KR910006676B1 - 대영역 광전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

대영역 광전지 및 그 제조방법
제1도는 전지의 각층이 비결정의 반도체 혼합물로 형성된 다수의 핀(pin)형 전지를 포함하는 광전지의 단편을 확대한 횡 단면도.
제2a도는 전기적으로 상호 접속된 다수의 소영역 분절(segment)이 그들상에 형성된 그리드 패턴과 함께 전기적으로 접속되는 대영역 광전지를 제공하기 위한 종래의 한 방법을 도시한 단편적인 상면도.
제2b도는 그리드 패턴이 인가되기 전의 제2a도의 전기적으로 절연된 소영역 분절을 도시한 단편적인 상면도.
제3a도는 절연된 금속 스트립이 직렬로 연결되어 있는 인접한 대영역 광전지와 전기적으로 상호 접속되는 본 발명의 제1실시예를 도시한 단편적인 상면도.
제3b도는 대영역 전지의 병렬 연결되도록 변형된 제3a도에 도시한 본 발명의 실시예를 도시한 본 발명의 실시예를 도시한 단편적인 상면도.
제4a도는 비절연된 금속스트립이 직렬로 연결되어 있는 인접한 대영역 광전지와 전기적으로 상호 접속되는 본 발명의 제2실시예를 도시한 단편적인 상면도.
제4b도는 대영역 전지가 병렬 연결되도록 변형된 제4도에 도시한 단편적인 상면도.
제5a도는 절연된 금속스트립 및 리벳이 직결로 상호 연결되어있는 인접한 대영역 광전지와 전기적으로 상호 접속되는 본 발명의 제3실시예를 도시한 본 발명의 실시예를 도시한 단편적인 상면도.
제5b도는 대영역 전지가 병렬 연결되도록 변형된 제5a도에 도시한 본 발명의 실시예를 도시한 본 발명의 실시예를 도시한 단편적인 상면도.
제6도는 인접 대영역 광전지와 직렬로 전기적으로 상호 접속시킴에 의해 형성된 광건전지판의 상편도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 광전지 11 : 기판
12 : 태양전지 16a 내지 16C : P형 반도체층
18a 내지18C : 고유 반도체층 20a 내지 20C : n형 반도체층
22 : 코팅 24 : 그리드 패턴
26 : 절연된 분절 22a 내지 22U : 분리된 분절
30 : 도전선 32 : 버스바 접속선
34 : 버스바 35 : 은박죽
30 : 경계부분 38 : 스트라이프
42 : 금속선 44 : 납땜
46 : 테이프 48 : 리벳
50 : 광전지 판넬
본 발명은 대영역 광전지에 관한 것으로, 특히 전기적으로 상호 접속된 대영역 광전지와, 전기적으로 상호 접속된 인접 대영역 광전지에 관한 것이며 또한 상기 전기적으로 상호접속된 대영역 광전지의 제조방법에 관한 것이다.
여기에서는 분리되고 전기적으로 상호 접속된 대영역 광전지와 전기적으로 상호 접속된 인접 대영역 광전지셀이 기술된다. 또한 본 발명의 기본특징으로써 전기적으로 작동 가능한 대영역 태양전지가 제공되도록 전기적으로 상호 접속되어야만 하는 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절의 제조와 더불어, 다수의 분리된 대영역 광전지로부터 다수의 전기적으로 상호 접속된 인접 대영역 태양전지의 제조가 기술된다.
결정 실리콘 방식이 광대한 반도체 산업에 바탕을 두고 있을지라도, 바람직하게 변하지 않는 고정된 변수를 갖는 결정 실리콘으로부터 제조되는 방식은, 비교적 소영역으로 제조할 수 있을뿐 비용이 많이 들고 제조하는데 많은 시간이 소모되는 단점이 있다.
비결정 실리콘을 기초로 한 방식은 이러한 결정 실리콘의 상기 단점을 해소할 수 있다. 비결정 실리콘을 직접 갭(gap) 반도체 특성을 갖는 광학 흡수 연부를 가지며, 1미크론 혹은 그 이하의 물질 두께로만 결정 실리콘 50미크론 두께만큼과 같은 양의 태양열을 흡수하도록 필요하게 된다.
따라서 비결정 반도체 혼합물 및 필름을 쉽게 침착시키기 위한 처리가 개발되도록 상당한 노력이 시도되어 왔으며, 상기의 각각은 침착장비의 크기에 의해 오직 제한된 비교적 대영역을 에워쌓을 수 있으며, P-n 접합방식이 그들의 결정체 한쪽에 의해 제조된 것에 등가인 것으로부터 만들어질 때 쉽게 P형 및 n형 물질을 형성하도록 도프(dope)처리될 수 있다.
에너지 갭의 국부화된 상태의 매우 감소된 농도와 우수한 전자특성을 갖는 크게 개량된 비결정 실리콘 혼합물은 1980년 10월 7일 스탠드포드 알. 오브신스키 및 아론 마단에게 허여된 미합중국 특허 제4, 226, 898호, 명칭 "결정반도체와 대응한 비결정반도체"에 충분히 설명된 바와 같은 성장 방전 침착과, 상기와 같은 명칭으로 1980년 8월 12일 스탠드포드 알. 오브신스키 및 마사츄구 이쥬에게 허여된 미합중국 특허 제4, 217, 374호에 충분히 설명된 바와 같은 증기 침착에 의해 실행되어져 왔다. 여기에서 참고로써 조합되는 상기 특허에서 설명된 바와 같이, 불소가 비결정 실리콘 반도체내로 국부화된 상태의 농도를 대체로 감소시키기 위해 도입된다. 활성화된 불소가 쉽게 확산되어 국부화된 부족상태의 농도를 감소하기 위하여 비결정 보디내로 비결정 실리콘에 접착되는데 왜냐하면, 불소원자의 작은 크기는 비결정 보디내로 그들 쉽게 도입이 되도록 해주기 때문이라는 것을 믿을 수 있다. 불소는 실리콘의 현수 접착으로 접착되며, 유연한 접착각도로 국부적으로 이온안정 본드가 되도록 형성되고 이는 수소 및 다른 보상재 혹은 교체 약품에 의해 형성되는 것보다 더 안정되고 더 효과적인 교체와 보상에 기인한다.
불소는 단독으로 사용되거나 그 자체의 극히 작은 크기, 높은 반응성, 화합접착처리의 특수성 및 매우 높은 음전기성 때문에 수소와함께 사용될 때 수소보다 더 효율적인 보상 및 교체소자로 바람직하게 된다.
광전지방식의 효율은 서로 각각의 접지상면을 겹치게 쌓으므로써 증강되게 된다. 이러한 다수의 전지를 사용하는 광전지방식 효율을 증강하기 위한 개념은 일찌기 1960년 8월 16일 이. 디. 잭슨에게 허여된 미합중국 특허 제2, 949, 498호에 기술된다. 여기에서 이러한 다수의 전지구조는 P-n 접합결정 반도체 방식을 사용한다고 기술된다. 필수적으로, 이 개념은 보다 효율적으로 태양 스펙트럼의 여러 가지 부분을 선택하고 개방회로 전압(Voc)을 증가시키도록 대역갭 방식을 사용하는데 있다. 직결 전지 방식은 각 전지를 통하여 직렬로 광이 유도되는 2개 또는 그 이상의 전지를 갖는다. 각각의 전지로부터 발생된 전류를 대체로 조화시킴에 의해, 각각의 전지의 전체 개방 회로 전압은 부가되고, 그에 의해 입수광에 의해 발생된 에너지를 충분히 사용하는 방식을 얻게 된다.
이것은 광전지 방식을 대량생산할 수 있어 상업적으로 중요성을 갖게된다. 태양전지의 제조를 위한 1회분의 처리로 제한된 결정실리콘과 다르게, 비결정 실리콘 혼합물은 태양전지를 매우 큰 용적의 연속 처리장치로 형성되도록 비교적 큰 영역의 기판상에 다수의 층으로 침착될 수 있다. 이러한 종류의 연속처리 장치는 1980년 5월 19일 출원된 P-도프처리된 실리콘 필름 및 그 제조방식의 제조방법에 대한 일련번호 151, 301호와, 1981년 3월 16일 출원된 비결정 반도체 물질을 침착시키기 위한 연속장치에 대한 일련번호 244, 386호와, 역시 1981년 3월 16일 출원된 연속 비결정 태양전지 제조장치에 대한 일련번호 240, 493호와, 1981년 9월 28일 출원된 다수의 챔버(chamber) 침착과 절연장치 및 방법에 대한 일련번호 306, 146호와, 1982년 3월 19일 출원된 직렬광전기를 연속적으로 제조하기 위한 장치 및 방법에 대한 일련번호 359, 825등의 특허출원서에 기술되어 있다.
이러한 출원서에 기술된 바와 같이 기판은 침착챔버의 연속적인 3개를 한조(traid)로 계속 진행될 수 있다. P-i-n형 구조의 태양 전지를 제조하는데 있어 각조의 첫 번째 챔버는 P형 비결정 반도체 물질을 침착시키기 위해 제공되고, 각조의 두 번째 챔버는 고유의 반도체 물질을 침착시키기 위해 제공되며, 각조의 세 번째 챔버는 n-형 반도체 물질을 침착시키기 위해 제공된다.
상기에 설명한 대량생산의 성장방전 침착기술에 의해 제조된 대영역 광전지의 합성적인 롤(roll)은 연속적인 반도체층이 침착된 바에 따른 기판의 길다란 스트립(strip)을 포함한다. 반도체층의 침착에 따라 또 다른 단계는 작동가능한 반도체방식의 제조를 완성하기 위하여 실행되어야만 하는 것의 공지의 사실이다.
이 단계에서는, 고 광전송성과 고 전기전도성으로 특징이 된 투명하고 전기적으로 도전성 코팅(coating)이 반도체 몸체의 상면에 침착된다. 광전지 물질의 이러한 길다란 롤(roll)은 직렬 혹은 병렬 전기적 상호 접속 모두에 적합한 다수의 대영역 광전지를 그들로부터 형성하도록 처리되어야만 한다.
본 발명은 대영역 광전지들간의 전기적 상호 접속이나 전기적 접속내로 처리된다. 이는 또한 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절을 전기적으로 상호 접속시키는 방법에 관한 것으로 그 분절안으로 대영역 태양전지가 분리되어지고, 특히 조립제조라인에 적합한 상호 접속 기술을 제공해준다. 또한 본 발명의 또다른 개념은 전기적으로 상호 접속되는 인접대영역 광전지 방식의 방법에 속하며, 상기 방법은 또한 조립 제조라인에 특히 적합하다. 이러한 방법은 종래기술의 전기적 연결기술에 비교하여, 제조시간의 단축, 재료의 절약 및 작동의 간편성등이 특징이 된다.
주목할 것은, 불소를 포함하는 비결정반도체 몸체를 갖는 광전지로 상기에 기술되었지만, 본 발명은 특정 처리가스로부터 제조되는 비결정반도체에만 국한되지 않는 것이다. 게다가, 이러한 응용은 1) 비결정, 결정 및 폴리결정체나 혹은 불소를 포함하는 어느 조성물의 광전지와 함께 일률적으로 적합하게 사용된다. 1982년 9월 23일 출원된 미합중국 특허출원서, 명칭 "조성적으로 다양한 물질과 그 물질 합성용 방법"과 그 출원서와 같은 양수인에게 양도된 출원서에서는 종래의 절대폐기처분될만한 물질 혹은 합성된 새물질들로부터 광전지의 질적 응답을 얻기 위한 기초를 마련해준다.
1982년 2월 11일, 프렘 네트에 의해 출원된 미합중국 특허출원서 제347, 779호 명칭 "개량된 태양전지와 그 제조방법"에는 전기적으로 상호 접속되어 개량되고, 고효율의 대영역 광전지를 제공하도록 하는 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절로 대영역 광전지를 세분하는 방법을 기술한다. 그중에서도, 본원은 대영역 광전지를 형성하도록 이러한 소영역 분절들을 경제적이고 효율적으로 상호 접속하기 위한 진보한 방법이며, 이러한 대영역 광전지를 전기적으로 상호 접속된 인접 대영역 전지로 형성하기 위한 방법이다.
그 전기적으로 상호 접속된 대영역 광전지가 생산되면 주택지나 상업상의 소비에 대한 전력을 공급하는데 사용되게 된다. 더욱이 여기에서 기술된 전기적 접속 및 상호접속은 전지의 길다란 스트립으로부터 제공되어지도록 일련의 계속 접속되는 전지로 형성되고, 특정한 소비자의 충분한 전력 요구분을 제공해 주게 된다.
본 발명의 목적과 장점들은 도면과 그에따른 자세한 설명 및 주어진 청구의 범위를 통하여 명료해질 것이다.
본 발명의 한 양호한 실시예는 전기적인 상호접속을 위해 다수의 전기적으로 절연된 공통기판을 분할하는 소영역 분절내로 분리되는 대영역 광전지의 실시예에 관한 것이다. 각각의 소영역 분절들은 공통기판의 한 표면 상면의 다수의 반도체 층과 반도체층 상면의 투명하고 도전성 코팅을 포함한다. 간격을 둔 다수의 전기적으로 도전성인 버스마(busbar)는 다수의 소영역 분절에 전기적으로 접속된다. 각각의 버스마는 대영역 전지표면의 같은 부분으로 경계를 이루고, 그 부분은 그들 아래 배치된 기판에 대하여 버스바가 단락회로화 되는 것을 방지하기 위해 전기적으로 절연되어 있다.
길다란 전기적으로 도전성인 스트립은 다수의 간격을 둔 버스바 각각과 전기적으로 상호 접속된다.
기판으로의 전기적인 접근은 대영역전지의 상부층표면으로부터 제공되고, 그럼에 의해 기판으로의 접근은 대영역 광전지의 제1전극이 되며, 금속 스트립은 대영역 광전지의 제2전극으로 된다. 기판으로의 전기적 접근은 하나 혹은 그 이상의 전기적으로 도전성인 티벳이나 하나 혹은 그 이상의 기판 표면층의 노출된 단면에 의해 제공된다. 전기적인 접근의 제공하는 형태에도 불구하고 기판 직, 병렬로 연결되는 대영역 전지를 구동하기에 충분히 접근하게 된다.
끝으로, 전지는 그들로부터 연장된 것의 전극에 연결되어 상부와 하부의 보호덮개간에 캡슐화된다.
여기에 기술되고 청구된 것으로, 전기적으로 상호접속된 인접 대영역 광전지는 각 전지가 공통기판을 분할하는 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절내로 분리된다. 간격을 둔 다수의 전기적으로 도전성인 버스바는 분리된 대영역 전지의 소영역 분절들을 전기적으로 상호 접속시킨다. 각각의 소영역 분절은 공통기판이 한 표면 상면의 다수의 반도체층을 포함하고, 반도체층의 상면의 투명하고 도전성인 코팅을 포함한다. 각각의 대영역 전지의 각 버스바는 연관된 대영역 전지표면의 같은 부분으로 경계를 이루며, 이 부분은 기판에 대하여 버스바의 단락회로화 되는 것을 방지하도록 전기적으로 절연된다. 길다란 금속성의 전기적으로 도전성인 스트립은 각각의 분리된 대영역 전지의 버스바를 전기적으로 접속시킨다. 각각의 대영역 전지의 공통기판에 대한 전기적인 접근은 그 전지의 상부층표면으로부터 제공되고 그럼에 의하여 접근하기 쉬운 기판과 인접 대영역 전지의 길다란 금속성 스트립은 그들 대영역 전지들을 전기적으로 상호 접속시키기 위해 전기적으로 상호 접속된다.
분리된 대영역 전지 각각의 버스바는 그 전지주변 경계내로 종결된다. 기판에의 전기적 접근은 그 전지의 주변 경계부내로 고착된 전기적으로 도전성인 리벳이나 그 주변 경계부의 노출된 단면에 의해 제공되게 된다. 어쨌든, 기판은 인접 대영역 전지의 직·병렬 전기적 접속에 대해 제공되도록 충분히 접근하게 된다.
또한 본 출원서내에서는 분리된 대영역을 광전지로부터 전기적 접속을 제공하기 위한 방법이 자세히 기술된다. 그 전지는 (1) 공통기판을 분할하는 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절과, 기판의 한 표면상면의 다수의 반도체층 및 반도체층 상면의 도전성 코팅을 포함하며, (2) 소영역 분절에 전기적으로 접속된 다수의 간격을 둔 전기적으로 도전성의 버스바를 포함한다. 그 방법은 (1) 대영역 전지의 같은 부분내로 각 버스바를 종결짓는 단계와, (2) 단락회로화를 방지하도록 대영역 전지의 버스바 종결부분을 전기적으로 절연시키는 단계와, (3) 전기적 접근장치로 대영역 전지표면층으로부터 공통 기판에로의 전기적 접근을 제공하는 단계와, (4) 대영역 전지의 버스바를 길다란 전기적으로 도전성의 금속성 스트립과 함께 전기적으로 상호 접속시키는 단계와, 그로인해, 기판에의 전기적 접근은 대영역 광전지의 제1전극이 되며, 금속성 스트립은 대영역 광전지의 제2전극으로 제공된다. 부가의 단계는 한 개 혹은 그 이상의 전기적으로 도전성인 리벳이나, 한 개 혹은 그 이상의 기판 상부층 표면의 노출부분으로 기판에 접근을 제공하게 된다. 여하튼, 그 전기적 접속은 직·병렬 형태로 되게된다.
끝으로, 인접 대영역 광전지를 전기적으로 상호접속시키는 방법이 기술되는데, 각각의 셀은 공통기판을 분할하는 다수의 전기적으로 절연된 소영역 분절과, 기판의 한표면상면의 다수의 반도체층과, 반도체층 상면의 투명하고 도전성 코팅을 포함한다. 간격을 둔 전기적으로 도전성의 다수의 버스바는 소영역 분절에 전기적으로 접속된다. 그 방법은 (1) 분리된 대영역 전지의 같은 부분내로 각각의 분리된 대영역셀의 각 버스바를 종결짓는 단계와, (2) 단락회로화를 방지하도록 각각의 대영역 전지의 버스바 종결부분을 전기적으로 절연하는 단계와, (3) 각각의 대영역전지의 표면층으로부터 각각의 대영역 전지의 공통기판에로의 전기적인 접근을 제공하는 단계와, (4) 각각의 분리된 대영역 전지의 버스바를 길다란 전기적으로 도전성의 금속성 스트립과 함께 전기적으로 상호 접속하는 단계와, 그들 대영역 광전지들을 전기적으로 상호 접속시키도록 인접 대영역 전지의 접근하기 쉬운 기판과 금속성 스트립을 전기적으로 상호접속시키는 단계를 포함한다. 이전의 제조와 방법과 같은 종래의 방법에서는, 기판에의 전기적인 접속은 한 개 혹은 그 이상의 기판단면을 노출시키거나 한 개 혹은 그 이상의 전기적으로 도전성인 리벳을 기판에 고착시킴에 의해 만들어졌다. 여하튼, 리벳의 수 혹은 직·병렬 연결에 따른 기판의 노출 단면이 요구된다.
여기서부터는 도면을 참조하여 설명하면, 특히 제1도에서, 비결정 반도체 혼합물로부터 형성된 각층인, 연속적인 핀층으로 형성되고 투명하고 도전성인 코팅을 포함하는 축적된 직렬 혹은 종속형태의 광전지가 참조번호(10)로 되시된다. 여기에 도시한 방법은 축적된 핀 광전지의 제조에만 한정되지 않지만, 개량된 쇼트키(schttky) 혹은 개량된 MIS(금속-절연체-반도체)형 전지의 제조나 단순히 개량된 반도체 방식의 제조내에 동등한 가치가 있다.
전지형태에도 불구하고, 본 명세서내에 자세히 기술된 대영역전지와 그 제조 기법은 반도체 물질의 층과 반도체층 상면에 침착된 투명하고 도전성층으로 형성된 광전지로 그 실용성을 발견할 수 있다.
특히, 제1도는 다수의 핀 태양전지들(12a, 12b및 12c)을 도시한다. 가장 아래에 있는 전지(12a)의 아래에는 투명한 도전성 층이나 금속성 표면박(foil)으로 형성된 기판(11)이 있다.
어떠한 응용에서는 반도체 물질이 인가전에 얇은 산화물층 혹은 일련의 기초 접촉이 요구되기 때문에, 이러한 응용의 목적을 위해서, 기판은 유연한 필름뿐만이 아니라 예비처리에 의해 그곳으로 부가된 어떠한 소자를 포함하여야 한다.
가장 평범하게는, 기판(11)은 스텐레스 스틸, 알미늄, 탄탈륨 몰리브덴늄, 혹은 크롬등으로 형성된다. 그러나 다른 물질도 사용될 수 있는데, 특히 그들상에 인가되는 전기적으로 도전성인 층을 갖는 유리 절연재가 있다.
각각의 전지들(12a, 12b및 12c)은 한 실시예에서 적어도 실리콘 혼합물을 함유하는 반도체 몸체를 포함한다. 각각의 혼합물보다는 n형 도전성 반도체 혹은 층(12a, 12b및 20c)과, 고유의 반도체층(18a, 18b및 18c)과, P형 도전성 반도체 혹은 층(16a, 16b및 16c)를 포함한다.
제1도에서 지적한 바와 같이, 전지(12b)는 중간 전지이고, 부가의 중간 전지는 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않고서 도시된 전지처럼 축적되게 된다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 불소를 포함하는 비결정 반도체 혼합물은 전지(12)의 각각의 층을 형성하는데 사용되므로, 그 층들은 불소의 첨가하거나, 하지 않는 상태로 폴리크리스탈린 혹은 결정체 물질로 형성될 수 있게 된다. 여기에 기술된 발명의 개념은 물질 혹은 결정질에 관계없이 광전지에 응용될 수 있다.
각각의 전지(12a, 12b및 12c)에 대하여, P형 반도체층(16a, 16b및 16c)은 이상적으로 낮은 광흡수력에 고전도성의 층을 갖는다.
고유의 반도체층(18a, 18b및 18c)은 태양력 광응답과 높은 광흡수력에 저 음영(dark) 전도성 및 높은 광전도성에 대한 조정된 파장 임계점이 특징이 되며, 특정한 전지 응용에 대한 대역갭을 최적화하도록 한 소자, 혹은 대역 갭 조정소자의 충분한 양을 포함한다. 바람직하게, 고유의 층은 가장 낮은 대역갭의 전지(12a)와 가장 높은 대역갭의 전지(12C) 및 상기 두 갭 사이의 전지(12b)로 제공되도록 조절된 대역갭을 가진다. n형 층(20a, 20b및 20c)는 낮은 광습수력에 고 전도성 혼합물층을 특징으로 한다. n형 층의 두께는 대략 25 내지 100Å의 범위내에 있다. 조절된 비결정고유의 혼합물 층의 대역갭 두께는 대략 2000 내지 3000 내에 있다. P형 층의 두께는 대략 50 내지 500정도이다. 정공의 짧은 확산길이에 기인하여, P형 층은 일반적으로 가능한한 얇게 된다. 더욱이 맨 바깥쪽 층인 여기서 P형 층(20c)는 광 흡수를 피하기 위해 가능한한 얇게되며 소자나 대역갭 조정소자를 포함할 필요가 없다.
반도체 층의 침착에 따라, 또 다른 침착 단계가 실행되는 것을 이해하게 되는데, 이 단계에서는 고 전기적 도전과 고 광 전송성의 연속, 불연속의 투명한 도전성 층(22)은 n형층(20c)의 상면에 부가된다. 이러한 투명한 도전성층(22)는 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)의 얇은 500Å의 두께 필름이나, 카드뮴 스텐네이트(Cd, 2μ, SnO, 4μ) 및 도프처리된 주석산화물(SnO 2μ)이 되게된다. 그리드 패턴(24)가 투명하고 도전성 물질에 충분한 소영역 태양전지를 함유하기 위한 응용을 위하여 일정하게 부가되어질지라도, 투명하고 도전성 코팅(22)는 그리드 패턴(20)이 필요하지 않으므로 일반적으로 충분하게 도전성이 된다. 그러나 대영역(1평방 피트) 태양전지가 제조되는 본 발명과 같은 응용에 대해서는, 그리드 패턴(24)이 반송자 통로를 짧게 하기 위하여 투명하고 도전성 층(22)의 상면에 인가되며 그것으로부터 도전효율을 높이게 된다. 반도체층의 상면에 직접 인가되는 이러한 투명하고 도전성층(22)은 저부 전극으로써 작용하는 도전성 기판(11)과 함께 광전지 방식(10)에 대한 상면 전극으로써 작용한다. 투명하고 도전성층(22)가 그들아래 반도체층들과 통해 있지만, 양호한 실시예에서는, 투명하고 도전성층(22)과 반도체층간에 비교적 두꺼운 절연층의 응용은 대영역(1평방피트) 태양전지를 다수의 (180) 소영역 분절로 분리하는데 사용될 수 있으며 그 이유는 이후에 자세히 설명될 것이다.
전기적 절연의 이러한 방법은 프렘네트와 마사츄구 이쥬에 의해 발명되고 본 출원서의 양수인에게 양도된 명칭 "광전지 방식을 위한 절연층 및 그 제조방법"에 있다. 그 절연 방법은 본 설명을 충분히 이해하는데 충분하게 이후에 자세히 기술된다.
절연물질은 그들 표면을 절연물질의 다수의 열과 행으로 분리하도록 반도체층의 표면 영역상으로 인가된다. 그 다음, 투명하고 도전성층(22)이 반도체층 표면상으로 침착될 경우, 절연물질로 덮여지지 않고 그들 분절과 함께 전기적으로 통하게 된다. 전기적으로 절연된 반도체 물질이 부분은 그런 다음 제조되게 된다.
제2도는 태양전지(10)의 반도체층 상면에 인가되는 투명하고 도전성 코팅(22)의 상부표면의 단편도를 도시한다. 이 도면에서 쉽게 알 수 있듯이, 태양전지물질(10)의 반도체층 표면영역은 이후에 설명될 다수의 방법중의 어느 하나로 다수의 전기적으로 절연된 분절(26)내로 분리된다. 태양전지(10)의 절연된 분절(26)의 정확한 수의 배열은 양호한 실시예에서 각각의 대영역(1평방피트) 태양전지의 표면 영역을 한정하는 15개의 절연된 분절(26)(총 180개의 부전지)의 12개의 병렬열로 변한다. "절연된 분절"이라는 용어는 여기서 대영역 태양전지의 표면영역의 다른 분절로부터 전기적으로 절연된 하나 대영역 태양전지의 소 표면영역 분절로써 한정되지만, 이는 공통 기판 혹은 전극을 그러한 다른 분절로 분할시킨다.
양호한 실시예에서, 절연된 분절(26)은 태양전지물질(10)의 반도체층 상면에 침착된 투명하고 도전성 코팅(22)의 분리된 부분에 의해 형성된다.
각각의 절연된 분절(26)은 사진석판과 화학에칭과 같은 다른 공지의 방법에 의한 투명하고 도전성 코팅(22)으로부터 형성될 수 있다. 실예로, 광저항 용액은 투명하고 도전성코팅(22)의 표면에 인가되고 드라이어 오프(dry off) 솔벤트에 예열되게 하여, 잔유물로써 얇은 필름을 남기게 된다. 이후에 기술되는 한 가능한 형태인, 그리드 패턴(24)은 잔유필름상에 놓여지고, 패턴에 의해 덮혀지지 않는 필름의 그러한 부분들은 보통 스펙트럼의 자외선 영역으로, 전자기방사로 혹은 필름을 현상하기 위해 적절한 에너지의 전자빔으로 노출된다. 종래의 화학적 혹은 플라즈마 처리를 사용한 필름의 현상 동안에, 필름의 노출된 부분(양 저항)혹은 노출되지 않는 부분(음 저항)과 아래에 있는 투명하고 도전성코팅(22)은 제거된다.
잔유 광저항 필름은 투명하고 도전성코팅(22)의 표면으로부터의 같은 것을 제거하기 위하여 씻겨진다. 그리드 패턴(24)은 그럼 투명하고 도전성 코팅(22)의 절연된 분절(26)의 표면상에 인가되게 된다.
제2b도에 도시된 양호한 실시예에서도, 태양전지 물질(10)의 절연된 분절(26)은 그안으로 그리드 패턴을 인가하지 않고 투명하고 도전성 코팅(22)을 다수의 분리된 분절(22a내지 22u)로 나누어주므로써 형성될 수 있다. 이 설명을 목적으로, 번호(26)는 그리드 패턴이 그들상으로 인가된 투명하고 도전성 코팅의 절연된 분절로 참조되고, 반면, 부호(22a내지 22u)는 그들상에 그리드 패턴이 인가되지 않은 투명하고 도전성코팅이 분리된 분절로 참조됨이 이해될 것이다. 분리된 분절(22a내지 22u)은 연속적이고 투명한 도전성코팅(22)을 침착하여 사진석판이나 전술한 화학 기법으로 중간부분이 제거되게 하거나, 전술한 바와 같은 절연 물질의 인가로써 불연속한 형태로 투명하고 도전성 코팅(22)을 침착하므로써 형성될 수 있다.
주지할 것은 전기적으로 절연된 물질 스크린 프린트(screen print)나 타 공지의 기법에 의하여 반도체층의 상면에 인가된다는 것이다.
연속 혹은 불연속의 투명하고 도전성 코팅이든간에 절연된 각각의 분절은 그들에 인가된 그리드 패턴(24)을 갖는다. 각각의 그리드 패턴(24)의 칫수폭은 그리드패턴(24)의 칫수길이를 한정하는 양측이 가늘고 비교적 두꺼운 전기적으로 도전성의 버스바 접속선(32)으로부터 수직으로 방사하는 다수의 일정한 간격으로 비교적 얇은 평행한 전기적 도전선(30)에 의해 한정된다. 각각의 절연된 분절(26)의 총폭은 3/4인치 정도이고, 각각의 절연된 분절(26)의 총길이는 대략 1인치이다.
그리드패턴(24)은 태양전지 물질로 입수되는 것으로부터 프린트된 광량을 최소화하는 동안 태양전지물로부터 수집된 전류를 최대로 하도록 형성된다. 절연된 분절(26)의 배열과 그리드패턴(24)의 폭 및 길이 칫수와 절연될 분절의 병렬열의 수, 그리고 대영역 태양전지 상에 형성된 절연된 분절(26)의 총수와 그 까닭에 그 태양전지의 크기와 구조는 본 발명의 정신 및 범위안에서 변화될 수 있도록 본 분야에서 통상의 기술인이 명료하게 이해될 수 있어야 한다. 어쨌든 배열이 선택되면, 그리드패턴(24)은 반죽(silver paste)과 같은 전기적으로 도전성 물질로 투명하고 도전성 분절(26)상에 스크린 프린팅을 하는 종래의 기법에 의해 프린트 될 수 있다.
태양전지 물질의 절연된 분절(26)을 형성하는 두가지 방법이 설명되었지만, 절연분절을 "스크라이빙(scribing)하는 다른 공지의 방법의 본 발명의 범위내에 있다. 더욱이 "스크라이빙"이란 용어가 여기에 사용될 때는 투명하고 도전성코팅(22)을 제거하는 모든 그러한 방법을 두고 하는 말이며, 이는 (a) 화학적 에칭, (b) 플라즈마 에칭, (c)다양한 레이저 기법, (d) 워터 제트(wate jet) 혹은 (e) 상기 독특한 비연속 분절을 형성하도록 마스크와 함께 투명하고 도전성 코팅을 인가하는 것에 제한하지는 않지만 포함한다.
바람직하게, 태양전자물질(10)의 각각의 절연된 분절은 그들로부터의 전기적 출력이 "전기적으로 작동하거나" 혹은 "전기적으로 작동할 수 있기에 충분한가를 결정하도록 개별적으로 테스트된다. 본원의 문맥에서 사용된 바와 같이 용어 "전기적으로 작동하는 절연된 분절" 혹은 "전기적으로 작동한 절연된 분절"은 충분한 전기 출력을 제공하는 태양전지물질(10)이 그러한 절연된 분절(26)로 참조된다. 충분치못한 전기 출력을 발생하는 태양전지물질(10)의 절연된 분절의 전기적 접속은 태양전지물질의 전체 효율을 감소시킨다. 더욱이 대영역 태양전지의 절연된 분절(26)이 평행으로 연결되기 때문에, 매우 낮은 전압출력을 제공하는 대영역 태양전지상의 어느 절연된 분절(26)의 전기적 접속은 전체의 대영역 태양전지(10)의 전기적 출력을 매우 감소시킨다.
만일 작동 가능한 분절로 전기적으로 접속된다면, 전체전지의 효율에 해를 끼치거나 파손되게 하는 단락회로화나 다른 단점에 기인하여 대영역전지를 소영역 분절로 분리하는 것이 필수적이지만, 그러한 단점들은 제거될 수 있다(특히 최근의 "단락-힐링(healing)"기법).
만일 그 단점들이 소거되면, 대영역 전지를 소영역 분절로 분리시킬 필요가 없게된다. 더욱이, 어떠한 인가에 대하여(전력계산기), 대영역 전지의 크기는 작은 분절로 더 이상 분할을 하기에 충분하게 크지 않는다. 따라서, 여기에 기술된 전기 접속은 소영역 분절을 포함하는 대영역 태양전지에 한정되지 않는다.
다수의 길다란 구리의 전기적으로 도전성 버스바(34)는 전기적으로 절연된 실리콘 접착제와 함께 반도체층의 표면에 점착된다. 실리콘 점착재는 매우 얇은 층으로서 인가되는데 왜냐면 버스바(34)가 태양전지 물질의 절연된 분절(26)의 교대의 열간 위치 되어지기 때문이다. 한편, 버스바(34)가 태양전지물질(10)에 점착된 후라도, 측면의 갭은 연관된 버스바(34)와 투명하고 도전성의 코팅(26)의 인접 분리된 분절(26)사이에 남아야만 한다.
양호한 실시예에 있어서, 절연된 분절(26)의 12열이 그 안에 제공되면, 대략 1/10인치 폭과 두께 0.03인치인 6개의 도전성 버스바(34)가 사용된다. 태양전지의 각각 전기적으로 작동하는 절연된 분절(26)으로부터의 버스바 접속선(32)은 은반죽(35)과 같은 전기적으로 도전성인 물질의 도트(dot)를 사용하여 인접 버스바(34)에 전기적으로 접속된다. 전기적 출력이 선택된 최소 만족 레벨 이하로 떨어지는 그러한 절연된 분절(26)은 전기적으로 도전성 구리 버스바(34)로부터 실리콘 점착재를 절연시키므로써, 전기적으로 절연된다.
전술한 결과는 역전될 수 있고, 실제로, 일단 전기적으로 작동하는 절연된 분절(26)의 범위가 일정하게 예정된 레벨을 초과하며, 테스팅단계는 생략되게 된다. 그러한 경우에는, 그리드 패턴(24)을 절연된 분절(26)상에 프린트하기전에 투명하고 도전성 코팅(22)의 표면에 구리버스바(34)을 점착적으로 고착하고, 실제적으로 그 결과를 역전시키는 것이 바람직하다. 이 역전된 결과는 그리드 패턴(24)과 구리버스바(34)의 전기적 접속이 동시에 성립되기 때문에 유리하다. 결과가 동작의 견지에서 중요할지라도, 한 단계의 소거가 경제이득에서 중요한 조립선 견지로부터 매우 중요하다.
제3a, 3b, 4a, 4b, 5a 및 5b도는 인접 대영역광전지셀(10)의 상층을 부분적으로 도시한 것이며 특히 본 발명의 지침에 따라 전기적으로 접속된 상기 대영역전지의 모양을 도시한 것이다. 더구나, 제5a, 5b도의 경우와 전지(10c,10a및 10b)와 같은 대영역광전지에 전기적으로 접속되어 있는 부분들을 설명한 것이다. 도면에 다른 방법으로 접속된 이러한 대영역 전지들을 도시하였는데, 각 실시예의 공통소자에 대해서는 동일 참고번호로 표시한다.
각 광전지(10)가 전기적으로 절연되어 있는 복수개의 형태로 되어있는 것이 이해에 도움이 되며, 작은 분절들은 일반적으로 참고번호(26)로 표시한다. 각각의 분절(26)의 독립적 광전지 소자로서 전기적으로 절연된 분절(26)들이 작동을 하여도 본 발명은 인접대영역 태양전지(10a 및 10b), 또는 절연된 각 분절(26)의 출력의 합인 대면적 태양전지로부터의 전기적 총출력을 얻기 위해 이러한 전기적 절연 분절(26)들의 전기적 접속(1)을 다루는 것이며, 대영역 광전지(10a 및 10b)와 같은 전기적으로 접속된 각 대영역 전지의 출력의 합으로 되어 있는 전기적 출력을 얻기 위한 것이다.
제3a도를 주의하여 보면 전기적 효력이 없는 대영역 광전지(10a와 10b)의 분절들은 버스바(34a, 34b 및 34c)에 접속되어 있지 않으며 전기적으로 절연되어 있다. 그리고 제3a, 3b, 4a 및 4b도는 대영역 태양전지(10a)의 전기적 절연 분절(26)에 연결되어 있는 두 버스바(34a, 34b)만을 나타내는데 이는 본 발명 설명의 이해를 위한 것이다. 본 발명의 실제 적용에서는 전지(10a)는 버스바(34)의 다수(6)에 연결된 전기적 절연 분절들의 다수(180)로 이루어져 있다. 이 여섯 개의 버스바(34a 내지 34f)는 제5a 및 5b도의 실시예에 도시되어 있다.
제3a 내지 5b도의 각각에 도시된 실시예에서 볼수 있듯이, 구리버스바(34)의 각 단부는 대면적 광전지의 각 작동영역의 주변에까지 연장되어 있으며 상층 주변경계 부분(36)에서 종결되어 있다. 이 발명의 목적을 위하여 (1) "작동영역"은 전기적으로 전도되는 기판, 반도체와 투명체, 도전성 코팅층을 포함하는 대영역 광전지(10)의 부분으로 정의되며, (2) 대영역 전지(10)의 "동일부분"은 형태나 크기에 관계없이 셀의 표면의 연속조각으로 정의된다. 전기적으로 절연된 공지된 형태의 층은 (1) 전기적으로 "비활동"부분(26)과 (2) 따라서 기판(11)에 전류를 흘리는 단락회로와 전기적으로 접속되어 있지 않은 버스바(34)로 되어 있는 경계부분(36)상에 있는 버스바 밑에 적용된다. 전기적 절연층은 어떠한 공지의 방법으로도 쉽게 적용할 수 있고, 대영역 전지(10)의 절연된 각 작은 부분 분절들의 형태로 된 전기적으로 절연된 물질의 적용이 공지의 방법으로 침착 및 절연코팅과 동시에 수행될 수 있다.
또한 전기적으로 동작하도록 전기적으로 접속되어 있고, 버스바(34a, 34b, 34c)에 대해 각각 대영역 공전지(10a, 10b)의 분절(26)들은 전기적으로 절연되며, 광(10a, 10b)의 전기적으로 절연된 주변경계부분상의 기판(11)으로부터 상기 버스바들은 절연되어 있고 단일 전극을 제공하기 위해 각 대영역 전지의 버스바를 전기적으로 접속시켜야 한다. (10a 및 10b)와 같은 광전지의 베이스전극의 저부는 공통 기판(11)에 의해 제공된다.
더 구체적으로 설명하면, 전기적으로 절연된 대영역 전지(10a)의 분절(26)은 공통 배이스전극이나 기판(11)을 이용하게 된다. 전기적 접속과 상업성에서의 편리로 볼 때, 첫 번째와 두 번째 실시예는 제3a, 3b, 4a 및 4b도에 설명되어 있고 대면적 광전지(10a)의 상층 주변부분(36)의 상방좌측 모서리의 부분(11a)은 노출되어 있고 공통 기판(11)에 전기적 통로를 제공하기 위해 적용되어 있다. 제3b 및 4b도에서 주변 경계부분(36)의 두말초부(11a)는 공통 기판(11)에 전기적 통로를 제공하도록 노출되어 있다. 노출된 기판부분(11a)은 먼저 침착된 반도체층을 닦아서 형성시킬 수도 있고, 반도체층의 침착중에 주변부분을 마스킹하여 형성할 수도 있고, 기판으로부터 반도체를 에칭하여도 되며, 다른 여러 방법으로 행할 수도 있다. 제5a 및 5b도에서 기판에 연결된 전기적 통로는 구리리벳(48)으로 구성시킨다. 구리리벳은 기판(11)과의 전기적 접촉을 양호하게 하기 위해 서레이티드(sarrated)와샤를 포함한다. 제5a도에 도시된 직렬접속에 대한 대영역 전지(10a, 10b 및 10c)에 의해 상기 리벳(48)하나는 확고히 되며, 상기 리벳(48)의 두 개는 제5b도에 도시된 평행접속으로 된 대영역 전지(10a, 10b 및 10c)에 의해 확고히 된다.
대영역 전지(10a)의 버스바(34a 및 34b)의 전기적 접속은 전기적 절연과 도전성 금속 스트라이프(38)에 의해 제3a 및 3b도의 제1실시예에서 이루어져 있다. 여기에서의 양호한 형태로서는, 이 스트라이프는 주변체, 즉, 유리로 된 테프론, PVC, 비닐 아세테이프 같은 전기적 절연된 것이나 유연성이 있고 절연체 물질로 보호되는 니켈도금된 구리와 같은 전기적 도전성 물질의 내부금속 코아로 이루어져 있다. 절연재킷의 장점은 회로단락의 가능성을 막을 수 있다.
제3a 및 3b도 이 실시예에서, 스트라이프(38)의 길이는 각 위치에서 스트라이프(38)을 관통한 펀칭홀에 의해 버스바(34)에 전기적으로 연결되고, 상기 스트라이프가 대영역 전지(10a)의 주변부분의 정상에 적용될 때 각 버스바(34a 및 34b)의 금속코아를 제공한다. 다시말하면, 도전 스트라이프(38)의 홀은 각 대영역 전지(10)의 각각의 버스바(34)에 직접 구성된다. 스트라이프(38)는 대면적 전지(10a)위에 있는 각 버스바(34a 및 34b)에 납연결(40)에 의하여 전기적으로 확실히 접속된다. 동일한 방법으로 대영역 전지(10b)의 34c와 같은 버스바는 도전 스트라이프(38)에 의해 전기적으로 접속된다. 다른 실시예에서 스트라이프(38)이 절연재킷 부분은 노출된 버스바의 각각에 직접 위치하게 되며, 도전성 코아는 버스바에 납땜에 의해 단단히 고정된다.
제3b도의 실시예를 보면, 방법에 관계없이 금속 스트라이프(38)의 도전 코아는 노출되며, 전기적 도전금속선(42)은 44에서처럼 상기 스트라이프(38)의 각 단부에 납땜된다. 마찬가지로, 금속선(42)은 용접점(45)처럼 전기적으로 기판(11)의 노출부(11a)에 접속된다. 이러한 방법으로 제3b도에 도시된 인접대영역 전지(10a 및 10b)은 평행접속되게 된다. 이 평행접속은 다음에 다시 기술한다.
제4a도 및 제4b도에 도시된 제2실시예에서 대영역 광전지(10a)의 버스바(34a 및 34b)의 전기적 접속은 절연되지 않는 금속 스트라이프(38)에 의해 전기적 접속이 이루어진다. 이 스트라이프(38)가 납땜에 의해 버스바(34a 및 34b)에 즉시 접속되며, 박막 전기절연 테이프(46)는 도전 스트라이프(38)의 절연면이 기판(11)에 회로전류를 단락시키지 않도록 주변부(36)에 위치한다.
제3b도의 실시예와 같이 제4b도는 금속선(42)이 44에서 스트라이프(38)의 각 단부에 전기적 접속된 것을 도시한다. 마찬가지로 금속선(42)은 기판(11)의 노출부분(11a)에 용접된다. 이러한 방법으로, 제4b도에 도시된 인접대영역 광전지(10a 및 10b)는 평행접속되게 된다. 이 평행접속에 대해서는 다음에 더 자세히 기술한다.
제5a 및 5b도를 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 더 구체적으로 설명한다. 이 실시예에서, 대영역 전지(10a)의 버스바(34a 내지 34f)의 전기적접속은 전기적으로 절연되고 도전된 금속 스트라이프(38)에 의해 이루어진다. 제3a 및 3b도의 실시예에서 설명된 스트라이프(38)는 테프론같은 절연체로 된 주변체로 보호되는 구리와 같은 전기적 도전 물질로 된 금속코아를 포함한다. 하지만 제3a 및 3b도에 따른 실시예와 같지않으면, 기판(11)에 대한 전기적 통로는 경계부분(36)내에서 각 대영역 셀(10)에 대하여 확고히 하는 최소한 1개의 구리리벳(48)에 의해 제공된다. 대영역 전지(10)이 인접대영역 전지(10)의 직렬접속을 확실히 하기 위해 5개의 리벳(48)만이 필요한 반면에 평행접속에는 두 개의 리벳이 필요하다.
도전 스트라이프(38)의 길이는 스트라이프(38)를 관통하는 펀칭홀에 의하여 대영역 전지(10a)의 버스바(34a 내지 34f)에 전기적으로 접속된다. 특히 홀은 각각의 위치에서 펀치되며, 대영역 전지(10a)의 주변부분의 상층에 스트라이프가 적용될 때, 상기 버스바(34a 내지 34f)의 금속코아를 제공하게 된다. 스트라이프(38)는 납땜(44)에 의해 버스바에 확실히 접속된다. 동일한 방법으로, 인접대영역 전지(10b 및 10c)의 버스바는 도전 스트라이프(38)에 의해 전기적으로 접속된다. 다른 실시예에서, 스트라이프(38)의 절연재킷 부분은 노출된 버스바의 각각에 직접 위치하게 되며, 도전코아는 직접 버스바에 납땜된다.
평행전기적 접속의 수행을 위하여, 인접대영역 전지(10a, 10b 및 10c)사이에 전기도전 금속선(42)이 납땜(44)에서 도전 스트라이프(38)의 각 단부에 납땜되며 도전코아는 상기 단부의 노출을 포함한다. 마찬가지로, 금속선(42)은 제5b도를 보면 반대로 된 구리도금 리벳에 연결된다.
도시되지는 않았으나, 리벳(48)이 기판(11)이 노출부분(11a)로 대체될 수 있는 것이 명백하며 금속선(42)은 본 발명의 배경이나 의도에 위배됨 없이 용접될 수 있다. 전기적 접속된 대영역 광전지(10)는 (1) 하나 또는 그 이상의 도전 리벳(48)이나 기판(11)의 하나 또는 그 이상의 노출부(11a)의 형태로 된 제1차 전극과, (2)각 대영역 전지(10)의 격리된 작은 부분조각(26)의 복수개를 전기적으로 연결한 구리버스바(34)의 복수개에 전기적으로 접속된 전기도전 테이프(38)에 의해 형성된 제2차 전극으로 구성된다.
인접대영역 광전지의 전기적 접속을 위해 상기 인접전지로부터 전극을 도출하여 전기적으로 접속시켜야 한다. 이 접속은 상기에 언급한 전기 도전 스트라이프(38)의 연장된 피스에 의해 이루어지는 것이 좋다. 상기의 예에서 스트라이프(38)는 개별 대영역 광전지에 접속되며, (이것은 필수가 아니라 바람직한 예이다), 스트라이프는 스트라이프(38)가 상기 인접대영역 전지(10)사이의 끝부분을 통과하는 것에 의한 단락을 방지하기 위하여 전기적으로 절연되어 있다.
제3a, 4a 및 5a도에 도시된 실시예에 대해 좀더 자세히 설명하면, 한 개의 대영역 광전지(10a)의 인접대영역 광전지(10b)(제5a도의 경우에는 전지(10c)에)에 대한 전기적 접속은 도전 스트라이프(38a)를 고정시키는 직렬모드에 의해 이루어지며, 그것은 상기 대영역 전지(10a)의 버스바(34a 및 34b)가 인접대영역 전지(10b)의 기판전극에 전기적으로 접속되게 한다. 기판전극은 제3a 및 제4a도의 실시예에 따른 기판(11)의 노출부분(11a)이나, 제5a도의 실시예에 따른 도금된 리벳(48)으로 되어 있다. 기판이 스테인레스스틸로 형성되어 있으므로 노출된 기판이 사용될 때 도전 스트라이프(38)는 노출부분(11a)에 스풋트 용접된다. 그리고 그 기판이 도금되어 있으면 납땜을 해도 된다. 도전 스트라이프(38)가 상기 예에서 도금된 리벳(48)에 의해 기판에 고정되면 광전지가 더 나쁜 영향을 받게 된다. 물론 도금된 리벳이 사용되게 되면 드러난 리벳 머리는 평평하게 처리해야 하고 캡슐로 제조하는 과정에서 생긴 표면의 변형을 제거하여 매끄러운 표면을 나타내도록 표면처리를 한다.
제3b, 4b 및 5b도에 도시된 실시예를 살펴보면, 인접대영역 광전지(10b)에 대한 한 개의 대영역광전지(10b)의 병렬연결이 도시되어 있다. 제5b도의 실시예는 대영역 광전지(10a)가 인접한 대영역광전지(10b 및 10c)에 전기적으로 접속된 것을 도시한다.
제3b, 4b 및 5b도에 따른 실시예들의 병렬접속은 실제적으로 동일하다. 다른 차이점은 (1) 제4b도의 실시예에 따른 전기절연층이 절연되고 도전적인 스트라이프(38)가 버스바(34)에 접속된 것보다 먼저 각 대영역전지(10)의 주변 경계부분에 적용되는 것과, (2) 제3b 및 4b도에 따른 실시예에서의 기판(11)이 노출부분보다는 제5b도에 따른 실시예의 도금된 구리리벳(48)에 의한 금속선리드(42)연결이 더욱 확실하다. 도전 스트라이프(38)와 금속선 리드(42)는 개별 대영역 전지(10)에 전기적으로 접속되어 있고 그러한 전지와 인접된 셀의 전기적 병렬접속은 실시예에 관계없이 동일하다.
특히, 병렬접속은 기판과 (10a)같은 하나의 대영역 전지의 도전 스트라이프(38)로부터의 금속선 리드(42)나 기판과 (10b)와 같은 인접대영역 전지의 도전 스트라이프(38)로 부터의 금속선 리드(42)에 납땜이나 혹은 다른 연결에 의해 전기적 접속이 이루어진다. 대영역 전지가 인접대영역 전지와 전기접속되기 이전에 캡슐화되었거나 될 때 대영역 전지(10)의 각 측면으로부터의 두 선리드(42)를 사용해야 한다. 그러한 예에서 대영역 전지는 전기적 접속 이후에 보호 표면처리에 의한 캡슐화를 해야하고 각 인접대영역 전지(10)는 두 개의 필수 선리드(42)만을 제공받으면 된다. 제3b도를 좀더 자세히 살펴보면, 대영역 전지(10a)는 도전 스트라이프(38)에 연결된 선리드(42)에 의해 구성되며 대영역 전지(10b)는 기판(11)의 노출부(11a)에 연결된 선리드(42)에 의해 구성될 수 있다. 대영역 전지(10a 및 10b)의 전기적 접속은 (1) 전지(10b)의 도전 스트라이프에서 전지(10a)의 도전 스트라이프에 이르는 선리드의 납땜과, (2) 전지(10b)의 노출된 기판부분(11a)에서 전지(10a)의 노출된 기판부분(11a)에 이르는 선리드의 용접으로 이루어진다. 근접하여, 대영역전지(10a 및 10b)의 전기적 접속은 캡슐화될 수 있다.
그리고 인접대영역 전지(10)의 인접 도전 스트라이프(38)의 전기적 접속은 선리드(42)로서 도시되어 있고, 인접대영역 전지(10)의 버스바(34)사이의 전기적 접속은 본 발명의 배경이나 의도에 위배됨 없이 전기 도전 스트라이프(38)의 단일이며 연속적인 길이에 의해 이루어질 수 있다.
상기에 설명한 기술을 사용하면, 전기적 접속 광전지 패널(50)은 복수의 개별소자와 전기적으로 접속된 대영역 광전지 전지로 이루어진다. 전형적으로 길이 4피트 폭 2피트의 모형으로 되어 전기적 접속된 태양전지로 구성되어 있다.
명백하게도 아무리 많은 수의 대영역 광전지(10)도 패널(50)을 형성하기 위해 전기적으로 구성될 수 있다. 대영역셀(10)의 필요수는 소비자의 필요 출력에 따라 정해진다. 필요양에 따라 구성된 광전지 판넬에 전기적으로 접속하는 광전지(10)의 수는 미리 선택되며 전체 판넬은 보호막으로 캡슐화된다. 소자의 보호와 내구성을 위한 보호막 형성은 쉽게 할 수 있다. 상기 실시예에서 가볍고, 공간을 두며 전기적으로 대면적 전지를 박막처리하는 것은 미국 특허 "대영역 태양전지의 박막 스트라이프 및 그 형성방법"이라는 특허원에 자세히 기술되어 있다. 캡슐화 과정에 관계없이 대영역 전지(10)는 도전 스트라이프(38)와 판넬(50)로부터 이 연장전극의 단부에 접속되어 있다. 이러한 전극은 또 다른 판넬(50)에 이 접속이나 소비자에게 전력을 공급하기 위한 것이다.
본 발명은 본 실시예에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명에 국한된 설명보다 조금 더 자세히 기술할 수도 있다. 다음의 청구범위에서 동등한 모든 것을 포함하며 본 발명의 범위를 정의한다.

Claims (17)

  1. 공통 기판을 나누는 복수의 전기절연 소영역 분절로 분할되는 대영역 광전지로서, 각각의 소영역분절에는 투명체를 포함한 공통 기판의 표면 상층에 다수의 반도체층이 있고 절연된 복수의 반도체층은 도전성 피복이 되어 있고, 전기적 도전버스바는 소영역 조각들의 복수에 전기적으로 접속되어 있는 대영역 광전지에 있어서, 대영역 전지표면의 동일부분(36)에서 종결되는 각 버스바(34a 내지 f)와, 대영역 전지의 부분을 종결시키는 버스바와 버스바 사이층을 전기적으로 절연시켜 회로단락을 방지하고, 절연된 버스바의 각 복수를 전기적으로 상호 접속되게 하는 제1차 접속수단(38)과, 대영역 전지의 적층된 표면에서 공통 기판에 전기 도전로를 수단(11a, 48)이 제공하도록 대영역 광전지의 1차 전극을 제공하는 1차 접속수단과 대영역 광전지와 2차 전극을 제공하는 수단을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  2. 제1항에 있어서, 제2차 전극을 제공하는 적층된 기판(11)표면의 노출된 최소한의 한 부분(11a)과 상층표면에 대영역 광전지(10a 내지 c)의 두 전극을 제공하는 전지를 특징으로 하는 대영역 광전지.
  3. 제1항에 있어서, 기판(11)에 전기적으로 도전되는 대영역 전지(10a 내지 c)을 확실히 하는 최소한 하나의 전기 도전 리벳(48)을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  4. 제1항에 있어서, 대영역 광전지(10a내지 c)의 주변경계부분(36)안에서 종결되는 버스바(34a 내지 f)를 특징으로 하는 대영역 광전지.
  5. 제4항에 있어서, 대영역 전지(10a 내지 c)의 상기 주변경계 부분을 따라 노출된 기판(11)의 최소한 한 부분과, 상기 최소한 한 부분이 기판 도전수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  6. 제4항에 있어서, 대영역 전지(10a 내지 c)의 주변경계 부분을 확실히하는 최소한 하나의 전기 도전리벳(48)과 상기 최소한 한 리벳이 기판 도전수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  7. 제4항에 있어서, 1차 접속수단이 단일이며 연장되어 있고 금속 스트라이프(38)는 전기적으로 버스바(34a 내지 c)를 접속하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  8. 제7항에 있어서, 금속선(42)이 각 전기 도전수단(11a, 48)을 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  9. 제8항에 있어서, 대영역 광전지(10a 내지 c)과 그의 전기적 상호접속이 보호피막으로부터 연장된 전극의 상하 보호피막 사이를 캡슐화하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  10. 전기적으로 상호 접속되어 있는 대영역 광전지에서, 각 전지는 전기적으로 절연된 복수로 나누어져 있고, 소영역 분절은 공통 기판을 나누며, 절연된 복수와, 전기 도전 버스바는 상기 개발 대영역 셀의 소면적 분절에 전기적으로 상호접속되어 있고, 각 소영역 공통 기판과 투명체의 상부에 반도체층의 다수를 포함하며, 반도체층의 상부를 도전피복시키고, 상기 전기를 전기적으로 접속시킨 대영역 광전지에 있어서, 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 각 버스바(34a 내지 f)는 관련된 대영역 전지표면의 동일부분(36)에서 종결되며, 전기적 절연층은 회로단락을 방지하기 위하여 각대영역 전지의 동일부분을 종결시키도록 제공되고, 1차 집속수단(38)은 각 개별 대영역 전지의 버스바를 전기적으로 접속시키고, 수단(11a,48)은 각 대영역 전지의 적층된 표면에서 각 대영역 전지의 공통 기판(11)까지의 전기적 도전로를 제공하며, 상기 전기 도전수단과 인접대영역 전지의 상기 접속수단은 상기 인접대영역 전지에 상호접속되도록 전기적으로 상호접속되는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  11. 제10항에 있어서, 상호 접속된 전지로서, 각 개별 대영역 전지(10a 내지 c)의 버스바가 그의 주변경계부분(36)에서 종결되는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  12. 제11항에 있어서, 상호 접속된 전지로서, 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 전기 도전수단(11a, 48)을 상기 대영역 전지의 주변경계부분(36)안에 제공하는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  13. 제12항에 있어서, 상호접속된 전지로서, 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 전기적 도전수단이 상기 전지의 주변경계부분(36)을 확실히하는 최소한 하나의 전기 도전 리벳(48)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  14. 제12항에 있어서, 상호 접속된 전지로서 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 전기적 도전수단이 적측된 기판(11)표면의 노출된 최소한 한 부분으로 구성되며 그 부분은 상기 대영역 전지의 주변경계부분(36)내에 노출되는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  15. 제12항에 있어서, 상호접속된 전지로서 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 1차 접속수단(38)이 대영역전지의 1차 전극을 제공하는 전지의 버스바(34a 내지 f)에 납땜되는 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  16. 제15항에 있어서, 상호접속된 전지로서, 각 대영역 전지(10a 내지 c)의 1차 접속수단이 단일이며 연장된 금속 스트라이프(38)로 이루어진 것을 특징으로 하는 대영역 광전지.
  17. 대영역 광전지에서 전기적 접속을 제공하는 방법으로서, 그 전지는 (1) 전기절연된 복수와, 공통 기판을 나누는 소영역 분절과, 기판과 투명체 표면 상부의 반도체층의 복수와, 상부가 도전 피복된 반도체층으로 구성되고 (2) 절연된 복수와 전기 도전 버스바는 소영역 분절에 전기적으로 접속되는 방법에 있어서, 대영역 전지의 동일부분내에서 각 버스바가 종결되는 단계와, 회로단락을 방지하기 위하여 대영역 전지의 부분에서 종결하는 버스바를 전기적으로 절연시키는 단계와, 전기 도전수단과 함께 대영역 전지의 적층표면에서 공통 기판에 전기적 도전로를 제공하는 단계와, 대영역 광전지의 1차 전극을 제공하는 1차 접속수단과 대영역 광전지의 2차 전극을 제공하는 전기 도전로로 이루어진, 1차 접속수단과 함께 대영역 전지의 버스바를 전기적으로 상호접속하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 대영역 광전지 제조방법.
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