(57)【要約】  ソーラーセルは、金属製の担持体上に配置される少なくとも１つの半導体層と、半導体層上に配置される複数個の接点軌道とを備えている。少なくとも１つの接点軌道の側方突出部は担持体の背面側へ折り返されて、担持体に対し電気的に絶縁されて配置されている。互いに並設されているソーラーセルは、好ましくは、蝋付けによる局部的な接点形成を可能にするための穿孔形成部を有する導電軌道によって互いに結合されている。
2010502019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の担持体上に配置される少なくとも１つの半導体層と、半導体層上に配置される複数個の集積軌道とを備えたソーラーセルにおいて、
少なくとも１つの接点軌道（４）または集積軌道（９）の側方突出部が担持体（１）の背面（７）側へ折り返されて、担持体（１）に対し電気的に絶縁されて配置されていることを特徴とするソーラーセル。
【請求項２】
担持体（１）が金属製のベルトとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーセル。
【請求項３】
接点軌道（４）が担持体（１）の縦方向（３）に対し横方向に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のソーラーセル。
【請求項４】
接点軌道（４）が担持体（１）のエッジ（５）から側方へ突出していることを特徴とする、請求項３に記載のソーラーセル。
【請求項５】
集積軌道（９）が担持体（１）の縦方向（３）に延在していることを特徴とする、請求項１または２に記載のソーラーセル。
【請求項６】
集積軌道（９）が前記縦方向（３）に対し横方向に且つ接点軌道（４）に対し横方向に配置され、接点軌道（４）と電気的に結合されていることを特徴とする、請求項５に記載のソーラーセル。
【請求項７】
集積軌道（９）が担持体（１）のエッジ（５）から側方へ突出していることを特徴とする、請求項６に記載のソーラーセル。
【請求項８】
担持体（１）の背面（７）が反対側接点として形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項９】
接点軌道（４）または集積軌道（９）が担持体（１）の背面（７）の領域で接着されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１０】
接点軌道（４）または集積軌道（９）の少なくとも１つが銅ワイヤーとして形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１１】
接点軌道（４）または集積軌道（９）の少なくとも１つが銅ベルトとして形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１２】
担持体（１）の背面（７）側へ折り返されたそれぞれ少なくとも１つの接点軌道（４）または集積軌道（９）が隣接する担持体（１）の背面（７）と電気的に結合されているように、複数個のソーラーセル（１１）が結線されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１３】
互いに並設されているソーラーセル（１１）が少なくとも１つの導電軌道（１２）によって互いに電気的に結合されていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１４】
半導体層がＣＩＳ／ＴＣＯ相として形成されていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１５】
接点軌道（４）が導電性接着剤、蝋付け、またはレーザー溶接によって装着されていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載のソーラーセル。
【請求項１６】
金属製の担持体上に配置される少なくとも１つの半導体層と、半導体層上に配置される複数個の接点軌道とを備えたソーラーセルの製造方法において、
少なくとも１つの接点軌道（４）または集積軌道（９）を側方へ突出させて半導体層（２）上に固定し、次に担持体（１）の背面（７）側へ折り返して担持体（１）に対し電気的に絶縁させることを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
半導体層（２）をベルト状の担持体（１）上に配置することを特徴とする、請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
担持体（１）の縦方向（３）において接点軌道（４）を供給ローラから巻き戻すことを特徴とする、請求項１６または１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
担持体（１）の縦方向（３）に延在している接点軌道（４）を、前記縦方向（３）に対し横方向に延在している集積軌道（９）と電気的に結合させることを特徴とする、請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項２０】
集積軌道（９）を、担持体（１）の背面（７）側へ折り返した後に接着させることを特徴とする、請求項１６から１９までのいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項２１】
少なくとも２つのソーラーセル（１１）を直列に接続させることを特徴とする、請求項１６から２０までのいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項２２】
少なくとも２つのソーラーセル（１１）を並列に接続させることを特徴とする、請求項１６から２０までのいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項２３】
少なくとも２つのソーラーセル（１１）を、蝋付け用の穿孔部（２１）を有している導電軌道（１２ｂ）によって互いに結合させることを特徴とする、請求項１６から２２までのいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項２４】
電気的結合部を形成させるための導電軌道において、
導電軌道が少なくとも片側に絶縁層（１８）を備えていること、
導電軌道と絶縁層（１８）の双方が複数個の穿孔部（２１）を備えていること、
を特徴とする導電軌道。
【請求項２５】
絶縁層（１８）が、金属層（１６）とは逆の側の領域に、接着層（１９）を備えていることを特徴とする、請求項２４に記載の導電軌道。
【請求項２６】
金属層（１６）が銅から形成されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の導電軌道。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の担持体上に配置される少なくとも１つの半導体層と、半導体層上に配置される複数個の接点軌道とを備えたソーラーセルに関するものである。
本発明は、さらに、金属製の担持体上に配置される少なくとも１つの半導体層と、半導体層上に配置される複数個の接点軌道とを備えたソーラーセルの製造方法にも関わる。
また、本発明は、電気的結合部を形成させるための導電軌道に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のソーラーセルは薄層ソーラーセルとして形成され、互いに結線されたソーラーモジュールを形成する。
【０００３】
技術水準により知られているソーラーセルは、相互に互換性のある各種サイズのソーラーモジュールを提供するために必要な条件をすべて満たしているとはいえない。このため、それぞれ個別の屋根の面を最適に活用できるように努力が払われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類のソーラーセルを、該ソーラーセルを結線して簡単にソーラーモジュールを形成できるように構成することである。
【０００５】
さらに、本発明の課題は、冒頭で述べた種類の製造方法を、高い信頼性によって高生産性が保証されるように改善することである。
【０００６】
さらに、本発明の課題は、冒頭で述べた種類の導電軌道において、簡単に加工できるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、ソーラーモジュールにおいては、少なくとも１つの接点軌道の側方突出部が担持体の背面側へ折り返されて、担持体に対し電気的に絶縁されて配置されていることによって解決される。
【０００８】
上記の課題は、製造方法においては、少なくとも１つの接点軌道を側方へ突出させて半導体層上に固定し、次に担持体の背面側へ折り返して担持体に対し電気的に絶縁させることによって解決される。
【０００９】
上記の課題は、導電軌道においては、導電軌道が少なくとも片側に絶縁層を備えていること、導電軌道と絶縁層の双方が複数個の穿孔部を備えていることによって解決される。
【００１０】
本発明によるソーラーセルの構成、ソーラーセルを製造するための方法の実施、および導電軌道の構造的実現は、ソーラーモジュールを形成するために個々のソーラーセルを結線するうえでかなりの程度貢献する。特に、外観は実質的に同じで、電気パラメータが異なっているモジュールを製造することが可能である。個々のソーラーセルは、ソーラーモジュール全体の外観をなんら変更させることなく任意に結線できる。
【００１１】
本発明にしたがって構成されたソーラーセルは、特に、技術水準によるソーラーセルのこけら板(Schindel)状の結線に対し完全に互換性がある。本発明によるソーラーセルを用いると、こけら板状の結線を技術水準に比べてきわめて効率的に行なうことができる。
【００１２】
本発明によるソーラーセルから製造されたソーラーモジュールは相互に互換性があり、且つ各種サイズのものを大量に生産可能である。本発明によるソーラーセルは、異なる構造で実現されていても互いに整合し、統一的なデザインを有する。ソーラーモジュールの内部で個々のソーラーセルを統一的に指向させることができる。ソーラーモジュールを直列または並列に選択的に結線することができるように、モジュール電流またはモジュール電圧はどのモジュールサイズでも同一に設定することができる。
【００１３】
担持体が金属製のベルトとして形成されていることにより、連続生産が可能になる。
【００１４】
接点軌道が担持体の縦方向に対し横方向に配置されていることにより、必要な接点形成を実施する際の材料コストが少なくなる。
【００１５】
特に、接点軌道が担持体のエッジから側方へ突出し、したがって接点軌道を結線に利用できることが考えられる。
【００１６】
連続生産を容易にするため、接点軌道が担持体の縦方向に延在していることが提案される。
【００１７】
この種の生産方法においては、集積軌道(Sammelbahn)が前記縦方向に対し横方向に且つ接点軌道に対し横方向に配置され、接点軌道と電気的に結合されているのが合目的なことが明らかになった。
【００１８】
典型的には、担持体の背面が反対側接点として形成されていることが考えられる。
【００１９】
折り返した接点軌道または集積軌道を担持体の背面側に固定するのを容易にするため、接点軌道または集積軌道が担持体の背面の領域で接着されていることが提案される。
【００２０】
典型的な構成は、接点軌道または集積軌道の少なくとも１つが銅ワイヤーとして形成されていることにある。
【００２１】
同様に、接点軌道または集積軌道の少なくとも１つが銅ベルトとして形成されていることが考えられる。
【００２２】
ソーラーセルを個々のソーラーセルから構築するため、担持体の背面側へ折り返されたそれぞれ少なくとも１つの接点軌道または集積軌道が隣接する担持体の背面と電気的に結合されているように、複数個のソーラーセルが結線されている。
【００２３】
同様に、互いに並設されているソーラーセルが少なくとも１つの導電軌道によって互いに電気的に結合されていることによって、互いに並設されているソーラーセルの結合が簡単になる。
【００２４】
有利な構成は、半導体層がＣＩＳ／ＴＣＯ相として形成されていることにある。
【００２５】
大量生産のためには、半導体層をベルト状の担持体上に配置するのが合目的であることが明らかになった。
【００２６】
担持体の縦方向において接点軌道を供給ローラから巻き戻すことによって、生産速度を向上させることができる。
【００２７】
簡潔な接点形成は、担持体の縦方向に延在している接点軌道を、前記縦方向に対し横方向に延在している集積軌道と電気的に結合させることによって提供される。
【００２８】
生産を容易にするため、接点軌道または集積軌道を、担持体の背面側へ折り返した後に接着させるようにしてもよい。
【００２９】
ソーラーモジュールの十分大きな出力電圧を提供するため、少なくとも２つのソーラーセルを直列に接続させることを提案する。
【００３０】
使用可能な大きな出力電流は、少なくとも２つのソーラーセルを並列に接続させることによって可能になる。
【００３１】
少なくとも２つのソーラーセルを、蝋付け用の穿孔部を有している導電軌道によって互いに結合させることにより、生産をかなり簡潔化できる。
【００３２】
同様に、絶縁層が、金属層とは逆の側の領域に、接着層を備えていることも生産の簡潔化に寄与する。
【００３３】
典型的な実施態様は、金属層が銅から形成されていることにある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ソーラーセルと側方へ突出している接点軌道とを備えたベルト状の担持体の概略図である。
【図２】突出している接点軌道を折り返した後に図１の配置構成を背面側から見た図である。
【図３】図１の実施形態の変形実施形態であり、接点軌道がベルト縦方向に延在し、縦方向に対し横方向に延在している集積軌道と連結されている前記変形実施形態を示す図である。
【図４】図３の配置構成を、集積軌道を背面側へ折り返した後に背面側から見た図である。
【図５】個々のソーラーセルから構成されているソーラーモジュール内部の電流の流れを説明する図である。
【図６】同じ出力電圧を提供するための複数個のソーラーモジュールの配置構成図である。
【図７】同じ出力電流を提供するための複数個のソーラーモジュールの配置構成図である。
【図８】個々の複数個のソーラーセルの電気的結合を説明するための概略図である。
【図９】穿孔した導電軌道を使用した、図８の変形実施形態を示す図である。
【図１０】穿孔した導電軌道の層構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図面には、本発明のいくつかの実施形態が図示してある。
図１の実施形態によれば、ベルト状に形成され、たとえば特殊鋼から製造されている金属製の担持体（１）上に、半導体層（２）が配置されている。半導体層（２）は、該半導体層に当たる光線を電気エネルギーに変換するように構成されている。担持体（１）の縦方向に対し横方向には、担持体（１）のエッジ（５）から側方に突出している多数の接点軌道（４）が配置されている。
【００３６】
個々のソーラーセルを形成させるため、半導体層（２）と接点軌道（４）とを備えた担持体（１）の適当な長さの部分に切断する。
【００３７】
接点軌道（４）と金属製の担持体（１）との電気接触を回避するため、エッジ（５）に沿って絶縁部（６）が配置されている。絶縁部（６）は好ましくはエッジ絶縁部として実現される。
【００３８】
図２の背面側から見た図では、図１に図示したように突出している接点軌道（４）は折り返されて担持体（１）の背面に固定されている。
【００３９】
これは、好ましくは、接着によって行なわれる。背面（７）側では、折り返された接点軌道（４）が絶縁部（８）上に配置されており、その結果ここでも金属製の担持体（１）との電気接触が回避されている。
【００４０】
図３の実施形態によれば、接点軌道（４）は担持体（１）の縦方向に指向している。多数のソーラーセルの結線を可能にするため、縦方向に対し横方向に集積軌道（９）が延在している。集積軌道（９）は側方へ突出している。側方へ突出しているこれら集積軌道（９）の処理は、図１および図２を用いてすでに説明した、側方へ突出している接点軌道（４）の処理と同等に行なわれる。図３の実施形態には、大規模生産の場合に、接点軌道（４）を縦方向（３）により簡単に配置することができるという利点と、接点軌道（４）よりも少数の集積軌道（９）が担持体（１）のエッジ（５）から側方へ突出するという利点がある。
【００４１】
図４は、側方へ突出する接点軌道（９）を担持体（１）の背面（７）へ折り返した後の構成を、図２に対応させて示した図である。ここでも絶縁部（８）を使用する。
【００４２】
個々のソーラーセルからソーラーモジュールを形成させるため、複数個の小型のソーラーセルを互いに直列に接続させることができる。これにより所定サイズのソーラーモジュールが生じる。この場合、個々のソーラーセルの結線は、背面側のフロント接点を導電線を用いて隣接セルの背面と結線するように行なう。これにより、複数個の個々のソーラーセルから成り、視覚的には１つの大型のセルのように見える個々のセル複合体を生成させることができる。個々の多セル状こけら板は、通常のこけら板技術を用いて結合させる。
【００４３】
図５は、個々の多数のソーラーセル（１１）から形成されているこの種のソーラーモジュール（１０）を示している。記入した矢印は、電流が蛇行してソーラーセル（１１）を流れていることを表わしている。
【００４４】
ソーラーセル（１１）とソーラーモジュール（１０）とは、特に薄い担持体（１）を使用すると自在に構成することができ、その結果多数の異なる構成をベースにした配置構成が可能である。
【００４５】
図６は複数個のソーラーモジュール（１０）を示すもので、すべてのソーラーモジュール（１０）が同じ電圧を提供するようにソーラーセル（１１）が配置されている。図７の実施形態によれば、すべてのソーラーモジュール（１０）が同じ出力電流を提供するようにソーラーセル（１１）が配置されている。
【００４６】
このように、外観が同じである場合、より小型のソーラーモジュール（１０ｂないし１０ｄ）は大型のソーラーモジュール（１０ａ）と同じ電圧または電流を選択的に形成させることができる。
【００４７】
接点軌道（４）および／または集積軌道（９）は銅ワイヤーまたは銅ベルトから実施されていてよい。半導体層（２）としては、特にいわゆるＣＩＳ／ＴＣＯ層が考えられる。接点軌道は導電性接着剤、蝋付け、或いはレーザー溶接によって装着できる。
【００４８】
図８は複数個の個々のソーラーセル（１１）の電気結線図である。この場合、ソーラーセル（１１）は直列に接続されている。導電軌道（１２）を使用して、背面（７）側へ折り返されたソーラーセル（１１）の接点軌道（４）または集積軌道（９）を隣接するセルの金属性担持体（１）とそれぞれ結合させる。この実施形態の場合、導電軌道（１２）はそれぞれ、２つの縦セグメント（１３，１４）と、これら縦セグメント（１３，１４）を互いに結合させている１つの横セグメント（１５）とから構成されている。
【００４９】
図９は図８の実施形態の変形実施形態であり、穿孔した多孔性の導電軌道（１２ｂ）が使用される。導電軌道（１２ｂ）は図１０に図示したような横断面の構成を有している。金属層（１６）は接着部（１７）を介して絶縁層（１８）と結合され、絶縁層（１８）は金属層（１６）とは逆の側の領域に接着層（１９）を備えている。使用前に接着層（１９）に引き離し可能なカバー（２０）を備えさせる。結合軌道（１２）を貫通するように多数の穿孔部（２１）が延在している。
【００５０】
導電軌道（１２ｂ）は、カバー（２０）を引き離した後に、任意のベース上への接着、特に導電性ベース上への接着も行なうことができるように使用する。金属層（１６）は絶縁層（１８）によって導電性ベースに対し絶縁される。電気的接触を行うべき領域では、穿孔部（２１）を通じて蝋付けを行なう。次に、この蝋付けした領域で、金属層（１６）を導電性の担持体（１）または接点軌道（４）或いは集積軌道（９）と接触させる。
【００５１】
導電軌道（１２ｂ）を適宜構成することにより、図９の導電軌道（１２）をストライプ状に加工でき、よって直線状に加工できる。図８の加工態様に比べると、これによってかなりの生産コストを節減できる。
【図１】
2010502019.tif 000003
【図２】
2010502019.tif 000004
【図３】
2010502019.tif 000005
【図４】
2010502019.tif 000006
【図５】
2010502019.tif 000007
【図６】
2010502019.tif 000008
【図７】
2010502019.tif 000009
【図８】
2010502019.tif 000010
【図９】
2010502019.tif 000011
【図１０】
2010502019.tif 000012
【国際調査報告】
2010502019.tif 000013
2010502019.tif 000014
2010502019.tif 000015
2010502019.tif 000016
2010502019.tif 000017
2010502019.tif 000018
2010502019.tif 000019
2010502019.tif 000020
2010502019.tif 000021
2010502019.tif 000022
2010502019.tif 000023