(57)【要約】【課題】既存のソーラーセルの光電変換効率を改善すること。従来技術に従ってソーラーセルを製造する時の高い破損率を改善すること。【解決手段】本開示におけるいくつかの実施形態によれば、セルスライス及び光起電力リボンを含む光起電力モジュールが提供される。セルスライスは、１つの面に多数の細いゲート線を有する。光起電力リボンは、金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を含む。光起電力リボンの導電性コーティング層は、細いゲート線に直接接触している。本発明の実施形態による光起電力セルは、主ゲート線を省き、細いゲート線は、細いゲート線と光起電力リボンを直接溶接することによって、光起電力リボンに電気的に接続している。【選択図】図１
2016152411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの面に多数の細いゲート線を有するセルスライス；並びに
金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を備える、光起電力リボン；
を備え、
光起電力リボンの導電性コーティング層が細いゲート線と直接接触している、光起電力モジュール。
【請求項２】
導電性コーティング層が、合金層の融点より低い融点を有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項３】
光起電力リボンが、１６０℃以上１８０℃以下の温度での溶接によって、細いゲート線に接触している、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項４】
光起電力リボンが、１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の幅を有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項５】
合金層が、０．０２ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項６】
導電性コーティング層が、０．０１ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項７】
セルスライスが、第１セルスライス及び第２セルスライスを有し、第１セルスライスと第２セルスライスが、光起電力リボンを通じて互いに電気的に接続されている、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項８】
第１セルスライス及び第２セルスライスの各々が、もう１つの面に裏面電界及び／又は裏面電極を有し、光起電力リボンの導電性コーティング層が、第１セルスライスの細いゲート線と、第２セルスライスの裏面電界及び／又は裏面電極とに直接接触している、請求項７に記載の光起電力モジュール。
【請求項９】
金属基材が銅基材を備える、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１０】
１つの面に多数の細いゲート線を有するセルスライスを用意すること；
金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を備える、光起電力リボンを用意すること；
導電性コーティング層を細いゲート線に固定すること；及び
導電性コーティング層を融解して、光起電力リボンを溶接すること；
を含む、光起電力モジュールを製造するための方法。
【請求項１１】
導電性コーティング層が、合金層の融点より低い融点を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
溶接が、１６０℃以上１８０℃以下の温度で実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
導電性コーティング層が、０．０１ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
セルスライスが第１セルスライス及び第２セルスライスを備え、前記方法が、第１セルスライスと第２セルスライスを、光起電力リボンを通じて電気的に接続することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
第１セルスライス及び第２セルスライスの各々が、もう１つの面に裏面電界及び／又は裏面電極を有し、光起電力リボンの導電性コーティング層が、第１セルスライスの細いゲート線と、第２セルスライスの裏面電界及び／又は裏面電極とに直接接触している、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光起電力セルの技術分野、特に、光起電力モジュール及び光起電力モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー消費量が益々多くなるにつれて、環境問題、例えば、二酸化炭素の過剰な排出及び頻繁に起こる大気の薄もやが、益々深刻である。このため、グリーンエネルギーが極めて緊急に求められている。太陽エネルギーは、グリーンエネルギーの主要なタイプとして、後々、広範に用いられると考えられている。しかし、本発明者は、既存のソーラーセル（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）の光電変換効率が改善される必要があることを見出している。さらに、本発明者は、また、従来技術に従ってソーラーセルを製造する時、破損率がかなり高いことも見出している。
【発明の概要】
【０００３】
上記の問題の１つ又は複数に対処するために、本開示における実施形態による、光起電力モジュール及び光起電力モジュールを製造する方法が提供される。
本開示におけるいくつかの実施形態によれば、セルスライス（ｃｅｌｌ  ｓｌｉｃｅ）及び光起電力リボンを含む、光起電力モジュールが提供される。セルスライスは、１つの面に、多数の細いゲート線を有する。光起電力リボンは、金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を含む。光起電力リボンの導電性コーティング層は、細いゲート線に直接接触している。
本開示における別の実施形態によれば、光起電力モジュールを製造するための方法が提供される。最初に、セルスライスが用意され、このセルスライスは、１つの面に多数の細いゲート線を有する。次いで、光起電力リボンが用意され、この光起電力リボンは、金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を含む。その後、導電性コーティング層が、細いゲート線に固定される。次いで、導電性コーティング層が、光起電力リボンを溶接するために溶かされる。
添付の図面は、本発明の実施形態又は従来技術の説明において用いられる必要があるものであり、簡単に説明すると次の通りであり、その結果、本開示の実施形態又は従来技術による技術的解決策は、より明瞭になる。以下の説明における添付の図面は、本開示のいくつかの実施形態にすぎないことが明らかである。当業者には、他の添付の図面が、創造的な作業をせずとも、これらの添付の図面に従って獲得され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本開示における実施形態による光起電力セルにおける、光起電力リボンと溶接される前のセルスライスの表側面の構造の概略図である。
【図２】本開示における実施形態による光起電力セルにおける、光起電力リボンの構造の概略図である。
【図３】本開示における別の実施形態による光起電力セルにおける、セルスライスの裏側面の構造の概略図である。
【図４】本開示におけるさらに別の実施形態による光起電力セルにおける、セルスライスの裏側面の構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
従来技術において、光起電力セルの表側面は、細いゲート線及び主ゲート線により覆われ、それらの遮光作用は、光起電力セルの受光面を制限し、このため、光起電力セルの光電変換効率を制限する。
【０００６】
さらに、従来技術におけるソーラーセルの破損は、主に、溶接過程で起こる。その理由は、既存の溶接過程の大部分は、高い溶接温度で、合金、例えば、スズと鉛の合金、又はスズ、銀及び銅の合金を、銅リボンの表面に付けようとするためである。このため、溶接過程において、溶接部分の温度は、より高く、他方、非溶接部分の温度は、より低く、結果として、ソーラーセルの表面の溶接部分と非溶接部分の間の大きな温度差のために破損が起こる。
本開示における実施形態によれば、１つ又は複数の光起電力セルを含む光起電力モジュールが提供される。光起電力セルの各々は、セルスライス及び光起電力リボンを含む。セルスライスは、１つの面に多数の細いゲート線を有する。光起電力リボンは、金属基材、導電性コーティング層、及び金属基材と導電性コーティング層の間に挟まれた合金層を含む。光起電力リボンの導電性コーティング層は、細いゲート線に直接接触している。
【０００７】
従来技術における光起電力セルに比べると、本発明の実施形態による光起電力セルは、主ゲート線を省いている。それゆえに、細いゲート線と光起電力リボンを直接溶接することによって、細いゲート線は、光起電力リボンに電気的に接続され、個々の細いゲート線における電流は、光起電力リボンにより直接集められ、こうして、光起電力セルの遮光面は減少し、光起電力セルの受光面は増加し、光起電力セルの光電変換効率が向上する。
さらに、本発明の実施形態による光起電力リボンは、金属基材、例えば銅基材、合金層及び導電性コーティング層からなる。金属基材は、電流伝送のためにあり、合金層は、金属基材と導電性コーティング層の間の良好な電気的接触を確保するためにある。従来技術における光起電力リボンに比べると、導電性コーティング層を用いることによって、光起電力リボンを、光起電力セルスライスの表面の細いゲート線に溶接するために、導電性コーティング層が合金層の表面に追加されている。本発明の実施形態による光起電力リボンは、従来技術における光起電力リボンのそれより低い溶接温度を有し、溶接過程における溶接部分と非溶接部分の間の温度差を減らし、これによって、光起電力セルの破損率、従ってまた製造コストを低下させる。
【０００８】
図１を参照すると、本開示における一実施形態による光起電力セルの例は、表側面に多数の細いゲート線１１を有するセルスライス１；及び、光起電力セルスライスの反対側にある細いゲート線１１の側面に配置され、細いゲート線１１に直接溶接された光起電力リボン２を含む。
図２を参照すると、光起電力リボン２は、金属基材２１、例えば銅基材２１；銅基材２１の表面に配置され銅基材２１を覆う合金層２２；及び、合金層２２の表面に配置され合金層２２を覆う導電性コーティング層２３を含む。
導電性コーティング層２３は、細いゲート線１１に直接溶接される。
一実施形態によれば、導電性コーティング層２３の融点は、例えば、合金層の融点より低い。
【０００９】
前記実施形態において、光起電力セルは、主ゲート線を有さず、表側面に細いゲート線１１を有するのみであり、従来技術における主ゲート線に相当する遮光面を受光面に変え、こうして、光起電力セルの遮光面を減らし、光起電力セルの受光面を増加させ、このため、光起電力セルの光電変換効率を向上させる。
通常の合金の融点は比較的高く、また個々の細いゲート線１１の幅は比較的小さいので、破損率は、光起電力セルの製造において、細いゲート線が従来技術の光起電力リボンと直接溶接される場合、より大きいことが注意されるべきである。それゆえに、前記実施形態において、３つの相：銅基材２１、合金層２２、及び導電性コーティング層２３を含む光起電力リボン２が用意される。銅基材２１は、電流伝送のためにあり、合金層２２は、銅基材２１と導電性コーティング層２３の間の良好な接触を確保するためにあり、導電性コーティング層２３は、細いゲート線１１に溶接するためにある。導電性コーティング層２３の融点は、例えば、合金層の融点より低く、このため、溶接温度は、より低く、溶接過程における溶接部分と非溶接部分の間の温度差は減少し、これによって、光起電力セルの破損率、したがって製造コストが低下する。
【００１０】
本開示における一実施形態によれば、光起電力リボン２が光起電力セルスライスの表面の細いゲート線１１に溶接される時、最初に、光起電力リボン２の導電性コーティング層２３を光起電力セルスライスの表面の細いゲート線１１に固定し、次いで、光起電力リボン２と光起電力セルスライスの表面の細いゲート線１１との間の堅固な溶接を実現するために、光起電力リボン２の導電性コーティング層２３を、加熱することによって、融解させることだけが必要とされる。
さらに、前記実施形態による光起電力セルでは、主ゲート線はなくされるので、主ゲート線のための銀ペースト相当量は、回避することができ、光起電力セルの製造に用いられる銀ペーストの量は減らされ、光起電力セルの製造コストがさらに低下する。
【００１１】
図３は、本開示における別の実施形態による光起電力セルにおける、セルスライスの裏側面の構造の概略図である。図３を参照すると、セルスライス１は、裏側面に裏面電界（ｂａｃｋ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｉｅｌｄ）３を有し；裏面電極４が、セルスライス１の反対側にある裏面電界３の１つの面に備わり；光起電力リボン５が、裏面電界３の反対側にある裏面電極４の１つの面に備わる。光起電力リボン５は、裏面電極４に電気的に接続されており、裏面電極４は、裏面電界３に電気的に接続されている。
図４は、本開示におけるさらに別の実施形態による光起電力セルにおける、セルスライスの裏側面の構造の概略図である。図４を参照すると、セルスライス１は、裏側面に裏面電界３を有し；光起電力リボン５が、セルスライス１の反対側にある裏面電界３の１つの面に備わる。光起電力リボン５は、銀ペーストの量及び光起電力セルのコストをさらに低減させるために、直接、裏面電界３に電気的に接続されている。しかし、その構造は、実際の要求条件に応じて決まり、本開示においては限定されない。
【００１２】
一実施形態によれば、図３及び４における光起電力リボン５は、図２における光起電力リボン２の構造と同じ構造を有し、金属基材、例えば銅基材；銅基材の表面に配置され銅基材を覆う合金層；及び合金層の表面に配置され合金層を覆う導電性コーティング層を含む。
一実施形態によれば、セルスライス１は、表側面に、光起電力リボン（例えば、光起電力リボン２及び光起電力リボン５）の溶接位置を示す主ゲート線の代わりとなるための、複数の溶接スポット１２を有する。セルスライス１は、例えば、３つのグループに分けられる６つの溶接スポットを有し、各グループの２つの溶接スポットは、１つの光起電力リボンの位置を定める。
【００１３】
一実施形態によれば、光起電力セルの製造におけるラミネート工程での温度要件を満たすためだけではなく、また、比較的低い温度を確保して光起電力セルの製造における破損率を低下させることによって光起電力セルの製造コストを下げるためにも、導電性コーティング層の溶接温度は、例えば、１６０℃以上で、１８０℃以下である。しかし、溶接温度は、本開示においては限定されず、別の実施形態では、導電性コーティング層の溶接温度は、光起電力セルの製造における破損率を低下させることができる範囲内で、適宜調節され得る。
本開示における実施形態による光起電力リボン２は、比較的低い温度で、光起電力セルの表側面の細いゲート線１１と十分に溶接され得るので、光起電力リボン２の幅が小さくされ、これによって、光起電力セルの遮光面を減らし、光起電力セルの受光面を増やし、こうして光起電力セルの光電変換効率を向上させ得ることが注意されるべきである。光起電力リボン２の幅は、例えば、１．０ｍｍ以上で、１．５ｍｍ以下であり得る。一実施形態によれば、光起電力リボン５の幅は、例えば、光起電力リボン２の幅と同じである。
【００１４】
さらに、一実施形態によれば、光起電力リボン２の合金層２２の厚さは、従来技術における光起電力リボンの合金層の厚さより小さく、光起電力リボン２の厚さは、従来技術における光起電力リボンの厚さ以下である。光起電力リボン２において、合金層２２の厚さは、例えば、０．０２ｍｍ以上で、０．０３ｍｍ以下であってよく；導電性コーティング層２３の厚さは、例えば、０．０１ｍｍ以上で、０．０２ｍｍ以下であり得る。しかし、これらの厚さは、実際の要求条件に応じて決まり、本開示においては限定されない。一実施形態によれば、光起電力リボン５の合金層及び導電性コーティング層の厚さは、例えば、光起電力リボン２のものと同じである。
さらに、本開示における一実施形態によれば、導電性コーティング層は、導電性接着剤層又は導電性感圧接着剤層である。しかし、導電性コーティング層は、合金層の融点より低い融点を有する材料で形成される限り、本開示においては限定されない。
【００１５】
本開示における実施形態による光起電力リボンは、光起電力セルの製造に用いられる場合、従来技術において光起電力セルを製造するために用いられる溶接機によって、溶接できることが注意されるべきである。溶接温度及び溶接時間だけが、要求に合わせて、調節される必要があり、従来技術の溶接過程と高い適合性を有する。
付随して、一実施形態によれば、光電変換効率を向上させるための、上記実施形態のいずれかによる少なくとも１つの光起電力セルを含む光起電力モジュールもまた提供され、光起電力モジュール及び光起電力セルの破損率及び製造コストが低下する。
上記実施形態に基づき、別の実施形態において、光起電力モジュールは、互いに隣接する第１光起電力セル及び第２光起電力セルを含む、複数の光起電力セルを含む。第１光起電力セルの表側面の光起電力リボンは、第２光起電力セルの裏側面の光起電力リボンに、電気的に接続され、その結果、第１光起電力セルと第２光起電力セルは、直列に接続されて、光起電力モジュールの生成エネルギーを増大させる。
【００１６】
要約として、本開示における実施形態による光起電力セル又はモジュールは、表側面に多数の細いゲート線１１を有するセルスライス１；及び、光起電力セルスライスの反対側にある細いゲート線１１の側面に配置され、細いゲート線１１に直接溶接された光起電力リボン２；を含む。光起電力リボン２は、金属基材２１、例えば、銅基材２１；銅基材２１の表面に配置され、銅基材２１を覆う合金層２２；及び、合金層２２の表面に配置され、合金層２２を覆う導電性コーティング層２３；を含む。導電性コーティング層２３は、細いゲート線１１に直接溶接される。導電性コーティング層２３の融点は、合金層の融点より低く、その結果、本発明の実施形態による光起電力モジュール／セルは、主ゲート線を省くことができる。それゆえに、薄いゲート線１１は、薄いゲート線１１を光起電力リボン２に直接溶接することによって、光起電力リボン２に電気的に接続され、個々の薄いゲート線１１における電流は、光起電力リボン２を通じて直接集められ、こうして、光起電力セルの遮光面は減らされ、光起電力セルの受光面は増加し、それによって、光起電力セルの光電変換効率が向上する。
【００１７】
さらに、本開示の実施形態による光起電力リボン２は、３つの層：銅基材２１、合金層２２及び導電性コーティング層２３を含む。銅基材２１は、電流伝送のためにあり、合金層２２は、銅基材２１と導電性コーティング層２３の間の良好な接触を確保するためにあり、導電性コーティング層２３は、光起電力セルの表面のゲート線への溶接のためにある。導電性コーティング層の融点は、例えば、合金層の融点より低い。こうして、従来技術における光起電力リボンに比べて、本発明の実施形態による光起電力リボンは、より低い溶接温度を有し、溶接過程における溶接部分と非溶接部分の間の温度差は減少し、これによって、光起電力セルの破損率及び製造コストは低下する。
さらに、本開示の実施形態による光起電力セルでは、主ゲート線はなくされるので、主ゲート線のための銀ペースト相当量は、回避することができ、光起電力セルの製造に用いられる銀ペースト量は減らされ、光起電力セルの製造コストは、さらに低下する。
【００１８】
本明細書における実施形態の説明は、当業者が本開示を実施する又は用いることを可能にする。前記実施形態への多数の変更が、当業者には明らかであり、本明細書における一般原理は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態において実施され得る。したがって、本開示は、本明細書に記載された実施形態に限定されないが、本明細書に開示された原理及び新規な特徴と合致する最も広い範囲に従うことになる。
【符号の説明】
【００１９】
１  セルスライス
１１  細いゲート線
１２  溶接スポット
２  光起電力リボン
２１  金属（銅）基材
２２  合金層
２３  導電性コーティング層
３  裏面電界
４  裏面電極
５  光起電力リボン
【図１】
2016152411.tif 000003
【図２】
2016152411.tif 000004
【図３】
2016152411.tif 000005
【図４】
2016152411.tif 000006