(57)【要約】【課題】遮光された面積が、現在における従来の遮光された面積よりも確実に小さくなる電気を伝導する導体、特に接触指、コレクタ、特にバスバーおよび太陽電池接続導体を備える太陽電池を提供する。【解決手段】少なくとも１つの導体が、太陽電池および／またはさらなる導体に、伝導性被覆材を用いて機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続される太陽電池によって解決することができ、導体と太陽電池または太陽電池上の導体同士を互いに機械的かつ電気伝導性を持つように接続する伝導性被覆材は、溶液からの電解、すなわちガルバーニ電気的または電気化学的な堆積の結果として、または導体をプラズマ吹付けすることにより生成することができる。【選択図】図２
2014207467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、
少なくとも１つの導体（６）が、前記太陽電池（１）または他の導体、または前記太陽電池及び他の導体の両方に、伝導性被覆材（７）を用いて機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続され、
前記被覆材（７）が、ガルバーニ電気的に、電気化学的に、またはプラズマスプレーにより、直接、前記太陽電池上に生成されている太陽電池（１）。
【請求項２】
前記導体が、接触指（２）と、コレクタと、バスバーと（９）と、太陽電池接続導体と、からなるグループの中から選択される、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
多くの接触指（２）を用いて発生させた電流を導き出すために表側および／または裏側に位置する接点を有し、且つ、少なくとも１つのバスバーを有する太陽電池であって、前記少なくとも１つのバスバーがバスバー導体（９）として構成され、その導体（６）が前記接触指（２）に機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続される、請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
太陽にさらされる側の多くの接触指（２）を用いて発生させた電流を導き出すための太陽にさらされる側のフロント接点と、太陽にさらされる側の少なくとも１つのバスバーと、を有し、前記少なくとも１つのバスバーがバスバー導体（９）として構成され、その導体（６）が機械的にかつ電気的伝導性を持つように前記接触指（２）に接続される、請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
少なくとも１つの導体（６）が、前記太陽電池（１）の電気的接続のための導体突起（８）として前記太陽電池（１）の少なくとも１つの側で前記太陽電池（１）の表面領域を超えて突出する、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記導体の多くの接触指（２）への電気的な接触によって、前記導体が、シード層（５）無しで前記接触指（２）の上にのみ電気メッキされ、または前記伝導性ペースト内に埋め込まれる、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項７】
シード層（５）を備える太陽電池であって、前記シード層（５）が、電気的伝導性を持つペースト印刷からなる、または、スプレーされた電気的伝導性を持つ粒子、もしくは伝導性インク、もしくは伝導性を持つ或いは核を形成する前記太陽電池上の領域からなる、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の太陽電池。
【請求項８】
太陽電池（１）を少なくとも１つの導体に接続するか、または太陽電池（１）上の導体同士を互いに接続する方法であって、少なくとも１つの電気的伝導性を持つ導体が、ガルバーニ電気的に、又は溶液からのプラズマスプレーによって直接、前記太陽電池（１）上に生成された伝導性被覆材（７）の堆積によって、太陽電池（１）上に、または少なくとも１つの他の導体上に、または太陽電池（１）上および少なくとも１つの他の導体上に機械的かつ電気的に接続される方法。
【請求項９】
前記導体が、接触指（２）、コレクタ、バスバー導体（９）および太陽電池接続導体からなるグループの中から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電解槽の中の太陽電池（１）を電気メッキする方法であって、少なくとも１つの電気的伝導性を持つ導体が、電気メッキ電流を供給するための少なくとも部分的な電気的接触を形成するように電気メッキされるために、前記太陽電池（１）の表面に対して平らに置かれ、そのため、この導体（６）が、電気メッキによって前記太陽電池（１）に機械的かつ電気的に永久接続される、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
ピックアップ（１５）またはキャリア（２４）を用いた前記電気メッキの工程中に、前記少なくとも１つの導体が、前記電解槽の中の前記太陽電池（１）を支持しており、前記ピックアップ（１５）または前記キャリア（２４）は、前記太陽電池（１）の長さを超えて延在している、請求項８から１０のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気メッキ電流が、前記電解質（１２）のレベル（１３）を超えて延在する前記電解質の外側の少なくとも１つの導体突起（８）を通って、前記導体（６）の中に供給される、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の太陽電池を製造するための、請求項８から１２のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
機械的に接続すると共に電気的伝導性を持つ被覆材（７）を溶液から電解槽の中の太陽電池（１）上に堆積させるためのデバイスにおいて、少なくとも１つの導体を受けるための手段（１５、１６、３０、３２、３３）を備えており、前記少なくとも１つの導体が、前記電解槽の電解質（１２）の中で堆積される表面層に対して少なくとも部分的に平らに置かれている、デバイス。
【請求項１５】
前記電解質（１２）の前記レベル（１３）が前記太陽電池（１）の前記裏側のみに到達するように、処理容器（１０、３０）内の前記太陽電池（１）を位置付けるための手段（６、１５、２４）を備える、請求項１４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの導体が、太陽電池および／またはさらなる導体に伝導性被覆材によって機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続される太陽電池に関し、伝導性被覆材は、好ましくは、溶液から電解でまたはガルバーニ電気的に堆積される、またはプラズマ吹付けにより製造される。本発明は、太陽電池を少なくとも１つの導体によって接続する方法、および／または導体を太陽電池上に接続する方法にさらに関し、少なくとも１つの電気的伝導性を持つ導体が、伝導性被覆材を溶液から太陽電池上および／または少なくとも１つのさらなる導体上に堆積することによって、機械的かつ電気的に接続される。本発明は、機械的に接続し、電気的伝導性を持つ被覆を溶液から電解槽中の太陽電池上に堆積するためのデバイスにさらに関し、電解槽の電解質中で堆積される表面と接触し、好ましくは、少なくとも部分的に、太陽電池のシード層と、好ましくは電気的な接触を実現し、好ましくは、太陽電池を同時に支持する、少なくとも１つの導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体を受ける手段を備える。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料、特にシリコンから作られる太陽電池は、いくつかのステップで製造される。たいていの場合、太陽に面する太陽電池の側は、表側としても知られるが、通常電気的伝導性を持つ格子構造、いわゆるフロント接点からなる、電気的伝導性を持つ電流コレクタを備える。別法として、接点が裏に位置決めされるバージョンもある。通常、非常に小さな断面積を有する多数の金属導体が、以下で接触指と呼ぶが、太陽電池の接点側にわたって平行に並ぶ。これらの接触指は、電気的に接触し通常直角な、いわゆるコレクタ、特にバスバー、すなわち長い接触表面積を有するコレクタと交差し、多くの接触指により供給され太陽電池により生成される電気を消費者に伝導する。太陽電池、例えば１５６×１５６ｍｍ２の通常の寸法を有する太陽電池の短絡電流は、１２アンペアを超える場合があるので、バスバーの断面積は、接触指と比較して著しく大きい。このことは、幅広く、そのため遮光する設計によって達成され、通常２ｍｍの幅である。このため、太陽電池が完成すると、例えば小さな金属テープの形状の電気的な導体がバスバー上に、典型的にはハンダ付けされ、広い接触表面積を実現する。多くの接触指とあいまって、このことが、太陽電池の効率を減少させる、太陽電池上でのかなりの遮光面積をもたらす。標準的な太陽電池では、フロント接点に起因する遮光は、幾何学的な表面積の約７％になる。したがって、遮光のこのパーセンテージを減らすため、様々な試みがなされてきた。例えば、特許文献１は、最初に、接触指および短い収集コネクタのみで、すなわち接触表面積を実現するバスバーなしで製造され、次いで、短い収集コネクタは、異なる長さおよび厚さの接続ワイヤによって、外部コネクタデバイスに電気的伝導性を持つように接続される太陽電池を記載する。プロセスにおいて、コネクタデバイスは、コネクタデバイスが最小の遮光をもたらすように特定のパターンにしたがって、接触指にまたは短い収集コネクタに接続される。
【０００３】
接触指または収集コネクタもしくはバスバーコネクタへの接続ワイヤの電気的伝導性を持つ接続は、太陽電池の完了後、すなわち通常は接触指の金属化後のさらなるステップである。しかし、損傷を受けやすい太陽電池は、基本的に、プロセスの任意のステップで壊れる可能性がある。これは、接続ワイヤ、コレクタ、バスバーおよび接触指をウエハまたは太陽電池へハンダ付けまたはワイヤボンディングすることにも当てはまる。ハンダ付けから離れると、接触すなわち接触指およびバスバーまたは短いコレクタを製造するため、本質的に２つの方法が知られている。ウエハを電気的伝導性を持つペーストで印刷し、その後焼成とも呼ばれるベーキングすることは、広く使用される方法である。しかし、この方法の欠点は、スクリーン印刷法での伝導性ペーストの費用、ならびにできる限り狭い接触指を得ることの限界にある。狭い接触指は遮光を減少する。したがって、電気メッキによるメッキした格子構造を製造することに、より多くの取組みが集中している。このプロセスに必要な、構造化され、電気的伝導性を持つ薄いシード層は、より正確に製造することができる。ペースト印刷と比較すると、電気メッキによって、より狭い接触指と、そのためわずかに小さい遮光が可能となる。加えて、電気化学的方法は、層の厚さがより厚く、電気的伝導性を持つペーストを印刷しベーキングすることより、安価であり、電気化学的方法は、材料を高温の負担に曝さない。特許文献２は、壊れやすい太陽電池の格子構造を金属化するための、電気メッキデバイスを開示する。そうするために、いくつかの太陽電池を保持し、いくつかの太陽電池を連続フローシステムを介して搬送することができるフレームワークが使用される。フレームワークはガスケットを備え、そのため太陽電池の裏面は、電解質で濡れない。接点は、電気メッキ電流を直接金属化される表面に伝導する突起上に配置される。接点ならびに電気メッキのための材料が電解質内で金属化されるので、接点ならびに電気メッキのための材料は、時々洗浄またはきれいに剥がさなければならない。
【０００４】
特許文献３は、いわゆる「カッププレータ」内で壊れやすい太陽電池をどのように金属化するのかを教示しており、カッププレータ内で、電気メッキされる材料は、接触指およびコレクタ（バスバーおよび短い、接続されたコレクタ）からなる格子構造に電気メッキ電流を導入するための電気接点を同時に形成するカップの上部開口で、いくつかの層上に配置される。これらの陰極接点は電解質中に位置決めされるので、必要に応じて陰極接点を脱金属化する必要がある。
【０００５】
特許文献４は、連続フローシステム中で太陽電池の接点を製造するための、別のプロセスに関する。ここで、電気的な接触は、電気メッキされない、この場合には上側である太陽電池の乾いた裏面において、電解質の外で生じる。太陽電池の太陽に面する側は、太陽電池の太陽に面する側を電気メッキ電流のために低抵抗にする目的で、電気メッキプロセスの期間、高強度の照明を受ける。
【０００６】
特許文献５は、個別の太陽電池を接続するための、メッシュ様の伝導ワイヤシステムを示しており、お互いに隣に配置される太陽電池内のエミッタ電極およびベース電極からの電気は、直接電極接点を介して、またはバスバー導体接点を介してのいずれかで、交互に伝導される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願第１０  ２００８  ０３０２６２号明細書
【特許文献２】独国特許出願第１０  ２００５  ０３９１００号明細書
【特許文献３】独国特許出願第１０  ２００７  ０２０４４９号明細書
【特許文献４】独国特許出願第１０  ２００５  ０３８４５０号明細書
【特許文献５】独国特許出願第１０  ２００７  ０２２８７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改善した太陽電池ならびに改善した太陽電池の製作のための方法およびデバイスを利用可能にすることである。本発明の目的は、特に、遮光された面積が、確実に、現在における従来の遮光された面積よりも小さくなる、電気を伝導する導体、特に、接触指、コレクタ、特にバスバーおよび太陽電池接続導体を備える太陽電池を提供することである。加えて、本発明にしたがう製造方法ならびに本発明にしたがうこの目的のため設計されたデバイスを使用すると、太陽電池は、より容易に、より費用効果が高く、かつより確実に製造されることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの問題は、少なくとも１つの導体が、太陽電池および／またはさらなる導体に、伝導性被覆材を用いて機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続される太陽電池によって解決することができる。
【００１０】
導体と太陽電池または太陽電池上の導体同士を互いに機械的かつ電気伝導性を持つように接続する伝導性被覆材は、好ましくは、溶液からの電解、すなわちガルバーニ電気的な  （通電する）または電気化学的な（通電しない）堆積の結果であるか、または導体をプラズマ吹付けすることにより生成させる。
【００１１】
プラズマ被覆とも呼ばれるプラズマ吹付けプロセスにおいて、直流電圧が通常印加され、陽極と陰極間にアークを生成し、プラズマトーチを通って流れるガスまたはガス混合物がアークを通過し、プロセス中でイオン化される。イオン化によって、正イオンおよび電子からなる、過熱状態（最高２０，０００Ｋ）の、電気的伝導性を持つガスを生成する。粉末（標準的な粒径分布：５〜１２０μｍ、特定のデバイスで、最低１００ｎｍの粒径が可能）がこのプラズマジェットの中に導入され、プラズマの高温のため、ここで粉末が溶ける。プラズマジェットは粉末化粒子を捉え、コーティングされる被加工物、この場合太陽電池および導体に粉末化粒子を飛ばす。ガス分子は、非常に短期間で早くも安定状態に戻る。したがって、プラズマ温度は、短距離後早くも低下する。プラズマ被覆は、周囲空気中、不活性雰囲気中（アルゴンなどの保護ガスの下）、真空中または水中でさえ実施される。速度、温度およびプラズマガスの組成は、層の品質に重要な要因である。
【００１２】
本発明にしたがって太陽電池を製造する利点は、太陽電池と導体または導体と導体を接続する方法が、２つの構成要素のうちの１つを著しく加熱することなく、かつ接続される構成要素に著しく力を加えることなく使用されること、さらに直接の伝導構造がプロセス中で被覆として堆積されるという事実にある。したがって、電池および導体上に加わる歪みは、ハンダ付けまたは接着など従来型の接合技法によるより少なく、破損が少ない結果になる。このことは、ハンダが冷えて硬くなったときに機械的な歪みをもたらす、太陽電池と導体（例えば銅、銀）間の熱膨張係数の違いの問題も回避する。さらに、接着と対照的に、被覆を堆積した有利な方法を適用すると、接着剤が塗布され硬化されたときに生じる、溶剤の放出、接着剤の限界のある通電容量、機械的応力および歪みが回避される。
【００１３】
他の知られた方法は、所定の位置に単に伝導性構造を置いて、定常的な圧力を印加することによって、伝導的な接続を作る。この方法での問題は、その定常的な圧力を確実に長年印加すること、および特に太陽電池は日光の下で膨張しその後再び縮むので、導体と太陽電池間に酸化物が形成される可能性があることである。
【００１４】
本発明は、ほとんどの部分で、ガルバーニ電気的かつ電気化学的な、好ましくはガルバーニ電気的に製造された機械的でかつ電気的伝導性を持つ被覆材を参照することにより、以下で説明される。ガルバーニ電気的かつ電気化学的な、好ましくはガルバーニ電気的に製造された機械的でかつ電気伝導性を持つ被覆材は好ましい実施形態であるが、これらは、ほとんどの部分で同様にプラズマ吹付け被覆に変えることができる。
【００１５】
導体／太陽電池および／または導体／導体および／または太陽電池／太陽電池が接触する一方被覆が堆積される、または導体／太陽電池および／または導体／導体および／または太陽電池／太陽電池がお互いに伝導性堆積、換言すれば、伝導性被覆材が、電解質またはプラズマ堆積工程中、機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続されるような、短い距離に配置されると、導体と太陽電池間または導体間の機械的でかつ電気伝導性を持つ接続が形成される。相互堆積被覆によるこの接続は、正確に、導体と太陽電池または２つの導体が互いに電気的伝導性を持つように接触する、あるいは、近接する場所に生じる。したがって、方法は、狭いまたは広い表面積を有する材料間の接続に特に好適である。一方で、構成要素の表面は、機械的な接続および伝導性被覆材を避けるため部分的に絶縁することができ、他方で、伝導性シード層を有するシリコンウエハなど、非伝導材料上に正確に伝導性表面を設計することが可能である。伝導性被覆材によって作られる接続の別の利点は、伝導性被覆材がその組成、厚さおよび寸法に関して均一であり、そのため伝導性被覆材の伝導特性ならびに伝導性被覆材の機械的強度が均一かつ制御可能になる。
【００１６】
本発明にしたがう太陽電池の製作に、光誘起またはレーザ誘起電気メッキを使用することが有利である。プロセス中で、意図した領域内の堆積は、温度の局所的上昇および／または光誘起化学励起により制御される。このことによって、シード層の全てまたは部分および絶縁圧力も置き換えられることが可能になる。例えば、レーザを電気メッキされる領域（導体／太陽電池）に沿って動かし、このことにより、堆積を非常に正確に活性化することができる。
【００１７】
太陽電池の文脈で使用するとき、一般的に、用語、導体は、太陽電池によって生成される電気を消費者に伝導する、任意の形式の電気的伝導性を持つ接続のことを呼ぶ。従来型の導体は、ワイヤおよび印刷もしくはハンダ付けされた伝導性経路、または太陽電池上に広範囲にわたって電気メッキされた伝導性経路である。１つの好ましい実施形態において、本発明にしたがう太陽電池は、導体が接触指、コレクタ、好ましくはバスバー、より好ましくはバスバー導体（以下でより詳細に説明）および太陽電池接続導体からなる群から選択される太陽電池に関する。接触指などこれらの導体は、太陽電池において電気をタップすることができ、「かつ」電気を直接または好ましくはコレクタまたはバスバー／バスバー導体を介して消費者に伝導する一方、接続導体は、個別の太陽電池をお互いに電気的に接続する。特定の好ましい実施形態において、接触指、コレクタ、好ましくはバスバー、より好ましくはバスバー導体および／または太陽電池接続導体、好ましくは全てのこれらの接続導体などの導体は、導体ワイヤとして設計される。しかし、このことは必須でない。例えば、太陽電池が、太陽電池の表面および／または印刷されたもしくは場合によっては焼き付けた電気的伝導性を持つペーストまたは電気メッキされた伝導性トラックなどの接触指と接触するコレクタ／バスバーをすでに有する場合、太陽電池の表面領域に接触するこれらの導体でさえ、他の導体、特にワイヤ導体と伝導性被覆材の電解堆積またはプラズマ吹付けによって同様に接続することができる。例えば、表面領域が太陽電池と接触する任意の伝導性トラックは、伝導性被覆材の堆積（垂直接続、一方が他方の上にある）によって、または接触表面積を共有する２つのワイヤ導体間で電気的伝導性を持つシード層を電気メッキまたはプラズマ吹付けにより太陽電池に付与すること（水平接続、隣接）によってでさえ、ワイヤ導体によって接続することができる。換言すれば、本発明にしたがう太陽電池において、太陽電池と導体、または導体と導体、または水平に隣接する導体でさえ、一方を他方の上（垂直）に配置することによる、かつ伝導性被覆材上に堆積／吹付けすることによるようなやり方で、機械的かつ電気的伝導性を持つように接続することができる。垂直接続、すなわち、太陽電池と導体および／または導体同士が一方を他方の上に伝導性被覆材によって位置決めされることが、特に好ましい。ここで、接触指またはコレクタおよび接触表面積を有するバスバーの既成のガルバーニ電気的製作と、本発明にしたがって通常の電解で堆積したまたはプラズマ吹付けした被覆によって本発明にしたがって導体／太陽電池または導体／導体など２つの既存の構成要素を接続することを区別する必要がある。
【００１８】
本発明にしたがう太陽電池は、任意の幾何形状、サイズおよび太陽電池の技術に適しており、特に結晶太陽電池および薄層太陽電池、好ましくは、シリコンおよびガリウムヒ素など半導体材料に基づく太陽電池に適している。太陽電池は、本発明にしたがって、同様に有機ベースで製造することができる。
【００１９】
１つの好ましい実施形態において、最も一般的な意味で本発明は、好ましくは半導体材料から作られ、特に好ましくはシリコンまたはガリウムヒ素をベースとし、接点を表および／または裏に有して生成された電気を多くの接触指および少なくとも１つのバスバーによって伝導する太陽電池にも関し、バスバーのうちの少なくとも１つは、その導体が接触指に機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続されるバスバー導体として実装される。バスバー導体は、上で記載された堆積被覆と異なり、好ましくは金属ワイヤまたは（特にバック接点電池に適する）通常金属から作られる導体を有する（好ましくは可撓性の）回路板など伝導性の固体物体であり、導体が堆積された伝導性被覆材とともに全体としてバスバー導体を形成し、さらに被覆が確実に太陽電池および／または他の導体と所望の機械的でかつ電気伝導性を持つ接触をする。従来型のガルバーニ電気的に製造されたバスバーでは、バスバー自体がガルバーニ電気的に堆積された塊（伝導性構成要素）であり、バスバー導体が少なくとも２つの構成要素、金属ワイヤなど純粋の導体、および例えば電気メッキされた被覆、電気化学的被覆、プラズマ吹付けした被覆またはハンダなど接触材料からなる。好ましい実施形態において、フロント接点すなわち接触指および／またはバスバー導体は、太陽に面する側に配置される。本発明にしたがうバスバー導体は、通例のハンダペーストおよび電気メッキされたバスバー設計とは対照的に、好ましくはワイヤ形状の導体、したがってワイヤ形状バスバー導体として形成される、接触表面積を有さないバスバーのバージョンである。
【００２０】
新規のバスバー導体は、絶縁されない電気的な導体からなる。この導体は、好ましくは、太陽電池の格子構造の開始層またはシード層に電気的伝導性を持つように接続される。好ましくは、この接続は、すでに上で記載された、有利なガルバーニ電気的堆積方法、電気化学的堆積方法またはプラズマ吹付け堆積方法によって実装される。別法として、これらのバスバー導体太陽電池を、従来技術の印刷プロセスとその後に続くベーキングまたは焼成を介して塗布される電気的伝導性を持つペースト内に埋め込む可能性もある。しかし、導体を例えば太陽電池の電気的伝導性を持つシード層に電気メッキすることは、実装するのに技術的により容易で、より費用効果が高い。
【００２１】
別の好ましい実施形態において、本発明は、したがってバスバー導体を有する太陽電池に関し、少なくとも１つのバスバー導体が、電気メッキされた被覆によって太陽電池に機械的にかつ電気的伝導性を持つように接続され、バスバー導体が好ましくはワイヤ形状である。
【００２２】
別の好ましい実施形態において、本発明は、先に言及したような太陽電池に関し、接触指シード層に電気的伝導性を持つように接続される、少なくとも１つのバスバーシード層が、少なくとも１つのバスバー導体に機械的（好ましくはしっかりと）で、かつ電気的伝導性を持つ接続を有し、バスバーシード層とバスバー間のこの接続は、好ましくは、（ｉ）電気メッキまたは（ｉｉ）伝導性ペースト内への埋込みおよびベーキングによって作られた。
【００２３】
特に好ましい実施形態において、本発明にしたがう太陽電池の伝導性被覆材は、溶液から電解質的、すなわち電気化学的またはガルバーニ電気的に、またはプラズマ吹付けにより製造された被覆から選択される。好ましくは、本発明にしたがう太陽電池のための伝導性被覆材は、伝導性の金属または金属合金、好ましくは、銅、銀、ニッケルおよび／またはスズ、伝導性の炭化水素および／または炭素、例えばナノチューブおよびフラーレンに基づく伝導性の金属または金属合金からなる。
【００２４】
本発明にしたがって使用される伝導性被覆材は、好ましくは、同一または異なる材料、好ましくは異なる伝導性材料から作られる１つまたは複数の被覆層からなる。例えば、ベース材料と互換性があるニッケル層または別の伝導性被覆材を、太陽電池と銅の間の直接接触を防止するために最初に堆積することができ、そうしてやっと、太陽電池構成要素への所望の大規模接続を構築するより安価な材料から作られる銅被覆または伝導性被覆材を、例えば銅ワイヤといった導体に良好な接続をするために堆積することができる。次に、銀、スズまたは別の材料からなる別の被覆層を、銅の酸化を防止するために堆積することができる。好ましくは、各層は、別個のデバイスを使用して施される。
【００２５】
本発明に係る、導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体を有し、導体の長さが少なくとも一方の側で太陽電池の表面領域を超えて延在する太陽電池の一実施形態は、太陽電池上に残留して突出する自由な導体端を、後で、個別の太陽電池を電気的に相互接続するために使用して、標準的な太陽電池配置／モジュールを製造することができるという追加の利点を有する。従来技術にしたがって要求される金属帯のハンダ付けは、これらの電気的接続に必要でなく、このことにより、費用を低減し、接続リボンがハンダ付けされなければならない場合のように、個別の太陽電池が破損する危険を回避する。１つの好ましい実施形態において、少なくとも１つの導体、好ましくはコレクタ、より好ましくはバスバー導体が、太陽電池の少なくとも一方側で表面領域を超えて導体突起として好ましく突出し、太陽電池にとっての電気的接続を実現することになる。
【００２６】
上で記載したような導体が例えば打抜き、エッチングまたは切断により製造された場合、導体突起には、特に、太陽モジュール内の後続の電気的接続に関して、様々な設計上の可能性が存在する。
【００２７】
本発明に係るバスバーの好ましいワイヤ形状の導体は、導体の形状および断面に関して、自由に選択可能である。バスバー導体の断面形状は、好ましくは円形、長円形または多角形であり、好ましくは導体断面が（好ましくは、太陽電池の表面積および導体の材料に依存して）、０．０００２ｍｍ２と１０ｍｍ２の間、好ましくは０．００１ｍｍ２から１ｍｍ２、より好ましくは導体断面が０．０２ｍｍ２から１０ｍｍ２、好ましくは０．１ｍｍ２から１ｍｍ２を有し、ここでバスバー導体は、好ましくは可撓性かつ展性である。バスバー導体は、標準的な印刷および／または電気メッキされたバスバーよりも、大きく、したがってより低い抵抗を有することができる。それにもかかわらず、比較すると遮光がより少ない。例えば０．４ｍｍの直径を有する丸い銅ワイヤは、例えば銀の伝導性ペーストからなる２ｍｍ幅のバスバーより著しく小さな線路抵抗を有し、さらに銀の伝導性ペーストは、銅ワイヤよりもなお一層高価である。
【００２８】
１つの好ましい実施形態において、本発明にしたがう太陽電池内の導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体は、バスバーシード層または伝導性ペースト内に埋め込まれることなしに、多数の、好ましくは全ての接触指に、導体、好ましくはバスバー導体の（当然信頼できる）電気的接点を介して接触指上に電気メッキされる。
【００２９】
シード層は、通常、太陽電池上の薄く電気的伝導性を持つ層であり、この層は、好ましくは電気的伝導性を持つペースト印刷、または吹付けられた電気的伝導性を持つ粒子、伝導性インク、もしくは伝導性を持つ領域（例えば、ＴＣＯ［透明導電酸化物］層の領域）、または太陽電池上の核形成領域である。例えば、パラジウム、チタン、チタン／タングステンなどから作られ、シード形成機能を有する、非伝導性シード層も、太陽電池の表面層を活性化することおよび堆積前の導体として好適である。核生成によって、このやり方で活性化された領域内に伝導性被覆材を優先的に堆積させ、このことにより、核生成シード層を完全に被覆する伝導性シード層を生成し、ここで導体／太陽電池／他の太陽電池構成要素を伝導性被覆材の堆積によって電気的に接続することができる。
【００３０】
本発明にしたがう太陽電池ならびにそのような太陽電池からなる完成した太陽モジュールにとって高レベルの効率を達成するため、太陽電池の導体、好ましくはコレクタ、より好ましくはバスバー導体のうちの１つまたはいくつかを、薄く、電気的伝導性を持つ管として設計することができる。流体またはガス状の冷却媒体をこの細管を通して移送することができ、このことによって、電気的な導体、好ましくはコレクタ、より好ましくはバスバー導体および太陽電池または太陽モジュールを取り囲む全ての領域を冷却することを可能にする。したがって、１つの好ましい実施形態において、本発明にしたがう太陽電池の、導体のうちの少なくとも１つ、好ましくはコレクタ、より好ましくはバスバー導体は管状であり、したがって冷却媒体が導体のうちの少なくとも１つを通って配管され、電気的な伝導性の効率を増加させることができる。
【００３１】
導体の最も簡易な実施形態において、導体は、例えば、銅もしくは銀で作られるまたは銅もしくは銀ベースの、光沢のある配線されたワイヤである。例えば、ニッケルまたはスズからなる銅拡散バリア層を有する銅コアは有利である。より低い伝導度が要求される場合は、鉄−ニッケル合金を同様に使用することができる。導体は、温度の差がより大きいとき、シリコンと金属間の機械的な張力を均等化するため、記載されるように波状であっても良い。導体は、例えばシートメタルなど好適な半製品から、同様に他の手段により、例えば打抜き、形状エッチングおよび切断により製造することができる。このことによって、温度における差を均等化することに関し、特に汎用性のある形状を製造することが可能になる。より大きな断面積を有する細長い導体について、熱膨張係数がシリコンまたは半導体材料の熱膨張係数に適合する合金が、同様に好適である。一例は、Ｋｏｖａｒという商品名で入手可能な材料である。しかし、Ｋｏｖａｒの電気伝導度は、例えば銅の電気伝導度よりもかなり小さい。１つの特に好ましい実施形態において、太陽電池の導体のうちの少なくとも１つ、特に、本発明にしたがう太陽電池のコレクタまたはバスバー導体が細長くまたは蛇行、三角または正弦曲線の形状を有し、太陽電池の導体のうちの少なくとも１つは、ワイヤまたは打抜かれた、エッチングされたもしくは切断された部分により優先的に形成される。
【００３２】
導体が太陽電池の熱機械的歪みに適合することがより可能となるように、ソフトアニーリングによって、導体が作られる材料の固体性が減少する場合も有利である。
【００３３】
１つの好ましい実施形態において、本発明にしたがう太陽電池は、好ましくは半導体材料または薄層材料からなり、より好ましくはシリコンもしくはガリウムヒ素または他の半導体ベースであり、導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体の熱膨張係数は、例えば、合金の使用によりまたは物理的処理により、太陽電池ウエハの熱膨張係数に適合する。
【００３４】
銀からなる、既知の完全に電気メッキされたフロント接点と比較して、電解質堆積時間、特に電気メッキ時間を、本発明にしたがう太陽電池にとってかなり減少させることができる。なぜならば、導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体は、例えば太陽電池のシード層に、薄層のみを使用して電気メッキしなければならないからである。従来型の電気メッキされたバスバーは、２０μｍ以上の層厚さを有する。しかし、本発明では、例えば５μｍの層厚さを有するバスバー導体で十分である。薄い接触指における層厚さは、バスバー領域で使用される５μｍよりも厚い、例えば１０μｍである。なぜならば、接触指は、力線が集中し、電流密度がより高い場所だからである。
【００３５】
本発明にしたがうバスバー導体は、その長さが少なくとも一方側で太陽電池の表面領域を超えて延在する場合、別の非常に重要な利点を有する。この、バスバー当たり少なくとも１つの自由な導体端は、太陽電池上に残留する一方、個別の太陽電池を相互接続することにより、通例の太陽モジュールに電気的なリレーを構築するために後で使用することができる。従来技術と対照的に、これらの電気接続を作るため、金属帯をハンダ付けする必要が全くない。このことは費用を減少させるだけでなく、接続リボンがハンダ付けされなければならない場合のように、個別の太陽電池が破損する危険もなくす。上で記載したような導体が打抜き、エッチングまたは切断により製造される場合、導体突起には、特に、太陽モジュール内の後続の電気的接続に関して、様々な設計上の可能性が存在する。さらに、できるだけ有効にかつ費用効果が高く、本発明にしたがう太陽電池配置を製造するために、いくつかの電池を同一の電気メッキプロセス内で相互接続することができる。例えば、特許文献５で示される太陽電池配置など、本発明にしたがう太陽電池配置は、（太陽電池接続導体のように）弾性の、メッシュ様導体ワイヤシステムによって製造し、個別の太陽電池を、直接またはコレクタ接点もしくはバスバー導体接点を介してのいずれかで接続することができる。本発明にしたがう太陽電池の１つの特に好ましい実施形態において、太陽電池接続導体は、１つの方向、すなわち太陽電池の長さまたは幅、好ましくは電流の方向に、少なくとも５０％、好ましくは６０％、より好ましくは７０％、最も好ましくは８０％を超えて延在する。
【００３６】
電気メッキによって伝導性被覆材を製造する別の利点は、電気メッキのために使用される電源との接点自身は電気メッキされず、そのため定期的に洗浄または交換さえする必要がない。
【００３７】
別の態様において、本発明は、少なくとも１つの導体によって太陽電池を接続する、かつ／または太陽電池上の導体を互いに接続する方法に関し、少なくとも１つの電気的に伝導性の導体が、溶液から太陽電池上にかつ／または少なくとも１つのさらなる導体上に伝導性被覆材を堆積することによって、機械的かつ電気的に接続される。好ましくは、伝導性被覆材は、電解質的、ガルバーニ電気的、またはプラズマ吹付けにより製造される被覆から選択される。伝導性被覆材が、伝導性の金属または金属合金、好ましくは、銅、銀、ニッケルおよび／またはスズ、アルミニウム、伝導性の炭化水素および／または炭素に基づく金属または金属合金から選択されることがさらに好ましい。さらには、伝導性被覆材は、好ましくは異なる伝導材料で作られる、好ましくは１つまたはいくつかの層の被覆からなる。
【００３８】
１つの好ましい実施形態において、導体は、接触指、コレクタ、バスバー導体および太陽電池接続導体からなる群から選択される。
【００３９】
特に好ましい実施形態において、本発明は、電解槽中の太陽電池を電気メッキする方法に関し、少なくとも１つの電気的伝導性を持つ導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体が、電気メッキ電流を供給するため、電気メッキされる太陽電池の表面と少なくとも部分的に電気的に接触し、そのためこの導体が、太陽電池に電気メッキによって機械的かつ電気的に永久接続される。
【００４０】
好ましい実施形態における本発明にしたがう方法、特に直ぐ上で記載された方法にとって、太陽電池の長さを超えて延在するピックアップまたはキャリアにおける少なくとも１つの導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体は、電気メッキプロセス期間に、電解槽内の太陽電池を支持し、好ましく配置し、好ましく太陽電池をある高さに搬送し、そのため電気メッキされる太陽電池の下側のみが電解質中に位置決めされる。
【００４１】
本発明にしたがう方法の期間、特に直ぐ上に記載の方法の期間に導体と太陽電池の間に接点を形成するため、導体のうちの少なくとも１つ、好ましくはコレクタまたはバスバー導体は、太陽電池に対して、好ましくは、電気メッキされる太陽電池のシード層に対して、導体のうちの少なくとも１つ、好ましくはコレクタまたはバスバー導体を太陽電池の一方側に当てて置くことにより、かつ力を、好ましくは重さの力、加圧力、流体により加えられる動圧、またはスプリング力または太陽電池の反対側の磁石、または流体吸引を加えることにより、押圧または引き込まれる。
【００４２】
本発明にしたがう方法ための好ましい実施形態において、電気メッキが使用されるバージョンでは、電気メッキの電流は、電解質の外側の少なくとも１つの導体突起上の、電解質レベルの上に突き出る導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体の中に、給電される。
【００４３】
本発明にしたがう方法は、連続フローシステム、浸漬浴システムまたはカッププレータ内で、特に効率的にそれゆえ好ましく実装され、そのため、太陽電池上に電気メッキされたまたは電気化学的に堆積されたまたはプラズマ吹付けによって堆積された導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体は太陽電池上に残り、いかなる後続の脱金属化の必要もなく、完了した太陽電池をさらに処理するために使用することができる。
【００４４】
好ましい実施形態において、本発明にしたがう方法は、接触指、コレクタおよび／またはバスバー導体などの導体を太陽電池と接続するため、または導体を相互接続するため使用される。
【００４５】
方法は、太陽電池の製造、好ましくは上で言及した本発明にしたがう太陽電池に特に好適である。しかし、本発明にしたがう被覆堆積方法は、任意の形式の電気的な導体を接続するため基本的に好適であり、特にワイヤ、および電気的伝導性であるまたは基板として電気的伝導性にされた材料を有する伝導性被覆材によって、機械的かつ電気的伝導性である接続経路の形式で好適であることが強調される。
【００４６】
別の好ましい実施形態において、本発明は、本発明にしたがう太陽電池および本発明にしたがう太陽電池を製造する方法に関し、太陽電池は、コレクタまたはバスバー導体なしで実装または製作される。特に好ましいのは、（ｉ）伝導性被覆材によって接続されるワイヤが接触指上に位置決めされ、かつ／または（ｉｉ）伝導性被覆材によって接続されるワイヤが接触指を横切ることである。
【００４７】
追加の好ましい実施形態は、本発明にしたがう太陽電池および本発明にしたがう太陽電池を製造する方法に焦点を当てており、太陽電池が、コレクタまたはバスバー導体がなく、かつ接触指もなく実装または製作され、伝導性被覆材によって接続されるワイヤが、例えばシード層または核生成層といった太陽電池の活性堆積領域上に位置決めされる。
【００４８】
追加の好ましい実施形態は、本発明にしたがう太陽電池および本発明にしたがう太陽電池を製造する方法に焦点を当てており、太陽電池が、コレクタまたはバスバー導体がなく、かつ接触指もなく実装または製作され、伝導性被覆材によって、太陽電池に接続され、かつ／またはお互いに相互接続される多数の小さいワイヤを介して、電気が伝導される。このことによって、導体の総断面積が多数のワイヤにわたって分割され、これによって抵抗損を最小化することが可能となる。太陽電池の特殊な実施形態において、バスバーおよび指を完全に省くことができ、このことによって、遮光を減少させ、電気の伝達を、表面積にわたって均一に分布させる。
【００４９】
電気メッキ法、電気化学的方法およびプラズマ吹付け法における堆積活性領域は、太陽電池の部分または電池の全面でさえあって良い。堆積活性領域は、特に、両極性が一方側に位置決めされ、それぞれの場合で１つのワイヤが１つの極性を担当し、しかし伝導性被覆材が堆積されると両極性が同時に補強される太陽電池用に、一方側に太陽電池の両極性を備えることもできる。
【００５０】
伝導性被覆材を堆積するための本発明にしたがう方法、特に電気メッキによる方法が同様に好ましく、極性のうちの第１の極性が堆積または電気メッキされ、次いで新規のワイヤを装備し、次いで第２の極性が堆積または電気メッキされる。代替の実施形態において、本発明にしたがう太陽電池のワイヤは、（例えば金属化によって）部分的に伝導性にされる絶縁されたコアとして、配線を有する回路板と同様に、連続的に伝導性であることができない。
【００５１】
本発明にしたがう方法は、太陽電池および導体がお互いの間で機械的かつ電気的伝導性を持つように接続することのためだけに使用できるのではなく、例えば、太陽活性ではない、バイパス機能、保護機能および／または接続機能を有する構成要素など、特殊な要素を有する太陽電池および／または導体が機械的かつ電気的伝導性を持つように接続することのためにも使用できる。さらなる実施形態として、太陽電池を非常に空間的に近接させることができるので、被覆を堆積することによって伝導性接続を形成することができる場合、本発明にしたがう伝導性被覆材によって、太陽電池でさえ、他の太陽電池上に直接接続することができる。
【００５２】
第３の態様において、本発明は、電解槽中で太陽電池を電気メッキするデバイスに焦点を当てており、デバイスは、電解槽の電解質内の太陽電池と、電気メッキされる表面で、好ましくは電気的接触を可能とする、少なくとも部分的な接触をする少なくとも１つの導体、好ましくはコレクタまたはバスバー導体、好ましくはシード層を受けるための手段を備え、好ましくは同時に太陽電池を支持し、導体突起が好ましくは電解質レベルを超えて延在し、電気メッキ整流器を接続する。
【００５３】
好ましくは、そのようなデバイスは、少なくとも、電解槽の電解質内に位置決めされる伝導物の領域上に、張力を加えるための手段としてピックアップを含む。
【００５４】
好ましい実施形態において、本発明にしたがうデバイスは、導体とバッキング層を有する太陽電池またはバッキング層を有さない太陽電池の間に、引張力または押圧力を、好ましくは加圧力、重さの力、磁力、弾性力または吸引として加える手段も含む。
【００５５】
本発明にしたがうデバイスが、電解質レベルが単に太陽電池の下側を超えないところに到達するよう、太陽電池を処理容器内に配置するための手段を含むことがさらに好ましい。
【００５６】
本発明にしたがう方法は、太陽電池の太陽に曝される側または表側、裏側または両側さえ、太陽電池の電解処理およびプラズマ吹付け処理に好適である。これを達成するため、処理される側は、電解質またはプラズマと接触する必要があることになる。
【００５７】
以下の実施形態は、限定ではなく例として、電気メッキによって本発明にしたがう方法に関する。
【００５８】
本発明にしたがう方法、特にカッププレータを使用する方法において、上を向く、未処理の側は、好ましくは乾いたままとなる。したがって、電解質に反応する、太陽電池の裏側は、損傷から保護される。電気的接触は、電気的に導電性のシード層が通常備えられる構造化された表面上で直接電解質の中で生じる。プロセスにおいて、電解槽内で、電解質中に位置決めされる、陰極接点作用物は、同様にガルバーニ電気的に金属化される。この金属化を、本発明にしたがって使用して、さもなければ慣例である脱金属化プロセスを、完全に省略することができる。本発明にしたがう接点作用物は、少なくとも１つの好ましくはワイヤ形状の、絶縁されない電気的な導体からなる。電気メッキ設備が充填されると、電気メッキされる太陽電池は、少なくとも１つの延在する（好ましくは細長い）導体と接触させられる。プロセスにおいて、太陽電池に設けられた導体、好ましくはコレクタまたはバスバーの経路が、ワイヤ形状の接点作用物の経路と適合するように太陽電池が配置される。太陽電池は、こうして、好ましくは２つの延在する（細長い）導体の上部に載る。これらの導体は、導体および処理される太陽電池の側、好ましくは太陽電池の表側のみが電解質レベルの下に位置決めされるように、導体の上部に置かれる太陽電池の高さを配置する、電気的に絶縁されたキャリアまたはピックアップによって位置決めされる。連続フローシステムにおいて、キャリアまたはピックアップは、連続フローシステムを通して太陽電池を搬送するためにも使用することができる。カッププレータにおいて、キャリアは、優先的にはこのカップの一体化した構成要素である。導体の端部は、好ましくは太陽電池の縁部を超えて延在するが、キャリアまたはピックアップにおいて上向きに曲げられ、その結果、導体の端部は、電解質レベルを超えて、導体突起として突出する。したがって、導体の端部は乾いたままとなり、この領域内でメッキされ得ない。同じことが、整流器から電解質を超えて突出するこれらの導体突起に伝導性の導管を形成する、電気接続にも当てはまる。電気接続は、金属層でコーティングされない。カッププレータの中でさえ、導体の端部は乾いたままである。太陽電池上に配置されるコレクタまたはバスバーに沿う導体は、本発明にしたがって、好ましくは存在するシード層上に電気メッキされる。したがって、導体は、お互いに機械的に強固で電気的に導電性で接続される。好ましく突出する導体の端部と組み合わせて、導体は、永続的な単位を形成する。したがって、接点作用物は、脱金属化する必要がない。導体の突出する端部または導体突起は、有利なことに、後で、太陽モジュール内の太陽電池の電気的な相互接続に使用することができる。接続するまたは拡張する導体のハンダ付けは、以前は、そのために必要であったが、本発明にしたがう方法では完全に不必要である。
【００５９】
壊れやすい太陽電池は、本発明にしたがう電気メッキシステム内で導体上に位置決めされ、これらの導体にガルバーニ電気的に付着されるので、壊れやすい太陽電池を、連続フローシステムを通して、非常に安全かつ穏やかに、すなわち破損することなく搬送することができる。電気メッキされる表面をグリッド構造上に直接電気的に接続することも、太陽電池を電気メッキ電流のために低抵抗にするための、電解質内の強度の光源によって、よく知られたＬＩＰ法（光誘起電気メッキ）で使用される照明を必要としない。このことによって、本発明にしたがう太陽電池の製造で、かなりの量のエネルギーを節約する。
【００６０】
コレクタおよびバスバー、好ましくはバスバー導体の断面を、導電性要件に適合させることができる。スクリーン印刷法を使用して塗布された導電性ペーストまたは電気化学的に金属化したバスバーと比較して、有利なことに、断面が著しく大きな寸法を有する場合でさえ、導電性ワイヤが電気メッキされる場所で、太陽電池上の遮光される領域が著しく減少する。本発明にしたがう電気メッキ法は、フロント接点の従来型の完全な電気メッキと比較して、より短い露出時間も可能になる。好ましいシード層との、コレクタまたはバスバーなど本発明にしたがう機械的かつ電気的に接続する導体には、わずか約５μｍの層厚さが要求される。これは、よく知られた電気メッキ法の層厚さの約２０％という量になる。露出時間は、相応してより短くなる。
【００６１】
他の利点、特徴および詳細が、少なくとも一実施形態が図面を参照して詳細に記載される以下の記載に見られる。記載される、かつ／または描かれる特徴は、それ自体が、または任意の有用な組合せが、適用可能な場合、特許請求の範囲とは無関係に、本発明の主題を形成し、具体的にかつ加えて、１つまたは複数の別個の発明の主題でもあり得る。同一、類似および／または機能的に均等な部分は、同一の引用符号を備える。
【００６２】
わかりやすくするために、以下の記載は、バスバー導体と太陽電池の間の接続のみが電気メッキ被覆によって形成される実施形態に限定される。この形式の機械的かつ電気的伝導性を持つ接続は、当然、太陽電池と接触指および太陽電池接続導体など他の導体の間の接続、および接触指とバスバーまたはバスバー導体の間など、導体自身間の導体相互接続に、同様に移すことができる。さらに、本発明は、例として、表側（太陽に曝される側）接点および導体実装用に以下で記載される。しかし、本発明にしたがって、対応する裏側への実装も、同様に意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】上部は、半導体ウエハから作られる通例の電池を示す図であり、図の下部は、断面Ａ−Ｂとして拡大されて描かれる通例の電池を示す図である。
【図２】上部は、本発明にしたがう太陽電池を示す図であり、下部は、電気メッキされた被覆によって太陽電池に機械的かつ電気的伝導性を持つように接続される、バスバーとしての丸い導体を備える、拡大されて描かれ、本発明にしたがう太陽電池の図である。
【図３】バスバー導体上に電気メッキするために使用される浸漬浴システムを示す図である。
【図４】連続フローシステム内の、２つのバスバー導体を有する太陽電池の２つの眺めを示す図である。
【図５】連続フローシステムを通って移送される４つの太陽電池を有するキャリアを示す図である。
【図６】基板の一方側の電気メッキに使用される、静的に配置されるカッププレータを示す図である。
【図７】従来型の垂直に位置合わせされた電気メッキシステムを示す図である。
【図８】本発明にしたがう太陽電池の製造のための、垂直に位置合わせされた通電しない堆積デバイスを示す図である。
【図９】長手方向および横方向の導体を有し、隣接する太陽電池を回路に接続する３つの太陽電池からなる、本発明にしたがった太陽電池の配置の断面を示す図である。
【図１０】一体化された導体および電気メッキにより電気的なバイアに形成された太陽電池内の開口を有する、可撓性の回路板上の２つの太陽電池を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１は、上部において、表（太陽に曝される）側の眺めを有する従来型の太陽電池１を示す。格子構造の、電流を集める接触指２が、太陽電池１の全体にわたって、横方向に並んでいる。接触指２は、例えば印刷された伝導性銀ペーストまたは電解で堆積された銀といった、電気的伝導性を持つ材料からなる。接触指２は、明らかにより幅広のバスバー３に電気的に接続される。明らかにより幅広のバスバー３は、通常、接触指２と同時に、同一のやり方で製作される。接触指２は、通常、幅が約０．１５ｍｍとなる。接触指２の高さは、製作プロセスに依存する。産業用スクリーン印刷プロセスにおいて、接触指２の高さは、約５から２５μｍである。最大４０μｍの高さを、ホットメルトプロセスで達成することができる。グリッド構造を電気メッキすることは、まだ普及していない方法であるが、グリッド構造を電気メッキすることによって、高さをこれらの桁数で調整することが同様に可能になる。さらに、ガルバーニ電気的に堆積された層の具体的な伝導度は、非常に高い。
【００６５】
図１の下部は、断面Ａ−Ｂ内のバスバー３の領域を拡大した様子を示す。太陽電池１を形成するため使用されるウエハ４上のドープ層は、この図では示されていない。バスバー３は、通常平坦でない表面を有する。幅ｂ１は、例えば２ｍｍである。高さｈ１は、接触指２の高さと、およそ対応する。したがって、例えば、ｂ１＝２ｍｍかつｈ１＝０．０３ｍｍである場合、断面積は約０．０６ｍｍ２である。２つのバスバーの各端部が生成される電流の半分を伝導し、太陽電池の最大出力の点における全電流が７アンペアである場合、バスバーの端部における電流密度は約３０Ａ／ｍｍ２である。この電流密度が高すぎるので、特に加熱した太陽電池において、端部は、この目的で通常使用される小さい平坦なストリップによって、後で補強される。電気伝導度の改善は、ガルバーニ電気的に製造されたバスバーによって達成される。これは、接触指２をこのやり方で製作するために、努力がなされる別の理由である。しかし、特に太陽電池の裏側は電解質と接触してはならないので、電解質中で要求される電気的な接触およびその後の接点作用物の脱金属化によって、この製作プロセスがより困難になる。
【００６６】
図２は、本発明にしたがう太陽電池１の実施形態を示す。図１と図２の下部では、異なるサイズの縮尺が選ばれた。このことは、２つの図を比較するとき考慮に入れる必要がある。このセクションに描かれるウエハ４は、グリッド構造、すなわち接触指２配置の、および本発明にしたがうバスバー、すなわちバスバー導体９向けの領域の、電気的に伝導性のシード層５を担持する。このシード層５は、例えば、薄い、電気的伝導性のペースト印刷のまたは吹付けられる電気的伝導性の粒子もしくは伝導性インクからなる。次いで、測定値ｂ２は、バスバーの領域内のシード層５またはバスバーシード層（５）およびメッキ層（７）または導電性ペースト層の幅を示し、測定値ｂ２は、ここで、従来技術における幅ｂ１よりも著しく小さい。シード層５は、電気メッキのために陰極性にバイアスされなければならない。その上に電気メッキされる、例えば銅からなる導体６は、電源の接点として、それ自身を有利に使用することができる。導体６は、バスバーセクションに沿って、完全にまたは部分的にシード層５と接触している。例えば銅または銀といった、堆積される金属は、電気メッキプロセス期間に、陰極導体６からシード層５に、かつ、シード層５上の導体６の少なくとも１つの最初の接点の存在下で、シード層５から導体６に同様に蓄積する。電気的に高い伝導性のメッキ層７が形成され、メッキ層７は、導体６をシード層５に、したがってウエハ４または太陽電池１に非常に良好に、すなわち機械的にしっかりと接続され同様に電気的伝導性を持つように接続する。同じことが、幅ｂ２を有する、導電性ペースト層内に埋め込む導体６に当てはまる。バスバー導体９など導体６の断面積は、広範な形状およびサイズから選択できることがわかる。それにもかかわらず、太陽光線が太陽電池上に垂直に照らすとき、遮光される領域は現在の従来技術と比較して小さい。例えば０．５ｍｍの、寸法ｂ２および丸い導体６の直径が選択される場合、わずか１／４の量になる。メッキ層７の寸法ｂ２は、一層小さく選択することができる。メッキ層７の寸法ｂ２は、設備が装填されて、ウエハ４のシード層５を導体６上に位置決めまたは配置するとき、達成可能な正確さだけで決定される。導体６が多数の交差する平行な接触指２の全てのシード層５と確実に電気的に接触するため、設備エンジニアリング処置が使用される場合、または堆積された金属が全ての接触指２上に電解で成長する場合、バスバーまたは導体６に沿ったシード層を完全に省略することができる。このことによって、斜めの光が太陽電池上を照らすとき、遮光をもう一度減少させ、これにより、最小のパーセントの遮光を達成する。２つのバスバー導体９の下で、シード層５、したがってメッキ層７の幅がｂ２＝５ｍｍである際、全幾何学的表面積と比較して、細長い導体６が使用される場合、遮光は約２％だけ減少する。これは、太陽電池の有効性において、並外れて大きな改善である。図２において、例えば、導体６は電気メッキプロセスの開始時に、シード層５と接触していない。小さい間隙は電気メッキ期間に金属で充填される。この充填プロセスは、効果的に拡散する電解質により支援される。しかし、好ましい方法は、電流伝達のため一層大きな断面を得るため、開始から導体６をシード層５と接触させるべきである。導体６の丸い断面が有利である。導体６の丸い断面は、低コストで技術的に取り扱い、処理することができ、例えば曲げることもできる。しかし、他の断面形状、例えば長円または多角形ならびに導体６の線膨張で非波形または波形が等しく可能である。太陽電池１の表面積および導体６の材料に依存して、導体６の断面積は、例えば０．０２ｍｍ２から１０ｍｍ２の範囲であって良い。好ましい範囲は、０．１ｍｍ２から１ｍｍ２である。導体突起８の領域内で、薄いテープによって太陽モジュールとの現在実行する電気的な相互接続に導体６を適合させるために、導体６を、好ましくは平らに押圧することができる。本発明にしたがう導体突起８は、従来技術にしたがい必要とされる導体ストリップの機能を引き継ぐ。太陽電池の電気メッキ期間に、陰極電気メッキ電流を供給するため、これらの導体６または導体突起８を、非常に有利に使用することができる。図２に示されない一実施形態の太陽電池の裏側は、電気メッキ期間に電解質と接触するべきでないので、この電気メッキプロセスは、この図の下部に示されるものとは異なり、上下反対にして実施される。太陽電池の表側のみが、例えば細長い導体６とともに、電解槽の電解質内に位置する。導体突起８は、部分的に電解質の外側に位置し、このことによって、導体突起８および導体突起８に繋がる接点作用物はメッキされない。接触指２の構造化されたシード層５も、電解質の中に位置する。ペースト印刷と比較して、電気メッキは、電気を非常に良好に伝導する接触指２を作る。したがって、生成され集められた電気を伝導するため、より低い高さｈ２で十分である。バスバー導体９の数は、必要に応じて増加または減少させることもできる。太陽電池１および完成した太陽モジュールの、特に高いレベルの効率を得るため、導体６を、薄い、電気的伝導性を持つ管として構成することができる。流体またはガス状の冷媒がこの管を通って配管され、封止された太陽モジュール内の電気的な導体、すなわちバスバーおよびバスバー全体の周囲を冷却し、したがって遮光を増やすことなく、太陽電池および太陽モジュールの効率を増加させることに貢献する。
【００６７】
図３は、電解質１２の中に置かれる少なくとも１つの陽極１１を有する処理容器１０を示す。これは、浸漬浴または連続フローシステムであって良い。太陽電池１は、この処理容器１０内で電気メッキされる。構造化されたシード層５を有する、電気メッキされる太陽電池１の下側は、電解質１２内に置かれる。この実施形態における上側は、レベル１３の上に置かれるが、電解質がなく、さもなければ太陽電池のこの側を化学的に攻撃し損傷させるおそれがある。上側は乾いたままである。太陽電池１は、少なくとも１つのまっすぐな、好ましくはわずかに張力をかけた導体６によって支持され、上側が乾いたままとなるような高さで、電解質１２の中に配置される。このことは、太陽電池１が、本明細書に部分的に示される機器を通って、特に太陽電池の高さに関して、正確に搬送されなければならないことを要求する。基板１の裏側は、電気メッキされないのだが、電解質で濡れることができる、または濡れるはずである場合、基板１の裏側も、導体６を適切な高さに置くことによって、レベル１３の下に完全に配置することができる。この場合、陽極を上部に配置して、基板１の裏側を同時に電気メッキするという選択肢もある。
【００６８】
図３に示す例において、導体６は円形の断面を有する。他の断面、例えば長円または多角形も同様に可能である。
【００６９】
太陽電池１または太陽電池１のシード層５が確実に導体６の全長と接触するため、可能ならば、導体は伸ばされ、すなわち少なくともわずかに張力をかけられなければならない。導体６用に必要なピックアップは、図３に描かれていない。ピックアップは、太陽電池１の長手方向の広がりよりも長い長さに沿って、導体６を取り上げる。同時に、導体６は、ピックアップにより上向きに方向を変えられ、電解質１２から持ち上げられる。打抜かれた部分、エッチングされた部分または切断された部分など、それ自身が機械的に安定である導体でさえ、相応に事前成形される場合、ピックアップによって支持することができる。導体突起８の少なくとも１つの自由端が、電解質１２のレベル１３を超えて延在する。そこで導体突起８の少なくとも１つの自由端を、電気メッキすることなく、電気メッキ整流器に電気的に接続することができる。導体６は、接点作用物として、電解質１２中で、本発明にしたがって電気メッキされ、電解質１２の外側はメッキされない。このことによって、接点作用物の脱金属化を非常に有利に回避する。導体６は、バスバー導体９として働く。導体突起８のように、導体６は、完成した太陽電池１上に残る。ピックアップは、電気的に絶縁性の材料からなり、したがって、ピックアップが電解質中のむき出しの陰極導体６を取り上げ、向きを変える場合であっても、ピックアップの表面は金属化されない。ピックアップは、連続フローシステムを通って、キャリアまたはコンベヤ上に搬送される。ピックアップは、隙間１４が太陽電池１の上側に残るように設計され、下に示すように、隙間１４は太陽電池１の電気メッキプロセスを支持するために使用することができる。
【００７０】
図２の下部は、太陽電池１の１つの隅の上面図を示す。まっすぐで、丸い導体６が太陽電池１を支持し、ここで、やはりピックアップは描かれていない。導体突起８が、ピックアップの領域内に形成される。
【００７１】
図４は、連続フローシステム内の、本発明にしたがうデバイスの例を示し、導体６がピックアップ１５の上に、張力をかけられ、または張力をかけられずに配置される。上部は側面図を示し、一方底部は、断面Ａ−Ｂの上面図を示す。この場合、ピックアップ１５は、Ｕ字型であり、したがって、隙間１４を太陽電池１の上に形成する。隙間１４によって、とりわけ、コンベヤ１９が、太陽基板１で装填され、空にされることが可能となる。この実施形態において、導体６は、ピックアップ１５の脚を超えて曲げられ、上向きに方向を変えられる。電解質１２の外側に、２つのクランプ１６を使用してクランプし、これにより、導体６をピックアップ１５に固定する。クランプ１６は、この例では、関連する蝶ナットを有するクランプネジ１７によってピックアップ１５に対して手作業で押圧される。しかし実際には、導体６は、有利なことに、自動的に取り扱い取り上げられることになる。このことによって、プロセスが再現可能であることも保証する。電気メッキ整流器の負の端子が、導体６または導体突起８の自由端に接続される。このことによって、接点作用物が電解質１２の外側に置かれるので、接点作用物が不要にメッキされることにならない。陰極ワイヤオーバーハング８の小さな部分だけが電気メッキされるが、このことは、本発明にしたがう方法に何ら悪影響を及ぼさない。電気メッキ整流器の正の端子は、処理容器１０の下側領域内に置かれる可溶性または不溶性の正極１１に電気的に接続される。本発明によって、単極性または両極性パルス整流器の使用も可能になる。クランプデバイス１６、１７とともに、とりわけ、ピックアップ１５は、太陽電池１を連続フローシステムを通って搬送するコンベヤ１９を形成する。コンベヤトラック２０は、この目的のために使用することができ、例えば、コンベヤトラック２０の上で、コンベヤ１９を、矢印２１によって示されるように、搬送の方向に移送する。プロセスにおいて、例えばコンベヤ１９の高さは、基板または太陽電池１の下側が電解質１２のレベル１３の下に位置決めされ、上側が電解質１２の外側に位置決めされるように調整される。連続フローシステムに供給するとき、電気メッキされる太陽電池１は、細長い導体６の上部に置かれる。通常２つの導体６の高さは、流体メニスカスが形成されるように、電解質１２のレベル１３に関して調整される。このメニスカスは、太陽電池１を導体６の方向に下向きに引く。電気メッキプロセスの開始時に、この力が、太陽電池１を導体に対して固定する。例えば導体６の領域でシード層５が平坦でない場合、または太陽電池１がわずかに反っている場合、導体６と導体６を横切って平行に並ぶ太陽電池１のシード層５ができるだけ完全に接触するように、少なくとも電気メッキプロセスの開始時に緩やかな力を加え続けることが、有利であり得る。このことは、ほんのわずかに張力がかかり、ウエハ材料と金属導体の間の熱膨張係数の違いを補償することが導体に可能となる波形を有する、より大きな断面を有する導体にも当てはまる。表面がお互いに完全に接触するので、これら２つの電気メッキの相手の金属接続は迅速に生じる。導体６とシード層５の間に適切なレベルの接触を実施するため、上で記載した流体メニスカスの使用以外の解決策も組み合わせて使用することができる。少なくとも部分的に磁性である導体６を使用するとき、少なくとも１つの磁石を、乾いた隙間１４内に各導体６にわたって太陽電池１上に置くことができる。電磁石または永久磁石が、太陽電池１といっしょに連続フローシステムを通って搬送される。電磁石または永久磁石は、導体６と太陽電池１のシード層５の間で、導体６に間隙のない接触を形成させる。連続フローシステムの少なくとも開始領域において、静止バッキング層２２または回転バッキング層２３を、導体６のトラックの下の連続フローシステム内に配置することができる。これらのバッキング層は、陽極を貫通して突出する。バッキング層は、さらなる解決策を提供する。バッキング層２２、２３は、太陽電池１の下側、すなわち太陽に曝される側のみが電解質１２によって濡れるように、電気メッキのための材料に関して、かつレベル１３に関して高さが調整される。バッキング層２２、２３の領域内、および導体６の近くの立下り管によって、処理容器１０を通って循環的な流れで移送される電解質１２が流れ出ることが可能になる。結果として生じる吸引が、太陽電池１を、バッキング層２２、２３により支持されるそれぞれの導体６に対して非常に穏やかに引く。さらに、上に記載した磁石の代わりに、重りを太陽電池１の隙間１４に置くことができる。これらの重りは、太陽電池１を、バッキング層によって支持される導体６の方向に押圧することになる。加えて、流体（流体またはガス状の物質）、好ましくはガスの流れを、太陽電池１に対して、隙間１４に向ける選択肢がある。それぞれの場合で、連続フローシステムまたは浸漬浴システム内で、バッキング層２２、２３により支持される導体６が下側を走る場所に、流れまたは動圧が、太陽電池１の乾いた表面に当たることになる。最後に、電気メッキされる太陽電池１は、ピックアップ１５から生じる穏やかなスプリング力によって、それぞれ支持される導体６に対して押圧することもできる。本発明にしたがう導体の断面が増加するにつれて、線抵抗が減る。このことは、太陽電池が太陽電池モジュール製造プロセス期間ならびに実際の動作の両方で曝される、ストレスにおける熱変動に因果関係を持っている。シリコンと銅など電気的に良導体の金属の熱膨張係数の違いは、約１５＊１０−６／Ｋである。１００Ｋの温度変化で、線形の膨張の差は約０．２ｍｍである。
【００７２】
そのような場合、バスバー導体のシード層が、ウエハ上で非常に良好な接着強度を確実に有するよう、注意するべきである。これを容易にするため、導体材料の堅さまたは弾性は、例えばソフトアニーリングによって、または編組ワイヤなど多糸導体の使用によって減少することができる。導体を太陽電池にわたって延在させないことは、例えば蛇行、三角形または正弦曲線の経路が熱膨張の差を吸収するために好適であることと同様に非常に有効である。それぞれの波形の振幅は、例えば０．１ｍｍと５ｍｍの間の範囲であって良い。半波長が、導体を交差する２つの平行な接触指間の距離と同じ長さであって良い。波長は、より長くても良い。導体の長さが結果として増加すること、したがって線抵抗ならびに遮光が増加することは、バスバー導体が延長されることと比較して軽微である。バスバー導体のシード層は、まっすぐまたは導体自身と同じく波形であって良い。そのようなやり方で成形された導体に、ほんのわずかに張力をかけることができるので、導体が電気メッキプロセスの開始時にシード層と確実に接触するための、上で記載した方法は、特に有利である。
【００７３】
図５は、例えば水平連続フローシステムを通って４つの太陽電池１を移送するキャリア２４の上面図を示す。キャリア２４は、少なくともその表面は、電気的に絶縁された材料からなる。導体６は、開口２５において、湿った領域から乾燥した領域中に曲げられる。導体６に関連するピックアップは、この図に示されない。電気メッキ電流のためのキャリア２４の電気接続は、例えば導体レール２６および例えば摺動経路２８に沿って摺動する摺動接点２７によって構築される。キャリア２４は、その乾いた上面に、例えば電気機器を収容する。これは、電子制御ユニットまたは品質制御のための測定デバイスまたは破損検出のための警報デバイスまたは示すように電流分配抵抗器２９であって良い。電流分配抵抗器２９は、本明細書では８つの部分からなる電気的に並列な回路の部分的な回路内の抵抗を、抵抗が実際には常にわずかに異なるのだが、部分的な回路自身の間で均等化する。ここで、やはり、キャリア２４または接点作用物のいずれも、連続フローシステムを通過した後で脱金属化する必要がないことは、非常に有利である。
【００７４】
図６は、本発明にしたがう、ウエハおよび太陽電池１を電気メッキするためのカッププレータの縦断面を示す。カップ３０は、基板または太陽電池１の形状に適合された断面を有する。電解質１２は、下からカップ３０の中に流れる。電解質１２は、陽極１１を通って流れ、電気メッキされる太陽電池１の下側に到達する。流れの矢印３１は、流れの方向を示す。長い導体６が、カップ３０の上縁にバスバーとして載っている。必要な場合、張力３２が、示される矢印の方向に働く。カップ３０の上部３３は、導体６に載ることができる。電解質１２は、プロセスで形成される間隙を通って、全ての側でカップ３０から流れ出る。力が、力の矢印３４の方向に加えられる場合、導体６は、上部３３によって動かないことができる。次いで、図４の例によって記載されたように、隙間１４が、太陽電池１および導体６を互いに近づけるための手段を収容する。ここで、やはり、図６に示されないバッキング層を、カップ３０内の導体６の領域中の下側に配置することができる。電気メッキ整流器（図示せず）の電気接続は電解質１２の外側または電解槽の外側で生じるので、接点作用物は脱金属化する必要がない。導体突起８は、個別の太陽電池１を太陽モジュールの中に電気配線するため、後で再使用することができる。このことによって、従来技術を仮定すれば必要とされる方法のいくつかのステップを省くことが可能となる。電気メッキされる表面が直接電気接続するので、太陽に曝される側を照射することは、本明細書では同様に必要でない。半導体ウエハにおいて、導体またはバスバー導体は、使用領域内に位置決めされ、すなわち導体またはバスバー導体の下に位置決めされる少数の回路は、もはや後で使用することができない。しかし、特に大口径ウエハでは、電気メッキ電流が広い表面積にわたって供給されるので、優れた層厚分布が達成される。
【００７５】
図７は、従来型の垂直に位置合わせされた電気メッキシステムを示し、容器（３０）が電解質（１２）で充たされ、太陽電池接続導体（６）が電気メッキされるとき、５つの太陽電池（１）がお互いに接続され、長手方向にお互いの上部上に垂直に積み重ねられている。この垂直電気メッキシステムも、本発明にしたがって電気メッキされる太陽電池の製造に好適であるが、図６に記載したカッププレータと比較して、より高い電流密度を実施することを可能にするので、結果としてより速い堆積速度が得られる。
【００７６】
図８は、本発明にしたがう太陽電池の製造のための垂直に位置合わせされた通電しない堆積システムを示し、機械的かつ電気的に伝導性がある被覆材が、電気化学的にすなわち酸化還元堆積によって、太陽電池および導体上に製造される。この場合では、５つの太陽電池（１）が、容器（３０）の中で、溶解している酸化還元構成要素とともに溶液（１２）中で、長手方向にお互いの上部に垂直に配置され、５つの太陽電池（１）は、溶液（１２）からの被覆の通電しない電解質堆積期間に、太陽電池接続導体（６）を介してお互いに接続される。
【００７７】
図９は、３つの太陽電池（１）からなる本発明にしたがう太陽電池配置を断面で概略的に図示し、長手方向導体６’が電池（１）の上下に配置され、横方向導体６”が隣接する電池間の空間に配置される。製造プロセス期間に、これらの導体（６’，６”）は、結果として得られる電気メッキされた被覆材（７’）によって機械的かつ電気的伝導性を持つように接続される。次の製造ステップにおいて、これらの導体（６’，６”）は、次いで部分的に分離され、そのため、これらの導体（６’，６”）が所望の回路、この場合、電池の直列回路を生じる。同じ方法によって、太陽電池列または完全な太陽電池行列を容易にかつ費用効率が高く製造することが可能となる。
【００７８】
図１０は、一体化した導管を有する可撓性の回路板（６）の上部にある２つの太陽電池（１）を概略的に図示する。太陽電池（１）はバイア（３５）を有し、太陽に曝される側（上部）から裏側（底部）に電流を伝導する。バイア（３５）を製造するため、開口（孔）は、今の場合、下に配置されるスプレーノズル（１２）を介して電解質（３６）を供給することにより（または、電解質は、電解槽によっても供給することができる）、電気的伝導性を持つようにされ、開口（孔）は、電気メッキ（閉）される、または内部を電気メッキされる（内部コーティング）。したがって、電気メッキは、電解質でコーティングされた領域のみで、制御されたやり方で起こる。
【符号の説明】
【００７９】
１  太陽電池
２  接触指、格子構造
３  電池上の導体
４  ウエハ
５  シード層
６  導体
７  伝導性被覆（好ましくは、電気化学的、ガルバーニ電気的またはプラズマ吹付けにより生成される）
８  導体突起
９  バスバー導体
１０  処理容器
１１  陽極
１２  電解質
１３  レベル
１４  隙間
１５  ピックアップ
１６  クランプ
１７  クランプネジ
１９  コンベヤ
２０  コンベヤトラック
２１  運搬の方向矢印
２２  バッキング層、静止
２３  バッキング層、回転
２４  キャリア
２５  開口
２６  導体レール
２７  摺動接点、ブラシ、ローラ
２８  摺動経路
２９  電流分配抵抗器
３０  カップ、キュベット、容器
３１  流れの方向矢印
３２  張力
３３  上部
３４  力の方向矢印
３５  バイア
３６  電解質供給
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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