(57)【要約】  本発明の太陽電池は、少なくとも１つの半導体基板（２ａ）を含むブロック（２）を有し、半導体基板中には、第１の極の第１の電気コンタクト素子と接続され、且つ、第２の極の第２の電気コンタクト素子と接続された太陽光発電接合が少なくとも１つ形成されている。この電池は、ブロック（２）の第１の面に配置され、且つ、第１の導電性ワイヤ素子を収納するための凹状の第１の溝（７ａ）を電池の前記ブロック（２）とともに構成する第１の透過カバー（６ａ）を備える。
2013513935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体基板（２ａ）を含むブロック（２）が設けられた太陽電池であって、前記半導体基板中には、第１の極を介して第１の電気コンタクト素子と接続され、且つ、第２の極を介して第２の電気コンタクト素子と接続された太陽光発電接合が少なくとも１つ形成されており、前記ブロック（２）の第１の面に配置され、且つ、第１の導電性ワイヤ素子を収納するための第１の溝（７ａ）を前記電池の前記ブロック（２）とともに構成する第１の透過カバー（６ａ）を備える、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記第１の溝（７ａ）は、前記電池の側面（８）における前記第１のワイヤ素子を収納するための長手溝である、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記ブロック（２）の前記第１の面の反対側にある前記ブロック（２）の第２の面に配置され、且つ、第２の導電性ワイヤ素子を収納するための第２の溝（７ｂ）を前記電池の前記ブロック（２）とともに構成する第２のカバー（６ｂ）を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記第２の溝（７ｂ）は、前記電池の側面（８）における前記第２のワイヤ素子を収納するための長手溝である、ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記第２のカバー（６ｂ）、及び／又は、前記第１のカバー（６ａ）は、前記半導体基板の上に直接配置される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記太陽光発電接合と接続された前記電気コンタクト素子のうちの少なくとも１つは、溝に埋め込まれたワイヤ素子を含む、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項７】
少なくとも１つの電気コンタクト素子は、前記半導体基板を覆う金属層（４）を備える、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項８】
前記電気コンタクト素子のうちの少なくとも１つは、前記半導体基板の面に配置された複数の伝導アーム（１０）を備え、前記アーム（１０）は、ワイヤ素子と接する又は接続するように設計されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項９】
太陽光発電接合を含む単一の半導体基板を備える、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記第２のカバー（６ｂ）は透過性であり、前記ブロック（２）は、金属層（４）により分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板（２ａ、２ｂ）を備え、前記電池は、前記金属層（４）と接続するように設計された第３の導電性ワイヤ素子を収納するための第３の長手溝（７ｃ）を備える、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記ブロック（２）は、誘電体（２ｃ）により分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板（２ａ、２ｃ）を備え、前記電池は、前記誘電体（２ｃ）の層とそれに対応する前記半導体基板との間の界面にある側面（８）の上にそれぞれ形成された第３及び第４の溝を備える、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記誘電体（２ｃ）の両側において、金属層（４ａ、４ｂ）は前記誘電体とそれに対応する前記半導体基板（２ａ、２ｃ）との間に挿入される、ことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池。
【請求項１３】
請求項１から１２に記載の太陽電池を数個含む太陽電池のアセンブリであって、前記複数の電池は数個のワイヤ素子により互いに接続されており、各ワイヤ素子は少なくとも２つの太陽電池の前記溝の埋め込まれている、ことを特徴とする太陽電池のアセンブリ。
【請求項１４】
請求項９に記載の複数の太陽電池をアセンブルする方法であって、前記各電池は、同じ前記側面（８）に形成された第１及び第２の溝（７ａ、７ｂ）を備え、以下のステップを、
−  少なくとも１つのライン状に複数の電池を配置して、複数の溝による第１の並び及び第２の並びを形成し、１つの電池の前記第１の溝（７ａ）を隣り合う電池の前記第２の溝（７ｂ）と一列に並ばせ、
−  前記各ラインにおける複数の電池を接続し、第１の導電性ワイヤ（１１ａ）を前記第１の並びにおける各溝に挿入し、第２の導電性ワイヤ（１１ｂ）を前記第２の並びにおける各溝に挿入し、
−  前記第１のワイヤの切断と前記第２のワイヤの切断とを、２つの隣り合う電池の間において交互に行い、
−  前記太陽電池のすべての前記第１のカバーが同じ側に向くように、１つおきに太陽電池をひっくり返す、
ことを連続的に備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記電池をひっくり返すステップの後、各ラインを引き伸ばし、同じラインの複数の電池を前記ラインの中央軸の両側に交互に配置する、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の複数の太陽電池をアセンブルする方法であって、複数の電池の同一ライン（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を複数個形成することを備え、ひっくり返すステップの後、複数のライン（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と複数のカラム（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とのマトリックスを形成するように、前記複数のラインを配置し、第３のワイヤ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を前記マトリックスの２つの隣り合うカラムの間に形成された各間隔（Ｉｎｔ１、Ｉｎｔ２、Ｉｎｔ３）の中に配置し、各第３のワイヤ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を、前記マトリックスの各ライン（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の２つの隣り合う電池を接続する前記ワイヤ素子（１１ａ、１１ｂ）と電気的に接続する、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの半導体基板を含むブロックが設けられた太陽電池（photovoltaic cell）に関するものであり、この半導体基板中には、第１の極（first pole）を介して第１の電気コンタクト素子（electrical contact element）と接続され、且つ、第２の極（second pole）を介して第２の電気コンタクト素子と接続された太陽光発電接合（photovoltaic junction）が少なくとも１つ形成されている。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽光パネルは、直列に電気的に接続された複数の太陽電池の複数のラインを備える。
【０００３】
図１は、直列に接続された３つの太陽電池１ａ、１ｂ、１ｃを示す。電池は半導体基板２ａを備え、その半導体基板中には少なくとも１つのＰＮ接合が形成されている。電池は、通常、一辺が約１６ｃｍの四角形の形状を有する。複数の電気コンタクト素子（electrical contact element）は、基板２ａの両側に配置されている。図１においては、負極を有する第１の電気コンタクト素子３は、太陽へ向くように設計された各電池１ａ、１ｂ、１ｃの面の上に配置されている。光子の通過を許可しつつ太陽電池の効率を増加させるために、第１の電気コンタクト素子３は、くしの長軸の両側に設けられた電極により構成される。正極を有する第２の電気コンタクト素子は、電池の裏面を覆う金属層４により形成されている。太陽電池の直列接続は、２つの隣り合う電池の間の電気伝導溶接バンド（welding electrically conducting band）５ａ、５ｂ、５ｃにより形成される。従って、第１の電池１ａは、その一方の端が第２の電池１ｂの金属層４に溶接され、且つ、他方の端が第１の電池１ａの第１の電気コンタクト素子３と溶接されたバンド５ａにより、第２の電池１ｂに接続される。第２の電池１ｂは、その一方の端が第３の電池１ｃの金属層４に溶接され、且つ、他方の端が第２の電池１ｂの第１の電気コンタクト素子３と溶接されたバンド５ｂにより、第３の電池１ｃに接続される。数個の電池のすべてを接続することで構成されるステップは、実施することがますます難しくなっており、その理由としては、現在の技術は、材料の消費を抑えるために、特にシリコンの基板上に電池を形成した場合には、電池を薄く形成する傾向があるからである。
【０００４】
従って、今日まで、硬質な（rigid）太陽電池は、ますます微細になるシリコン板により主に製造される。ウエハあたりのシリコンの量を減らすことによって製造コストを減らすために、材料及び製造プロセスは研究課題の目的となる。このため、シリコンウエハの厚さは、当初３００μｍから２００μｍまで減らされ、最近では、厚さ１８０μｍさらに１５０μｍにまで到達している。厚さにおけるこのような削減の結果、太陽電池はますます壊れやすく、それにともない取扱いも難しくなっている。
【０００５】
さらに、パネルを形成するために電池を互いに接続してしまうと、パネル全体を保護するために、パネルは重いフレームワーク（framework）に封入される。最終的にはパネルはしばしば相対的に厚くなることとなる。
【０００６】
加えて、フレキシブルな太陽光パネルの形成は、通常、「フレキシブルな」半導体材料の使用を必要とするが、このような「フレキシブルな」半導体材料のパフォーマンスは、単結晶シリコンといった「硬質な」半導体材料に比べて低いものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、小さな膜厚を有するフレキシブルなアセンブリを形成することを可能にするとともに、着想や取り扱いが簡単な太陽電池を形成することから構成される。
【０００８】
この目的は、ブロックの第１の面に配置され、且つ、第１の導電性ワイヤ素子（electrically conducting wire element）を収納するための第１の溝をこの電池ブロックとともに構成する第１の透過カバー（transparent cover）を備える電池に、到達する。
【０００９】
１つの実施形態によれば、電池は、ブロックの第１の面の反対側にあるブロックの第２の面に配置され、且つ、第２の導電性ワイヤ素子を収納するための第２の溝を電池ブロックとともに構成する第２のカバーを備える。
【００１０】
他の実施形態によれば、第１のカバー、及び／又は、第２のカバーは、半導体基板の上に直接配置される。
【００１１】
他の実施形態によれば、太陽光発電接合と接続された電気コンタクト素子のうちの少なくとも１つは、溝に埋め込まれたワイヤ素子を備える。
【００１２】
他の実施形態によれば、少なくとも１つの電気コンタクト素子は、半導体基板の面に配置された複数の伝導アーム（conducting arm）を備え、このアームは、ワイヤ素子と接する又は接続するように設計されている。
【００１３】
他の実施形態によれば、第２のカバーは透過性であり、ブロックは、金属層により分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板を備え、電池は、金属層と接続するように設計された第３の導電性ワイヤ素子を収納するための第３の長手溝（longitudinal groove）を備える。
【００１４】
他の実施形態によれば、ブロックは、誘電体により分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板を備え、電池は、誘電体層とそれ対応する半導体基板との間の界面にある側面の上にそれぞれ形成された第３及び第４の溝を備える。
【００１５】
本発明の他の目的は、数個のワイヤ素子により互いに接続された数個の太陽電池を含む太陽電池のアセンブリから構成され、各ワイヤ素子は少なくとも２つの太陽電池の溝に埋め込まれている。
【００１６】
本発明の他の目的は、複数の太陽電池をアセンブルする方法から構成され、各電池は、同じ側面に形成された第１及び第２の溝を備え、以下のステップを連続的に備える。
【００１７】
−  少なくとも１つのライン状に複数の電池を配置して、複数の溝による第１の並び（line）及び第２の並びを形成し、１つの電池の第１の溝を隣り合う電池の第２の溝と一列に並ばせ、
−  各ラインにおける複数の電池を接続し、第１の導電性ワイヤを第１の並びにおける各溝に挿入し、第２の導電性ワイヤを第２の並びにおける各溝に挿入し、
−  第１のワイヤの切断と第２のワイヤの切断とを、２つの隣り合う電池の間において交互に（alternatively）行い、
−  太陽電池のすべての第１のカバーが同じ側に向くように、１つおきに太陽電池をひっくり返す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、従来技術における周知技術による接続された３つの太陽電池を示す。
【図２】図２は、本発明による第１の実施形態の太陽電池を示す。
【図３】図３は、図２の電池の上面を示す。
【図４】図４は、第１の実施形態の変形例を示す。
【図５】図５は、本発明による第２の実施形態の電池を示す。
【図６】図６は、第２の実施形態の変形例を示す。
【図７】図７は、３つの溝が設けられた太陽電池の第３の実施形態を示す。
【図８】図８は、本発明による第４の実施形態の電池を示す。
【図９】図９は、本発明による第５の実施形態の電池を示す。
【図１０】図１０は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１１】図１１は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１２】図１２は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１３】図１３は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１４】図１４は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１５】図１５は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１６】図１６は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法を示す。
【図１７】図１７は、ライン状の複数の太陽電池のアセンブルの方法の他の実施を示す。
【図１８】図１８は、マトリックス形状に配置された複数の太陽電池を示す。
【図１９】図１９は、太陽電池の製造方法の一例を示す。
【図２０】図２０は、太陽電池の製造方法の一例を示す。
【図２１】図２１は、太陽電池の製造方法の一例を示す。
【図２２】図２２は、太陽電池の製造方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
他の利点及び特徴は、本発明の特有の実施形態についての下記の説明により、さらに明らかにされる。本発明の特有の実施形態は、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の特有の実施形態は、添付の図面により示される。
【００２０】
図２から図９に示される本実施形態においては、太陽電池は、少なくとも１つの半導体基板２ａを含むブロック２が設けられ、半導体基板には少なくとも１つの太陽光発電接合が形成されている。太陽光発電接合はＰＮ接合を構成することができる。各太陽光発電接合は、第１の極を介して第１の電気コンタクト素子と接続され、第２の極を介して第２の電気コンタクト素子と接続される。太陽電池は、ブロック２の第１の面に配置された第１の透過カバー６ａを備え、このカバーは、第１の導電性ワイヤ素子を収納するための第１の溝７ａをブロック２とともに構成する。
【００２１】
好ましくは、第１の溝７ａは、電池の側面８における第１のワイヤ素子を収納するための長手溝である。
【００２２】
第１及び第２の極は、例えばアノード及びカソードに対応する。第１及び第２の電気コンタクト素子は、半導体基板中で生成されたチャージ、電子、電子ホールを集めることを可能にする。
【００２３】
カバー６ａは、好ましくはその複数の長手端（longitudinal edge）の１つにおいてショルダーを備える。好ましくは、ブロック２は、第１のカバー６ａのディメンションと精度良く等しいディメンションを有する。従って、図２に示されるように、第１のカバー６ａがブロック２の上の位置にあり、且つ、ショルダーを形成するノッチを有する第１のカバー６ａの面がブロック２の第１の面に向いている場合には、第１の長手溝７ａは自然に定められる（delimited）。また、第１の溝７ａは、２つの側壁９ｂ、９ｃと接続された底９ａにより形成される。側壁９ｂと底９ａとは、第１のカバー６ａのショルダーにより構成され（delimited）、他の側壁９ｃは、ブロック２の第１の面の自由位置（free position）により構成される。
【００２４】
好ましくは、第１のワイヤ素子は、第１の溝７ａの長手方向に埋め込まれる。長手方向に埋め込まれることにより、ワイヤ素子の軸はそれが埋め込まれた溝の長軸とほぼ平行となることが明らかである。
【００２５】
図２及び図３に示される特有の第１の実施形態によれば、ブロック２は１つの半導体基板のみで形成され、第１のカバー６ａは半導体基板上に直接配置することができる。第１の電気コンタクト素子は、基板の第１の面に配置された複数の伝導アームを備えることができる。第２の電気コンタクト素子は、基板の第１の面の反対側にある基板の第２の面の上に形成された金属層４を備えることができる。言い換えると、金属層４は半導体基板を覆うものである。好ましくは、アーム１０は、第１の溝７ａの長軸とほぼ垂直であり、第１のカバー６ａと基板の第１の面との間に配置される。好ましくは、アームは、導電性接続アーム（electrically conducting connection arm）（不図示）を用いて溝と電気的に接続されており、導電性接続アームは、基板の部分により形成された第１の溝７ａの側壁９ｃの部分を少なくとも覆う。好ましくは、アーム１０は、電池の活性表面を最適化するように互いの距離を持って配置される。言い換えると、少なくとも１つの電気コンタクト素子は、半導体基板の面の上に配置された複数の伝導アームを備え、このアーム１０は、ワイヤ素子と接する又は接続するように設計されている。
【００２６】
アーム１０と接続アームとは、基板２上に堆積又は形成された金属又は他の導電性材料により形成することができる。
【００２７】
変形例によれば、接続アームは必要なものではなく、アーム１０は、半導体基板の自由部分により形成された第１の溝７ａの側壁９ｃの部分を覆う。第１の導電性ワイヤ素子が第１の溝７ａの長手方向に埋め込まれている場合には、アーム１０は互いに電気的に接続している。この第１のワイヤ素子が基板と電気的に接している場合には、例えば、ワイヤが１つの導電性材料のみから形成されている場合には、この第１のワイヤ素子は第１のコンタクト素子の部分を構成する。言い換えると、太陽光発電接合と接続する電気コンタクト素子のうちの少なくとも１つは、溝に埋め込まれたワイヤ素子を備える。
【００２８】
他の変形例によれば、電池が、さらに詳細には、半導体基板が、光子の吸収により生成された多量の電子又は電子ホールを引き付けることが可能な最小距離よりも小さなディメンションを有する場合には、アーム１０は必須なものではない。第１の導電性ワイヤ素子は、第１の溝７ａの長手方向に埋め込まれ、それにより第１の電気コンタクト素子として単独で働くこととなる。
【００２９】
導電性ワイヤ素子により直列に接続されたこのような電池のアセンブリは、各電池の間に、第１の電池の第１の溝７ａと第２の電池の金属層４とを電気的に接続するワイヤ素子を備える。
【００３０】
図４に示される第１の実施形態の変形例によれば、金属層４の自由面は第２のカバー６ｂにより覆われており、第２のカバーの中央には第２の溝７ｂが形成されており、好ましくは、第２の溝は第１の溝７ａの長軸とほぼ平行な長軸を有する。この第２の溝は、溝を構成することにより直列に接続された電池のアセンブリを製造することを可能にすることができ、例えば長手方向に埋め込むことにより、第２の導電性ワイヤ素子を第２の溝に挿入することができる。図４に示されるように、電池は、ブロック２の第１の面の反対側にあるブロック２の第２の面の上に配置され、且つ、第２の導電性ワイヤ素子を収納するための第２の溝７ｂを電池のブロック２とともに構成する第２の透過カバー６ｂを備えることができる。
【００３１】
当然、電池が小さなディメンションを有する場合には、金属層は除去することができ、且つ、第２の電気コンタクト素子は、基板と接する第２の導電性ワイヤ素子により形成される。この場合、第２のカバー６ｂのみが半導体基板を保護するために維持される。
【００３２】
図示しない他の変形例によれば、金属層４は、この金属層４の自由面にある第２の自由面に第２の溝７ｂを形成するのに十分に厚いものである。
【００３３】
図５に示される第２の実施形態によれば、この実施形態においては、ブロック２は太陽光発電接合が設けられた単一（single）の半導体基板を備え、電池は、この基板の第１の面の反対側にある半導体基板の第２の面に配置され、且つ、好ましくは電池の側面８において、第２の導電性ワイヤ素子を収納するための第２の長手溝（７ｂ）を基板とともに構成する第２のカバー６ｂを備える。好ましくは、この第２の溝７ｂは第１の溝７ａとほぼ平行であり、例えば、第２の溝は第１の溝７ａの長軸と平行な長軸を有する。好ましくは、図１２及び１３とともに後で説明するが、複数の電池をアセンブルする方法を行うために、第２の溝７ｂは第１の溝７ａと同じ側壁８に配置される。第１及び第２の電気コンタクト素子は、全体的又は部分的に、少なくとも第１及び第２のワイヤ素子となることができ、これらのワイヤ素子は、それぞれ第１及び第２の溝７ａ、７ｂの長手方向に埋め込まれる。
【００３４】
図５においては、全体的又は部分的に第２の電気コンタクト素子を形成するために、好ましくは、金属層４は半導体基板と第２のカバー６ｂとの間に挿入され、第２の溝７ｂに埋め込まれた後にこの金属層４は第２のワイヤ素子と電気的に接する。先に説明したように、図５の実施形態は、第１のカバー６ａと半導体基板との間に配置されたアームと一体化することができる。
【００３５】
図６に示される第２の実施形態の変形例によれば、第２のカバー６ｂも透過性である。このようにすることにより、第１のカバー６ａ、及び／又は、第２のカバー６ｂを通過しつつ、半導体中で相互作用する光子により生成されたチャージを集めることを可能にすることができる。従って、金属層４は、先に説明したアーム１０と同様のアームにより置き換えることができ、第２のカバー６ｂと半導体基板との間に挿入することができる。例えば、伝導アームは第２の溝７ｂの長軸と直交する。複数の伝導アームは、導電性接続アームにより互いに電気的に接続することができる。基板の表面上の伝導アームの存在により、さらに将来的にはワイヤ素子の存在により導入される光子に対する障壁を増やすことがないように、この接続アームは、例えば基板の部分により形成された第２の溝７ｂの側壁の上といった、将来的に埋め込まれるワイヤ素子の下に配置されることが好ましい。
【００３６】
先に説明したように、電池が小さなディメンションを有する場合にはアームは必須のものではない。第１及び第２の導電性ワイヤ素子は、それぞれ第１及び第２の溝７ａ、７ｂの長手方向に埋め込まれ、それのみで第１及び第２の電気コンタクト素子を形成することができる。従って、第１のカバー６ａ、及び／又は、第２のカバー６ｂは、半導体基板上に直接配置することができる。
【００３７】
図７に示される第３の実施形態によれば、電池は、２つのカバー６ａ、６ｂに挟まれた中央ブロック２を含む。さらに詳細には、電池は、第１の透過カバー６ａと、第１の太陽光発電接合が設けられた第１の半導体基板２ａと、金属層４と、第２の太陽光発電接合が設けられた第２の半導体基板２ｂと、第２の透過カバー６ｂとで構成される積層を有する。第１のカバー６ａと半導体基板２ａとは、電池の側面８において導電性ワイヤ素子を収納するための第１の長手溝７ａを構成する。第２のカバー６ｂと半導体基板２ｂとは、電池の側面８において第２の導電性ワイヤ素子を収納するための第２の長手溝７ｂを構成する。さらに、この例においては、第１の半導体基板２ａ及び第２の半導体基板２ｂは側面８側において金属層４よりも長い。従って、金属層４と第１及び第２の基板２ａ、２ｂは、電池の側面８において、金属層４と接続するように設計された第３の導電性ワイヤ素子を収納するための第３の長手溝７ｃを構成する。言い換えると、第２のカバー６ｂが透過性であることにより、ブロック２は金属層４により分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板２ａ、２ｂを備え、さらに電池は、この金属層４と接続するように設計された第３の導電性ワイヤ素子を収納するための第３の長手溝７ｃを備える。第３の溝７ｃは長軸を備え、好ましくは第１の溝７ａの長軸とほぼ平行である。他の電池とのアセンブルを行うために、３つの溝７ａ、７ｂ、７ｃは電池の同じ側面８に形成されることが好ましい。このような電池は、電池の２つの主面からの光子を受けることができる。
【００３８】
好ましくは、図６の実施形態において示されるものと同様の複数の伝導アームは、それぞれ、第１のカバー６ａと基板２ａとの間、第２のカバー６ｂと基板２ｂとの間に挿入される。当然、電池が小さなディメンションを有する場合にはアームは必須のものではない。
【００３９】
この実施形態においては（図７）、電池は、半導体基板２ａ及び２ｂの中にそれぞれ形成された２つの太陽光発電接合を有する。各太陽光発電接合は第１及び第２の電気コンタクト素子と接続する。第３のワイヤ素子は、第３の溝７ｃに配置され、上部太陽光発電接合（基板２ｂ中の）のコンタクト素子と接続され、且つ、下部太陽光発電接合（基板２ａ中の）のコンタクト素子と接続されることとなる。電池の溝に埋め込まれた第１、第２、第３のワイヤ素子を介して行われることとなる接続により、２つの太陽光発電接合は、最終的には直列又は並列に接続された状態で搭載することができる。
【００４０】
変形例によれば、電池が小さなディメンションを有する場合には、金属層４は誘電体により置き換えることができる。第３の溝７ｃは、誘電体と半導体基板２ａ及び２ｂの２つの対向する部分とにより構成される。第３の溝７ｃに挿入されたワイヤ素子は、２つの太陽光発電接合に共通する電気コンタクト素子を形成する。
【００４１】
図７中に示されるような数個の電池のアセンブリの一例を以下に説明する。メインアームに接続された２つの第２アームを有するＹ形状の導電性ワイヤ素子を用いている。第２のアームはそれぞれ電池の第１及び第２の溝７ａ、７ｂに挿入されている。Ｙ形状のワイヤ素子のメインアームは、隣り合う電池の第３の溝７ｃに埋め込まれることとなる。各電池の２つの太陽光発電接合２ａ、２ｂは平行に搭載され、電池は共通の第１及び第２の極と接続する単一の接合と等しい。
【００４２】
このようなアセンブリにおいては、Ｙのメインアームを形成するために、Ｙ形状のワイヤ素子は、第３の溝において２つのワイヤを結合させることができる。
【００４３】
図８に示される第４の実施形態によれば、電池は常に第１及び第２の透過カバー６ａ、６ｂを備え、それらの各々は、ワイヤ素子７ａ、７ｂを収納するための長手溝を中央ブロックとともに構成する。ブロック２は誘電体２ｃにより分離された太陽光発電接合を含む２つの半導体基板２ａ、２ｂを備える。第３の長手溝７ｃと第４の長手溝７ｄとは、好ましくは第１の溝７ａとほぼ平行であり、誘電体層２ｃとそれに対応する半導体基板２ａ、２ｂとの間の界面にそれぞれ形成される。好ましくは、第３の溝７ｃと第４の溝７ｄとは、第１の溝７ａと第２の溝７ｂと同じ電池の側面に形成される。
【００４４】
さらに、ブロック２は、誘電体２ｃの両側にあって、半導体基板２ａ、２ｂと誘電体２ｃとの間に挿入された金属層４ａ、４ｂを備えことができる。電池のディメンションが、ワイヤ素子が半導体基板中で生成されたすべてのチャージを集めることができない状態にある場合において、金属層４ａ、４ｂは電池の効率を最適化することができる。
【００４５】
すべての実施形態に適用することができる変形例によれば、各カバー６ａ、６ｂは、対応する基板に向かって太陽放射線（solar radiation）を集める集光装置（concentrator）を形成することができる。このようにすることにより、各太陽電池の効率を改善することが可能となる。特有の例によれば、透過カバーは、対応する半導体基板に光子を集束させる複数のレンズを備えることができる。
【００４６】
通常の方法によれば、半導体の温度が上昇すると電池の効率が低下する。従って、使用の間、カバーの少なくとも１つはヒートシンクを形成することができ、例えば、くし形状のカバーは熱伝導材料により形成される。例えば、集光透過カバーとヒートシンクカバーとを想定することができる。
【００４７】
図９に示される第５の実施形態によれば、電池は図５及び６に示されるタイプのものであり、例えば、第１及び第２の溝７ａ、７ｂを第１の側面８ａに備える。さらに、図９の電池は、第１の側面８ａと対向し好ましくは第１の側面８ａと平行である第２の側面８ｂにおいて、ワイヤ素子を収納するための第３と第４の溝７ｃ、７ｄを備える。これらの溝７ｃ、７ｄは対応するカバー中のショルダーと半導体基板とにより構成されることが好ましい。２つの電池を直列に接続するアセンブルは、第１の電池の第１の溝７ａと第２の電池の第２の溝７ｂとの両方に挿入された第１のワイヤ素子により行われる。このようにして、第２のワイヤ素子は、第１の電池の第３の溝７ｃと第２の電池の第４の溝７ｄとの両方に挿入される。このようにすることにより、２つの対向する側面の上に電池の直列接続を形成することを可能にし、アセンブリの信頼性を改善することができる。さらに、ワイヤ素子の１つが切断した場合であっても、他のワイヤ素子が電池の直列接続の継続性を確保することも可能になる。電池のディメンションにより、これらのワイヤ素子は第１及び第２の電気コンタクト素子を形成するためには十分なものであることができる。そうでない場合には、先に説明したように各カバーと基板との間にアームを形成することができる。当然、当業者は図７及び８の実施形態にこの原理を適用することができる。
【００４８】
このような電池により、半導体基板は、２つのカバー６ａ、６ｂにより又は第１の透過カバーと電池の下に形成された金属層４とにより、外部環境から保護される。従って、従来の太陽電池をアセンブルする方法と比べて、（半導体基板が汚染されることを避けるために）ダストの少ない特定の環境で、本発明にかかる様々な太陽電池をアセンブルする必要はない。
【００４９】
さらに、カバー６ａ、６ｂにより全体が一定以上の堅さを持つこととなり、アセンブルの間の電池の取り扱いを簡単にすることを可能にする。例えば、半導体基板の厚さは約２００μｍであり、各カバーは２００μｍの厚さを持つ。
【００５０】
先に説明した複数の電池は、フレキシブルな太陽光パネルを形成するために、布と一体となることができるようにアセンブルすることができる。パネルのフレキシビリティーは、小さなサイズの電池を複数個用いることにより可能となり、側辺が５ｍｍよりも小さいことが好ましい。
【００５１】
通常の方法によれば、太陽電池のアセンブリは、数個のワイヤ素子で互いに接続された数個の太陽電池を備え、各ワイヤ素子は少なくとも２つの太陽電池の溝に埋め込まれている。
【００５２】
さらに、本発明によるアセンブルの方法は、小さなサイズの電池を備える非常に小さなディメンションの太陽光パネルを形成することを可能にする。
【００５３】
この特有な場合であって、電池が（２つの透過キャップにより）両側に太陽放射線を集めることができる場合には、このような電池のアセンブリは太陽に向くように設計された第１の面を備える。反射手段はアセンブリの第２の面に配置することができる。実際には、第１の面が太陽放射線に向かっている場合には、太陽放射線の一部は電池の間を通過し、第１の面を介して吸収されることはない。反射手段は、これらの放射線を集め、第２の面の透過カバーへと返すことを可能にすることができる。このような手段は、例えば、パターニングされた又はパターニングされていないアルミニウム箔又は銀箔から形成することができる。
【００５４】
ワイヤ素子を収納するための２つの長手溝を同じ側面に備える電池を用いたアセンブリの一例としての特有の実施形態によれば、図１０及び１１に示すように、最初に複数の溝が第１及び第２の並び（row）を形成するように、電池は少なくとも１つのライン状に配置される。１つの電池の第１の溝７ａが隣り合う電池の第２の溝７ｂと一列に並ぶ（align） ように、複数の電池は配置される。図１１に示すように、複数の電池は同じサイズと同じ形状とを有することが好ましい。
【００５５】
特定の例は、電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ を示し、各電池は太陽電池の側面において２つの長手溝を備える。図 １０ においては、電池Ａと電池 Ｃ とが上に向いている第１の透過カバー６ａを有し、一方、電池 Ｂ 及び Ｄ は下に向いている第１の透過カバー６ａを有する。このようにして、第１の溝の並び（図１０の上側の並び）は、太陽電池Ａの第１の溝７ａと太陽電池Ｂの第２の溝７ｂと太陽電池Ｃの第１の溝７ａと太陽電池Ｄの第２の溝７ｂとで構成される（左から右へ）。同様に、第２の溝の並び（図１０の下側の並び）は、太陽電池Ａの第２の溝７ｂと太陽電池Ｂの第１の溝７ａと太陽電池Ｃの第２の溝７ｂと太陽電池Ｄの第１の溝７ａとで構成される（左から右へ）。
【００５６】
適切に電池を配置した後、図１２及び１３に示すように、これらの電池は、電池のラインごとに接続される。第１の導電性ワイヤ１１ａは、第１の溝の並びの各溝（図１２の上側の複数の溝）に挿入され、第２の導電性ワイヤ１１ｂは、第２の溝の並びの各溝（図１２の下側の複数の溝）に挿入される。従って、この特有の例においては、第１のワイヤ１１ａは、電池Ａの第１の溝７ａと電池Ｂの第２の溝７ｂと電池Ｃの第１の溝７ａと電池Ｄの第２の溝７ｂとに伸び、一方、第２ワイヤ１１ｂは、電池Ａの第２の溝７ｂと電池Ｂの第１の溝７ａと電池Ｃの第２の溝７ｂと電池Ｄの第１の溝７ａとに伸びる。次いで、各電池の第１及び第２のワイヤ素子を形成するために、第１及び第２のワイヤ１１ａ及び１１ｂは、２つの隣り合う電池の間で交互に（alternatively）切断される（図１４）。実際には、１つの電池の第１のワイヤ素子は、隣り合う電池の第２のワイヤ素子も形成する。第１及び第２のワイヤ１１ａ、１１ｂは、低い抵抗損失（ohmic losses）を持つような良好な伝導体からなる必要がある。例えば、銅から形成されたワイヤ、又は、銅及び銀の合金を含むワイヤを用いることができる。
【００５７】
切断している間、図１４に示す特有の例によれば、図１２の上部の複数の溝の中の第１のワイヤ１１ａは、電池ＡとＢとの間と、電池ＣとＤとの間とにおいて切断される。下部の複数の溝の中の第２のワイヤ１１ｂは、電池ＢとＣとの間で切断される。最終的には、２つの隣り合う電池は、１つの電池の第１のワイヤ素子と隣り合う電池の第２のワイヤ素子との両方を形成する単一のセグメントのワイヤにより接続される。電池Ａは第２のワイヤ１１ｂのセグメントにより電池Ｂに接続され、電池Ｂは第１のワイヤ１１ａのセグメントにより電池Ｃに接続され、電池Ｃは第２のワイヤ１１ｂのセグメントにより電池Ｄに接続される。
【００５８】
ショートすることを回避するために、ワイヤ１１ａ、１１ｂが２つの隣り合う電池の間で切断される場合、図１４に示すようにこの２つの隣り合う電池の溝において切断されることが好ましい。
【００５９】
第１及び第２のワイヤ１１ａ、１１ｂを適切に切断した後、同じ側にある電池の第１のカバーのすべてを所定の方向に向かせるために、１つおきに太陽電池をひっくり返す（図１５）。ひっくり返すことにより、電池が、第１及び第２のワイヤ１１ａ及び１１ｂと平行な軸に沿って初期の位置に対して１８０°回転していることがわかる。
【００６０】
図１５及び図１６は、それぞれ、ひっくり返す工程後の複数の電池の構成についての側面図及び上面図を示す。電池Ａ及びＣの位置はそのままに維持され、一方、電池Ｂ及びＤの位置は反転する。この構成においては、各電池の第１のカバー６ａは上側に向かっており、すべての溝７ａは複数の電池のラインの上部に位置している。
【００６１】
変形例によれば、太陽電池をひっくり返した後、図１７に示すように、同じラインにある複数の電池が複数の電池のラインの中央軸の両側に交互に配置されるように、複数の電池の各ラインを引っ張る。
【００６２】
この方法は、これまで説明した太陽電池の直列接続をシンプルに形成することができ、且つ、フレキシブルなアセンブリを得ることを可能にする。
【００６３】
直列に接続された複数の太陽電池からなる複数のラインの効率は、マトリックス形状にアセンブリを形成することにより改善される。従って、変形例においては、アセンブルする方法は、複数の電池からなる複数の同一ラインを形成することを備える。ひっくり返す工程の後、好ましくは引き伸ばし工程の後、図１８に示すような複数の電池のラインとカラムとのマトリックスを形成するように、複数のラインは配置される。隣り合う電池の２つのカラムは間隔により分離されている。次いで、各間隔において、第３のワイヤが、この間隔におけるマトリックスの各ラインの２つの隣り合う電池を接続する伝導ワイヤ素子を、電気的に接続する。
【００６４】
図１８に示される特有の例によれば、マトリックスは、４つの電池のカラム１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを形成するように配置された４つのライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備える。第１のカラム１３ａと第２のカラム１３ｂ、第２のカラム１３ｂと第３のカラム１３ｃ、及び、第３のカラム１３ｃと第４のカラム１３ｄは、各間隔Ｉｎｔ１、Ｉｎｔ２、Ｉｎｔ３により互いに分離されている。各間隔においては、第３のワイヤ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが配置され、複数の電池の各ラインを電気的に接続する。この電気的な接続は、この間隔において同じラインにある２つの隣り合う電池を接続するワイヤ素子の各セグメントに、第３のワイヤを溶接することにより行うことができる。従って、図１８に示すように、各ラインは図１７に示すラインに対応し、ワイヤ１４ａは間隔Ｉｎｔ１において各ラインのワイヤ素子と接続し、ワイヤ１４ｂは間隔Ｉｎｔ２において各ラインのワイヤ素子１１ａと接続し、ワイヤ１４ｃは間隔Ｉｎｔ３において各ラインのワイヤ素子１１ｂと接続する。
【００６５】
１つ又は数個の電池が陰に入った場合のパフォーマンスの損失を抑える為に、１つ又はそれ以上の太陽電池においてバイパスダイオードを用いることができる。実際には、太陽電池は、ダイオード(太陽電池の太陽発電接合により形成された)と並列である電流源としてみなすことができ、電流強度は電池の入射光に依存する。電池が陰に入った場合、電流はとても低く、もっと言えばゼロである。直列に接続された複数の太陽電池のラインにおいては、電池が陰に入った場合には、複数の電池のラインにより生成された電流はその中を循環することはできず、生成される電流量は非常に低くなる又はゼロとなる。陰に入った又はその効率を制限するような設計欠陥が有るような電池に対する影響力を限定するために、バイパスダイオードは電流の迂回路を形成することができる。本発明による太陽電池のアセンブリにおけるバイパスダイオードの挿入の様々なモードは、当業者により想定することができる。
【００６６】
例えば、図１８に示すようなアセンブリの場合には、追加ラインの各追加ダイオードがカラムのすべての太陽電池と並列に接続するように、バイパスダイオードの追加ラインを付加することができる。さらに詳細には、各追加ダイオードのアノードとカソードとは、それぞれカラムの太陽電池の太陽光発電接合により形成されたダイオードのカソードとアノードとに接続される。このような各追加ダイオードは、マイクロチップの形状に形成されることができ、このマイクロチップは、各マイクロチップのダイオードのアノードとカソードとにそれぞれ接続された伝導スタブ(conducting stub)が設けられた２つの溝を有する。この追加ダイオードは、互いに接続することができ、且つ、これまで説明したものと同様のアセンブルの方法によるアセンブリの太陽電池に接続することができる。アセンブリとしてのこれらの良好な集積を保証するために、このようなマイクロチップのディメンションはアセンブリの太陽電池のものとほぼ同じであることが好ましい。
【００６７】
特有の実施形態の例としては、ダイオードはショットキーダイオードが用いられる。これらのダイオードは、バイパスによる電流の消費を制限するような非常に低い電圧ドロップ（約０．３Ｖ）を持つという利点を有する。
【００６８】
このような方法は、電池のマトリックス形状のフレキシブルで弾力性のあるパネルを製造することを可能にする。従って、陰に入った領域により、又は、複数の電池のうちの１つが不良になったことによるパネルに対する影響を抑えることとなる。このパネルの良好な寛容性は、平坦ではない表面で使用している間にもパフォーマンスの増加を得ることができる。例えば、パネルは、ガーメント又はバックパックと集積することができ、これにより電気機器に供給するエネルギーを蓄積したり、又は、電池の再充電をしたりすることを可能にする。このような布との一体化を行うことは今日であっても容易ではない。実際には、硬質なサポートの上に存在する標準的な電池は、約１６ｃｍ×１６ｃｍのディメンションを有する。しかしながら、これまで説明したアセンブルの方法により、標準的な電池から、一辺５ｍｍであるほぼ四角形状の約１０２４個の太陽電池を得ることができる。３２のラインと３２のカラムとのマトリックスを形成するためにこれらの素子を接続することができる。フレキシブルなワイヤ素子を用いることにより、最終的には、布と集積することに適した一定のフレキシブル性を有する一辺約１６ｃｍの四角形を最終的に得る。
【００６９】
最終的には、得られたアセンブリは、フレキシブルな接着剤に埋め込まれる、又は、フレキシブルなプラスチックの２つの光子透過性層（photon transparent layer）の間に封入される。これにより、侵食や水に対する保護を保証することにより部品の保護することと、アセンブリのフレキシブル性を維持することと、アセンブリにストレスが印加された場合にワイヤの間のショートを避けることとを可能にする。
【００７０】
図２から図９に示されるような複数の太陽電池の製造の方法の一例は、図１９から図２２に示される。最初の工程においては、複数の活性領域１６が活性板（active plate）１５の上に形成される。各活性領域１６は、半導体材料から形成された少なくとも１つの太陽光発電接合を備える。このような板はシリコンウエハの形状を有することができ、その上には、太陽光発電接合が設けられた複数の活性領域１６が形成されている。
【００７１】
次いで、例えばガラスといった透過性材料により形成された裏板１７は、アセンブリを形成するために活性板１５の上に転写することができる。この裏板１７はキャビティ１８を備え、このキャビティ１８は、活性板１５の各活性領域１６においてキャビティ１８がこの活性領域の端部の一つに向かい合うように配置されている（図１９及び２０）。図２０においては、ランダムに配置された活性領域１６により、キャビティ８は裏板１７に連続的に形成されている。
【００７２】
最後に、電池を形成するために、様々な活性領域の端部に沿ってアセンブリを切断する。切断パス（cutting path）は各キャビティを通過し、切断後は、少なくとも１つの水平溝をそれぞれ備える複数の電池を得る（図２１）。
【００７３】
活性板の上の多数の活性領域を最適化するために、活性領域は図２２に示すようなグリッドを形成する。従って、裏板１７のキャビティ１８は、アセンブリの切断を行うためのほぼ平行な複数のトレンチにより形成することができる。
【００７４】
方法の変形例によれば、活性板１５は活性層に覆われており、裏板のキャビティ１８は、アセンブリの切断を行うほぼ平行な複数のトレンチにより形成することができる。実際には、活性領域はシンプルなＰＮ接合となることができ、最初に各電池の活性領域を構成する必要はない。
【００７５】
２つのキャップを有する太陽電池を形成するために、このアセンブリを切断する前に活性板１５の裏面の上に第２の裏板を付加することができる。好ましくは、裏面の裏板はキャビティ又は開口を含み、それらは、アセンブリを切断した後に、電池の裏面の側面の上にそれぞれ位置するワイヤ素子を収納するための溝を形成するように設計されている。
【００７６】
製造方法の変形例によれば、非常に薄い電池を形成するために、活性板１５はその裏面により薄くすることができる。同様に、活性板１５が金属層を含む場合には金属層を薄くすることができる。
【００７７】
裏板１７を活性板１５と一体化した際には、活性板１５の裏面の上に他の裏板を転写する前に、活性領域１６を平坦にする（flush）するように活性板１５を薄くすることができる。特に、これにより、図６に示すような例えば２つの透過キャップを有する電池を形成することを可能にする。
【００７８】
本発明による太陽電池の他の実施形態は、他の太陽電池のアセンブルの方法と同様に、当業者により想定することができる。従って、先に説明した電池の例において、カバーは半導体基板の上に直接配置されているにもかかわらず、中央ブロックの他の構成層の上にカバーを配置することが可能である。さらに、ワイヤ素子を収納するための１つ又はそれ以上の溝は、太陽電池の面の上に形成することができ、例えば、電池のブロックを覆う透過カバーを介して太陽電池の正面上に配置することができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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2013513935.tif 000029
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