(57)【要約】【課題】非線形太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】基板上で直列に連結された複数の光電セルを具備し、該光電セルは、基板上の第１電極と、第１電極上の光電変換層と、光電変換層上の第２電極とを具備し、該光電セルは、非線形的に形成されたことを特徴とする非線形太陽電池モジュールである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で直列に連結された複数の光電セルを具備し、
前記光電セルは、前記基板上の第１電極と、前記第１電極上の光電変換層と、前記光電変換層上の第２電極とを具備し、
前記光電セルは、非線形的に形成されたことを特徴とする非線形太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記光電セルは、ウェーブ状またはサーペンタイン状を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記サーペンタイン状の光電セルは、ほぼ９０°の角度に曲がった複数のベンドを具備したことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記光電セルは、前記基板でそれぞれ実質的に同面積を占めることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記光電セルは、スパイラル状を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記光電変換層は、ＰＮ接合構造またはＰＩＮ接合構造であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記光電変換層は、非晶質シリコン、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳのうち、いずれか一つによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【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に係り、特に光電セルが非線形に形成され、陰（shadow）でも電力生産の減少が鈍化される非線形太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、直列に連結された複数の光電セル（photovoltaic cell）を具備する。光電セルは、結晶型と薄膜型とに分けられる。結晶型光電セルは、一般的に四角形の形状を有しており、主にポリシリコンから形成される。四角形の結晶型光電セルは、横及び縦の長さが短く形成されるので、雲などによって陰（暗い所）に隠れる場合、１つの光電セルが全て陰によって隠れることがあり、従って、太陽電池モジュールの発電量はほぼなくなる。
【０００３】
薄膜型光電セルは、一般的に結晶型光電セルより長く形成された長方形であるので、１つのセルが完全に陰に隠れる確率が低く、相対的に陰でも発電量の減少を鈍化することが可能である。
【０００４】
しかし、薄膜型光電セルを具備した太陽電池モジュールも、依然として陰で発電量が減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、陰でも発電量の減少が顕著に鈍化される非線形太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の模範的実施形態による非線形太陽電池モジュールは、基板上で直列に連結された複数の光電セルを具備し、前記光電セルは、前記基板上の第１電極と、前記第１電極上の光電変換層と、前記光電変換層上の第２電極とを具備する。本発明による前記光電セルは、非線形的に形成されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一局面によれば、前記光電セルは、ウェーブ状またはサーペンタイン状を有する。
【０００８】
前記サーペンタイン状の光電セルは、ほぼ９０°の角度に曲がった複数のベンド（屈曲部）を具備する。
【０００９】
また、前記光電セルは、前記基板上でそれぞれ実質的に同面積となりうる。
【００１０】
本発明の他の局面によれば、前記光電セルは、スパイラル状を有することができる。
【００１１】
前記光電変換層は、ＰＮ接合構造またはＰＩＮ接合構造でありうる。
【００１２】
前記光電変換層は、非晶質シリコン、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳのうち、いずれか一つによって形成されうる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による光電セルは、基板上で非線形形状を有するので、従来の長方形の薄膜太陽電池での光電セルと比較して、陰などの環境条件で発電量の減少を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による非線形太陽電池モジュールの概略的構造を示す平面図である。
【図２】図１の一部の断面図である。
【図３Ａ】従来の薄膜太陽電池モジュールで、陰がかかった場合を示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池モジュールで、従来の薄膜太陽電池モジュールの場合と同面積の陰がかかった場合を示す図面である。
【図４】本発明の第２実施形態による非線形太陽電池モジュールの概略的構造を示す平面図である。
【図５】図４の一部断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による非線形太陽電池モジュールの概略的構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による非線形太陽電池モジュールの実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態による非線形太陽電池モジュール１００の概略的構造を示す平面図であり、図２は、図１の一部の断面図である。
【００１７】
図１及び図２を参照すれば、太陽電池モジュール１００は、複数の光電セル（photovoltaic cell）１２０を具備する。太陽電池モジュール１００は、数十個の光電セル１２０を具備でき、所定の電圧を得るために、前記光電セル１２０は、直列に連結されうる。
【００１８】
光電セル１２０は、基板１０２上の下部電極（第１電極）１２１と、下部電極１２１上の光電変換層１３０と、光電変換層１３０上の上部電極１２２とを具備する。２つの光電セル１２０は、その間に配された導線１４０によって電気的に直列連結される。前記光電セル１２０は、基板１０２上でそれぞれ実質的に同面積を占める。前記導線１４０は、多様な形態で隣接する光電変換層の上部電極１２２及び下部電極１２１を連結でき、詳細な説明は省略する。
【００１９】
前記基板１０２は、シリコン基板またはガラス基板でありうる。
【００２０】
前記下部電極１２１は、一般的な電極物質、例えばアルミニウムなどが使われうる。
【００２１】
前記上部電極１２２は、一般的な電極物質、例えばアルミニウムなどが使われうる。また、前記上部電極１２２は、太陽光熱が透過するようにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）のような透明導電材でも形成されうる。
【００２２】
光電変換層１３０上で、上部電極１２２を除外した領域には、反射防止コーティング１２９が形成されうる。そして、基板１０２上で、上部電極１２２を覆う保護層（図示せず）、例えばエポキシ層、ガラス層などがさらに形成されうる。
【００２３】
前記光電変換層１３０は、太陽光を受けて電子−正孔対を生成し、それら電子−正孔対は、電圧が印加された上部電極１２２と下部電極１２１とにそれぞれ分離されて移動する。従って、最外郭の上部電極１２２と最外郭の下部電極１２１とに光起電力が生じる。
【００２４】
光電変換層１３０はＰＮ接合構造であり、ｎ型またはｐ型半導体物質による第１半導体層１３１と、ｐ型またはｎ型半導体物質による第２半導体層１３３とを備えることができる。それら半導体層１３１，１３３は、非晶質シリコン、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ）物質から形成されうる。
【００２５】
本発明は、光電変換層１３０の材料や積層構造に制限されるものではない。また、一般的な太陽電池の製造に必須であって、一般的な過程や要素は、本発明の実施形態の説明で言及しない。
【００２６】
一方、本発明の一実施形態によれば、前記第１半導体層１３１と第２半導体層１３３との間に、真性半導体（Intrinsic semiconductor）層、例えば真性半導体シリコン層２３２（図５）が介在され、従って、ＰＩＮ接合構造の光電層が形成されうる。
【００２７】
図１で基板上の空間は、絶縁物質で充填されるが、便宜上、前記絶縁物質は図示していない。
【００２８】
図２で上部電極１２２は、光電変換層１３０の一部を覆う形態に図示されているが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、上部電極１２２は、光電変換層１３０の上部でさまざまな導線（図示せず）で形成されうる。
【００２９】
本発明による光電セル１２０は、基板１０２上で非線形形状、例えばウェーブ状を有する。かようなウェーブ状の光電セル１２０は、従来の長方形の薄膜太陽電池での光電セルと比較し、陰などの環境条件で発電量の減少を減らすことができる。
【００３０】
図３は、従来の薄膜太陽電池モジュール１０（図３Ａ）と、本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池モジュール１００（図３Ｂ）とで、同じ陰１４がかかった場合を示している図面である。
【００３１】
図３Ａの太陽電池モジュール１０は、複数の光電セル１２を具備する。陰１４によって１つの光電セル１２が全部隠れ、従って、陰１４に隠れた光電セル１２は、全く電気を生産できない。これにより、前記光電セル１２に直列連結された他の光電セル１２を含む太陽電池モジュール１０は、電気を生産できなくなる。
【００３２】
図３Ｂは、図３Ａと同面積の陰１４が太陽電池モジュール１００にかかっても、光電セル１２０の短幅Ｗ２が従来技術の光電セル１２の短幅Ｗ１に比べて２倍ほどに形成されているために、同じ条件でも、正常レベルのほぼ５０％の電気を生成できる。
【００３３】
本発明による太陽電池モジュールの光電セル１２０は、その形状が非線形であっても、レーザを使用して下部電極、光電変換層及び上部電極をエッチングしたり、または半導体工程を使用し、非線形光電セル１２０を作ることができる。
【００３４】
図１の太陽電池モジュールは、薄膜型太陽電池モジュールを図示したが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、結晶型であるポリシリコン太陽電池の光電セルも同形状に製造されうる。
【００３５】
図４は、本発明の第２実施形態による非線形太陽電池モジュール２００の概略的構造を示す平面図であり、図５は、図４の一部断面図である。
【００３６】
図４及び図５を参照すれば、太陽電池モジュール２００は、複数の光電セル２２０を具備する。太陽電池モジュール２００は、数十個の光電セル２２０を具備でき、所定の電圧を得るために、前記光電セル２２０は直列に連結されうる。
【００３７】
光電セル２２０は、基板２０２上の下部電極（第１電極）２２１と、下部電極２２１上の光電変換層２３０と、光電変換層２３０上の上部電極２２２とを具備する。２つの光電セル２２０は、その間に配された導線２４０によって電気的に直列連結される。前記光電セル２２０は、基板２０２上でそれぞれ実質的に同面積を占めることができる。
【００３８】
前記光電変換層２３０はＰＩＮ接合構造であり、ｎ型またはｐ型半導体物質による第１半導体層２３１と、真性半導体シリコン層２３２と、ｐ型またはｎ型半導体物質による第２半導体層２３３とを備える。
【００３９】
光電変換層１３０上で、上部電極２２２を除外した領域には、反射防止コーティング２２９が形成されうる。そして、基板２０２上で上部電極２２２を覆う保護層（図示せず）、例えばエポキシ層、ガラス層などがさらに形成されうる。
【００４０】
本発明の第２実施形態による光電セル２２０は、サーペンタイン（serpentine）状を有する。かようなサーペンタイン状の光電セル２２０は、従来の長方形の薄膜太陽電池での光電セル１２（図３）と、本発明の第１実施形態による光電セル１２０と比較して、１つの光電セル２２０が占める部分が基板２０２に広く行き渡って形成されるので、陰による発電量の減少量を鈍化することが可能である。
【００４１】
前記光電セル２２０は、ほぼ９０°の角度に曲がった複数のベンド（屈曲部）（bend）を具備し、これによって基板２０２で１つの光電セル２２０が占める領域を拡大させることができる。
【００４２】
図６は、本発明の第３実施形態による非線形太陽電池モジュール３００の概略的構造を示す平面図である。図６を参照すれば、太陽電池モジュール３００は、複数の光電セル３２０を具備する。太陽電池モジュール３００は、数十個の光電セル３２０を具備でき、所定の電圧を得るために、前記光電セル３２０は直列に連結されうる。
【００４３】
光電セル３２０の構造は、図２及び図５に図示された光電セル１２０，２２０と実質的に同一であり、詳細な説明は省略する。
【００４４】
本発明の第３実施例による光電セル３２０は、基板３０２上で螺旋形状を有する。かような螺旋形状の光電セル３２０は、それぞれ基板３０２の広い領域にわたって形成されるので、各光電セル３２０の観点から、陰に隠れる確率が低下するので、陰による発電量の減少を減らすことができる。
【００４５】
本発明は、図面を参照しつつ実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に限って決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の非線形太陽電池モジュールは、例えば、太陽電池関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１００，２００，３００  太陽電池モジュール
１２，１２０，２２０，３２０  光電セル
１４  陰
１０２，２０２，３０２  基板
１２１，２２１  下部電極
１２２，２２２  上部電極
１２９，２２９  反射防止コーティング
１３０，２３０  光電変換層
１３１，１３３，２３１，２３３  半導体層
１４０，２４０  導線
２３２  真性半導体シリコン層
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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