(57)【要約】  光起電力によってエネルギを生成するために直列接続された複数の太陽電池セルを備えたソーラーモジュールにおいて、  前記ソーラーモジュールは、互いに逆の極性を有する２つの電圧端子を有し、２つの前記電圧端子は、それぞれ１つの接続導体を介してモジュール外面へと導かれており、  ２つの前記接続導体は、それぞれ別個の接続装置に電気的に接続されており、各接続装置は、別個の接続ケーシング内に配置されており、  ２つの前記接続ケーシングは、それぞれ前記モジュール外面に固定されており、  ２つの前記接続導体は、少なくとも１つのフリーホイールダイオードを間に接続した状態で、互いに電気的に接続されており、  ２つの前記接続装置同士は、２つの前記接続ケーシングの間に配置されたフラットリボン導体を介して互いに電気的に接続されており、前記フラットリボン導体は、前記モジュール外面に固定されている、ソーラーモジュール。
2014533073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力によってエネルギを生成するために直列接続された複数の太陽電池セル（２）を備えたソーラーモジュール（１）において、
・前記ソーラーモジュールは、互いに逆の極性を有する２つの電圧端子（＋、−）を有し、２つの前記電圧端子は、それぞれ１つの接続導体（１７）を介してモジュール外面（ＩＶ）へと導かれており、
・２つの前記接続導体（１７）は、それぞれ別個の接続装置（１９）に電気的に接続されており、各接続装置（１９）は、別個の接続ケーシング（３）内に配置されており、
・２つの前記接続ケーシング（３）は、それぞれ前記モジュール外面（ＩＶ）に固定されており、
・２つの前記接続導体（１７）は、少なくとも１つのフリーホイールダイオード（６）を間に接続した状態で、互いに電気的に接続されており、
・２つの前記接続装置（１９）同士は、２つの前記接続ケーシング（３）の間に配置されたフラットリボン導体（２１）を介して互いに電気的に接続されており、前記フラットリボン導体（２１）は、前記モジュール外面（ＩＶ）に固定されている、
ことを特徴とするソーラーモジュール（１）。
【請求項２】
前記フラットリボン導体（２１）は、少なくとも、２つの前記接続ケーシング（３）の間において、電気絶縁性材料からなるスリーブ（２３）によって取り囲まれている、
ことを特徴とする請求項１記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項３】
前記フラットリボン導体（２１）は、前記モジュール外面（ＩＶ）と接着されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項４】
前記フラットリボン導体（２１）は、前記モジュール外面（ＩＶ）に固定された、電気絶縁性材料からなるカバー（２７）によって覆われている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項５】
前記カバー（２７）は、前記モジュール外面（ＩＶ）と接着されている、
ことを特徴とする請求項４記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項６】
前記カバー（２７）は、前記フラットリボン導体（２１）とは接続されていない、
ことを特徴とする請求項４又は５記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項７】
前記フラットリボン導体（２１）は、リボン方向に固定されないように２つの前記接続導体（１７）と電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項６記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項８】
前記接続装置（１９）は、前記フラットリボン導体（２１）の電気的コンタクトのためにそれぞれ１つのコンタクトエレメント、特にバネコンタクトエレメント（２５）を含む、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項９】
前記コンタクトエレメント（２５）は、前記接続ケーシング（３）を前記モジュール外面（ＩＶ）に固定する際に自動的に前記フラットリボン導体（２１）と電気的コンタクトするように構成されている、
ことを特徴とする請求項８記載のソーラーモジュール（１）。
【請求項１０】
光起電力によってエネルギを生成するために直列接続された複数の太陽電池セル（２）を備えたソーラーモジュール（１）を、オートメーションで製造するための方法であって、
前記ソーラーモジュールは、互いに逆の極性を有する２つの電圧端子（＋、−）を有し、２つの前記電圧端子は、それぞれ１つの接続導体（１７）を介してモジュール外面（ＩＶ）へと導かれており、２つの前記接続導体（１７）は、それぞれ別個の接続装置（１９）に電気的に接続されており、各接続装置（１９）は、別個の接続ケーシング（３）内に配置されている、
方法において、
・２つの前記接続ケーシング（３）を、それぞれ前記モジュール外面（ＩＶ）に固定し、
・２つの前記接続装置（１９）同士を、フリーホイールダイオード（６）を間に接続した状態で、２つの前記接続ケーシング（３）の間に配置されたフラットリボン導体（２１）を介して互いに電気的に接続し、前記フラットリボン導体（２１）を、前記モジュール外面（ＩＶ）に固定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記フラットリボン導体（２１）を、前記モジュール外面（ＩＶ）に接着する、
ことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記フラットリボン導体（２１）を覆うカバー（２７）を、前記モジュール外面（ＩＶ）に固定する、
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
前記フラットリボン導体（２１）を、前記カバー（２７）によって前記モジュール外面（ＩＶ）に固定する、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記接続ケーシング（３）を前記モジュール外面（ＩＶ）に固定する際に、コンタクトエレメント（２５）が、自動的に前記フラットリボン導体（２１）と電気的コンタクトする、
ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
太陽光を電気エネルギに直接変換するための光起電性層システムは、充分に知られている。この光起電性層システムは、一般的に「太陽電池セル」と呼ばれており、「薄膜型太陽電池セル」という用語は、充分な機械的安定性のために支持体基板が必要とするだけのほんの数マイクロメータの厚さしかない層システムに関するものである。公知の支持体基板は、無機ガラス、プラスチック（ポリマー）、又は、金属、特に金属合金を含み、各々の層厚さと特有の材料特性とに基づき、頑強なプレート又は曲げ易いフィルムとして構成することができる。
【０００２】
技術的な操作性及び効率の観点から、非晶質シリコン、マイクロモルフシリコン、多結晶シリコン、カドミウム・テルル化物（ＣｄＴｅ）、ガリウム・砒化物（ＧａＡｓ）、又は、黄銅鉱化合物、特に化学式Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２の略称で表される銅・インジウム／ガリウム・二硫黄／二セレン化物からなる半導体層を備える薄膜型太陽電池セルが有利であると判明している。特に銅・インジウム・二セレン化物（ＣｕＩｎＳｅ２乃至ＣＩＳ）は、太陽光のスペクトルに適合したそのバンドギャップに基づき、高い吸収率という点で傑出している。
【０００３】
個々の太陽電池セルでは、典型的には１Ｖより小さい電圧レベルしか達成することができない。技術的に利用可能な出力電圧を得るために、１つのソーラーモジュールにおいて多数の太陽電池セルが互いに直列接続される。この場合、薄膜型ソーラーモジュールは、既に層の製造中において集積された形で太陽電池セル同士を接続することができるという利点を提供する。薄膜型ソーラーモジュールは、既に幾度も特許文献で開示されている。これに関して、単なる一例としてＤＥ４３２４３１８Ｃ１及びＥＰ２２０００９７Ａ１を挙げておく。
【０００４】
いわゆる基板構成においては、太陽電池セルを製造するために種々の層が直接基板の上に堆積される。基板は、積層体を耐候性にするために、表側が透過性になっているカバー層と接着される。基板とカバー層の間の層構造は、裏電極層と表電極層と半導体層とを含む。典型的に、太陽電池セル積層体の電圧端子は、裏電極層を介して金属リボンを用いて基板の裏側へと導かれる。基板の裏側には接続箱が配置されており、この接続箱は、例えばコンタクトクランプを介して金属リボンと電気的にコンタクトしている。
【０００５】
実際には、複数のソーラーモジュールは、接続箱に接続された接続ケーブルを介してモジュールストリングに直列に接続されることが多い。典型的には、各ソーラーモジュールは、太陽電池セルに対して逆並列のフリーホイールダイオード乃至バイパスダイオードに接続される。このダイオードは、ソーラーモジュールが電流供給する通常の動作状態においては、逆方向に極性付けられている。他方では、例えば光の遮蔽又はモジュール故障のせいで電流が供給されない場合に、ソーラーモジュールの損傷を回避することができる。なぜなら、他のソーラーモジュールから供給された電流は、このフリーホイールダイオードを介して流すことができるからである。
【０００６】
国際特許出願ＷＯ２００９／１３４９３９Ａ２は、それぞれバイパスダイオードを有する複数の接続箱同士が互いに電気的に接続されている、ソーラーモジュールを開示している。２つの外側にある接続箱は、他のソーラーモジュールと接続するためにそれぞれ１つの接続ケーブルを有する。接続箱同士の電気的接続は、ソーラーモジュールの内部にあるフラットな電気導体を介して行われる。接続箱同士は各々の裏面でコンタクトしており、これらの接続箱の裏面は、ソーラーモジュールの裏側に載置されている。独国特許出願公開広報ＤＥ１０２００９０４１９６８Ａ１は、裏面に接続箱が載置されたソーラーモジュールを開示しており、これらの接続箱はそれぞれ１つのバイパスダイオードを有している。接続箱同士のコンタクトは、各々の裏面にて行われる。接続箱同士の電気的接続は、ソーラーモジュールの内部にある導体路を介して行われる。
【０００７】
これに対して本発明の課題は、従来のソーラーモジュールを有利に発展させることであり、特にオートメーション製造を簡単にし、製造コストを低減したい。この課題及びさらなる課題は、本発明の提案によれば、独立請求項に記載の特徴を有するソーラーモジュール及びソーラーモジュールの製造方法によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載の特徴によって提示されている。
【０００８】
本発明によれば、光起電力によってエネルギを生成するために直列接続された複数の太陽電池セルを備えたソーラーモジュールが提示されている。ソーラーモジュールは、有利には薄膜型ソーラーモジュールであり、集積された形で接続された複数の薄膜型太陽電池セルを備えている。特に半導体層は、黄銅鉱化合物から形成されており、例えば銅・インジウム／ガリウム・二硫黄／二セレン化物（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２）族からなるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体とすることができ、例えば銅・インジウム・二セレン化物（ＣｕＩｎＳｅ２乃至ＣＩＳ）、又は、関連化合物とすることができる。
【０００９】
太陽電池セルは、典型的には第１基板と、カバー層（例えばカバープレート）として構成されることの多い第２基板との間に配置されている。これら２つの基板は、例えば無機ガラス、ポリマー、又は、金属合金を含み、各々の層厚さと特有の材料特性とに基づき、頑強なプレート又は曲げ易いフィルムとして形成することができる。
【００１０】
ソーラーモジュールは、互いに逆方向の極性を有する２つの（結果的に形成された）電圧端子を有し、これらの電圧端子は、それぞれ１つの接続導体を介してモジュール外側（つまりモジュール外面）、乃至、基板外側（つまり基板外面）に導かれている。これら２つの接続導体は、モジュール外側にてそれぞれ別個の接続装置に電気的に接続されており、各接続装置は、別個の接続ケーシング（例えば接続箱乃至接続ボックス）内に配置されており、従ってソーラーモジュールは、内部にそれぞれ１つの接続装置が配置された２つの接続ケーシングを有している。２つの接続ケーシングは、それぞれモジュール外側乃至モジュール外面に固定されており、モジュール外側乃至モジュール外面には、結果的に形成された２つの電圧端子が接続導体を介して導かれている。
【００１１】
本発明における「モジュール外側」なる用語は、ソーラーモジュールの外側（つまり外面）を意味する。それと同時に、モジュール外側は、基板（第１基板又は第２基板）の外側（つまり外面）である。
【００１２】
このためにソーラーモジュールにおいて、２つの接続導体が電極層に、例えば太陽電池セルに電気的に接続された裏電極層に接続されている。このようにして２つの接続導体は、直列接続された太陽電池セルを介して互いに電気的に接続されている。他方で、これら２つの接続導体は、それぞれ別個の接続ケーシングへと合流している。２つの接続ケーシングは、ソーラーモジュールを電気負荷に接続させるため、特にソーラーモジュールを別のソーラーモジュールと直列接続させるために使用される。
【００１３】
ソーラーモジュールの２つの接続導体は互いに電気的に接続されており、これら２つの接続導体の間には、太陽電池セルに対して逆並列に接続された少なくとも１つのフリーホイールダイオード乃至バイパスダイオードが接続されている。フリーホイールダイオードは、有利には２つの接続ケーシングの１つの中に配置されている。フリーホイールダイオードによれば、例えば光の遮断によって電流が欠落した場合に、ソーラーモジュールを保護することができる。
【００１４】
本発明によれば、２つの接続導体同士、乃至、接続導体が電気的に接続された２つの接続装置同士は、モジュール外側（つまりモジュール外面）乃至基板外側（つまり基板外面）に固定された、２つの接続ケーシングの間に配置されたフラットリボン導体を介して、互いに電気的に接続されている。つまりフラットリボン導体は、ソーラーモジュールの内部（つまり２つの基板の間）にあるのではなく、周囲の方に向いたソーラーモジュールの外面に配置されているのである。
【００１５】
フラットリボン導体は、オートメーション化されたプロセスシーケンスにおける、２つの接続導体間の電気的接続の組み込みを、特に有利に技術的に低コストにすることが可能である。フラットリボン導体は、画定された幾何形状を有しているので、モジュール外側（つまりモジュール外面）に取り付けるために、オートメーション化された把持機構によって簡単に把持することができる。フラットリボン導体をさらに、例えば接着によって、典型的にはガラス製であるモジュール外側乃至モジュール外面に、特に簡単かつ確実にオートメーションで固定することが可能である。これとは反対に、断面が丸い接続ケーブルを用いて２つの接続導体同士の電気的接続を行う場合には、オートメーションにおいて著しい問題が生じるであろう。というのは、このような接続ケーブルは幾何形状が画定されていないので、把持装置を位置付けるために面倒かつ高コストな位置識別手段（例えば光学センサ）を設ける必要があるからである。さらには、ガラス製のモジュール外側乃至モジュール外面における接続ケーブルの固定は、（例えば接着による）コンタクト面積が比較的小さいので著しいコストを以てしか実現できず、この際、このような固定が高い機械的負荷に持続的には耐久できない可能性を排除できない。他方で、このような接続ケーブルが２つの接続ケーシングにのみ接続している場合には、接続ケーブルが持ち手として誤用されてしまうという危険性が常に存在し得る。
【００１６】
実際のところ、モジュール外側に固定されたフラットリボン導体によって初めて、フリーホイールダイオードを間に接続した状態での２つの接続導体同士の電気的接続を簡単にオートメーション化することができ、これによって工場大量生産における時間及びコストを節約することができるのである。
【００１７】
本発明のソーラーモジュールの有利な実施形態では、フラットリボン導体は、少なくとも、２つの接続ケーシングの間において、電気絶縁性材料からなるスリーブによって取り囲まれている。この場合には、所属する接続ケーシングの内部に配置されているフラットリボン導体の端部区域が、簡単な電気的コンタクトのために剥き出しになっていると有利である。電気絶縁性のスリーブは、少なくともフラットリボン導体のうち、一方の接続ケーシングから他方の接続ケーシングにわたっている区域に配置されている。特にこの絶縁性のスリーブは、２つの接続ケーシング内にまで延在することができる。フラットリボン導体は、スリーブによって外部環境に対して電気的に絶縁される。
【００１８】
本発明のソーラーモジュールにおいては、フラットリボン導体は、モジュール外側（つまりモジュール外面）に固定されており、このことは例えば、フラットリボン導体をモジュール外側と接着することによって達成される。
【００１９】
本発明のソーラーモジュールの別の有利な実施形態においては、フラットリボン導体は、モジュール外側（つまりモジュール外面）に固定された、電気絶縁性材料からなるカバーによって覆われている。１つの機能は、フラットリボン導体を機械的な影響から保護して耐久性を改善することにある。さらなる機能は、フラットリボン導体をモジュール外側に固定することにある。この場合には場合によって、フラットリボン導体をモジュール外側に別個に固定することを省略できる。しかし他方では、モジュール外側との結合を特に良好にするために、フラットリボン導体そのものをモジュール外側に固定することも可能である。
【００２０】
大きい温度変動による機械的応力という点に鑑みて、特に有利な実施形態においては、フラットリボン導体そのものはモジュール外側とは固定されておらず、カバーによってのみ固定されている。フラットリボン導体を、リボン平面乃至リボン方向が規定乃至固定されないように、特に接続ケーシングを介して２つの接続導体と電気的に接続すると、さらに有利である。ソーラーモジュールは実際には大きい温度変動に曝されていることが多いが、このようにすれば、通常のように温度変動が大きい場合における熱的応力を少なくとも充分に低減することができる。
【００２１】
フラットリボン導体は、２つの接続ケーシングにおける接続導体同士の電気的接続を特に簡単にすることができる。このために有利には、接続ケーシングはそれぞれ、所属する接続導体に電気的に接続されたコンタクトエレメント、例えばバネコンタクトエレメント又はクランプコンタクトエレメントを有する。コンタクトエレメントは、フラットリボン導体の２つの端部区域と電気的コンタクトすることができる。有利には、このコンタクトエレメントは、接続ケーシングをモジュール外側に固定する際に自動的にフラットリボン導体と電気的コンタクトするように構成されている。これによって接続ケーシングにおけるフラットリボン導体の電気的コンタクトを簡単にオートメーション化することができ、これによってオートメーション化されたモジュール製造における時間及びコストを節約することができる。
【００２２】
本発明はさらに、光起電力によってエネルギを生成するために直列接続された複数の太陽電池セルを備えたソーラーモジュールの、オートメーション化された製造方法に関している。この方法において、ソーラーモジュールは、互いに逆方向に極性付けられた２つの電圧端子を有し、２つの前記電圧端子は、それぞれ１つの接続導体を介してモジュール外側乃至モジュール外面に導かれており、２つの前記接続導体は、それぞれ別個の接続装置と電気的に接続されており、各接続装置は、別個の接続ケーシング内に配置されている。
この方法は、以下のステップを含む：
・２つの接続ケーシングを、それぞれモジュール外側（つまりモジュール外面）に固定するステップ。
・２つの接続導体同士を、特に２つの接続ケーシングの１つの中に配置されたフリーホイールダイオードを間に接続した状態で、互いに電気的に接続するステップであって、２つの接続導体を電気的に接続するために、２つの接続ケーシングの間に配置されたフラットリボン導体を、モジュール外側（つまりモジュール外面）に固定するステップ。
このために例えば、フラットリボン導体は、モジュール外側（つまりモジュール外面）と接着される。例えば、フラットリボン導体を覆うカバーを、モジュール外側（つまりモジュール外面）に固定すること、特にフラットリボン導体をカバーのみによってモジュール外側に固定することが可能である。さらに、接続ケーシングをモジュール外側に固定する際に、コンタクトエレメントがフラットリボン導体と自動的に電気的コンタクトするようにすると有利である。
【００２３】
以下、本発明を、添付図面を参照しながら実施例に基づいてより詳細に説明する。図面において、同じ乃至同じ機能を有する要素には、同一の参照符号が付してある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のソーラーモジュールの構造の概略図である。
【図２】図１のソーラーモジュールの概略断面図である。
【図３】図１のソーラーモジュールのフラットリボン導体を図示するための概略図である。
【図４】図１のソーラーモジュールの接続箱におけるフラットリボン導体のコンタクトを図示するための概略図である。
【図５】図３のフラットリボン導体の実施形態を図示するための概略図である。
【図６】図３のフラットリボン導体の実施形態を図示するための概略図である。
【図７】図１のソーラーモジュールにおける接続導体の実施形態を図示するための概略図である。
【図８】図１のソーラーモジュールにおける接続導体の実施形態を図示するための概略図である。
【実施例】
【００２５】
まず、図１及び図２を参照されたい。これらの図には、全体として参照符号１で表された本発明のソーラーモジュールの構造が図示されている。これらの図によれば、ここでは例えば薄膜型ソーラーモジュールであるソーラーモジュール１は、集積された形で互いに直列接続された複数の太陽電池セル２を含んでいる。太陽電池セル２は、それぞれダイオード記号で表されている。このソーラーモジュール１は、例えばいわゆる基板構成に基づいており、図２とも関連させてより詳細に説明する。図２には、例えば２つの（薄膜型）太陽電池セル２が図示されている。基本的にソーラーモジュールは、多数（例えば約１００個）の太陽電池セル２を有している。
【００２６】
ソーラーモジュール１は、光起電性活性吸収層８を形成するための層構造が載置された、電気絶縁性の基板７（上の導入部での説明では「第１基板」と呼んでいた）を含む。この層構造は、光入射側である基板７の表側（ＩＩＩ）に配置されている。基板７は、例えばここでは比較的小さい透光性を有するガラスからなるが、充分な剛性を有する他の絶縁性材料、並びに、実施されるプロセスステップに対して不活性の特性を有する他の絶縁性材料を使用することも可能である。
【００２７】
層構造は、基板７の表側（ＩＩＩ）に配置された裏電極層９を含む。裏電極層９は、例えばモリブデンのような透光性の金属からなる層を含み、例えば基板７上にカソードスパッタリングすることによって堆積される。裏電極層９は、例えば約１μｍの層厚さを有する。別の実施形態においては、裏電極層９は、種々の個別層からなる積層体を含む。
【００２８】
裏電極層９の上には光起電性活性吸収層８が堆積されており、光起電性活性吸収層８のバンドギャップは、有利には太陽光のできるだけ大部分を吸収することができる。光起電性活性吸収層８は、ｐドープされた半導体層１０、例えば銅・インジウム・二セレン化物（ＣｕＩｎＳｅ２）族の化合物、特にＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２のようなｐ導電性の黄銅鉱半導体を含む。半導体層１０は、例えば５００ｎｍから５μｍの層厚さ、特に約２μｍの層厚さを有する。半導体層１０の上にはバッファ層１１が堆積されており、このバッファ層１１は、ここでは例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）の個別層と、真性酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）の個別層とを含む。バッファ層１１の上には、例えば蒸着によって表電極層１２が堆積されている。表電極層１２は、入射する太陽光をほんの僅かしか減衰しないよう、半導体層１１が感応するスペクトル領域の光線に対して透過性となっている（「窓層」）。透過性の表電極層１２は、一般的にはＴＣＯ層（ＴＣＯ＝Transparent Conductive Electrode）と呼ぶことができ、ドープされた金属酸化物、例えばアルミニウムがドープされたｎ導電性の酸化亜鉛（ＡＺＯ）をベースにしている。表電極層１２とバッファ層１１と半導体層１０は、ｐｎヘテロ接合部を形成しており、つまり、互いに逆の導電型を有する複数の異なる層からなる連続体である。表電極層１２の層厚さは、例えば３００ｎｍである。
【００２９】
この層システムは、（薄膜型）ソーラーモジュール１を製造するための公知の方法によって、個々の光起電性活性化領域に、つまり個々の太陽電池セル２に分割されている。分割は、例えばレーザ書き込みや、例えばドロッシング又はスクラッチング等の機械加工のような、適当なパターニング技術を用いた切り込み１３によって行われる。個々の太陽電池セル２は、裏電極層９の電極領域１４を介して互いに直列に接続されている。
【００３０】
ソーラーモジュール１は、例えば１００個の直列接続された太陽電池セル２を有し、５６Ｖの無負荷電圧を有する。ここで示す実施例では、ソーラーモジュール１において結果的に形成された正の電圧端子（＋）と、結果的に形成された負の電圧端子（−）とが、裏電極層９を介して導かれ、そこで電気的にコンタクトされる。このことを、以下により詳細に説明する。
【００３１】
表電極層１２の上には、周囲影響から保護するために、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）を含む中間層１５が堆積されている。中間層１５の厚さは、例えば０．７６ｍｍである。さらに、基板７と裏電極層９と光起電性活性吸収層８とからなる層構造は、中間層１５を介してカバープレート１６（上の導入部での説明では「第２基板」と呼んでいた）によって封止されており、カバープレート１６の裏側（ＩＩ）と接着されている。カバープレート１６は、太陽光に対して透過性であり、例えば僅かな鉄含有量しか有さない極めて白い硬化ガラスを含む。カバープレート１６の面積は、例えば１．６ｍ×０．７ｍである。太陽電池セル２は、図２の矢印によって示した、カバープレート１６の表側（Ｉ）に入射する光によって照射することができる。カバープレート１６の表側（Ｉ）乃至表面と、基板７の裏側（ＩＶ）乃至裏面とが、モジュール外側乃至モジュール外面を形成している。
【００３２】
さらに、腐食しやすい光起電性活性吸収層８を空気の酸素及び湿気から保護するために、基板７とカバープレート１６の間の縁部領域を、蒸気拡散バリアとして縁部シーリング３４を用いて、有利には例えばポリイソブチレンのようなプラスチック材料を用いて、環状に封止すると有利である。縁部シーリング３４は、図７及び図８に図示している。ソーラーモジュール１全体は、使用場所に取り付けられるように、図示していないアルミニウム製の中空のチャンバフレーム内に固定されている。
【００３３】
ソーラーモジュール１において結果的に形成された２つの電圧端子（＋、−）は、２つの接続導体１７を介して基板７の裏側（ＩＶ）乃至裏面へと導かれており、これらは図１，図７，図８に図示されている。
【００３４】
ここで、図７を参照されたい。図７には、接続導体１７の領域におけるソーラーモジュール１の断面が図示されている。ソーラーモジュール１は、２つの接続導体１７の領域において同一の構造を有している。
【００３５】
これによれば、接続導体１７は、例えばアルミニウムからなる厚さ０．１ｍｍ、幅２０ｍｍの帯状の金属フィルム３０を含む。金属フィルム３０は（ここでは例えば片面が）、例えばポリイミドのような電気絶縁性の金属からなる絶縁フィルム３１と接着されている。絶縁フィルム３１は、フィルム導体１７のうち外側に位置する側、つまり基板７とは反対の側に配置されている。択一的実施形態においては、接続導体１７は、錫メッキされた銅リボンを含む。帯状の金属フィルム３０の両面を、絶縁フィルム３１と接続させることも同様に可能である。絶縁フィルム３１は、例えば金属フィルム３０に接着されている。金属フィルム３０を、２つの絶縁フィルム３１の中にラミネートすることも考えられる。
【００３６】
２つの接続導体１７の金属フィルム３０は、帯状の電気導体、いわゆるバスバー３６と電気的に接続されている。２つのバスバー３６はそれぞれ、ソーラーモジュール１において結果的に形成された（ここでは例えば裏電極層９によって形成される）電圧端子（＋、−）とコンタクトし、裏電極層９の平面領域にのみ延在している。こうしてバスバー３６は、２つの電圧端子を接続導体１７に電気的に接続するために使用される。
【００３７】
各バスバー３６は、ここでは例えば金属フィルムとして、特にアルミニウムフィルムとして形成されている。２つの接続導体１７の金属フィルム３０と、金属フィルム３０に電気的に接続されたバスバー３６とは、２つのパーツから形成して互いに異ならせることができ、特に互いに異なる材料から形成することができる。択一的に、２つの接続導体１７の金属フィルム３０と、金属フィルム３０に電気的に接続されたバスバー３６とを、１つのパーツからなる一体的な金属フィルムとすることも可能であり、こうするとバスバー３６は、接続導体１７の金属フィルム３０の単なる一区域となる。
【００３８】
２つのバスバー３６は、例えば溶接、ボンディング、はんだ付け、又は、導電性接着剤を用いた接着によって、裏電極層９と導電的に接続されている。アルミニウムフィルムの場合、裏電極層９との電気的接続は、有利には超音波ボンディングによって行われる。
【００３９】
図７に図示した実施例では、２つの接続導体１７は、それぞれ側方のモジュール縁部３２において基板７とカバープレート１６の積層体から突出しており、基板７の基板縁部３３を取り囲み、基板７の裏側（ＩＶ）の上まで導かれている。２つの接続導体１７は、電気的コンタクトのためにそれぞれ１つの接続箇所１８を有している。この接続箇所１８は、例えば基板７の裏側（ＩＶ）上に、基板７の側縁部（基板縁部３３）から約２０ｍｍの間隔を置いて配置されている。なお、接続箇所１８は、基本的に基板７の裏側（ＩＶ）の任意の箇所に配置可能であると理解されたい。
【００４０】
２つの接続導体１７と接続箇所１８との電気的コンタクトは、それぞれ接続箱３内の第１接続装置１９によって行われる。このために接続箱３は、電気的なコンタクトエレメント、例えばバネコンタクトエレメント又はクランプコンタクトエレメントを有する。例えば図７には、接続導体１７の金属フィルム３０とコンタクトするバネコンタクトエレメントが図示されている。これに代えて、はんだ付け、導電性接着剤を用いた接着、又は、超音波ボンディングによる電気的接続も可能である。アルミニウム製の接続導体１７に対しては、導電性を改善するために接続箇所１８を錫メッキすると有利である。他方において接続箇所１８は、金属を剥き出しにする必要は無く、金属製のコンタクト面を製造工程における酸化及び腐食から保護するために、ラッカー又はプラスチックフィルムからなる保護層によって均一に覆ってもよい。この保護層は、対象との電気的コンタクトのために、例えばコンタクトピン又はコンタクトニードルによって貫通することができる。接着される剥離可能なプラスチックフィルムからなる保護層を製造し、この保護層を、コンタクトエレメントとの本来の電気的コンタクトの前に除去するということも考えられる。
【００４１】
２つの接続導体１７の接続箇所１８のコンタクトは、例えば射出成形技術によって製造されたプラスチック製の接続箱３内で行われる。２つの接続箱３は、基板７の裏側（ＩＶ）乃至外面に例えば接着によって固定されており、これによってオートメーションの簡単かつ迅速な取り付けが可能となる。接続箱３と基板７の接着は、例えばアクリレート接着材またはポリウレタン接着材によって実施することができる。これらの接着材は、簡単かつ耐久的に接続することの他にシーリング機能も果たし、含有する電気的コンポーネントを湿気及び腐食から保護している。接続箱３の内部を、例えばポリイソブチレンのようなシーリング材によって少なくとも部分的に充填して、電気的な衝撃耐性を向上させ、湿気侵入の危険を低減し、これによって湿気侵入に伴うクリープ電流を低減することも可能である。
【００４２】
図８には、接続導体１７の領域におけるソーラーモジュール１の択一的実施形態が図示されている。不要な繰り返しを避けるため、図７との相違点のみ説明する。その他の点については、図７の説明を参照されたい。この図によれば、各接続導体１７につきそれぞれ１つの、ここでは例えば基板７の中に孔として形成された開口部３５が設けられており、接続導体１７は、この開口部３５を通って基板７の裏側（ＩＶ）乃至外面へと導かれている。この接続導体１７は、金属フィルム３０は有するが、絶縁スリーブ３１は有していない。
【００４３】
図１に図示するように、２つの接続箱３はそれぞれ、第１接続装置１９に電気的に接続された極端子５を備える接続ケーブル４を有する。２つの極端子５には、例えばインバータのような電気的負荷を備えたソーラーモジュール１を接続することができる。これら２つの極端子５は、特に、ソーラーモジュール１をさらなる別の（図示していない）ソーラーモジュールに直列接続するために使用することができる。
【００４４】
２つの接続箱３のうちの一方には、フリーホイールダイオード６が配置されている。フリーホイールダイオード６は、ソーラーモジュール１の太陽電池セル２の順方向に対して逆並列に、２つの接続導体１７と直列接続されている。フリーホイールダイオード６によって、例えば光の遮蔽又はモジュール故障の際の、極性逆転によるソーラーモジュール１の損傷が回避される。２つの接続導体１７同士、乃至、２つの第１接続装置１９同士の電気的接続は、図１において電気的線路２０によって簡略的に図示している。
【００４５】
図３に図示したように、２つの接続導体１７同士、乃至、２つの第１接続装置１９同士の電気的接続は、２つの接続箱３の間に配置されたフラットリボン導体２１を含む。フラットリボン導体２１の２つの端部区域２２は、それぞれ接続箱３の中まで突入している。図３は、基板７の裏側（ＩＶ）乃至外面を上から見た平面図と、フラットリボン導体２１の領域における基板７の断面図とを図示しており、この平面図には断面線を図示している。
【００４６】
フラットリボン導体２１は、取り付けのために把持機構が比較的簡単に把持できるように、画定された幾何形状を有している。断面図から見て取れるように、フラットリボン導体２１は、電気絶縁性の金属からなる絶縁スリーブ２３によって取り囲まれた導電性の金属リボン２６を含む。この金属リボン２６の２つの端部区域２２は、接続箱３の内部では剥き出しになっている。金属リボン２６は、例えば厚さ１０〜３０μｍ、幅５０ｍｍ、長さ６０ｃｍのアルミニウムリボン又は錫メッキされた銅リボンである。金属リボン２６は、例えばポリイミドからなる電気絶縁性のフィルムと接着されており、この電気絶縁性のフィルムは、フラットリボン導体２１の全ての側面、特に基板７の方に向いた側面の上に配置されている。フラットリボン導体２１の幅広の側面は、接着層２９によって基板７の裏側（ＩＶ）乃至裏側の外面に接着されており、これによって、基板７でのオートメーションの簡単かつ迅速な取り付けが可能となる。フラットリボン導体２１の接着は、例えばアクリレート接着材又はポリウレタン接着材によって実施することができる。両面接着テープによってフラットリボン導体２１を基板７に接着することも考えられる。電気的コンタクトの方法に基づいて、フラットリボン導体２１の端部区域２２を基板７と接着することができる、又はしかし、基板７に対して自由に動かせるようにすることができる。接着面積が大きいので、フラットリボン導体２１を確実かつ持続的に安定して基板７上に固定することができる。
【００４７】
一般的にフラットリボン導体２１は、その高いアスペクト比（幅対厚さの比）という点で傑出しているので、非常にフラットな実施形態の場合でも電気抵抗を小さく、例えば１０ｍΩよりも小さくすることができる。例えば電流が３Ａの場合には、この電気抵抗は３０ｍＶの電圧損失を引き起こし、例えば０．０６％の効率損失に相当するだろう。
【００４８】
フラットリボン導体２１の２つの端部区域２２は、それぞれ完全に接続箱３の内部に位置しており、絶縁スリーブ２３は、接続箱３の中まで突入している。金属リボン２６の端部区域２２は、電気的コンタクトのための接続箇所２４として使用される。このことは図４に、端部領域２２の領域における断面図に基づいてより詳細に示されている。図４には、端部区域２２の領域における断面図が図示されている。ソーラーモジュール１は、２つの端部区域２２の領域において同一の構造を有している。
【００４９】
図４から見て取れるように、２つの端部領域２２は、それぞれ第２接続装置２５を介して導電性材料からなる電気的なコンタクトエレメントと、ここでは例えばバネコンタクトエレメントと電気的にコンタクトされている。バネコンタクトエレメントは、金属リボン２６の表面に対してバネ負荷が加えられている。このようなバネコンタクトエレメントを使用すると、端部区域２２をそれぞれ基板７に固定（接着）することができる。２つのバネコンタクトエレメント２５同士は、フリーホイールダイオード６を間に接続した状態で、２つの接続導体１７が接続されている２つの第１接続装置１９と電気的に接続されている。特に、２つの第２接続装置２５は、フラットリボン導体２１の金属リボン２６を電気的に接続するために、及び、２つの第１接続装置２５は、接続導体１７の金属フィルム３０を電気的に接続するために、共通の１つの接続装置の構成部材として構成することができる。
【００５０】
バネコンタクトエレメントとして形成された接続装置を使用する特別な利点は、基板７に接続箱３を（オートメーションで）取り付けることによって各バネコンタクトエレメントが自動的に金属リボン２６乃至金属フィルム３０とコンタクトするように、各バネコンタクトエレメントを構成することができることにある。これによってソーラーモジュール１のオートメーション製造がより簡単になる。しかしながらこれに代えて、クランプコンタクトエレメントを使用すること、又は、はんだ付け、導電性接着剤を用いた接着、もしくは、超音波ボンディングによって金属リボン６と接続すべきコンタクトエレメント（例えばワイヤ）を使用することも可能である。
【００５１】
金属リボン２６がアルミニウムからなる場合には、導電性を改善するために接続箇所２４を鉛メッキすると有利である。接続箇所２４は、金属を剥き出しにする必要は無く、金属製のコンタクト面を製造工程における酸化及び腐食から保護するために、ラッカー又はプラスチックフィルムからなる保護層によって覆ってもよい。保護層は、対象との電気的コンタクトのために、例えばコンタクトピン又はコンタクトニードルによって貫通することができる。接着される剥離可能なプラスチックフィルムからなる保護層を製造し、この保護層を、本来の電気的コンタクトの前に除去することも考えられる。
【００５２】
図５には、ソーラーモジュール１の１つの実施形態が、対応する平面図及び断面図に基づいて図示されている。この図では、付加的にカバーフィルム２７が設けられており、このカバーフィルム２７は、既に基板７に接着済みのフラットリボン導体２１を覆うように配置され、基板７の裏側（ＩＶ）と接着される。つまりカバーフィルム２７は、フラットリボン導体２１のうち、基板７の方に向いた側には設けられていない。カバーフィルム２７は、フラットリボン導体２１よりも幅が広く、側方に張り出した２つのフィルム領域２８を有している。カバーフィルム２７は、フラットリボン導体２１と接着させることができる。択一的実施形態においては、カバーフィルム２７は基板７のみと接着され、フラットリボン導体２１とは接続されないままである。
【００５３】
カバーフィルム２７は、例えばプラスチックのような電気絶縁性材料からなる。図５に図示されているように、カバーフィルム２７は接続箱３の中まで突入することができ、端部区域２２は、電気的コンタクトのため剥き出しになったままである。カバーフィルム２７は、フラットリボン導体２１の機械的な保護のために使用され、さらに、基板７におけるフラットリボン導体２１の固定が補強される。
【００５４】
図６には、ソーラーモジュール１の別の実施形態が、平面図及び断面図に基づいて図示されている。この実施形態は、フラットリボン導体２１が絶縁スリーブ２１を有さず、基板７と接着されていないという点のみにおいて、図５の実施形態と異なっている。基板７におけるフラットリボン導体２１乃至金属リボン２６の固定は、基板７と接着されたカバーフィルム２７を介してのみ行われる。可能な実施形態では、カバーフィルム２７は、金属リボン２６と接着されている。択一的実施形態においては、カバーフィルム２７は、金属リボン２６と接着されていない。後者のケースでは、２つの端部区域２２が、それぞれ接続箱３の中で、少なくとも金属リボン６のリボン平面の方向に可動に電気的コンタクトされているので、この場合には金属リボン２６は、機械的応力を形成することなく熱的な体積変化を行うことができる。このことは例えば、２つのバネコンタクトエレメント２５による電気的コンタクトによって実施することができる。この手段によれば、耐久性を改善することができる。
【００５５】
図６に図示した実施形態の場合には、フラットリボン導体２１のカバーフィルム２７は、より広い幅を有しており、つまり、２つの側方に張り出したフィルム領域２８の寸法は、図５のフラットリボン導体２１の寸法よりも大きくなっている。これに代えて、カバーフィルム２７の幅を、図５のフラットリボン導体２１の幅よりも狭くすることも考えられる。
【００５６】
本発明は、太陽電池セルを接続箱内の接続装置に接続するための接続導体同士が、フリーホイールダイオードを間に接続した状態で、フラットリボン導体を介して互いに電気的に接続されている、ソーラーモジュール１、特に薄膜型ソーラーモジュールを提供する。フラットリボン導体は、技術的に簡単に実現すべき基板でのオートメーション化された固定を可能にし、この際、フラットリボン導体は、例えば接着によって確実かつ安全に基板に接続させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ソーラーモジュール
２  太陽電池セル
３  接続箱
４  接続ケーブル
５  極端子
６  フリーホイールダイオード
７  基板
８  吸収層
９  裏電極層
１０  半導体層
１１  バッファ層
１２  表電極層
１３  切り込み
１４  電極領域
１５  中間層
１６  カバープレート
１７  接続導体
１８  接続箇所
１９  第１接続装置
２０  線路
２１  フラットリボン導体
２２  端部区域
２３  絶縁スリーブ
２４  接続箇所
２５  第２接続装置
２６  金属リボン
２７  カバーフィルム
２８  フィルム領域
２９  接着層
３０  金属フィルム
３１  絶縁フィルム
３２  モジュール縁部
３３  基板縁部
３４  縁部シーリング
３５  開口部
３６  バスバー
【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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【国際調査報告】
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