있고 이어서 상호연결 구조물을 형성하도록 오버행 탭들에 결합될 수 있다.
도 4 및 도 5의 예들에서, 추가의 재료는 태양 전지들에 대하여 0이 아닌 각도로 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 추가의 재료는 상호연결 구조물이 태양 전지로부터 약간 평면 밖으로 있도록 결합될 수 있고, 이는 상호연결 구조물에 대한 변형 완화를 초래할 수 있음으로써, 라체팅을 추가로 억제할 수 있다. 응력 완화 상호연결 구조물의 다른 예들이 또한 존재한다. 하나의 그러한 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 추가의 재료(608)는 추가의 재료가 각각의 오버행 탭에 별개로 결합되도록 만곡부(예컨대, c형 만곡부)를 포함한다. 그러한 상호연결 구조물은 변형 완화를 개선하여 라체팅을 추가로 억제할 수 있다. 도시된 추가의 재료가 2축 만곡부를 나타내지만, 일부 실시예들에서, 만곡부는 3축 만곡부일 수 있다.
상호연결 구조물의 추가의 재료는 다양한 형상들일 수 있다. 상호연결 구조물은 단순한 리본, (예컨대, 추가적인 강성을 위한) 채널 형상, (모듈의 다이아몬드 영역 내에서의 심미감 및 연결을 위한) 나비넥타이 형상일 수 있다. 추가의 재료는 조인트 또는 신뢰성을 수정하는 다른 재료 또는 특성을 가질 수 있다. 그러한 재료 또는 특성은 부식 방지를 위한 코팅(예컨대, 금속, 산화물 또는 질화물) 또는 포일에의 결합에 사용하기 위한 코팅(예컨대, 추가의 재료 상의 땜납 코팅), 모듈 재료에의 접착을 위한 접착 특성(예컨대, 봉지재) 또는 오버행 부분에의 접착을 위한 접착 특성(예컨대, 땜납 재료 코팅), 또는 상이한 팽창 및 수축 특성을 위한 다수 층들을 포함한다.
도 7 및 도 8은 다양한 실시예들에 따른, 예시적인 상호연결된 태양 전지들을 도시한다. 설명의 편의를 위하여, 태양 전지(700, 710)들 상의 금속은 패턴화된 것(예컨대, 핑거 패턴)으로 도시되어 있지 않다. 도시된 바와 같이, 태양 전지(700, 710)들은 태양 전지들의 코너들에서 다수의 상호연결 구조물(720)들을 통해 상호연결된다. 최우측 점선은 좌측 태양 전지의 전도성 포일로부터의 오버행 탭의 에지를 도시하고, 최좌측 점선은 우측 태양 전지의 전도성 포일로부터의 오버행 탭의 에지를 도시한다. 일부 실시예들에서, 조인트(730)는 용접 조인트, 납땜 조인트, 또는 일부 다른 커플링일 수 있고, 중첩하는 오버행 탭들이 함께 결합되는 위치일 수 있다.
도 8의 예에서 도시된 바와 같이, 각자의 코너들에서 태양 전지들을 상호연결하는 대신에, 태양 전지들은 복수의 상호연결 조인트(830)로 태양 전지들의 중첩하는 오버행 에지(820)들에서 연결된다. 일 실시예에서, 상호연결 조인트(830)들 중 하나 이상은 경질 포일의 별개의 단편(piece)과 같은 추가의 재료의 별개의 단편에 대응할 수 있다. 또는, 일 실시예에서, 추가의 재료의 연속적인 단편이 중첩하는 에지들 위에, 이들 사이에 또는 이들 아래에 위치될 수 있고 상호연결 조인트(830)들의 위치들에서 중첩하는 오버행 에지들에 결합될 수 있다. 그러나, 도 3의 실시예에서와 같이, 일부 실시예들에서, 추가의 재료가 사용되지 않는다. 그러한 실시예들에서, 조인트(730, 830)들은 단순히, 하나의 오버행 포일이 다른 오버행 포일에 결합되는 영역들일 수 있다.
일 실시예에서, 형성된 후의 상호연결 구조물에 하나 이상의 응력 완화 특징부가 부가될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 응력을 추가로 완화시키기 위하여 하나 이상의 완화 절결부가 상호연결 구조물 내에 형성될 수 있다.
이제 도 9로 가면, 일부 실시예들에 따른, 태양 전지 상호연결 영역을 형성하기 위한 방법을 예시하는 흐름도가 도시되어 있다. 다양한 실시예들에서, 도 9의 방법은 예시된 것보다 추가적인 (또는 더 적은) 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 블록 908에 나타낸 바와 같이 오버행 탭들에 상호연결 재료를 결합하는 것이 수행되지 않을 수 있다.
902에 나타낸 바와 같이, 전도성 포일의 일부분은 태양 전지에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 태양 전지에 위에 배치된 전도성 포일의 일부분은 태양 전지의 반도체 영역에 결합될 수 있다. 결합은 다른 기술들 중에서 레이저 또는 열 용접, 납땜, 열 압착에 의해 달성될 수 있다.
904에 예시된 바와 같이, 다른 전도성 포일의 일부분이 다른 태양 전지에 결합될 수 있다. 블록 902에서의 설명과 유사하게, 일 실시예에서, 다른 태양 전지 위에 배치된 다른 전도성 포일의 일부분은 그 다른 태양 전지의 반도체 영역에 결합될 수 있다. 블록 902의 경우와 같이, 결합은 다른 기술들 중에서 레이저 또는 열 용접, 납땜, 열 압착에 의해 달성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 블록 902 및 블록 904는 순차적으로 수행될 수 있거나 또는 실질적으로 동시에 처리될 수 있다.
906에서, 전도성 포일들의 다른 부분들이 함께 결합되어 상호연결 구조물을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 다른 부분들은 태양 전지들의 에지를 지나 연장되는 오버행 부분들이다. 다양한 예들이 도 3 내지 도 8에 도시되어 있다. 오버행 부분들은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있고, 중첩하는 영역들은 전지들이 전기적 및 기계적으로 함께 상호연결되도록 함께 용접되거나, 납땜되거나 또는 달리 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 포일들의 오버행 부분은 웨이퍼 휨 및 라체팅이 억제될 수 있도록 태양 전지 위에 배치되고 이에 결합된 포일의 부분보다 더 높은 항복 강도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 포일은 오버행 부분은 경질 포일이고 태양 전지 부분이 연질 포일이도록 이중 템퍼링되게 제조 또는 수정될 수 있다. 도 10 내지 도 13은 일 예시적인 실시예, 또는 포일을 이중 테퍼링되게 수정하는 것을 예시한다.
그러나, 일부 실시예들에서, 908에서 예시된 바와 같이 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결부를 형성하도록 추가의 재료가 오버행 포일 부분들에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 추가의 재료는 오버행 포일 부분들 사이에 또는 추가의 재료와 오버행 포일 부분들의 전면측 또는 배면측에 배치될 수 있고, 둘 모두의 오버행 포일 부분들은 함께 결합되어 집합적으로 상호연결부를 형성할 수 있다. 하나의 간단한 예로서, 오버행 부분들은 포일의 태양 전지 부분들과 동일한 더 낮은 항복 강도의 연질 포일일 수 있지만, 추가의 재료는 전체 상호연결 구조물이 라체팅을 억제하기에 충분한 높은 항복 강도를 갖게 만들 정도로 충분히 높은 항복 강도를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 블록 906 및 블록 908에서 2개의 오버행 부분들의 결합 및 추가의 재료의 결합은 실질적으로 동시에 수행될 수 있거나, 또는 블록 906이 먼저 수행될 수 있거나, 또는 블록 908이 먼저 수행될 수 있다. 하나의 예로서, 추가의 재료는 오버행 부분들 중 하나에 먼저 용접될 수 있고, 이어서 다른 오버행 부분이 이미 용접된 오버행 부분 및 추가의 재료에 용접될 수 있다. 다른 변형들이 또한 존재한다.
일부 실시예들에서, 추가의 재료는 전도성인 반면에, 다른 실시예들에서 추가의 재료는 전도성이 아닐 수 있거나 포일만큼 전도성이지는 않을 수 있다. 그러한 실시예들에서, 오버행 부분들은 추가의 재료가 오버행 부분들 사이에 위치됨이 없이 서로 집적 접촉할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 추가의 재료는 기계적 완전성을 제공하고 라체팅을 억제할 정도로 충분한 항복 강도를 허용할 수 있지만, 하나의 전지로부터 다른 전지로의 전류를 전달하도록 요구되지 않을 수 있다.
이제 도 10으로 가면, 일부 실시예들에 따른, 이중 템퍼링된 전도성 포일을 형성하기 위한 방법을 예시하는 흐름도가 도시되어 있다. 다양한 실시예들에서, 도 10의 방법은 예시된 것보다 추가적인 (또는 더 적은) 블록들을 포함할 수 있다.
1002에서 나타낸 바와 같이, 전도성 포일의 일부분을 태양 전지에 결합시키기 위하여 고온 접합 기술이 수행될 수 있다. 도 9의 블록 902 및 블록 904와 유사하게, 일 실시예에서, 태양 전지 위에 배치된 전도성 포일의 일부분은 태양 전지의 반도체 영역에 결합될 수 있다. 고온 접합 기술은 열 압착 접합 및 가열 용접을 포함한다. 열 압착 접합을 위하여, 전도성 포일이 섭씨 200도 초과의 온도로 가열될 수 있고, 기계적 힘이 (예컨대, 플레이트, 롤러 등을 통해) 1 psi 이상의 압력으로 가해질 수 있다.
일 실시예에서, 도 10의 방법에서 사용되는 전도성 포일은 고온 접합 기술이 적용되기 전에 높은 항복 강도를 갖는 경질 포일이다. 하나의 예시적인 경질 포일은 7020 시리즈 알루미늄 포일이지만, 다른 경도의 Al 포일 또는 다른 비-Al 포일이 사용될 수 있다.
1004에서 나타낸 바와 같이, 태양 전지의 에지를 지나 연장되는 오버행 부분들에 대응하는 일부분일 수 있는 전도성 포일의 제2 부분은 블록 1002의 고온 접합 기술 동안에 냉각될 수 있다. 블록 1002 및 블록 1004의 결과는, 원래 경질의 더 높은 항복 강도의 전도성 포일이 태양 전지에 결합됨에 따라 태양 전지 위의 부분에서 더 낮은 항복 강도로 연질화되고 수정되어 웨이퍼 휨을 억제하지만, 포일의 오버행 부분들 내에서 그의 경도를 실질적으로 유지하여 일단 상호연결되면 라체팅을 억제한다는 것이다.
오버행 부분들을 냉각시키기 위하여 이들을 클램핑하는 것은, 특히 오버행 부분들이 태양 전지의 에지를 지나 2mm 이하로만 연장될 수 있을 때, 어려울 수 있다. 일 실시예에서, 더 큰 오버행 부분이 이중 템퍼링 공정 동안에 존재할 수 있고, 이어서 오버행 부분은 포일이 템퍼링된 후에 트리밍될(trimmed) 수 있다. 예를 들어, 이중 템퍼링 공정 동안에, 오버행 부분들은 오버행 부분이 클램프가 오버행 부분을 파지하기에 충분할 정도로 웨이퍼의 에지들을 지나 약 10mm 연장될 수 있다. 이중 템퍼링 공정 후, 이어서 오버행 부분들은 작은 길이(예컨대, 2mm 길이, 1mm 등)로 트리밍될 수 있다.
도 11 내지 도 13은 예시적인 이중 템퍼링 기술의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1102)는 웨이퍼 척(chuck)과 같은 표면(1100) 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 표면(1100)은 포일이 태양 전지에 접합되는 것을 돕는 공정 동안에 가열될 수 있다. 경질 포일(1104)은 웨이퍼(1102) 상에(예컨대, 배면 접점 태양 전지를 위하여 웨이퍼의 배면측에) 배치될 수 있고 클램프(1106a, 1106b)들을 통해 클램핑될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 포일은 제 위치에서 그리고 충분히 팽팽하게 가압되거나, 진공이 가해지거나, 달리 기계적으로 유지될 수 있다.
도 12는 태양 전지 위의 포일의 부분에 고온 접합(1108)이 적용되는 것을 도시한다. 동시에, 클램프(1106a, 1106b)들은, 오버행 부분들의 항복 강도를 저하시킬 정도로 고온 접합(1108)으로부터의 열이 포일의 오버행 부분들에 충분히 전달되지 않도록, 냉각(예컨대, 공기 냉각, 물 또는 냉각제 냉각 등)될 수 있다.
대신에, 도 13에 도시된 바와 같이, 생성된 포일은 태양 전지(1102) 위에 배치되고 이에 접합된 더 낮은 항복 강도 부분(1110) 및 더 높은 항복 강도 오버행 부분(1112a, 1112b)들을 포함하는데, 오버행 부분들 각각은 전지들을 전기적으로 상호연결하도록 각자의 인접한 태양 전지의 오버행 부분에 결합되지만 또한 라체팅을 억제할 정도로 충분히 강성일 수 있다. 일 실시예에서, 상호연결 구조물은 단순히 함께 결합된 더 높은 항복 강도 오버행 부분들일 수 있거나 또는 이는 본 명세서에 기술된 바와 같은 추가의 재료를 포함할 수 있다.
특정 실시예들이 전술되었지만, 특정 특징부에 대해 단일 실시예만이 기술된 경우에도, 이들 실시예는 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시내용에 제공된 특징부들의 예들은, 달리 언급되지 않는다면, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 상기 설명은, 본 개시내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 그러한 대안예, 수정예 및 등가물을 포함하고자 의도된다.
본 개시내용의 범주는, 본 명세서에서 다루어지는 문제들 중 어느 문제 또는 모든 문제점들을 완화시키든 그렇지 않든 간에, 본 명세서에 (명백히 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징부 또는 특징부들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 새로운 청구항이 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 그러한 특징들의 조합에 대해 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징들이 독립 청구항의 특징들과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징들이 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 광기전(PV) 모듈은 제1 항복 강도를 갖는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제1 전도성 포일을 포함하는 제1 태양 전지를 포함하고, 제1 부분은 제1 태양 전지의 반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합되고, 제2 부분은 제1 태양 전지의 에지를 지나서 연장된다. PV 모듈은 또한 제2 태양 전지에 결합되는 상호연결 구조물을 포함하고, 상호연결 구조물은 제2 부분을 포함하고 제1 항복 강도보다 큰 제2 항복 강도를 갖는다.
일 실시예에서, PV 모듈은 제3 부분 및 제4 부분을 갖는 제2 전도성 포일을 포함하는 제2 태양 전지를 더 포함하고, 제3 부분은 제2 태양 전지의 반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합되며, 상호연결 구조물은 제2 전도성 포일의 제4 부분에 결합된 제1 전도성 포일의 제2 부분을 포함한다.
일 실시예에서, 상호연결 구조물은 제2 부분 및 제4 부분에 결합된 추가의 재료를 더 포함하고, 추가의 재료, 제2 부분 및 제4 부분은 집합적으로 제2 항복 강도를 갖는다.
일 실시예에서, 추가의 재료는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이에 간격을 제공하도록 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이에 배치된다.
일 실시예에서, 추가의 재료는 하나 이상의 용접부를 통해 제2 및 제4 부분들에 결합된다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 전도성 포일들은 알루미늄을 포함하고, 추가의 재료는 제1 및 제2 전도성 포일들의 알루미늄보다 더 높은 항복 강도를 갖는 알루미늄을 포함한다.
일 실시예에서, 추가의 재료는 응력 완화 특징부를 포함한다.
일 실시예에서, 추가의 재료는 제2 및 제4 부분들의 적어도 일부 주위에 감긴다.
일 실시예에서, 제1 전도성 포일은 두께가 50 마이크로미터 이하이다.
일 실시예에서, 제2 부분은 제1 태양 전지의 에지를 지나서 2mm 미만 연장된다.
일 실시예에서, 광기전(PV) 모듈의 조립 방법은 제1 기판 내 또는 위에 배치된 제1 반도체 영역에 제1 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계; 제2 기판 내 또는 위에 배치된 제2 반도체 영역에 제2 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계; 및 제1 전도성 포일의 제1 부분 및 제2 전도성 포일의 제1 부분보다 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결 구조물을 형성하도록, 제1 전도성 포일의 제2 부분을 제2 전도성 포일의 제2 부분에 결합시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 이 방법은 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결 구조물을 형성하도록, 제1 전도성 포일의 제2 부분 및 제2 전도성 포일의 제2 부분에 상호연결 재료를 결합시키는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상호연결 재료를 결합시키는 단계는 제1 전도성 포일의 제2 부분 및 제2 전도성 포일의 제2 부분에 상호연결 재료를 용접하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 이 방법은 제1 기판과 제2 기판 사이에 간극을 형성하도록 상호연결 재료를 배치하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 이 방법은 상이한 항복 강도들을 갖는 제1 및 제2 영역들을 형성하도록 제1 전도성 포일에 이중 템퍼링 기술을 적용하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 반도체 영역에 제1 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계는 고온 접합 기술을 수행하는 단계를 포함하고, 이 방법은 제1 전도성 포일의 제2 부분이 제1 전도성 포일의 제1 부분보다 더 높은 항복 강도를 갖게 하도록 상기 고온 접합 기술을 수행하는 단계 동안에 제1 전도성 포일의 제2 부분을 냉각시키는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 광기전(PV) 모듈은 제1 및 제2 태양 전지들을 포함한다. 태양 전지들 각각은, 기판, 기판 내 또는 위에 배치된 반도체 영역, 및 반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합된 제1 항복 강도를 갖는 제1 부분을 구비하는 전도성 포일, 및 제1 항복 강도보다 더 높은 제2 항복 강도를 갖는 상호연결부를 포함하고, 상호연결부는 제2 태양 전지의 전도성 포일의 제2 부분에 결합된 제1 태양 전지의 전도성 포일의 제2 부분을 포함한다.
일 실시예에서, 상호연결부는 전도성 포일들의 제2 부분들에 결합된 추가의 재료를 더 포함한다.
일 실시예에서, 추가의 재료는 상호연결부를 위한 응력 완화를 제공하도록 형상화된다.
일 실시예에서, 전도성 포일은 알루미늄을 포함한다.

Claims (20)

  1. 광기전(photovoltaic, PV) 모듈로서,
    제1 항복 강도(yield strength)를 갖는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제1 전도성 포일(foil)을 포함하는 제1 태양 전지 - 제1 부분은 제1 태양 전지의 반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합되고, 제2 부분은 제1 태양 전지의 에지(edge)를 지나서 연장됨 -; 및
    제2 태양 전지에 결합되는 상호연결 구조물을 포함하고,
    상호연결 구조물은 제2 부분을 포함하고 제1 항복 강도보다 큰 제2 항복 강도를 갖는, PV 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    제3 부분 및 제4 부분을 갖는 제2 전도성 포일을 포함하는 제2 태양 전지를 더 포함하고,
    제3 부분은 제2 태양 전지의 반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합되며,
    상호연결 구조물은 제2 전도성 포일의 제4 부분에 결합된 제1 전도성 포일의 제2 부분을 포함하는, PV 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상호연결 구조물은 제2 부분 및 제4 부분에 결합된 추가의 재료를 더 포함하고, 추가의 재료, 제2 부분 및 제4 부분은 집합적으로 제2 항복 강도를 갖는, PV 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 추가의 재료는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이에 간격을 제공하도록 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이에 배치되는, PV 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 추가의 재료는 하나 이상의 용접부를 통해 제2 및 제4 부분들에 결합되는, PV 모듈.
  6. 제3항에 있어서, 제1 및 제2 전도성 포일들은 알루미늄을 포함하고, 추가의 재료는 제1 및 제2 전도성 포일들의 알루미늄보다 더 높은 항복 강도를 갖는 알루미늄을 포함하는, PV 모듈.
  7. 제3항에 있어서, 추가의 재료는 응력 완화 특징부(stress relief feature)를 포함하는, PV 모듈.
  8. 제3항에 있어서, 추가의 재료는 제2 및 제4 부분들의 적어도 일부 주위에 감기는, PV 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 제1 전도성 포일은 두께가 50 마이크로미터 이하인, PV 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 제2 부분은 제1 태양 전지의 에지를 지나서 2mm 미만 연장되는, PV 모듈.
  11. 광기전(PV) 모듈의 조립 방법으로서,
    제1 기판(substrate) 내 또는 위에 배치된 제1 반도체 영역에 제1 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계;
    제2 기판 내 또는 위에 배치된 제2 반도체 영역에 제2 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계; 및
    제1 전도성 포일의 제1 부분 및 제2 전도성 포일의 제1 부분보다 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결 구조물을 형성하도록, 제1 전도성 포일의 제2 부분을 제2 전도성 포일의 제2 부분에 결합시키는 단계
    를 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  12. 제11항에 있어서, 더 높은 항복 강도를 갖는 상호연결 구조물을 형성하도록, 제1 전도성 포일의 제2 부분 및 제2 전도성 포일의 제2 부분에 상호연결 재료를 결합시키는 단계를 더 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상호연결 재료를 결합시키는 단계는 제1 전도성 포일의 제2 부분 및 제2 전도성 포일의 제2 부분에 상호연결 재료를 용접하는 단계를 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  14. 제12항에 있어서, 제1 기판과 제2 기판 사이에 간극을 형성하도록 상호연결 재료를 배치하는 단계를 더 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상이한 항복 강도들을 갖는 제1 및 제2 영역들을 형성하도록 제1 전도성 포일에 이중 템퍼링(dual tempering) 기술을 적용하는 단계를 더 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 반도체 영역에 제1 전도성 포일의 제1 부분을 결합시키는 단계는 고온 접합 기술을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 조립 방법은 제1 전도성 포일의 제2 부분이 제1 전도성 포일의 제1 부분보다 더 높은 항복 강도를 갖게 하도록 상기 고온 접합 기술을 수행하는 단계 동안에 제1 전도성 포일의 제2 부분을 냉각시키는 단계를 더 포함하는, PV 모듈의 조립 방법.
  17. 광기전(PV) 모듈로서,
    기판,
    기판 내 또는 위에 배치된 반도체 영역, 및
    반도체 영역 위에 배치되어 이에 결합된 제1 항복 강도를 갖는 제1 부분을 구비하는 전도성 포일
    을 각각 포함하는 제1 및 제2 태양 전지들; 및
    제1 항복 강도보다 더 높은 제2 항복 강도를 갖는 상호연결부를 포함하고,
    상호연결부는 제2 태양 전지의 전도성 포일의 제2 부분에 결합된 제1 태양 전지의 전도성 포일의 제2 부분을 포함하는, PV 모듈.
  18. 제17항에 있어서, 상호연결부는 전도성 포일들의 제2 부분들에 결합된 추가의 재료를 더 포함하는, PV 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 추가의 재료는 상호연결부를 위한 응력 완화를 제공하도록 형상화되는, PV 모듈.
  20. 제17항에 있어서, 전도성 포일들은 알루미늄을 포함하는, PV 모듈.
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