KR20220084034A - 열광전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20220084034A
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안토니오 이그나시오 루퀴 로페즈
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실밭 에너지 스토라지 솔루션스, 에스. 엘.
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Abstract

본 발명은 태양전지 분야에 속하며, 백열원에서 방출되어 열광전지에 의해 흡수되고 미러을 통해 흡수되지 않은 많은 양의 복사열을 백열원으로 되돌리는 실제적인 총체를 전력으로 변환할 수 있는 열광전지에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 열광전지를 포함하는 모듈 및 이러한 열광전지의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

열광전지 및 그 제조방법
본 발명은 광전전지(photovoltaic) 분야에 속하며, 백열 챔버에 존재하는 백열원에서 방출된 복사 파워를 전력으로 변환하고 사용되지 않은 많은 양의 복사를 백열원으로 반환할 수 있는 열광전지에 관한 것이다.
반도체는 특정 파장에서 전자기 복사의 투명도 또는 흡수 임계값을 가지며, 그 이상에서는 복사에 본질적으로 투명하다. 투명도 임계값 아래에서 복사는 일반적으로 광전류 생성과 함께 흡수된다. 각 반도체 재료는 투명도 임계값이 다릅니다.
광전(PV) 전지는 내부에 적어도 하나의 pn 접합이 형성된 반도체 플레이트을 기반으로 하며 일반적으로 판의 표면과 평행하다. 때때로 플레이트는 여러 다른 반도체의 스택과 그 안에 형성된 여러 접합을 포함한다. 이 경우 투명도 임계값은 가장 높은 투명도 임계값을 갖는 반도체의 투명도 임계값이다.
접합을 형성한 후 생성된 전류를 추출해야 한다. 이를 위해 광전전지의 양면에 전기 전도체를 증착하여 광전전지를 후처리한다. 뒷면은 종종 단순한 금속판이지만 앞면에는 광전류를 추출할 수 있는 금속 격자를 증착하는 동시에 광전류가 특정 전압에서 생성되도록 반도체로 빛을 통과시키는 금속 그리드를 증착해야 한다. 즉, 광전지는 복사 파워로부터 전력을 생산한다.
언급된 후처리는 그리드 모양의 전극을 증착하여 반도체 플레이트에서 전류를 추출하는 것으로 구성된다. 이것은 태양전지(solar cell)에서 일반적인 관행으로서, 작은 줄(또는 직렬 저항) 손실이 있지만 매우 음영이 있는 조밀한 금속 그리드와 매우 투명하지만 줄 손실이 더 많은 가벼운 그리드 사이에서 특정 절충점이 발견된다. PV에서 거의 모든 평면(평면에 포함됨) 합리적인 구조는 매우 유사한 결과를 가져온다.
일반 광전전지에서는 일반적으로 그리드 음영의 최적화가 수행된다. 이는 그리드 음영과 전류의 줄 효과로 인한 손실 간의 균형을 기반으로 한다. 이러한 손실은
Figure pct00001
로 결정되며, I는 전류이고 Rs는 직렬 저항으로서 그 계산은, 예를 들어 Luque, A.: Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration, Adam Hilger, Bristol (1989), 챕터. 4.와 같이 설명된다. 전류의 분포 특성으로 인해 올바르게 설계된 광전전지의 경우 직렬 저항은 약
Figure pct00002
, Rg는 기하학적 저항,
Figure pct00003
이고, 여기서
Figure pct00004
은 저항, L은 길이와 A는 면적이지만, 전지의 앞쪽에서 뒤쪽으로 흐르는 전류에서와 같이 어떤 경우에는 전류가 분배되지 않는다. 광전전지 설계에서 소위 특정 직렬 저항(rss)이 종종 사용되며, 여기서 rss= Rs·A', A'는 전류가 수집되는 전지 부분의 면적이다.
요약하면, 일반적으로 일반 PV 전지 설계에서 음영/줄 손실 트레이드오프가 추구된다.
열광전지(TPV) 효과는 광전전지를 사용하여 근처에 위치한 백열 복사 소스에서 전력을 추출하는 것과 관련이 있다. 소스를 뜨겁게 유지하기 위해 주로 투명 임계값 이상인 받은 복사를 가능한 한 많이 백열 소스로 되돌리는 것으로 구성된다. 광전전지의 효율(ηPV )은 ηPV=P(e,max)/Pi로 정의되며, P(e,max)는 최대 추출 가능한 전력이고 Pi는 입사 복사 파워이다. 열광 장비 또는 TPV 장치에서 효율은 ηTPV=P(e,max)/(Pi-Pr)로 정의되며, P(e,max)는 최대 추출 가능한 전력, Pi는 입사 복사 파워 및 Pr은 복사 소스로 반환되는 복사 파워이다. 이론적으로 ηTPV는 백열체와 셀 절대 온도 사이에서 Carnot 효율에 도달할 수도 있다. 실제로 우리는 이 효율성을 달성하는 것과는 거리가 멀다.
위에 주어진 정확한 정의에도 불구하고, 복사가 소스로 반환되지 않거나 중요하지 않은 경우에도 상기 백열 소스의 스펙트럼에 잘 적응된 광전전지를 열광 전지라고 하는 것은 매우 일반적이다. 실제로, 열광(TPV)이라고 하는 경우에도 상기 광원에 의해 방출된 흡수되지 않은 빛을 광원으로 실질적으로 반환하는 광전(PV) 전지가 없다.
문서 EP3120096B1은 일반 전력 또는 기타 소스에서 얻은 에너지를 실리콘 또는 기타 재료에 저장하고 이를 용융하여 백열성으로 만들며 광전 전지에 의해 방사되는 파워로부터 이 에너지를 전력의 형태로 회복시키기 위한 시스템을 개시한다. 문서 EP3120096B1에는 전지의 상태에 관해서는 아무 언급도 없다.
문서 WO2004019419A2는 PV 장치의 투명도 임계값을 초과하는 일부 복사를 소스로 다시 반사할 목적으로 PV 장치와 백열 소스 사이에 필터를 배치하는 것을 개시한다. 그러나 WO2004019419A2에서 제안한 솔루션에는 몇 가지 단점이 있다. 첫째, 필터의 반사는 작은 파장 범위를 커버한다. 또한 투명도 임계값 아래에 유해한 반사 계수가 있다.
문서 US9461191B2는 후면 미러의 사용을 개시한다.. 특히 미러는 금 반사율을 손상시킬 수 있는 전이 금속의 사용을 피하기 위해 유기 결합제로 특정 기판에 부착된 금층으로 만들어진다. 바인더를 제외하고는 이전 기술과 다르지 않다. 그러나 이러한 금과 반도체의 긴밀한 접촉은 심각한 광자 흡수를 유발하고 열광 효율을 감소시킨다.
특허 US2019/036473A1은 선택적 필터 및 후면 미러를 사용하여 복사 재결합에 의해 생성된 조명을 캡처하도록 의도된 PV 전지를 개시한다. 복사 재결합에 의해 생성된 약한 조명은 TPV 효과에서 의도한 조명 관리와 매우 다르다.
Datas et al.: Ultra high temperature latent heat energy storage and thermophotovoltaic energy conversion, Energy 107, 542-549(2016)에는 용융 실리콘 용기 내부에 위치한 튜브에 열광전지가 도입된 시스템이 개시되어 있다. 그러나 열광전지에 대한 자세한 내용은 제공되지 않는다. 이 논문에서는 방사선 재활용을 달성하기 위해 수냉의 효과적인 투명 시스템과 호환되는 양면 셀 구조가 개시된다. 이러한 구성에서는 제안된 조합이 효과적일 수 있는지 의심스럽다.
본 발명의 목적은 백열체에서 방출되는 복사속의 거의 전체를 수집하고 전류를 추출하기 위한 줄 손실을 크게 감소시키며 비흡수성 입사 복사의 큰 부분을 백열체로 반환하는 구성을 개시하는 것이다.
본 발명은 뜨거운 소스의 근접으로 인해 발생하는 줄 손실을 줄이는 데 필요한 두꺼운 그리드에 의해 반사된 복사뿐만 아니라, 광원을 뜨겁게 유지하기 위해 에너지가 광전류를 생성하기에 충분하지 않은 대부분의 광자를 근처에 위치한 백열 복사원으로 되돌리도록 구성된 보다 효율적인 열광전지를 개시한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 열광전지의 TPV 효율은 고효율로 간주된다.
이를 위해, 청구항 1에 따른 열광전지, 청구항 14에 따른 모듈, 청구항 17에 따른 에너지 저장 시스템 및 청구항 18에 따른 열광전지의 제조 방법이 개시된다. 종속항에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 정의된다.
본 발명의 제1 측면에서 열광 전지는 다음을 포함한다:
- 전면 및 후면을 갖는 반도체 플레이트으로서, 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함하는 반도체 플레이트,
- 전면 상에 배치된 복수의 전면 접촉 핑거 스트립 - 전면 접촉 핑거 스트립은 전기 전도성이고 반도체 플레이트의 전면과 전기적으로 접촉함,
- 전면에 배치된 하나 이상의 전기 전도성 전면 버스바 베이스 스트립 및 대응하는 전면 버스바 베이스 스트립에 배치되고 이에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 전기 전도성 와이어 - 상기 전면 버스바 베이스 스트립 및 상기 하나 이상의 전기 전도성 와이어는 전면 접촉 핑거 스트립과 교차하며,
- 후면에 배열된 전기 전도성 층 - 전기 전도성 층 및 후면은 직접적으로 또는 중간 전기 전도성 재료를 통해 국부적인 전기 전도성 스트립에서만 전기 접촉을 형성함.
접촉 핑거 스트립은 이 문서 전체에서 반도체 플레이트과 접촉하기 위한 일반적으로 금속의 좁은 고전도성 스트립으로 이해되어야 한다.
전면 버스바 베이스 스트립은 전기 전도성 와이어와 함께 3차원 전면 버스바를 형성한다.
문헌 US9461191B2에 개시된 전지와 대조적으로, 본 발명에서 전기 전도성 층 및 후면은 국부적인 전기 전도성 스트립에서만 전기 접촉을 하여 후면과 전기 전도성 층 사이의 연장된 접촉을 방지한다. 따라서 전기 전도성 스트립이 전지 후면의 매우 작은 부분을 차지한다는 점에서 효율성 감소를 피할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 문서 US9461191B2에서 발표된 것보다 약 50% 더 높은 효율에 도달할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 반도체 플레이트은 직사각형이고, 바람직하게는 두께가 밀리미터 이하이다.
바람직한 실시예에서, 직사각형 반도체 플레이트의 면적은 바람직하게는 6×2 cm2이다.
본 발명의 제1 태양의 TPV 셀은 음영/줄 손실뿐만 아니라 복사 반환도 고려한다. 따라서 트레이드오프는 음영/줄 손실/복사 반환이 된다.
따라서, 언급된 구성에 따르면 전면 접촉 핑거 스트립에 의해 수집된 광전류는 전기 연결을 통해 전면 버스바 베이스 스트립으로 전달되고 작은 줄 손실로 반도체 플레이트에서 추출된다.
일 실시양태에서 열광전지는 다음을 포함한다:
- 후면과 전기 전도성 층 사이에 위치한 미러 - 국부화된 전기 전도성 스트립은 다음과 같이 구현된다:
- 후면과 미러 사이에 배열된 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립, 및
- 후면과 미러 사이에 배열된 복수의 후면 접촉 핑거 스트립 - 후면 접촉 핑거 스트립은 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립과 교차하고 상기 후면 버스바-베이스 스트립 및 상기 반도체 플레이트의 후면과 전기적으로 접촉하도록 배열되고,
미러는 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립 위에 배치된 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 적어도 하나의 채널은 상기 후면 버스바 베이스 스트립과 상기 전기 전도성 층 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 중간 전기 전도성 재료로 채워짐.
이 실시예에서 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립과 후면 접촉 핑거 스트립은 후방 접촉 그리드를 형성한다. 또한, 적어도 하나의 3차원 전면 버스바와 전면 접촉 핑거 스트립은 3차원 전면 접촉 그리드를 형성한다.
이 문서 전체에 걸쳐 그리드는 제1 방향으로 배치된 이격된 스트립과 제2 방향으로 배치된 이격된 스트립의 네트워크로 이해되어야 하며, 여기서 제1 방향의 스트립은 제2 방향의 스트립과 교차하며, 교차점은 직교하거나 직교하지 않는다.
본 발명은 서로 다른 적절한 두께의 다중 그리드를 사용한다. 이것은 유리하게 셰이딩/줄 손실 트레이드오프에서 합리적인 개선을 생성한다.
위에서 설명한 그리드에 사용된 금속은 공기 중에서 자연적으로 높은 반사율을 나타내지만, 반도체가 투명한 파장 범위에 대해 높은 굴절률의 반도체에 증착되면 공기/금속 반사율이 현저히 감소한다.
따라서 전기 전도성 층은 두 가지 다른 역할을 한다: 하나는 전도에 의한 측면 줄 손실이 무시할 수 있는 2차원 후면 연결이고 다른 하나는 백열 본체를 포함하는 공동 쪽으로 도달하는 대부분의 광자의 반사이다.
일 실시예에서, 미러는 복수의 유전체 층을 포함하고, 근적외선 및 중적외선 광자를 덮는 방사선의 반구 입사에 대한 넓은 스펙트럼 범위에서 일반적으로 0.999보다 높은 매우 높은 반사율을 제공하도록 구성된다. 복수의 유전층은 서로 다른 두께를 가질 수 있고 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 이 실시예에서 유전층 세트의 두께는 약 200㎛일 수 있다.
일 실시예에서, 미러는 적어도 하나의 광자 결정, 바람직하게는 복수의 광자 결정을 포함한다. 바람직하게는, 복수의 광자 결정은 백열원으로부터 등방성 입사 방사선을 반사하기 위한 등방성 반사, 및 넓은 범위의 파장에서 매우 높은 반사를 제공하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 전지는 바람직하게는 그들 사이에서 평행한 복수의 후면 버스바 베이스 스트립을 포함하고, 미러는 복수의 후방 버스바 베이스 스트립 위에 배치된 복수의 채널을 포함하며, 각 채널은 대응하는 후면 버스바 베이스 스트립과 전기 전도성 층 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 중간 전기 전도성 재료로 채워진다. 바람직하게는, 후면 버스바 베이스 스트립은 균일하게 이격된다.
일 실시예에서, 열광전지는 후면을 덮고 있는 후면과 전기 전도성 층 사이에 배열된 후면 전반사층을 포함하고, 국부적인 전기 전도성 스트립은 복수의 비교차 창으로 구현되며, 후면과 전기 전도성 층 사이에 전기적 접촉을 제공하는 복수의 후면 접촉 핑거 스트립을 일치시키기 위해, 바람직하게는 에칭에 의해 만들어지고 약 5㎛의 너비를 가지며 후면 반사 방지 층에 배열되고 전기 전도성 층의 재료로 채워진다. 본 실시예에서, 전기 전도성 층은 후면 반사 방지 층과 함께 미러을 구성한다. 일 실시예에서, 전기 전도성 층은 반사율이 약 0.98인 고반사율 금속 층, 바람직하게는 금 또는 은으로 형성되며, 절연 반사 방지 층에 의해 반도체와 분리되어 미러을 구성한다. 미러의 총 두께(전기 전도성 및 반사 방지층 포함)는 바람직하게는 약 3.5 ㎛이다(바람직하게는 약 3 ㎛의 두께를 갖는 전기 전도성 층 및 약 0.5 ㎛의 두께를 갖는 반사 방지 층이 있음). 이러한 치수로 인해 전기 전도성 층이 창을 통해 반도체 플레이트과 접촉할 수 있다. 반사 방지 층은 금속 층이 반도체 후면과 전기적으로 접촉하여 복수의 접촉 핑거를 형성하도록 복수의 스트립 형상 창에 의해 관통된다. 이 실시예에서 후면 버스바는 필요하지 않다. 유전 미러 및 반사 방지층으로 덮인 고반사 금속층을 포함하는 실시예의 비교는 상세한 설명에서 제공된다.
따라서, 반사 방지 층은 증착된 금속 미러, 바람직하게는 은 또는 금 미러을 유리하게는 미사용 광자를 뜨거운 공동으로 다시 반사시키기 위한 우수한 미러로 만들며, 이는 전면 버스바의 광 흡수를 크게 줄이고 전자적 유익한 기능을 제공한다.
일 실시예에서, 반도체 플레이트의 전면 및 후면은 경면 연마된다. 실리콘 PV 전지에서 표면을 텍스처링하여 소위 빛 제한을 강화하는 것이 일반적이다. 따라서 빛의 광자는 텍스처링된 실리콘으로 들어가 반도체 플레이트의 벽에 부딪히기 시작하고 실리콘의 한계 각도(arcsin(1/n);n: 굴절률) 내에서 표면에 부딪힐 때까지 떠날 수 없으며, 이것은 실리콘 내부의 광자 경로를 증가시키고 실리콘 전자 밴드갭에 가까운 에너지로 불완전하게 흡수된 광자의 흡수를 돕는다. 그러나 이에 대한 대응으로 광전류를 생성할 수 없는 광자의 밝기(단위 면적당 및 스테레오 라디안당 와트)의 엄청난(n2~16배) 증가로 이어진다. 대조적으로, 연마된 면은 후면의 요소에 의해 반사되는 반도체 내부의 광자 원뿔을 형성하고 일정한 밝기로 이어지는 여러 번 앞뒤로 바운스되는 전면을 향해 두 번째 원뿔을 생성한다(Yablonovitch, E., Cody, G.D.: Intensity enhancement in textured optical sheets for solar cells. Electron Devices, IEEE Transactions on 29(2), 300-305 (1982); Luque, A.: Coupling Light to Solar Cells. In: Prince, M. (ed.) Advances in Solar Energy. vol. 8, pp. 161-230. ASES, Boulder (CO) (1993)).
일 실시예에서, 접촉 핑거 스트립은 교차하지 않는 스트립이고, 바람직하게는 서로 평행하게 배열되고 바람직하게는 버스바 베이스 스트립에 수직으로 배열된다. 바람직하게는, 접촉 핑거 스트립은 균일하게 이격된다. 특히, 일 실시예에서, 전면 접촉 핑거 스트립은 서로 실질적으로 평행하고/하거나 후면 접촉 핑거 스트립은 서로 실질적으로 평행하다.
일 실시예에서, 버스바 베이스 스트립은 바람직하게는 접촉 마스크를 통해 반도체 플레이트의 대응하는 면에 형성된다. 그러나 다른 표준 포토리소그래피 절차를 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 접촉 핑거 스트립은 바람직하게는 리프트 오프 마이크로전자 기술에 의해 반도체 플레이트의 대응하는 면에 증착된다. 그러나 다른 표준 포토리소그래피 절차를 사용할 수 있다.
버스바 베이스 스트립은 바람직하게는 은으로 만들어진다. 너비는 제조 가능성 제한에 의해 결정된다; 어떤 경우에는 50㎛가 양면에서 합당한 값일 수 있다. 이들의 두께는 바람직하게는 현재 약 3㎛인 제조 가능성에 의해 허용되는 두께이다. 이들의 간격은 일 실시예에서 약 6mm이다.
전면 버스바 베이스 스트립에 기대어 있는 전도성 와이어의 직경은 일반적으로 스트립의 너비보다 크다. 일 실시예에서, 와이어는 구리로 만들어진다.
접촉 핑거 스트립은 바람직하게는 은으로 만들어진다. 이들의 두께는 바람직하게는 현재 약 3㎛인 제조 가능성에 의해 허용되는 두께이다. 그들의 폭은 바람직하게는 제조 가능성이 허용하는 한 좁은 것으로, 현재 약 5㎛이다. 이들의 간격은 일 실시예에서 약 6mm이다.
일 실시예에서, 전면 버스바 베이스 스트립은 전면 접촉 핑거 스트립보다 더 넓고 전기 전도성 와이어는 전면 버스바 베이스 스트립보다 더 넓고 더 두껍다.
바람직한 실시예에서, 버스바 베이스 스트립은 반도체 플레이트의 전체 폭을 따라 연장된다.
바람직한 실시예에서, 전면 접촉 핑거는 반도체 플레이트의 전체 길이를 따라 연장된다.
한 실시양태에서, 열광전지는 다음을 포함한다:
- 적어도 하나의 전면 반사 방지 스트립 - 전면 반사 방지 스트립은 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고 전면과 전면 버스바-베이스 스트립 사이에 배열됨, 및/또는
- 적어도 하나의 후면 반사 방지 스트립 - 후면 반사 방지 스트립은 적어도 하나의 유전층을 포함하고 후면과 후면 버스바 베이스 스트립 사이에 배열됨.
전기 전도성 스트립 또는 층에 인접한 반사 방지 스트립 또는 층은 이 문서 전체에서 상기 반도체의 투명도 임계값 이상의 파장을 갖는 반도체 내부의 복사를 가능한 한 많이 반사하도록 두께가 계산된 하나 이상의 유전체 스트립 또는 층으로 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 전지는 전면 버스바 베이스 스트립에 의해 덮인 영역을 제외하거나 전체에서 전면에 배치된 반사 방지 코팅을 포함한다.
특정 실시양태에서, 열광전지는 바람직하게는 그들 사이에 평행한 복수의 전면 버스바 베이스 스트립, 및 복수의 전기 전도성 와이어를 포함하며, 각각의 전기 전도성 와이어는 대응하는 전면 버스바 베이스 스트립 상에 배치된다. 바람직하게는, 전면 버스바 베이스 스트립은 균일하게 이격되어 있다.
특정 실시예에서, 전기 전도성 와이어는 3차원이고, 바람직하게 전기 전도성 와이어는 전면 접촉 핑거 스트립의 단면적의 적어도 3000배의 단면적을 가지며, 이는 유리하게는 전지의 더 높은 효율을 허용한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함하는 반도체 플레이트는 또한 다중 접합 태양 전지를 형성하기 위해 복수의 접합을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 열광전지는 열광전지의 후면에 부착된 냉각 요소를 포함하고, 후면은 전기 전도성 층이 위치하는 열광전지의 측면이다. 냉각 요소는 열을 냉각제 유체로 전달하도록 구성된다.
본 발명의 제2 측면에서, 본 발명의 제1 측면의 임의의 실시양태에 따른 하나 이상의 열광전지를 포함하는 모듈이 정의된다.
일 실시예에서, 모듈은 생산된 전기의 사용을 위한 편안한 전류 및 전압 레벨을 얻기 위해 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 열광전지를 포함한다.
일 실시예에서 모듈은 열광전지가 적당한 온도에서 작동할 수 있도록 냉각하는 수단을 포함하며, 그렇지 않으면 효율을 잃을 수 있고 심지어 가까이에 위치한 열원에 의해 손상을 입을 수도 있다.
일 실시예에서 모듈은 기계적 및/또는 온도 손상에 대한 보호 요소를 포함한다.
일 실시예에서, 모듈은 복수의 열광 전지, 제1 단부 홀더, 제2 단부 홀더 및 적어도 하나의 중간 홀더를 포함하고;
제1 단부 홀더, 제2 단부 홀더 및 중간 홀더는 전기 전도성이고;
열광 전지는 제1 단부 홀더 및 중간 홀더 상에 배치되고 부착되고;
상기 중간 홀더는 일 단부에 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 열광전지의 전면 버스바-베이스 스트립에 정렬된 복수의 노치를 포함하고;
제 1 단부 홀더는 제 1 외부 연결부로서 구성된 기다란 부분을 포함하고;
제2 단부 홀더는 제2 외부 연결부로서 작용하도록 되어 있고;
전기 전도성 와이어는 홀더의 노치를 따라 배열되어, 홀더 상에 배치된 열광전지의 전기 전도성 와이어가 인접한 홀더의 플랜지에 연결된다.
모듈의 이 실시예에서, 동일한 홀더에 배치된 열광전지는 전기적으로 병렬로 연결되는 반면, 인접한 홀더의 열광전지는 전기적으로 직렬로 연결된다. 첫 번째 끝 홀더와 두 번째 끝 홀더는 모듈의 외부 연결을 제공한다.
모듈을 달성하기 위한 첫 번째 작업은 TPV 장치 홀더를 제공하는 작업이다. 홀더의 길이는 TPV 전지 중 하나 또는 여러 개를 유지하기 위해 TPV 전지 길이의 배수인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, TPV 전지는 바람직하게는 땜납 금속 및/또는 전도성 접착제에 의해 홀더에 부착되고, 따라서 동일한 홀더의 모든 TPV 전지와 병렬로 연결된다.
홀더는 지지 플레이트로서 구현될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 중간 홀더 및 제2 단부 홀더는 바람직하게는 광기전 전지를 수용하도록 의도된 부분에 실질적으로 수직인 측면 중 하나에 플랜지를 포함한다.
일 실시예에서, 홀더는 금속, 바람직하게는 금속 시트, 특히 구리, 코바르, 인바 또는 반도체의 열 팽창과 더 잘 일치하도록 작은 열 팽창을 갖는 임의의 다른 합금으로 만들어진다.
바람직하게는, 모듈은 복수의 중간 홀더를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 플랜지 에지는 한 세트의 홈 또는 노치, 바람직하게는 병렬로 연결된 TPV 전지 각각에 대한 전기 전도성 와이어당 하나씩을 포함한다.
바람직하게는, 홈 또는 노치의 두께는 전기 전도성 와이어가 이러한 노치를 통과할 수 있도록 하는 전기 전도성 와이어 직경의 두께이다.
따라서 전기 전도성 와이어는 버스바 베이스와 정렬된 모든 노치를 통과한다. 이 작업에서 전기 전도성 와이어는 버스바 베이스와 그리드를 형성하는 홈에 결합되어 모든 TPV 전지를 병렬로 연결한다.
특정 실시예에서, 홀더의 외부 측면에서 플랜지에 인접한 위치에서 전기 전도성 와이어를 절단함으로써, 상기 홀더는 직렬로 연결되어 병렬/직렬 TPV 전지의 집합체를 형성할 것이다.
일 실시예에서, 모듈은 홀더에 부착된 냉각 수단, 즉 특히 제1 단부 홀더, 제2 단부 홀더 및/또는 중간 홀더에 부착된 냉각 요소를 더 포함한다. 바람직하게는, 냉각 요소는 모듈의 복수의 홀더에 대응하는 면적으로 치수가 결정된다. 바람직하게는, 냉각 요소는 전지로부터 물과 같은 냉각제 유체로 열을 전달하도록 구성된다.
일 실시예에서, 냉각 요소는 우수한 열 전도체인 비전도성 재료의 시트로 절연된다.
특정 실시예에서, 모든 TPV 전지가 홀더와 연결될 때, 상기 홀더는 전기 접촉을 방지하며 냉각 수단에 연결될 것이다. 이를 위해 전기 절연체 시트가 홀더와 냉각 수단 사이에 위치하여 전기적으로 절연된다. 전기 절연 시트도 좋은 열전도율을 보여야 한다.
일 실시예에서, 냉각 요소는 양호한 열 전도를 갖는 접착제로 홀더에 부착되며, 바람직하게는 인접 홀더의 직렬 절연을 보존하기 위해 상기 홀더 사이에 좁은 갭을 남겨둔다.
발명의 제 3 측면에서, 에너지 저장 시스템은 본 발명의 제1 측면에 따른 적어도 하나의 열광전지 및 내부에 백열 물질을 수용하도록 구성된 백열 공동을 포함하고; 백열 공동은 창을 갖는 벽을 포함하고 열광전지는 창에 부착된다.
현재 에너지 저장 시스템과 관련하여 다섯 가지 중요한 파워 플럭스 개념을 고려해야 한다.
- 입력 복사 파워 플럭스 Pi(단위 면적당 와트, 종종 스테판-볼츠만 법칙에 의해 계산됨),
- 추출된 전력 플럭스 Pe,
- 냉각 수단에 의해 PV 전지로부터 제거되고 차가운 흐르는 물로의 열의 전달인 열 파워 플럭스 Pt
- 공동의 열 누출을 포함하여 원치 않는 열 손실인 파워 플럭스 Pl.
TPV 전지에서 입사 방사선 플럭스 Pr의 일부는 반사되거나 창을 통해 백열 공동으로 되돌아간다. 다음 관계가 성립한다고 가정한다.
Figure pct00005
(1)
Pl = 0이면 백열 공동이 이상적이며 계산된 TPV 효율은 TPV 전지의 효율이 된다.
다음 정의 및 관계도 고려된다.
Figure pct00006
(2)
여기서 Pe는 0(단락 또는 개방 회로의 PV 전지)에서 최대값으로 수정될 수 있다.
추가로:
Figure pct00007
(3)
는 전기를 생산할 때 열 저장고에서 낭비되는 열 파워이다.
Figure pct00008
,
Figure pct00009
인 모듈에서 Pw는 TPV 전지에서 추출된 전력에 따라 변하지 않기 때문에 전력 추출은 항 Pt를 줄여 PV 셀의 냉각에만 영향을 미치고 낭비 전력 Pw에는 아니다.
본 발명의 제4 측면에서, 본 발명의 제1 측면의 임의의 실시양태에 따른 열광전지를 제조하는 방법이 정의되고, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 전면 및 후면을 갖고 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함하는 반도체 플레이트를 제공하는 단계,
b) 전면을 처리하는 단계로서, 전면을 처리하는 단계는 다음 단계를 포함한다:
- 전면에 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립을 증착하는 단계로서, 전면 버스바 베이스 스트립은 전기 전도성인 단계,
- 전면에 복수의 전면 접촉 핑거 스트립을 증착하고, 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립과 교차하고 상기 전면 버스바-베이스 스트립 및 반도체 플레이트과 전기적으로 접촉하는 단계로서, 복수의 전면 접촉 핑거 스트립은 전기 전도성 물질로 만들어진 단계,
- 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립에 적어도 하나의 전기 전도성 와이어를 배치하는 단계,
c) 후면을 처리하는 단계로서, 후면을 처리하는 단계는 다음 단계를 포함한다:
- 상기 후면에 전기 전도성 층을 증착하는 단계.
적어도 하나의 전면 버스바-베이스 스트립 상에 적어도 하나의 전기 전도성 와이어를 배치하는 단계는 전지를 제조할 때 수행된다.
그러나, 모듈을 달성하기 위해 제조가 수행되는 경우, 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립 상에 적어도 하나의 전기 전도성 와이어를 배치하는 상기 단계는 상기 모듈의 제조의 후속 단계에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 방법은 전면 버스바 베이스 스트립에 의해 덮이지 않는 전면 상의 영역 상에 반사 방지 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. 반사 방지 코팅은 반도체에 의해 흡수된 광전류 생성 방사선의 반사, 즉 투명도 임계값 미만의 방사선을 감소시켜 광전류를 증가시킨다.
바람직한 실시예에서, 반사 방지 코팅은 두께가 최적화된 상이한 굴절률의 유전체 재료의 1개 또는 2개의 층을 포함한다(예를 들어, Born, M. et al.: Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford( 1975)). 이러한 층이 전면 버스바 베이스 스트립에 증착되는 것을 방지하는 것이 편리하다. 이를 위해 전면 버스바 베이스 스트립을 증착하는 데 사용되는 접촉 마스크의 거의 음수인 접촉 마스크가 사용될 수 있다: 이 접촉 마스크는 일련의 얇은 금속 스트립 모양을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 반사 방지 코팅은 반도체 플레이트의 전면의 대부분을 차지하며, 전면 버스바 베이스 스트립을 제외하고 전면 접촉 핑거 스트립을 덮는다. 예를 들어 포토리소그래피와 같은 다른 마이크로전자 절차도 사용될 수 있다. 전면에 반사 방지 코팅을 적용하는 이 단계는 전면 버스바 와이어를 배치하기 전에 수행될 수 있다.
방법의 실시양태에서, 단계 c)는 다음을 포함한다:
- 전기 전도성 층을 제공하기 전에, 후면에 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립을 증착하는 단계로서, 후면 버스바 스트립은 전기 전도성인 단계,
- 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립과 교차하고 후면 버스바 베이스 스트립 및 반도체 플레이트와 전기적으로 접촉하는 복수의 후면 접촉 핑거 스트립을 증착하는 단계로서, 후면 접촉 핑거 스트립은 전기 전도성 재료로 제조되는 단계,
- 복수의 유전체 층을 증착하고 후면 접촉 핑거 스트립 및 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립을 덮음으로써 미러를 제공하는 단계,
- 하나 이상의 후면 버스바 베이스 스트립 위에 배치된 하나 이상의 채널을 미러에서 파는 단계,
- 적어도 하나의 채널을 중간 전기 전도성 재료로 채우는 단계,
- 전기 전도성 층으로 미러를 덮는 단계,
여기서, 적어도 하나의 채워진 채널 내의 중간 전기 전도성 재료는 후면 버스바 베이스 스트립과 전기 전도성 층 사이의 전기 접촉을 일치시킴.
이 실시예에 따르면, 후면의 채널을 개방한 후, 채널은 전기 전도성 재료, 바람직하게는 인듐과 같은 가단성 금속, 또는 유사한 가단성을 갖는 저융점 전도성 본딩 페이스트로 채워진다. 필요한 경우 채널을 더 쉽게 채우도록 플레이트에 열을 가할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 노즐로 전도성 페이스트를 주입하는 것과 같이, 채널을 전기 전도체로 채우는 어떠한 방법도 사용할 수 있다.
이 실시예에서 후면 버스바 베이스 스트립과 적어도 하나의 채널을 채우는 전기 전도성 재료는 함께 연속적인 전기 전도성 층, 바람직하게는 금속과 접촉하도록 구성된 후면 버스바를 형성하여, 열광전지의 후면 전극을 형성한다. 전기 전도성 층은 바람직하게는 높은 반사율의 재료, 예를 들어 은으로 만들어져 유전체 미러의 반사율을 향상시킨다.
미니 밀링 또는 톱 웨이퍼 다이싱 기계를 사용하는 것 외에도 채널은 레이저, 이온 드릴 또는 다른 방법으로 파낼 수 있다.
방법의 또 다른 실시양태에서, 단계 c)는 다음을 포함한다:
- 전기 전도성 층을 제공하기 전에 전체 후면을 덮는 후면 반사 방지 층을 증착하는 단계,
- 후면 반사 방지층을 천공하여 복수의 창을 형성하는 단계,
- 반사 방지층의 뒷면에 금속층을 증착함으로써 전기 전도성 층을 제공하는 단계로서, 전기 전도성 층의 재료는 후면과 전기 전도성 층 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 복수의 창을 통과하는 단계.
이 실시예에 따르면, 후속적으로 증착될 층, 바람직하게는 금속의 반사율을 증가시키도록 의도되어, 반사 방지 층이 전체 후면 상에 증착된다. 그런 다음 금속을 증착하기 전에 반사 방지 층에 스트립 모양의 창을 형성하여 후면 접촉 핑거를 형성한다. 이것은 표준 포토리소그래피 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 마지막으로, 예를 들어 은과 같은 전기 전도성 층이 플레이트의 전체 후면 표면에 증착되어 그 대부분에 미러를 형성하고 또한 창을 통해 후면 접촉 핑거를 형성한다. 이렇게 형성된 백미러는 반사 방지층에 의해 반사율이 향상된다. 유리하게는, 이 실시예에서 미러와 후면 접촉 핑거를 생성하기 위해 정확한 정렬이 필요하지 않다.
바람직한 실시예에서 복수의 전면 및 후면 버스바 베이스 스트립이 증착된다.
일 실시예에서, 버스바 베이스 스트립은 바람직하게는 접촉 마스크를 통해 반도체 플레이트의 대응하는 면에 증착된다. 그러나 다른 표준 절차를 사용할 수 있다.
한 실시양태에서, 방법은 다음 단계를 추가로 포함한다:
적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립을 증착하기 전에, 전면에 적어도 하나의 전면 반사 방지 스트립을 증착하는 단계로서, 전방 반사 방지 스트립은 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 적어도 하나의 전방 버스바 베이스 스트립은 상기 전방 반사 방지 스트립 상에 증착되는 단계, 및/또는
적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립을 증착하기 전에, 후면에 적어도 하나의 후면 반사 방지 스트립을 증착하는 단계로서, 후방 반사 방지 스트립은 적어도 하나의 유전층을 포함하고, 하나 이상의 후방 버스바 베이스 스트립은 상기 후방 반사 방지 스트립 상에 증착되는 단계.
바람직한 실시예에서 전반사 스트립은 각 면의 버스바 베이스 스트립과 반도체 사이에 증착되며, 가능하게는 전반사 및 버스바 베이스 스트립을 위한 동일한 접촉 마스크로 증착되지만, 임의의 다른 표준 포토리소그래피 절차가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 접촉 핑거 스트립은 바람직하게 리프트 오프 마이크로 전자 기술에 의해 반도체 플레이트의 양면에 증착된다. 그러나 다른 표준 포토리소그래피 절차를 사용할 수 있다.
버스바 베이스 스트립은 바람직하게는 은으로 만들어진다. 너비는 제조 제한 사항에 따라 결정된다. 일반적으로 50㎛는 양면에서 합리적인 값이다. 이들의 두께는 바람직하게는 제조 가능성에 의해 허용되는 두께, 현재 약 3㎛이고, 일 실시예에서 이들의 간격은 약 6mm이다.
일 실시예에서, 전면 버스바 베이스 스트립에 기대어 있는 전도성 와이어는 구리 또는 주석 도금된 구리로 만들어진다.
접촉 핑거 스트립은 바람직하게는 은으로 만들어진다. 그들의 두께는 바람직하게는 제조 가능성에 의해 허용되는 두께로서, 현재 약 3㎛이다. 그들의 폭은 바람직하게는 제조 가능성에 의해 허용되는 만큼 좁고, 현재 약 5㎛이다.
명세서에 기술된 모든 특징(청구범위, 설명 및 도면 포함) 및/또는 기술된 방법의 모든 단계는 상호 배타적인 특징 및/또는 단계의 조합을 제외하고는 임의의 조합으로 조합될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징과 이점은 도면을 참조하여 단지 예로서 제공되고, 이에 제한되지 않는 본 발명의 바람직한 실시양태로부터 명백해지는 본 발명의 상세한 설명의 관점에서 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열광전지의 상부로부터의 3차원 도면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열광전지의 바닥에서 본 3차원 분해도를 도시한다.
도 3은 하나의 와이어에 수직인 평면에 의한 열광전지의 일 실시예의 부분 단면도를 도시한다.
도 4는 전면 또는 후면 접촉 핑거 스트립을 따라 하나의 와이어에 수직인 평면에 의한 열광전지의 일 실시예의 부분 단면을 도시한다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 실시예에 대응하는 열광 전지의 후면 접촉 핑거 스트립에 수직인 평면에 따른 부분 단면 및 분해도에서의 동일한 부분 단면을 도시한다.
도 6은 동일한 반도체 웨이퍼에서 제조된 직사각형 열광전지를 보여준다.
도 7은 두 개의 인접한 지지판에 부착된 두 개의 인접한 열광전지 어셈블리의 세부 사항을 보여준다(단면도).
도 8은 이제 와이어 중 하나를 포함하는 그림 7에 표시된 어셈블리의 단면을 보여준다.
도 9는 일점쇄선을 통과하는 법선 평면을 따라 만들어진 도 8의 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 10은 인접한 여러 열광전지의 어셈블리 단면을 보여준다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 열광 시스템을 도시한다.
도 12는 실리콘 융점(1410°C 또는 1683.15K)의 온도에서 백열 흑체의 파워 스펙트럼 밀도를 진공에서의 파장 함수로 보여준다. 세로 좌표는 (W/cm2)/m로 표시되고 가로 좌표는 m으로 표시된다.
본 발명의 실시예에 따른 열광전지(1)가 도 1 내지 10에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 열광전지(1)는 반도체 플레이트(2), 여러 개의 전면 버스바 베이스 스트립(3), 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4), 3차원 버스바를 형성하는 전면 버스바 베이스 스트립(3) 상단의 여러 전기 전도성 와이어(5), 및 반도체 플레이트(2)의 후면(2.2)과 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 층(9, 15)을 포함하고, 상기 접촉은 고도로 국부화된 전기 전도성 스트립(7)으로 제한된다.
도 1은 본 발명의 실시예 중 하나를 도시한다. 반도체 플레이트(2)는 전면(2.1)과 후면(2.2)을 가지며, 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함하지만, 도시되지 않은 상이한 반도체 층에서 여러 접합 및 이종 접합의 포함도 가능하다. 일 실시예에서 반도체 플레이트(2)은 게르마늄으로 만들어진다. 바람직하게는 폭이 약 50㎛인 여러 전면 버스바 베이스 스트립(3)이 전면(2.1)에 배치된다. 이 실시예에서, 전면 버스바 베이스 스트립(3)은 반도체 플레이트(2)로부터 전면 버스바 베이스 스트립(3)을 전기적으로 절연시키는 반사 방지 스트립(10)의 상부에 배치된다. 바람직한 실시예에서 폭이 각각 약 5㎛인 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4)은 금속과 같은 전기 전도성 재료로 만들어지며 전면 버스바 베이스 스트립(3)과 교차하고 전기적으로 접촉하도록 배열된다. 또한, 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4)은 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3) 및 반도체 플레이트(2)의 전면(2.1)과 전기적으로 접촉하도록 배열된다. 바람직하게는 직경이 약 3mm인 전기 전도성 와이어(5)는 그들과 정렬되어 완전한 3차원 버스바를 형성하는 대응하는 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 배치된다.
열광 전지(1)의 후면(2.2)은 도 2의 분해도에 도시되어 있다. 특정 실시양태에서, 이는 전기 전도성 스트립의 실시양태로서 바람직하게는 각각 약 5㎛ 너비의 후면 접촉 핑거 스트립(7)을 포함하며, 반도체 후면(2.2)과 전기적으로 접촉하고,바람직하게는 약 50㎛ 너비의 여러 후면 버스바 베이스 스트립(6)을 가로지르고 전기적으로 접촉한다. 일부 바람직한 실시예에서 후방 버스바 베이스 스트립(6)은 유전체 반사 방지 스트립(8)에 의해 반도체 플레이트(2)로부터 전기적으로 절연된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서 미러(14)는 미러(14)와 반도체 플레이트(2) 사이에서 복수의 후면 접촉 핑거 스트립(7)을 둘러싸는 반도체 플레이트(2)의 후면(2.2) 상에 증착된다. 후면 접촉 핑거 스트립(7)은 복수의 절연 유전체 층으로 만들어지기 때문에 미러(14)와 전기적으로 접촉하지 않는다. 일 실시예에서, 미러(14)는 두께가 약 200㎛이다. 채널(13)은 미러(14)에 파여 있고, 후면 버스바 베이스 스트립(6)에서 미러(14)를 여러 부분(14)으로 분리하며, 이는 도 2에서 더 잘 볼 수 있다. 이들 채널(13)은 전도성 물질로 채워지고 전기 전도성 층(15)은 미러(14)의 부분과 전도체로 채워진 채널(13)이 전기 전도성 층(15)과 접촉하도록 위치되어, 후면 전극으로서 작용하는 바람직하게는 금속인 상기 층(15)을 후면 버스바 베이스 스트립(6) 및 또한 반도체 플레이트(2)에 연결한다. 이 연결은 직접 연결되지 않고 후면 접촉 핑거 스트립(7)을 통해 이루어진다.
본 발명에 따른 열광전지(1)는 백열원의 복사를 받고 많은 양의 미사용 복사를 백열원으로 되돌릴 수 있다. 고유하지는 않지만 바람직한 실시예에서, 백열원은 용융 실리콘일 수 있지만(바람직하게는 합체에서 고체 및 액체 상을 가짐), 많은 다른 합금이 매우 매력적일 수 있다. 금속 규소(초정제 아님)는 매우 저렴하고 융해 잠열이 매우 높으며(50.55kJ/mol, 대부분의 재료보다 약 50% 높음) 붕소와 혼합하면 현저히 증가할 수 있다. Si의 융점은 1410°C이며 붕소를 첨가하면 감소한다. 열광발전에 의한 에너지 저장 및 회수에 매력적인 재료이다. 그러나 용융 철(융해 잠열, 13.8kJ/mol, 융점, 1538°C, 두 데이터 모두 순철에 대한 데이터)과 그 합금에서 열을 전기로 변환하는 것은 오늘날 경제적인 관심 대상이 될 수 있다.
열광 전지(1)의 반도체 플레이트(2)는 Ge 또는 유사한 밴드갭을 갖는 여러 다른 재료로 만들어질 수 있다. 밴드갭이 약 0.7 eV인 반도체 중에서 Ge(0.67 eV), GaSb(0.726 eV) 또는 InGaAs(가변 밴드갭, In0.58Ga0.42As의 경우 0.7 eV) 또는 둘 다 이러한 반도체가 에피택셜하게 성장할 수 있는 GaSb 결정의 격자 상수에 맞게 조정된 조성과 밴드갭이 다른 두 개의 InGaAsSb 반도체 영역을 가진 이중 접합 장치도 있다. 그러나 매우 고품질의 유전체 미러는 또한 백열 물질의 스펙트럼에 잘 적응되지 않는 물질의 사용을 허용한다. Si 셀을 사용할 수 있으며 매우 저렴하다는 장점이 있다. Ge 반도체 플레이트는 공간 및 집광기 전지에 사용되는 삼중 접합 태양 전지의 구성 요소이기 때문에 Ge 반도체 플레이트를 일부 수정하면 삼중 접합 태양 전지 제조업체로부터 얻을 수 있기 때문에 Ge는 매력적이다.
설명된 바와 같이 두 반도체 면(2.1, 2.2)에 위치한 반사 방지 스트립(8, 10)은 전면 및 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6)과 반도체 플레이트(2)의 전기적 접촉을 방지한다. 이 접촉은 반도체 장치에서 전자-정공 재결합의 원인이 되어 열광전지(1) 전압을 감소시킨다. 그러나 추가로 반사 방지 스트립(8, 10)은 버스바 베이스 스트립(3, 6)에 의한 복사의 반사를 강화하여 흡수를 줄이는 역할을 한다. 분명히 흡수된 방사선은 복사원으로 되돌아갈 수 없다. 반사 방지 스트립(8, 10)의 두께는 투명도 임계값 이상의 복사를 가능한 한 많이 반사하도록 계산될 수 있다(Born, M. et al.: Principles of Optics. Pergamon Press, Oxford(1975)). 일 실시예에서, 반사 방지 스트립(8, 10)의 두께는 0.5㎛의 범위에 있다.
각 반사 방지 스트립(10, 8)에 인접하여 하나의 전면 또는 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6)이 배열된다. 이 실시예에서, 전면 및 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6)은 금속, 바람직하게는 은으로 만들어지고 전면 및 후면 반사 방지 스트립(10, 8)과 동일한 너비 및 약 3μm의 두께를 갖는다. 전방 및 후방 반사 방지 스트립(10, 8) 및 전방 및 후방 버스바 스트립(3, 6)은 동일한 접촉 마스크를 사용하여 반도체 플레이트(2) 상에 증착될 수 있다. 전면 버스바 베이스 스트립(3)의 목적은 와이어(5)에 대한 베이스 역할을 하고 와이어(5) 및 전면 접촉 핑거 스트립(4)과 전기적으로 접촉하는 것이고, 후면 버스바 베이스 스트립(6)의 목적은 후면 접촉 핑거 스트립(7) 및 채널(13)을 채우는 중간 도전성 재료와 채널을 통해 금속으로 만들어진 전기 전도성 층(15)과 전기적으로 접촉하는 것이다, 바람직한 실시예에서, 전면 및 후면 버스바 스트립(3, 6)은 그 전체 폭에 걸쳐 열광전지(1)를 따라 이어진다.
도 1 및 도 2의 실시예에서, 복수의 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)이 반도체 플레이트(2)의 양면(2.1, 2.2)에 배열되며, 바람직하게는 리프트오프 마이크로일렉트로닉 기술에 의해 증착된다. 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)은 반도체 플레이트(2)에 직접 증착되고 해당 면(2.1, 2.2)의 버스바 베이스 스트립(3, 6)에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)은 전면 및 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6)에 각각 수직이고 열광전지(1)의 전체 길이를 따라 이어지지만, 전면 및 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6)과 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7) 사이의 다른 교차 각도가 가능하다. 일 실시예에서 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)은 약 3㎛ 두께 및 약 5㎛ 폭이다. 바람직한 실시예에서 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)은 은으로 만들어진다.
도 1에서 셀 폭(L), 와이어 직경(d) 및 부스바 주기(ℓ)가 표시된다.
도 3 및 4는 열광 전지(1)의 일 실시예의 하나의 와이어(5)에 수직인 평면에 의한 부분 단면도를 도시한다. 도 3의 도면은 전면(2.1) 및 후면(2.2)에서 전면 또는 후면 버스바 베이스 스트립(3, 6) 부근에서 도 1의 부분 단면도에 해당할 수 있다; 단면 평면은 전면 또는 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)에 닿지 않는다. 도 4의 보기에서 평면은 또한 도면에 정렬된 것으로 표시된 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)과 교차한다. 그러나 전면 및 후면 접촉 핑거 스트립(4, 7)은 주기가 다를 수 있으며 정렬할 필요가 없다.
이 횡단면의 모든 요소는 지금 설명하는 예외를 제외하고 도 1 및 2와 관련하여 이미 설명되었다. 도 3 및 4에는 일반적으로 하나 이상의 유전체 층으로 만들어진 반사 방지 코팅(11)이 있다. 층의 두께(예: Luque, A.: Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration, Adam Hilger, Bristol(1989), Chap. 14 참조)는 적절하게 계산되고 최적화되는 것이 바람직하고, 그것들은 바람직하게는 0.1㎛ 두께의 범위에 있으며, 와이어(5)가 부착되기 전에 증착되어야 한다. 와이어(5)와 전면 버스바 베이스 스트립(3) 사이의 전기적 접촉을 용이하게 하기 위해 반사 방지 코팅(11)은 반사 방지 스트립(10, 8) 및 전면 버스바 베이스 스트립(3)을 증착하는 데 사용되는 마스크의 네거티브인 접촉 마스크를 통해 증착되거나, 대안적으로, 포토리소그래피 수단을 사용하여 코팅(11) 상에 윈도우를 만들 수 있다. 참조번호 12는 열광전지(1)의 외부를 나타내며; 그것은 공기일 수도 있고 예를 들어 실리콘으로 만들어진 투명하고 두꺼운 보호층일 수도 있다. 참조번호 16은 셀(1)을 지지판에 접착하여 모듈을 형성하기 위한 전기 전도성 페이스트를 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 대응하는 열광 전지(1)의 후면 접촉 핑거 스트립(7)에 수직인 평면에 대한 부분 단면도를 도시한다. 특히, 이 도면에는 열광전지(1)의 후면(2.2) 근처에 있는 3개의 후면 접촉 핑거 스트립(7) 주변의 섹터가 나와 있다. 이 절단 평면은 또한 도 3 및 4의 절단면에 수직이다. 이 실시예에서, 광기전 전지(1)의 후면(2.2)은 도 3 및 4의 실시예와 관련하여 설명된 것과 상이하다. 이 실시예에서 열광전지(1)는 반도체 플레이트(2)의 후면(2.2)에 증착된 후면 반사방지층(17)과 그 위에 에칭된 복수의 창(27)을 포함한다. 후면 반사 방지층(17)은 반도체 플레이트(2)의 후면(2.2) 전체를 덮으며 증착된다. 일반적으로 스트립 모양의 창(27)은 모든 두께의 후면 반사 방지층(17)을 포토리소그래피에 의해 에칭 제거하여 만들어진다. 미러는 전기 전도성 층(9), 바람직하게는 금 또는 은 층, 및 후면 반사 방지 층(17)에 의해 구현되고, 전기 전도성 층(9)의 물질로 채워진 후면 반사 방지 층(17)의 창(27)은 반도체 플레이트(2) 후면(2.2)와 전기 전도성 층(9)사이의 전기 접촉을 제공하는 후면 접촉 핑거 스트립(7)과 일치하며, 열광전지(1)의 후면 전극이 된다. 상기 전기 전도성 층(9)과 후면 반사 방지 층(17)에 의해 형성된 미러는 전기 및 열(16)의 전도성 접착제로 덮여 있어 열광전지(1)를 지지판에 붙인다(지지 플레이트는 그림 5a에 표시되지 않음).
앞서 설명한 것과 동일한 구성이 도 5b에 도시되어 있지만, 모든 개시된 요소의 인식을 용이하게 하기 위해 분해도로서 도시되어 있다.
본 발명에 따른 복수의 열광전지(1)는 고유한 반도체 웨이퍼(30) 상에서 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 적절한 pn 접합, np 접합 또는 이종 접합이 여러 광기전 전지(1)를 형성하도록 만들어진 사전 처리된 반도체 웨이퍼(30)가 사용된다. 도 6은 동일한 반도체 웨이퍼(30) 상에서 제조된 직사각형 열광전지(1)들을 도시한다.
여러 개의 열광전지(1)가 동일한 반도체 웨이퍼(30) 상에 제조되는 경우, 본 발명의 방법의 제조 단계는 바람직하게 웨이퍼(30)에 포함된 열광전지(1)에 대해 수행되고, 개별 열광전지(1)를 분리하기 위해 웨이퍼(30)에서 필요한 절단이 후속적으로 이루어진다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 열광전지(1)는 열광전지 모듈을 형성하기 위해 지지판(19)에 하나씩 또는 둘 이상의 그룹으로 고정될 수 있으며, 열광전지(1)는 지지판(19)에 의해 병렬로 연결된다. 바람직하게는, 열광 전지(1)는 전기 및 열 전도성 수지(16)를 사용하여 지지판(19)에 접착된다. 바람직하게는, 지지판(19)은 금속으로 만들어지고 병렬 연결된 열광 전지(1)의 길이의 합과 유사한 길이를 갖는다. 일 실시예에서, 각각 길이가 6cm인 2개의 게르마늄 열광전지(1)가 12cm의 총 플레이트 길이로 병렬로 연결된다. 지지판(19)의 폭은 열광전지(1)의 폭과 같으며, 예를 들면 2cm인 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 지지 플레이트(19)의 재료는 구리 또는 코바르와 같은 낮은 열팽창 계수를 갖는 임의의 합금이다. 이 지지 플레이트(19) 옆에는 후술하는 바와 같이 제1 지지 플레이트(19)와 직렬로 연결된 대응하는 열광 전지(1)를 갖는 인접한 지지 플레이트(19)가 있을 수 있다.
도 7은 2개의 인접한 지지 플레이트(19)에 부착된 2개의 인접한 열광전지(1)의 조립의 세부사항을 도시한다(단면도). 이 도면에서 두 개의 지지 플레이트(19)를 볼 수 있으며, 두 개의 열광전지(1)의 전기 전도성 층(15)이 열 및 전기 전도성 페이스트(16)를 사용하여 접착된다. 열 및 전기 전도성 페이스트(16)는 지지 ㅍ플레이트(19)를 열광 전지(1)에 접착 및 접촉시킨다. 지지 플레이트(19)의 일단에는 플랜지(25)가 설치되어 있다. 이 설명은 도 1-4에 개시된 것과 같은 유전체 미러를 갖는 열광전지의 실시예를 참조한다. 그러나, 동일한 설정이 도 5a-5b와 관련하여 개시된 바와 같이 금속 미러을 갖는 실시예에 적용가능하다.
도 8은 이제 와이어(5) 중 하나를 포함하는 도 7에 도시된 조립체의 단면을 도시한다. 와이어(5)는 반도체 플레이트(2)에 증착된 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 놓여 있으며, 전면 버스바 베이스 스트립(3)은 바람직하게는 이 도면에 도시되지 않은 전면 반사 방지 스트립에 의해 전기적으로 분리된다.
도 9는 도 8의 일점쇄선(22)을 통과하는 법선면을 가로질러 만들어진 도 8의 어셈블리의 단면도를 도시한다. 도 7 및 8은 일점쇄선(20) 및 (21) 각각에 의한 도 9의 절단부이다(엄밀히 말해서 도 8은 플랜지의 상단이 보이지 않아야 하기 때문에 라인 21로 절단되지 않는다). 도 8에서 와이어(5)는 절단(28)되어 두 개의 열광전지(1)를 직렬로 연결할 수 있다. 지지판(19)의 플랜지(25)와 플랜지(25)의 테두리에 만들어진 노치(18)는 도 9에서 볼 수 있다. 이 노치(18)를 통해 와이어(5)가 도입되고 결합됩니다. 노치(18)의 너비는 와이어(5)의 직경이다. 노치(16)의 깊이는 전선(5)이 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 놓이도록 하며(도 1-4 참조), 전면 버스바 베이스 스트립(3)이 교차할 때 전면 접촉 핑거 스트립(4)에 의해 두꺼워진다(도 4 참조).
일 실시예에서, 와이어(5)는 노치(18) 및 전면 버스바 스트립(3)의 일부 확대된 지점에서 플랜지(25)에, 또는 대안적으로 전체 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 연성 결합된다. 전체 모듈에 대한 본딩 공정이 완료되면 열광전지(1) 사이의 와이어(5)가 절단(28)되고, 따라서 도 8의 왼쪽에 있는 열광 전지(1)의 반도체 플레이트(2)의 전면(2.1)과 오른쪽의 열광 전지(1) 반도체 플레이트(2)의 후면(2.2)의 연결을 제공하며, 두 개의 지지 플레이트(19)에 포함된 열광전지(1)의 직렬 연결을 유발한다. 동일한 지지 플레이트(19) 상에 위치하는 열광전지(1)에 관하여, 후면 연결용 지지 플레이트(19)와 전면 연결용 지지 플레이트(19)의 플랜지(25)에 접합된 와이어(5)에 의해 병렬로 연결된다.
도 7 내지 도 9에서, 단순성을 위해 열광전지(1)의 일부 요소만이 도시된다. 그러나, 열광전지(1)는 본 발명에 따른 추가 요소를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 도 1 내지 도 4의 실시예에 따른 전기 전도성 층(15)이 도면에서 식별되었지만, 열광 전지(1)는 도 5의 실시예에 따르거나 본 발명의 임의의 실시예에 따를 수 있다.
도 10은 모듈이 형성될 수 있는 방법을 보다 자세히 나타내기 위해 인접한 여러 열광전지(1)의 조립 단면도를 보여준다. 이 도면은 주로 직렬로 연결된 열광전지(1)의 끝을 보여준다. 열광전지(1)는 지지판(19)에 평행하게 배치되고 연결된다. 와이어(5)는 전면 버스바 베이스 스트립(3)과 지지 플레이트(19)의 플랜지(25)의 노치(18)에 본딩되어 배치되며, 와이어(5)는 다음 지지 플레이트 플랜지의 오른쪽에서 절단(28)된다.
도면에서 가장 좌측의 지지판(19)은 플랜지가 없고, 열광전지(1)의 지지 플레이트(19) 외에 모듈의 제1전극(23)이 있으며, 예를 들어 원하는 길이로 보호 범위 밖으로 확장된 양극이다. 제1 전극(23)은 다른 모듈, AC/DC 변환기 또는 구현될 애플리케이션의 다른 요소에 대한 외부 연결을 만드는 데 사용된다. 모듈의 오른쪽에는 플랜지(19)가 있지만 열광전지가 없는 지지 플레이트가 열광전지(1)를 포함하는 가장 우측 지지 플레이트(19)의 와이어(5)에 연결 및 접합된다. 열광전지(1)가 없는 지지 플레이트는 모듈(24)의 제2 전극, 예를 들어 음극이며, 편리한 만큼 확장될 수 있다.
이 회로도 모듈에는 3개의 열광전지(1)만 표시된다. 일반적으로 실제 모듈에는 전극 사이에 편리한 전압, 예를 들어 수십 볼트 또는 그 이상이 달성될 때까지 더 많은 열광전지(1)가 있다. 일 실시예에서 모듈은 병렬로 연결된 2개의 열광전지(1)와 직렬로 연결된 60개의 지지 플레이트를 포함하여 6x2cm2의 열광전지 120개를 생성한다. 이 실시예에서 열광전지의 전체 면적은 120x12=1440cm2가 될 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 열광 시스템을 도시한다; 특히, 본 발명에 따른 열광전지(1) 및 백열 공동(41)을 포함하는 에너지 저장 시스템(40)을 도시한다. 공동(41)은 절연 벽(그림 11에서 점선 영역으로 표시됨)에 의해 제한된 상태로 남아 있는 복사를 방출하는 백열 본체 또는 재료(42)를 포함한다. 벽은 방사선이 공동을 빠져나갈 수 있는 창(43)을 포함한다. 열광전지(1)는 창(43)에 부착되어 방출된 복사를 받는다.
사용시, 열광전지(1)는 공동(41)의 창(43)을 통해 방출된 등방성 복사를 전력으로 변환하고 사용되지 않은 다량의 복사를 캐비티 창(43)으로 되돌린다. 열광 전지(1)에 부착된 냉각 요소(44)는 온도를 낮게 유지하는 데 필요한 열을 냉각제 유체(예: 물)로 전달하여 열광 전지(1)를 주변 온도와 가까운 온도로 유지하고, 따라서 열광전지(1)를 주변 온도에 가깝게 유지하고 광전지 장치로서 반도체 플레이트의 효과적인 작동을 촉진한다. 도면의 화살표는 공동(41)에 열을 주입하는 모든 방법을 나타낸다. 전기와 열 파워를 각각 추출하기 위해 전선과 수도관이 포함되어 있다. 하나의 열광전지가 도면에 개략적으로 도시되어 있지만, 복수의 열광전지 및/또는 본 발명에 따른 하나 또는 여러 개의 열광모듈이 창에 부착될 수 있다.
도 12는 진공에서 파장의 함수로서 실리콘 융점(1410ºC 또는 1683.15K)의 온도에서 백열 흑체의 전력 스펙트럼 밀도를 보여준다. 세로 좌표는 (W/cm2)/m로 표시되고 가로 좌표는 m로 표시된다. 그 적분은 45.51 W/cm2인 방출된 방사선의 전력 밀도이다. 이른바 표준 태양으로부터 받는 전력인 0.1W/cm2와 비교하면 편리하다. 보이는 바와 같이, 현재의 다중접합 집중기 전지가 받는 전력 밀도와 비슷하지만 훨씬 더 크다. 일반적으로 1cm2 미만인 이들에서는 넓은 부스바가 배치된 조명 영역 외부의 가장자리로 전류를 추출하기 위해 촘촘한 접촉 핑거 그리드를 배치해야 한다. 복사 에너지를 낭비하지 않기 위해 바람직하게는 백열체에 매우 가깝게 위치하는 본 발명에 따른 열광전지에서, 흑체로부터 45.51 W/cm2 정도의 앞서 언급한 전력 밀도를 수신하고 넓은 버스바 베이스 스트립 또는 전지 냉각에 사용할 수 있는 측면 영역이 없다.
그러나 또한 실리콘이 녹는 온도에서 흑체를 조명할 때 게르마늄의 흡수 임계값(1.85μm)보다 높은 파장에서 열광전지가 받는 복사 파워는 31.91W/cm2이고, 이는 백열 소스로 반환되어야 하는 것이다. 물론 이 복사가 모두 반환될 수 있는 것은 아니다. 열광 효율을 결정하기 위한 계산 방법은 아래에 설명되어 있다.
본 발명의 열-태양광 전지(1)의 직렬 저항은 문헌(예: Luque, A.: Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration, Adam Hilger, Bristol(1989), Chap 4)에 교시된 대로 계산할 수 있다. 일반 집광기 전지의 경우 직렬 저항은 주로 발생 지점에서 전면 접촉 핑거 스트립(4)까지의 전류 측면 경로의 직렬 저항, 전면 접촉 핑거 스트립(4)을 따라 버스바(조명된 지점 외부에 위치)까지의 저항, 및 플레이트(2)의 저항을 전면에서 후면으로 포함한다. 본 발명의 열광전지(1)에서 한편으로는 전면 모선-베이스 스트립(3)과 와이어(5)의 직렬 저항과 다른 편으로는 생성 지점에서 후면 접촉 핑거 스트립(7)으로의 전류의 측면 경로가 일반 전지 직렬 저항에 추가되어야 한다. 이에 더하여, 유전체 미러(14)가 있는 실시예에서 후면 접촉 핑거 스트립(7)을 따라 후면 버스바 베이스 스트립(6)에 대한 저항도 추가되어야 한다. 금속 미러가 있는 실시예에서 창(27)을 통해 만들어진 후면 접촉 핑거(7)를 따라 직렬 저항은 고려되지 않는 데, 왜냐하면, 직렬 저항이 0으로 간주되는 후면 접점을 형성하는 후면 금속층에 직접 연결되기 때문이다.
바람직한 직사각형 전지 실시예에서, 이들 모두는 와이어(실린더에 대한 와이어 직경임)의 등방성 조명 하에서의 평균 음영의 셀 폭 L, 전면 버스바 와이어의 주기(중심에서 중심까지의 거리) ℓ, 후면 버스바 스트립의 기간 ℓb, 전면 접촉 핑거 스트립의 투명도 계수(폭을 기간으로 나눈 값으로 정의) F, 및 후면 접촉 핑거 스트립의 투명도 인자 Fb의 함수이다. 이러한 모든 매개변수는 최대 열광발전 효율을 위해 최적화되어야 한다. 제조 고려 사항에 의해 결정되는 다른 치수 매개변수가 있다(예: 접촉 핑거 스트립 및 버스바 베이스 스트립의 너비 및 두께). 직사각형이 아닌 다른 실시예에서 직렬 저항도 계산되고 최적화될 수 있다. 후면 버스바가 없는 금속 미러가 있는 실시예에서 ℓb는 의미가 없고 이를 포함하는 항목은 0이다.
열광 효율 최적화를 달성하기 위해서는 백열원으로 반환되는 복사 전력을 고려해야 한다. 열광 전지가 백열 광원에 의해 반구형으로 조명될 때 복사 파워의 일부는 열 태양광 전지 전면의 요소에 의해 반사된다(대부분 금속에 의해, 그러나 작은 부분은 또한 반사 방지 코팅에 의해 반사된다). 반사된 복사 파워는 백열원으로 반환되고 복사의 나머지는 반도체 플레이트(2)로 들어간다. 투명도 임계값 이하의 복사는 반도체에 완전히 흡수되어 대부분 광전류를 생성한다. 임계값 위의 복사는 공기와 반도체 사이의 각도가 한계 각도인 원뿔(반도체 플레이트의 양면이 평평한 경우)로 제한된다. 그런 다음 그것은 미러에 의해 반사되어 백열원으로 되돌아가는 또 다른 복사 원뿔을 형성한다. 반사율이 높은 미러를 사용하면 두 원뿔의 밝기가 동일한 B(W/(cm2x스테레오 라디안))라는 합리적인 근사값으로 가정할 수 있다. 이 흡수를 감소시키는 반사 방지 층(존재하는 경우)에도 불구하고, 전방 방사 원뿔은 반도체 벌크, 미러, 후면 접촉 핑거 스트립(7) 및 후면 버스바 베이스 스트립(6)에 약간 흡수된다. 반면에 후방 반사 원뿔은 반도체 벌크, 전면 버스바 베이스 스트립(3) 및 전면 접촉 핑거 스트립(4)에서 동일한 흡수를 겪으며, 존재하는 경우 반사 방지 코팅(11)에 의해 감소되는 약간의 반사가 덮이지 않은 표면에 있지만, 대부분은 전면 접촉 그리드에 의해 덮이지 않은 공간에 의해 열광전지(1)를 빠져 나온다. 열광전지(1)를 떠나는 방사선은 백열원으로 되돌아간다.
따라서, 반도체 플레이트(2)의 두 면(2.1, 2.2) 사이에서 복사가 방황하면서 발견하는 모든 금속 및 유전체 표면에 반사가 있다. 이러한 반사의 대부분은 미러 반사이므로 반도체의 두 원뿔에 포함된다. 그들은 밝기 B에 기여한다. 그러나 이러한 반사 중 일부는 특히 금속 및 유전체 스트립의 가장자리에 형성된 산란에서 소량의 인정되는 등방성 복사를 생성하며, 이것은 원뿔 제한된 복사와 유사한 형태로 처리된 반도체 내부에 산란되어 등방성 밝기 Biso를 구축한다.
밝기 B의 계산은 파장 임계값 이상으로 들어오는 복사와 소스로 반환된 복사에 설명된 흡수 손실을 더한 값의 균형(Luque, A.: The Confinement of Light in Solar-Cells, Solar Energy Materials 23(2-4), 152-163(1991)) 또는 Luque, A.: Coupling Light to Solar Cells, In: Prince, M. (ed.) Advances in Solar Energy. vol. 8, pp. 161-230. ASES, Boulder (CO) (1993))을 맞춰 이루어진다. 실제로 복사의 작은 부분이 등방성 복사로 변환되어 이제 밝기 Biso의 입력이 되고 등방성 탈출 복사 더하기 손실과 균형을 이룬다.
설명된 바는 B와 Biso 및 따라서 백열원으로 되돌아가는 복사의 계산을 허용하며, 열광전지에 들어가지 않는 복사도 추가되어야 한다. 따라서 열광 효율은 추출 가능한 전력을 입사 복사 전력으로 나눈 몫에서 방사원으로 반환되는 복사 전력을 뺀 값으로 정의되는 열광발전 효율을 계산할 수 있다. 이제 변수 ℓ, d, ℓb(존재하는 경우), F 및 Fb를 선택하여 열광발전 효율의 최대값을 얻을 수 있다.
이러한 방식으로 광전지는 일반 광전 효율보다 훨씬 높은(아래에서 설명하는 것처럼 3배 이상) 열광 효율인 효율로 용융된 재료 저장소에 저장된 에너지를 수요에 따라 전기로 변환하는 급전 가능한 전기 발전기로 작동될 수 있다.
최적화에 필요한 몇 가지 매개변수를 선택하여 제조가 용이하다고 한다. 각 열광전지(1)에는 전면 및 후면(2.1, 2.2)에 여러 버스바 베이스 스트립(6)과 수많은 접촉 핑거 스트립(4, 7)이 있다. 일반적으로 이러한 모든 금속화 스트립의 너비는 좁을수록 좋다. 두께는 두꺼울수록 좋지만 제조에 적합한 기술에 의해 강요되는 값이 있다. 너비의 경우 약 5 ㎛가 적당할 수 있으며(주어진 몇 cm 길이에서) 두께의 경우 약 3 ㎛가 될 수 있다. 전면 버스바 스트립의 경우 전면에 직경 0.3mm 정도의 와이어를 수용해야 하고 후면에 있는 미러의 채널은 톱(saw)의 두께(예: 50 ㎛)에 의해 제한된다. 이러한 고려 사항은 적용 가능한 경우 후면에 버스바 베이스 스트립이 없는 금속 미러를 갖는 실시예에 대해서도 적용된다.
열광전지(1)의 폭(L)은 증가함에 따라 증가하는 직렬저항에 큰 영향을 미친다. 모듈을 제조할 때 열광전지 사이의 간격을 고려하여 모듈 수준에서 최적화를 수행할 수 있지만 이 너비는 일반적으로 실용적인 이유로 고정되어 있으므로 2cm가 합리적인 선택이다.
이전에 설명했듯이 그리드는 반도체 내부에 있는 흡수 임계값 이상의 복사 손실에 중요한 역할을 한다. 결과적으로, 열광전지 효율은 직경 d, 전면에 있는 와이어의 기간 ℓ 및 후면 기간 ℓb(후면 부스바 베이스 스트립이 있는 경우)의 여러 값에 대한 그림자 인자 F 및 Fb의 함수로 최적화된다.
실시예 1
0.7 eV 반도체 전지(Ge 셀에 가깝음)에서 Shockley 모델을 따르는 것으로 가정(Shockley, W.: The Theory of pn junctions in Semiconductors and pn Junction Transistors, Bell Syst. Tech. J. 28, 435-489 (1949))하고, 용융 실리콘 온도(1410C)에서 흑체의 등방성 조명 하에서 13.53A/cm2의 격자 없는 단락 전류 밀도 및 0.629V의 개방 회로 전압으로, 유전체 미러가 있는 실시예에서 가장 높은 열광 효율은 d=0.3mm, ℓ=4mm, ℓb=1mm, F=0.038 및 Fb=0.029에서 발생한다. 5㎛ 너비의 접촉 핑거의 경우 주기는 앞면과 뒷면에서 각각 131 및 172㎛이다. 성능 데이터는 열광 효율의 경우 31.8%, 그리드 덮인 단락 전류 밀도의 경우 11.02A/cm2, 특정 직렬 저항(직렬 저항 x 셀 면적)에 대해 0.0127 Ωxcm2, 및 열광전지가 받는 쓸모없는 복사에 대해 평균 반사율은 95.7%이다. 이 예에 해당하는 데이터는 표 1의 열 A에 나와 있다. 앞의 계산에 사용된 열광 전지는 (이상적으로는) 집전 그리드 없이 0.7 eV 전지의 열역학적 효율 한계의 70%를 달성하는 열광전지이다. 이 열광전지의 광전 효율은 소스로 반환되는 복사열을 계산하지 않은 경우 9.44%이다. 열광 효율은 광전 효율보다 3.37배 더 크다.
그러나 후면 미러를 1mm 간격으로 파내는 것은 미러에 너무 해로운 것으로 의심된다. 따라서 후면 미러에 있는 채널의 주기는 5mm가 제조에 더 적합한 것으로 간주된다. ℓb=5mm의 경우 d=0.3mm, ℓ=4mm, F=0.040, Fb=0.075일 때 가장 높은 열광 효율이 발생한다. 5㎛ 너비의 접촉 핑거의 주기는 앞면과 뒷면에서 각각 126㎛ 및 66.8㎛이다. 성능 데이터는 열광 효율의 경우 29.4%, 그리드 덮인 단락 전류 밀도의 경우 11.00A/cm2, 특정 직렬 저항의 경우 0.0138Ωxcm2, 셀에 의해 수신된 쓸모없는 방사선에 대한 평균 반사율의 경우 94.7%이다. 이 열광전지의 광전 효율은 9.16%이다. 열광발전 효율은 광전보다 3.18배 크다. 이 예에 해당하는 데이터는 표 1의 B열에 나와 있다.
은 미러가 있는 실시예를 사용하는 최적의 열광 효율은 동일한 복사원에서 동일한 0.7 eV 태양 전지에 대해 d=0.3mm, ℓ=4mm, F=0.039 및 Fb=0.028에 대해 발생한다. 접촉 핑거 폭 5㎛의 경우 주기는 앞면과 뒷면에서 각각 128㎛ 및 176㎛이다. 성능 데이터는 열광 효율에 대해 30.4%, 그리드 덮인 단락 전류 밀도에 대해 11.01A/cm2, 특정 직렬 저항(직렬 저항 x 셀 면적)에 대해 0.0125Ωxcm2, 셀에 의해 수신된 쓸모없는 방사선에 대한 평균 반사율에 대해 94.5%이다. 이 전지의 광전 효율은 9.56%이다. 열광 효율은 광전보다 3.18배 높다. 열광 효율(30.4%)은 유전체 미러가 있는 실시예의 최적 값(31.8%)보다 낮지만 유전체 미러(29.4%)에 대해 실용적인 것으로 간주되는 값보다 높다. 또한, 은 미러 실시예는 더 간단하다. 어쨌든 성능의 변화는 모든 경우에 다소 작다. 이 예에 해당하는 데이터는 표 1의 C열에 나와 있다.
Ge 셀이 있는 모듈에 대한 바람직한 실시예는 이미 간략하게 제시되었다. 모든 0.7 eV 반도체에 대해 거의 동일할 수 있다. 이 모듈은 지지 플레이트(19)에 병렬로 2개의 셀이 있고 6x2 cm2의 셀 120개로 구성된 직렬 플레이트 60개가 있다. 총 셀 면적은 약 120?12=1440 cm2이다. 모듈 특성은 개방 회로 전압, 37.7V; 단락 전류, 246A; 길이 120 cm, 너비 12 cm, 전력 6.028 kW(백 미러의 실제 파기)이다. 예를 들어 동일한 전류와 1/2, 1/3 및 1/4의 전압 및 전력을 가지고 이 모듈 길이의 1/2, 1/3 및 1/4을 갖는 모듈과 같은 다른 실시예가 가능하다. 동일한 전지를 사용하여 가능한 다른 많은 조합이 있으며 다른 전지 크기가 사용될 수도 있다. 이러한 모든 조합은 본 개시 내용에 포함된다.
모듈 냉각과 관련하여 6.028kW 모듈은 전력 출력 외에 불필요한 복사에 추가하여 발산해야 하는 10W/cm2의 열을 받는다. 분당 5리터의 속도로 물로 냉각되면 열 균형에 따라 출구의 수온이 유입되는 수온보다 40.27°C 더 높아진다. 전지는 이 온도의 약 절반이 된다. 모든 것이 매우 합리적이며 이러한 요구 사항을 충족하는 물 열교환기를 쉽게 찾을 수 있다. 이 결론은 다른 출력 전력을 가진 대부분의 모듈에도 적용할 수 있다.
실시예 2
실리콘 셀 사용에 대한 상업적 관심은 이미 지적되었다. 개념적 관점에서 볼 때 다른 것은 없지만 결과는 매우 다르다. 우선, 불필요한 복사에 대한 파장 임계값은 1.0 ㎛이다(Ge-0.7 eV 반도체에 대해 각각 1.85-1.77 ㎛ 대신). 첫 번째 결과는 녹는 Si 흑체(1410°C)에서 받은 쓸모없는 복사가 44.13 W/cm2이고 0.7 eV 전지의 경우 33.11 W/cm2이다. 따라서 들어오는 방사선의 매우 작은 부분(1.38 W/cm2)은 광전류에 유용하다. 물론 두 경우 모두 입력 복사 전력은 45.51W/cm2이다. 여기에서 사용한 셀은 용융 실리콘 온도(1410°C)에서 흑체의 등방성 조명 아래에서, 0.855A/cm2의 계통 없는 단락 전류 밀도와 0.774V의 개방 회로 전압으로 Shockley 모델(Shockley, W.: Theory of p-n junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors, Bell Syst. Tech. J. 28, 435-489 (1949).)을 따른다고 가정한 우수한 상용 Si 셀을 시뮬레이션한다. 유전체 미러 실시예를 사용하여 마이크로일렉트로닉스에서 와이어 본딩에 사용할 수 있는 d=70㎛, ℓ= 5mm, ℓb=3mm, F=0.00548 및 Fb=0.00500에서 가장 높은 열광 효율이 발생한다. 5㎛ 너비의 접촉 핑거 사이의 간격은 앞면과 뒷면에서 각각 0.92mm와 1.00mm이다. 성능 데이터는 열광 효율에 대해 27.9%, 그리드로 덮인 단락 전류 밀도에 대해 0.826A/cm2, 특정 직렬 저항에 대해 0.0854Ωxcm2, 셀에 의해 수신된 쓸모없는 방사선에 대한 평균 반사율에 대해 99.1%이다. 이 예에 해당하는 데이터는 표 1의 D열에 나와 있다.
그러나 위와 같이 후면 미러를 3mm 간격으로 파내는 것은 미러에 너무 유해한 것으로 의심된다. 따라서 후면 미러에 있는 채널의 주기는 5mm가 제조에 더 적합한 것으로 간주된다. ℓb=5mm에서 가장 높은 열광 효율은 d=80㎛, ℓ=6mm, F=0.00598, Fb=0.00608에서 발생한다. 접촉 핑거 폭 5㎛의 주기는 앞면과 뒷면에서 각각 0.86mm와 0.82mm이다. 성능 데이터는 열 태양광 효율에 대해 27.6%, 그리드 덮인 단락 전류 밀도에 대해 0.827A/cm2, 특정 직렬 저항에 대해 0.0953 Ωxcm2, 셀에 의해 수신되는 쓸모없는 방사선에 대해 평균화된 반사율에 대해 99.1%이다. 이 예에 해당하는 데이터는 표 1의 E열에 나와 있다.
이 전지의 광전 효율(복사 복사 없음)은 1.13%이다. 이 경우 열광 효율은 광전보다 24.4배 더 크다. 이것은 실리콘 셀이 용융 실리콘 복사에 매우 적합하지 않다는 사실을 반영한다. 수신된 방사선의 대부분은 무용지물이며 되돌려 보내야 하는 데, 이는 높은 반사율을 설명하지만 복사를 되돌려 주지 않으면 효율성이 매우 낮다. 어쨌든 매우 고성능의 미러를 사용하면 실리콘 전지를 사용할 수 있으며 일반적으로 백열원에 스펙트럼이 잘 맞지 않는 광전전지를 열광전지로 사용할 수 있다.
6x2 cm2 셀의 경우, Si 셀에 대한 바람직한 모듈 실시예는 동일한 플레이트에 병렬로 20개 셀 어레이와 직렬로 40개 플레이트로 형성된다. 이 모듈의 크기는 120x80=9600 cm2이고 전기 데이터는 다음과 같다: 개방 회로 전압, 29.8 V; 단락 전류, 198A; 공칭 전력 4.658kW.
이 모듈의 냉각은 정확하게 계산되지 않았지만 그 특성에서 방열되는 열이 0.7 eV 반도체 셀 모듈보다 약 10배 적음을 추론할 수 있다. 이것은 아마도 모듈 후면에 있는 자연 대류 냉각 핀 세트가 합리적인 열 제거에 충분하다는 것을 의미한다. 그렇지 않은 경우 핀(fin)에 강제 공기가 공급되면 확실히 작동한다.
이 예는 0.7 eV 반도체 셀을 사용한 예와 매우 다르다. 첫 번째 고려 사항은 동일한 전력에 대해 Si 셀의 크기가 한 자릿수 이상 더 크다는 것이다. 그러나 냉각은 더 간단하고 열-태양광 효율은 Si 전지에 대해 약간만 더 낮다. 따라서 접합 준비된 Si 플레이트의 가격이 Ge 플레이트보다 훨씬 낮은 경우 이 옵션이 바람직할 수 있다.
어떠한 경우에도 본 발명에 따른 열광전지로 매우 다양한 모듈이 제조될 수 있음이 강조되어야 한다.
Table 1:
Figure pct00010

Claims (22)

  1. 전면(2.1) 및 후면(2.2)을 갖는 반도체 플레이트(2) - 상기 반도체 플레이트(2)은 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함함;
    상기 전면(2.1) 상에 배치된 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4) - 상기 전면 접촉 핑거 스트립(4)은 전기 전도성이고 상기 반도체 플레이트(2)의 전면(2.1)과 전기적으로 접촉함;
    상기 전면(2.1)에 배치된 하나 이상의 전기 전도성 전면 버스바 베이스 스트립(3) 및 대응하는 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 배치되고 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 전기 전도성 와이어(5) - 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3) 및 상기 하나 이상의 전기 전도성 와이어(5)는 상기 전면 접촉 핑거 스트립(4)과 교차함; 및
    상기 후면(2.2)에 배열된 전기 전도성 층(9, 15) - 상기 전기 전도성 층(9, 15) 및 상기 후면(2.2)은 직접 또는 중간 전기 전도성 물질을 통해 국부적인 전기 전도성 스트립(6, 7)에서만 전기 접촉을 만듬
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 후면(2.2)과 상기 전기 전도성 층(15) 사이에 위치한 미러(14) - 상기 국부적인 전기 전도성 스트립(6, 7)은 다음과 같이 구현됨:
    상기 후면(2.2)과 미러(14) 사이에 배열된 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6), 및
    상기 후면(2.2)과 상기 미러(14) 사이에 배열된 복수의 후면 접촉 핑거 스트립(7) - 상기 후면 접촉 핑거 스트립(7)은 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6)과 교차하고, 상기 후면 버스바 베이스 스트립(6) 및 상기 반도체 플레이트(2.2)의 후면(2.2)과 전기적으로 접촉하도록 배열됨
    여기서, 상기 미러(14)는 상기 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6) 위에 배치된 적어도 하나의 채널(13)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 채널(13)은 상기 후면 버스바 베이스 스트립(6)과 상기 전기 전도성 층(15) 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 중간 전기 전도성 재료로 채워짐
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 미러(14)는 복수의 유전체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 미러(14)는 적어도 하나의 광자 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열광전지(1)는 바람직하게는 그들 사이에 평행한 복수의 후면 버스바 베이스 스트립(6)을 포함하고, 상기 미러(14)는 상기 복수의 후방 버스바 베이스 스트립(6) 위에 배치된 복수의 채널(13)을 포함하고, 각 채널(13)은 대응하는 후면 버스바 베이스 스트립(6)과 상기 전기 전도성 층(15) 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 중간 전기 전도성 재료로 채워지는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 후면(2.2)과 상기 전기 전도성 층(9) 사이에 배열된 후면 반사 방지 층(17)을 더 포함하고, 여기서 상기 국부적인 전기 전도성 스트립(7)은 상기 후면 반사 방지층(17)에 배열된 복수의 창(27)으로 구현되고, 상기 후면(2.2)과 상기 전기 전도성 층(9) 사이에 전기 접촉을 제공하는 복수의 후면 접촉 핑거 스트립(7)과 일치하도록 상기 전기 전도성 층(9)의 재료로 채워지는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  7. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전면 반사 방지 스트립(10) - 상기 적어도 하나의 전면 반사 방지 스트립(10)은 적어도 하나의 유전층을 포함하고 상기 전면(2.1)과 전면 버스바 베이스 스트립(3) 사이에 배열됨, 및 /또는
    적어도 하나의 후면 반사 방지 스트립(8) - 상기 적어도 하나의 후면 반사 방지 스트립(8)은 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고 상기 후면(2.2)과 후면 버스바 베이스 스트립(6) 사이에 배열됨
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  8. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후방 반사 방지 스트립(8) 및/또는 전방 프로-반사 스트립(10) 및/또는 후방 반사 방지 층(17)은, 상기 반도체 플레이트(2)과 상기 후면 버스바 베이스 스트립(6)이 있는 후면 반사 방지 스트립(8) 및/또는 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3)이 있는 전면 반사 방지 스트립(10) 및/또는 상기 전기 전도성 층(9)이 있는 후면 반사 방지 층(17)의 어셈블리 사이의 반사율을 최대화하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  9. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전면(2.1) 상의 전면 버스바 베이스 스트립(3)으로 덮인 영역을 제외한 영역 또는 모든 영역에 배치된 반사 방지 코팅(11)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1),
  10. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열광 전지(1)는 바람직하게는 그들 사이에서 평행한 복수의 전면 버스바 베이스 스트립(3), 및 복수의 전기 전도성 와이어(5)를 포함하고, 각 전기 전도성 와이어(5)는 대응하는 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  11. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 와이어(5)는 3차원이고, 바람직하게는 상기 전기 전도성 와이어(5)는 상기 전면 접촉 핑거 스트립(4)의 단면적의 적어도 3000배의 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  12. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전면 접촉 핑거 스트립(4)은 서로 실질적으로 평행하고/하거나
    상기 후면 접촉 핑거 스트립(7)은 서로 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  13. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 플레이트(2)의 전면(2.1) 및/또는 후면(2.2)은 경면 연마되는 것을 특징으로 하는 열광전지(1).
  14. 이전 청구항 중 어느 한 항에 따른 열광전지(1)를 포함하는 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 모듈은 복수의 열광전지(1), 제1 단부 홀더(19), 제2 단부 홀더(19) 및 적어도 하나의 중간 홀더(19)를 포함하고;
    상기 제1 단부 홀더, 상기 제2 단부 홀더 및 상기 중간 홀더(19)는 전기 전도성이고;
    상기 열광 전지(1)는 상기 제1 단부 홀더(19) 및 상기 중간 홀더(19) 상에 배치되고 부착되고;
    상기 중간 홀더(19) 및 상기 제2 단부 홀더(19)는 일 단부에 플랜지(25)를 포함하고, 상기 플랜지(25)는 상기 열광전지(1)의 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 정렬된 복수의 노치(18)를 포함하고;
    상기 제 1 단부 홀더(19)는 제 1 외부 연결부(23)로서 구성된 기다란 부분을 포함하고;
    상기 제2 단부 홀더(19)는 제2 외부 연결부(24)로서 작용하도록 되어 있고;
    상기 전기 전도성 와이어(5)는 상기 홀더(19)의 노치를 따라 배열되어, 홀더(19) 상에 배치된 열광전지(1)의 전기 전도성 와이어(5)가 인접한 홀더(19)의 플랜지(25)에 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  16. 청구항 14항 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 홀더(19)에 부착된 특히 냉각 요소인 냉각 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  17. 청구항 1 내지 청구항 13 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열광전지(1) 및 내부에 백열 재료(42)를 수용하도록 구성된 백열 캐비티(41)를 포함하는 에너지 저장 시스템(40)으로서;
    상기 백열 공동(41)은 창(43)을 갖는 벽을 포함하고 상기 열광전지(1)는 상기 창(43)에 부착되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템(40).
  18. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 열광전지(1)의 제조 방법으로서,
    a) 반도체 플레이트(2)을 제공하는 단계 - 상기 반도체 플레이트(2)은 전면(2.1) 및 후면(2.2)을 가지고 적어도 하나의 pn 접합 또는 하나의 np 접합 또는 하나의 이종 접합을 포함함;
    b) 상기 전면(2.1)을 처리하는 단계 - 여기서 상기 전면(2.1)의 처리는 다음 단계를 포함함:
    상기 전면(2.1)에 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립(3)을 증착하는 단계 - 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3)은 전기 전도성임;
    상기 전면(2.1)에 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4)을 증착하고, 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립(3)과 교차하고 상기 전면 버스바 베이스 스트립(3) 및 상기 반도체 플레이트(2)에 전기적으로 접촉하는 단계 - 상기 복수의 전면 접촉 핑거 스트립(4)은 전기 전도성 재료로 만들어짐;
    상기 적어도 하나의 전면 버스바 베이스 스트립(3)에 적어도 하나의 전기 전도성 와이어(5)를 배치하는 단계;
    c) 상기 후면(2.2)을 처리하는 단계 - 상기 후면(2.2)을 처리하는 단계는 다음 단계를 포함함:
    상기 후면(2.2)에 전기 전도성 층(9, 15)을 증착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1)의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 단계 c)는:
    상기 전기 전도성 층(15)을 제공하기 전에, 상기 후면(2.2)에 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6)을 증착하는 단계 - 상기 후면 버스바 스트립(6)은 전기 전도성임;
    상기 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6)과 교차하고 후면 버스바 베이스 스트립(6) 및 반도체 플레이트(2)과 전기적으로 접촉하는 복수의 후면 접촉 핑거 스트립(7)을 증착하는 단계 - 상기 후면 접촉 핑거 스트립(7)은 전기 전도성 재료로 만들어짐;
    복수의 유전체 층을 증착하고 상기 후면 접촉 핑거 스트립(7) 및 상기 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6)을 덮음으로써 미러(14)를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6) 위에 배치된 적어도 하나의 채널(13)을 미러(14)에서 파는 단계;
    상기 적어도 하나의 채널(13)을 중간 전기 전도성 재료로 채우는 단계; 및
    상기 전기 전도성 층(15)으로 상기 미러(14)를 덮는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 충전된 채널(13) 내의 상기 중간 전기 전도성 재료는 상기 후면 버스바 베이스 스트립(6)과 상기 전기 전도성 층(15) 사이의 전기 접촉을 일치시키는 것을 특징으로 하는 열광전지(1)의 제조 방법.
  20. 청구항 제18에 있어서, 단계 c)는:
    상기 전기 전도성 층(9)을 제공하기 전에 상기 전체 후면(2.2)을 덮는 후면 반사 방지 층(17)을 증착하는 단계;
    상기 후면 반사 방지 층(17)을 천공하여 복수의 창(27)을 형성하는 단계; 및
    상기 반사 방지 층(17)의 후면에 금속층을 증착하여 상기 전기 전도성 층(9)을 제공하는 단계 - 상기 전기 전도성 층(9)의 재료는 상기 후면(2.2)과 상기 전기 전도성 층(9) 사이의 전기 접촉을 일치시키기 위해 상기 복수의 창(27)을 통과함
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1)의 제조 방법.
  21. 청구항 18 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 따른 열광전지(1)의 제조방법으로서,
    상기 전면(2.1), 바람직하게는 상기 전면 버스바 스트립(3)에 의해 덮이지 않는 영역 상에 반사 방지 코팅(11)을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 반사 방지 코팅(11)은 바람직하게는 적어도 하나의 유전 물질층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 열광전지(1)의 제조방법.
  22. 청구항 18 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전면 버스바-베이스 스트립(3)을 부착하기 전에, 상기 전면(2.1)에 적어도 하나의 전면 반사 방지 스트립(10)을 증착하는 단계 - 상기 전면 반사 방지 스트립(10)은 적어도 하나의 유전체 층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전방 버스바 베이스 스트립(3)은 상기 전면 반사 방지 스트립(10) 상에 증착됨; 및/또는
    상기 적어도 하나의 후면 버스바 베이스 스트립(6)을 부착하기 전에, 후면(2.2)에 적어도 하나의 후면 반사 방지 스트립(8)을 증착하는 단계 - 상기 후방 반사 방지 스트립(8)은 적어도 하나의 유전층을 포함하고, 상기 하나 이상의 후방 버스바 베이스 스트립(3)은 상기 후방 반사 방지 스트립(8) 상에 증착됨
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열광전지(1)의 제조 방법.
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