(57)【要約】  負の端子（５）及び正の端子（６）と、光起電力モジュール（１）の負及び正の端子（５、６）に接続されたｍ個のサブモジュール（２）の並列接続（３、４）とを備えている光起電力モジュール。ｍ個のサブモジュール（２）がそれぞれ、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル（９）のストリングを備えており、各サブモジュール（２）のｎ個のセル（９）がアレイとして配置される。直列接続されたｎ個のバックコンタクトセルの各ストリングのための並列接続（３、４）及び接続線が、導電性バックシートに形成され、導電性バックシートが、並列接続（３、４）のための指定領域（７）を備えており、指定領域（７）が、各対応するサブモジュール（２）の縁部に対応する。【選択図】  図１
2017513228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の端子（５）及び正の端子（６）と、光起電力モジュール（１）の前記負の端子及び前記正の端子（５、６）に接続されたｍ個のサブモジュール（２）の並列接続（３、４）とを具備する光起電力モジュールであって、
前記ｍ個のサブモジュール（２）がそれぞれ、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル（９）のストリングを備えており、
前記サブモジュール（２）の各々の前記ｎ個のバックコンタクトセル（９）がアレイとして配置されており、
直列接続された前記ｎ個のバックコンタクトセル（９）の各ストリングのための前記並列接続（３、４）及び接続線（８）が、導電性バックシートに形成されており、前記導電性バックシートが、前記並列接続（３、４）のための指定領域（７）を備えており、前記指定領域（７）が、対応する前記サブモジュール（２）の縁部に対応する、光起電力モジュール。
【請求項２】
前記サブモジュール（２）の各々が実質的に正方形のフットプリントを有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項３】
ｎが少なくとも１６、例えば６４である、請求項１又は２に記載の光起電力モジュール。
【請求項４】
ｍが少なくとも４、例えば１５である、請求項１、２、又は３に記載の光起電力モジュール。
【請求項５】
前記並列接続（３、４）が前記サブモジュール（２）の交差指型接続から成る、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項６】
前記バックコンタクトセル（９）が長方形である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項７】
前記導電性バックシートが単一の導電性バックシート（１１）である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項８】
前記単一の導電性バックシート（１１）が前記接続線（８）を備えており、絶縁スクライブ（１２）を使用するものである、請求項７に記載の光起電力モジュール。
【請求項９】
前記導電性バックシートが、第１の導電性バックシートと、第２の導電性バックシートとを備えており、前記並列接続（３、４）が、前記第１の導電性バックシートによって形成されており、直列接続された前記ｎ個のバックコンタクトセル（９）の各ストリングのための前記接続線（８）が、前記第２の導電性バックシートに形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１０】
前記第１の導電性バックシートが蛇行パターンを備えており、前記第２の導電性バックシートが交差指型パターンを備えている、請求項９に記載の光起電力モジュール。
【請求項１１】
前記光起電力モジュール（１）がサブモジュール（２）の３×５アレイを備えている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１２】
前記サブモジュール（２）の各々が、直列接続されたセル（９）の８×８アレイを備えている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１３】
前記サブモジュール（２）の各々が、単一のウェハから得られた４×４のセル（９）の４つのサブアレイを備えている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１４】
前記バックコンタクトセル（９）が、例えばＶｂｄ≧−８Ｖという低い破壊電圧Ｖｂｄを有するタイプのものである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１５】
前記ストリングの各々が２本以上のサブストリング（１１）を備えており、バイパスダイオード（１２）が、前記２本以上のサブストリング（１１）それぞれに並列接続されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【請求項１６】
前記バイパスダイオード（１２）が表面実装デバイス型のものである、請求項１５に記載の光起電力モジュール。
【請求項１７】
前記ｍ個のサブモジュール（２）が、非長方形状を有するアレイとして配置されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光起電力モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負の端子と正の端子とを具備する光起電力（ＰＶ）モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００９／１３４９３９号は、モノリシックモジュールアセンブリ技法を使用して製造された光起電力モジュールを開示している。光起電力モジュールのセル（「電池」ともいう）が６×１０アレイに配置され、非直線の円形経路によって相互接続される一実施形態が開示されている。
【０００３】
国際公開第２０１０／１３５８０１号は、遮光保護機能が実装された光起電力モジュールストリング構成を開示している。導体及びバイパスダイオードが、光起電力モジュールの周縁部に設けられており、電池の鎖状配列（以下「ストリング」という）に接続されている。
【０００４】
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｓｏｌａｒ  Ｐｔｙ  ＬｔｄからＳｌｉｖｅｒの商標名で市販されているさらなる既知の光起電力モジュールは、複数の小さい長方形セルを備えており、そのうちの多くが並列に接続されており、バイパスダイオードを使用せずに影発生時の性能を改良する。セル間の並列及び直列接続は、セル間に位置決めされた相互接続バス設定によって得られ、したがっておもて面領域表面を使用し、モジュールの全体的な効率を低下させる。
【０００５】
国際公開第８９／０５５２１号は、光起電力モジュールを開示しており（例えば図１、図３、及び図４参照）、この光起電力モジュールは、サブモジュールを相互接続する銅からなるバスバー又はストリップの形態での並列接続を有し、サブモジュールはそれぞれ、直列接続された太陽電池を備えている。サブモジュール内の太陽電池は、例えば、銅ストリング又はリボンを使用して相互に接続される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、特に（部分的）遮光時の性能に関して改良された光起電力モジュールを提供することを求めるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上に定義された光起電力モジュールであって、光起電力モジュールの負及び正の端子に接続されたｍ個のサブモジュールの並列接続を有し、ｍ個のサブモジュールがそれぞれ、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセルのストリングを備えている、光起電力モジュールが提供される。各サブモジュールのｎ個のセルがアレイとして配置され、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセルの各ストリングのための並列接続及び接続線が導電性バックシート（例えば導電箔）に設けられ、導電性バックシートは、並列接続のための指定領域を備えており、指定領域は、各対応するサブモジュールの縁部に（少なくとも）対応する。バックコンタクトセルは、接続がすべてセルの裏面で利用可能である様々なタイプのセルでよく、限定はしないが以下のものを含む：メタルラップスルー（ＭＷＴ）、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）、交差指型バックコンタクト（ＩＢＣ）セル、及びセルの裏面のレベルにおもて面の導体を接続するためにセルの側縁部が使用されるセル。本発明の実施形態は、光起電力モジュールの導電性バックシートにあるセル間の相互接続を（部分的に）実現することを可能にし、これは、動作中にも製造中にも効率を高める。
【０００８】
添付図面を参照して、いくつかの例示的実施形態を使用して本発明を以下でより詳細に論じる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による光起電力モジュール（の裏面）の一実施形態を示す図である。
【図２】指定された並列接続領域を有する図１の光起電力モジュールの裏面を示す図である。
【図３】本発明のさらなる実施形態によるサブモジュールの概略図である。
【図４ａ】サブモジュールに関する代替接続実施形態の概略図である。
【図４ｂ】サブモジュールに関する代替接続実施形態の概略図である。
【図５ａ】様々な形状を有する本発明の光起電力モジュールの実施形態を示す図である。
【図５ｂ】様々な形状を有する本発明の光起電力モジュールの実施形態を示す図である。
【図５ｃ】様々な形状を有する本発明の光起電力モジュールの実施形態を示す図である。
【図５ｄ】様々な形状を有する本発明の光起電力モジュールの実施形態を示す図である。
【図６】本発明の光起電力モジュールの一実施形態の二重箔実施形態を示す図である。
【図７】本発明の光起電力モジュールのさらなる代替実施形態の概略電気図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態で使用される導電性バックシートの概略図である。
【図８ｂ】図８ａの導電性バックシートを使用するサブモジュールの概略図である。
【図９ａ】本発明のさらなる実施形態によるＰＶモジュールの概略平面図である。
【図９ｂ】図９ａのＰＶモジュール実施形態のサブモジュールの概略平面図である。
【図９ｃ】図９ａのＰＶモジュールに対するさらなる代替実施形態の概略平面図である。
【図９ｄ】図９ａのＰＶモジュールに対するさらなる代替実施形態の概略平面図である。
【図１０】本発明のさらなる実施形態によるＰＶモジュールの概略平面図である。
【図１１】図１０のＰＶモジュールの４つのサブモジュールを有する基本ブロックの直列接続の詳細図である。
【図１２】サブモジュールの直列接続の代替実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、バックコンタクトセルを使用するときに特定の特徴及び機能を利用する改良された光起電力モジュール、又は導電性バックシート技術に基づくより全般的な光起電力モジュールを提供することを狙いとする。図１は、３×５アレイでの１５個のサブモジュール２（番号１〜１５を付されている）のアレイを備えている、本発明の一実施形態による光起電力モジュール１（の裏面）の一実施形態を示す。より全般的には、負及び正の端子５、６に接続されたｍ個のサブモジュール２の並列接続３、４（例えばバス設定リードとして実装される）が形成されている。負の端子（又はアダプタ）５は、並列接続３に接触するように形成され、正の端子（又はアダプタ）６は、並列接続４に接触するように形成される。本発明のＰＶモジュール１のこの３×５アレイは、通常は６×１０のＰＶセルの組合せを有する一般的なＰＶパネルと同様のサイズでよいことに留意されたい。
【００１１】
本発明の実施形態では、サブモジュール２は、直列接続されたバックコンタクトセル９のストリングを備えている（以下の図３も参照）。各サブモジュール２のｎ個のセル９がアレイとして配置され、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル９の各ストリングのための並列接続３、４及び接続線８が導電性バックシートに形成され、導電性バックシートは、並列接続３、４のための指定領域７を備えており、指定領域７は、各対応するサブモジュール２の縁部に対応する。指定領域７の可能な実施形態は、図２の概略図に示されている。導電性バックシートでの指定領域７の使用は、光起電力モジュール１の導電性バックシートにあるセル９間の相互接続を（部分的に）実現することを可能にし、このことは、動作中にも製造中にも効率を高める。例えばカプセル材によって提供される絶縁層が、（必要とされる正及び負の接続を除いて）セル９の裏面と導電性バックシートとの間に存在するので、この相互接続を実現することができる。さらに、絶縁及び保護層が、例えば有機表面保護層（ＯＳＰ）又はクロム酸亜鉛層などの形態で、導電性バックシートの上に存在することもある。
【００１２】
さらなる実施形態では、各サブモジュール２は、実質的に正方形のフットプリント（若しくは全表面領域）、又はさらには正確な正方形のフットプリントを有する。サブモジュール２の領域がより正方形であればある程、細長い影に対する光起電力モジュール１の影耐性が良く、影の長さの方向は、３６０度にわたってランダムに分散される。
【００１３】
上の特徴の組合せは、従来技術のＰＶモジュールのようにバイパスダイオードを必要とせず、それでも（部分的）遮光条件下で優れた性能を示す光起電力モジュール１を実現することを可能にする。サブモジュール２の領域がより正方形であればある程、光起電力モジュール１の影耐性が良いと推定される。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、光起電力モジュール１は、導電箔技術に基づいてバックコンタクトセル（又はミニセル）９を備え、ここで、ミニセル９はストリングとして直列接続されており、ストリングは並列接続されている。その結果、「建物一体型ＰＶ／建物据付型ＰＶ」（ＢＩＰＶ／ＢＡＰＶ）市場に非常に適した、外観及び雰囲気の良い、影耐性のある光起電力モジュール１となる。上記のこれらのモジュール１はバイパスダイオードを必要とせず、このことは、コストを節約し、バイパスダイオードボックスの必要をなくし、したがって屋根一体型用途に関して自由度をより大きくする。さらに、パネルアーキテクチャはモジュール式であり、多数の異なるモジュール形状（Ｌ字形、Ｕ字形、Ｏ字形）を可能にし、その一方で、出力電圧を例えば３２Ｖに標準化することができ、この電圧に関して最適化されたＤＣ−ＤＣ変換器／マイクロインバータの開発を可能にする。また、本発明の実施形態におけるストリングは、正方形領域を占有する蛇行形状を有するので、ＰＶモジュールは、一般に、任意の長さ方向を有する細長い影パターンの影響を受けにくい。
【００１５】
代替構成では、パターン形成された導電箔に取り付けられたバックコンタクトセル９を備えている光起電力パネル（又は光起電力モジュール１）が提供され、ここで、箔のパターンは、導電箔サブパターン（接続線８、以下の図３の説明参照）によって数組の太陽電池９が（サブモジュール２を形成する）ストリングとして直列に相互接続されるようなものであり、これらのストリング（又はサブモジュール２）は、導電箔の主パターンによって並列に接続される。ストリング（又は直列接続されたセル９）は蛇行形状を有し、（サブモジュール２を形成する）各ストリングが正方形領域を占有する。主導電箔パターンは交差指形状を有し、すなわち、並列接続３、４の導電経路は部分的に並列に延びている。
【００１６】
さらなる代替構成では、導電箔に取り付けられたバックコンタクトセル９をモジュール式構成で備えている光起電力パネル（又は光起電力モジュール１）が提供され、ここで、各モジュール構成要素（又はサブモジュール２）が、複数のセルの直列相互接続（すなわちセル９のストリング）を備えており、ストリングの端子は、（並列接続３、４の一部としての）少なくとも２つの導電箔リードのうちの２つに接続される。ストリングは、蛇行形状を有し、正方形領域を占有する。各モジュール構成要素２を、少なくとも１つの隣接するモジュール構成要素２に接続し、以て並列接続３、４を形成することができる。ここで、並列の導体３、４が箔に組み込まれて、複数の光起電力セル９の一部（サブセット）の下に位置される。
【００１７】
図２の概略図に一例が示されている１群の実施形態において、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル９の各ストリングのための並列接続３、４、及び接続線８が、単一の導電性バックシートに形成されている。単一のバックシート（又はさらには二重箔バックシート、以下の図７参照）とバックコンタクトセル９とを使用して、セル９のおもて面での相互接続によって引き起こされる遮光がなく、光起電力モジュール２のおもて面領域のできるだけ多くの部分を生産力のあるものにすることが可能である。
【００１８】
図２においても、並列接続３、４は、交差指型導体として示されている。さらなる実施形態では、導電性バックシートは、単一の導電性バックシート１１である。適切なレイアウトを使用すると、サブモジュール２間の並列接続３、４は、サブモジュール２を形成するセル９の（直列）接続線８と干渉しない。そのような単一の導電性バックシート１１は、図８ａの概略図により詳細に示されている。単一の導電性バックシート１１は、接続線８を備えており、絶縁スクライブ１２を使用し、絶縁スクライブ１２は、例えばエッチング又は他のスクライブライン技法を使用して単一の導電性バックシート１１に形成されている。図８ｂには、それぞれ正及び負のバックコンタクト９ａ、９ｂを有する正方形状のセル９を含むサブモジュール２の全体が示されている。図８ａにおいて、接続線８の大半もセル９と同様に正方形であることが明らかである。しかし、この実施形態でも、指定領域７がサブモジュール２の縁部に設けられており、並列接続３、４のための空間を確保するようになっている。これは、正及び負のバックコンタクト９ａ、９ｂへの接続が依然として可能であることを保証しつつ、単に接続線８のいくつかを少し小さくする（接続線８’として示されている）によって可能である。
【００１９】
本発明のＰＶモジュール１のさらなるいくつかの代替実施形態が図９ａ〜ｄに概略的に示されており、ここで、セルの直列接続線８は、単一の導電性バックシート１１のアイランド形状の部分に形成されている。
【００２０】
図９ａは、３×５構成のサブモジュール２を有するＰＶモジュール１全体の平面図を示す。単一の導電性バックシート１１が設けられており、この導電性バックシート１１は、正の区域と負の区域に分割され、絶縁スクライブ１２によって分離及び絶縁されたそれぞれの並列接続３、４を形成する。この分割は、各サブモジュール２を正の区域（並列接続３）と負の区域（並列接続４）との両方に接続することができるようなものである。
【００２１】
図９ｂは、導電性バックシートの左上のサブモジュール部分の平面図を示し、サブモジュール２を形成する８×８のセル９と、そのそれぞれの直列接続線８とを示す。また、この特定のサブモジュール２に重なる正の区域３及び負の区域４の一部も示されている。絶縁配線アイランド８ａが単一の導電性バックシート１１に形成され、直列接続線８も単一の導電性バックシート１１に形成されるようにする。この構造は、図９ａに示されているようなＰＶモジュール１のサブモジュール２それぞれに関して提供することができる。
【００２２】
したがって、この群の実施形態では、十分な絶縁配線アイランド８ａを単一の導電性バックシート１１に形成して、直列接続線８を使用して局所ストリング配線チェーンを形成することが可能である。配線アイランド８ａ外の単一の導電性バックシート１１の残りの部分は、並列接続３、４を形成するために利用可能である。次いで、図９ｂに示されているように、サブモジュールのストリングのそれぞれ最初及び最後のセル９にあるセル端子９ａ、９ｂを使用して、サブモジュール２を並列接続３、４に接続することができる。
【００２３】
図９ｃ及び図９ｄは、ＰＶモジュール１の３×３サブモジュール（図９ｃ）及び２×５サブモジュール（図９ｄ）に関する単一の導電性バックシート１１の正及び負の区域３、４のさらなる代替構成を示す。
【００２４】
図９ａ〜９ｄの実施形態では、各サブモジュール２の正及び負の端子９ａ、９ｂは、サブモジュールの向かい合う隅部の末端に設けられている（図９ａ、図９ｃ、及び図９ｄに示されている実施形態でのサブモジュール２の隅部の「ドット」９ａ、９ｂ）。さらなる実施形態では、サブモジュール２は、バックコンタクトセル９それぞれの正及び負の端子９ａ、９ｂが互いに比較的短い距離（例えばサブモジュール２の長さ寸法の半分以内）でグループ化されるように、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル９のストリングを適切に選択して向きを定めることによって設計することができる。次いで、グループ化された正及び負の端子９ａ、９ｂを、例えば各サブモジュール２の中央部分に、又は各サブモジュール２の隅部に位置決めすることができる。
【００２５】
一実施形態では、ウェハは、１６個の（ミニ）セル９にダイシングされ、これらのセル９が、直列に接続されてサブモジュール２を形成する。グループ化された正及び負の端子９ａ、９ｂがサブモジュール２の隅部にあるとき、特定の箔ストリング経路２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄを使用することが可能であり、これらの箔ストリング経路は、適切に組み合わされるときに、導電性バックシート１１の効果的なレイアウトのために４ユニットモジュールの基本ブロックとしてグループ化することができ、ここで、基本ブロックの正及び負の端子９ａ、９ｂは、左又は右にアクセス可能であり、それぞれ、正の端子９ａ及び負の端子９ｂの取り得る２つの向きを有する。このことは、図１０に示されている実施形態で概略的に示されており、図１０もやはり、各対応するサブモジュール２の縁部を少なくとも覆う指定領域７での並列接続３、４の区分を示し、並列接続３、４は、スクライブライン１２によって分離されている。ＰＶモジュール１の６×１０サブモジュール２の構成は、破線によって示されている３×４の基本ブロック（Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄ−Ｃ−Ｄ）を有し、各基本ブロックが、負及び正の端子９ａ、９ｂの特定の構成を有する。
【００２６】
図１１は、特定のストリング経路（この場合には、２つのストリング経路２Ｃ及び２つのストリング経路２Ｄ）をそれぞれ有する（破線によって示されている）４つのサブモジュール２の構造を詳細に示し、この構造は、図１０に示されている実施形態の第２行、第１列の基本ブロックである。ここでも、セル９の直列接続は、導電性バックシート１１のアイランドに形成された接続線８によって形成される。図示されている構成では、４つのストリングパターン（Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ｄ）が与えられ、それぞれ並列接続３、４に接続された１つの正の端子９ａ及び１つの負の端子９ｂを残す。この場合の接続線８は、正と負の隣合うセル９間での、導電性バックシート１１の一部としての単純な直線状の接続ストリップである。
【００２７】
図１１のより詳細な図では、各セル９が、対角パターンで３つの端子９ａ、９ｂを設けられていることが示されており、中央の端子は外側の端子とは逆の極性である。このことは、例えば図１１の実施形態に示されているように、各サブモジュール２に関する非常に効率の良いストリング経路を提供することを可能にする。また、ウェハをセル９にダイシングする前と後のフットプリント又はメタライゼーションパターンを、ＰＶモジュール１全体にわたって等しく保つことを可能にする。また、ダイシングされた各ウェハ（１６個のセル９）を、同じ向きで（及び１６個のセル９の別の組のすぐ隣りに）導電性バックシート１１に配置することができる。
【００２８】
図１２に、４×４のセル９を有するサブモジュール２のさらなる可能な実施形態が示されており、ここで、直列接続線８、８’は、２つの異なる変形形態（曲がったストリップ８又はフォーク形状の接続線８’）で、凹形状の接続線８、８’として提供されている。これは、このタイプのストリング経路２Ａの右下隅で利用可能な正及び負の端子９ａ、９ｂで終端する非常に効率の良いストリング接続をもたらす。一般に、直列接続線８に関して凸形状が使用され（例えば図１１の実施形態を参照）、接続された端子間の領域全体が、導電性バックシート１１に形成される。一方、凹形状の相互接続線８は、接続された端子間の導電性経路の一部ではない導電性バックシート１１の一部を構成する。
【００２９】
また、基本ブロックを形成する４つのサブモジュール２の特定の構造は、（必要な場合にはセル９の直列接続に平行に）バイパスダイオードを接続するのに非常に効果的且つ効率的である。さらに、それぞれの正及び負の端子９ａ、９ｂを使用して、１６個のセル９のあらゆるストリングのための１つのバイパスダイオードを含むことも可能にする。これは、バイパスダイオードへのトラックができるだけ短く保たれるというさらなる利点を有する。また、ケース型ダイオード、バックコンタクトを有するウェハ型、又はおもて面及び背面コンタクトを有するウェハ型など、異なるタイプのバイパスダイオードを使用することも可能にする。
【００３０】
図３は、本発明による例示的なサブモジュール２の構成をより詳細に示す。ここでも、並列接続３、４、及びこれらの並列接続のための指定領域７が示されている。この実施形態では、サブモジュール２は、バックコンタクトを有するセル９の８×８アレイを備えている。セル９の直列接続が、単一の導電性バックシートの一部としてシリアル配線を使用して提供されている。図４ａは、直列接続されたｎ個のセル９の各ストリングのための負の端子９ａ及び正の端子９ｂを有する、この実施形態でのセル９の（行毎の）蛇行パターンを示す。図４ｂは、より小さい様々な向きの蛇行を有するパターンでの、直列接続されたセル９のストリングに関する代替構成を示す。特に、サブモジュール２に関する並列接続３、４を使用するときに正及び負のストリング端子の正確な取付位置が変わることがあることを念頭に置いて、さらなる代替実施形態が利用可能である。例えば、図２の実施形態を使用するとき、接続は、直列接続されたセル９の最上行及び最下行のどこでもよい。
【００３１】
図１及び図２に示されているものなど本発明の例示的実施形態では、光起電力モジュールは、１５本のストリング（サブモジュール２）を備えており、各ストリングが正方形領域を占有する。例えば、ストリングは、６４個のセル９を８×８アレイで備えており、ここで、１５．６×１５．６ｃｍ２の正方形又は略正方形ウェハから１６個の電池が切り出されている。あらゆる正方形領域ストリングが、光起電力モジュール１のモジュール構成要素を表す。
【００３２】
さらなる実施形態では、ｍ個のサブモジュール２が、非長方形状を有するアレイに配置される。各正方形領域ストリング２が存在するか否かに応じて、複数の光起電力モジュール形状が可能である。これは、２１５個の複数の光起電力モジュール形状が可能であることを示唆する。回転及び鏡映対称性を考慮に入れると、この数は、２１３＝８１９２個の可能な光起電力モジュール形状となる。必要であれば並列接続３、４の修正された引き回しを含むそれらのいくつかの例が、図５ａ〜５ｄに概略的に示されている。図５ａは、左上の２つのサブモジュール２が削除されている変形形態を示し、隅部の窪みを有する光起電力モジュール１を成す。図５ｂは、複数のサブモジュール２が省かれている変形形態を示し、光起電力パネルの左上隅での階段形状を成す。図５ｓは、光起電力モジュール１の左縁部で２つのサブモジュール２が省かれており、例えば、煙突など建築要素の周りへの配置を可能にする実施形態を示す。図５ｄは、中央のサブモジュール２の１つが省かれており、その中にアパーチャを有する光起電力モジュール１を形成するさらなる実施形態を示す。前述したようにさらなる修正形態が可能であり、図示されている形状及び実施形態に限定されない。サブモジュールの他のタイプのアレイを使用するとき、光起電力モジュール１のさらなる形状及びサイズを得ることができることに留意されたい。
【００３３】
より一般的には、直列接続されたｎ個のセル９のストリングを１本又は数本有する光起電力モジュール１が提供されてよく、ここで、ｎは少なくとも１６、例えば６４である。これは、各ストリングが１６又は６４個のセルを含むので、十分に小さいセルが使用され、本発明の並列及び直列構成を使用することを可能にし、バイパスダイオードの必要性をなくすことを示唆する。このために、さらなる実施形態では、光起電力モジュールが、ｍ個のサブモジュール２を備え、ここで、ｍは少なくとも４、例えば１５である。
【００３４】
さらなる実施形態では、光起電力モジュールで使用される個々のセル９は長方形でよいが、そのストリングによって形成されるサブモジュール２は実質的に正方形のままであることに留意されたい。サブモジュール２が正方形領域を占有するが、長方形セル９を備えている一実施形態は、ストリング毎により高い電圧、したがってまたより高いモジュール電圧を実現するという狙いで提供することができる。実質的に正方形（すなわち幾分長方形）の領域を占有するサブモジュール２を有する実施形態が提供されてもよく、やはり長方形又は正方形のセル９を備えている。そのような実施形態は、サブモジュール２の細長い辺に沿って、比較的多くのバス設定を実現する。
【００３５】
さらなる１群の実施形態では、導電性バックシートは、第１の導電性バックシートと、第２の導電性バックシートとを備えており、並列接続３、４は、第１の導電性バックシートによって形成されており、直列接続されたｎ個のバックコンタクトセル９の各ストリングのための接続線８は、第２の導電性バックシートに形成されている。これは、図６の光起電力モジュールの部分図に示されている。第２の導電性バックシートを形成して６４個のセル９を相互接続する微細な蛇行パターンの形状での接続線８が示されている。第１の導電性バックシートは、この第２の導電性バックシートに重なり、ｎ個の直列接続セル９の各ストリングの端子端部９ａ、９ｂを除いて第２の導電性バックシートから絶縁される。したがって、第１の導電性バックシートは、一種の交差指型接続層として提供され、第２の導電性バックシートは、接続線の蛇行パターンとして提供される。当然、第１及び第２の導電性バックシートの向き及び引き回しの複数の変形形態が可能であり、例えば、交差指型接続層（第１の導電性バックシート）が、先細りした導電性リードを有していてよい。すなわち、一次箔（第２の導電性バックシート）が、直列相互接続を請け負い、一次箔から絶縁された二次箔（第１の導電性バックシート）が、すべてのサブモジュール２の電流輸送を請け負う。
【００３６】
さらに、絶縁シートが、第１の導電性バックシートと第２の導電性バックシートとの間に設けられてもよく、適切な電気絶縁を保証する。さらなる実施形態では、第１の導電性バックシートはアパーチャを設けられてもよく、アパーチャは、例えば、導電性接着剤などを使用して、第１の導電性バックシートと第２の導電性バックシートとの電気接続を形成することを可能にする。第１の導電性バックシートのアパーチャはまた、３つのコンタクトを有するセル９が関連の電気接続を形成できるようにするために使用されてもよい。例えば、セル９の第１の極性の２つのコンタクトが、第１及び第２の導電性バックシートに接触し、逆極性の第３のコンタクトが、適切な接続線、例えば図６の実施形態の蛇行導体８に接触する。
【００３７】
光起電力セルの（部分）遮光時の挙動をさらに改良するために、さらなる１群の実施形態が提供され、ここで、セル９は、低い破壊電圧Ｖｂｄを有するタイプのものであり、例えば、Ｖｂｄは−８Ｖよりも大きい（Ｖｂｄ≧−８Ｖ。すなわち絶対値で８Ｖ未満）。特定のタイプの光起電力セル９では、例えばメタルラップスルーセル９の金属バイアでショットキー型寄生ダイオード形態を使用する場合、セル設計に本来的に存在する効果又は特徴を使用することができる。非常に低い破壊電圧（Ｖｂｄ）を有するセルを備えている光起電力モジュール１を使用して、バイパスダイオードの必要性をなくすことができる。（絶対値で）低いＶｂｄは、電力がＶｂｄ×Ｉｓｃ（ここでＩｓｃは短絡電流である）によって制限されるので、日陰になったセル９での電力消費を制限する。低い電力消費が、温度上昇がより小さいこと、したがってモジュールの損壊及び発火の危険がより低いことを意味することは明らかである。
【００３８】
モジュールが短絡され、セル９のうち１つのセルが遮光され、このセル９が６４個のセル９のサブモジュールの一部であるとき、遮光されていない６３個のセル９は、典型的には６３×０．６Ｖ≒３８Ｖの電圧を生じさせ、一方、日陰になったセル９は、同じだが負の電圧、すなわち−３８Ｖで動作され、合計０Ｖとなる。その場合、電力消費は、日陰になったセル９で最大１６Ｗ（３８Ｖ×０．５Ａ（典型的な短絡電流Ｉｓｃ））である。これがいわゆるホットスポットで生じる場合、局所的に大きい温度上昇をもたらし、セル９に対する不可逆的な損壊を引き起こすことがある。この状況を防止するために、影になったセル９を含むセル９のサブセットにわたるバイパスダイオード１２は、この状況を防止する。これらの状況下で損壊を防止するために、バイパスダイオード１２がやはり有用であり得る。これは、（日陰になった）セル９が、絶対値で非常に高い破壊電圧（Ｖｂｄ＜−３８Ｖ）を有する状況について成り立つ。日陰になったセル９が、絶対値でより低い破壊を有する、すなわちＶｂｄ＞−３８Ｖである場合には、電力消費は、Ｖｂｄ×Ｉｓｃ＝Ｖｂｄ×０．５によって制限される。Ｖｂｄの絶対値、したがって積Ｖｂｄ×Ｉｓｃが十分に小さい場合には、バイパスダイオード１２を省くことができる。
【００３９】
さらなる１群の実施形態では、バイパスダイオードは、部分的遮光に関してさらに良い性能を実現するために使用される。この群の実施形態では、各ストリングは、２つ以上のサブストリング１１を備えており、バイパスダイオード１２は、２つ以上のサブストリング１１それぞれに並列に接続されている。これは、図７の概略図に示されており、ここでは、電子的な均等形態が１５個のサブモジュール２（ストリング１〜１５）それぞれに関して示されている。各ストリングは、４本のサブストリング１１を備えており、各サブストリング１１が、バイパスダイオード１２によって並列に分路されている。例えば、各サブストリング１１は、１６個の（小さい）セル９の直列接続を備え、その結果、各ストリング２は、計６４個のセル９を有する４本のサブストリング１１を備える。部分的遮光の場合、４つのバイパスダイオード１２により、影響が緩和される。バイパスダイオード１２は、表面実装デバイス（ＳＭＤ）タイプとして具現化されてよく、これは、例えばセル９間でさえ、導電性バックシート（又は導電性バックシート）にバイパスダイオード１２を位置決めすることをさらに可能にする。１６個の小さいセル９しかブリッジされないので、この実施形態でのバイパスダイオード１２は小さい静電容量を有していればよく、したがって、積層される層への容易な組込みを可能にする。代替形態として、平坦なウェハベースのバイパスダイオード１２を利用することができ、これもまた、光起電力モジュール１の設計に集積するのが容易である。
【００４０】
以上、本発明の光起電力モジュールの複数の実施形態を説明してきた。それらはすべて、従来のタイプの光起電力モジュールに勝る改良を示す。
【００４１】
従来のモジュールは、直列に接続された３本のストリングを有し、ここで、各ストリングがバイパスダイオードを有する。これらのモジュールは、最適でない影発生時の挙動を有する。１つのセルの遮光が、１本のストリング全体、すなわち光起電力パネルの３分の１を機能停止させる。３本のストリングにわたって分散された１列での例えば６個のセルの水平方向遮光は、モジュール全体を機能停止させる。さらに、ストリングが占有する領域は細長く、このことが、モジュールを、細長いストリング領域に垂直な長さを有する影の影響を受けやすいものにする。また、バイパスダイオードは、モジュールのコストを増やしている。さらに、バイパスダイオードは、バイパスダイオードボックス（ジャンクションボックス）内に収容される必要がある。一般的に、このボックスはモジュールの裏面に配置され、このことがモジュール用途の制限を生じさせ、例えば、バイパスダイオードボックスのサイズによって、平らな屋根一体型の取付けが妨げられる。
【００４２】
上で説明したように、本発明は、従来のＰＶパネルよりもはるかに良い遮光時の応答を有する、バイパスダイオードを有さないモジュールに関する解決策である。これは、複数のストリングの並列接続に依拠するものでよい。ＰＶパネル応答は、従来のモジュールよりもはるかに良く照光フラクションに比例する。
【００４３】
従来の３つよりも多くのバイパスダイオードを組み込むことが、代替の解決策である。しかし、ここでの難点は、１つ又は複数のバイパスダイオードボックス内にこれらのバイパスダイオードすべてを収容するのがますます難しくなることである。そのような収容は、（１つ又は複数の）バイパスダイオードボックスに向かう多数の導電性リード（バス設定）を必要とする。さらに、バイパスダイオードの数は、バス設定のトポロジーにより制限される（バス設定とタブ設定の交差は複雑であり、バス−タブ絶縁及びより大きいセル間スペーシングを必要とする）。
【００４４】
上で説明したように、特定の１群の本発明の実施形態では、バイパスダイオードは、光起電力セルと共に積層することができる。従来の光起電力モジュールでは、従来の（すなわち９Ａを搬送することが可能である）バイパスダイオードのサイズにより、これは、積層の問題（応力／張力）を生じさせ、光起電力モジュールのコストを増す。特定の１群の本発明の実施形態では、より小さい静電容量の（したがってまたより小さい寸法を有する）多数のバイパスダイオード１２を使用することができるので、これを防止することができる。
【００４５】
一般に、本発明の実施形態は、（小さい）バックコンタクト太陽電池９のストリングの並列接続を有し、ここで、並列導体３、４及び直列接続導体８が、導電箔に集積され、並列導体３、４が、太陽電池９の裏にあり、ＰＶパネルの構造がモジュール式であることを特色とすることができる。
【００４６】
利益は、バイパスダイオードがないためコストがより低いことであり、これは、並列相互接続と、より良い影発生時の性能とによって可能にされる。さらに、光起電力モジュール１のモジュール設計は、すべての種類のモジュール形状を可能にする。これは、異なるパネル形状（Ｌ字形、Ｕ字形、Ｏ字形など）を有する屋根の被覆を可能にし、煙突などの障害物の近く／周りでの位置決めを可能にする。明らかに、これは、屋根被覆の自由度を大幅に高め、建物の美観を向上させる。今日、美観目的で屋根（又は他の領域）を埋め尽くすためにダミーモジュールが使用されることが多いが、ダミーモジュールは電力を発生させない。本発明は、そのような屋根からの、より多くの、且つより効率の良い電力発生を可能にする。本発明の光起電力モジュール１のアーキテクチャは、モジュール１の形状又はサイズに関係なく、標準化された電圧（例えば３２Ｖ）に関して調整することができ、この特定の電圧に関して最適化されたＤＣ−ＤＣ変換器又はマイクロインバータを可能にする。
【００４７】
例えばはんだや導電性接着剤などを使用するそれ自体知られている様式でセル９を導電性バックシートに取り付けることができることに留意されたい（まだ公開されていない、本出願人の国際出願ＰＣＴ／ＮＬ２０１３／０５０８１９も参照）。ビジョンシステムを備えているピックアンドプレースロボットを使用して、導電性バックシートにセル９を位置決めして配置することが可能である。次いで、ＰＶモジュールは、場合によってはＰＶＦの外層を設けられたバックシート（例えばＰＥＴ）から始めて組み立てることができる。導電性バックシートは、箔（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、又はコールドスプレーにより塗膜されたＣｕスポットを有するＡｌ）として形成することができ、場合によっては、開かれた（裸の金属）スポットを有する絶縁コーティング（例えば有機表面保護層又はクロム酸亜鉛層）を有し、これらのスポットに、導電性接着剤又ははんだなど導電性材料のドットが塗布され、その後、開口を有するカプセル部材（例えば穿孔されたＥＶＡ）が取り付けられる。次いで、導電性材料のドットにセル９を位置決めすることができ、追加のカプセル材（例えばＥＶＡ）が塗布され、その後、透明カバー板（例えばガラス）が取り付けられる。
【００４８】
応用分野は、建物据付型ＰＶ（ＢＡＰＶ）及び建物一体型ＰＶ（ＢＩＰＶ）市場である。本発明は、影耐性ＰＶ機器、及び屋根でのＰＶシステムに関する設計自由度をもたらす。
【００４９】
図面に示されているいくつかの例示的実施形態を参照して本発明の実施形態を上述してきた。いくつかの部分又は要素の修正形態及び代替実装形態が可能であり、添付の特許請求の範囲で定義されている保護範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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