(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セル（１，２）と前記複数の太陽電池（ＰＶ）セル（１，２）の裏面に正の裏面接触部（１１）および負の裏面接触部（１２）を接続する為の導電性裏面接続層（３）とを備える、太陽電池モジュールであって、前記裏面接続層（３）は、お互いからセル間の距離（ｓ）で位置される２つの隣接したセル（１，２）のエッジ方向に沿って、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路（６）を有し、前記裏面接続層（３）は、
前記バイパスダイオード接続経路（６）に隣接した２つの絶縁スクライブレーン（８）を更に備え、前記バイパスダイオード接続経路（６）は、前記裏面接続層（３）の２つの接触層部の間に位置され、前記２つの絶縁スクライブレーン（８）によって分離され、
前記隣接したセルの各々において、前記正の裏面接触部（１１）および前記負の裏面接触部（１２）のサブセットであるエッジ接触部（４，５）が、前記隣接したセルの各々のエッジから、０より大きい一定の距離（ｄ）に配置され、エッジ接触部（４，５）の列の間の合計の距離（２ｄ＋ｓ）が、前記所定の最小幅（ｗ）と前記バイパスダイオード接続経路（６）に隣接した前記２つの絶縁スクライブレーン（８）の幅（２ｉ）との合計より大きいか等しく、
前記バイパスダイオード接続経路（６）の前記幅（ｗ）は、少なくも２ｍｍである、太陽電池モジュール。
【請求項２】
複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池（ＰＶ）セル（１，２）の裏面に正の裏面接触部（１１）および負の裏面接触部（１２）を接続する為の導電性裏面接続層（３）とを備える、太陽電池モジュールであって、
前記裏面接続層（３）は、お互いからセル間の距離（ｓ）で位置される２つの隣接したセル（１，２）のエッジ方向に沿って、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路（６）を有し、前記バイパスダイオード接続経路（６）は、エッジ接触部（４，５）の周りに曲折したパターンを備え、前記エッジ接触部（４，５）は、前記正の裏面接触部（１１）および前記負の裏面接触部（１２）のサブセットであり、前記２つの隣接したセル（１，２）のエッジ付近に位置される、太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記複数のセルは、前記正の裏面接触部（１１）および前記負の裏面接触部（１２）の対称パターンを有するセルを備え、正の裏面接触部または負の裏面接触部のサブセットは、前記エッジ方向に沿って配置される、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記２つの隣接したセル（１，２）は、互いに関して、前記外部接触部（４，５）が前記エッジ方向に沿って散在されるように配向される、請求項１−３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記正の裏面接触部および負の裏面接触部（１１，１２）は、複数の列で配置され、前記外部接触部（４，５）を備える前記複数の列の外部の列は、前記複数の列の他の列より接触部が少ない、請求項１−４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記外部接触部（４，５）は、前記セル（１，２）のエッジに直接配置される、請求項１−５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
２つの隣接したセル（１，２）の前記外部接触部（４，５）は、それぞれのセル（１）の中心に向かって凹まされている、請求項１−４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記複数のセル（１，２）は、交差指型背面接触セルまたはエミッタラップ貫通セルを備える、請求項１−７のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記バイパスダイオード接続経路（６）は、前記裏面接触層（３）の接続箱接続部まで延びる、請求項１−８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記バイパス接続経路（６）に直接接続されたバイパスダイオードを更に備える、請求項１−８のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記バイパスダイオード接触経路（６）は少なくとも５ｍｍである、請求項１−１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
２つの隣接したセル間のセル間距離（ｓ）は２ｍｍ未満である、請求項１−１１のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールを形成する為に、複数の太陽電池（ＰＶ）セルの正の裏面接触部および負の裏面接触部を接続する為の（フォイル又は基盤形式の）裏面接触層に関する。
【０００２】
【従来技術】
【０００３】
国際特許公報WO2013/182955は、バックコンタクト型ソーラーセルを備える太陽電池モジュールの為のバックシートを開示する。導電性バックシートは、モジュールのソーラーセルの電極に対する接続回路として形成されて設けられる。
【０００４】
国際特許公報WO2012/026806は、表面の改善されたパシベーションを有するモジュールおよび太陽電池デバイスを開示する。それは、バックコンタクト金属ラップスルー型太陽電池デバイスを目的とする外周壁および／または孔壁を備える。ｐｎ接合は、第１半導体層および第２半導体層の間に設けられる。
【０００５】
国際特許公報WO2011/160161は、ソーラーセルで生成された電気エネルギーを伝導する為に、電気的に伝導または導電性かつ構築された層に裏面で結合される太陽電池モジュールを開示する。一実施形態において、電気構成要素は、ソーラーセルの為に、導電性構築層に埋め込むことが可能である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、バイパス回路の組込みを可能にする太陽電池モジュールの為の改善された裏面接触層を提供することを追求する。
【０００７】
第１態様の本発明によると、前述された前文に従う裏面接触層が提供されるが、ここで、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路が、２つの隣接したセルのエッジ方向に沿って裏面接続層に形成され、この２つの隣接したセルは、互いからのセル間の距離（ｓ）に位置され、隣接したセルの各々にある外部接触部は、それぞれの隣接したセルのエッジから一定の距離（ａ）に変位され、距離（ｄ）は０より大きく、外部接触部の列の間の合計距離（２ｄ＋ｓ）が、所定の最小幅（ｗ）と、バイパスダイオード接続経路に隣接する２つのスクライブレーンの幅（２ｉ）との合計より大きいか、等しくなる（数学的項目では（２ｄ＋ｓ）?（w+2i））。
【０００８】
第２態様において、前述の前文に従う裏面接触層が提供され、ここで、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路は２つの隣接したセルのエッジ方向に沿って裏面接続層に形成され、これらの隣接したセルは、２つの隣接したセルのエッジ付近に位置される外部接触部の周りの曲折パターンを用いて、互いからのセル間の距離（ｓ）に位置される。第１態様のような同様の数学項目において、これは、（２ｄ＋ｓ）＜（ｗ＋２ｉ）と関係する。
【０００９】
本発明の両方の態様および更に従属形式請求項で規定されるような更なる実施形態は、裏面接触層と、より適した幅のバイパスダイオード導体との、より効率的なレイアウトを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、多くの例示的実施形態を用いて、より詳細に本発明を説明する。
【図１】図１は、従来の具体例に従うバイパスダイオード接続の為のストリップ導体を備えた２つの隣接した太陽電池セルに横たわる裏面接触層の一部の詳細図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従うバイパスダイオード接続の為のストリップ導体を備えた２つの隣接した太陽電池セルに横たわる裏面接触層の一部の詳細図を示す。
【図３】図３は、図２の実施形態に従う導体ストリップおよびエッジ接触部を有する２つの隣接した太陽電池セルの概略図を示す。
【図４】図４は、本発明の更なる実施形態に従う導体ストリップおよびエッジ接触部を有する２つの隣接した太陽電池セルの概略図を示す。
【図５】図５は、エッジ接触部が凹まされた本発明の実施形態の概略図を示す。
【例示的実施形態の詳細な説明】
【００１１】
本発明の実施形態は、例えば、一部が陰になるとき、ＰＶモジュールの性能を改善するため、バイパスダイオードおよび関連付けられた回路を利用し、複数の太陽電池セル１を有する太陽電池モジュールにおける裏面接続シートの改善されたレイアウトおよび配置に関する。
【００１２】
図１は、隣接した２つのＰＶセル上に横たわる裏面接触層３の一部の詳細図を示す（このエッジ７だけが表示されている）。裏面接触層３は、バイパスダイオード接続部の為のストリップ導体６を含み、ストリップ導体６は、２つの接触層部３の間に位置され、２つのスクライブレーン８によって分離されている。典型的なＰＶモジュールのセットアップにおいて、２つのＰＶセルが１．２５ｍｍの間隔（わずかな、実線エッジ７の間）で互いに隣接して位置され、これらが、小さな点線７ａによって表示されるように更に離れても（１．７５ｍｍ離れても）よい。隣接したセルには、それらの外部エッジに裏面接触部が設けられるか、一つが図１において隣接したセルの各々の為に示されている外部接触部４，５が設けられる。バイパスダイオード導体６を、裏面接触層３において利用可能な隙間に適合させるため、バイパスダイオード導体６は、（１ｍｍ幅のスクライブレーン８は十分な絶縁を与えることが必要であるので、）僅かに０．７５ｍｍの典型的な幅を有する。
【００１３】
２つのセル１，２（図３，図４も参照）は隣接し、両方のセル１，２はソーラーセルの裏面に接触部を有し、エッジに沿って位置される場合、図１から明らかであり、前述したように、セル１，２の間には、接続箱に向かって延びるＣｕストリップ（バイパスダイオード導体６）の為の余裕はほとんどない。２つの隣接したセル１，２の接触部４，５の間の余裕は小さい。さらに、ストリップ６を製造するために、概して１ｍｍの絶縁スクライブ８が必要であり、これらも、接触部４，５の間の導電性材料を侵蝕する（eats away）。それで、これは、概して９Ａの電流を通過させる非常に小さなストリップ６になるので、高電力の浪費に至り、これは、デバイスにとっては有害であり、日陰条件の下で、モジュール動作の不利な効果を有する。
【００１４】
その実施例として、バイパスダイオードの為の小さなＣｕ抵抗路の為に、以下の計算が可能である。バイパスダイオード導体６の為に使用される典型的なフォイルの特性は、長さｌ＝０．５ｍ；厚さｔ＝３５μｍ、幅ｗ＝０．７５ｍｍ、抵抗率ρ＝１７．１０−9Ωmであり、その結果、抵抗Ｒ＝（ρ・ｌ）／（ｗ・ｔ）は、ほぼ（Ω／３）になる。導電状態において、バイパスダイオードは、概して、８Ａの電流を通過させ、これは、Ｐ＝Ｒ・Ｉ2（ほぼ２１Ｗ）の電力浪費を意味する。典型的なＰＶモジュールの電力定格は、約２００Ｗであるので、これは、１０％を越える損失になり、許容できない。
【００１５】
この問題は、一グループの実施形態によって、本発明の第１態様で解決されるが、ここで、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路６は、隣接した２つのセル１，２のエッジ方向に沿って裏面接続層３に形成され、隣接した２つのセルは互いにセル間の距離（ｓ）で位置され、隣接したセルの各々において、外部接触部４，５が、それぞれの隣接したセルのエッジから距離（ｄ）に変位され、外部接触部の列間の合計距離（２ｄ＋ｓ）は、所定の最小幅（ｗ）およびバイパスダイオード接続経路６に隣接した２つのスクライブレーンの幅（２ｉ）の合計より大きい。数学用語によると、隣接した２つのセル１，２の外部接触部４，５の距離（ｄ）は、式（２ｄ＋ｓ）＞（ｗ＋２ｉ）を満足するように選択される。結果として生じるバイパスダイオード接続経路６は、このグループの実施形態において、直線の金属化経路として実施されてもよい。
【００１６】
図２において、この問題に対する更なる解決策が提供され、この観点で、所定の最小幅（ｗ）を有するバイパスダイオード接続経路６が、隣接した２つのセル１，２のエッジ方向に沿って裏面接続層３に形成され、隣接した２つのセルは、隣接した２つのセル１，２のエッジ付近に位置される外部接触部４，５の周りに曲折パターンを用いて、お互いからセル間の距離（ｓ）で位置される。このグループの実施形態において、距離ｄは、ゼロに等しく、すなわち、外部接触部は、セル１，２のエッジ上に直接配置される点に留意されたい。結果として、これは、セル１，２上に、より最適な電流経路を有し、セル上の（しばしばＡｇ、すなわち、高価な）金属使用は少なくなる。
【００１７】
より一般的に、複数のセル１，２は、対称的パターンの正の裏面接触部１１および負の裏面接触部１２を有するセルを備え、正または負の裏面接触部のサブセット４，５が、隣接するセル１，２のエッジ方向に沿って配置される。そのようなセル１，２の実施例は、交差指型背面接触（ＩＢＣ）セルまたはエミッタラップスルー（ＥＷＴ）セルである。
【００１８】
さらなる実施形態において、隣接する２つのセル１，２は、互いに関して、外部接触部４，５がエッジ方向に沿って散在されるように配向される。例）ＰＶセル１，２は隣接する２つのセル１，２のエッジ方向に沿って長さｌを有し、多くのｎ個の接触部が、オフセットゼロで一つのエッジに、１／２ｎのオフセットで反対側のエッジに等間隔で位置される場合これは、ｎ＝４の場合において、図３の概略的図に明確に示されている。裏面接触型ＰＶセルにおいては正の接触部および負の接触部の両方が互いに隣接したパターンに設けられるので、開いた丸（open rounds）および黒べたの丸（solid rounds）を使用してＰＶセル１，２の裏面接触部１１、１２が表示されている。注意すべき点は、ＰＶモジュールにおいて、前述されたようなＰＶセル１，２は、１８０度の回転に対しては不変であり、ＰＶモジュール製造の為に簡単なＰＶセル配置を可能にする。
【００１９】
更なる実施形態において、正負裏面接触部１１，１２は、複数の列に配置され、外部接触部４，５を備える複数の列の外部の列は、複数の列１１，１２の他の列より接触部は少ない。これは、バイパスダイオード（バイパスダイオード導体６）の為の導電性リード線の、より円滑な曲折を可能にするので、裏面接続層の製造にとって、特に、例えば、スクライビングによって、内部に絶縁レーン８を与えることにとって、有利性を与える。
【００２０】
曲折した導電性抵抗路６を実現することによって、更に、図３に示されるように、散在形態で隣接した２つのセル１，２のエッジ接触部４，５を位置することによって、バイパスダイオード（バイパスダイオード導体６）の為の導電性リード線が実現可能であり、従来技術の具体例におけるものより大きな幅を有し、例えば、少なくとも２ｍｍ、さらに５ｍｍでさえ有する。これは、更なる実施形態と組み合わせることが可能であり、ここで、隣接した２つのセルの間のセル間距離（ｓ）は２ｍｍ未満である。これらの解決索も同様に、単一のＰＶモジュールにおいて、４以上のバイパスダイオードを備えたモジュールを可能にする。より一般的に、本発明は、本願で前述された実施形態の任意の一つに従う、複数の太陽電池セルおよび裏面接続層を備える太陽電池モジュールに関する。
【００２１】
本発明は、一般的に、隣接したセル１，２のエッジ接触部４，５の間に曲折するＣｕフォイルの小さなストリップ６を備えるＰＣＢ状Ｃｕフォイル（裏面接続層３）に付けられるエッジに沿った接触部４，５を備えた裏面接触型セル１，２の構成に関する。バイパスダイオード接続経路６は、更なる実施形態において、裏面接続層３の接続箱接続部まで延びる。バイパス接続経路６は、それから、接続箱に向かって外に伸びることができ、ここで、それらは、バイパスダイオードに接続され、ＰＶモジュールの為に通常形態でバイパス回路を形成する。隣接した２つのセル１，２の接触部４，５は、散在され、交互方式で、隣接したセル１，２の、最初のセルおよび２番目のセルの下にある一方のセル１，２のエッジ接触部４，５の間で曲折経路６を可能にする。
【００２２】
図４に概略的に示される、更なる実施形態において、曲折した導電性経路６は、複数の電流集積点１１，１２を備えたバックコンタクト型セル（ＩＢＣ、ＥＷＴ）との組合せで金属フォイル３において、バイパスダイオード接続という目的の為に設けられ、電流集積点１１，１２の裏面には、サブセット（外部接触部４’、５’）が、セル１，２のエッジによって密接に位置されている。つまり、換言すると、隣接した２つのセル１，２の外部接触部４’、５’は、それぞれのセル１の中心に向かって凹まされており、すなわち、セル１，２のエッジから離れている。これは、凹まされたバスバー構成、例えば、図５に表された実施形態に概略的に示されるように、「エルボー」形式または９０度構成を使用して実施されてもよい。この図には、集積バスバー１４，１７と共に電流集積ライン１５，１８が示されている。更なる導体１６を使用して、このＰＶセルの一面には、接触部１２が設けられ、他面には、接触部４が距離ｄにわたって変位されている。
【００２３】
あるいは、エッジ接触部を有する正規のＰＶセル１，２に関して、セル１，２のエッジ上の外部の裏の接触部４’、５’は、エッジから離れてセル１，２の中心に向かって移動される（図３の実施形態と比較して図４の外部接触部４，５を参照）。この実施形態において、よりスムーズな曲折パターンが、バイパスダイオード導体６の為に使用され、図３を参照して説明された実施形態より更に広い幅を有してもよい。
【００２４】
本発明の実施形態は、（セル対称性によって必要な）セル１，２のエッジに沿って位置された接触部４，５を用いて、フォイル技術をバックコンタクト型セル１，２に適用することを可能にし、標準回路が統合可能なＩＢＣセルおよびＥＷＴセルを含むがこれらに限定されないバックコンタクト型セルを用いて、金属フォイルベースのＰＶモジュールを実現することを可能にする。
【００２５】
更なる実施形態において、裏面接触層は、バイパスダイオード接続経路６（すなわち、接触フォイル３の一部として）に直結されるバイパスダイオードを更に備え、これが、ＰＶモジュールのカプセル化層によって、バイパスダイオードの保護をも可能にする。
【００２６】
本発明の実施形態は、図に示されるように、数多くの例示的実施形態を参照して説明されている。一部の部品や要素の変形および代替え実施例は、可能であり、添付された請求項で規定される保護範囲に含まれる。
【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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