(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブストレートセル型として、構造化され、かつ統合されて直列接続された薄膜ソーラーセル（１１６）を有するソーラーモジュール（１１５）を製造するための方法において、方法工程：
（１．１）中実面（１０１）と、統合された、互いに同じ面積の中空面（１０２）とからなる、前もって与えられた幾何学的形状による薄膜マスク（１００）を準備する、
（１．２）キャリア層としてサブストレート（１０４）上にマスク（１００）を剥離可能に固定する、
（１．３）マスク（１００）の幾何学的形状の中空面（１０２）の形で裏面電極（１０６）を構造化するために金属層（１０５）を施与する、
（１．４）構造化された裏面電極（１０６）上でマスク（１００）を水平に移動させて、狭い重複部（１０８）を移動の方向に形成し、かつ開放部（１０７）を移動の方向とは反対に形成する、
（１．５）非晶質もしくは多結晶もしくは微結晶の半導体材料からなる光起電活性な、半導体薄膜（１０９）を施与して構造化された吸収層（１１０）を形成する、
（１．６）マスク（１００）を剥離し、かつ除去する、
（１．７）少なくとも１つの積層からなる透明な導電性表面層（１１１）を施与して表面電極（１１２）を形成する、および
（１．８）重複部（１０８）の分離領域（１１９）中で短絡を回避する分離部（１１７）により裏面電極（１０６）の金属層（１０５）まで表面層（１１１）を構造化する
ことを特徴とする、ソーラモジュールの製造方法。
【請求項２】
スーパーストレートセル型として、構造化され、かつ統合されて直列接続された薄膜ソーラーセル（１６２）を有するソーラーモジュール（１６１）を製造する方法において、方法工程：
（２．１）中実面と、統合され、互いに同じ面積の中空面とからなる、前もって与えられた幾何学的形状により薄膜マスク（１５０）を準備する、
（２．２）少なくとも１つの積層からなる透明な導電性表面層（１５２）をキャリア層としてスーパーストレート層（１５１）上に施与して表面電極（１５３）を形成する、
（２．３）マスク（１５０）を透明なスーパーストレート層（１５１）上に剥離可能に固定する、
（２．４）マスク（１５０）の幾何学的形状の中実面に沿って表面層（１５２）をスーパーストレート層（１５１）まで構造化する、
（２．５）非晶質もしくは多結晶もしくは微結晶の半導体材料からなる光起電活性な、半導体薄膜（１５４）を施与して構造化された吸収層（１５５）を形成する、
（２．６）構造化された吸収層（１５５）上でマスク（１５０）を水平に移動させて狭い重複部（１５６）を移動の方向に形成し、かつ開放部（１５７）を移動の方向とは反対に形成する、
（２．７）マスク（１５０）の幾何学的形状の中空面の形で裏面電極（１６０）を構造化するために金属層（１５９）を施与する、および
（２．８）マスク（１５０）を剥離し、かつ除去する
ことを特徴とする、ソーラーモジュールの製造方法。
【請求項３】
方法工程（１．８）または（２．８）に引き続き、幾何学的形状の複雑さに依存して付加的な方法工程：
（Ａ）より複雑な幾何学的形状の接続部（１０３）により条件付けられる表面層（１１１；１５２）中の短絡領域の構造化
を行う、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
方法工程（１．２）または（２．１）に引き続き、付加的な方法工程：
（Ｂ）拡散バリアを形成するための遮断層の施与
を行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
方法工程（１．３）または（２．４）に先行する、付加的な方法工程：
（Ｃ）定着剤を形成するための接着層および／または膨潤層の施与
を行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
方法工程（１．６）または（２．５）に引き続き、付加的な方法工程：
（Ｄ）空間電荷帯域を形成するための少なくとも１つの緩衝層の施与
を行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
サブストレート層またはスーパーストレート層および／または金属層（１０４；１５１／１０５；１５９）を形成するために透明な材料を使用する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
キャリア層に依存して、非晶質もしくは多結晶もしくは微結晶のシリコン、多結晶のＣｄＴｅまたは一般構造ＡｇｘＣｕ１-ｘＩｎｙＧａ１-ｙＳｚＳｅ２-ｚ-ｗＴｅｗの黄銅鉱化合物を、吸収層（１１０）を形成するための半導体材料として使用し、その際、ｘおよびｙは０〜１の値であり、ならびにｚおよびｗは０〜２の値であってよいが、ｗ＋ｚの和は２の値を実質的に越えない、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
マスク（１５０）を製造するために透明な材料を使用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
マスク（１００；１５０）の水平な移動が０．１ｍｍの範囲である、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
剥離したマスク（１００；１５０）を繰り返し使用する、または別個にさらに加工し、次いでその中実面を同じ面積で敷設する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法により製造され、構造化され、かつ統合されて直列接続されたソーラーセルを有するソーラーモジュールにおいて、個々のソーラーセルの幾何学的な構造化が、同じ面積の部分パターンを維持しながらそれぞれ中空面（１０２）および／または中実面（１０１）中に存在することを特徴とする、ソーラーモジュール。
【請求項１３】
部分パターンが異なった着色を有し、その際、選択された色は光起電工程に統合することができなくてはならない、請求項１２記載のソーラーモジュール。
【請求項１４】
写像する、または写像しない光学素子の形の、個々のコンセントレータからなる集光コンセントレータモジュール（２０３；３０３）が備えられており、これらはその配置において個々のソーラーセル（２０１；３０１）の配置に適合されている、請求項１２または１３記載のソーラーモジュール。
【請求項１５】
ソーラーモジュール（２００）がその入射側において、透明なカバー板（２０５）を有するか、もしくは有していない透明なガラスもしくはプラスチック（２０６）により封入されており、かつコンセントレータ（２０８）はガラスもしくはプラスチック（２０６）中に統合されているか、またはカバー板（２０５）の内側（２０７）に施与されているか、またはこの中へドラッグされている、請求項１４記載のソーラーモジュール。
【請求項１６】
コンセントレータ（２０８；３０４）が、１〜１０の数値範囲の幾何学的な濃縮係数Ｃｇを有する、請求項１４または１５記載のソーラーモジュール。
【請求項１７】
コンセントレータモジュール（３０３）が、水平で直線的に構造化されたソーラーセル（３０１）を有するソーラーモジュール（３００）の前に一定の間隔で配置されており、かつその個々の薄板が直線状のコンセントレータレンズ（３０４）により形成されているブラインドの形で形成されており、該レンズは太陽の位置に相応して平行に追跡することができる、請求項１２から１６までのいずれか１項記載のソーラーモジュール。
【請求項１８】
それぞれのコンセントレータレンズ（３０４）が、その両方の末端において２つの脚片が設けられた懸架点（３０５）により２つのガイドロッド（３０６）に固定されており、ガイドロッド自体はガイドスリット（３０７）中でソーラーモジュール（３００）に対して位置が固定された末端ブロック（３０８）中に延びており、かつ可動のくさび型ブロック（３０９）を１回押すことによって位置を変えることができる、請求項１７記載のソーラーモジュール。
【請求項１９】
ソーラーモジュール（４０４）がマスク（１１０）により形成されており、かつ個々のソーラーセル（４０６）の電極（１０６、１１２）が、統合され、金属化されたコンタクトバンドを介して直列に接続されている、請求項１２から１８までのいずれか１項記載のソーラーモジュール。
【請求項２０】
コンタクトバンドが透明で、フレキシブルなコンタクトシート（４０７）として形成されており、その幅は全ソーラーモジュール（４００）に相応する、請求項１９記載のソーラーモジュール。
【請求項２１】
ソーラーモジュール（４０４）がそれぞれのソーラーセル型に応じて別の、構造化され、かつ統合されて直列接続され、固定位置に配置されたソーラーモジュール（４０１）の前または後ろに配置されており、かつソーラーモジュール（４０４）により案内されるコンタクトシート（４０７）の側方の巻き取りロールもしくは巻き出しロール（４０８）により側方に移動可能に貯蔵されており、その際、側方の巻き取りロールもしくは巻き出しロール（４０８）は同時にソーラーセル流のための電気分極として形成されている、請求項２０記載のソーラーモジュール。
【請求項２２】
単独で、または別のソーラーモジュール（２００；３００；４００）と一緒に、建物の窓、ファサードもしくは屋根部材中に、または屋内領域に配置されている、請求項１２から２１までのいずれか１項記載のソーラーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、構造化され、かつ統合されて直列接続された薄膜ソーラーセルを有するソーラーモジュールの製造方法および該方法により製造されるソーラーモジュールに関する。この場合、ソーラーセルはキャリア層としてサブストレートを有していてもよいし、スーパーストレートを有していてもよい。
【０００２】
両方のタイプの薄膜ソーラーセルは、安価な非晶質、多結晶もしくは微結晶の半導体材料からなる光を吸収する吸収層を有し、これは面積の大きいサブストレートまたはスーパーストレート上で数多くの異なった方法により堆積させる、または構成することができる。吸収層の膜厚を低減することにより、および製造の間の構造化の可能性により、製造コストをさらに低減することができるので、薄膜ソーラーセルは、目下多くの場合に使用される、単結晶の単層もしくは多層系としてまず製造後に個々のセルへと切断し、かつ次いで高価な半導体製品のように高価な加工を行わなくてはならない高価なシリコンのソーラーセルに対する安価な代替物である。太陽エネルギーを電気的な出力へと光起電変換することにより、薄膜ソーラーセルは１ボルトを下回る電圧レベルを生じる。技術的に使用可能な出力を一般に１２ボルトまたは２４ボルトの電圧で得るために、相応して十分な数の個々のソーラーセルを直列に接続する。薄膜ソーラーセルの場合、この直列接続は、層製造工程に組み込むことができる。この場合、全面的におこわなれた被覆を適切な構造化法、たとえばペースト法およびリフトオフ技術ならびに機械的な、および特にレーザー加工法により狭いストリップへと分割する。構造化の目的は、隣接するストリップ状のソーラーセルの前面および裏面の電極の間に電気的な接続を作ることである。
【０００３】
ＵＳ４６７５４６７から統合された薄膜ソーラーモジュールを直列接続するための方法が公知であり、この場合、両方の電極をすでに予め作製されたストリップ形で、構造化されていない吸収層へ導入する。次いで、隣接するソーラーセルの相応する電極間の導電性の接続を、透明なサブストレート側からのレーザー照射を用いた構造化工程により電極ストリップの重複領域で作製する。この場合、正確に確定されたエネルギー量によって吸収層の相応する領域を低抵抗の領域へと変換するが、しかしその際、半導体材料を損傷する危険が生じる。吸収層の空間的な構造化が欠けていることによって、隣接するソーラーセルの半導体材料は電気的に相互に分離されていないため、出力効率を低下させる短絡流が生じる。レーザー処理は所望の変換効果を正確な位置で達成することができるために、使用されるレーザー光の極めて正確な配量、位置決定および焦点合わせを必要とする。この場合、直接隣接している構造化工程の層間はく離および損傷を排除することができない。さらにサブストレート側からのレーザー光の侵入を可能にし、かつその線量に依存した侵入深さを、分離すべき、もしくは変換すべき層中へ正確に確定することができるために、透明なサブストレートの使用は常に正確に確定された、均質な膜厚を必要とする。
【０００４】
ＵＳ４９９９３０８には、予め作製された電極ストリップを用いた類似の方法が記載されており、この場合、領域の変換のためのレーザー処理は同時に吸収層の分離も実施して、ここでこれによって失われた半導体材料の脱落により絶縁トレンチが生じる。この共通の処理の場合、エネルギー供給は問題を生じ、これによって、ソーラーセル上側からの処理を行うが、サブストレートを通過して行わないとしても、特に変換領域は特定の不確実性をもって励起される。連続して行われる、側方で相互にずれた位置での異なった吸収層および表面電極の分離のための２種類の「スクライビング(scribing)法」の使用は、ＵＳ５２９６６７４から公知である。分離は間接的なレーザー照射を用いて保護層としてのサブストレートを通過して行われ、従って吸収層は隣接するソーラーセルをさらに直接相互に結合する。この方法の場合、短絡流の不利益を甘受しながら透明なサブストレートを複数回位置決定する必要がある。
【０００５】
ＷＯ−９５０３６２８から、統合された薄膜−ソーラーセルモジュールを直列接続するための方法が公知であり、この場合、全ての機能層は特殊な方法工程で別々に構造化される。この方法の場合、まず任意の構造化法により予め透明なサブストレート上で界面に堆積した金属層を、ストリップ状の裏面電極を形成するために隣接する狭いストリップに分割する。その後、吸収層を形成するために半導体薄膜により、および表面電極を形成するために表面層により界面を被覆した後に、サブストレート側からのレーザー光線を用いた、２つのさらなる、別々の構造化工程を実施する。第一のレーザー光線は吸収層および表面電極のストリップ状の構造化のために使用され、第二のレーザー光線によりふたたび、吸収層の重複領域で隣接するソーラーセルの向かい合う電極ストリップの間に存在する割合を低抵抗の領域へと変換するので、統合された導電性の直列接続がソーラーセルの間に形成される。つまり公知の方法は、３回の分離処理による構造化を必要とし、そのうち、２つは高価なレーザー光線処理である。この場合、第一の処理は表面電極および吸収層の分離工程と共通である。特にレーザー支援された、敏感な半導体層を除去する際に常に、該層を損傷する、もしくは変化させるという危険が存在する。領域を変換するための第二の処理はふたたび正確なレーザーエネルギー供給を必要とし、すでに上で記載した問題を有する。
【０００６】
記載の方法の根底には、両方のキャリア層タイプのストリップ状の構造化された薄膜ソーラーセルから製造されるソーラーモジュールの、最大出力放出または最小化された面積の意味での共通の最適化の課題が存在する。このようなソーラーセルは、単結晶のソーラーセルに対してすでにわずかなエネルギー効率を有しており、これは通常のケース（光濃度ＡＭ１．５）に対してよりわずかな光比をさらに迅速に低減する。このことは、季節および日ごとの天気による、および屋内での適用の際の通例の光強度の通常の変動（最大利用可能な入射の１０％まで）の際に、薄膜ソーラーセルが重要な性能の損失を有することを意味する。これは、薄膜ソーラーセルは従来、著しく異なった太陽光の入射を有する領域で、および一般に屋内領域でほとんど適用できない理由であると思われる。単結晶のソーラーセルの場合、数多くの刊行物から、集光コンセントレータモジュールが光学素子からなっており、該素子は単結晶のソーラーセルにとって最適な作用範囲の光強度を維持する、もしくは該領域にもたらすことが公知である。しかしこのような公知の措置の目的は、性能の最大化ではなく、極めて高価な、必要とされるソーラーモジュール面積をできる限り最小化することである。
【０００７】
たとえばＵＳ５１１８３６１から、ＧａＡｓ／ＧａＳｂからなる単結晶タンデム−ソーラーセルからなるソーラーモジュールが公知であり、これはケーシング中に組み込まれており、そのコンセントレータモジュールのカバーはプラスチック製の個々のフレネルレンズから形成されており、これらはその配置において集光ファンネルと共に個々のソーラーセルの前に設置されている。これらはモジュールになって、導電性および非導電性ストリップを有するフレキシブルな接続バンド上に配置されている。ＥＰ０６５７９４８に記載の単結晶ＧａＡｓソーラーセルのための極めて類似した配置の場合、その自動化されたマイクロチップに類似した接続が公知であり、これは面積を最小化するために使用すべきである。モジュールのカバー中で、またはモジュールのカバーとしての線状焦点レンズを有するコンセントレータ配置は、特にストリップ状に形成されたソーラーモジュールに適切であり、たとえば単結晶のシリコンソーラーセルに関してはＵＳ４７１１９７２から、およびＧａＡｓからなる単結晶の統合されたソーラーセルチップに関してはＵＳ５５０５７８９から公知である。ＤＥ１９７４４８４０Ａ１は、前方接続された、プラスチックのフレネルレンズからなるコンセントレータモジュールを有するソーラーモジュールを記載しており、これは改善されたエネルギー収支のための建築上のユニットとして太陽の位置に応じて傾斜もしくは移動することにより追跡することができる。最後にＥＰ０３２８０５３には、前方に置かれたフレネルレンズを有するストリップ状のソーラーモジュールが記載されており、これらはそれぞれ、二重窓の窓ガラスの角に組み込まれており、かつブラインドの運転のために二重窓の中央に電流の供給を提供する。
【０００８】
しかし前記の刊行物および他の刊行物のいずれからも、統合された実施態様での、特に非晶質、多結晶もしくは微結晶の薄膜ソーラーモジュールのためのコンセントレータモジュールの使用は知られておらず、というのもこのようなモジュールは従来比較的劣った、および極めて日照時間および天候に依存した出力収支を示すからである。まさに窓領域における適用に関してさらに、公知のソーラーモジュールの場合、ガラスサブストレート上に大きな面積で堆積した薄膜ソーラーセルの場合、光学的な構成措置に関してはほとんど考慮されていないか、または全く考慮されておらず、このことは相対的に変化しない、主に工業分野でも適用されている、純粋に技術的な観点に従ったソーラモジュールの形成につながる。美学的な観点から構成されたソーラーモジュールはたとえば屋根瓦の形（ＤＥ４２２７９２９、ＤＥ４３１７６７４を参照のこと）で、または異なった着色もまた考慮されうる腕時計において（ＥＰ０８９５１４１を参照のこと）見ることができる。
【０００９】
前記の説明の背景の前に、および構造化され、かつ統合された直列接続された薄膜−ソーラーセルを有するソーラーモジュールの製造方法のための、本発明による方法に最も近い従来技術から出発して、まずできる限りわずかな構造化コストで改善された製造方法を提供する。この場合、同様にサブストレートセルおよびスーパーストレートセルの製造に関しても該当する改善の側面は、特に方法の簡素化と同時に、製造方法の改善された制御および再現性に関する。さらに材料の著しい節約および個々のソーラーセルの完全な分離の際の、個々の層の確実な分離を達成すべきである。この観点から同様に製造方法の安価なコストへの改善が導き出される。さらに、本発明による方法により製造されるソーラーモジュールの場合、所望のソーラーモジュールの、特に適切な形状付与および措置による、特にコンセントレータモジュールとの接続においても、最適化するという根本的な課題が解決され、このことにより特別な適用の柔軟性が生じるべきである。
【００１０】
前記の複雑な課題は、サブストレート型の薄膜−ソーラーセルを製造するために請求項１から、スーパーストレート型の薄膜−ソーラーセルのためには請求項２から解決される。この場合、両方の請求項の方法は、請求項２に記載の方法はいわば請求項１に記載の方法の逆の方法であるという違いを十分に満足する。
【００１１】
このことは、サブストレートソーラーセルおよびスーパーストレートソーラーセルとして原則的に逆の層順序を有する同じ構成を有する場合に理解できる。この場合、サブストレートは下のキャリア層としての機能を果たし、かつ光は上からソーラーセルへと入射し、これに対してスーパーストレートは上のキャリア層としての機能を果たし、かつ光の入射はスーパーストレートを通過して行われる。しかし記載を明瞭にすることができるために、本発明の利点をまず請求項１に記載の方法に関して詳細に説明し、同時に請求項２に記載の逆の方法の場合の利点が同様に明らかになる。これに引き続き、両方の方法の間の相違を手短に説明する。
【００１２】
請求項１に記載の本発明による方法は、極めてわずかな構造化コストで、全ての機能層の一貫した構造化を可能にする。特にストリップ状に構成されていることができるマスクの使用により、さもなければ必要とされる２つの構造化工程が節約される。これは、一方ではサブストレート上に施与することによる、もしくは逆の方法の場合、吸収層上への施与による裏面電極の通例の構造化である。本発明の場合、裏面電極を直接、被覆の際に相応する金属層により施与されたマスクにおいて構造化する。この場合、材料損失は生じない。というのも、マスクを使用し続けることができるからである。他方ではその他の通例の、特に決定的に追加される半導体吸収層の構造化の方法工程もまた省略される。このことは、これにより吸収層の機械的または特にレーザー光線により支援された切断において生じる問題を回避する場合にも極めて有利である。個々の層の損傷、不正確な層境界およびレーザー照射により変換された再現性のない層の状態は生じ得ない。
【００１３】
請求項１に記載の本発明による方法の場合、吸収層は裏面電極と全く同様にマスクの使用により構造化することができる。その際、個々のソーラーセルの統合された直列接続は、簡単であるが、しかし特に効果のある方法工程により行う。吸収層をサブストレートおよびマスク上に施与する前に、マスクをわずかに側方に移動させることにより、狭い重複部および開放部が生じ、これらはマスクの除去後、その後に界面に施与すべき導電性の表面層により表面電極として相応して接触させる。開放部の領域では吸収層を施与する際に片面における、完全な裏面電極部分の封入を達成する。個々のソーラーセルの間の吸収層の中断は、一緒に被覆したマスク自体により達成されるので、ここでは短絡流が生じることができない。他方の面の裏面電極部分の上の吸収層の切欠は重複部の領域で達成され、かつ表面電極により後の接触に使用される。マスクを一緒に被覆することによりふたたび材料の損失は生じず、同時にマスクもまた吸収層まで完全に一緒に加工される。マスクの除去および透明な導電性表面層の全面的な施与の後、本発明による方法の場合、今度は後からの構造化工程を、機械的もしくはレーザー支援された方法により必要とするのみである。その際、重複部およびその都度境界を接するソーラーセルの一部を含む分離領域中では、表面層をこのような分離領域により裏面電極まで簡単に分割し、相応して構造化された表面電極が短絡なしで個々のソーラーセルの間に生じる。導体ブリッジを形成するための吸収層における、制御が困難な変換プロセスは省略される。分離箇所の状態もまた、もはや重要ではない。というのも、これらは単に重複部の範囲で、または境界を接するソーラーセルの方向へ側方に移動させなくてはならないからである。分離箇所の状態にとって重要なことは、裏面電極および表面電極の間の短絡を無条件に回避することである。活性なソーラーセルの領域における切断の際に、これは確実に保証される。
【００１４】
サブストレート−ソーラーセルを製造するための請求項１記載の方法は、原則としてスーパーストレート−ソーラーセルを製造するための請求項２に記載の方法に相応し、その際、方法工程は逆の順序で実施される。しかしスーパーストレート−ソーラーセルの場合、スーパーストレート上の表面電極のための透明な導電性表面層は、サブストレートセルにおけるサブストレート上の裏面電極を形成するための金属層ほど安定していないので、スーパーストレートセルを製造する際に、表面電極を構造化するための機械的な分離工程は同様に実施することができない（この場合、スクライビングはスーパーストレートへと下向きに行う）。従って請求項２に記載の方法の場合、まず、すべての透明なスーパーストレートを導電性の表面層により被覆する。次いでマスクを固定した後、構造化をスクライビングによりマスクの中実面に沿って、マスクがそれぞれその側方のエッジで直接、構造化トレンチの隣に存在するように設置ガイドにおいて実施する。次いでその後、吸収層を施与し、かつ構造化トレンチを同様に吸収体により充填する。マスクを水平に移動させた後、ふたたび相応する重複部および開放部が生じる。ｐ−ＴＬＯとして形成されていてもよい裏面電極を構造化するために金属層を施与した後、今度は同様に複雑なソーラーセル構造で被覆されているマスクを最終的に除去する。つまり請求項１記載の方法工程との主要な相違は、先行する構造化工程および後のマスクの除去に見ることができる。
【００１５】
本発明による製造方法の場合、特別な注意が、マスクの実現性に向けられている。一列に接続されたソーラーセルは従来、一貫して変化のないストリップ状で構成されていた場合、ここで本発明において造形的な措置に影響を与えることができる。ほぼ全ての幾何学的形状はたとえばジグザグ形もしくは波形のパターンならびに文字もしくは会社のロゴもまた、２つの簡単な周辺条件を顧慮して置き換えることができる。これは一方では、個々の、より小さな部分面から構成しなくてはならないパターンの基本的な特性である。アナログパターンのこれらの「デジタル化」は、しかし、光学的な機能を制限せず、というのも、これらが適切に使用された幾何学的形状の要素である必要がない場合、すでにいくつか除去しても、もはや見ることができないからである。パターンを小さな部分面に分割する際、第二の周辺条件としてこれらをその大きさにおいて、それぞれ中空面および場合により中実面もまた、その幾何学的形状においてほぼこれらの面積を有するように計算すべきである。このことにより電流の混合を回避し、異なった大きさで構成された部分面が生じる。中実面の均一性は、以下に記載するように、マスクもまた完全なソーラーセルへとさらに加工すべき場合には、常に必要とされるが、しかしその際、中実面の面積は中空面の面積とは異なっていてもよい。第二の周辺条件もまた変換における大きな問題ではない。というのも、これらは簡単にソーラーモジュールの設計へと取り入れることができるからである。
【００１６】
製造プロセスのために必要とされるマスクは比較的自由に構成できることによって、今度は完全に新しい側面を本発明により製造されるソーラーモジュールの適用に組み込むことができる。その機能に基づいてこれらはこれまで多くの場合、可視光領域で配置されている。本発明による方法により製造されるソーラーモジュールは建物のファサードの美学的な構成要素としても公告キャリアとしても使用することができ、これはその使用の魅力を著しく高める。通常の場合、幾何学的パターンは方形で直線状の幅の狭いストリップからなる。これらがマスク中で一体化するように、マスクはその周囲に接続部を有していてもよい。ソーラーモジュールを製造するために個々の層を施与する際に、これらの接続部はそれぞれのキャリア層の外に配置されていてもよい。これはたとえば寸法決定の理由から該当しない場合、または幾何学的形状が、特に十分な機械的安定性が所望されるために、その内部にも接続部を必要とする場合、これらの部分はプロセス過程でまず付加的な短絡ブリッジを形成する。従って幾何学的形状の複雑さに依存して本発明による方法を継続した後、方法工程（１．８）または（２．８）の後に付加的な方法工程を有していることが有意義である：（Ａ）表面層の複雑な幾何学的形状における接続部により条件付けられた短絡領域の構造化。
【００１７】
個々の被覆は一般に公知の方法、たとえば蒸着またはカソード堆積（スパッタリング）により行うことができる。薄膜技術において本発明により製造されるソーラーモジュールのために必要とされる層パケットの組成は、使用される材料および適用事例に依存して行う。特に任意で方法工程（１．２）または（２．１）による裏面電極または表面電極の施与の前に、次の付加的な方法工程の別の本発明の実施態様が行われていてもよい：（Ｂ）拡散バリアを形成するための遮断層の施与。これはたとえば、相互拡散、たとえばＮａの相互拡散を防止するＣｒ層であってもよい。さらに任意で金属層（１．３）の施与後、または表面層（２．４）の構造化の後で有利には次の付加的な方法工程が行われていてもよい：（Ｃ）定着剤を形成するための接着層および／または膨潤層の施与。これはたとえばＮａ膨潤層（ＮａＦ）および／または接着層、たとえばＺｎＳｅもしくはＺｎＳからなる層であってもよい。最後に任意で吸収材を形成する被覆と表面層の施与との間に、つまり方法工程（１．６）または（２．５）の前に、さらにもう１つの付加的な方法工程が有利に挿入されてもよい：（Ｄ）空間電荷帯域を形成するための少なくとも１つの緩衝層の施与。この層はたとえばＣｄＳから、またはＺｎＳからなっていてもよい。
【００１８】
さらに完成したソーラーモジュールのその後の適用ケースに応じて、サブストレート層もしくはスーパーストレート層および／または金属層を形成するために透明な材料を使用することも考えられる。このことにより窓−および半透明の領域のために特別な適合性が達成され、これは、薄膜−ソーラーセルのための面積の大きいサブストレートまたはスーパーストレートとして従来は通常、ガラス板を使用するという事実を利用する。透明な金属層を形成するための材料はたとえばＺｎＯ、ＳｎＯまたはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）であってもよく、これらは異なったドーピングのその他の層以外に同様に、透明な導電性の表面層（ＴＬＯ）の形成のために使用することができる。透明でない金属層はこれに対して、モリブデン、タングステンまたはその他の金属からなっていてもよい。同様に透明でない吸収層を形成するために、最後に本発明による方法のその他の有利な実施態様によれば、これは非晶質もしくは多結晶もしくは微結晶のシリコン、半導体材料として多結晶ＣｄＴｅまたは一般構造ＡｇｘＣｕ１-ｘＩｎｙＧａ１-ｙＳｚＳｅ２-ｚ-ｗＴｅｗの黄銅鉱化合物（式中、ｘおよびｙは、０〜１の値であり、ならびにｚおよびｗは、ｗ＋ｚの和が実質的に２を越えないように０〜２の値をとる）をキャリア層に依存して使用することを特徴とする。マスクは必要とされる機械的強度を生じる異なった材料からなっていてもよい。サブストレートセルの形状付与のためにマスクは金属マスクとして形成されていてもよい。原則としてマスクが透明である必要はない。というのも、マスクは不透明な吸収層により被覆されているからである。スーパーストレートセルの製造の際には、マスクをポジとして別々に使用することが想定される場合には、透明であるが、しかし必ずしも金属でなくてもよいマスクを使用することができる。しかしたとえばガラスもしくはプロセス安定性の透明なプラスチックからなるこのようなマスクを剥離することができるようにスーパーストレート上に固定する前に、その表側に別に透明な表面電極（ＴＬＯ）が備えられていてもよい。この被覆はたとえばサブストレートセルの場合の裏面電極を形成するための被覆と同様に行うことができる。
【００１９】
実質的な方法の改善および簡素化は本発明による方法の場合、前もって与えられた希望および周辺条件により形作られるマスクを使用することにより達成される。このことにより別々の方法工程としての一連の構造化プロセスを省略することができる。特にマスクを水平に移動させる措置により、さもなければ必要とされる２つのスクライビング工程が省略される。その際、水平な移動の度合いは、一方の面で、ここで次の被覆を行うための電極部分の開放部のため、かつもう一方の面の重複部に関して、ここで次の被覆からの切欠を生じるためのスペースホルダーである。この場合、開放部および重複部の大きさは、構造化されるソーラーセルの全措置に対するものであり、かつ一方では確実な重複部を、および他方では確実な分離を保証する。従ってもう１つの実施態様によれば、方法が０．１ｍｍの範囲でマスクを水平に移動させることを特徴とする場合に有利である。このような移動は技術的に容易に変えることができ、かつ確実に保証することができ、かつ個々の方法工程の間で方法の設定を大きく変える必要がない。
【００２０】
マスクは本発明による方法の場合、異なった側面で重要な役割を果たす。その直接的な同時の加工処理により材料損失は発生しない。特に比較的複雑な幾何学的形状を有するマスクの場合、このことにより製造の際に比較的高いコストが生じ、マスクを中間的に再加工することなく複数回再使用することが有意義である。この場合、先行する方法の過程において施与される層はその材料の施与がわずかであることにより妨げにならない。マスクを最終的にもはやそれ以上使用しない場合、施与したマスクを、大工業的な製造の際にはいずれにしても特に重要であるリサイクルに供給することができる。これらの利点および上記のその他の利点以外に、マスクはさらに、同様にマスク形の「ネガ」として構成される、大面積で製造されるソーラーモジュールとは別に、固有の構成の「ポジ」としても利用することができるという別の利点を有する。従って全体的に見れば本発明による方法のもう１つの実施態様によれば、該方法が剥離したマスクを繰り返し使用すること、または別個にさらに加工し、その中実面が次いで同じ面積で設置されることを特徴とする場合に有利である。方法の実施における相違はこの場合、生じず、サブストレートまたはスーパーストレートおよびマスク上での加工はそれぞれ同一に進行する。マスクもまた使用することができることによって方法のどの箇所でも材料損失は発生せず、比較的高価な材料を最適に使用する。さらにこの利用性は、幾何学的形状、特に会社のロゴをポジとしても使用することができる場合に、美学的な観点を支える。それほど複雑でないマスク構造の場合、マスクによって簡単な形状の個々のソーラーセルもまた生じることができ、これは相応する直列接続によりソーラーモジュールに組み合わせることができる（以下を参照のこと）。しかし全体的に本発明の別の実施態様によれば、形状の確定の際に、幾何学的な、美学的および／または非公式に方向付けられた個々のソーラーセルの構造化が、同じ面積の部分パターンを維持しながらその都度、中空面および／または中実面に存在することに注意すべきである。このことによりネガにおけるソーラーセルもポジのソーラーセルもそれぞれ同一の電流コメントを達成するので電流の混合が生じない。中実面と中空面との間の面積が同じである必要はない。さらに、本発明による実施態様により付加的に構成された側面は、部分パターンが異なった着色を有することにより変更することができ、その際、選択される色は光起電プロセスに組み込まれていなくてはならない。
【００２１】
本発明による方法により製造されるソーラーモジュールの場合、美学的な観点以外に、冒頭ですでに記載した、性能の最大化もしくは面積の最小化に関する最適化の観点もまた考慮すべきである。このために、両方のキャリア層タイプの本発明により製造されるソーラーモジュールの実施態様によれば、これらが、その配置において個々のソーラーセルの配置に適合している、写像するもしくは写像しない光学素子の形のコンセントレータからなる集光コンセントレータモジュールが備えられていることを特徴とする場合に特に有利である。コンセントレータの使用により、ソーラーモジュールの平均的な、および完全なエネルギー変換効率の著しい向上が可能になる。光学素子はたとえば通例の半凸形もしくはフレネルレンズの形のレンズ、あるいはまた円錐形もしくはその他の形状のプリズムであってもよい。最も近い実施態様によればさらに、ソーラーモジュールがその光の入射側において透明なガラスもしくはプラスチックにより透明なカバー板により封入されており、かつコンセントレータがガラスもしくはプラスチック中に組み込まれているか、またはカバー板の内側に施与されているか、またはその中にドラッグされていることが想定されていてもよい。この場合、施与は特に接着により行うことができる。これに対して外側の構造化は不利である。というのも、このことによりクリーニングが困難となり、かつ天候の影響および汚れがコンセントレータの全作用に影響を与えうるからである。使用されるコンセントレータは有利には、１〜１０の数値範囲の幾何学的な濃縮係数Ｃｇを有していてもよい。この種のコンセントレータモジュールは原則として自体公知であり、かつ冒頭で従来技術と関連させてすでに詳細に説明した。しかしまさに本発明による方法により製造されるソーラーモジュールに関して、ここではいくつかの興味深い組合せが可能である。たとえば本発明の思想のその他の継続によれば、コンセントレータモジュールは、一定の間隔でソーラーモジュールの前に水平な直線状に構造化されたソーラーセルが配置されており、かつその個々の薄板が、太陽の位置に相応して平行に追跡することができる直線状のコンセントレータレンズから形成されているブラインドの形で形成されていることが想定されていてもよい。このような実施態様は特に窓領域における、およびここでは特に当然のことながら、特に日当たりのよい窓における配置のために適切である。というのは、ソーラーモジュールはそれ自体によって、すでに屋内が暗くなるように、半透明に構成されていてもよいからである。ソーラーブラインドの別の有利な実施態様はこの場合、それぞれのコンセントレータレンズがその両端で２つの脚片が設けられた懸架点により２つのガイドロッドに固定されており、ガイドロッドは自体、ソーラーモジュールに対して位置決めされた末端ブロックのガイドスリット中に延びており、かつ可動のくさび型ブロックを１回押すことによって位置を変えることができる。全てのレンズをこのようにして一緒に調整することができる。さらにコンセントレータレンズは、種々の光の入射の際に、ソーラーセルに対する正確な調整を保証するレーンに従う。
【００２２】
独立したソーラーセルキャリアとしてのマスクの使用と関連して、さらに、本発明のもう１つの実施態様によれば、ソーラーモジュールがマスクから形成されており、かつ個々のソーラーセルの電極が、統合され、金属化されたコンタクトバンドを介して直列に接続されていることが想定されていてもよい。この場合、特にコンタクトバンドは透明でフレキシブルなコンタクトシートとして形成されていてもよく、その幅は全ソーラーモジュール幅に相応する。さらにこの場合、ソーラーモジュールが別の構造化され、かつ統合されて直列接続された、固定位置に配置されたソーラーモジュールの前もしくは後ろに（ソーラーセルの種類に応じて）収納され、かつソーラーモジュールにより通じているコンタクトシートの側方の巻き上げもしくは巻き出しにより横方向に移動可能なように収納されており、その際、側方の巻き上げロールもしくは巻き出しロールは同時にソーラーセル電流のための電気分極として形成されていることが想定されていてもよい。個々のソーラーモジュール相互の位置に応じて、最大の光透過性および最大の電流発生を保証することができる。このような措置により、変更可能な陰影を有する部分的に透明なソーラーモジュールが得られ、該モジュールは特に美学的な観点により構成することができる。総体的に見れば、美学的な構成要素と機能的な構成要素との最適な結合により、本発明による方法により製造され、かつ場合により性能の向上のために変更されており、従って単独でもしくは別のソーラーモジュールと一緒に建物の窓部材、ファサード部材もしくは屋根部材の前もしくはこれらの中で、またはその内部領域で適用されることが想定されているソーラーモジュールが可能である。その際、使用されるソーラーモジュールの透明度は、建物面に適合させ、かつ変更することができてももよく、たとえば日陰の窓およびガラス部材の前では完全に透明であり、日向の窓の前では半透明であり、かつ建物の壁、屋根部分においては、または日よけとして不透明であってもよい。半透明のソーラーモジュールを適用する際には、コンセントレータの使用により、ソーラーセルによって覆われる面を実質的に減少することができる。このことにより建築に関する形状のためのよりいっそうの柔軟性が生じる。ソーラーモジュールとコンセントレータモジュールとの間のわずかな間隔により、従来のソーラーモジュールのために所要面積を著しく増大することなく、家の建築のためにすぐに使用することができる充填部材を製造することが可能になる。総じて、ソーラーモジュールの使用を、屋内部分においても実質的により魅力的なものにする、全く新規の適用分野が開かれる。前記の変更に関して繰り返しを避けるために、さらなる詳細に関しては引き続き行われる特別な記載部分を参照されたい。
【００２３】
本発明による製造方法および該方法により製造されるソーラーモジュールの実施態様を、以下に図面に基づいてさらなる理解のための詳細に説明する。この場合：
図１は、サブストレートセルのための本発明による製造方法の経過であり、
図２は、スーパーストレートセルのための本発明による製造方法の経過であり、
図３は、コンセントレータモジュールを有するサブストレートセルからなる本方法により製造されるソーラーモジュールであり、
図４ａ、４ｂは、２つの位置においてブラインド形のコンセントレータモジュールを有するサブストレートセルからなる本方法により製造されるソーラーモジュールであり、
図５ａ、５ｂは、暗さを変えることができるサブストレートセルからなる、本方法により製造されるソーラーモジュールの平面図および断面図であり、かつ
図６は、コンセントレータモジュールの効果のグラフである。
【００２４】
図１は、製造すべきソーラーモジュールの実施態様の選択された製造状態に基づいた本発明による方法を断面図で記載している。第一の方法工程（１．１）では、前もって与えられた周辺条件を維持しながら所望の形状に相応する薄膜マスク（１００）を製造する。記載の実施例ではこれは、同じ面積の中実面１０１と中空面１０２とを有するくし形の形状である。幾何学的形状中の接続部１０３は製造すべきソーラーセル構造の外側に存在し、かつ従ってこれ以上考慮しない。方法工程（１．２）では、マスク１００がガラスからなる透明なサブストレート層１０４上に剥離可能に固定されている。次の方法工程（１．３）で、サブストレート層１０４および固定されたマスク１００上に金属層１０５を施与する。このことによりサブストレート層１０４上にストリップ状に構造化された裏面電極１０６が、マスク１００の幾何学的形状の中空面１０２の形で生じる。マスク１００の中実面１０１上にも方法工程（１．３）において金属層１０５が堆積する。その後の方法工程（１．４）でマスク１００をストリップ上の裏面電極１０６上へ矢印の方向に、たとえば０．１ｍｍの範囲の間隔で水平に移動させる。ここで、寸法は明快な記載のために実寸に則さずに記載されていることに注意されたい。水平に移動させる際に、狭い開放部１０７および狭い重複部１０８が形成される。
【００２５】
次の方法工程（１．５）で光起電活性の、たとえば黄銅鉱化合物ＣｕＩｎＳ２からなる薄い半導体層１０９をサブストレート１０４および水平に移動したマスク１００の上に施与する。このことによりマスク１００によって構造化された吸収層１１０が形成され、該層は開放部１０７上に延びるが、しかし重複部１０８上には延びない。このことによりストリップ状の裏面電極１０６は開放部１０７の範囲で半導体層１０９により包囲され、かつ重複部１０８の範囲で露出している。方法工程（１．６）でマスク１００を剥離し、かつ除去した。マスクはその後、別個に、しかし並行して「ポジ−ソーラーモジュール」へとさらに加工し、かつ「ネガ−ソーラーモジュール」とはサブストレート層１０４が脱落していることによってのみ区別されるが、しかし該層は機械的にマスク１００により代用される。その後の方法工程（１．７）で、サブストレート１０４上のマスク１００を除去することにより露出している領域に、および裏面電極１０６の重複部１０８の領域に、ならびに場合によりこれらとは別に除去したマスク１００上に、透明な導電性の表面層１１１を施与し、該層によって表面電極１１２を形成する。このことによって分離したマスク１００を最終的に加工し、かつまず個々の薄膜ソーラーセル１１４からなる接続されていないソーラーモジュール１１３が、その接続部のない幾何学的形状の中実面１０１の形で形成される。サブストレート層１０４が存在しないことにより、および下方へ露出している金属層１０５を比較的容易に、かつ統合して実施することができる、その後の適切な接続措置により、次いでソーラーモジュール１１３を完成することができる（図３および５と同様）。次いで光の入射は組み込まれた状態でサブストレート１０４へと矢印の方向で行われる。
【００２６】
「ネガ」のソーラーモジュール１１５上で表面電極１１２は最初は構造化されておらず、かつ全てのソーラーセル１１６を電気的な短絡で接続する。従ってその後の方法工程（１．８）で表面層１１１は重複部１０８の分離領域１１９で適切なスクライビング法により、たとえばレーザー光線により短絡を遮断する分離部１１７により、ストリップ状の裏面電極１０６まで分割される。これは一般に吸収層１０９としてのサブストレート層１０４上で実質的に改善された付着挙動を示す。このことによりソーラーセル１１６は、統合されて電気的に直列に接続されており、その際、個々の吸収層ストリップ１１８は電気的に絶縁されたままである。このことによりソーラーモジュール１１５は完成し、かつ使用可能となっている。
【００２７】
図２では同様にスーパーストレートセルを製造するための本発明による方法が記載されている。第一の方法工程（２．１）でふたたび薄いマスク１５０を予め与えられた幾何学的形状により準備する。マスクを後にさらに独立したソーラーモジュールとして使用することが計画されている場合、これは透明な材料からなっており、かつその表面に、別々に施与された、図面にそれ以上記載されていない表面電極が備えられている。その後の方法工程（２．２）でスーパーストレート１５１上に表面電極１５３を形成するために透明な導電性の表面層１５２を施与する。選択された実施例ではこれは種々のドーピングを行った複数のＳｎＯ層からなっている（ＩＴＯまたはＺｎＯも同様に可能である）。その後、マスク１５０を剥離可能に表面電極１５２上に固定する（方法工程（２．３））。その後、方法工程（２．４）で、表面電極１５３を構造化するために、機械的もしくは光学的なガイドラインとして作用するマスク１５０の外縁に沿って、表面層１５２の「スクライビング」を行う。その後の方法工程（２．５）で、マスク形状に相応して構造化される吸収層１５５を形成するために、半導体層１５４を施与する。その後、マスク１５０を方法工程（２．６）で上記の方法と同様に約０．１ｍｍのわずかな間隔で水平に移動させる。重複部１５６および開放部１５７が形成される。これらをその後の方法工程（２．７）で、スクライビングした構造化トレンチ１５８と全く同様に、裏面電極１６０を構造化するために金属層１５９で被覆する。次いで最後の方法工程（２．８）で、ふたたびマスク１５０を除去する。ソーラーモジュール１６１は相応する構造化および統合された直列接続により個々の薄膜ソーラーモジュール１６２の間で完成する。次いで組み込まれた状態で光の入射は矢印の方向でスーパーストレート１５１を貫通して行われる。
【００２８】
サブストレートセルまたはスーパーストレートセルを製造するための両方の類似の方法の記載により、以下では該方法により製造されたソーラーモジュールを特にコンセントレータモジュールの使用との関連において詳細に説明する。この場合、一貫してサブストレートセル型により説明する。しかしこの箇所で、全ての実施態様は相応する、通例の技術的な適合によってスーパーストレートセルを用いて実施することもできることを明言しておく。
【００２９】
図３では（ここで、および以下の図面で詳細に説明されていない符号は、その意味において図１またはそれぞれの先行する図面から読みとれる）本発明による方法により製造されるソーラーモジュール２００が、透明なサブストレート２０２上の水平に構造化されたソーラーセル２０１を有し、かつ集光コンセントレータモジュール２０３を統合された光濃縮として有する部分的な透視図の実施態様で記載されている。このようなソーラーモジュール２００はたとえば窓として、または建築のために要求の多いファサードのための要素として使用することができる。天候の影響に対して不感受性であるために、それぞれの標準的な薄膜ソーラーモジュールが必要とする封入は選択された実施例では、生じる電流の誘導のためにも使用されるケーシング２０４および前置されたガラスプレート２０５により実現されており、これは中空部を充填する透明なプラスチック２０６（たとえばエポキシもしくはプラスチック樹脂）により充填されている。このコンセントレータモジュール２０３は、前置されたガラスプレート２０５の内側２０７に配置されており、かつ個々のコンセントレータ２０８を有し、該コンセントレータはその配置において、個々のソーラーセル２０１の配置に合わせて調整されている。選択される実施例ではこれはストリップ状の半凸形のレズであり、該レンズは内側のガラスプレート２０５上に接着されている。コンセントレータの作用を説明するために図６を参照する。
【００３０】
図４から、直線的に構造化されたソーラーセル３０１を透明なサブストレート３０２上に有し、かつ追跡可能な、直線的に焦点を合わせるコンセントレータレンズ３０４からなるコンセントレータモジュール３０３を「ソーラーブラインド」の形で有する、部分的に透明なソーラーモジュール３００の実施例が見て取れる。ソーラーセル３０１は、別個に懸架しているブラインド状のコンセントレータモジュール３０３の後ろに設置されている。これはソーラーモジュール３００中のストリップ状のソーラーセル３０１と同様に多数の薄板状の、直線的に焦点を合わせるコンセントレータレンズ３０４からなる。それぞれのコンセントレータレンズ３０４は、その両端で２つの脚片が設けられた懸架点３０５により２つのガイドロッド３０６に固定されており、ガイドロッドは自体、ガイドスリット３０７中で末端ブロック３０８へと延びている。末端ブロック３０８の位置はソーラーモジュール３００に対して固定されており、このことによりコンセントレータレンズ３０４の個々の調整は省略される。ガイド部３０６は、ガイドスリット３０７中で可動のくさび型ブロック３０９を１回押すことによって位置を変える。このことによりコンセントレータレンズ３０４は、種々の光の入射の際にソーラーセル３０１に対する正確な調整を保証するレーンに従っている。光の入射は図４の上部の（ａ）および下部の（ｂ）において２つの異なった入射角に関して点線で示した光線３１０により示されている。第一に、この種の光濃度は特に、コンセントレータのソーラーモジュールへの組み込みが困難であるスーパーストレートセルにとって適切であり、かつ第二に、記載の種類の懸架によってコンセントレータのレンズ３０４の傾斜角のみでなく、その重点位置もまた正確に追跡されることに注目すべきである。この追跡のための位置信号は、容易な方法でソーラーセル３０１の電流タップから得られる。この実施例の場合、ソーラーセル３０１の水平な構造化の形は直線状でなくてはならず、従って正確な照度は、コンセントレータのレンズ３０４により保証される。しかし所望の形状の濃縮挙動に応じて、ソーラーセル：フリースペースのパルス比は２：１とは異なるものを選択することができる。
【００３１】
図５は、変更可能な陰を作る、部分的に透明な、水平に構造化された組合せソーラーモジュール４００を、上部の（ａ）では平面図を、下部の（ｂ）では断面図を示す。組合せソーラーモジュール４００は、硬質ソーラーセル４０２により透明なサブストレート４０３上に構成されている、位置が固定されたソーラーモジュール４０１と、位置が固定されたソーラーモジュール４０１の上部に配置された、ストリップ状のマスク４０５上に実現されている、位置を変更することができるソーラーモジュール４０４からなる。マスク４０５上で調製されたソーラーセル４０６はフレキシブルな、透明なコンタクトシート４０７により、ストリップ状のソーラーセル４０６の前面および裏面の間で相互に電気的に直列接続されている。コンタクトシート４０７は透明で導電性の酸化物により大きな面積で金属化されている。このことによりコンタクトシート４０７は窓の全幅にわたって敷設されているので、一方ではよりわずかな直列抵抗損失が生じ、かつ他方ではフレキシブルなソーラーモジュール４０４の高められた機械的安定性が生じる。接続コンタクトシート４０７はそれぞれ円筒体４０８の端部で巻き取られており、該円筒体は同時に外側への電気的な供給の機能も果たす。円筒体４０８はフレーム部材４０９に懸架されており、かつ外部から回転させることができるので、フレキシブルなソーラーモジュール４０４は横へ移動する。このことにより選択的に位置が固定されたソーラーモジュール４０１はガラスサブストレート４０３上で影を作り、このことにより窓は電流発生が少ないときに全体的に半透明となる。別の場合では位置を変更可能なソーラーセル４０６は、位置が固定されたソーラーモジュール４０１の硬質ソーラーセル４０２の間に位置決定され、このことにより窓は完全に不透明になり、かつ電流発生は最大になる。この実施例によりソーラーセル４０２、４０６は必ずしも直線状のストリップとして構成されている必要はなく、その面が一般的な周辺条件に相応し、かつこの適用事例のために付加的にさらに一致する限り、美学的な観点によって構造化されていてもよい。この箇所でなお、スーパーストレートを使用する場合、位置を変更することができるソーラーセルは位置が固定されたソーラーセルの下に配置されていることに言及しておく。
【００３２】
コンセントレータは選択された実施例において、ソーラーセルに対して比較的わずかな間隔の場合、わずかな光濃度が認容可能であるのみであり、しかしこのことはそれにもかかわらず薄膜ソーラーセルのために、平均的な効率の決定的な改善をもたらす。図６では光濃縮に依存する黄銅鉱ソーラーセルの効率の典型的な測定曲線が記載されており、これに基づいて３つの特徴を挙げることができる：
１．夏の昼間の平均的なスペクトル放射強度は国際的にＩＥＣ規格９０４−３（１９８９年）によるＡＭ１．５グローバルスペクトルによりほぼ一致する。我々の緯度では、一方では夏と冬との間で、かつ他方では交互の晴雲によって、光強度が１０倍まで変化することができる光比が支配的である。従ってソーラーセルは稼働中にＡＭ１．５グローバルにより全体的に予測される約１０％〜１００％の放射強度にさらされる。
【００３３】
２．薄膜ソーラーセルの放射強度に対するエネルギー効率ηは、わずかな放射強度での稼働が不利であるように変化する。従って図５に示されているソーラーセルの場合、ＡＭ１．５グローバル（Ｃ＝１）での放射においてη＝９．２％のエネルギー効率が測定されるが、しかしこの放射の１０％（Ｃ＝０．１）の場合、η＝６．５％のエネルギー効率にすぎない。このソーラーセルの最適な効率η＝９．５％は、濃度Ｃ＝２〜３ではじめて達成される。
【００３４】
３．わずかな幾何学的濃縮係数Ｃｇを有する光コンセントレータを使用することにより、稼働中に予測される放射強度を薄膜ソーラーセルにとって有利な範囲にシフトさせる。図６では３つの可能な濃縮係数Ｃｇ＝１、３、６が記載されており、光の入射が標準太陽ＡＭ１．５グローバルの１０％〜１００％の光の入射の場合に、すでにこの典型的なソーラーセルの平均的なエネルギー効率のＣｇ＝６を有する６倍の光濃度ですでに、常にη＝８．８％より大きい、つまりこのセルを用いて達成することができる最大効率９．７％の９０％を上回ることが明らかである。ソーラーセル特性の最適化の増大（直列抵抗の低下）と共に、最大値がより高い濃度へとシフトすることが期待される。
【００３５】
従って全体的に見ると、１〜１０の数値範囲の幾何学的な濃縮係数Ｃｇを有するコンセントレータの使用は有利である。その際、多くの場合、すでに幾何学的な濃度Ｃｇ＝６は、最適な効率を保証するために全く十分である。この低い値は、特に安価な黄銅鉱セルのためのプラスチックのフレネルレンズの使用を興味深いものにする。この場合、０．５〜５ｃｍ２の典型的な大きさのソーラーセルは、フレネルレンズの焦点に正確に合わず、その約０．５ｃｍ前方にあるので、ソーラーセルの照度は均一である。濃度の上昇のための別の措置はたとえば製造において、Ｓｉ−もしくはＧａＡｓ−セルのために必要とされる高価な二次コンセントレータが、非晶質もしくは多結晶もしくは微結晶のソーラーセルのためには不要であることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  サブストレートセルのための本発明による製造方法の工程を示す図。
【図２】  スーパーストレートセルのための本発明による製造方法の工程を示す図。
【図３】  コンセントレータモジュールを有するサブストレートセルからなる本方法により製造されるソーラーモジュールを示す図。
【図４】  ２つの位置においてブラインド形のコンセントレータモジュールを有するサブストレートセルからなる本方法により製造されるソーラーモジュールを示す図。
【図５ａ】  暗さを変えることができるサブストレートセルからなる、本方法により製造されるソーラーモジュールの平面図。
【図５ｂ】  暗さを変えることができるサブストレートセルからなる、本方法により製造されるソーラーモジュールの断面図。
【図６】  コンセントレータモジュールの効果のグラフを示す図。
【符号の説明】
１００  マスク
１０１  中実面
１０２  中空面
１０３  接続部
１０４  サブストレート層
１０５  金属層
１０６  裏面電極
１０７  開放部
１０８  重複部
１０９  半導体層
１１０  吸収層
１１１  表面層
１１２  表面電極
１１３  接続されていないソーラーモジュール
１１４  接続されていない薄膜ソーラーセル
１１５  ソーラーモジュール
１１６  ソーラーセル
１１７  分離部
１１８  吸収層ストリップ
１１９  分離領域
１５０  マスク
１５１  スーパーストレート
１５２  表面層
１５３  表面電極
１５４  半導体層
１５５  吸収層
１５６  重複部
１５７  開放部
１５８  構造化トレンチ
１５９  金属層
１６０  裏面電極
１６１  ソーラーモジュール
１６２  薄膜ソーラーセル
２００  ソーラーモジュール
２０１  水平に構造化されたソーラーセル
２０２  透明なサブストレート
２０３  コンセントレータモジュール
２０４  ケーシング
２０５  ガラスプレート
２０６  透明なプラスチック
２０７  内側
２０８  コンセントレータ
３００  ソーラーモジュール
３０１  ソーラーセル
３０２  透明なサブストレート
３０３  コンセントレータモジュール
３０４  コンセントレータのレンズ
３０５  懸架点
３０６  ガイドロッド
３０７  ガイドスリット
３０８  末端ブロック
３０９  くさび型ブロック
３１０  光線
４００  組合せソーラーモジュール
４０１  位置が固定されたソーラーモジュール
４０２  硬質ソーラーセル
４０３  透明なサブストレート
４０４  位置が変更可能なソーラーモジュール
４０５  マスク
４０６  フレキシブルなソーラーセル
４０７  コンタクトシート
４０８  円筒体
４０９  フレームエレメント
【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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