JP2015138975A - 太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は太陽電池モジュールに関する。
【解決手段】本発明に係る太陽電池モジュールは、それぞれに含まれる複数の太陽電池がインターコネクタにより直列接続され、第1方向に長く伸びている複数のストリングと、複数のストリングの前面に配置される前面透明基板と、前面透明基板と、複数ストリングの前面との間に配置される第1封止材と、複数のストリングのそれぞれに含まれた複数の太陽電池は、各ストリングの長さ方向である第1方向に離隔して配列され、第1方向に離隔された各太陽電池間の空間に配置され、入射される光を反射する第1反射体と、複数のストリングのそれぞれは、第1方向と交差する第2方向に互いに離隔され、第2方向に離隔された各ストリングの間の空間に配置され、入射される光を反射する第2反射体とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、 太陽電池モジュールに関する。
一般的な太陽電池は、p型とn型のように、互いに異なる導電型(conductive type)の半導体からなる基板(substrate)とエミッタ部(emitter)、そして基板とエミッタ部にそれぞれ接続された電極を備える。この時、基板とエミッタ部の界面にはp−n接合が形成されている。
特に、太陽電池の効率を高めるために、シリコン基板の受光面に電極を形成することなく、シリコン基板の裏面だけでn電極およびp電極を形成した裏面電極型太陽電池セルの研究開発が進められてある。このような裏面電極型太陽電池セルを複数接続して電気的に接続するモジュール化技術も進んでいる。
前記モジュールと技術は、複数の太陽電池セルを金属インターコネクタで電気的に接続する方法と、あらかじめ配線が形成された配線基板を用いて電気的に接続する方法が代表的である。
本発明の目的は、太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明に係る太陽電池モジュールは、それぞれに含まれる複数の太陽電池がインターコネクタにより直列接続され、第1方向に長く伸びている複数のストリング(String)と、複数のストリングの前面に配置される前面透明基板と、前面透明基板と、複数のストリングの前面との間に配置される第1封止材と、複数のストリングのそれぞれに含まれた複数の太陽電池は、各ストリングの長さ方向である第1方向に離隔して配列され、第1方向に離隔された各太陽電池間の第1空間に配置され、入射される光を反射する第1反射体と、複数のストリングのそれぞれは、第1方向と交差する第2方向に互いに離隔され、第2方向に離隔された各ストリングの間の第2空間に配置され、入射される光を反射する第2反射体とを含む。ここで、複数の太陽電池それぞれはp−n接合を形成する半導体基板と、半導体基板の背面に互いに離隔して形成される複数の第1電極と複数の第2電極と、を含むことができる。
また、第1反射体は、各ストリングの複数の太陽電池に含まれた半導体基板との間に第2方向に長く配置され、第2反射体は、いずれか1つのストリングに含まれた太陽電池の半導体基板とのいずれか1つのストリングと隣接するストリングに含まれた太陽電池の半導体基板との間に第1方向に長く配置することができる。
さらに、複数の太陽電池のそれぞれは、複数の第1電極に接続する第1導電性配線と複数の第2電極に接続する第2導電性配線を備える絶縁性部材をさらに含み、絶縁性部材と半導体基板は、それぞれ個々に接続して1つの太陽電池、個別素子を形成することができる。
このような場合、インターコネクタは、第1導電性配線または第2導電性配線に接続することができる。
また、第1反射体は、インターコネクタの前面に一体に形成することができる。また、これとは違って、第1反射体は、インターコネクタと離隔して前面に配置されることも可能である。
さらに、ここで、第1反射体の厚さとインターコネクタの厚さの合は、各太陽電池に含まれた半導体基板の厚さより大きくなることがある。
また、第1反射体及び第2反射体のそれぞれの前面には、複数の凹凸が形成されることができる。
ここで、第1反射体に形成された複数の凹凸は、第2方向に長く形成される複数の第1突出部を含むことができる。
また、第1反射体からの第1突出部の傾斜角は、第1方向に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなることができる。
また、第2反射体は、太陽電池の半導体基板と、重畳せず、空間的に離隔している。
さらに、第2反射体に形成された複数の凹凸は、第1方向に長く形成された複数の第2突出部を含むことができる。
また、第2反射体からの第2突出部の傾斜角は、第2方向に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなることができる。
さらに、第2反射体の厚さは、各太陽電池に含まれる半導体基板の厚さより大きくなることがある。
また、第1、第2反射体は、伝導性物質を含むか、絶縁性材質を含むことができる。一例として、第1、第2反射体は、絶縁性材質のボディ部とボディ部の前面の表面にコーティングされる金属性材質のコーティング部を含むことができる。
また、太陽電池モジュールを前面から見たとき、複数の太陽電池の外郭に位置する複数の凹凸を備えた最外郭の反射体をさらに備え、最外郭の反射体に備えられた複数の凹凸によって形成さされる斜面は最外郭の反射体の内側に位置する複数の太陽電池方向にのみ向けることができる。
このように、本発明に係る太陽電池モジュールは、同じストリング内に含まれる太陽電池の間と、ストリングとストリングの間に光を反射する第1、2の反射体を備えることにより、太陽電池モジュールの効率をさらに向上することができる。
本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明のに係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、2反射体の第1の変更例を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、2反射体の第1の変更例を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体の第2の変更例を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体の第2の変更例を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体の第3の変更例を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体の第3の変更例を説明するための図である。 本発明の第2の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第4の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 図1〜図11に示された太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例について説明するための図である。 図1〜図11に示された太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例について説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。 本発明の第6の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第6の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。 本発明の第6の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について詳細に説明する。
以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、さまざまな形で実現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分には同様の符号を付与した。
以下において、前面とは、直射光が入射される半導体基板の一面または前面ガラス基板の一面で有り得、背面とは、直射光が入射されないか、または、直射光ではなく、反射光が入射することができる半導体基板及び前面ガラス基板の一面の反対面で有り得る。
以下では、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態に係る太陽電池及び太陽電池モジュールについて説明する。
図1〜図5は、本発明に係る太陽電池モジュールの第1の実施の形態を説明するための図である。
ここで、図1は、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールの平面図、図2Aは、図1でX1−X1ラインに沿った断面図の一例、図2Bは、図1でX1−X1ラインに沿った断面図の他の一例、図3は図1においてY1−Y1ラインに沿った断面図の一例、図4Aは、図1に示された第1反射体(RF1)の一例、図4Bは、図1に示された第2反射体(RF2)の一例であり、図5は、図1に示された第1、第2反射体(RF1、RF2)の材質について説明するための図である。
本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、前面透明基板(FG)、第1封止材(EC1)、複数のストリング(ST1〜ST4)、第2封止材(EC2)と背面シート(BS)を含むことができる。
ここで、前面透明基板(FG)は、図1〜図3に示すように、第1ストリング(ST1)と第2ストリング(ST2)を含む複数のストリング(ST1〜ST4)の前面上に位置することができ、透過率が高く、破損を防止するために強化ガラス等で行うことができる。
第1封止材(EC1)は、透明基板(FG)と、複数のストリング(ST1〜ST4)の間に位置することができ、第2封止材(EC2)は、複数のストリング(ST1〜ST4)の背面つまり、背面シート(BS)と、複数のストリング(ST1〜ST4)の間に位置することができる。
このような第1封止材(EC1)及び第2封止材(EC2)は、湿気の浸透による金属の腐食などを防止し、太陽電池モジュール100を衝撃から保護する材質で形成することができる。
このような第1封止材(EC1)及び第2封止材(EC2)は、図2A〜図3に示すように、複数のストリング(ST1〜ST4)の前面と背面にそれぞれ配置された状態でラミネート工程(lamination process)の際に、複数のストリング(ST1〜ST4)と一体化することができる。
このような第1封止材(EC1)及び第2封止材(EC2)は、エチレン酢酸ビニル(EVA、ethylene vinyl acetate)からなる。
さらに、背面シート(BS)は、シート状で第2封止材(EC2)の背面に位置し、太陽電池モジュールの背面に湿気が浸透することを防止することができる。
このように、背面シート(BS)がシート状で形成された場合、EP/PE/FP(fluoropolymer/polyeaster/fluoropolymer)のような絶縁物質からなることができる。
ここで、複数のストリング(ST1〜ST4)のそれぞれは、図1に示すように、複数の太陽電池(CEs)が直列接続されて第1方向(x)に長く伸びていることができ、複数のストリング(ST1〜ST4)のそれぞれは、第2方向(y)に互いに離隔して配置されることができる。一例として、第1ストリング(ST1)と第2ストリング(ST2)との間は、第2方向(y)に離隔することができる。
ここで、複数の太陽電池(CEs)のそれぞれは、半導体基板110と、半導体基板110の背面に互いに離隔して形成される複数の第1、2電極(C141、C142)を含むことができる。これについては、図12及び図13で具体的に説明する。
さらに、各ストリング(ST1〜ST4)に含まれる複数の太陽電池(CEs)は、伝導性物質のインターコネクタ(IC)によって電気的に接続され、第1方向(x)に離隔して配列することができる。
一例として、図2Aまたは図2Bに示すように、互いに隣接し、第1、2太陽電池(CE1、CE2)はインターコネクタ(IC)によって電気的に接続することができる。
このとき、インターコネクタ(IC)の両端は、各太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110の背面に配置された第1電極(C141)と第2電極(C142)に電気的に接続されるすることができる。
また、図1に示すように、本発明に係る太陽電池モジュールは、入射される光を反射する第1反射体(RF1)と第2反射体(RF2)を含むことができる。
ここで、第1反射体(RF1)は、各ストリング(ST1〜ST4)に含まれる第1方向(x)に離隔して配列される複数の太陽電池(CEs)との間に位置することができる。
つまり、第1反射体(RF1)は、図1に示すように、各ストリング(ST1〜ST4)内で第1方向(x)に離隔される各太陽電池間(CEs)の空間に位置し、第2方向(y)に長く伸びて配置することができる。
さらに、第2反射体(RF2)は、図1に示すように、第2方向(y)に離隔される各ストリング(ST1〜ST4)の間の第2空間に第1方向(x)に長く伸びて配置することができる。たとえば、第2、3のストリング(ST1、ST2)の間には、第1方向(x)に長く延長される第2反射体(RF2)が配置されることができる。
ここで、第1、第2反射体(RF1、RF2)のそれぞれは、入射される光を反射する機能をし、第1、第2反射体(RF1、RF2)によって図2A〜図3に示すように、各太陽電池に、さらに多くの光が入射されるようにすることができる。
さらに具体的には、図1において、第1反射体(RF1)が形成された太陽電池モジュールの断面を見ると、一例として、図2Aに示すように、第1反射体(RF1)は、 インターコネクタ(IC)の前面に一体に形成されることができるか、または図2Bに示すように、 第1反射体(RF1)は、インターコネクタ(IC)の前面に重畳するが、インターコネクタ(IC)の前面と離隔して位置することもできる。
このとき、第1反射体(RF1)は、第2ストリング(ST2)に含まれた第1、2太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110との間に配置されるが、各太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110と離隔して位置することができる。
したがって、第1反射体(RF1)は、各太陽電池の半導体基板110と短絡しないよう、空間的に離隔することができる。
さらに、第1反射体(RF1)は、図2A及び図2Bに示すように、前面に複数の凹凸が形成されることができる。
このような第1反射体(RF1)に形成された複数の凹凸は、図4Aに示すように、第2方向(y)に長く形成される複数の第1突出部(P1)を備えることができる。
具体的には、第1反射体(RF1)の第1方向(x)への断面では、複数の第1突出部(P1)と、第1谷(GR1)が形成されることができる。併せて、このような複数の第1突出部(P1)と、第1谷(GR1)のそれぞれは、第2方向(y)に伸びていることができる。
これにより、第1反射体(RF1)に入射される光は、第1反射体(RF1)の両側に位置する太陽電池に入射することができる。例えば、図1及び図2Aにおいて、第1反射体(RF1)が第2ストリング(ST2)に含まれる第1、2太陽電池(CE1、CE2)との間に位置する場合、第1反射体(RF1)に入射された光は、第1太陽電池(CE1)と第2太陽電池(CE2)に入射することができる。
ここで、第1反射体(RF1)から反射された光が前面透明基板(FG)により、トラッピング(trapping)される量を最小化するために、複数の第1突出部(P1)との間の間隔(PTP1)は10μm〜200μmの間で形成されることができ、複数の第1突出部(P1)のそれぞれの高さ(H1)は、3μm〜100μmの間で形成されることができる。
さらに、図1において、第2反射体(RF2)が形成された太陽電池モジュールの断面を見ると、一例として、図1に示すように、第2反射体(RF2)は、第2ストリング(ST2)に備えられた第2太陽電池(CE2)と、第2ストリング(ST2)に隣接する第3ストリング(ST3)に備えられた第3太陽電池(CE3)との間に配置することができ、図3に示すように、第2、3太陽電池(CE2、CE3)それぞれの半導体基板110と離隔して位置することができる。
さらに、第2反射体(RF2)は、図3に示すように、前面に複数の凹凸が形成することができる。
このような第2反射体(RF2)に形成された複数の凹凸は、図4Bに示すように、第1方向(x)に長く形成される複数の第2突出部(P2)を備えることができる。
具体的には、第2反射体(RF2)の第2方向(y)への断面では、複数の第2突出部(P2)と第2谷(GR2)を形成することができる。併せて、このような複数の第2突出部(P2)と第2谷(GR2)のそれぞれは、第1方向(x)に伸びていることができる。
これにより、第2反射体(RF2)に入射される光は、第2反射体(RF2)の両方のストリングのそれぞれに含まれる太陽電池に入射することができる。例えば、図1で、第2反射体(RF2)が第2ストリング(ST2)の第2太陽電池(CE2)と第3ストリング(ST3)の第3太陽電池(CE3)との間に位置する場合、第2反射体(RF2)に入射された光は、第2方向(y)に配列される第2太陽電池(CE2)と第3太陽電池(CE3)に入射することができる。
ここで、複数の第2突出部(P2)との間の間隔(PTP2)は10μm〜200μmの間で形成することができ、複数の第2突出部(P2)のそれぞれの高さ(H2)は、3μm〜100μm間で形成することができる。
このように、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池それぞれの4つの側面の全てに第1、第2反射体(RF1、RF2)を備え、第1、第2反射体(RF1、RF2)のそれぞれによって反射された光を太陽電池が位置する方向に反射させることにより、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。
このような第1、第2反射体(RF1、RF2)は一例として、伝導性物質で形成することができ、インターコネクタ(IC)の伝導性物質と同じ材質で形成されることも可能である。
一例として、第1、第2反射体(RF1、RF2)は、光反射率に優れた金属のような物質で形成されることがあり、具体的に銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金( Au)のような金属物質にスズ(Sn)またはニッケル(Ni)のような物質がメッキされて形成することができる。
このように、伝導性物質で形成される第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2突出部(P1、P2)の表面には、酸化アルミニウム(Al2O3)またはカーボン(carbon)のような物質が含まれることもある。
また、これとは違って、第1、第2反射体(RF1、RF2)は絶縁性材質を含んで形成することもできる。
一例として、第1、第2反射体(RF1、RF2)が絶縁性材質を含みから形成される場合には、第1、第2反射体(RF1、RF2)は酸化物(SiOx)または酸化チタン(TiOx)またはポリマー系の材質のような絶縁性材質を含むことができる。
ここで、ポリマー系の材質は、一例として、ポリエチレンフタレート(polyethylene terephthalate、PET)またはポリエチレン(polyethylene、PE)のような材質ありえる。
さらに、第1、第2反射体(RF1、RF2)は、絶縁性材質にのみ形成されることも可能であるが、表面反射率を高めるために絶縁性材質の表面に反射率が相対的にさらに高い絶縁性材質がコーティングされることもある。
例えば、図5に示すように、第1、第2反射体(RF1、RF2)は、絶縁性材質のボディ部(RFB)とボディ部(RFB)の前面表面にコーティングされる金属性材質のコーティング部(RFC)を含みから形成することができる。
ここで、ボディ部(RFB)は、前述した酸化物(SiOx)または酸化チタン(TiOx)またはPET(polyester)材質のような絶縁性材質のいずれか1つであり得、コーティング部(RFC)は、反射率が相対的にさらに高い銀(Ag)、アルミニウム(Al)または近(Au)のような絶縁性材質で形成することができる。
これまでの、 図1〜図5においては、第1反射体(RF1)に形成された複数の第1突出部(P1)と第1谷(GR1)によって形成された複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角が互いに同一であり、第2反射体(RF2)に形成された複数の第2突出部(P2)及び第2谷(GR2)によって形成された複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角が互いに同様な場合を一例として示したが、このような複数の傾斜面によって形成される、それぞれの傾斜角は互いに異なることができる。
これに対して、図6A及び図6Bを参照して説明すると、次の通りである。
図6A及び図6Bは、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1の変更例を説明するための図である。
第1反射体(RF1)で第1突出部(P1)の傾斜角は、第1方向(x)に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなることができる。
一例として、図6Aに示すように、第1反射体(RF1)で第1突出部(P1)と、第1谷(GR1)によって形成される傾斜面の傾斜角は、第1方向(x)に隣接する第1、2太陽電池(CE1、CE2)から離れるほど大きくなることができる。
すなわち、図6Aに示すように、第1反射体(RF1)の中央部分に形成された傾斜面の第1傾斜角(θ1)は、第1反射体(RF1)の端の部分に形成された傾斜面の第2傾斜角(θ2)より大きく形成されることができる。
したがって、第1反射体(RF1)で第1突出部(P1)と、第1谷(GR1)によって形成される傾斜面の傾斜角(θ1)は、第1反射体(RF1)の中央で最も急激てあり、第1方向(x)に隣接する第1、2太陽電池(CE1、CE2)に近づけば近づくほど傾斜角(θ2)が小さくなり、傾斜面が相対的に緩やかになることができる。
さらに、第2反射体(RF2)に備えられた第2突出部(P2)の傾斜角は、第2方向(y)に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなることができる。
一例として、図6Bに示すように、第2反射体(RF2)で第2突出部(P2)と第2谷(GR2)によって形成される傾斜面の傾斜角は、第2方向(y)に隣接する第2、3太陽電池(CE2、CE3)から離れるほど大きくなることができる。
すなわち、図6Bに示すように、第2反射体(RF2)の中央部分に形成された傾斜面の第1傾斜角(θ1)は、第2反射体(RF2)の端の部分に形成された傾斜面の第2傾斜角(θ2)より大きく形成することができる。
したがって、第2反射体(RF2)で第2突出部(P2)と第2谷(GR2)によって形成される傾斜面は、第2反射体(RF2)の中央で最も急激てあり、第2方向(y)に隣接する第2、3太陽電池(CE2、CE3)に近づけば近づくほど傾斜角が小さくなり、斜面が相対的緩やかになることができる。
したがって、図6A及び図6Bに示すように、第1、第2反射体(RF1、RF2)の中央部分に入射された光の光反射経路が第1、第2反射体(RF1、RF2)の端の部分に入射された光の光反射経路より長くなるようにして、各太陽電池に入射される光の量をさらに増加させることができる。
さらに、先の第1の実施の形態においては、第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2突出部(P1、P2)の先端が各太陽電池の半導体基板110の前面と同じ面上に位置するか、半導体基板110の前面より下に位置する場合を一例として示したが、これとは違って第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2突出部(P1、P2)の先端は、半導体基板110によって形成される面より太陽電池モジュールの前面方向に、さらに突出するように形成することができる。
これに対し、図7A及び図7Bを参照して説明すると、次の通りである。
図7A及び図7Bは、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体(RF1、RF2)の第2の変更例を説明するための図である。
図7A及び図7Bに示すように、本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2突出部(P1、P2)の先端は、半導体基板110によって形成される面より太陽電池モジュールの前面方向にDTだけ突出するように形成することができる。
ここで、DTは、第1封止材(EC1)の厚さより小さく形成されるが、一例として、第1封止材(EC1)の厚さの1/100〜1/2の間に形成することができる。
このため、図7Aに示すように、第1反射体(RF1)の厚さ(TRF1)とインターコネクタ(IC)の厚さ(TIC)の合計は、前記各太陽電池に含まれた半導体基板110の厚さ(T110)より大きく形成することができる。
さらに、図7Bに示すように、第2反射体(RF2)の厚さ(RF2)が各太陽電池に含まれた半導体基板110の厚さ(T110)より大きく形成することができる。
このように、それぞれの第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2突出部(P1、P2)の先端が半導体基板110より太陽電池モジュールの前面方向に、さらに突出するようにすることにより、第1、第2反射体(RF1、RF2)で反射された光が半導体基板110の側面によって妨げられないようにすることができる。
さらに、これまでの第1の実施の形態では、第1、第2反射体(RF1、RF2)の前面に第1、2突出部(P1、P2)を備えた場合を一例として説明したが、第1、2反射体(RF1、RF2)が第1、2突出部(P1、P2)を備えず、第1、第2反射体(RF1、RF2)の前面を平らに形成することができる。これについて説明すると、次の通りである。
図8A及び図8Bは、本発明の第1の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて、第1、第2反射体(RF1、RF2)の第3の変更例を説明するための図である。
ここで、図8Aは、図1においてX1−X1ラインに沿った断面図の他の一例、図8Bは、図1にY1−Y1ラインに沿った断面図の他の一例である。
図8A及び図8Bにおいては、先の図1〜図5で説明したと同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
まず、図8A及び図8Bに示されるように、第1、第2反射体(RF1、RF2)の前面は、凹凸が形成されず、平坦な面を有することができる。この時、第1、第2反射体(RF1、RF2)のそれぞれの平面位置は、先の図1〜図7で説明したものと同じことができる。
さらに、ここの図8A及び図8Bにおいては、第1、第2反射体(RF1、RF2)は絶縁性材質を含むが、例えば、第1、第2反射体(RF1、RF2)は酸化物(SiOx)と酸化チタン(TiOx)のような絶縁性材質を含むことができる。
さらに、第1、第2反射体(RF1、RF2)の屈折率は、反射度を向上させるために、第1封止材(EC1)の屈折率と異なることができる。たとえば、第1封止材(EC1)の屈折率が1.48である場合、第1、第2反射体(RF1、RF2)の屈折率はこれより低いか高いことがある。一例として、第1、第2反射体(RF1、RF2)の屈折率は1.48を除外した1.2〜1.5の間で形成されることがある。
さらに、第1、第2反射体(RF1、RF2)は反射度をさらに向上させるために白色蛍光体のような白色系の物質を含むことができる。
さらに、図8Aに示すように、第1反射体(RF1)の前面は、複数の凹凸が形成されず、平坦な面を有しえ、図8Bに示すように、第2反射体(RF2)の前面も複数の凹凸が形成されず、平坦な面を有することができる。
このとき、図8Aにおいては、第1反射体(RF1)が第1、2太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110と離隔されることを示したが、第1反射体(RF1)が、前述したように、絶縁性材質を含んで形成される場合、第1反射体(RF1)と第1、2太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110は、空間的に互いに離隔されないこともある。
さらに、図8Bでも第2反射体(RF2)が第2、3太陽電池(CE2、CE3)の半導体基板110と離隔されることを示したが、第2反射体(RF2)と第2、3太陽電池(CE2、CE3)の半導体基板110と空間的に離隔されないことがある。
このような本発明に係る太陽電池モジュールにおいては、半導体基板110の背面に複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が互いに離隔して形成される背面コンタクト太陽電池を適用することができる。
さらに、本発明の第1の実施の形態においては、第1反射体(RF1)が第2方向(y)に互いに離隔して長く配列されたり、第2反射体(RF2)が第1方向(x)に互いに離隔して長く配列される場合を一例として示した。
つまり、例えば、第2反射体(RF2)は、第1ストリング(ST1)と第2ストリング(ST2)との間で第1方向(x)に互いに離隔して複数本で形成された場合を一例として示した。本発明の第1の実施の形態は、複数の第1反射体(RF1)が、第2方向(y)に互いに離隔されている場合を一例として示した。
しかし、必ずしもこれに限定される必要はなく、これはいくらでも変更が可能である。つまり、例えば、同じラインに位置する第1、第2反射体(RF1、RF2)のそれぞれは、複数本で形成されず、第1、第2反射体(RF1、RF2)のいずれか1つは、同じラインで1つに形成されることができる。これについて説明すると、次の通りである。
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
図9においては、先の第1の実施の形態で説明した同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
図9に示すように、 各ストリング(ST1〜ST4)の間に位置する第1方向(x)に長く配置される第2反射体(RF2)は、互いに離隔されず、1つで形成することができる。つまり、第1ストリング(ST1)と第2ストリング(ST2)との間に配置される第2反射体(RF2)は、1つで有り得る。
このように、各ストリング(ST1〜ST4)との間に配置される第2反射体(RF2)を1つに長く、第1方向(x)に配置することにより、太陽電池との間の離隔された空間の中で、第1反射体は第2反射体が存在しない空間をさらに減少させ、図1に示された太陽電池モジュールより、各太陽電池に入射される光の量をより増加させることができ、 また、製造工程を単純化させることができる。
さらに、図9においては、第2反射体(RF2)が1つに長く形成された場合のみを一例として説明したが、これとは違って、各ストリング(ST1〜ST4)の長さ方向である第1方向(x)と交差する第2方向(y)に第1反射体(RF1)が1つに長く形成することもできる。
このような本発明の第2の実施の形態に係る太陽電池モジュールでおいても、前で説明した第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2変更例の全てが敵用することができる。
このように、図9においては、4つの太陽電池が互いに隣接する間の空間に入射される光を反射させるための第1反射体(RF1)または第2反射体(RF2)の長さを長く形成する場合を一例として説明した。
しかし、これとは違って、図1において、4つの太陽電池が互いに隣接する間の空間に凹凸が第1方向(x)と第2方向(y)に斜線方向に長く形成される別の第3反射体(RF3)が位置するようにすることができる。
これに対して、さらに具体的に図10A及び図10Bを参照して説明すると、次の通りである。
図10A、図10Bは、本発明の第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
ここで、図10Aは、太陽電池モジュールの平面図であり、図10Bの(a)は、図10AのK10の部分の拡大図であり、図10Bの(b)は、第3反射体(RF3)の斜視図であり、図10Bの(c)は、図10Bの(b)で第3反射体(RF3)の斜線方向(OL)であるOL−OLラインに沿った断面図である。
図10A及び図10Bにおいては、先の第1、第2実施の形態で説明したことと同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
本発明の第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、図1で4つの太陽電池が互いに隣接する空間、すなわち第1反射体(RF1)と第2反射体(RF2)が互いに隣接する間の空間に図10A及び図10Bに示すように、第3反射体(RF3)を備えることができる。
さらに、図1においては、各太陽電池が長方形である場合を一例として説明したが、各太陽電池に備えられた半導体基板110が単結晶シリコン基板である場合には、半導体基板110の外形は、図10A及び図10Bの(a)に示すように、長方形の角の部分が斜線型を有する8角形の構造を有することができる。
本発明の第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、このような半導体基板110の角部分の形状を考慮し、第3反射体(RF3)が8角形の構造を有するようにすることができる。
これにより、第3反射体(RF3)が単結晶シリコン材質で形成される半導体基板110の角部分の形状に対応して形成されるので、光が漏れる部分をさらに減らし、光反射領域をさらに大きくすることができ、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。
さらに、本発明の実施の形態において、第3反射体(RF3)は正方形、長方形、円形、楕円形、三角形、多角形、または不規則な形状を有することもできる。
さらに、このような第3反射体(RF3)の前面には、図10Bの(a)〜(c)に示すように、第3突出部(P3)と第3谷(GR3)を備えることができる。
この時、したがって、第3反射体(RF3)の前面に備えられた第3突出部(P3)と第3谷(GR3)の平面形状は、図10Bの(a)及び(b)に示すように、ダイヤモンドパターンを有することができる。
さらに具体的に説明すると、第3突出部(P3)と第3谷(GR3)は、第1、2方向(x、y)と斜線方向に長く形成されることができ、これにより、 第3突出部(P3)と第3谷(GR3)によって形成される傾斜面は、第1、2方向(x、y)と斜線方向(OL)または斜線方向(OL)と垂直な方向に向かうことができる。
したがって、第3反射体(RF3)の前面に形成された凹凸に反射された光は、第3反射体(RF3)の斜線方向に位置する4つの太陽電池に入射することができ、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。
また、本発明の第3の実施の形態においては、第3反射体(RF3)が第1、第2反射体(RF1、RF2)とは別に備える場合を一例として説明したが、第3反射体(RF3)は、第1反射体(RF1)や第2反射体(RF2)と一体に形成されることも可能である。
さらに、これまでの太陽電池モジュールにおいては、反射体が同じストリング内に備えた太陽電池と太陽電池との間、またはストリングとストリングの間に位置する場合を一例として説明したが、反射体が最外郭のストリングの外側面または最外郭の太陽電池の外側面に位置することもできる。
これに対して、さらに具体的に、図11を参照して説明すると、次の通りである。
図11は、本発明の第4の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
ここで、図11の(a)は、太陽電池モジュールの平面図であり、図11の(b)は、図11の(a)においてK11(b)の部分の拡大斜視図であり、図11の(c)は、図11の(a)においてK11(c)部分の拡大斜視図である。
図11においては、先の第1〜3実施の形態で説明したのと同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
図11の(a)に示すように、本発明の第4の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールを前面から見たとき、複数の太陽電池の外郭、すなわち、最外郭のストリングの外側面または最外郭の太陽電池の外側面に位置する最外郭の反射体(RFE1、RFE2)をさらに備えることができる。
ここで、最外郭の反射体(RFE1、RFE2)は、太陽電池モジュールの上下に位置する第1最外郭の反射体(RFE1)と太陽電池モジュールの左右に位置する第2最外郭の反射体(RFE2)を含むことすることができる。
ここで、第1最外郭の反射体(RFE1)は、太陽電池モジュールで、各ストリングに含まれる最外郭の太陽電池の上下方向の外側面に位置することができ、第2最外郭の反射体(RFE2)は、太陽電池モジュールにおいて左右の最外郭のストリングに含まれる太陽電池の左右方向の外側面に位置することができる。
ここで、第1、2最外郭の反射体(RFE1、RFE2)は、複数の凹凸を備えることができ、このような複数の凹凸によって形成される傾斜面は、第1、2最外郭の反射体(RFE1、RFE2)の内側に位置する複数の太陽電池の方向のみ向けることができる。
すなわち、図11の(b)に示すように、太陽電池モジュールの上下に位置する第1最外郭の反射体(RFE1)に備えられた複数の凹凸に形成された傾斜面は、太陽電池モジュールの上下方向である第1方向(x)に向くように備えられることができる。
さらに、図11の(c)に示すように、太陽電池モジュールの左右に位置する第2最外郭の反射体(RFE2)に備えられた複数の凹凸に形成された傾斜面は、太陽電池モジュールの左右方向である第2方向(y)に向くように備えられることができる。
このように、本発明の第4の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの端に最外郭の反射体(RFE1、RFE2)を備え、最外郭の反射体(RFE1、RFE2)の傾斜面がモジュールの内側面を向くように凹凸が形成されることで、太陽電池モジュールの効率をさらに向上させることができる。
図12及び図13は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態に係る太陽電池モジュールに適用できる太陽電池の一例について説明するための図である。
ここで、図12は、太陽電池の一部斜視図であり、図13は、図12に示された太陽電池の背面に形成された第1、2電極(C141、C142)のパターンの一例である。
図12を参照すると、本発明に係る太陽電池の一例は、半導体基板110、反射防止膜130、エミッタ部121、背面電界部(back surface field; BSF、172)、第1電極(C141)と第2電極(C142)を含むことができる。
ここで、反射防止膜130と背面電界部172は、省略されることもあるが、以下では、図12に示すように反射防止膜130と背面電界部172が含まれたことを一例として説明する。
半導体基板110は、第1導電型、例えば、n型導電型のシリコンからなる半導体基板110で有り得る。このような半導体基板110は、シリコン材質で形成されるウエハに第1導電型の不純物がドーピングされて形成することができる。
エミッタ部121は、前面と向き合っている半導体基板110の背面の内に互いに離隔して位置し、互いに並行する方向に伸びている。このようなエミッタ部121は、複数本で有り得、複数のエミッタ部121は、半導体基板110の導電型と反対の第2導電型有り得る。したがって、エミッタ部121は、半導体基板110とp−n接合を形成することができる。
背面電界部172は、半導体基板110の背面内部に複数本が配置することができ、複数のエミッタ部121と並行する方向に離隔して形成され、複数のエミッタ部121と同じ方向に伸びている。従って、図12及び図2に示したように、半導体基板110の背面で複数のエミッタ部121と、複数の背面電界部172は、交互に位置することができる。
複数の背面電界部172は、半導体基板110と同じ導電型の不純物が半導体基板110より高濃度で含有した不純物、例えばn++部である。
第1電極(C141)は、エミッタ部121と、それぞれ物理的及び電気的に接続されてエミッタ部121に沿って、半導体基板110の背面に形成することができる。
このような第1電極(C141)は、図13に示すように、複数の第1フィンガー電極(C141F)と第1電極パッド(C141P)を含むことができる。
ここで、複数の第1フィンガー電極(C141F)は、半導体基板110の背面に複数のエミッタ部121に沿って互いに離隔して形成されることができる。したがって、複数のエミッタ部121が第1方向(x)に沿って形成された場合、第1フィンガー電極(C141F)も第1方向(x)に沿って形成されることがあり、複数のエミッタ部121が第2方向(y)に沿って形成された場合、第1フィンガー電極(C141F)も第2方向(y)に沿って形成することができる。
第1電極パッド(C141P)は、半導体基板110の背面の先端に複数の第1フィンガー電極(C141F)と交差する第2方向(y)に形成され、一側が複数の第1フィンガー電極(C141F)に共通に接続され、他方の側がインターコネクタ(IC)に接続することができる。
また、複数の第2電極(C142)は、背面電界部172を介して半導体基板110と、それぞれ物理的及び電気的に接続され、複数の背面電界部172に沿って、半導体基板110の背面に形成することができる。
ここで、半導体基板110の背面上で第1電極(C141)と第2電極(C142)は、互いに物理的に離隔され、電気的に隔離されることができる。
このような第2電極(C142)は、複数の第2フィンガー電極(C142F)と第2電極パッド(C142P)を含むことができる。
ここで、複数の第2フィンガー電極(C142F)は、半導体基板110の背面に複数の背面電界部172に沿って互いに離隔して形成することができる。したがって、複数の背面電界部172が第1方向(x)に形成された場合、第2フィンガー電極(C142F)は、複数の第1電極(C141)と離隔して、第1方向(x)に形成することができ、複数の背面電界部172が第2方向(y)に形成された場合、複数の第2フィンガー電極(C142F)は、複数の第1電極(C141)と離隔して、第2方向(y)に形成することができる。
第2電極パッド(C142P)は、半導体基板110の背面の端に複数の第2フィンガー電極(C142F)と交差する第2方向(y)に形成され、一側が複数の第2フィンガー電極(C142F)に共通接続され、他側がインターコネクタ(IC)に接続することができる。
このような構造で製造された本発明に係る太陽電池において、第1電極(C141)を介して収集された正孔と第2電極(C142)を介して収集された電子は、外部の回路装置を介して外部装置の電力として用いることができる。
このような構造を有する複数の太陽電池(CEs)は、図13において前述したように、太陽電池に含まれる第1電極パッド(C141P)または第2電極パッド(C142P)に接続されるインターコネクタ(IC)によって第1方向(x)に直列に接続することができる。
この図12及び図13においては、エミッタ部121と背面電界部172が全て半導体基板110の背面に形成された場合を一例として説明したが、これとは違ってエミッタ部121は、半導体基板110の前面に形成され、半導体基板110に形成されたホールを介して半導体基板110の背面に形成される第1電極(C141)に接続されることも可能である。
さらに、エミッタ部121と背面電界部172は、熱処理方法によって不純物を拡散して形成することもあり、エミッタ部121と背面電界部172を蒸着して形成することもある。つまり、エミッタ部121と背面電界部172の形成方法は、どのような場合でも可能である。
これまでは本発明において、太陽電池が、別の導電性配線を備えない場合にのみ説明したが、これとは違って本発明に係る太陽電池モジュールにおいて太陽電池は、半導体基板110の背面に導電性の配線がさらに形成されることがあるが、以下では、半導体基板110の背面に導電性配線がさらに形成された場合、本発明に係る太陽電池モジュールについて説明する。
図14A及び図14Bは、本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
ここで、図14Aは、図1においてX1−X1ラインに沿った断面図のまた別の一例であり、図14Bは、図1においてY1−Y1ラインに沿った断面図のまた別の一例である。
図14A及び図14Bにおいては、先の本発明の第1の実施の形態乃至第4の実施の形態で説明したのと同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
さらに、本発明の第5の実施の形態では、前述した第1の実施の形態乃至第4の実施の形態の内容が重複して適用されることもある。
本発明に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池のそれぞれは、図14A及び図14Bに示すように、本発明に係る太陽電池モジュールに適用される太陽電池は、半導体基板110の背面に形成される第1、2電極(C141、C142)のそれぞれに接続される第1、2導電性配線(P141、P142)をさらに備えることができ、このような第1、2導電性配線(P141、P142)は、絶縁性部材200の前面に備えられることができる。
このような太陽電池は、複数の第1、2電極(C141、C142)が互いに離隔して形成された半導体基板110の背面に第1、2導電性配線(P141、P142)が互いに離隔して形成された絶縁性部材200の前面をそれぞれ個々に接続することによって、1つの太陽電池、個別素子で形成することができる。
さらに、ここで、図14Aに示すように、絶縁性部材200の第1方向(x)の端と第1、2導電性配線(P141、P142)の第1方向(x)の端は半導体基板110の端よりさらに突出して形成することができ、図14Bに示すように、絶縁性部材200の第2方向(y)端も半導体基板110の第2方向(y)端よりさらに突出して形成することができる。
このような太陽電池の構造については、図15以下でさらに詳細に説明する。
このように、半導体基板110の背面に絶縁性部材200が接続されて1つの太陽電池、個別素子に形成された場合、インターコネクタ(IC)は、第1導電性配線(P141)または第2導電性配線(P142)に接続することができる。
一例として、図14Aに示すように、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(CE1)の第1導電性配線(P141)の前面と第2太陽電池(CE2)の第2導電性配線(P142)の前面に接続することができる。
ここで、第1、2導電性配線(P141、P142)が絶縁性部材200の前面に備えられた場合を一例として示したが、絶縁性部材200は、省略されることも可能である。
ここで、第1反射体(RF1)は一例として、図14Aに示すように、インターコネクタ(IC)に一体に形成することができる。また、図14Aとは異なり、図2Bのようにインターコネクタ(IC)の前面に離隔して形成されることができる。
ここで、第1反射体(RF1)がインターコネクタ(IC)の前面に一体に形成された場合、第1反射体(RF1)の厚さとインターコネクタ(IC)の厚さの合は、第1、2導電性配線(P141、P142)の厚さと同じか、または異なることがある。
一例で、第1、2導電性配線(P141、P142)の厚さは20μm〜700μm の間に形成されることがあり、第1反射体(RF1)の厚さとインターコネクタ(IC)の厚さの合計は35μm〜1mm間に形成することができる。
このような数値範囲の中から、第1反射体(RF1)の厚さとインターコネクタ(IC)の厚さの合計は、第1、2導電性配線(P141、P142)の厚さと同一に形成されるか異なりに形成することができる。
さらに、このとき、第1反射体(RF1)の厚さとインターコネクタ(IC)の厚さの合計に第1導電性配線(P141)または第2導電性配線(P142)の厚さを合わせた値は、半導体基板110の厚さより大きく形成することができる。
一例として、半導体基板110の厚さが200μm の場合、第1反射体(RF1)の厚さとインターコネクタ(IC)の厚さの合計に第1導電性配線(P141)または 第2導電性配線(P142)の厚さを合わせた値は200μmより大きくなることがある。
このようにすることにより、第1反射体(RF1)の前面に形成された凹凸面の第1突出部(P1)が半導体基板110の面より太陽電池モジュールの前面方向に、さらに突出するようにすることができる。
したがって、第1反射体(RF1)で反射された光が半導体基板110の側面によって妨げられないようにすることができ、半導体基板110の前面に入射される光の量をさらに増加させることができる。
さらに、インターコネクタ(IC)の材質は、第1、2導電性配線(P141、P142)の材質と同一または異なることがある。
一例として、インターコネクタ(IC)は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のいずれか1つで形成されるコアにスズ(Sn)系の金属、例えば、SnBi、SnInまたはSnPbのような金属がコーティングされるコーティング層を含むことができる。
さらに、第1、2導電性配線(P141、P142)は、一例として、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)のいずれか1つで形成されるコアにスズ(Sn)系の金属、例えば、SnBi、SnInまたはSnPbのような金属がコーティングされるコーティング層を含むことができる。
ここで、インターコネクタ(IC)のコアと、第1、2導電性配線(P141、P142)のコアが互いに同一または異なることができ、インターコネクタ(IC)のコーティング層と第1、2導電性配線(P141、P142)のコーティング層が互いに同一または異なることがある。
このとき、第1反射体(RF1)は、図14Aに示すように、第1、2太陽電池(CE1、CE2)の半導体基板110との間に配置されるが、第1反射体(RF1)は、半導体基板110の端よりさらに突出した絶縁性部材200の端や、第1、2導電性配線(P141、P142)の端と重畳することができる。
また、第2反射体(RF2)は、図14Bに示すように、第2、3太陽電池(CE2、CE3)の半導体基板110との間に配置されるが、絶縁性部材200の中で、半導体基板110の第2方向(y)の外に露出した絶縁性部材200の端部分と重畳して位置することができる。
さらに、図14Bにおいては、第2反射体(RF2)が絶縁性部材200と離隔された場合を一例として示したが、これとは違って、第2反射体(RF2)が絶縁性部材200と離隔されず、形成することもできる。
さらに、このような第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールの第1、第2反射体(RF1、RF2)は先の太陽電池モジュールの第1の実施の形態乃至第4の実施の形態及び第1、第2反射体(RF1、RF2)の第1、2、3変更例の内容が併合して適用することができる。
以下では、図14A及び図14Bに示された太陽電池モジュールに適用することができる太陽電池の一例について説明する。
図15〜図19Cは、図14A及び図14Bに示された太陽電池モジュールに適用される太陽電池の一例を説明するための図である。
具体的には、図15は、本発明の一例に従った太陽電池の一部斜視図の一例であり、図16は、図15に示した太陽電池を16−16ラインに沿って切って示した断面図であり、図17は、図15及び図16で説明した太陽電池において、それぞれ個々に接続される半導体基板110と絶縁性部材200の電極パターンの一例を説明するための図である。
ここで、図17の(a)は、半導体基板110の背面に配置される第1電極(C141)と第2電極(C142)のパターンの一例を説明するための図であり、図17の(b)は、図17の(a)で17(b)−17(b)ラインに沿った断面図であり、図17の(c)は、絶縁性部材200の前面に配置される第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)のパターンの一例を説明するための図であり、図17の(d)は、図17の(c)で17(d)−17(d)ラインに沿った断面図である。
さらに、図18は、図17に示された半導体基板110と絶縁性部材200が互に接続された状態を説明するための図であり、図19Aは、図18で19a−19aラインの断面を示したものであり、図19Bは、図18で19b−19bラインの断面を示したものであり、図19Cは、図18で19c−19cラインの断面を示したものである。
図15及び図16を参考にすれば、本発明に係る太陽電池の一例は、図12及び図13で説明した半導体基板110、エミッタ部121、背面電界部172、複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)、加えて、第1導電性配線(P141)、第2導電性配線(P142)と絶縁性部材200をさらに備えることができる。ここで、絶縁性部材200は、省略されることも可能である。
ここで、半導体基板110、反射防止膜130、エミッタ部121と背面電界部172は、図12及び図13で説明したものと同じなので、省略する。
さらに、図13において、第1電極(C141)は、第1フィンガー電極(C141F)と第1電極パッド(C141P)を備え、第2電極(C142)は、第2フィンガー電極(C142)と第2電極パッド(C142P)を備えることで説明したが、図17の(a)に示すように、第1電極(C141)と第2電極(C142)のそれぞれで第1電極パッド(C141P)と第2電極パッド(C142P)は省略することができる。
併せて、図17の(c)に示すように、第1導電性配線(P141)は、第1接続部(PC141)と、第1パッド部(PP141)を含み、ここで、第1接続部(PC141)は、図15に示すように、複数の第1電極(C141)に接続され、第1パッド部(PP141)は、図17の(c)に示すように、一端が第1接続部(PC141)の先端に接続され、他端がインターコネクタ(IC)と接続することができる。このような第1パッド部(PP141)については図17でさらに具体的に説明する。
第2導電性配線(P142)は、図17の(c)に示すように、第2接続部(PC142)と第2パッド部(PP142)を含むことができる。ここで 第2接続部(PC142)は、図15及び図16に示すように、複数の第2電極(C142)に接続され、第2パッド部(PP142)は、図17の(c)に示すように、一端が第2接続部(PC142)の先端に接続され、他端がインターコネクタ(IC)と接続することができる。このような第2パッド部(PP142)についても、図17でさらに具体的に説明する。
さらに、前述した第1導電性配線(P141)は、伝導性物質の導電性接着剤(CA)を介して第1電極(C141)に電気的に接続することができ、第2導電性配線(P142)は、伝導性物質の導電性接着剤(CA)を介して第2電極(C142)に電気的に接続することができる。
このような導電性接着剤(CA)の材質は、伝導性物質であれば、特別な制限がないが、相対的低い温度である130℃〜250℃でも融点が形成される導電性物質がさらに好ましい。
一例として、導電性接着剤(CA)は、スズ(Sn)系の金属を含むはんだペーストを用いて形成されるか、絶縁性樹脂内にスズ(Sn)系の金属粒子が分布される導電性接着ペーストまたは導電性接着フィルムを用いることができる。
また、前述した第1電極(C141)と第2電極(C142)との間及び第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)との間には、短絡を防止する絶縁層(IL)が位置することができる。このような絶縁層(IL)は、絶縁性材質の樹脂であればどのようなものでも構わないが、一例として、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂で有り得る。
さらに、図15及び図16は、第1電極(C141)と第1導電性配線(P141)の第1接続部(PC141)が互い重畳され、第2電極(C142)と第2導電性配線(P142)の第2接続部(PC142)が重畳される場合のみ示した。
しかし、これとは違って第1電極(C141)と第2導電性配線(P142)の第2接続部(PC142)が互いに重畳することができ、第2電極(C142)と第1導電性配線(P141)の第1接続部(PC141)が互いに重畳されうる。
このような場合、第1電極(C141)と第2導電性配線(P142)の第2接続部(PC142)との間及び第2電極(C142)と第1導電性配線(P141)の第1接続部(PC141)との間には、短絡を防止するために絶縁層(IL)が位置することができる。
絶縁性部材200は、第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)の背面に配置することができる。
このような絶縁性部材200の材質は、絶縁性材質であれば特に制限はないが、相対的に融点が導電性接着剤(CA)より高いことが望ましいことがあり、例えば、絶縁性部材200の融点は300℃以上となる絶縁性材質で形成することがある。
さらに具体的には一例として、高温に耐熱性のあるポリイミド(polyimide)、エポキシガラス(epoxy-glass)、ポリエステル(polyester)、BT(bismaleimide triazine)樹脂のうち少なくとも1つの材質を含んで形成することができる。
このような絶縁性部材200は、柔軟な(flexible)フィルム状に形成されるか、または柔軟でない固体プレート(plate)形態で形成することができる。
このような本発明に係る太陽電池は、絶縁性部材200の前面に第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)が予め形成され、半導体基板110の背面に複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が予め形成された状態で、絶縁性部材200と半導体基板110がそれぞれ個々に接続されて1つの個別素子で形成することができる。
つまり、1つの絶縁性部材200に接続される半導体基板110は、単一であり得、このような1つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110は、互いに接続されて1つの一体型個別素子に形成されて1つの太陽電池セルを形成することができる。
このように、太陽電池が1つの絶縁性部材200と1つの半導体基板110を互いに付着して1つの一体型個別素子で形成される場合、半導体基板110の背面に形成される複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)のパターンの一例と、絶縁性部材200の前面に形成される第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)パターンの一例について説明すると、次の通りである。
図17の(a)及び(b)に示すような1つの半導体基板110の背面図17の(c)及び(d)に示すような1つの絶縁性部材200の前面が付着されて接続されることにより、本発明に係る太陽電池は、1つの一体型個別素子を形成することができる。つまり、絶縁性部材200と半導体基板110は、1:1で結合または付着することができる。
このとき、図17の(a)及び(b)に示すように、図15及び図16で説明した太陽電池の半導体基板110の背面には、複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が互いに離隔して、第1方向(x)に長く形成することができる。
さらに、図17の(c)及び(d)に示すように、本発明に係る絶縁性部材200の前面には、第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)が形成されることができる。
ここで、前述したように、第1導電性配線(P141)は、第1接続部(PC141)と、第1パッド部(PP141)を含み、図17の(c)に示すように、第1接続部(PC141)は、第1方向(x)に長く形成され、第1パッド部(PP141)は、第2方向(y)に長く形成され、一端が第1接続部(PC141)の先端に接続され、他端はインターコネクタ(IC)に接続することができる。
併せて、第2導電性配線(P142)も第2接続部(PC142)と第2パッド部(PP142)を含み、図17の(c)に示すように、第2接続部(PC142)は、第1接続部(PC141)と離隔して、第1方向(x)に長く形成され得、第2パッド部(PP142)は、第2方向(y)に長く形成され、一端が第2接続部(PC142)の先端に接続され、他端はインターコネクタ(IC)に接続することができる。
ここで、第1接続部(PC141)と第2パッド部(PP142)は、互いに離隔され、第2接続部(PC142)と、第1パッド部(PP141)も互いに離隔することができる。
したがって、絶縁性部材200の前面において、第1方向(x)の両端のうち一端には、第1パッド部(PP141)が形成され、他端には、第2パッド部(PP142)が形成されることができる。
このように、本発明に係る太陽電池は、1つの半導体基板110に1つの絶縁性部材200のみ結合されて、1つの一体型個別素子を形成することにより、太陽電池モジュールの製造工程をさらに容易にするすることができ、太陽電池モジュールの製造工程のうちのいずれか1つの太陽電池に含まれた半導体基板110が破損したり、欠陥が発生しても1つの一体型個別素子で形成される、当該太陽電池のみを交換することができ、工程の歩留まりをさらに向上させることができる。
さらに、このように、1つの一体型個別素子で形成される太陽電池は、製造工程時に半導体基板110に加えられる熱膨張ストレスを最小化することができる。
ここで、絶縁性部材200の面積を半導体基板110の面積と同じか大きくすることにより、太陽電池と太陽電池を互に接続する際に、絶縁性部材200の前面にインターコネクタ(IC)が付着することができる領域を十分に確保することができる。このため、絶縁性部材200の面積は、半導体基板110の面積より大きくなることがある。
このような半導体基板110の背面と絶縁性部材200の前面は互いに付着されて、第1電極(C141)と第1導電性配線(P141)が互いに接続され、第2電極(C142)と第2導電性配線(P142)が互いに接続することができる。
このように、太陽電池が1つの半導体基板110に1つの絶縁性部材200のみ結合されて、1つの一体型個別素子を形成された一例は、次のとおりである。
図18に示すように、1つの半導体基板110が1つの絶縁性部材200に完全に重畳され1つの太陽電池の個別素子が形成されることができる。
例えば、図19Aに示すように、半導体基板110の背面に形成された第1電極(C141)と絶縁性部材200の前面に形成された第1接続部(PC141)は、互いに重畳され、導電性接着剤(CA)によって互いに電気的に接続することができる。
さらに、半導体基板110の背面に形成された第2電極(C142)と絶縁性部材200の前面に形成された第2接続部(PC142)も互いに重畳され、導電性接着剤(CA)によって互いに電気的に接続することができる。
また、第1電極(C141)と第2電極(C142)との間の互に離隔された空間には、絶縁層(IL)を満たすことができ、第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができる。
併せて、図19Bに示すように、第2接続部(PC142)と、第1パッド部(PP141)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができ、図19Cに示すように、第1接続部(PC141)と第2パッド部(PP142)との間の離隔された空間にも絶縁層(IL)を満たすことができる。
さらに、図18に示すように、第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)のそれぞれは、半導体基板110と重畳される第1領域(PP141−S1、PP142−S1)と、半導体基板110と重畳しない第2領域(PP141−S2、PP142−S2)を含むことができる。
このように、インターコネクタ(IC)と接続することができる空間を確保するために設けられた第1パッド部(PP141)の第2領域(PP141−S2)及び第2パッド部(PP142)の第2領域(PP142−S2)にインターコネクタ(IC)が接続することができる。
本発明に係る第1パッド部(PP141)と第2パッド部(PP142)のそれぞれは、第2領域(PP141−S2、PP142−S2)を備えることにより、インターコネクタ(IC)をさらに容易に接続するすることができ、併せて、インターコネクタ(IC)を接続する際に、半導体基板110の熱膨張ストレスを最小化することができる。
併せて、前述したように、複数の太陽電池(CEs)を接続するためにこのような第1パッド部(PP141)または第2パッド部(PP142)にインターコネクタ(IC)が接続されることができる。
さらに、図15〜図19Cとは違って絶縁性部材200が省略された場合にも、図9で説明したように、インターコネクタ(IC)は、第1パッド部(PP141)の前面または第2パッド部(PP142)の前面に接続することができる。
今までは、半導体基板110に形成された第1電極(C141)と第2電極(C142)が絶縁性部材200に形成された第1接続部(PC141)及び第2接続部(PC142)と並行する方向に重畳されて接続される場合について説明したが、これとは違って、半導体基板110に形成された第1電極(C141)と第2電極(C142)が絶縁性部材200に形成された第1接続部(PC141)及び第2接続部(PC142)と交差する方向に重畳されて接続することもできる。
また、示されたのと違って、第1接続部(PC141)と第2接続部(PC142)が複数本形成されておらず、1つの筒電極に形成されることがあり、1つの筒電極には、複数の第1電極(C141)または第2電極(C142)を接続することができる。
本発明の第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、第1、2導電性配線(P141、P142)が絶縁性部材200上に形成され、第1方向(x)に長く形成される第1、2接続部(PC141、PC142)と第2方向(y)に長く形成される第1、2パッド部(PP141、PP142)が含まれる場合を一例として説明したが、これとは違って、絶縁性部材200が省略され、第1、2導電性配線(P141、P142)で、第1、2パッド部(PP141、PP142)が省略されることもある。
以下では、このように、第5の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいて絶縁性部材200が省略され、第1、2導電性配線(P141、P142)で、第1、2パッド部(PP141、PP142)が省略された形の太陽電池モジュールについて説明する。
図20〜図22は、本発明の第6の実施の形態に係る太陽電池モジュールを説明するための図である。
ここで、図20は、本発明の第6の実施の形態に係る太陽電池モジュールで複数の太陽電池がインターコネクタ(IC)によって接続された一部分を示したものであり、図21は、図20に示された太陽電池モジュールの背面の姿を示すものであり、図22は、図21でcsx1−csx1ラインに沿った断面を示すものである。
本発明の第6の実施の形態では、先の本発明の第1の実施の形態乃至第5の実施の形態で説明したのと同じ部分の説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
さらに、本発明の第6の実施の形態では、前述した第1の実施の形態乃至第5の実施の形態の内容が重複して適用されることもできる。
ここで、第1、2太陽電池(CE1、CE2)は、図1で説明した複数のストリングの中から任意に選択されたいずれかの1つのストリングに位置する2つの太陽電池を意味する。
ここで、第1、2太陽電池(CE1、CE2)は、図20及び図21に示すように、第1方向(x)に配置され、互いに電気的に直列接続することができ、第1、2太陽電池(CE1、CE2)のそれぞれは、前面に光の入射を受ける半導体基板110及び半導体基板110の背面に互いに離隔して形成される複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)を備えることができる。
ここで、第1、2太陽電池(CE1、CE2)の構造は、先進図17の(a)及び(b)で説明したものと同じものとし、複数の第1電極(C141)と、複数の第2電極(C142)が第1方向(x)ではなく、図21に示すように、第2方向(y)に長く伸びていることができる。
次に、第1導電性配線(P141)と第2導電性配線(P142)は、第1、2太陽電池(CE1、CE2)のそれぞれに接続することができ、第1、2導電性配線(P141、P142)のそれぞれは、複数で有り得、断面が円形であるワイヤであるか、厚さより幅がさらに広いリボンの形で有り得る。
併せて、第1、2導電性配線(P141、P142)のそれぞれは、第1、2太陽電池(CE1、CE2)の直列接続方向と同じ第1方向(x)に長く配置することができる。
したがって、第1、2導電性配線(P141、P142)は、複数の第1、2電極(C141、C142)と交差することができる。
このような第1、2太陽電池(CE1、CE2)のそれぞれで、複数の第1導電性配線(P141)は、備えられた複数の第1電極(C141)に接続し、複数の第2導電性配線(P142)は、第1、2太陽電池(CE1、CE2)のそれぞれに備えられた複数の第2電極(C142)に接続することができる。
さらに具体的には、図20及び図22に示すように、第1、2太陽電池(CE1、CE2)それぞれにおいて、複数の第1導電性配線(P141)は、複数の第1電極(C141)と重畳される部分で導電性接着剤(CA)を介して、複数の第1電極(C141)に接続し、複数の第2電極(C142)と重畳される部分では、第1導電性配線(P141)と第2電極(C142)との間に形成された絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
さらに、複数の第2導電性配線(P142)は、複数の第2電極(C142)と重畳される部分で導電性接着剤(CA)を介して複数の第2電極(C142)に接続し、複数の第1電極(C141)と重畳される部分では、第2導電性配線(P142)と、第1電極(C141)との間に形成された絶縁層(IL)によって互いに絶縁することができる。
ここで、導電性接着剤(CA)の材質と絶縁層(IL)の材質は、先の第5の実施の形態で説明したものと同じことがある。
このとき、図21に示すように、太陽電池モジュールを背面から見たとき、第1、2導電性配線(P141、P142)のそれぞれの一方の端は、半導体基板110の領域外にさらに突出するように配置することがある。
このように、半導体基板110の領域外にさらに突出した第1、2導電性配線(P141、P142)の片側端に第1、2太陽電池(CE1、CE2)を互いに直列接続させるためのインターコネクタ(IC)が接続されることができる。
したがって、インターコネクタ(IC)は、第1太陽電池(C1)に接続した第1導電性配線(P141)と第2太陽電池(C2)に接続した第2導電性配線(P142)を互いに第1方向(x)に直列接続させることができる。
このようなインターコネクタ(IC)は、図21に示すように、第1方向(x)への長さよりも第1方向(x)に交差する第2方向(y)への長さがさらに長いことができる。
さらに、このようなインターコネクタ(IC)の前面には、図22に示すように、第1反射体(RF1)が備えられることができる。
このような第1反射体(RF1)は、先の第1〜第5の実施の形態及び第1〜第3の変更例で説明した特徴が適用されることができる。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更、及び置換が可能である。したがって、本発明に開示された実施の形態及び添付の図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施の形態及び添付の図面によって、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、以下の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1. それぞれに含まれる複数の太陽電池がインターコネクタにより直列接続され、第1方向に長く伸びている複数のストリングと、
    前記複数のストリングの前面に配置される前面透明基板と、
    前記前面透明基板と前記複数のストリングの前面との間に配置される第1封止材と、
    前記複数のストリングのそれぞれに含まれた前記複数の太陽電池は、前記各ストリングの長さ方向である前記第1方向に離隔して配列され、前記第1方向に離隔された前記各太陽電池間の空間に配置され、入射光を反射する第1反射体と、
    前記複数のストリングそれぞれは、前記第1方向と交差する第2方向に互いに離隔され、前記第2方向に離隔された前記各ストリングの間の空間に配置され、入射される光を反射する第2反射体とを含む太陽電池モジュール。
  2. 前記複数の太陽電池のそれぞれは、
    p−n接合を形成する半導体基板と、
    前記半導体基板の背面に互いに離隔して形成される複数の第1電極と複数の第2電極とを含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記第1反射体は、前記各ストリングの前記複数の太陽電池に含まれた半導体基板との間に前記第2方向に長く配置され、
    前記第2反射体は、いずれか1つのストリングに含まれた太陽電池の半導体基板と、前記いずれか1つのストリングと隣接するストリングに含まれた太陽電池の半導体基板との間に前記第1方向に長く配置される、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記複数の太陽電池のそれぞれは、
    前記複数の第1電極に導電性接着剤を介して接続する第1導電性配線、及び
    前記複数の第2電極に導電性接着剤を介して接続する第2導電性配線とをさらに含む、請求項2に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記インターコネクタは、いずれか1つの太陽電池に接続された前記第1導電性配線と前記いずれか1つの太陽電池に隣接する他の太陽電池に接続された前記第2導電性配線に接続される、請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記第1反射体は、前記インターコネクタの前面に一体に形成される、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記第1反射体は、前記インターコネクタと離隔して前面に配置される、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記第1反射体の厚さと前記インターコネクタの厚さの合計は、前記各太陽電池に含また半導体基板の厚さより大きい、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第1反射体及び前記第2反射体のそれぞれの前面には、複数の凹凸が形成されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記第1反射体に形成された複数の凹凸は、前記第2方向に長く形成される複数の第1突出部を含む、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記第1反射体において前記第1突出部の傾斜角は、前記第1方向に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなる、請求項10に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記第2反射体は、
    前記太陽電池の前記半導体基板と重畳せず、空間的に離隔されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記第2反射体に形成された複数の凹凸は、前記第1方向に長く形成された複数の第2突出部を含む、請求項9に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記第2反射体において前記第2突出部の傾斜角は、前記第2方向に隣接する太陽電池から離れるほど大きくなる、請求項13に記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記第2反射体の厚さは、前記各太陽電池に含まれた半導体基板の厚さより大きい、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記第1、第2反射体は、伝導性物質を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  17. 前記第1、第2反射体は、絶縁性材質を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  18. 前記第1、第2反射体は、絶縁性材質のボディ部と前記ボディ部の前面の表面にコーティングされる絶縁性材質のコーティング部を含む、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  19. 前記第1、第2反射体の屈折率は、前記第1封止材の屈折率と異なる、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  20. 前記太陽電池モジュールを前面から見たとき、前記複数の太陽電池の外郭に位置する複数の凹凸を備えた最外郭の反射体をさらに備え、
    前記最外郭の反射体に備えられた複数の凹凸によって形成される傾斜面は、前記最外郭の反射体の内側に位置する前記複数の太陽電池の方向のみに向かう、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
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