(57)【要約】  【課題】本発明は、太陽電池セル、太陽電池モジュール及びバイパスダイオードの組み立て方法を提供する。  【解決手段】前記太陽電池セルは、第１リボン及び第２リボンを備え、前記第１リボン及び第２リボンが前記基板の異なる表面に設置され、少なくとも一つのダイオードダイを更に備え、前記ダイオードダイの第１電極及び第２電極が対向する両表面に設置され、且つ、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンに電気的に接続され、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンに電気的に接続される。本発明の利点は、太陽電池モジュールのバイパスダイオードの設計組み立て形態を変え、各太陽電池セルのために、対応するバイパスダイオードダイを設置することにより、一部分の太陽電池セルが遮られる場合、遮られた太陽電池セルのみが主回路から隔離されることを保証し、太陽電池モジュールにホットスポットが生じる場合の温度を大幅に低減し、使用における信頼性を高めるとともに、出力パワーの最大化を保証する。【選択図】図１Ａ
2016119445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、第１組のリボンと、第２組のリボンとを備え、前記第１組のリボンが複数の第１リボンを備え、前記第２組のリボンが複数の第２リボンを備え、前記第１リボン及び第２リボンが前記基板の異なる表面に設置される太陽電池セルであって、
少なくとも一つのダイオードダイを更に備え、前記ダイオードダイの第１電極及び第２電極が対向する両表面に設置され、且つ、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンに電気的に接続され、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンに電気的に接続されることを特徴とする太陽電池セル。
【請求項２】
前記第１リボンおよび第２リボンが前記基板を挟んで対称的に設置され、前記第２リボンが延長部を備え、前記ダイオードダイが前記延長部と前記第１リボンとの間に設置され、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンと張り合わせられ、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンと張り合わせられることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記第２リボンの延長部の周縁が前記ダイオードダイの周縁内側に位置することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
第２延長フィンガーを更に備え、前記第２延長フィンガーが前記基板における前記第２リボンが設置される表面に設置され、前記第２リボンに接続され、前記ダイオードダイの第２電極が第２電極接続片を介して前記第２延長フィンガーに接続され、前記ダイオードダイの第１電極が第１電極接続片を介して前記第１リボンに直接的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
第１延長フィンガー及び第２延長フィンガーを更に備え、前記第１延長フィンガー及び第２延長フィンガーがそれぞれ前記基板の異なる表面に設置され、且つ、それぞれ第１リボン及び第２リボンに接続され、前記ダイオードダイの第２電極が第２電極接続片を介して前記第２延長フィンガーに接続され、前記ダイオードダイの第１電極が第１電極接続片を介して前記第１延長フィンガーに接続されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記第１リボンおよび第２リボンが前記基板を挟んで対称的に設置され、且つ、前記基板に貫通孔が更に設置され、前記貫通孔が、前記第１リボンと第２リボンが覆う領域に位置し、前記ダイオードダイが前記貫通孔内に嵌め込まれ、絶縁層によって前記基板から電気的に隔離され、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンと張り合わせられ、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンと張り合わせられることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
複数の太陽電池セルからなるアレイを備える太陽電池モジュールであって、
前記アレイが少なくとも一つの請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池セルを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項８】
正極表面及び負極表面を備える基板を提供するステップと、
前記基板内に少なくとも一つの貫通孔を形成するステップと、
前記貫通孔の側壁を絶縁層で覆うステップと、
前記貫通孔内に、正極が前記基板の負極表面に露出するとともに負極が前記基板の正極表面に露出するダイオードダイを嵌め込むステップと、
を備えることを特徴とするバイパスダイオードの組み立て方法。
【請求項９】
前記絶縁層が弾性材料で製造され、前記ダイオードダイと前記貫通孔とが前記弾性材料を挟んで密着することを特徴とする請求項８に記載のバイパスダイオードの組み立て方法。
【請求項１０】
前記絶縁層が固化接着剤で製造され、ダイオードダイを嵌め込むステップの後、前記ダイオードダイを固定するように前記絶縁層を固化するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載のバイパスダイオードの組み立て方法。
【請求項１１】
前記貫通孔の対向両側の基板表面に第１リボン及び第２リボンを形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載のバイパスダイオードの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール領域に関し、特に、結晶シリコン電池セル（Ｐ型、Ｎ型）及び対応するモジュールに用いられる太陽電池セル、太陽電池モジュール及びバイパスダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、一般的に、複数の太陽電池セルによって並列または直列接続で組み合わせられて形成され、アレイに配列されるように設置される。直列接続される複数の太陽電池セル又はモジュールの場合、内部を通る電流は、電流を通す性能が最も低い太陽電池セル又はモジュールによって決められる。このため、ある太陽電池セル又はモジュールが損壊され、または、遮られる際に、この電池は、電流を通す性能が低くなるため、逆バイアスになり、さらに、回路における他の正常に機能する太陽電池セル又はモジュールによって破壊される恐れがある。
【０００３】
従来技術では、バイパスダイオードが用いられて太陽電池モジュールと並列接続され、この太陽電池モジュールが損壊され、または、遮られ、負荷になる際に、このバイパスダイオードの両端の間の電圧が迅速に上がり、正向導通になるため、電流を、太陽電池モジュールではなく、バイパスダイオードに流す、太陽電池モジュールを保護する方法が普通である。
【０００４】
従来技術で一つの太陽電池モジュールが６０個の太陽電池セルからなる例としては、一般的に、三つの組を備え、毎組は２０個の直列接続される太陽電池セルがあり、毎組の直列接続される太陽電池セルのために、一つのバイパスダイオードが設置される。従って、毎個の太陽電池モジュールのために、三つのバイパスダイオードを設置する必要があり、毎個のバイパスダイオードの最大逆バイアス電圧が略１２Ｖである（毎個の太陽電池セルの出力電圧が０．６Ｖである）。毎組の２０個の太陽電池セルの中のある一つが損壊され、または、遮られる場合、バイパスダイオードは該組の２０個の直列接続される太陽電池セルの電流を分流し、主回路から分ける。工事上、専用の端子箱を用いてバイパスダイオードを太陽電池モジュール側に接続する必要がある。一つの太陽電池モジュールが９６個、７２個または５４個の太陽電池セルからなり、毎組は３２個、２４個または１８個の直列接続される太陽電池セルがあってもよい。
【０００５】
このため、バイパスダイオードは、組み立て及びメンテナンスのコスト及び難度が高い。且つ、毎組の太陽電池セルのために一つのバイパスダイオードだけがあり、耐電圧性に対する要求が非常に高いことは、従来技術で解決しようとする問題です。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、解決しようとする技術課題が、太陽電池セルに対してバイパス保護を一層効果的に提供できる太陽電池セル、太陽電池モジュール及びバイパスダイオードの組み立て方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、基板と、第１組のリボンと、第２組のリボンとを備え、前記第１組のリボンが複数の第１リボンを備え、前記第２組のリボンが複数の第２リボンを備え、前記第１リボン及び第２リボンが前記基板の異なる表面に設置される太陽電池セルであって、少なくとも一つのダイオードダイを更に備え、前記ダイオードダイの第１電極及び第２電極が対向する両表面に設置され、且つ、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンに電気的に接続され、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンに電気的に接続される太陽電池セルを提供する。
【０００８】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、前記第１リボンが基板の負極フィンガーに電気的に接続され、前記第２リボンが基板の正極フィンガーに電気的に接続され、前記ダイオードの第１電極が正極であり、前記第２電極が負極である。また、前記第１リボンが基板の正極フィンガーに電気的に接続され、前記第２リボンが基板の負極フィンガーに電気的に接続され、前記ダイオードの第１電極が負極であり、前記第２電極が正極であるように配置されてもよい。
【０００９】
上記技術手段の利点は、毎個の太陽電池セルのためにバイパスダイオードが設置されることができ、つまり、「一つの太陽電池セルが一つの並列接続のダイオードダイの保護に対応する（OCODP: One Cell One Diode Protection）」または「電池セルバイパス保護式の光起電モジュール（CPM: Cell Protected Module）」と呼ばれる保護形態が実現されることにより、ある太陽電池セルが無効になる場合、当該電池セルのみが電池チェーンの主回路から隔離され、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できる。
【００１０】
前記ダイオードダイとリボンとの間の接続は、複数の設置形態で実現でき、ダイオードダイを基板の貫通孔内に設置することと、基板側の両リボンの間に設置することと、及び、リボン側に設置して接続構造を介してリボンに接続することとを含むが、これらに限定しない。
【００１１】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、前記第１リボンおよび第２リボンが前記基板を挟んで対称的に設置され、前記第２リボンが延長部を備え、前記ダイオードダイが前記延長部と前記第１リボンとの間に設置され、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンと張り合わせられ、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンと張り合わせられる。
【００１２】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、第２延長フィンガーを更に備え、前記第２延長フィンガーが前記基板における前記第２リボンが設置される表面に設置され、前記第２リボンに接続され、前記ダイオードダイの第２電極が第２電極接続片を介して前記第２延長フィンガーに接続され、前記ダイオードダイの第１電極が第１電極接続片を介して前記第１リボンに直接的に接続される。
【００１３】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、第１延長フィンガー及び第２延長フィンガーを更に備え、前記第１延長フィンガー及び第２延長フィンガーがそれぞれ前記基板の異なる表面に設置され、且つ、それぞれ第１リボン及び第２リボンに接続され、前記ダイオードダイの第１電極が第１電極接続片を介して前記第１延長フィンガーに接続され、前記ダイオードダイの第２電極が第２電極接続片を介して前記第２延長フィンガーに接続される。
【００１４】
また、本発明の太陽電池セルにおいては、前記第１リボンおよび第２リボンが前記基板を挟んで対称的に設置され、且つ、前記基板に貫通孔が更に設置され、前記貫通孔が、前記第１リボンと第２リボンが覆う領域に位置し、前記ダイオードダイが前記貫通孔内に嵌め込まれ、絶縁層によって前記基板から電気的に隔離され、前記ダイオードダイの第１電極が前記第１リボンと張り合わせられ、前記ダイオードダイの第２電極が前記第２リボンと張り合わせられる。
【００１５】
本発明は、複数の太陽電池セルからなるアレイを備え、前記アレイが少なくとも一つの上記太陽電池セルを備える太陽電池モジュールを更に提供する。
【００１６】
本発明は、正極表面及び負極表面を備える基板を提供するステップと、前記基板内に少なくとも一つの貫通孔を形成するステップと、前記貫通孔の側壁を絶縁層で覆うステップと、前記貫通孔内に、正極が前記基板の負極表面に露出するとともに負極が前記基板の正極表面に露出するダイオードダイを嵌め込むステップと、を備えるバイパスダイオードの組み立て方法を更に提供する。
【００１７】
従来技術の太陽電池モジュール及びダイオードダイの組み立て方法では、バイパスダイオードダイが導通であるかどうかは、故障の太陽電池セル自身に生じるバイアス電圧が充分に高く、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルに生じる正電圧を抵抗するための一層大きい負バイアス電圧を必要としないかどうかにより決められる。例えば、６０個の太陽電池セルを備える従来モジュールでは、故障の太陽電池セルは、１９個の太陽電池セルの正電圧及びダイオードダイを導通させる電圧の合計電圧を克服する必要がある。このように、直列接続のダイオードダイを導通させるために、故障の太陽電池セルに少なくとも上記合計電圧よりも高い負バイアス電圧が生じる必要がある（これは、負荷としての故障の太陽電池セルに一層大きい逆電流を流し、一層多い熱量を生じることを意味する）。同様に、７２個の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールの直列接続のダイオードダイを導通させるために、故障の太陽電池セルに一層高いバイアス電圧が生じ、２３個の太陽電池セルの電圧を克服し、ダイオードダイを導通させ、故障の太陽電池セルを保護する必要がある。
【００１８】
本発明に係る毎個の太陽電池モジュールにダイオードダイが並列接続され、従来の太陽電池モジュールに比べて、このようなモジュールは、一層敏感なホットスポット応答能力を有する。ホットスポットを生じる遮断面積実験も、本発明に係るモジュールがバイパスダイオードダイを導通させるための一層小さい遮断面積を有することを証明する。（太陽電池セルのホットスポット遮断面積及び太陽電池セルの効率等は関連性があるため、１つの範囲値を提供しなければならない。）
【００１９】
【表１】
2016119445.tif 000003
【００２０】
このため、本発明の利点は、太陽電池モジュールのバイパスダイオードの設計組み立て形態を変え、毎個の太陽電池セルのために、対応するバイパスダイオードダイを設置することにより、一部分の太陽電池セルが遮られる場合、遮られた太陽電池セルのみが主回路から隔離され、太陽電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できることを保証し、太陽電池モジュールにホットスポットが生じる場合のモジュール温度を大幅に低減し、モジュールの使用信頼性を高めるとともに、モジュール出力パワーの最大化を保証するため、一層効果的な保護形態になる。また、ダイオードダイ及び基板のそれぞれは、半導体材料であるため、ダイオードダイとリボンの間の接触面の補強及び基板とリボンの間の補強は、同じプロセスで同時に完成でき、余計な補強材料及び補強プロセスを増加しない。また、このようなモジュールを備える端子箱内に、ダイオードダイを設置する必要がないため、モジュールの配線は一層便利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る太陽電池セルの第１実施形態の構造概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す構造の等価回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａに示す太陽電池セルを直列接続して電池チェーンを形成し、さらに、太陽電池モジュールを形成する実施形態の概略図。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す構造の等価回路図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に係る太陽電池セルの第２実施形態の構造概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に係る太陽電池セルの第２実施形態の構造概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明に係る太陽電池セルの第３実施形態の構造概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明に係る太陽電池セルの第３実施形態の構造概略図である。
【図５】図５は、本発明に係る太陽電池セルの第４実施形態の構造概略図である。
【図６】図６は、図５に示す構造の製造方法の実施形態のステップ概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６に示す方法のプロセス概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図６に示す方法のプロセス概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図６に示す方法のプロセス概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図６に示す方法のプロセス概略図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図６に示す方法のプロセス概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池セル、太陽電池モジュール及びバイパスダイオードの組み立て方法の実施形態について、詳しく説明する。
【００２３】
以下の実施形態では、第１リボンは負極リボンとして配置され、基板の負極フィンガーに電気的に接続され、第２リボンは正極リボンとして配置され、基板の正極フィンガーに電気的に接続され、ダイオードダイ（diode die）は第１電極が正極として配置され、第２電極が負極として配置される。
【００２４】
他の実施形態では、第１リボンは正極リボンとして配置され、基板の正極フィンガーに電気的に接続され、第２リボンは負極リボンとして配置され、基板の負極フィンガーに電気的に接続され、ダイオードダイは第１電極が負極として配置され、第２電極が正極として配置されてもよい。
【００２５】
まず、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池セルの第１実施形態を説明する。
【００２６】
図１Ａは、本実施形態の構造概略図である。本実施形態に係る太陽電池セル１は、基板１０を備え、基板１０の異なる表面のそれぞれには、第１リボン１１および第２リボン１２が設置され、且つ、前記第１リボン１１および第２リボン１２が前記基板を挟んで対称的に設置される。前記太陽電池セル１は、Ｎ型電池セル又はＰ型電池セルであってもよく、図１Ａでは、Ｐ型シリコンウェハーから製造された太陽電池セルを例とする。前記第１リボン１１が基板１０の負極フィンガー（図示せず）に電気的に接続され、前記第２リボン１２が基板１０の正極フィンガー（図示せず）に電気的に接続される。前記第２リボン１２が延長部（図示せず）を備え、つまり、第２リボン１２が基板１０の周縁外側に延びる。第１リボン１１自身は、延びて隣接する別の太陽電池セルの正極フィンガーに接続される必要がある。前記第１リボン１１および第２リボン１２は、材料がフィンガーに溶接できる金属である。ダイオードダイ１３は、第２リボン１２の延長部と第１リボン１１との間に設置され、且つ、前記ダイオードダイ１３の正極１３１が前記第１リボン１１と張り合わせられ、前記ダイオードダイ１３の負極１３２が前記第２リボン１２と張り合わせられる。前記張り合わせは、溶接または導電テープ接着で実現されてもよい。前記第１リボン１１及び第２リボン１２は、一つの組または複数の組であってもよく、複数の組の場合、少なくとも一つの組が本実施形態に係る構造で配置される。前記ダイオードダイ１３は、ウェハーから直接的に切断された、ダイオードダイ構造を備える片状構造を意味し、パッケージングされることなく直接使用される。ダイオードダイ１３を製造するためのウェハー及び基板１０は、一般的に、近似した厚さを有するため、図１Ａに示す並列式の挟み構造の実現を保証する。ダイオードダイ１３及び基板１０のそれぞれは、半導体材料であるため、ダイオードダイ１３とリボンの間の接触面の補強、及び基板１０とリボンの間の補強は、同じプロセスで同時に完成でき、余計な補強材料及び補強プロセスを増加しない。前記ダイオードダイ１３は、図面に垂直する方向の断面形状が長方形、円形、長円形及び多角形から選ばれたいずれか一つである。
【００２７】
図１Ａに示す構造の等価回路図は、図１Ｂに示すように、太陽電池セル１及びダイオードダイ１３が並列接続されることにより、ダイオードダイ１３が単独な一つの太陽電池セル１に対してバイパスダイオードとして機能する。
【００２８】
他の実施形態では、第１リボン１１と第２リボン１２との間に、複数のダイオードダイ１３が並列で挟まれてもよく、バイパス電流の通過性能が補強される。
【００２９】
図２Ａは、図１Ａに示す太陽電池セル１を直列接続して電池チェーンを形成し、さらに、太陽電池モジュールを形成する実施形態の概略図。太陽電池セル１の基板１０における第１リボン１１と隣接する太陽電池セル２０の基板２００における第２リボン２０２とは同一のリボンであり、他方の隣接する太陽電池セル２１の基板２１０における第１リボン２１１と基板１０における第２リボン１２とは同一のリボンであることにより、直列接続の電池チェーンを形成する。なお、太陽電池セル２０と太陽電池セル２１は、類似の並列接続のダイオードダイ２０３及び２１３を有してもよい。
【００３０】
図２Ａに示す構造の等価回路図は、図２Ｂに示すように、毎個の太陽電池セルのために、対応するバイパスダイオードが設置される。それによって、ある太陽電池セルが無効になる場合、当該太陽電池セルのみが主回路から隔離され、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できることを保証する。且つ、一つのバイパスダイオードが一つの太陽電池セルだけに対応するため、当該バイパスダイオードの耐電圧性に対する要求が大幅に低くなる。シリコンベース太陽電池の場合、当該バイパスダイオードの最大逆バイアス電圧が０．６Ｖだけであればよい。ダイオードの市場価格及び最大逆バイアス電圧は、一致性関係を呈するため、一連の太陽電池セルのために一つのバイパスダイオードが設置されることに比べて、ダイオードの数が増えるが、単一のダイオードのコストが大幅に低くなる。且つ、パッケージングされないダイオードダイは、平面積が小さく、数平方ミリメートルだけであるため、太陽電池セルアレイの間の隙間に設置されることができ、太陽電池モジュール全体の体積が増えない。
【００３１】
次に、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池セルの第２実施形態を説明する。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る太陽電池セルの構造概略図であり、基板３０を備え、基板３０の異なる表面のそれぞれには、第１リボン３１および第２リボン３２が設置され、図３Ａが第１リボン３１側の図であり、図３Ｂが第２リボン３２側の図である。上記二つの図では、相対的な裏面側の構造は、破線で示される。前記第１リボン３１および第２リボン３２が前記基板３０を挟んで対称的に設置される。前記第１リボン３１が基板３０の負極フィンガーに電気的に接続され、前記第２リボン３２が基板３０の正極フィンガーに電気的に接続される。
【００３３】
図３Ｂに示すように、前記第２リボン３２が位置する表面に、第２延長フィンガー３２１が更に設置され、前記第２延長フィンガー３２１は、前記基板３０における前記第２リボン３２が設置される表面に設置され、第２リボン３２に接続される。また、図３Ｂに示すように、ダイオードダイ３３の負極が第２電極接続片３４２（つまり、負極接続片）を介して前記第２延長フィンガー３２１に接続され、さらに、第２リボン３２及び基板３０の正極フィンガーに接続される。前記第２延長フィンガー３２１が金属条で基板３０の表面に張り付けられてもよく、導電スラリーが被覆されることにより基板３０の表面に被覆されてもよい。図３Ａに示すように、前記ダイオードダイ３３の正極が第１電極接続片３４１（つまり、正極接続片）を介して前記第１リボン３１に直接的に接続され、さらに、基板３０の負極フィンガーに接続される。前記第１電極接続片３４１（つまり、正極接続片）と第２電極接続片３４２（つまり、負極接続片）との材料は、金属または他の導電材料であってもよく、基板３０の表面のリボン材料と同じであってもよい。
【００３４】
前記第２延長フィンガー３２１は、スクリーンプリントプレートで調整されて基板の正極表面（つまり、第２リボン３２が位置する表面）に印刷されてもよい。スクリーンプリントで接続線を第２延長フィンガー３２１として印刷し、それによって、第１電極接続片３４１（つまり、正極接続片）に溶接される。
【００３５】
電池チェーンにおけるいずれかの太陽電池セルの両フィンガーのそれぞれは、異なる側に、隣接する電池セルの対向側のフィンガーに、同一のリボンで接続される（図２Ａを参照）ため、いずれか一側に、少なくとも一つのリボンは電池セルの縁よりも延びる必要がある。本実施形態は、第１リボン３１が電池セルの縁よりも延びるものである。第２リボン３２が電池セルの他方の側に電池セルよりも延びており、該側にダイオードダイ３３が設置される場合、上記実施形態に説明された正極と負極を入れ替えればよい。
【００３６】
前記ダイオードダイ３３は、ウェハーから直接的に切断された、ダイオード構造を備える片状構造を意味し、パッケージングされることなく直接使用される。ダイオードダイ３３を製造するためのウェハー及び基板３０は、一般的に、近似した厚さを有するため、図３Ａ及び３Ｂに示す基板３０とダイオードダイ３３の並列式の挟み構造の円滑実現を保証できる。ダイオードダイ３３及び基板３０のそれぞれは、半導体材料であるため、ダイオードダイ３３と二つの接続片との間の接触面の補強、及び基板３０と二つのリボンとの間の補強は、同じプロセスで同時に完成され、余計な補強材料及び補強プロセスを増加しない。
【００３７】
他の実施形態では、複数のダイオードダイ３３が並列で設置されてもよく、直列または並列接続で同じまたは異なる接続片を介してリボンに電気的に接続され、直列接続がバイパスの耐電圧性を補強でき、並列接続がバイパスの電流通過性能を補強できる。
【００３８】
上記構造の等価回路図、太陽電池モジュールを形成した構造概略図及び等価回路図は、第１実施形態と類似であり、説明は省略する。上記実施形態と類似するように、本実施形態に係る構造も、ある太陽電池セルが無効になる場合、当該電池セルのみが主回路から隔離され、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できることを保証しており、且つ、パッケージングされないダイオードダイは、平面積が小さく、数平方ミリメートルだけであり、接続片の長さが数ミリメートルで設置されさえすれば絶縁要求を満たすため、太陽電池セルアレイの間の隙間に設置されることができ、太陽電池モジュール全体の体積が増えない。
【００３９】
次に、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池セルの第３実施形態を説明する。
【００４０】
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態に係る太陽電池セルの構造概略図である。基板４０を備え、基板４０の異なる表面のそれぞれには、第１リボン４１および第２リボン４２が設置され、図４Ａが第１リボン４１側の図であり、図４Ｂが第２リボン４２側の図である。上記二つの図では、相対的な裏面側の構造は、破線で示される。前記第１リボン４１および第２リボン４２が前記基板４０を挟んで対称的に設置される。前記第１リボン４１が基板４０の負極フィンガーに電気的に接続され、前記第２リボン４２が基板４０の正極フィンガーに電気的に接続される。
【００４１】
図４Ａに示すように、前記第１リボン４１が位置する表面に、第１延長フィンガー４１１が更に設置され、前記第１延長フィンガー４１１は、前記基板４０における前記第１リボン４１が設置される表面に設置され、第１リボン４１に接続され、また、ダイオードダイ４３の正極が第１電極接続片４４１（つまり、正極接続片）を介して前記第１延長フィンガー４１１に接続される。図４Ｂに示すように、前記第２リボン４２が位置する表面に、第２延長フィンガー４２１が更に設置され、前記第２延長フィンガー４２１は、前記基板４０における前記第２リボン４２が設置される表面に設置され、第２リボン４２に接続され、また、ダイオードダイ４３の負極が第２電極接続片４４２（つまり、正極接続片）を介して前記第２延長フィンガー４２１に接続される。前記第１延長フィンガー４１１と第２延長フィンガー４２１が金属条で基板４０の表面に張り付けられてもよく、導電スラリーが被覆される（スクリーンプリント）ことにより基板４０の表面に形成されてもよい。前記第１電極接続片４４１（つまり、正極接続片）と第２電極接続片４４２（つまり、負極接続片）の材料は、金属または他の導電材料であってもよく、基板４０の表面のリボン材料と同じであってもよい。第１電極接続片４４１（つまり、正極接続片）と第２電極接続片４４２（つまり、負極接続片）との間の絶縁性能を高めるために、本実施形態では、第１電極接続片４４１（つまり、正極接続片）におけるダイオードダイ４３に接続される端が、曲折を有することにより、第２電極接続片４４２（つまり、負極接続片）の主体部と第１電極接続片４４１（つまり、正極接続片）の主体部との間に、距離Ｌを置き、両者の絶縁性を高める。
【００４２】
太陽電池セルの両フィンガーのそれぞれは、異なる側に、隣接する太陽電池セルに接続される（図２Ａを参照）必要があるため、いずれか一側に、少なくとも一つのリボンは太陽電池セルの縁よりも延びる必要がある。本実施形態は、第２リボンが太陽電池セルの縁よりも延びるものである。第１リボンが太陽電池セルよりも延びる場合、上記実施形態に説明された正極と負極を入れ替えればよい。
【００４３】
前記ダイオードダイ４３は、ウェハーから直接的に切断された、ダイオード構造を備える片状構造を意味し、パッケージングされることなく直接使用される。ダイオードダイ４３を製造するためのウェハー及び基板４０は、一般的に、近似した厚さを有するため、図４Ａ及び４Ｂに示す基板４０とダイオードダイ４３の並列式の挟み構造の円滑実現を保証できる。ダイオードダイ４３及び基板４０のそれぞれは、半導体材料であるため、ダイオードダイ４３と二つの接続片との間の接触面の補強、及び基板４０と二つのリボンとの間の補強は、同じプロセスで同時に完成でき、余計な補強材料及び補強プロセスを増加しない。
【００４４】
他の実施形態では、複数のダイオードダイ４３が並列で設置されてもよく、直列または並列接続で同じまたは異なる接続片を介してリボンに電気的に接続され、直列接続がバイパスの耐電圧性を補強でき、並列接続がバイパスの電流通過性能を補強できる。
【００４５】
上記構造の等価回路図、太陽電池モジュールを形成した構造概略図及び等価回路図は、第１実施形態と類似であり、説明は省略する。上記実施形態と類似するように、本実施形態に係る構造も、ある太陽電池セルが無効になる場合、当該電池セルのみが主回路から隔離され、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できることを保証しており、且つ、パッケージングされないダイオードダイは、平面積が小さく、数平方ミリメートルだけであり、接続片の長さが数ミリメートルで設置されさえすれば絶縁要求を満たすため、太陽電池セルアレイの間の隙間に設置されることができ、太陽電池モジュール全体の体積が増えない。
【００４６】
次に、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池セルの第４実施形態を説明する。
【００４７】
図５は、本実施形態に係る太陽電池セルの構造概略図である。基板５０を備え、基板５０の異なる表面のそれぞれには、第１リボン５１および第２リボン５２が設置され、且つ、前記第１リボン５１および第２リボン５２が前記基板を挟んで対称的に設置される。前記第１リボン５１が基板５０の負極フィンガーに電気的に接続され、前記第２リボン５２が基板５０の正極フィンガーに電気的に接続される。また、前記基板５０には、貫通孔（図示せず）が設置され、前記貫通孔は、前記第１リボン５１と第２リボン５２が共同して覆う領域に位置し、ダイオードダイ５３は、前記貫通孔内に嵌め込まれ、絶縁層５４によって前記基板５０から電気的に隔離される。前記絶縁層５４に充填される絶縁体は、弾性材料で製造され、例えば、赤外固化接着剤、紫外固化接着剤および熱固化接着剤の中のいずれか一つであり、前記ダイオードダイ５３と前記貫通孔とが前記絶縁層５４を挟んで密着することを保証する。前記ダイオードダイ５３の負極が前記第２リボン５２と張り合わせられ、前記ダイオードダイ５３の正極が前記第１リボン５１と張り合わせられる。前記貫通孔は、第１リボン５１と第２リボン５２との間に位置し、基板５０表面の占用を最低に低減でき、光吸収効率に影響を及ばない。
【００４８】
前記ダイオードダイ５３は、ウェハーから直接的に切断された、ダイオード構造を備える片状構造を意味し、パッケージングされることなく直接使用される。ダイオードダイ５３を製造するためのウェハー及び基板５０は、一般的に、近似した厚さを有するため、図５に示すダイオードダイ５３が基板５０に嵌め込まれた後の表面が平らであることを保証できる。ダイオードダイ５３及び基板５０のそれぞれは、半導体材料であるため、ダイオードダイ５３と二つの接続片との間の接触面の補強、及び基板５０と二つのリボンとの間の補強は、同じプロセスで同時に完成でき、余計な補強材料及び補強プロセスを増加しない。
【００４９】
他の実施形態では、第１リボン５１と第２リボン５２の間に、複数のダイオードダイ５３が設置されるための複数の貫通孔が並列で設置されることにより、バイパス電流の通過性能が補強される。
【００５０】
上記構造の等価回路図、太陽電池モジュールを形成した構造概略図及び等価回路図は、第１実施形態と類似であり、説明は省略する。上記実施形態と類似するように、本実施形態に係る構造も、ある太陽電池セルが無効になる場合、当該電池セルのみが主回路から隔離され、電池チェーンにおける他の正常に機能する太陽電池セルが依然として発電できることを保証しており、且つ、該ダイオードダイは、太陽電池セル内部に設置されるため、太陽電池モジュール全体の体積が増えない。
【００５１】
次に、図面を参照しながら、上記第４実施形態に係る構造の製造方法の実施形態を説明する。図６は、本実施形態のステップ概略図である。正極表面及び負極表面を備える基板を提供するステップＳ６０と、前記基板内に少なくとも一つの貫通孔を形成するステップＳ６１と、前記貫通孔の側壁を絶縁層で覆うステップＳ６２と、前記貫通孔内に、正極及び負極がそれぞれ前記基板の正極表面及び負極表面に露出するダイオードダイを嵌め込むステップＳ６３と、前記貫通孔の対向両側の基板表面にリボンを形成するステップＳ６４と、を備える。
【００５２】
図７Ａに示すように、ステップＳ６０では、正極表面及び負極表面を備える基板７０を提供する。前記基板７０内部に、太陽電池のための垂直ＰＮ接合構造（図示せず）は備わり、該ＰＮ接合構造は、従来技術のいずれかの方法で形成されてもよい。垂直のＰＮ接合は、基板７０内に、Ｐ型表面である正極表面及びＮ型表面である負極表面を形成する。
【００５３】
図７Ｂに示すように、ステップＳ６１では、前記基板７０内に少なくとも一つの貫通孔７１を形成する。貫通孔７１を形成する方法は、レーザーエッチング、プラズマエッチング又は化学腐食であってもよい。
【００５４】
図７Ｃに示すように、ステップＳ６２では、前記貫通孔７１の側壁を絶縁層７４で覆う。前記絶縁層７４は、弾性材料で製造されてもよく、後で嵌め込まれるダイオードダイと前記貫通孔７１とが前記絶縁層７４を挟んで密着することを保証する。後で嵌め込まれるダイオードダイと前記絶縁層７４との間の結合を一層確実にするために、好ましくは、前記絶縁層は、赤外固化接着剤、紫外固化接着剤および熱固化接着剤の中のいずれかの固化接着剤で製造される。
【００５５】
図７Ｄに示すように、ステップＳ６３では、前記貫通孔７１内に、正極が前記基板７０の負極表面に露出するとともに負極が前記基板７０の正極表面に露出するダイオードダイ７３を嵌め込む。前記ダイオードダイ７３と前記貫通孔７１とが前記絶縁層７４を挟んで密着する。
【００５６】
前記絶縁層７４が固化接着剤で製造される実施形態では、このステップの後、前記ダイオードダイ７３を固定するように前記絶縁層７４を固化するステップが更に備わる必要がある。
【００５７】
これで、ダイオードダイ７３は、既に基板７０内に嵌め込まれてしまい、基板７０との電気接続を形成さえすれば、バイパスダイオードとして機能する。電気接続を形成する方法が多くあり、一つの直接的な方法は、図７Ｅ及びステップＳ６４の方法を使用して、前記貫通孔の対向両側の基板表面に第１リボン及び第２リボンを形成し、ダイオードダイ７３と直接的に張り合わせる。他の実施形態では、リボンと貫通孔７１との間に一定の距離を置き、両者を接続条で電気的に接続し、周辺の導電構造を形成してもよい。
【００５８】
以上は、本発明の好適な実施形態に過ぎない。当業者にとっては、本発明の要旨を逸脱しないことを前提として、若干の変更及び修正を加えることができ、これらの変更及び修正が本発明の保護範囲に属することは勿論である。
【図１Ａ】
2016119445.tif 000004
【図１Ｂ】
2016119445.tif 000005
【図２Ａ】
2016119445.tif 000006
【図２Ｂ】
2016119445.tif 000007
【図３Ａ】
2016119445.tif 000008
【図３Ｂ】
2016119445.tif 000009
【図４Ａ】
2016119445.tif 000010
【図４Ｂ】
2016119445.tif 000011
【図５】
2016119445.tif 000012
【図６】
2016119445.tif 000013
【図７Ａ】
2016119445.tif 000014
【図７Ｂ】
2016119445.tif 000015
【図７Ｃ】
2016119445.tif 000016
【図７Ｄ】
2016119445.tif 000017
【図７Ｅ】
2016119445.tif 000018