DE202012013580U1 - Photovoltaic module and manufacturing plant for producing a photovoltaic module - Google Patents

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Abstract

Fotovoltaikmodul mit einer Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Segmenten (5, 7), umfassend: – einen auf einem Substrat (1) angeordneten Schichtstapel (9) mit: – einer auf dem Substrat angeordneten ersten Elektrode (2), – einem darauf angeordneten fotoaktiven Absorber (3), – einer darauf angeordneten zweiten Elektrode (4), – eine Trennlinie (31), die den Schichtstapel (9) zur Bildung der Segmente (5, 7) unterbricht, – eine Mehrzahl von Kontaktierungsbereichen (6), die voneinander beabstandet entlang der Trennlinie (31) angeordnet sind und die jeweils aufweisen: – eine elektrische Isolierung (30) der zweiten Elektrode (4), – eine Kontaktierung (32, 33), über die die zweite Elektrode (4) elektrisch mit der ersten Elektrode (2) gekoppelt ist zur Reihenschaltung der Segmente (5, 7), – ein elektrisch leitfähiges Material (32), das auf der dem Absorber (3) abgewandten Seite (10) der zweiten Elektrode (4) aufgebracht ist zur elektrischen Überbrückung der Trennlinie.A photovoltaic module having a plurality of electrically connected segments (5, 7), comprising: - a layer stack (9) arranged on a substrate (1) comprising: - a first electrode (2) arranged on the substrate, - a photoactive device arranged thereon Absorber (3), - a second electrode (4) arranged thereon, - a dividing line (31) which interrupts the layer stack (9) to form the segments (5, 7), - a plurality of contacting regions (6) which are mutually distinct spaced along the dividing line (31) and each comprising: - an electrical insulation (30) of the second electrode (4), - a contact (32, 33) via which the second electrode (4) electrically to the first electrode (2) is coupled to the series connection of the segments (5, 7), - an electrically conductive material (32) on the absorber (3) facing away from side (10) of the second electrode (4) is applied for electrically bridging the Trennli never.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fotovoltaikmodul sowie eine Herstellungsanlage zur Herstellung eines Fotovoltaikmoduls. The invention relates to a photovoltaic module and a manufacturing plant for producing a photovoltaic module.

Dünnschichtsolarzellen-Module, auch Dünnschichtfotovoltaikmodule genannt, weisen fotoaktive Schichten mit Schichtdicken in der Größenordnung von Mikrometern auf. Das in der oder den fotoaktiven Schichten eingesetzte Halbleitermaterial kann dabei amorph oder mikrokristallin sein. Auch eine Kombination von Schichten aus amorphen und Schichten aus mikrokristallinem Halbleitermaterial innerhalb einer Zelle ist möglich, zum Beispiel bei den so genannten Tandemzellen und den so genannten Tripelzellen. Als Halbleitermaterialien kommen Si, Ge und Verbindungshalbleiter wie CdTe oder Cu(In, Ga)Se2 (kurz CIS oder CIGS genannt) sowie Verbindungshalbleiter auf III–V-Basis (GaAs) und organische Stoffe zum Einsatz. Thin-film solar cell modules, also called thin-film photovoltaic modules, have photoactive layers with layer thicknesses in the order of micrometers. The semiconductor material used in the photoactive layer or layers may be amorphous or microcrystalline. A combination of layers of amorphous and layers of microcrystalline semiconductor material within a cell is also possible, for example in the so-called tandem cells and the so-called triple cells. The semiconductor materials used are Si, Ge and compound semiconductors such as CdTe or Cu (In, Ga) Se2 (abbreviated CIS or CIGS) as well as compound semiconductors based on III-V (GaAs) and organic substances.

Um wirtschaftliche Module mit möglichst großer Fläche einsetzen zu können, ohne dass der in den Elektroden der Solarzellen lateral abgeführte Strom so groß wird, dass hohe ohmsche Verluste auftreten, werden Dünnschichtfotovoltaikmodule üblicherweise in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt. Die streifenförmigen und in der Regel einige Millimeter bis Zentimeter breiten Segmente verlaufen dabei meist parallel zu einer Kante des Moduls. Die Segmente werden gebildet, indem bei durchgehendem Substrat einzelne Schichten des Schichtaufbaus der Solarzelle durch dünne Trennlinien unterbrochen werden. Die Trennlinien führen zum einen dazu, dass gleiche Schichten benachbarter Segmente gegeneinander elektrisch isoliert sind und zum anderen dazu, dass nachfolgend aufgebrachte Schichten entlang einer Kontaktierung mit darunter liegenden Schichten elektrisch verbunden werden können. Bei geeigneter Anordnung der Trennlinien lässt sich auf diese Weise eine Reihenschaltung der einzelnen Segmente erreichen. In dem Bereich der Trennlinien wird kein elektrischer Strom erzeugt.In order to use economical modules with the largest possible area without the current dissipated laterally in the electrodes of the solar cells becoming so large that high ohmic losses occur, thin-film photovoltaic modules are usually divided into a plurality of segments. The strip-shaped and usually a few millimeters to centimeters wide segments usually run parallel to an edge of the module. The segments are formed by individual layers of the layer structure of the solar cell are interrupted by thin dividing lines in continuous substrate. On the one hand, the separating lines lead to the fact that identical layers of adjacent segments are electrically insulated from one another and, on the other hand, that subsequently applied layers can be electrically connected along a contact with underlying layers. With a suitable arrangement of the separating lines can be achieved in this way a series connection of the individual segments. No electrical current is generated in the area of the dividing lines.

Es ist wünschenswert, ein Fotovoltaikmodul anzugeben, das effizient ist. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung eines effizienten Fotovoltaikmoduls anzugeben, das eine kostengünstige Herstellung ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Herstellungsanlage zur Herstellung eines effizienten Fotovoltaikmoduls anzugeben. It is desirable to provide a photovoltaic module that is efficient. It is further desirable to provide a method of making an efficient photovoltaic module that allows for low cost manufacturing. Furthermore, it is desirable to specify a manufacturing plant for producing an efficient photovoltaic module.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Fotovoltaikmodul mit einer Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Segmenten einen auf einem Substrat angeordneten Schichtstapel. Der Schichtstapel weist eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrode, einen darauf angeordneten fotoaktiven Absorber und eine darauf angeordnete zweite Elektrode auf. Eine Trennlinie unterbricht den Schichtstapel zur Bildung der Segmente. Das Fotovoltaikmodul umfasst eine Mehrzahl von Kontaktierungsbereichen, die voneinander beabstandet entlang der Trennlinie angeordnet sind. Die Kontaktierungsbereiche weisen jeweils eine elektrische Isolierung der zweiten Elektrode auf. Die Kontaktierungsbereiche weisen jeweils weiterhin eine Kontaktierung auf, über die die zweite Elektrode elektrisch mit der ersten Elektrode gekoppelt ist zur Reihenschaltung der Segmente. Die Kontaktierungsbereiche weisen weiterhin jeweils ein elektrisch leitfähiges Material auf, das auf der dem Absorber abgewandten Seite der zweiten Elektrode aufgebracht ist, um die Trennlinie elektrisch zu überbrücken. In one embodiment of the invention, a photovoltaic module having a plurality of segments connected electrically in series comprises a layer stack arranged on a substrate. The layer stack has a first electrode arranged on the substrate, a photoactive absorber arranged thereon and a second electrode arranged thereon. A dividing line interrupts the layer stack to form the segments. The photovoltaic module includes a plurality of contacting areas spaced apart along the dividing line. The contacting regions each have an electrical insulation of the second electrode. The contacting regions furthermore each have a contact, via which the second electrode is electrically coupled to the first electrode for series connection of the segments. The contacting regions furthermore each have an electrically conductive material, which is applied to the side of the second electrode facing away from the absorber in order to bridge the separating line electrically.

Die Kontaktierungsbereiche zur Reihenschaltung der Segmente sind nur in einzelnen Bereichen entlang der Trennlinie vorgesehen. Dadurch wird die zur Energieumwandlung nicht nutzbare Fläche reduziert beziehungsweise die nutzbare Fläche erhöht. Die Trennlinie hat beispielsweise eine Breite von in etwa 10 µm bis 40 µm, insbesondere 20 bis 40 µm. Die Kontaktierungsbereiche weisen eine Breite von etwa 100 µm bis 500 µm, insbesondere von etwa 200 µm bis 300 µm, auf. Der Abstand zwischen den einzelnen Kontaktierungsbereichen beträgt beispielsweise in etwa zwischen 1 mm und 100 mm, insbesondere zwischen 40 mm und 80 mm. Die Trennlinie isoliert die einzelnen Schichten des Schichtstapels jeweils beidseitig der Trennlinie elektrisch voneinander. Durch das elektrisch leitfähige Material ist diese Unterbrechung für die zweite Elektrode wieder überbrückt, sodass die Reihenschaltung der beiden Segmente erreicht ist. The contacting areas for series connection of the segments are provided only in individual areas along the dividing line. As a result, the area not usable for energy conversion is reduced or the usable area is increased. The dividing line has, for example, a width of approximately 10 μm to 40 μm, in particular 20 to 40 μm. The contacting regions have a width of about 100 μm to 500 μm, in particular from about 200 μm to 300 μm. The distance between the individual contacting regions is for example approximately between 1 mm and 100 mm, in particular between 40 mm and 80 mm. The dividing line electrically isolates the individual layers of the layer stack from each other on both sides of the dividing line. By the electrically conductive material, this interruption for the second electrode is bridged again, so that the series connection of the two segments is reached.

Dadurch, dass für die elektrische Kontaktierung zwischen der zweiten Elektrode und der ersten Elektrode nur abschnittsweise an mehreren Stellen des Fotovoltaikmoduls erfolgt, ist der Kontaktierungsbereich, der nicht zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie beiträgt, zwischen einem ersten und einem zweiten Segment des Fotovoltaikmoduls mit einem möglichst kleinen Anteil an der Gesamtfläche des Fotovoltaikmoduls ausgebildet. Damit wird bezogen auf das Fotovoltaikmodul möglichst wenig Fläche für die Kontaktierung benötigt und entsprechend steht mehr Fläche zur Verfügung, die im Betrieb zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie beiträgt. Bei gleichbleibender Modulgröße wird somit die Effizienz des Fotovoltaikmoduls gesteigert. Due to the fact that the electrical contacting between the second electrode and the first electrode takes place only in sections at several points of the photovoltaic module, the contacting region, which does not contribute to the conversion of radiant energy into electrical energy, is between a first and a second segment of the photovoltaic module formed as small a proportion of the total area of the photovoltaic module. Thus, based on the photovoltaic module as little as possible surface area required for contacting and accordingly there is more area available, which contributes in operation to the conversion of radiant energy into electrical energy. With constant module size thus the efficiency of the photovoltaic module is increased.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das elektrisch leitfähige Material in einem Bereich der elektrischen Isolierung auf der dem Substrat abgewandten Seite der ersten Elektrode aufgebracht, sodass die zweite Elektrode mittels des elektrisch leitfähigen Materials mit der ersten Elektrode elektrisch gekoppelt ist. According to further embodiments, the electrically conductive material is applied in a region of the electrical insulation on the side facing away from the substrate of the first electrode, so that the second electrode by means of the electrically conductive material is electrically coupled to the first electrode.

Das leitfähige Material ist so aufgebracht, dass es in den Kontaktierungsbereichen jeweils sowohl die dem Absorber abgewandte Seite der zweiten Elektrode zumindest teilweise bedeckt als auch in die elektrische Isolierung teilweise hineinragt und elektrisch mit der ersten Elektrode gekoppelt ist. Die elektrische Isolierung wird nicht vollständig von dem leitfähigen Material aufgefüllt, sodass die zweite Elektrode in dem Bereich der elektrischen Isolierung elektrisch isoliert ist. So kann die für die Kontaktierungsbereiche benötigte Fläche weiter reduziert werden. The conductive material is applied in such a way that it at least partially covers both the side of the second electrode facing away from the absorber in the contacting regions and partially protrudes into the electrical insulation and is electrically coupled to the first electrode. The electrical insulation is not completely filled by the conductive material so that the second electrode is electrically isolated in the region of electrical insulation. Thus, the area required for the contacting areas can be further reduced.

Gemäß weiteren Ausführungsformen enthält die Kontaktierung eine leitfähige Materialverbindung und/oder eine leitfähige Legierung aus Elementen des fotoaktiven Absorbers und der zweiten Elektrode. Insbesondere sind die zweite Elektrode und der fotoaktive Absorber durch Einstrahlung von Laserlicht lokal begrenzt aufgeschmolzen, aber nicht verdampft. Durch Diffusionsprozesse in der Schmelze bilden sich entweder ein Silizid, zum Beispiel AgAlSi mit einer quasi metallischen Leitfähigkeit oder auch ein Eutektikum aus Si und Ag, das ebenfalls eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Dadurch kann an dieser Stelle Strom von der Rückseitenelektrode in die Frontseitenelektrode fließen. Das leitfähige Material dient zur Kontaktierung der zweiten Elektrode auf der einen Seite der Trennlinie mit der leitfähigen Materialverbindung und/oder der leitfähigen Legierung auf der anderen Seite der Trennlinie. So ist es möglich, die für die Kontaktierungsbereiche benötigte Fläche weiter zu reduzieren. According to further embodiments, the contacting comprises a conductive material compound and / or a conductive alloy of elements of the photoactive absorber and the second electrode. In particular, the second electrode and the photoactive absorber are locally limited melted by irradiation of laser light, but not evaporated. By diffusion processes in the melt, either a silicide, for example AgAlSi with a quasi-metallic conductivity or a eutectic of Si and Ag, which also has a high conductivity, are formed. As a result, current can flow from the backside electrode into the front side electrode at this point. The conductive material serves to contact the second electrode on one side of the parting line with the conductive material compound and / or the conductive alloy on the other side of the parting line. This makes it possible to further reduce the area required for the contacting areas.

Gemäß den Ausführungsformen bei denen das elektrisch leitfähige Material in dem Bereich der elektrischen Isolierung auf der dem Substrat abgewandten Seite der ersten Elektrode aufgebracht ist, sodass die zweite Elektrode mittels des elektrisch leitfähigen Materials mit der ersten Elektrode elektrisch gekoppelt ist, ist es nicht mehr notwendig, die leitfähige Materialverbindung und/oder die leitfähige Legierung aus Elementen des fotoaktiven Absorbers und der zweiten Elektrode auszubilden, um die zweite Elektrode mit der ersten Elektrode elektrisch zu koppeln.According to the embodiments in which the electrically conductive material is applied in the region of the electrical insulation on the side of the first electrode facing away from the substrate so that the second electrode is electrically coupled to the first electrode by means of the electrically conductive material, it is no longer necessary form the conductive material compound and / or the conductive alloy of elements of the photoactive absorber and the second electrode to electrically couple the second electrode to the first electrode.

Die Trennlinie unterbricht den Schichtstapel gemäß weiteren Ausführungsformen linear vollständig entlang der gesamten Länge des Schichtstapels. Somit ist eine einfache Herstellung der Trennlinie möglich und der Serienwiderstand des Fotovoltaikmoduls ist niedrig. The dividing line interrupts the layer stack according to further embodiments linearly completely along the entire length of the layer stack. Thus, a simple production of the dividing line is possible and the series resistance of the photovoltaic module is low.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Fotovoltaikmodul eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Segmenten. Das Fotovoltaikmodul umfasst einen auf einem Substrat angeordneten Schichtstapel mit einer auf dem Substrat angeordneten ersten Elektrode, einem darauf angeordneten fotoaktiven Absorber und einer darauf angeordneten zweiten Elektrode. Eine Trennlinie unterbricht den Schichtstapel zur Bildung der Segmente bereichsweise. Das Fotovoltaikmodul weist eine Mehrzahl von Kontaktierungsbereichen auf, die voneinander beabstandet entlang der Trennlinie angeordnet sind. Die Kontaktierungsbereiche weisen jeweils eine elektrische Isolierung der zweiten Elektrode und eine Kontaktierung, über die die zweite Elektrode elektrisch mit der ersten Elektrode gekoppelt ist zur Reihenschaltung der Segmente, auf. Die erste Elektrode ist in den Kontaktierungsbereichen jeweils durch eine weitere Trennlinie unterbrochen. Die erste Elektrode weist im Bereich der weiteren Trennlinie lokal andere physikalische Eigenschaften auf, als außerhalb der weiteren Trennlinie. Die lokal anderen physikalischen Eigenschaften im Bereich der weiteren Trennlinie beruhen auf einer Änderung der Dotierung nach einer Rekristallisation der ersten Elektrode im Bereich der weiteren Trennlinie und/oder auf einer Bildung eines Oxids eines Elements aus dem zur ersten Elektrode benachbarten fotoaktiven Absorber im Bereich der weiteren Trennlinie. Die zweite Elektrode verläuft in den Kontaktierungsbereichen jeweils oberhalb der weiteren Trennlinie durchgängig. Die weitere Trennlinie ist in die erste Elektrode eingebracht, nachdem der Absorber und die zweite Elektrode auf der ersten Elektrode angeordnet sind. Insbesondere wird die weitere Trennlinie durch Einstrahlen einer Laserstrahlung erzeugt, die keinen oder nur einen geringen Einfluss auf den fotoaktiven Absorber und die zweite Elektrode hat. According to further embodiments of the invention, a photovoltaic module comprises a plurality of electrically connected in series segments. The photovoltaic module comprises a layer stack arranged on a substrate with a first electrode arranged on the substrate, a photoactive absorber arranged thereon and a second electrode arranged thereon. A dividing line interrupts the layer stack to form the segments in areas. The photovoltaic module has a plurality of contacting areas, which are spaced apart along the dividing line. The contacting regions each have an electrical insulation of the second electrode and a contact, via which the second electrode is electrically coupled to the first electrode for series connection of the segments. The first electrode is interrupted in the contacting areas in each case by a further dividing line. The first electrode has locally different physical properties in the region of the further separating line than outside the further separating line. The locally different physical properties in the region of the further separation line are based on a change in the doping after a recrystallization of the first electrode in the region of the further separation line and / or on formation of an oxide of an element from the photoactive absorber adjacent to the first electrode in the region of the further separation line , The second electrode extends continuously in the contacting regions above the further dividing line. The further dividing line is introduced into the first electrode after the absorber and the second electrode are arranged on the first electrode. In particular, the further separation line is produced by irradiating a laser radiation which has no or only a slight influence on the photoactive absorber and the second electrode.

Ausführungsformen umfassen eine Herstellungsanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaikmoduls. Ein Schichtstapel auf einem Substrat wird bereitgestellt mit einer darauf angeordneten Elektrode, einem darauf angeordneten fotoaktiven Absorber und einer darauf angeordneten zweiten Elektrode. Nachfolgend wird das Modul durch eine Trennlinie segmentiert. Der Rückkontakt wird in einer Mehrzahl von Regionen bereichsweise durchtrennt. Die Regionen sind entlang der Trennlinie angeordnet. Der Rückkontakt wird beabstandet von der Trennlinie durchtrennt. Eine Mehrzahl von ohmschen Kontakten jeweils zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode wird in Bereichen zwischen der Isolierlinie und der bereichsweisen Durchtrennung ausgebildet. Embodiments include a manufacturing plant and a method of manufacturing a photovoltaic module. A layer stack on a substrate is provided with an electrode disposed thereon, a photoactive absorber disposed thereon, and a second electrode disposed thereon. Subsequently, the module is segmented by a dividing line. The back contact is severed in regions in a plurality of regions. The regions are arranged along the dividing line. The back contact is separated at a distance from the dividing line. A plurality of ohmic contacts between each of the first electrode and the second electrode are formed in areas between the insulating line and the area-by-section.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse zueinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie beispielsweise Bereiche oder Schichten zum besseren Verständnis übertrieben groß oder dick dimensioniert dargestellt sein. Further advantages, features and developments emerge from the following examples explained in conjunction with the figures. The same, similar and equally acting elements may be provided in the figures with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions to each other are basically not to be regarded as true to scale, but rather For example, individual elements, such as areas or layers, may be shown exaggeratedly large or thick for better understanding.

Es zeigen:Show it:

1A eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf ein Fotovoltaikmodul gemäß einer Ausführungsform, 1A 1 is a schematic representation of a plan view of a photovoltaic module according to an embodiment,

1B und 1C jeweils eine schematische Darstellung einer Schnittansicht des Fotovoltaikmoduls gemäß einer Ausführungsform, 1B and 1C each a schematic representation of a sectional view of the photovoltaic module according to an embodiment,

2 eine schematische Darstellung einer Detailansicht des Fotovoltaikmoduls gemäß 1A, 2 a schematic representation of a detailed view of the photovoltaic module according to 1A .

3 eine schematische Darstellung einer Kontaktierung gemäß einer Ausführungsform, 3 a schematic representation of a contact according to an embodiment,

4 eine schematische Darstellung einer Kontaktierung gemäß einer Ausführungsform, und 4 a schematic representation of a contact according to an embodiment, and

5 eine schematische Darstellung einer Kontaktierung gemäß einer Ausführungsform. 5 a schematic representation of a contact according to an embodiment.

1A zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fotovoltaikmoduls 40 in Aufsicht. Das Fotovoltaikmodul 40 ist eingerichtet, im betriebsfertigen Zustand Strahlungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Das Fotovoltaikmodul 40 ist vom Typ eines Dünnschichtfotovoltaikmoduls, auch Dünnfilmfotovoltaikmodul genannt. Das Fotovoltaikmodul 40 weist eine Mehrzahl von Segmenten 5, 7 auf, die auf einem gemeinsamen Substrat 1 (1B, 1C, 3 bis 5) angeordnet sind. Die Segmente 5, 7 werden auch Fotovoltaikzellen genannt. 1A schematically shows an embodiment of a photovoltaic module 40 in supervision. The photovoltaic module 40 is set up to convert radiant energy into electrical energy when ready for use. The photovoltaic module 40 is a type of thin film photovoltaic module, also called thin film photovoltaic module. The photovoltaic module 40 has a plurality of segments 5 . 7 on that on a common substrate 1 ( 1B . 1C . 3 to 5 ) are arranged. The segments 5 . 7 are also called photovoltaic cells.

Jeweils zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Segmente, beispielsweise die Segmente 5 und 7 sind durch eine Trennlinie 31 beziehungsweise einen Kontaktierungsbereich 6 getrennt. Das Fotovoltaikmodul 40 ist beispielsweise ein Siliziumdünnschichtfotovoltaikmodul, ein CIS-Dünnschichtfotovoltaikmodul, ein CdTe-Dünnschichtfotovoltaikmodul oder ein III–IV-Dünnschichtfotovoltaikmodul. Das Fotovoltaikmodul 40 ist gemäß weiteren Ausführungsformen ein Fotovoltaikmodul, das organische Materialien umfasst. Each two immediately juxtaposed segments, such as the segments 5 and 7 are through a dividing line 31 or a contacting area 6 separated. The photovoltaic module 40 For example, a silicon thin film photovoltaic module, a CIS thin film photovoltaic module, a CdTe thin film photovoltaic module, or a III-IV thin film photovoltaic module. The photovoltaic module 40 According to further embodiments, it is a photovoltaic module comprising organic materials.

Entlang der Trennlinie 31 ist in dem Kontaktierungsbereich eine Mehrzahl von Regionen 15 angeordnet, in denen jeweils eine Reihenschaltung der beiden Segmente 5 und 7 realisiert ist. Außerhalb der Regionen 15 sind die Segmente 5 und 7 vollständig voneinander elektrisch isoliert. Insbesondere sind außerhalb der Regionen 15 alle Schichten des Schichtstapels 9 des Segments 5 elektrisch von allen Schichten des Schichtstapels 9 des Segments 7 isoliert.Along the dividing line 31 is a plurality of regions in the contacting area 15 arranged, in each of which a series connection of the two segments 5 and 7 is realized. Outside the regions 15 are the segments 5 and 7 completely isolated from each other electrically. In particular, outside the regions 15 all layers of the layer stack 9 of the segment 5 electrically from all layers of the layer stack 9 of the segment 7 isolated.

Die Trennlinien 31 erstrecken sich jeweils linear entlang des Fotovoltaikmoduls 40. Die Trennlinien 31 weisen gemäß Ausführungsformen jeweils keine nicht-linearen Unterbrechungen auf. Die Trennlinien 31 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander.The dividing lines 31 each extend linearly along the photovoltaic module 40 , The dividing lines 31 each have no non-linear interruptions according to embodiments. The dividing lines 31 are essentially parallel to each other.

1B zeigt schematisch einen Ausschnitt des Fotovoltaikmoduls 40 im Querschnitt gemäß Ausführungsformen. Eine erste Elektrode 2 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) zugewandt angeordnet. Eine zweite Elektrode 4 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) abgewandt angeordnet. Das Substrat 1 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) zugewandt angeordnet. Das Substrat 1 ist transparent. Das Fotovoltaikmoduls 40 ist beispielsweise vom Typ der Siliziumdünnschichtfotovoltaikmodule. Die erste Elektrode 2 ist insbesondere transparent, beispielsweise ein TCO. Die zweite Elektrode 4 ist insbesondere metallisch und beispielsweise reflektierend. 1B schematically shows a section of the photovoltaic module 40 in cross-section according to embodiments. A first electrode 2 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged facing. A second electrode 4 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged away. The substrate 1 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged facing. The substrate 1 is transparent. The photovoltaic module 40 is for example of the type of silicon thin film photovoltaic modules. The first electrode 2 is in particular transparent, for example a TCO. The second electrode 4 is in particular metallic and, for example, reflective.

1C zeigt schematisch einen Ausschnitt des Fotovoltaikmoduls 40 im Querschnitt gemäß Ausführungsformen. Die erste Elektrode 2 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) abgewandt angeordnet. Die zweite Elektrode 4 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) zugewandt angeordnet. Das Substrat 1 ist im Betrieb der Sonne beziehungsweise der einfallenden Strahlung (100) abgewandt angeordnet. Das Fotovoltaikmoduls 40 ist beispielsweise vom Typ der ein CIS-Dünnschichtfotovoltaikmodulen. Die zweite Elektrode 4 ist insbesondere transparent, beispielsweise ein TCO. Die erste Elektrode 2 ist insbesondere metallisch und beispielsweise reflektierend. Gemäß Ausführungsformen ist auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite der zweiten Elektrode 4 ein Substrat (nicht gezeigt) angeordnet. 1C schematically shows a section of the photovoltaic module 40 in cross-section according to embodiments. The first electrode 2 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged away. The second electrode 4 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged facing. The substrate 1 is in operation of the sun or the incident radiation ( 100 ) arranged away. The photovoltaic module 40 is for example of the type of a CIS thin film photovoltaic modules. The second electrode 4 is in particular transparent, for example a TCO. The first electrode 2 is in particular metallic and, for example, reflective. According to embodiments, the substrate is on 1 opposite side of the second electrode 4 a substrate (not shown).

2 zeigt eine schematische Detailansicht einer Region 15. Die Trennlinie 31 verläuft linear geradlinig. Eine elektrische Isolierung 30 verläuft beginnend an der Trennlinie 31 quer zu der Trennlinie 31, dann beabstandet zur Trennlinie 31 gleichgerichtet, im Wesentlichen parallel, zur Trennlinie 31 und dann wiederum quer zur Trennlinie 31. Die elektrische Isolierung 30 weist eine U-Form auf. Die Trennlinie 31 und die elektrische Isolierung 30 schließen einen Bereich ein, in dem die elektrische Kontaktierung zwischen der zweiten Elektrode 4 des Segments 5 und der ersten Elektrode 2 des Segments 7 (1B, 1C, 3 bis 5) realisiert ist. Gemäß weiteren Ausführungsformen weist die elektrische Isolierung 30 eine V-Form auf. Die elektrische Isolierung 30 weist gemäß weiteren Ausführungsformen eine Halbkreis-Form auf. Die elektrische Isolierung 30 weist gemäß weiteren Ausführungsformen eine weitere Form auf, die es ermöglicht, dass die elektrische Isolierung 30 und die Trennlinie 31 einen Bereich eingrenzen, in dem die elektrische Kontaktierung zwischen der zweiten Elektrode 4 des Segments 5 und der ersten Elektrode 2 des Segments 7 realisierbar ist. 2 shows a schematic detail view of a region 15 , The dividing line 31 runs linear straight. An electrical insulation 30 starts at the dividing line 31 across the dividing line 31 , then spaced to the dividing line 31 rectified, substantially parallel, to the dividing line 31 and then again across the dividing line 31 , The electrical insulation 30 has a U-shape. The dividing line 31 and the electrical insulation 30 include an area in which the electrical contact between the second electrode 4 of the segment 5 and the first electrode 2 of the segment 7 ( 1B . 1C . 3 to 5 ) is realized. According to further embodiments, the electrical insulation 30 a V shape on. The electrical insulation 30 has, according to further embodiments, a semicircular shape. The electrical insulation 30 According to further embodiments, it has a further shape, which allows the electrical insulation 30 and the dividing line 31 one Restrict area in which the electrical contact between the second electrode 4 of the segment 5 and the first electrode 2 of the segment 7 is feasible.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das im Querschnitt in 3 dargestellt ist, ist zwischen der elektrischen Isolierung 30 und der Trennlinie 31 eine Materialverbindung und/oder Legierung 33 ausgebildet. Die Materialverbindung und/oder Legierung 33 ist elektrisch leitfähig. Die Materialverbindung und/oder Legierung 33 ist elektrisch mit einem elektrisch leitfähigen Material 32 gekoppelt. Das elektrisch leitfähige Material 32 erstreckt sich quer zur Längsrichtung der Trennlinie 31 und reicht von einer Seite der Trennlinie 31 zu der anderen Seite der Trennlinie 31. Das elektrisch leitfähige Material 32 koppelt den Bereich zwischen der Trennlinie 31 und der elektrischen Isolierung 30 mit der Seite der Trennlinie 31, die der elektrischen Isolierung 30 abgewandt ist. According to the illustrated embodiment, which in cross section in 3 is shown, is between the electrical insulation 30 and the dividing line 31 a material compound and / or alloy 33 educated. The material compound and / or alloy 33 is electrically conductive. The material compound and / or alloy 33 is electrically connected to an electrically conductive material 32 coupled. The electrically conductive material 32 extends transversely to the longitudinal direction of the dividing line 31 and extends from one side of the dividing line 31 to the other side of the dividing line 31 , The electrically conductive material 32 couples the area between the dividing line 31 and electrical insulation 30 with the side of the dividing line 31 that of electrical insulation 30 turned away.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Reihenschaltung gemäß einer Ausführungsform. 3 zeigt eine Schnittansicht der Darstellung der 2 entlang der Linie AA'. 3 shows a schematic representation of the series connection according to one embodiment. 3 shows a sectional view of the representation of 2 along the line AA '.

Das Fotovoltaikmodul 40 weist auf dem flächig ausgedehnten Substrat 1 quer zur Hauptausbreitungsrichtung des Substrats 1 die elektrisch leitfähige Schicht 2 auf. Die elektrisch leitfähige Schicht 2 dient als erste Elektrode des Fotovoltaikmoduls 40. Auf einer dem Substrat 1 abgewandten Seite 11 der ersten Elektrode 2 ist ein fotoaktiver Absorber 3 angeordnet. Auf der dem Substrat 1 abgewandten Oberfläche des Absorbers 3 ist die weitere elektrisch leitfähige Schicht 4 angeordnet. Die weitere elektrisch leitfähige Schicht 4 dient als zweite Elektrode. The photovoltaic module 40 points to the broad substrate 1 transverse to the main propagation direction of the substrate 1 the electrically conductive layer 2 on. The electrically conductive layer 2 serves as the first electrode of the photovoltaic module 40 , On a the substrate 1 opposite side 11 the first electrode 2 is a photoactive absorber 3 arranged. On the substrate 1 remote surface of the absorber 3 is the further electrically conductive layer 4 arranged. The further electrically conductive layer 4 serves as a second electrode.

Beispielhaft handelt es sich bei dem Substrat 1 um Flachglas, bei der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 2 um eine Frontseitenelektrode aus TCO (TCO = transparent conductive oxide layers; transparente leitfähige Oxidschicht) und bei dem Absorber 3 um eine fotoaktive Schichtfolge mit einer Abfolge von p-dotiertem, im Wesentlichen intrinsischen und n-dotiertem amorphen oder mikrokristallinen Silizium. Die erste elektrisch leitfähige Schicht 2 und die fotoaktive Schichtfolge 3 sowie die weitere elektrisch leitfähige Schicht 4 sind in aufeinanderfolgenden Vakuumbeschichtungsprozessen aufgebracht, ohne dass das Substrat 1 dazu aus dem Vakuum geschleust werden muss. Ebenso ist es möglich, mit einem Substrat 1 zu starten, dass bereits mit einer TCO-Schicht als erste elektrisch leitfähige Schicht 2 versehen ist. In diesem Fall ist nur die fotoaktive Schichtfolge 3 und die weitere elektrisch leitfähige Schicht 4 aufzubringen. By way of example, it is the substrate 1 around flat glass, at the first electrically conductive layer 2 around a front side electrode of TCO (TCO = transparent conductive oxide layers, transparent conductive oxide layer) and the absorber 3 a photoactive layer sequence with a sequence of p-doped, substantially intrinsic and n-doped amorphous or microcrystalline silicon. The first electrically conductive layer 2 and the photoactive layer sequence 3 and the further electrically conductive layer 4 are applied in successive vacuum deposition processes without the substrate 1 to be removed from the vacuum. Likewise, it is possible with a substrate 1 to start that already with a TCO layer as the first electrically conductive layer 2 is provided. In this case, only the photoactive layer sequence 3 and the further electrically conductive layer 4 applied.

Die gemäß Ausführungsformen im Betrieb der Sonne zugewandte erste elektrisch leitfähige Schicht 2, die die erste Elektrode ausbildet, umfasst beispielsweise SnO2, ZnO oder ITO. Die gemäß Ausführungsformen im Betrieb der Sonne abgewandte zweite elektrisch leitfähige Schicht, die die zweite Elektrode ausbildet, kann ebenfalls eine TCO-Schicht aufweisen oder auch durch Metalle wie Ag, Al, No oder aus Kombinationen von TCO und einer Metallschicht ausgebildet sein. The according to embodiments during operation of the sun facing first electrically conductive layer 2 which forms the first electrode includes, for example, SnO 2 , ZnO or ITO. The second electrically conductive layer facing away from the sun in operation according to embodiments and forming the second electrode may likewise have a TCO layer or else be formed by metals such as Ag, Al, No or combinations of TCO and a metal layer.

Der Absorber 3 umfasst typischerweise zumindest eine p- und eine n-dotierte Halbleiterschicht. Im Falle von Dünnschichtfotovoltaikzellen auf der Basis von Silizium werden die p- und die n-dotierten Schichten üblicherweise noch durch eine ausgedehnte im Wesentlichen intrinsische (also undotierte) Schicht (I-Schicht) getrennt. Zur besseren Ausnutzung des Wellenlängenspektrums können mehrere pin-Schichtfolgen mit unterschiedlichen Absorberspektren übereinander in dem Absorber 3 vorgesehen sein. Eine solche Siliziumtandemzelle weist beispielsweise eine pin-Schichtfolge aus amorphem Silizium und eine pin-Schichtfolge aus kristallinem Silizium auf. Es kann auch eine weitere pin-Schichtfolge aus amorphem Siliziumgermanium vorgesehen sein. In diesem Fall spricht man von Triplezellen. The absorber 3 typically includes at least one p-type and one n-type semiconductor layer. In the case of thin-film photovoltaic cells based on silicon, the p- and n-doped layers are usually still separated by an extended substantially intrinsic (ie undoped) layer (I-layer). For better utilization of the wavelength spectrum, several pin layer sequences with different absorber spectra can be stacked in the absorber 3 be provided. Such a silicon tandem cell has, for example, a pin layer sequence of amorphous silicon and a pin layer sequence of crystalline silicon. It can also be provided a further pin layer sequence of amorphous silicon germanium. In this case we speak of triple cells.

Typischerweise ist die p-dotierte Schicht im Betrieb des Fotovoltaikmoduls der Sonne zugewandt. Es ist auch möglich, dass die n-dotierte Schicht der Sonne zugewandt ist. Als Aufwachssubstrat wird Glas oder auch eine (Metall-)Folie eingesetzt. Das Substrat, durch das im Betrieb das Sonnenlicht einfällt, wird bei Verwendung einer Metallfolie erst am Ende des Herstellungsprozesses auf das Modul auflaminiert. Der Schichtstapel bleibt dabei mit dem Aufwachssubstrat verbunden. Typically, during operation of the photovoltaic module, the p-doped layer faces the sun. It is also possible that the n-doped layer faces the sun. As a growth substrate glass or a (metal) film is used. The substrate, through which the sunlight is incident during operation, is laminated to the module only at the end of the production process when using a metal foil. The layer stack remains connected to the growth substrate.

Als aktives Halbleitermaterial für den Absorber 3 können amorphe oder mikrokristalline Halbleiter der Gruppe 4, zum Beispiel A-Si, A-SiGe, µC-Si, oder Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel CdTe oder Cu (In, Ga) Se2 (kurz CIS oder CIGS genannt) eingesetzt werden. Weiterhin kann der Absorber organisches Material umfassen, das eingerichtet, Strahlungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Dabei können in dem Absorber 3 auch Schichten verschiedener der genannten Materialien kombiniert werden. Weiterhin können in dem Absorber 3 teilweise spiegelnde Schichten (intermediate reflectors) aus einem leitfähigen Oxid und/oder einer leitfähigen Halbleiterschicht vorgesehen sein. As active semiconductor material for the absorber 3 may be amorphous or microcrystalline semiconductors of the group 4 , For example, A-Si, A-SiGe, μC-Si, or compound semiconductors, such as CdTe or Cu (In, Ga) Se 2 (called CIS or CIGS short) can be used. Furthermore, the absorber may comprise organic material configured to convert radiant energy into electrical energy. It can in the absorber 3 also layers of different materials can be combined. Furthermore, in the absorber 3 partially reflecting layers (intermediate reflectors) of a conductive oxide and / or a conductive semiconductor layer may be provided.

Die elektrische Isolierung 30 ist in die zweite Elektrode 4 und den Absorber eingebracht. Gemäß weiteren Aspekten ist die Isolierung 30 nur in die zweite Elektrode 4 eingebracht. Die elektrische Isolierung 30 trennt die zweite Elektrode 4 so, dass die zwei angrenzenden Bereiche der zweiten Elektrode 4 beidseitig der elektrischen Isolierung 30 elektrisch voneinander getrennt sind. Die elektrische Isolierung 30 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung in der zweiten Elektrode 4 und dem Absorber 3. Die erste Elektrode 2 ist im Bereich der elektrischen Isolierung 30 intakt. The electrical insulation 30 is in the second electrode 4 and the absorber introduced. In other aspects, the insulation is 30 only in the second electrode 4 brought in. The electrical insulation 30 separates the second electrode 4 so that the two adjacent areas of the second electrode 4 on both sides of the electrical insulation 30 are electrically isolated from each other. The electric insulation 30 is a recess in the second electrode in the embodiment shown 4 and the absorber 3 , The first electrode 2 is in the field of electrical insulation 30 intact.

Zwischen der Trennlinie 31 und der elektrischen Isolierung 30 ist ein ohmscher Kontakt durch die Materialverbindung und/oder Legierung 33 ausgebildet. Die Materialverbindung und/oder Legierung 33 ist insbesondere durch Einstrahlen von Laserlicht geeigneter Wellenlänge aus einem Bereich von beispielsweise 200 nm bis 10 µm erzeugt. Dadurch werden die zweite Elektrode 4 und die fotoaktive Schichtfolge 3 lokal begrenzt aufgeschmolzen, aber nicht verdampft. Durch Diffusionsprozesse in der Schmelze bilden sich entweder ein Silizid, zum Beispiel AgAlSi mit einer quasi metallischen Leitfähigkeit oder ein Eutektikum aus Si und Ag, das ebenfalls eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Dadurch kann an dieser Stelle elektrischer Strom von der zweiten Elektrode 4 in die erste Elektrode 2 fließen. Between the dividing line 31 and electrical insulation 30 is an ohmic contact through the material compound and / or alloy 33 educated. The material compound and / or alloy 33 is generated in particular by irradiation of laser light of suitable wavelength from a range of for example 200 nm to 10 microns. This will be the second electrode 4 and the photoactive layer sequence 3 locally limited melted, but not evaporated. Diffusion processes in the melt form either a silicide, for example AgAlSi with a quasi-metallic conductivity or a eutectic of Si and Ag, which also has a high conductivity. As a result, at this point, electrical current from the second electrode 4 into the first electrode 2 flow.

Zur elektrischen Kopplung der Materialverbindung und/oder Legierung 33 mit der zweiten Elektrode 44 ist das elektrisch leitfähige Material 32 auf eine dem Absorber 3 abgewandte Seite 10 der zweiten Elektrode 4 aufgebracht. Das elektrisch leitfähige Material 32 ist während der Herstellung des Fotovoltaikmoduls gemäß Ausführungsformen eine viskose Masse, beispielsweise eine Paste oder Tinte. Das elektrisch leitfähige Material 32 ist geeignet, durch ein Druckverfahren aufgebracht zu werden. Das elektrisch leitfähige Material 32 wird beispielsweise mit einem Tintenstrahldruck aufgebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird das elektrisch leitfähige Material 32 mit Maskentechnologien oder mit Siebdruckverfahren aufgebracht. Das elektrisch leitfähige Material 32 ist gemäß Ausführungsformen von dem Material der zweiten Elektrode 4 verschieden. Beispielsweise ist das elektrisch leitfähige Material Ag-Tinte oder Cu- oder Ni- oder Al-Tinte.For electrical coupling of the material compound and / or alloy 33 with the second electrode 44 is the electrically conductive material 32 on a the absorber 3 opposite side 10 the second electrode 4 applied. The electrically conductive material 32 during the manufacture of the photovoltaic module according to embodiments is a viscous mass, such as a paste or ink. The electrically conductive material 32 is suitable to be applied by a printing process. The electrically conductive material 32 For example, it is applied with ink jet printing. According to further embodiments, the electrically conductive material 32 applied with masking technologies or screen printing. The electrically conductive material 32 is according to embodiments of the material of the second electrode 4 different. For example, the electrically conductive material is Ag ink or Cu or Ni or Al ink.

Die Trennlinie 31 ist gemäß Ausführungsformen mit elektrisch isolierendem Material 14 gefüllt. Das elektrisch isolierende Material 14 ist beispielsweise durch ein Druckverfahren in die Trennlinie 31 eingebracht. Die Trennlinie 31 ist insbesondere eine Ausnehmung in dem Schichtstapel 9, die von der Seite 10 der zweiten Elektrode bis zu dem Substrat 1 reicht. The dividing line 31 is according to embodiments with electrically insulating material 14 filled. The electrically insulating material 14 is for example by a printing process in the dividing line 31 brought in. The dividing line 31 is in particular a recess in the layer stack 9 that from the side 10 the second electrode to the substrate 1 enough.

Durch das elektrisch leitfähige Material 32 sowie die Materialverbindung und/oder Legierung 33 besteht ein ohmscher Kontakt zwischen der zweiten Elektrode 4 und der ersten Elektrode 2. Die Materialverbindung und/oder Legierung 33 reicht von der Seite 10 bis zu der dem Absorber zugewandten Seite 11 der ersten Elektrode 2. Die eingezeichneten Pfeile in der ersten Elektrode 2, dem Absorber 3 und der zweiten Elektrode 4 symbolisieren den Stromfluss und die Reihenschaltung der Segmente 5 und 7. By the electrically conductive material 32 and the material compound and / or alloy 33 There is an ohmic contact between the second electrode 4 and the first electrode 2 , The material compound and / or alloy 33 ranges from the side 10 up to the side facing the absorber 11 the first electrode 2 , The drawn arrows in the first electrode 2 , the absorber 3 and the second electrode 4 symbolize the current flow and the series connection of the segments 5 and 7 ,

4 zeigt eine Reihenschaltung in den Kontaktierungsbereichen 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Reihenschaltung entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 3. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3 wurde auf die Ausbildung der Materialverbindung oder Legierung 33 verzichtet. Zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Elektrode 4 des Segments 5 mit der ersten Elektrode 2 des Segments 7 ist das elektrisch leitfähige Material 32 so aufgebracht, dass es in die elektrische Isolierung 30 hineinragt und mit der Seite 10 der ersten Elektrode 2 eine gemeinsame Kontaktfläche in einem Teilbereich 12 der Isolierung 30 aufweist. Ein weiterer Teilbereich 13 der Isolierung 30, der an das Segment 7 angrenzt, ist frei von elektrisch leitfähigem Material 32, sodass die zweite Elektrode 4 des Segments 7 elektrisch von der zweiten Elektrode 4 im Kontaktierungsbereich 6 und Segment 5 getrennt ist. Durch das elektrisch leitfähige Material 32 besteht ein ohmscher Kontakt zwischen der zweiten Elektrode 4 auf der dem Segment 5 zugewandten Seite der Trennlinie 31 und der ersten Elektrode 2 auf der dem Segment 7 zugewandten Seite der Trennlinie 31. Die eingezeichneten Pfeile in der ersten Elektrode 2, dem Absorber 3 und der zweiten Elektrode 4 symbolisieren den Stromfluss und die Reihenschaltung der Segmente 5 und 7. 4 shows a series circuit in the contacting areas 6 according to a further embodiment. The series circuit essentially corresponds to the exemplary embodiment of FIG 3 , In contrast to the embodiment of 3 was based on the formation of the material compound or alloy 33 waived. For electrical contacting of the second electrode 4 of the segment 5 with the first electrode 2 of the segment 7 is the electrically conductive material 32 so applied that it is in the electrical insulation 30 protrudes and with the side 10 the first electrode 2 a common contact area in a subarea 12 the insulation 30 having. Another subarea 13 the insulation 30 that is attached to the segment 7 is adjacent, is free of electrically conductive material 32 so that the second electrode 4 of the segment 7 electrically from the second electrode 4 in the contacting area 6 and segment 5 is disconnected. By the electrically conductive material 32 There is an ohmic contact between the second electrode 4 on the segment 5 facing side of the dividing line 31 and the first electrode 2 on the segment 7 facing side of the dividing line 31 , The drawn arrows in the first electrode 2 , the absorber 3 and the second electrode 4 symbolize the current flow and the series connection of the segments 5 and 7 ,

5 zeigt eine Reihenschaltung in den Kontaktierungsbereichen 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Reihenschaltung gemäß der 5 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 3. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3 weist das Fotovoltaikmodul 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 kein elektrisch leitfähiges Material 32 und in den Kontaktierungsbereichen 6 keine Trennlinie 31 auf, die den gesamten Schichtstapel 9 durchtrennt. 5 shows a series circuit in the contacting areas 6 according to a further embodiment. The series connection according to the 5 corresponds substantially to the embodiment of 3 , In contrast to the embodiment of 3 has the photovoltaic module 40 according to the embodiment of the 5 no electrically conductive material 32 and in the contacting areas 6 no dividing line 31 on that the entire layer stack 9 severed.

Eine Trennlinie 34 zur elektrischen Isolierung der ersten Elektrode 2 ist so in die erste Elektrode 2 eingebracht, dass der Absorber 3 und die zweite Elektrode 4 auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite der ersten Elektrode 2 unversehrt sind. Dadurch ist die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Elektrode 4 oberhalb der Trennlinie 34 erhalten. Zur Ausbildung der Trennlinie 34 wird Laserstrahlung einer Wellenlänge, die in der Frontseitenelektrode absorbiert wird, zum Beispiel 1064 nm, durch das Substrat 1 eingebracht. Die Leistung der Laserstrahlung und die Bearbeitungszeit wird so gewählt, dass die erste Elektrode 2 lokal erwärmt und zu Rekristallisationsprozessen angeregt wird, ohne dass Material physikalisch entfernt wird. A dividing line 34 for electrically insulating the first electrode 2 is like that in the first electrode 2 introduced that absorber 3 and the second electrode 4 on the substrate 1 opposite side of the first electrode 2 are intact. As a result, the electrical conductivity of the second electrode 4 above the dividing line 34 receive. To form the dividing line 34 For example, laser radiation of a wavelength absorbed in the front electrode, for example, 1064 nm, is transmitted through the substrate 1 brought in. The power of the laser radiation and the processing time is chosen so that the first electrode 2 is locally heated and excited to Rekristallisationsprozessen without material is physically removed.

Im Gegensatz zu dem im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschriebenen Beispielen wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei der Trennlinie 34 Material also nicht entfernt, sondern nur in seinen Eigenschaften, insbesondere seiner Leitfähigkeit, verändert. Es wird keine Lücke gebildet. Grund für die Herabsetzung der Leitfähigkeit im Bereich der Trennlinie 34 ist, dass für die Leitfähigkeit von TCO-Schichten im Wesentlichen Dotierstoffe verantwortlich sind, die als Folge des Rekristallisationsprozesses nicht mehr im Kristall eingebaut sind. Ein möglicher zweiter Mechanismus, der zu einer Herabsetzung der Leitfähigkeit führt, ist ein Durchmischen des Materials der ersten Elektrode 2 mit dem Material des darüberliegenden Absorbers 3. Dabei bilden der Sauerstoff des TCO-Materials der ersten Elektrode 2 mit dem Silizium des Absorbers 3 elektrisch isolierendes Siliziumoxid (SiO oder SiO2). In contrast to that related to the 3 and 4 described examples in the present embodiment at the parting line 34 Material thus not removed, but only in its properties, in particular its conductivity, changed. There is no gap. Reason for the reduction of the conductivity in the area of the dividing line 34 is that for the conductivity of TCO layers essentially dopants are responsible, which are no longer incorporated as a result of the recrystallization process in the crystal. A possible second mechanism that leads to a reduction in the conductivity is a mixing of the material of the first electrode 2 with the material of the overlying absorber 3 , In this case, the oxygen of the TCO material of the first electrode 2 with the silicon of the absorber 3 electrically insulating silicon oxide (SiO or SiO 2 ).

Außerhalb der Kontaktierungsbereiche 6 ist die Trennlinie 31, wie in Zusammenhang mit den 1 bis 4 erläutert, angeordnet, die den Schichtstapel 9 vollständig durchtrennt. Die Trennlinie 31 und die Trennlinie 34 schließen unmittelbar aneinander angrenzend an und erstrecken sich somit abwechselnd linear vollständig entlang über die gesamte Länge des Schichtstapels 9. Die erste Elektrode 2 ist über die gesamte Länge des Schichtstapels 9 durch die Trennlinien 31 und 34 elektrisch unterbrochen.Outside the contacting areas 6 is the dividing line 31 , as related to the 1 to 4 explains, which arranged the layer stack 9 completely severed. The dividing line 31 and the dividing line 34 close immediately adjacent to each other and thus extend alternately linearly along along the entire length of the layer stack 9 , The first electrode 2 is over the entire length of the layer stack 9 through the dividing lines 31 and 34 electrically interrupted.

Das Fotovoltaikmodul 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 weist in den Kontaktierungsbereichen 6 siliziumhaltige Materialverbindungen und/oder Legierungen 33 in der zweiten Elektrode 4 und dem Absorber 3 auf, die elektrisch leitfähig sind. Weiterhin weist das Fotovoltaikmodul 40 die rekristallisierte oder Siliziumoxid enthaltende Trennlinie 34 in der ersten Elektrode 2 auf. Die Reihenschaltung und der Stromfluss sind durch die Pfeile symbolisiert. The photovoltaic module 40 according to the embodiment of the 5 points in the contacting areas 6 silicon-containing material compounds and / or alloys 33 in the second electrode 4 and the absorber 3 on, which are electrically conductive. Furthermore, the photovoltaic module 40 the recrystallized or silica-containing separation line 34 in the first electrode 2 on. The series connection and the current flow are symbolized by the arrows.

Die Trennlinie 34 kann auch ohne Einstrahlung von Laserstrahlung ausgebildet werden. Gemäß Ausführungsformen ist die Trennlinie 34 durch Material des fotoaktiven Absorbers 3 ausgebildet. Zur elektrischen Isolierung der ersten Elektrode 2 links und rechts von der Trennlinie 34 wird eine Ausnehmung im Bereich der Trennlinie 34 in die erste elektrisch leitfähige Schicht 2 eingebracht, bevor der fotoaktive Absorber 3 auf die erste Elektrode 2 angeordnet wird. Während des Aufbringens des fotoaktiven Absorbers 3 auf die erste Elektrode 2 setzt sich dann das Material des fotoaktiven Absorbers 3 in dieser Ausnehmung ab und wirkt elektrisch isolierend. The dividing line 34 can also be formed without irradiation of laser radiation. According to embodiments, the dividing line 34 by material of the photoactive absorber 3 educated. For electrical insulation of the first electrode 2 left and right of the dividing line 34 becomes a recess in the area of the dividing line 34 in the first electrically conductive layer 2 introduced before the photoactive absorber 3 on the first electrode 2 is arranged. During the application of the photoactive absorber 3 on the first electrode 2 then sets the material of the photoactive absorber 3 in this recess and acts electrically insulating.

Unabhängig von der Art der Reihenschaltung in den Kontaktierungsbereichen 6 wird zur Herstellung des Fotovoltaikmoduls 40 zuerst der Schichtstapel 9 vollständig auf das Substrat abgeschieden. Nachdem der Schichtstapel vollständig aufgebracht ist, wird die Segmentierung des Schichtstapels durch die Trennlinie 31 durchgeführt. Die Durchtrennung des Rückkontakts durch die elektrische Isolierung 30 und das Ausbilden der ohmschen Kontakte zwischen der Trennlinie 31 und der elektrischen Isolierung zur Reihenschaltung erfolgt, nachdem der Schichtstapel 9 vollständig abgeschieden wurde. Regardless of the type of series connection in the contacting areas 6 is used to manufacture the photovoltaic module 40 first the layer stack 9 completely deposited on the substrate. After the layer stack is completely applied, the segmentation of the layer stack is through the dividing line 31 carried out. The separation of the back contact by the electrical insulation 30 and forming the ohmic contacts between the dividing line 31 and the electrical insulation for series connection takes place after the layer stack 9 completely separated.

Die Strukturierung erfolgt insbesondere durch Lasereinstrahlung. Zur Herstellung des Fotovoltaikmoduls 40 ist es möglich, in einer Herstellungsanlage die Prozessschritte zum Strukturieren der Schichten des Schichtstapels 9 zusammenzufassen. Dadurch ist der Herstellungsprozess zeitlich effektiver, da weniger Ein- und Ausschleuseprozesse durchgeführt werden müssen und Strukturierungsmaßnahmen in einem Prozesskopf zusammengefasst werden. Dies führt auch zu einer Kosteneinsparung, sowohl bei den Herstellungsanlagen, als auch während der Produktion. Auch wird für die Herstellungsanlagen weniger Fläche benötigt. Auf zusätzliche Reinigungsschritte zwischen den einzelnen Beschichtungsprozessen kann verzichtet werden. Damit kann auch auf die dafür notwendigen Produktionsanlagen verzichtet werden. The structuring is carried out in particular by laser irradiation. For the production of the photovoltaic module 40 It is possible in a manufacturing plant, the process steps for structuring the layers of the layer stack 9 summarize. As a result, the manufacturing process is more effective in terms of time, since fewer infeed and outfeed processes have to be carried out and structuring measures are combined in one process head. This also leads to a cost savings, both in the manufacturing plants, as well as during production. Also, less space is needed for the manufacturing plants. Additional purification steps between the individual coating processes can be dispensed with. This can be dispensed with the necessary production facilities.

Durch die inselartige Patterningstruktur in den Kontaktierungsbereichen 6 sind die Dead Zones, die nicht zur Umwandlung von Energie beitragen können, im Vergleich zu herkömmlichen Modulen, bei denen die Kontaktierungsbereiche länglich ausgestreckt über die gesamte Länge des Moduls verlaufen, reduziert. Das Modul wird beispielsweise zur Reduzierung des Serienwiderstands über die gesamte Länge des Schichtstapels durch die Trennlinie 31 isoliert. Außerhalb der Kontaktierungsbereiche 6 in den Regionen 15 wird jedoch keine Reihenschaltung zwischen den Segmenten 5 und 6 erzeugt. Due to the island-like patterning structure in the contacting areas 6 The Dead Zones, which can not contribute to the conversion of energy, are reduced compared to conventional modules in which the contacting areas extend longitudinally along the entire length of the module. The module is used, for example, to reduce the series resistance over the entire length of the layer stack through the dividing line 31 isolated. Outside the contacting areas 6 in the regions 15 However, there will be no series connection between the segments 5 and 6 generated.

Die elektrische Isolierung 31 weist eine Breite von zirka 20 bis 40 µm auf. Dadurch wird möglichst viel der vorhandenen Modulfläche zur Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie genutzt und somit ist das Fotovoltaikmodul 40 effektiv. Zur Reihenschaltung der Segmente 5 und 7 wird in den Regionen 15 jeweils ein Kontaktierungsbereich 6 ausgebildet, der lokal begrenzt ist. Dazu ist an die lineare Trennlinie 31 die nichtlineare, U-förmige Isolierung 30 angebracht, die gemeinsam mit der Trennlinie 31 eine Vielzahl von beabstandeten Inseln zur Reihenschaltung einschließt. In diesen Inseln wird der ohmsche Kontakt zur Reihenschaltung ausgebildet. Jeweils zwei der unmittelbar aneinander angrenzenden Regionen 15 weisen einen Abstand von zirka 1 mm bis 100 mm zueinander auf. So wird die hohe Effizienz des Fotovoltaikmoduls 40 durch Verringerung der dead zone quasi auf die Breite Trennlinie 31 erreicht. The electrical insulation 31 has a width of about 20 to 40 microns. As a result, as much of the existing module surface is used to convert the radiant energy into electrical energy and thus is the photovoltaic module 40 effectively. For series connection of the segments 5 and 7 will be in the regions 15 one contact area each 6 trained, which is locally limited. This is due to the linear dividing line 31 the non-linear, U-shaped insulation 30 attached, in common with the dividing line 31 includes a plurality of spaced apart islands for series connection. In these islands, the ohmic contact is formed for series connection. Two each of the immediately adjacent regions 15 have a distance of approximately 1 mm to 100 mm from each other. This is the high efficiency of the photovoltaic module 40 by reducing the dead zone to the width of the dividing line 31 reached.

Claims (15)

Fotovoltaikmodul mit einer Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Segmenten (5, 7), umfassend: – einen auf einem Substrat (1) angeordneten Schichtstapel (9) mit: – einer auf dem Substrat angeordneten ersten Elektrode (2), – einem darauf angeordneten fotoaktiven Absorber (3), – einer darauf angeordneten zweiten Elektrode (4), – eine Trennlinie (31), die den Schichtstapel (9) zur Bildung der Segmente (5, 7) unterbricht, – eine Mehrzahl von Kontaktierungsbereichen (6), die voneinander beabstandet entlang der Trennlinie (31) angeordnet sind und die jeweils aufweisen: – eine elektrische Isolierung (30) der zweiten Elektrode (4), – eine Kontaktierung (32, 33), über die die zweite Elektrode (4) elektrisch mit der ersten Elektrode (2) gekoppelt ist zur Reihenschaltung der Segmente (5, 7), – ein elektrisch leitfähiges Material (32), das auf der dem Absorber (3) abgewandten Seite (10) der zweiten Elektrode (4) aufgebracht ist zur elektrischen Überbrückung der Trennlinie.Photovoltaic module with a plurality of electrically connected segments ( 5 . 7 ), comprising: - one on a substrate ( 1 ) arranged layer stack ( 9 ) comprising: - a first electrode arranged on the substrate ( 2 ), - a photoactive absorber ( 3 ), - a second electrode ( 4 ), - a dividing line ( 31 ), the layer stack ( 9 ) to form the segments ( 5 . 7 ) interrupts, - a plurality of contact areas ( 6 ) spaced apart along the dividing line (FIG. 31 ) and each comprising: - an electrical insulation ( 30 ) of the second electrode ( 4 ), - contacting ( 32 . 33 ), via which the second electrode ( 4 ) electrically connected to the first electrode ( 2 ) is coupled to the series connection of the segments ( 5 . 7 ), - an electrically conductive material ( 32 ), which is on the absorber ( 3 ) facing away ( 10 ) of the second electrode ( 4 ) is applied for the electrical bridging of the dividing line. Fotovoltaikmodul nach Anspruch 1, bei dem das elektrisch leitfähige Material (32) in einem Bereich (12) der elektrischen Isolierung (30) auf der dem Substrat abgewandten Seite (11) der ersten Elektrode (2) aufgebracht ist, so dass die zweite Elektrode (4) mittels des elektrisch leitfähigen Materials (32) mit der ersten Elektrode (2) elektrisch gekoppelt ist.A photovoltaic module according to claim 1, wherein the electrically conductive material ( 32 ) in one area ( 12 ) of electrical insulation ( 30 ) on the side facing away from the substrate ( 11 ) of the first electrode ( 2 ) is applied, so that the second electrode ( 4 ) by means of the electrically conductive material ( 32 ) with the first electrode ( 2 ) is electrically coupled. Fotovoltaikmodul nach Anspruch 2, bei dem die erste Elektrode (2) in einem weiteren Bereich (13) der Trennlinie frei von dem elektrisch leitfähigen Material (32) ist. A photovoltaic module according to claim 2, wherein the first electrode ( 2 ) in another area ( 13 ) of the parting line free of the electrically conductive material ( 32 ). Fotovoltaikmodul nach Anspruch 1, bei dem die Kontaktierung eine leitfähige Materialverbindung (33) und/oder eine leitfähige Legierung (33) aus Elementen des fotoaktiven Absorbers (3) und der zweiten Elektrode (4) enthält.A photovoltaic module according to claim 1, wherein the contacting comprises a conductive material connection ( 33 ) and / or a conductive alloy ( 33 ) from elements of the photoactive absorber ( 3 ) and the second electrode ( 4 ) contains. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Trennlinie (31) mit einem elektrisch isolierenden Material (14) gefüllt ist.Photovoltaic module according to one of Claims 1 to 4, in which the dividing line ( 31 ) with an electrically insulating material ( 14 ) is filled. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die elektrische Isolierung (30) die zweite Elektrode (4) und den fotoaktiven Absorber (3) unterbricht.Photovoltaic module according to one of Claims 1 to 5, in which the electrical insulation ( 30 ) the second electrode ( 4 ) and the photoactive absorber ( 3 ) interrupts. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Trennlinie (31) den Schichtstapel (9) linear vollständig entlang der gesamten Länge des Schichtstapels (9) unterbricht.Photovoltaic module according to one of Claims 1 to 6, in which the dividing line ( 31 ) the layer stack ( 9 ) linearly along the entire length of the layer stack ( 9 ) interrupts. Fotovoltaikmodul mit einer Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Segmenten (5, 7), umfassend: – einen auf einem Substrat (1) angeordneten Schichtstapel (9) mit: – einer auf dem Substrat angeordneten ersten Elektrode (2), – einem darauf angeordneten fotoaktiven Absorber (3), – einer darauf angeordneten zweiten Elektrode (4), – eine Trennlinie (31), die den Schichtstapel (9) zur Bildung der Segmente (5, 7) bereichsweise unterbricht, – eine Mehrzahl von Kontaktierungsbereichen (6), die voneinander beabstandet entlang der Trennlinie (31) angeordnet sind und die jeweils aufweisen: – eine elektrische Isolierung (30) der zweiten Elektrode (4), – eine Kontaktierung (32, 33), über die die zweite Elektrode (4) elektrisch mit der ersten Elektrode (2) gekoppelt ist zur Reihenschaltung der Segmente (5, 7), wobei – die erste Elektrode (2) in den Kontaktierungsbereichen (6) jeweils durch eine weitere Trennlinie (34) unterbrochen ist und die erste Elektrode (2) im Bereich der weiteren Trennlinie (34) lokal andere physikalische Eigenschaften aufweist, als außerhalb der weiteren Trennlinie (34), wobei die lokal anderen physikalischen Eigenschaften im Bereich der weiteren Trennlinie (34) auf einer Änderung der Dotierung nach einer Rekristallisation der ersten Elektrode (2) im Bereich der weiteren Trennlinie (34) und/oder auf einer Bildung eines Oxids eines Elements aus dem zur ersten Elektrode (2) benachbarten fotoaktiven Absorber (3) im Bereich der weiteren Trennlinie (34) beruht, und wobei – die zweite Elektrode (4) in den Kontaktierungsbereichen (6) jeweils oberhalb der weiteren Trennlinie (34) durchgängig verläuft.Photovoltaic module with a plurality of electrically connected segments ( 5 . 7 ), comprising: - one on a substrate ( 1 ) arranged layer stack ( 9 ) comprising: - a first electrode arranged on the substrate ( 2 ), - a photoactive absorber ( 3 ), - a second electrode ( 4 ), - a dividing line ( 31 ), the layer stack ( 9 ) to form the segments ( 5 . 7 ) intermittently interrupts, - a plurality of contacting areas ( 6 ) spaced apart along the dividing line (FIG. 31 ) and each comprising: - an electrical insulation ( 30 ) of the second electrode ( 4 ), - contacting ( 32 . 33 ), via which the second electrode ( 4 ) electrically connected to the first electrode ( 2 ) is coupled to the series connection of the segments ( 5 . 7 ), wherein - the first electrode ( 2 ) in the contacting areas ( 6 ) each by a further dividing line ( 34 ) is interrupted and the first electrode ( 2 ) in the region of the further dividing line ( 34 ) has locally different physical properties than outside the further separation line ( 34 ), whereby the locally different physical properties in the region of the further dividing line ( 34 ) on a change in the doping after a recrystallization of the first electrode ( 2 ) in the region of the further dividing line ( 34 ) and / or on formation of an oxide of an element from that to the first electrode ( 2 ) adjacent photoactive absorber ( 3 ) in the region of the further dividing line ( 34 ), and wherein - the second electrode ( 4 ) in the contacting areas ( 6 ) each above the further dividing line ( 34 ) runs consistently. Fotovoltaikmodul, hergestellt mittels eines Verfahrens mit den Schritten: – Bereitstellen eines Schichtstapels (9) auf einem Substrat (1) mit: – einer darauf angeordneten ersten Elektrode (2), – einem darauf angeordneten fotoaktivem Absorber (3), – einer darauf angeordneten zweiten Elektrode (4); nachfolgend – Segmentieren des Moduls durch eine Trennlinie (31), – bereichsweises Durchtrennen (30) des Rückkontakts (4) in einer Mehrzahl von Regionen (15), die entlang der Trennlinie (31) angeordnet sind, beabstandet von der Trennlinie (31), – Ausbilden einer Mehrzahl von ohmschen Kontakten jeweils zwischen der ersten Elektrode (2) und der zweiten Elektrode (4) in Bereichen zwischen der Trennlinie (31) und der bereichsweisen Durchtrennung (30).Photovoltaic module produced by a method comprising the steps of: - providing a layer stack ( 9 ) on a substrate ( 1 ) comprising: - a first electrode ( 2 ), - a photoactive absorber ( 3 ), - a second electrode ( 4 ); below - segmentation of the module by a dividing line ( 31 ), - areawise cutting ( 30 ) of the back contact ( 4 ) in a plurality of regions ( 15 ), along the dividing line ( 31 ) are arranged, spaced from the dividing line ( 31 ), - forming a plurality of ohmic contacts in each case between the first electrode ( 2 ) and the second electrode ( 4 ) in areas between the dividing line ( 31 ) and the section-by-section ( 30 ). Fotovoltaikmodul nach Anspruch 9, hergestellt mittels eines Verfahrens mit den Schritten: – Ausbilden des ohmschen Kontakts durch Lasereinstrahlung, so dass eine elektrisch leitfähige Materialverbindung (33) aus Material der zweiten Elektrode (4) und des Absorbers (3) entsteht. Photovoltaic module according to claim 9, produced by means of a method comprising the steps: - forming the ohmic contact by laser irradiation, so that an electrically conductive material connection ( 33 ) of second electrode material ( 4 ) and the absorber ( 3 ) arises. Fotovoltaikmodul nach Anspruch 9 oder 10, hergestellt mittels eines Verfahrens mit den Schritten: – Aufbringen von elektrisch leitfähigem Material (32) auf einer dem Absorber (3) abgewandten Seite (10) der zweiten Elektrode (4).Photovoltaic module according to claim 9 or 10, produced by a method comprising the steps of: - applying electrically conductive material ( 32 ) on an absorber ( 3 ) facing away ( 10 ) of the second electrode ( 4 ). Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, hergestellt mittels eines Verfahrens mit den Schritten: – Aufbringen von elektrisch leitfähigem Material (32) in einem Bereich (12) der elektrischen Isolierung (30) auf einer dem Substrat (1) abgewandten Seite (11) der ersten Elektrode (2), um die zweite Elektrode (4) mittels des elektrisch leitfähigen Materials (32) mit der ersten Elektrode (2) elektrisch zu koppeln.Photovoltaic module according to one of claims 9 to 11, produced by means of a method comprising the steps of: - applying electrically conductive material ( 32 ) in one area ( 12 ) of electrical insulation ( 30 ) on a substrate ( 1 ) facing away ( 11 ) of the first electrode ( 2 ) to the second electrode ( 4 ) by means of the electrically conductive material ( 32 ) with the first electrode ( 2 ) to couple electrically. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das elektrisch leitfähige Material (32) durch ein Druckverfahren aufgebracht wird.Photovoltaic module according to one of Claims 11 or 12, in which the electrically conductive material ( 32 ) is applied by a printing process. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das elektrisch leitfähige Material (32) so aufgebracht wird, dass die Seite (11) der ersten Elektrode (2) in einem weiteren Bereich (13) der elektrischen Isolierung (30) frei von dem elektrisch leitfähigen Material (32) bleibt. Photovoltaic module according to one of Claims 11 to 13, in which the electrically conductive material ( 32 ) is applied so that the side ( 11 ) of the first electrode ( 2 ) in another area ( 13 ) of electrical insulation ( 30 ) free of the electrically conductive material ( 32 ) remains. Herstellungsanlage, die ausgebildet ist zur Herstellung eines Fotovoltaikmoduls gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14.  Manufacturing plant, which is designed for the production of a photovoltaic module according to one of claims 9 to 14.
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