太陽電池アレイおよび薄膜ソーラーモジュールおよびその製造方法
本発明は、特に薄膜ソーラーモジュールの形で設計されることができる太陽電池アレイであって、複数の層を有する層構造が適用される基材であって、層構造は、第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を有し、半導体層を用いてｐｎ接合が形成され、層構造は、１つまたは複数の領域トレンチにより互いに電気的に分離される複数の異なる領域に分割され、直列接続され整流された１つまたは複数の太陽電池からなる太陽電池列が各領域内に形成される基材と、１つまたは複数の中間接点により直列接続される太陽電池列により互いに電気的に接続される第１の接続接点および第２の接続接点と、２つの接続接点が接続される少なくとも１つの接続ハウジングとを含む太陽電池アレイに関する。太陽電池アレイの製造方法が、３つの構造化ラインを用いた層構造の構造化を含み、１つの構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域にわたり直線状に進み、一方では、２つの残りの構造化ラインが、構造化ラインの順序が逆転させられるように、この構造化ラインからずらされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に薄膜ソーラーモジュール用に使用するために集積化され直列接続された太陽電池を備える太陽電池アレイだけでなくその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電力に光起電変換するためのソーラーモジュールが、エネルギ発生のためにますます使用されている。効率に関して、多結晶カルコパイライト半導体（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に基づく薄膜ソーラーモジュールが、特に、太陽光のスペクトルに適合したそのバンドギャップのために特に高い吸収係数により特徴付けられる２セレン化銅インジウム（ｃｏｐｐｅｒ−ｉｎｄｉｕｍ ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ、ＣｕＩｎＳｅ２またはＣＩＳ）と比べて有利であることが証明された。個々の太陽電池では、電圧レベル１Ｖ未満しか達成されることができないので、したがって、技術的に有用な出力電圧を得るために、複数の太陽電池がソーラーモジュールの形に直列接続される。このため、薄膜ソーラーモジュールは、太陽電池が、膜の製造中に集積化された形ですでに直列に接続されることができるという特に有利な点を提供する。個々の太陽電池をそのように集積化して直列接続することは、すでに特許文献で何度か記載されている。単なる例として、独国特許第４３２４３１８号明細書が参照される。
【０００３】
通常、薄膜ソーラーモジュールを電気負荷へ接続するのは、典型的には金属ストリップとして構成される薄膜ソーラーモジュールの接続接点として役立つ、ソーラーモジュールの裏側に搭載され、たとえば接点端子を有する接続ボックスを用いて行われる。しかし、薄膜ソーラーモジュール内部の電気配線を低減するために、２つの接続ボックスを備える薄膜ソーラーモジュールも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第４３２４３１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、集積化された太陽電池を備える従来の薄膜ソーラーモジュールを有利に改善し、特に、モジュールの長期間の安定性および耐久性を改善し、その製造費を下げることにある。本発明の提案によれば、この目的および別の目的が、太陽電池アレイを用いて、またはそのような太陽電池アレイを組み入れる薄膜ソーラーモジュールを用いて、ならびに独立請求項の特徴を有する太陽電池アレイの製造方法を用いて達成される。本発明の有利な実施形態が、従属請求項の特徴によって示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一様態によれば、集積化され直列接続された太陽電池を備える太陽電池アレイが提供される。
【０００７】
本発明による太陽電池アレイは、第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を含む、複数の層を有する層構造が適用される基材を含む。このリストは完全では決してないこと、およびむしろ、層構造は別の層を含むことができることが理解される。各層は、１つまたは複数の個々の層を含むことができる。ｐｎ接合、すなわち異なる導体タイプを有する層の連続が層構造により形成される。特定の実施形態では、ｐｎ接合はヘテロ接合により形成される。
【０００８】
本発明による太陽電池アレイでは、層構造は、１つまたは複数の領域トレンチにより互いに電気的に分離される複数の領域に分割される。これらの領域のそれぞれでは、直列接続され整流された１つまたは複数の太陽電池からなる太陽電池列が構成される。各太陽電池は、第１および第２の電極層内に形成される第１および第２の電極だけでなく、半導体層により形成される、２つの電極間に位置する半導体材料を有する。隣接するまたは直接接触している太陽電池列が、逆並列の順方向を有することが有利となり得る。
【０００９】
本発明による太陽電池アレイは、太陽電池列により互いに電気的に接続される第１の接続接点および第２の接続接点をさらに含む。この目的のために、太陽電池列は、１つまたは複数の中間接点により直列接続される。
【００１０】
さらに、本発明による太陽電池アレイは、２つの接続接点が電気的に接続される少なくとも１つの接続ハウジング（たとえば接続ボックス）を含む。この目的のために、接続ハウジングは、これに適した少なくとも１つの装置、たとえば端末装置を提供される。接続ハウジングは、太陽電池アレイを別の電気装置に接続するのに役立つことができる。
【００１１】
技術的観点から実現するのが特に簡単な、本発明による太陽電池アレイの有利な一実施形態では、層構造は、単一の領域トレンチにより互いに電気的に分離される、いずれの場合も太陽電池列が構成される２つの領域に分割される。有利なことに、２つの太陽電池列は逆並列の順方向を有する。第１の接続接点および第２の接続接点は、２つの太陽電池列により互いに電気的に接続され、２つの太陽電池列は、単一の中間接点により直列接続される。さらに、２つの接続接点は、共通の接続ハウジング内で電気的に接続される。
【００１２】
技術的観点から実現するのが特に簡単な、本発明による太陽電池アレイの別の有利な一実施形態では、層構造は、３つの領域トレンチにより互いに電気的に分離される、いずれの場合も太陽電池列が構成される４つの領域に分割される。有利なことに、接触している太陽電池列は逆並列の順方向を有する。この場合、第１の接続接点および第２の接続接点は、４つの太陽電池列により互いに電気的に接続され、４つの太陽電池列は３つの中間接点により直列接続される。さらに、２つの接続接点は、いずれの場合も別個の接続ハウジングに接続される。
【００１３】
本発明による太陽電池アレイでは、特に上記の実施形態では、有利なことに、従来の太陽電池アレイと比較してより少数の接続ハウジングを使用することにより、製造費用が節約されることができる。さらに、これにより、太陽電池アレイの長期間の安定性および耐久性が改善されることができる。本発明の別の有利な点が、図の説明から明らかになる。
【００１４】
本発明による太陽電池アレイの別の有利な一実施形態では、太陽電池列がそれぞれ構成される層構造のさまざまな領域が、一列に互いに隣に配列され、２つの接続接点は少なくとも１つの中間接点で向かい合って配列される。中間接点が少なくともほぼＵ字形構成を有することにより、いずれの場合も、太陽電池列が互いに電気的に接続されるストリップとして太陽電池が構成されることが特に有利となり得る。接続接点および中間接点が、いずれの場合も接点ストリップの形で構成されることも有利となり得る。これらの手段を用いて、本発明による太陽電池アレイは、技術的観点から特に簡単な方法で実現されることができる。
【００１５】
本発明の別の一様態によれば、上述のような太陽電池アレイを有し、各太陽電池が太陽光を電力に光起電変換するのに適した太陽電池の形で構成される、集積化され直列接続された太陽電池を備える薄膜ソーラーモジュールが提供される。
【００１６】
本発明によるソーラーモジュールの有利な一実施形態では、薄膜太陽電池は、キャリア基材上に配置される。キャリア基材は、光の入射方向へ向くように向きを変えられる（スーパーストレート構成（ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）、または光の入射方向から離れるように向きを変えられる（サブストレート構成（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）ことができる。サブストレート構成では、第１の電極層は透明な前面電極層の形で構成され、第２の電極層は背面電極層として構成され、この場合、半導体層は、前面電極層の方向を向く背面電極層の側に配置される。サブストレート構成では、光起電活動状態の領域のシャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）が、２つの接続接点をたとえば共通の接続ハウジングに電気的に接続することにより特に有利な方法で避けられることができる。しかし、それにもかかわらず、本発明による薄膜ソーラーモジュールに対して、光の入射が透明なキャリア基材により行われるスーパーストレート構成を提供することも考えられる。
【００１７】
本発明による薄膜ソーラーモジュールの別の有利な一実施形態では、半導体層は、カルコパイライト化合物を含み、カルコパイライト化合物は、特に、２セレンイオウ化銅インジウムガリウム族（ｇｒｏｕｐ ｃｏｐｐｅｒ−ｉｎｄｉｕｍ／ｇａｌｌｉｕｍ−ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ／ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）からのＩ−ＩＩＩ−ＶＩ−半導体、たとえば２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２またはＣＩＳ）または関連化合物とすることができる。これらは、１つまたは複数の元素Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅを含む。半導体層がカルコパイライトベースの場合、サブストレート構成は特に有利である。しかし、半導体層はまた、本発明によれば、テルル化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、アモルファス、マイクロモルファス（ｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｕｓ）、微結晶、および／または多結晶の薄膜シリコンを含むことができる。
【００１８】
本発明の別の一様態によれば、第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を含む薄膜ソーラーモジュールの層構造を構造化する方法が提示され、
第２の電極層内に第１の構造化ラインを作成し、第１の構造化ラインを用いて、第２の電極層が互いに電気的に分離される第２の層セクションに分割されるステップと、
太陽電池の直列接続のために、第１の電極層と第２の電極層を電気的に接続するために、層構造に第２の構造化ラインを作成するステップと、
第１の電極層内に第３の構造化ラインを作成し、第３の構造化ラインを用いて、第１の電極層が、互いに電気的に分離される第１の層セクションに分割されるステップと
を含み、第１から第３の構造化ラインの中から選択される１つの構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域にわたり直線状に進むように誘導され、一方、２つの残りの構造化ラインおよびこの構造化ラインは、構造化ラインの順序が逆転させられるように、互いに対してずらされる。
【００１９】
本発明の別の一様態によれば、薄膜ソーラーモジュールの製造方法が提示され、
基材上に層構造を適用し、層構造は少なくとも第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を有し、半導体層を用いてｐｎ接合が形成されるステップと、
薄膜ソーラーモジュールの層構造を構造化するために、上述のような方法により層構造を構造化し、直列接続され整流された１つまたは複数の太陽電池からそれぞれなる複数の太陽電池列が作成され、好ましくは、互いに隣接する太陽電池列が、逆並列の順方向を有するステップと、
別個の太陽電池列をそれぞれ含む異なるモジュール領域が互いに電気的に分離されるように、層構造に１つまたは複数の領域トレンチを導入するステップと、
１つまたは複数の中間接点の形成により、太陽電池列を直列接続するステップと、
太陽電池列に導電性を有して接続される第１の接続接点および第２の接続接点を形成するステップと、
２つの接続接点を少なくとも１つの接続ハウジング内で接続するステップと
を含む。
【００２０】
本発明による方法の有利な一実施形態では、２つの接続接点は、２つの接続接点を共通の接続ボックスと電気的に接続するために高価な配線なしで済ませることが可能なように、接続ハウジング内で接続される。
【００２１】
ここで、本発明が、添付の図を参照して、代表的な実施形態を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による薄膜ソーラーモジュールの第１の代表的な実施形態の平面図での概略表示である。
【図２】図１の薄膜ソーラーモジュールの中間領域（左図）および端部領域（右図）の概略の横断面表示である。
【図３】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す概略表示である。
【図４Ａ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す構造ラインの概略表示である。
【図４Ｂ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す構造ラインの概略表示である。
【図５Ａ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化に対する変形形態を示す構造ラインの別の概略表示である。
【図５Ｂ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化に対する変形形態を示す構造ラインの別の概略表示である。
【図６】本発明による薄膜ソーラーモジュールの第２の代表的な実施形態の概略の全体像表示である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
概略的な上面図およびさまざまな横断面詳細を使用して、全体として参照符号１により参照される薄膜ソーラーモジュールが示される図１および図２がまず参照される。太陽光を電気エネルギに光起電変換するのに役立つ薄膜ソーラーモジュール１が、本発明による太陽電池アレイの一実施形態を表す。この場合、薄膜ソーラーモジュール１は、本発明による太陽電池アレイの太陽電池の一実施形態を表す、直列接続され集積化された複数の太陽電池２を含む。
【００２４】
薄膜ソーラーモジュール１は、サブストレート構成に対応する構造を有する、すなわち、薄膜ソーラーモジュール１は、電気的に絶縁する基材４を有し、基材４に適用された薄層で層構造５が作られ、層構造５は、基材４の主要な光入射側表面６上に配置される。このとき、基材４は、たとえば比較的低い光透過率を有するガラスで作られ、十分な強度だけでなく、実行される工程ステップに対して不活性の挙動を伴う別の絶縁材を使用することが同様に可能である。
【００２５】
層構造５は、基材４の主表面６上に配置される背面電極層７を含み、背面電極層７は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）などの不透明な金属から作られ、たとえば陰極スパッタリングにより基材４上に適用されることができる。背面電極層７は、たとえばほぼ１μｍの層厚を有する。別の実施形態では、背面電極層はまた、異なる別個の層の積層から作られることができる。好ましくはバンドギャップが最大可能な割合の太陽光を吸収することができるドープされた半導体から作られた光起電活動状態の吸収層８が、背面電極層７上に堆積させられる。吸収層８は、たとえば、ｐ型導電性カルコパイライト半導体から、たとえば、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２族の化合物、特にナトリウム（Ｎａ）ドープ２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）から作られる。吸収層８は、たとえば１μｍ〜５μｍの範囲の層厚を有し、たとえばほぼ２μｍである。バッファ層９（図には詳細に示されていない）が、この場合、硫化カドミウム（ＣｄＳ）の単一層および真性酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）の単一層からなり、吸収層８上に堆積させられる。バッファ層９は、たとえば吸収層８よりも薄い層厚を有する。前面電極層１０が、たとえば蒸着によりこのバッファ層９に適用される。前面電極層１０（「窓層（ｗｉｎｄｏｗ ｌａｙｅｒ）」）は、入射太陽光を少しだけ弱めることを確実にするために、吸収層８に感受性のあるスペクトル範囲の放射に対して透明である。透明な前面電極層１０は、一般的に言えば、ＴＣＯ層（ＴＣＯ＝ｔｒａｎｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ［ｏｘｉｄｅ］ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、透明な導電［酸化物］電極）と呼ばれることができ、ドープ金属酸化物、たとえばｎ型導電性アルミニウム（Ａｌ）ドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）ベースである。バッファ層９および吸収層８と共に前面電極層１０を介して、ｐｎヘテロ接合（すなわち、反対の導体タイプの異なる層の連続）が形成される。前面電極層１０の層厚は、たとえばほぼ８００ｎｍである。
【００２６】
環境の影響から保護するために、たとえばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）で作られるプラスチック層１１が前面電極層１０に適用される。さらに、層構造５は、たとえば低含有量の鉄を有する超白色ガラスで作られる、太陽光に透明なカバープレート１２で密封される。
【００２７】
総モジュール電圧を増大させるために、薄膜ソーラーモジュール１のモジュール表面が、第１の太陽電池列２８および第２の太陽電池列２９内で互いに接続される、すなわちいずれの場合も直列接続される複数の個々の太陽電池２に分割される。この目的のために、層構造５は、レーザ書込みおよび機械加工などの適切な構造化技術を用いて、たとえばドロッシング（ｄｒｏｓｓｉｎｇ）またはスクラッチング（ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇ）を用いて構造化される。このとき、光起電表面の損失ができるだけ制限されること、および使用される構造化技術が、取り除かれる材料に対して選択的であることが重要である。そのような構造化は、典型的には頭字語Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と略される、各太陽電池３のための３つの構造化ステップを含む。このことは図２の左図を参照して詳細にさらに説明される。
【００２８】
第１の構造化ステップＰ１では、背面電極層７は、第１の層トレンチ１３を作成することにより遮断され、第１の背面電極セクション１４、および第１の背面電極セクション１４に対して絶縁された第２の背面電極セクション１５を作り出す。第１の層トレンチ１３は、この場合、レーザ書込みにより、たとえばエキシマレーザまたはネオジムヤグ−レーザ（Ｎｅｏｄｙｍ−ＹＡＧ−ｌａｓｅｒ）を用いて、あるいは背面電極層７の機械加工により形成されることが好ましい。第１の層トレンチ１３は、吸収層８の適用前に形成され、吸収層８を適用するときに、この層の半導体材料により充填される。
【００２９】
第２の構造化ステップＰ２では、２つの半導体層、すなわち吸収層８およびバッファ層９が、第２の層トレンチ１６を作成することにより遮断され、第１の半導体セクション１７、および第１の半導体セクション１７に対して絶縁される第２の半導体セクション１８を作り出す。第２の層トレンチ１６は、この場合、レーザ書込みにより、たとえばエキシマレーザまたはネオジムヤグ−レーザを用いて形成されることが好ましい。第２の層トレンチ１６は、前面電極層１０を適用する前に形成され、前面電極層１０を適用するときに、この層の導電性材料により充填される。
【００３０】
第３の構造化ステップＰ３では、前面電極層１０、バッファ層９、および吸収層８は、第３の層トレンチ１９を作成することにより遮断され、半導体層の遮断されたセクションに加えて、第１の前面電極セクション２０、および第１の前面電極セクション２０に対して絶縁された第２の前面電極セクション２１を作り出す。第３の層トレンチ１９は、この場合、機械加工により形成される。第３の層トレンチ１９は、プラスチック層１１を適用する前に形成され、プラスチック層１１を適用するときに、この層の絶縁材により充填される。あるいは、第３の層トレンチ１９が、前面電極層１０だけを遮断することが考えられる。
【００３１】
このように、３つの構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３によって、２つの直列接続された太陽電池２が形成され、第１の前面電極セクション２０および第１の背面電極セクション１４が、一方の太陽電池２の前面電極または背面電極を形成し、第２の前面電極セクション２１および第２の背面電極セクション１５が、他方の太陽電池２の前面電極または背面電極を形成する。この過程で、一方の太陽電池２の前面電極は、他方の太陽電池２の背面電極に導電性を有して接続される。
【００３２】
構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３では、層トレンチ１３、１６、１９は、構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３の名称に従って、第１、第２、および第３の構造化ライン２２〜２４と呼ばれる構造化ラインに沿って形成される。図３には、３つの構造化ライン２２〜２４が概略的に描かれており、左図が、薄膜ソーラーモジュール１の詳細の上面図を示し、中央の図が、識別されるゾーンに対応する薄膜ソーラーモジュール１を通した詳細図を示し、右図が、構造化ライン２２〜２４を示す個々の太陽電池２の上面図を示す。
【００３３】
図１から認められるように、薄膜ソーラーモジュール１は上面図では長方形の形状を有し、それに対応して長方形の層構造５は、層構造５が基材４までにわたり完全に取り除かれた中央領域トレンチ２５により、第１のモジュール領域２６、および第１のモジュール領域から電気的に分離された第２のモジュール領域２７に分割される。２つのモジュール領域２６、２７は、同一の形状およびサイズを有し、薄膜ソーラーモジュール１または基材４の長い方の寸法により規定される第１の方向（ｘ）に互いに隣に配列される。第１の方向は、それに垂直な第２の方向（ｙ）と共に、基材４の主表面６に平行な平面に広がる。領域トレンチ２５は、第２の方向（ｙ）に沿って直線に伸びるのが認識できる。
【００３４】
２つのモジュール領域２６、２７は、それぞれ別個の太陽電池列を有し、第１の太陽電池列２８が第１のモジュール領域２６内に形成され、第２の太陽電池列２９が第２のモジュール領域２７内に形成される。２つの太陽電池列２８、２９では、太陽電池２は、いずれの場合も、整流され、直列接続され、各太陽電池２は太陽電池記号により識別され、太陽電池列２８、２９は連結された太陽電池記号により識別される。図１では、各太陽電池列２８、２９は、たとえば１１個の太陽電池２を含むが、太陽電池列２８、２９のそれぞれが、より多いまたはより少ない数の太陽電池２を含むことができることが理解される。各太陽電池列２８、２９は、たとえば４０〜１５０個の、好ましくは５０〜１１０個の、特に好ましくは１００〜１１０個の、および特に非常に好ましくは１０４個の、直列接続され整流された太陽電池２を有することができる。
【００３５】
ストリップ形状の太陽電池２は、第１の方向（ｘ）に沿って伸びて、第２の方向（ｙ）に沿って配置され、隣接する太陽電池２が、関連する第３の層トレンチ１９の位置に起因して伸びる（理論的）分離線３により第１の方向（ｘ）に沿って互いに分離される。第１から第３の構造化ライン２２〜２４を用いた太陽電池２の構造化が、第１の方向（ｘ）に沿って行われる。したがって、太陽電池列２８、２９は、いずれの場合も、薄膜ソーラーモジュール１または基材４の短い方の寸法に対応する第２の方向（ｙ）に沿って直列接続される。
【００３６】
２つの太陽電池列２８、２９は、逆並列の順方向を有し、第１の太陽電池列２８は負の第２の方向（−ｙ）に沿って導電性を有し、第２の太陽電池列２９は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有する。３つの構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３を用いた逆並列の太陽電池列２８、２９の製造が、以下でより詳細に説明される。
【００３７】
薄膜ソーラーモジュール１では、両側で少なくとも第１の方向（ｘ）に沿って、とりわけ太陽電池列２８、２９のための接点ゾーンの役割を果たす狭い端部領域３０、３１がそれぞれ形成され、それぞれの電極層がこの目的のために露出される。したがって、第１の接続接点３２が、第１のモジュール領域２６内の第１の端部領域３０内に形成され、第３の接続接点３４が、第２のモジュール領域２７内に形成される。第１の接続接点３２および第３の接続接点３４は、互いに電気的に分離される。これに対して並列に、中間接点３３が、２つのモジュール領域２６、２７にわたり第２の端部領域３１内に形成される。このとき、接点３２〜３４は、特に、アルミニウムで作られることができるたとえば金属ストリップの形で構成される。
【００３８】
このとき、第１の接続接点３２は、第１の太陽電池列２８を介して中間接点３４に導電性を有して接続され――前の太陽電池２の前面電極を次の太陽電池２の背面電極に電気的に接続することに類似する――第１の接続接点３２は最初の太陽電池２の前面電極に電気的に接続され、中間接点３４が最後の太陽電池２の背面電極に電気的に接続される。
【００３９】
中間接点３４を最後の太陽電池２の背面電極に電気的に接続するのは、第２の端部領域３１内の薄膜ソーラーモジュール１の横断面図である図２の右図で認めることができる。図２の右図によれば、背面電極層７は、第２の端部領域３１の中に伸びて、中間接点３４は、背面電極層７上に搭載される。
【００４０】
さらに、中間接点３４は、第２の太陽電池列２９を介して第２の接続接点３３に電気的に導電性を有して接続され――第１のモジュール領域２６での接続に類似する――中間接点３４は最初の太陽電池２の前面電極に導電性を有して接続され、第２の接続接点３３は第２の太陽電池列２９の最後の太陽電池２の背面電極に導電性を有して接続される。
【００４１】
２つの端部領域３１、３２内の電気接点３２〜３４は、たとえば溶接、接着、またはハンダ付けにより、好ましくは超音波溶接により作り出されることができる。本発明によれば、接続のために、それぞれの露出した電極層が、本発明に従って金属ストリップに溶接される、接着される、またはハンダ付けされ、耐久的に安定した電気接続が作り出される。
【００４２】
したがって、薄膜ソーラーモジュール１では、第１の接続接点３２が、中間接点３４を介して直列接続された２つの太陽電池列２８、２９を介して第２の接続接点３３に導電性を有して接続される。直列接続された太陽列２８、２９では、すべての太陽電池２が整流される。
【００４３】
第１の端部領域３０内にさらに提供されるのが、主表面６と反対の位置にある、基材４の背面側に配置され、かつ２つの接続接点３２、３３の接続用装置を提供される、２つの太陽電池列２９、２９に共通の接続ボックス３５である。たとえば、２つの接続接点３２、３３は、取り外し可能なまたは固定された設備を用いて接続ボックス３５に接続される。接続ボックス３５は、薄膜ソーラーモジュール１を電気負荷に、たとえばインバータ（図に示されていない）に電気的に接続するのに役立つ。
【００４４】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、ここで、薄膜ソーラーモジュール１の製造中に層構造５を構造化する方法が説明される。
【００４５】
図によれば、構造化ステップＰ１の第１の構造化ライン２２が、第１の方向（ｘ）に沿って層構造５全体にわたり直線に誘導される。これと対照的に、構造化ステップＰ２、Ｐ３の２つの残りの構造化ライン２３、２４は、いずれの場合も、２つのモジュール領域２６、２７に対応するゾーン３６、３７内で、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。したがって、第１のモジュール領域２６に対応する層構造５の第１のゾーン３６では、第２の構造化ライン２３は、第１の構造化ライン２２に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、第２のモジュール領域２７に対応する層構造５の第２のゾーン３７では、第１の構造化ライン２２に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６では、第３の構造化ライン２４は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第２および第３の構造化ライン２３、２４は、いずれの場合も、領域トレンチ２５の形成のために提供される第３のゾーン３８内で第１の構造化ライン２２を横切り、一方では、第１のゾーン３６内で正の第２の方向（ｙ）に沿って第２の構造化ライン２３に対してずれて配置される第３の構造化ライン２４は、第２のゾーン３７内で負の第２の方向（−ｙ）に沿って第２の構造化ライン２３に対してずれて配置される。この結果、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序が、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインが、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４６】
別のステップでは、第３のゾーン３８内の領域トレンチ２５が、この目的のために、基材４までにわたり層構造５を取り除くことにより構成される。領域トレンチ２５の形成により、互いに電気的に分離された２つのモジュール領域２６、２７が形成される。領域トレンチ２５は、第１の方向（ｘ）に対してある角度で伸びる構造化ライン２３、２４のセクションが存在する、層構造５の第３のゾーン３８内だけに形成される。すでに言及されたように、構造化ラインの順序の逆転が、第２および第３の構造化ライン２３、２４を第２の方向（ｙ）に沿って横方向にずらすことによって簡単に得られることができ、２つのモジュール領域２５、２６内の太陽電池２の順方向が逆転させられる、すなわち逆並列となるという結果をもたらす。
【００４７】
図５Ａに示される、層構造５の構造化の方法の一変形形態では、第１の構造化ライン２２の代わりに、構造化ステップＰ２の第２の構造化ライン２３が、第１の方向（ｘ）に沿って層構造５全体にわたり直線に誘導される。これと対照的に、第１および第２のゾーン３６、３７内の２つの残りの構造化ライン２２、２４は、いずれの場合も、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。このとき、層構造５の第１のゾーン３６内の第１の構造化ライン２２は、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６内の第３の構造化ライン２４は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第１および第３の構造化ライン２２、２４は、いずれの場合も、第３のゾーン３８内で第２の構造化ライン２２を横切る。したがって、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序は、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４８】
図５Ｂに示される、層構造５を構造化する方法の別の一変形形態では、第３の構造化ライン２４は、層構造５全体にわたり第１の方向（ｘ）に沿って直線に誘導される。これと対照的に、２つのゾーン３６、３７内の２つの残りの構造化ライン２２、２３は、いずれの場合も、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。このとき、第１のゾーン３６内の第２の構造化ライン２３は、第３の構造化ライン２４に対して正の方向（ｙ）に沿ってずれて配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３の構造化ライン２４に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６内の第１の構造化ライン２２は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第１および第２の構造化ライン２２、２３は、いずれの場合も、第３のゾーン３８内で第３の構造化ライン２４を横切る。したがって、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序は、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインは正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４９】
層構造５を構造化する方法の別の変形形態が、薄膜ソーラーモジュール１を製造する方法の一部となることができる。
【００５０】
薄膜ソーラーモジュール１を製造する代表的な方法の第１の変形形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示される、層構造５を構造化するための第１の変形形態が使用される。第１の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
第１の構造化ライン２２が直線状に進む、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作成するための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９（ＣｄＳ）の第１の層の堆積。バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が図４Ａに従って横方向にずらされる、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電気接続を作り出すための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が図４Ａに従って横方向にずらされる、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、および２つの端部領域３０、３１の内側に接点ゾーンを形成するために背面側までにわたる層構造５のデコーティング（ｄｅｃｏａｔｉｎｇ）、
接点ゾーンを除く２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４に沿った端部領域のデコーティング、ならびに基材４までにわたる領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５の取り付けだけでなく、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５１】
薄膜ソーラーモジュール１を製造する代表的な方法の第２の変形形態では、図５Ａに示される、層構造５を構造化する方法の第２の変形形態が使用される。第２の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
図５Ａによる第１の構造化ライン２２が横方向にずらされる、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作成するための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９の第１の層（ＣｄＳ）の堆積、
バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が直線状に進む、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電気接続を作り出すための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が図５Ａに従って横方向にずらされる、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、
２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４の短い方の寸法に沿った端部領域のデコーティング、ならびに領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５を取り付けるだけでなく、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５２】
薄膜ソーラーモジュール１を作り出す代表的方法の第３の変形形態では、図５Ｂに示される、層構造５を構造化する方法の第３の変形形態が使用される。第３の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
第１の構造化ライン２２が図５Ｂに従って横方向にずらされる、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作り出すための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９の第１の層（ＣｄＳ）の堆積、
バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が図５Ｂに従って横方向にずらされる、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電極接続を作成するための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が直線状に進む、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、および２つの端部領域３０、３１の内側に接点ゾーンを形成するために背面側にまでわたる層構造５のデコーティング、
接点ゾーンを除く２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４に沿った端部領域のデコーティング、ならびに基材４までにわたる領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５を取り付けて、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５３】
薄膜ソーラーモジュール１を製造するための別の変形形態が、層構造５の構造化の間に、構造化ライン２２〜２４の適切な誘導によって、逆並列の太陽電池列２８ ２９の簡単な作成を可能にする。有利なことに、領域トレンチ２５は、基材までにわたる接点ゾーンの外側の２つの端部領域３０、３１と共に、好ましくは同時にコートをディコーティングされる。
【００５４】
薄膜ソーラーモジュール１の特定の有利な点が、２つの接続接点３２、３３を接続するために単一の接続ボックス３５だけが必要であることにあり、その結果、製造コストが低減されることができ、特に湿気の侵入が原因の、接続ボックス３５の故障の腐食による影響を受けやすいために、薄膜ソーラーモジュール１の長期間の安定性および信頼性が改善される。逆並列の太陽電池列２８、２９を用いて、２つの接続接点３２、３３が、薄膜ソーラーモジュール１の同じ側に配置され、その結果、有利なことに、サブストレート構成では、さらに光起電活動状態の領域の望ましくないシャドウイングにつながる、２つの接続接点３２、３３を共通の接続ボックス３５に電気的に接続するための高価な配線なしで済ませることが可能である。２つの太陽電池列２８、２９を用いて２つの接続接点３２、３３を直列接続し、それが、今度は、中間接点３４を用いて互いに直列接続されることにより、Ｕ字形構成が作成される。
【００５５】
領域トレンチ２５の幅は、とりわけ２つのモジュール領域２６、２７の破壊電圧に依存し、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に入る。領域トレンチ２５は、破壊抵抗を増大させるために、電気的絶縁材で満たされることができる。製造技術の観点から、領域トレンチ２５の幅は、構造化ライン２２〜２４の書込速度に依存することがある。薄膜ソーラーモジュール１を２つのほぼ同サイズのモジュール領域２６、２７に分割することが、太陽電池電流の半減、および太陽電池電圧の倍増をもたらす。したがって、太陽電池電流は、第１の方向（ｘ）に沿って測定された太陽電池２の幅の関数であり、太陽電池２の幅は、技術的に適用するのに好都合な電流／電圧特性を得るために、たとえば、１ｍｍ〜１１ｍｍの範囲に、好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲に入り、特にほぼ５．５ｍｍである。
【００５６】
図６を参照すると、ここで、全体として参照番号１０１により識別される、本発明による薄膜ソーラーモジュール１の第２の実施形態が説明され、不要な繰り返しを避けるために、第１の代表的な実施形態に対する差だけを説明し、残りについては、第１の代表的な実施形態で述べられたことを参照する。
【００５７】
図によれば、薄膜ソーラーモジュール１０１のモジュール部分が、いずれの場合も直列接続状態の、第１の太陽電池列１０３、第２の太陽電池列１０４、第３の太陽電池列１０５、および第４の太陽電池列１０６内の、互いに接続された複数の個々の太陽電池１０２に分割される。上面図では長方形の形状を有する薄膜ソーラーモジュール１０１は、第１のモジュール領域１１０、第２のモジュール領域１１１、第３のモジュール領域１１２、および第４のモジュール領域１１３に分割され、第１のモジュール領域１１０および第２のモジュール領域１１１は、第１の領域トレンチ１０７により互いに電気的に分離され、第２のモジュール領域１１１および第３のモジュール領域１１２は、第２の領域トレンチ１０８により互いに電気的に分離され、第３のモジュール領域１１２および第４のモジュール領域１１３は、第３の領域トレンチ１０９により互いに電気的に分離される。モジュール領域１１０〜１１３は、同一の形状およびサイズを有し、薄膜ソーラーモジュール１０１の長い方の寸法により規定される第１の方向（ｘ）に一列に互いに対して隣に配列される。領域トレンチ１０７〜１０９は、いずれの場合も、第１の方向（ｘ）に垂直な第２の方向（ｙ）に沿って直線に伸びる。
【００５８】
各モジュール領域１１０〜１１３には、別個の太陽電池列があり、第１の太陽電池列１０３は第１のモジュール領域１１０内に形成され、第２の太陽電池列１０４は第２のモジュール領域１１１内に形成され、第３の太陽電池列１０５は第３のモジュール領域１１２内に形成され、第４の太陽電池列１０６は第４のモジュール領域１１３内に形成される。各太陽電池列１０３〜１０６では、太陽電池１０２は、いずれの場合も、整流され、直列接続される。ストリップ形状の太陽電池１０２は、第１の方向（ｘ）に沿って伸びて、第２の方向（ｙ）に沿って配置され、隣接する太陽電池１０３が、第１の方向（ｘ）に沿って伸びる（理論的）分離ライン１１４により互いに分離される。第１〜第３の構造化ステップＰ１〜Ｐ３による太陽電池１０２の構造化が、第１の方向（ｘ）に沿って行われる。したがって、太陽電池列１０３〜１０６は、いずれの場合も、薄膜ソーラーモジュール１０１の短い方の寸法に対応する第２の方向（ｙ）に沿って直列接続される。薄膜ソーラーモジュール１０１では、隣接する太陽電池列１０３〜１０６は、いずれの場合も、逆並列の順方向を有し、第１の太陽電池列１０３は負の第２の方向（−ｙ）に導電性を有し、第２の太陽電池列２９は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有し、第３の太陽電池列１０５は負の第２の方向（−ｙ）に沿って導電性を有し、第４の太陽電池列１０６は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有する。
【００５９】
薄膜ソーラーモジュール１０１では、両側に第１の方向（ｘ）に沿って、とりわけ太陽電池列１０３〜１０６のための接点ゾーンの役割を果たす狭い端部領域１１５、１１６がそれぞれ形成され、それぞれの電極層がこの目的のために露出される。したがって、第１の接続接点１１７が、第１のモジュール領域１１０内の第１の端部領域１１５内に形成され、第２の中間接点１１９が、第２および第３のモジュール領域１１１、１１２にわたり形成され、第２の接続接点１２１が第４のモジュール領域１１３内に形成される。これらの接点は、いずれの場合も、互いに電気的に分離される。これに対して並列に、第１の中間接点１１８が、第１および第２のモジュール領域１１０、１１１にわたり第２の端部領域１１６内に形成され、第３の中間接点１２０が、第３および第４のモジュール領域１１２、１１３にわたり形成される。これらの中間接点１１８、１２０は、互いに電気的に分離される。このとき、接点１１７〜１２１は、たとえば、特にアルミニウムで作られることができる金属ストリップの形に構成される。このとき、第１の接続接点１１７は、第１の太陽電池列１０３を介して第１の中間接点１１８に導電性を有して接続され、第１の中間接点１１８は、第２の太陽電池列１０４を介して第２の中間接点１１９に導電性を有して接続され、第２の中間接点１１９は、第３の太陽電池列１０５を介して第３の中間接点１２０に導電性を有して接続され、第３の中間接点１２０は、第４の太陽電池列１０６を介して第２の接続接点１２１に導電性を有して接続される。
【００６０】
したがって、薄膜ソーラーモジュール１０１では、第１の接続接点１１７は、４つの直列接続された太陽電池列１０３〜１０６を介して第２の接続接点１２１に導電性を有して接続される。直列接続された太陽電池列１０３〜１０６では、すべての太陽電池１０２が整流される。
【００６１】
第１のモジュール領域１１０内の第１の端部領域１１５内にさらに提供されるのが、第１の接続接点１１７に接続される接続ボックス１２２であり、接続ボックス１２２は、薄膜ソーラーモジュール１０１の背面側に配置され、第１の接続接点１１７を接続するための装置を提供される。さらに、第４のモジュール領域１１３内の第１の端部領域１１５内に提供されるのが、第２の接続接点１２１に接続される第２の接続ボックス１２３であり、接続ボックス１２３は、同様に薄膜ソーラーモジュール１０１の背面側に配置され、第２の接続接点１２１を接続するための装置を提供される。２つの接続ボックス１２２、１２３は、薄膜ソーラーモジュール１０１を電気負荷、たとえばインバータに電気的に接続するのに役立つ。
【００６２】
あるいは、この構成でも、接続接点１１７および１２１はまた、接続ボックス１２２、１２３内で接続されることができる。
【００６３】
逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の製造は、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂを参照して説明される構造化ラインの横方向のずれに従って３つの構造化ステップＰ１〜Ｐ３で行われることができ、構造化ラインが直線状に進み、かつ図に描かれている２つのその他の構造化ラインを横方向にずらすことによって、負の第２の方向（−ｙ）に沿った太陽電池列の方向を、正の第２の方向（ｙ）に沿った太陽電池列の方向に反転させ、一方では、正の第２の方向（ｙ）に沿った太陽電池列の方向を、負の第２の方向（−ｙ）に沿った太陽電池列の方向に反転させることが、直線状の構造化ラインに対する２つのその他の構造化ラインの鏡像的に横方向にずらすことによって得られる。図６に描かれる薄膜ソーラーモジュール１０１は、製造方法の上記で提示される変形形態により作り出されることができ、逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の簡単な作成が可能にされるそのような構造化方法が使用される。有利なことに、領域トレンチ１０７〜１０９は、端部領域１１５、１１６と共に、好ましくは同時にディコーティングされる。
【００６４】
薄膜ソーラーモジュール１０１の特定の有利な点が、逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の対につき、接続接点１１７、１２１を接続するために単一の接続ボックス１２２、１２３だけが必要であるということにあり、その結果、製造費が低減されることができ、薄膜ソーラーモジュール１０１の長期間の安定性および信頼性が改善される。中間接点１１８〜１２０を介して互いに直列接続される４つの太陽電池列１０３〜１０６を介して２つの接続接点１１７、１２１を直列接続することによって、高価な配線なしで済ませることが可能になる、複数の接続されたＵ字形からなる構成が作成される。モジュール領域１１０〜１１３の数およびサイズを、特に直列接続されるＵ字形の数を調節することにより、薄膜ソーラーモジュール１０１の電流／電圧特性に選択的に影響を及ぼすことが可能である。４つのモジュール領域１１０〜１１３を備える薄膜ソーラーモジュール１０１が図６に描かれているが、より多くのまたはより少ない数のモジュール領域が提供されることができることが理解される。偶数のモジュール領域を有し、隣接する太陽電池列が逆並列の順方向を有することが好ましい。
【００６５】
本発明は、工業的連続生産で費用効率よく製造されることができ、かつ従来の薄膜ソーラーモジュールと比較して長期間の安定性および耐久性が改善される薄膜ソーラーモジュールを利用可能にする。薄膜ソーラーモジュールの電流／電圧特性は、必要に応じて選択的に影響を及ぼされることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 薄膜ソーラーモジュール
２ 太陽電池
３ 分離ライン
４ 基材
５ 層構造
６ 主表面
７ 背面電極層
８ 吸収層
９ バッファ層
１０ 前面電極層
１１ プラスチック層
１２ カバープレート
１３ 第１の層トレンチ
１４ 第１の背面電極セクション
１５ 第２の背面電極セクション
１６ 第２の層トレンチ
１７ 第１の半導体セクション
１８ 第２の半導体セクション
１９ 第３の層トレンチ
２０ 第１の前面電極セクション
２１ 第２の前面電極セクション
２２ 第１の構造化ライン
２３ 第２の構造化ライン
２４ 第３の構造化ライン
２５ 領域トレンチ
２６ 第１のモジュール領域
２７ 第２のモジュール領域
２８ 第１の太陽電池列
２９ 第２の太陽電池列
３０ 第１の端部領域
３１ 第２の端部領域
３２ 第１の接続接点
３３ 第２の接続接点
３４ 中間接点
３５ 接続ボックス
３６ 第１のゾーン
３７ 第２のゾーン
３８ 第３のゾーン
１０１ 薄膜ソーラーモジュール
１０２ 太陽電池
１０３ 第１の太陽電池列
１０４ 第２の太陽電池列
１０５ 第３の太陽電池列
１０６ 第４の太陽電池列
１０７ 第１の領域トレンチ
１０８ 第２の領域トレンチ
１０９ 第３の領域トレンチ
１１０ 第１のモジュール領域
１１１ 第２のモジュール領域
１１２ 第３のモジュール領域
１１３ 第４のモジュール領域
１１４ 分離ライン
１１５ 第１の端部領域
１１６ 第２の端部領域
１１７ 第１の接続接点
１１８ 第１の中間接点
１１９ 第２の中間接点
１２０ 第３の中間接点
１２１ 第２の接続接点
１２２ 第１の接続ボックス
１２３ 第２の接続ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に薄膜ソーラーモジュール用に使用するために集積化され直列接続された太陽電池を備える太陽電池アレイだけでなくその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電力に光起電変換するためのソーラーモジュールが、エネルギ発生のためにますます使用されている。効率に関して、多結晶カルコパイライト半導体（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に基づく薄膜ソーラーモジュールが、特に、太陽光のスペクトルに適合したそのバンドギャップのために特に高い吸収係数により特徴付けられる２セレン化銅インジウム（ｃｏｐｐｅｒ−ｉｎｄｉｕｍ ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ、ＣｕＩｎＳｅ２またはＣＩＳ）と比べて有利であることが証明された。個々の太陽電池では、電圧レベル１Ｖ未満しか達成されることができないので、したがって、技術的に有用な出力電圧を得るために、複数の太陽電池がソーラーモジュールの形に直列接続される。このため、薄膜ソーラーモジュールは、太陽電池が、膜の製造中に集積化された形ですでに直列に接続されることができるという特に有利な点を提供する。個々の太陽電池をそのように集積化して直列接続することは、すでに特許文献で何度か記載されている。単なる例として、独国特許第４３２４３１８号明細書が参照される。
【０００３】
通常、薄膜ソーラーモジュールを電気負荷へ接続するのは、典型的には金属ストリップとして構成される薄膜ソーラーモジュールの接続接点として役立つ、ソーラーモジュールの裏側に搭載され、たとえば接点端子を有する接続ボックスを用いて行われる。しかし、薄膜ソーラーモジュール内部の電気配線を低減するために、２つの接続ボックスを備える薄膜ソーラーモジュールも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第４３２４３１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、集積化された太陽電池を備える従来の薄膜ソーラーモジュールを有利に改善し、特に、モジュールの長期間の安定性および耐久性を改善し、その製造費を下げることにある。本発明の提案によれば、この目的および別の目的が、太陽電池アレイを用いて、またはそのような太陽電池アレイを組み入れる薄膜ソーラーモジュールを用いて、ならびに独立請求項の特徴を有する太陽電池アレイの製造方法を用いて達成される。本発明の有利な実施形態が、従属請求項の特徴によって示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一様態によれば、集積化され直列接続された太陽電池を備える太陽電池アレイが提供される。
【０００７】
本発明による太陽電池アレイは、第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を含む、複数の層を有する層構造が適用される基材を含む。このリストは完全では決してないこと、およびむしろ、層構造は別の層を含むことができることが理解される。各層は、１つまたは複数の個々の層を含むことができる。ｐｎ接合、すなわち異なる導体タイプを有する層の連続が層構造により形成される。特定の実施形態では、ｐｎ接合はヘテロ接合により形成される。
【０００８】
本発明による太陽電池アレイでは、層構造は、１つまたは複数の領域トレンチにより互いに電気的に分離される複数の領域に分割される。これらの領域のそれぞれでは、直列接続され整流された１つまたは複数の太陽電池からなる太陽電池列が構成される。各太陽電池は、第１および第２の電極層内に形成される第１および第２の電極だけでなく、半導体層により形成される、２つの電極間に位置する半導体材料を有する。隣接するまたは直接接触している太陽電池列が、逆並列の順方向を有することが有利となり得る。
【０００９】
本発明による太陽電池アレイは、太陽電池列により互いに電気的に接続される第１の接続接点および第２の接続接点をさらに含む。この目的のために、太陽電池列は、１つまたは複数の中間接点により直列接続される。
【００１０】
さらに、本発明による太陽電池アレイは、２つの接続接点が電気的に接続される少なくとも１つの接続ハウジング（たとえば接続ボックス）を含む。この目的のために、接続ハウジングは、これに適した少なくとも１つの装置、たとえば端末装置を提供される。接続ハウジングは、太陽電池アレイを別の電気装置に接続するのに役立つことができる。
【００１１】
技術的観点から実現するのが特に簡単な、本発明による太陽電池アレイの有利な一実施形態では、層構造は、単一の領域トレンチにより互いに電気的に分離される、いずれの場合も太陽電池列が構成される２つの領域に分割される。有利なことに、２つの太陽電池列は逆並列の順方向を有する。第１の接続接点および第２の接続接点は、２つの太陽電池列により互いに電気的に接続され、２つの太陽電池列は、単一の中間接点により直列接続される。さらに、２つの接続接点は、共通の接続ハウジング内で電気的に接続される。
【００１２】
技術的観点から実現するのが特に簡単な、本発明による太陽電池アレイの別の有利な一実施形態では、層構造は、３つの領域トレンチにより互いに電気的に分離される、いずれの場合も太陽電池列が構成される４つの領域に分割される。有利なことに、接触している太陽電池列は逆並列の順方向を有する。この場合、第１の接続接点および第２の接続接点は、４つの太陽電池列により互いに電気的に接続され、４つの太陽電池列は３つの中間接点により直列接続される。さらに、２つの接続接点は、いずれの場合も別個の接続ハウジングに接続される。
【００１３】
本発明による太陽電池アレイでは、特に上記の実施形態では、有利なことに、従来の太陽電池アレイと比較してより少数の接続ハウジングを使用することにより、製造費用が節約されることができる。さらに、これにより、太陽電池アレイの長期間の安定性および耐久性が改善されることができる。本発明の別の有利な点が、図の説明から明らかになる。
【００１４】
本発明による太陽電池アレイの別の有利な一実施形態では、太陽電池列がそれぞれ構成される層構造のさまざまな領域が、一列に互いに隣に配列され、２つの接続接点は少なくとも１つの中間接点で向かい合って配列される。中間接点が少なくともほぼＵ字形構成を有することにより、いずれの場合も、太陽電池列が互いに電気的に接続されるストリップとして太陽電池が構成されることが特に有利となり得る。接続接点および中間接点が、いずれの場合も接点ストリップの形で構成されることも有利となり得る。これらの手段を用いて、本発明による太陽電池アレイは、技術的観点から特に簡単な方法で実現されることができる。
【００１５】
本発明の別の一様態によれば、上述のような太陽電池アレイを有し、各太陽電池が太陽光を電力に光起電変換するのに適した太陽電池の形で構成される、集積化され直列接続された太陽電池を備える薄膜ソーラーモジュールが提供される。
【００１６】
本発明によるソーラーモジュールの有利な一実施形態では、薄膜太陽電池は、キャリア基材上に配置される。キャリア基材は、光の入射方向へ向くように向きを変えられる（スーパーストレート構成（ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）、または光の入射方向から離れるように向きを変えられる（サブストレート構成（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とも呼ばれる）ことができる。サブストレート構成では、第１の電極層は透明な前面電極層の形で構成され、第２の電極層は背面電極層として構成され、この場合、半導体層は、前面電極層の方向を向く背面電極層の側に配置される。サブストレート構成では、光起電活動状態の領域のシャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）が、２つの接続接点をたとえば共通の接続ハウジングに電気的に接続することにより特に有利な方法で避けられることができる。しかし、それにもかかわらず、本発明による薄膜ソーラーモジュールに対して、光の入射が透明なキャリア基材により行われるスーパーストレート構成を提供することも考えられる。
【００１７】
本発明による薄膜ソーラーモジュールの別の有利な一実施形態では、半導体層は、カルコパイライト化合物を含み、カルコパイライト化合物は、特に、２セレンイオウ化銅インジウムガリウム族（ｇｒｏｕｐ ｃｏｐｐｅｒ−ｉｎｄｉｕｍ／ｇａｌｌｉｕｍ−ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ／ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）からのＩ−ＩＩＩ−ＶＩ−半導体、たとえば２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２またはＣＩＳ）または関連化合物とすることができる。これらは、１つまたは複数の元素Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅを含む。半導体層がカルコパイライトベースの場合、サブストレート構成は特に有利である。しかし、半導体層はまた、本発明によれば、テルル化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、アモルファス、マイクロモルファス（ｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｕｓ）、微結晶、および／または多結晶の薄膜シリコンを含むことができる。
【００１８】
本発明の別の一様態によれば、第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を含む薄膜ソーラーモジュールの層構造を構造化する方法が提示され、
第２の電極層内に第１の構造化ラインを作成し、第１の構造化ラインを用いて、第２の電極層が互いに電気的に分離される第２の層セクションに分割されるステップと、
太陽電池の直列接続のために、第１の電極層と第２の電極層を電気的に接続するために、層構造に第２の構造化ラインを作成するステップと、
第１の電極層内に第３の構造化ラインを作成し、第３の構造化ラインを用いて、第１の電極層が、互いに電気的に分離される第１の層セクションに分割されるステップと
を含み、第１から第３の構造化ラインの中から選択される１つの構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域にわたり直線状に進むように誘導され、一方、２つの残りの構造化ラインおよびこの構造化ラインは、構造化ラインの順序が逆転させられるように、互いに対してずらされる。
【００１９】
本発明の別の一様態によれば、薄膜ソーラーモジュールの製造方法が提示され、
基材上に層構造を適用し、層構造は少なくとも第１の電極層、第２の電極層、および２つの電極層の間に配置される半導体層を有し、半導体層を用いてｐｎ接合が形成されるステップと、
薄膜ソーラーモジュールの層構造を構造化するために、上述のような方法により層構造を構造化し、直列接続され整流された１つまたは複数の太陽電池からそれぞれなる複数の太陽電池列が作成され、好ましくは、互いに隣接する太陽電池列が、逆並列の順方向を有するステップと、
別個の太陽電池列をそれぞれ含む異なるモジュール領域が互いに電気的に分離されるように、層構造に１つまたは複数の領域トレンチを導入するステップと、
１つまたは複数の中間接点の形成により、太陽電池列を直列接続するステップと、
太陽電池列に導電性を有して接続される第１の接続接点および第２の接続接点を形成するステップと、
２つの接続接点を少なくとも１つの接続ハウジング内で接続するステップと
を含む。
【００２０】
本発明による方法の有利な一実施形態では、２つの接続接点は、２つの接続接点を共通の接続ボックスと電気的に接続するために高価な配線なしで済ませることが可能なように、接続ハウジング内で接続される。
【００２１】
ここで、本発明が、添付の図を参照して、代表的な実施形態を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による薄膜ソーラーモジュールの第１の代表的な実施形態の平面図での概略表示である。
【図２】図１の薄膜ソーラーモジュールの中間領域（左図）および端部領域（右図）の概略の横断面表示である。
【図３】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す概略表示である。
【図４Ａ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す構造ラインの概略表示である。
【図４Ｂ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化を示す構造ラインの概略表示である。
【図５Ａ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化に対する変形形態を示す構造ラインの別の概略表示である。
【図５Ｂ】本発明による図１の薄膜ソーラーモジュールの層構造の構造化に対する変形形態を示す構造ラインの別の概略表示である。
【図６】本発明による薄膜ソーラーモジュールの第２の代表的な実施形態の概略の全体像表示である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
概略的な上面図およびさまざまな横断面詳細を使用して、全体として参照符号１により参照される薄膜ソーラーモジュールが示される図１および図２がまず参照される。太陽光を電気エネルギに光起電変換するのに役立つ薄膜ソーラーモジュール１が、本発明による太陽電池アレイの一実施形態を表す。この場合、薄膜ソーラーモジュール１は、本発明による太陽電池アレイの太陽電池の一実施形態を表す、直列接続され集積化された複数の太陽電池２を含む。
【００２４】
薄膜ソーラーモジュール１は、サブストレート構成に対応する構造を有する、すなわち、薄膜ソーラーモジュール１は、電気的に絶縁する基材４を有し、基材４に適用された薄層で層構造５が作られ、層構造５は、基材４の主要な光入射側表面６上に配置される。このとき、基材４は、たとえば比較的低い光透過率を有するガラスで作られ、十分な強度だけでなく、実行される工程ステップに対して不活性の挙動を伴う別の絶縁材を使用することが同様に可能である。
【００２５】
層構造５は、基材４の主表面６上に配置される背面電極層７を含み、背面電極層７は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）などの不透明な金属から作られ、たとえば陰極スパッタリングにより基材４上に適用されることができる。背面電極層７は、たとえばほぼ１μｍの層厚を有する。別の実施形態では、背面電極層はまた、異なる別個の層の積層から作られることができる。好ましくはバンドギャップが最大可能な割合の太陽光を吸収することができるドープされた半導体から作られた光起電活動状態の吸収層８が、背面電極層７上に堆積させられる。吸収層８は、たとえば、ｐ型導電性カルコパイライト半導体から、たとえば、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２族の化合物、特にナトリウム（Ｎａ）ドープ２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）から作られる。吸収層８は、たとえば１μｍ〜５μｍの範囲の層厚を有し、たとえばほぼ２μｍである。バッファ層９（図には詳細に示されていない）が、この場合、硫化カドミウム（ＣｄＳ）の単一層および真性酸化亜鉛（ｉ−ＺｎＯ）の単一層からなり、吸収層８上に堆積させられる。バッファ層９は、たとえば吸収層８よりも薄い層厚を有する。前面電極層１０が、たとえば蒸着によりこのバッファ層９に適用される。前面電極層１０（「窓層（ｗｉｎｄｏｗ ｌａｙｅｒ）」）は、入射太陽光を少しだけ弱めることを確実にするために、吸収層８に感受性のあるスペクトル範囲の放射に対して透明である。透明な前面電極層１０は、一般的に言えば、ＴＣＯ層（ＴＣＯ＝ｔｒａｎｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ［ｏｘｉｄｅ］ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ、透明な導電［酸化物］電極）と呼ばれることができ、ドープ金属酸化物、たとえばｎ型導電性アルミニウム（Ａｌ）ドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）ベースである。バッファ層９および吸収層８と共に前面電極層１０を介して、ｐｎヘテロ接合（すなわち、反対の導体タイプの異なる層の連続）が形成される。前面電極層１０の層厚は、たとえばほぼ８００ｎｍである。
【００２６】
環境の影響から保護するために、たとえばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）で作られるプラスチック層１１が前面電極層１０に適用される。さらに、層構造５は、たとえば低含有量の鉄を有する超白色ガラスで作られる、太陽光に透明なカバープレート１２で密封される。
【００２７】
総モジュール電圧を増大させるために、薄膜ソーラーモジュール１のモジュール表面が、第１の太陽電池列２８および第２の太陽電池列２９内で互いに接続される、すなわちいずれの場合も直列接続される複数の個々の太陽電池２に分割される。この目的のために、層構造５は、レーザ書込みおよび機械加工などの適切な構造化技術を用いて、たとえばドロッシング（ｄｒｏｓｓｉｎｇ）またはスクラッチング（ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇ）を用いて構造化される。このとき、光起電表面の損失ができるだけ制限されること、および使用される構造化技術が、取り除かれる材料に対して選択的であることが重要である。そのような構造化は、典型的には頭字語Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と略される、各太陽電池３のための３つの構造化ステップを含む。このことは図２の左図を参照して詳細にさらに説明される。
【００２８】
第１の構造化ステップＰ１では、背面電極層７は、第１の層トレンチ１３を作成することにより遮断され、第１の背面電極セクション１４、および第１の背面電極セクション１４に対して絶縁された第２の背面電極セクション１５を作り出す。第１の層トレンチ１３は、この場合、レーザ書込みにより、たとえばエキシマレーザまたはネオジムヤグ−レーザ（Ｎｅｏｄｙｍ−ＹＡＧ−ｌａｓｅｒ）を用いて、あるいは背面電極層７の機械加工により形成されることが好ましい。第１の層トレンチ１３は、吸収層８の適用前に形成され、吸収層８を適用するときに、この層の半導体材料により充填される。
【００２９】
第２の構造化ステップＰ２では、２つの半導体層、すなわち吸収層８およびバッファ層９が、第２の層トレンチ１６を作成することにより遮断され、第１の半導体セクション１７、および第１の半導体セクション１７に対して絶縁される第２の半導体セクション１８を作り出す。第２の層トレンチ１６は、この場合、レーザ書込みにより、たとえばエキシマレーザまたはネオジムヤグ−レーザを用いて形成されることが好ましい。第２の層トレンチ１６は、前面電極層１０を適用する前に形成され、前面電極層１０を適用するときに、この層の導電性材料により充填される。
【００３０】
第３の構造化ステップＰ３では、前面電極層１０、バッファ層９、および吸収層８は、第３の層トレンチ１９を作成することにより遮断され、半導体層の遮断されたセクションに加えて、第１の前面電極セクション２０、および第１の前面電極セクション２０に対して絶縁された第２の前面電極セクション２１を作り出す。第３の層トレンチ１９は、この場合、機械加工により形成される。第３の層トレンチ１９は、プラスチック層１１を適用する前に形成され、プラスチック層１１を適用するときに、この層の絶縁材により充填される。あるいは、第３の層トレンチ１９が、前面電極層１０だけを遮断することが考えられる。
【００３１】
このように、３つの構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３によって、２つの直列接続された太陽電池２が形成され、第１の前面電極セクション２０および第１の背面電極セクション１４が、一方の太陽電池２の前面電極または背面電極を形成し、第２の前面電極セクション２１および第２の背面電極セクション１５が、他方の太陽電池２の前面電極または背面電極を形成する。この過程で、一方の太陽電池２の前面電極は、他方の太陽電池２の背面電極に導電性を有して接続される。
【００３２】
構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３では、層トレンチ１３、１６、１９は、構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３の名称に従って、第１、第２、および第３の構造化ライン２２〜２４と呼ばれる構造化ラインに沿って形成される。図３には、３つの構造化ライン２２〜２４が概略的に描かれており、左図が、薄膜ソーラーモジュール１の詳細の上面図を示し、中央の図が、識別されるゾーンに対応する薄膜ソーラーモジュール１を通した詳細図を示し、右図が、構造化ライン２２〜２４を示す個々の太陽電池２の上面図を示す。
【００３３】
図１から認められるように、薄膜ソーラーモジュール１は上面図では長方形の形状を有し、それに対応して長方形の層構造５は、層構造５が基材４までにわたり完全に取り除かれた中央領域トレンチ２５により、第１のモジュール領域２６、および第１のモジュール領域から電気的に分離された第２のモジュール領域２７に分割される。２つのモジュール領域２６、２７は、同一の形状およびサイズを有し、薄膜ソーラーモジュール１または基材４の長い方の寸法により規定される第１の方向（ｘ）に互いに隣に配列される。第１の方向は、それに垂直な第２の方向（ｙ）と共に、基材４の主表面６に平行な平面に広がる。領域トレンチ２５は、第２の方向（ｙ）に沿って直線に伸びるのが認識できる。
【００３４】
２つのモジュール領域２６、２７は、それぞれ別個の太陽電池列を有し、第１の太陽電池列２８が第１のモジュール領域２６内に形成され、第２の太陽電池列２９が第２のモジュール領域２７内に形成される。２つの太陽電池列２８、２９では、太陽電池２は、いずれの場合も、整流され、直列接続され、各太陽電池２は太陽電池記号により識別され、太陽電池列２８、２９は連結された太陽電池記号により識別される。図１では、各太陽電池列２８、２９は、たとえば１１個の太陽電池２を含むが、太陽電池列２８、２９のそれぞれが、より多いまたはより少ない数の太陽電池２を含むことができることが理解される。各太陽電池列２８、２９は、たとえば４０〜１５０個の、好ましくは５０〜１１０個の、特に好ましくは１００〜１１０個の、および特に非常に好ましくは１０４個の、直列接続され整流された太陽電池２を有することができる。
【００３５】
ストリップ形状の太陽電池２は、第１の方向（ｘ）に沿って伸びて、第２の方向（ｙ）に沿って配置され、隣接する太陽電池２が、関連する第３の層トレンチ１９の位置に起因して伸びる（理論的）分離線３により第１の方向（ｘ）に沿って互いに分離される。第１から第３の構造化ライン２２〜２４を用いた太陽電池２の構造化が、第１の方向（ｘ）に沿って行われる。したがって、太陽電池列２８、２９は、いずれの場合も、薄膜ソーラーモジュール１または基材４の短い方の寸法に対応する第２の方向（ｙ）に沿って直列接続される。
【００３６】
２つの太陽電池列２８、２９は、逆並列の順方向を有し、第１の太陽電池列２８は負の第２の方向（−ｙ）に沿って導電性を有し、第２の太陽電池列２９は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有する。３つの構造化ステップＰ１、Ｐ２、Ｐ３を用いた逆並列の太陽電池列２８、２９の製造が、以下でより詳細に説明される。
【００３７】
薄膜ソーラーモジュール１では、両側で少なくとも第１の方向（ｘ）に沿って、とりわけ太陽電池列２８、２９のための接点ゾーンの役割を果たす狭い端部領域３０、３１がそれぞれ形成され、それぞれの電極層がこの目的のために露出される。したがって、第１の接続接点３２が、第１のモジュール領域２６内の第１の端部領域３０内に形成され、第３の接続接点３４が、第２のモジュール領域２７内に形成される。第１の接続接点３２および第３の接続接点３４は、互いに電気的に分離される。これに対して並列に、中間接点３３が、２つのモジュール領域２６、２７にわたり第２の端部領域３１内に形成される。このとき、接点３２〜３４は、特に、アルミニウムで作られることができるたとえば金属ストリップの形で構成される。
【００３８】
このとき、第１の接続接点３２は、第１の太陽電池列２８を介して中間接点３４に導電性を有して接続され――前の太陽電池２の前面電極を次の太陽電池２の背面電極に電気的に接続することに類似する――第１の接続接点３２は最初の太陽電池２の前面電極に電気的に接続され、中間接点３４が最後の太陽電池２の背面電極に電気的に接続される。
【００３９】
中間接点３４を最後の太陽電池２の背面電極に電気的に接続するのは、第２の端部領域３１内の薄膜ソーラーモジュール１の横断面図である図２の右図で認めることができる。図２の右図によれば、背面電極層７は、第２の端部領域３１の中に伸びて、中間接点３４は、背面電極層７上に搭載される。
【００４０】
さらに、中間接点３４は、第２の太陽電池列２９を介して第２の接続接点３３に電気的に導電性を有して接続され――第１のモジュール領域２６での接続に類似する――中間接点３４は最初の太陽電池２の前面電極に導電性を有して接続され、第２の接続接点３３は第２の太陽電池列２９の最後の太陽電池２の背面電極に導電性を有して接続される。
【００４１】
２つの端部領域３１、３２内の電気接点３２〜３４は、たとえば溶接、接着、またはハンダ付けにより、好ましくは超音波溶接により作り出されることができる。本発明によれば、接続のために、それぞれの露出した電極層が、本発明に従って金属ストリップに溶接される、接着される、またはハンダ付けされ、耐久的に安定した電気接続が作り出される。
【００４２】
したがって、薄膜ソーラーモジュール１では、第１の接続接点３２が、中間接点３４を介して直列接続された２つの太陽電池列２８、２９を介して第２の接続接点３３に導電性を有して接続される。直列接続された太陽列２８、２９では、すべての太陽電池２が整流される。
【００４３】
第１の端部領域３０内にさらに提供されるのが、主表面６と反対の位置にある、基材４の背面側に配置され、かつ２つの接続接点３２、３３の接続用装置を提供される、２つの太陽電池列２９、２９に共通の接続ボックス３５である。たとえば、２つの接続接点３２、３３は、取り外し可能なまたは固定された設備を用いて接続ボックス３５に接続される。接続ボックス３５は、薄膜ソーラーモジュール１を電気負荷に、たとえばインバータ（図に示されていない）に電気的に接続するのに役立つ。
【００４４】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、ここで、薄膜ソーラーモジュール１の製造中に層構造５を構造化する方法が説明される。
【００４５】
図によれば、構造化ステップＰ１の第１の構造化ライン２２が、第１の方向（ｘ）に沿って層構造５全体にわたり直線に誘導される。これと対照的に、構造化ステップＰ２、Ｐ３の２つの残りの構造化ライン２３、２４は、いずれの場合も、２つのモジュール領域２６、２７に対応するゾーン３６、３７内で、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。したがって、第１のモジュール領域２６に対応する層構造５の第１のゾーン３６では、第２の構造化ライン２３は、第１の構造化ライン２２に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、第２のモジュール領域２７に対応する層構造５の第２のゾーン３７では、第１の構造化ライン２２に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６では、第３の構造化ライン２４は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第２および第３の構造化ライン２３、２４は、いずれの場合も、領域トレンチ２５の形成のために提供される第３のゾーン３８内で第１の構造化ライン２２を横切り、一方では、第１のゾーン３６内で正の第２の方向（ｙ）に沿って第２の構造化ライン２３に対してずれて配置される第３の構造化ライン２４は、第２のゾーン３７内で負の第２の方向（−ｙ）に沿って第２の構造化ライン２３に対してずれて配置される。この結果、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序が、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインが、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４６】
別のステップでは、第３のゾーン３８内の領域トレンチ２５が、この目的のために、基材４までにわたり層構造５を取り除くことにより構成される。領域トレンチ２５の形成により、互いに電気的に分離された２つのモジュール領域２６、２７が形成される。領域トレンチ２５は、第１の方向（ｘ）に対してある角度で伸びる構造化ライン２３、２４のセクションが存在する、層構造５の第３のゾーン３８内だけに形成される。すでに言及されたように、構造化ラインの順序の逆転が、第２および第３の構造化ライン２３、２４を第２の方向（ｙ）に沿って横方向にずらすことによって簡単に得られることができ、２つのモジュール領域２５、２６内の太陽電池２の順方向が逆転させられる、すなわち逆並列となるという結果をもたらす。
【００４７】
図５Ａに示される、層構造５の構造化の方法の一変形形態では、第１の構造化ライン２２の代わりに、構造化ステップＰ２の第２の構造化ライン２３が、第１の方向（ｘ）に沿って層構造５全体にわたり直線に誘導される。これと対照的に、第１および第２のゾーン３６、３７内の２つの残りの構造化ライン２２、２４は、いずれの場合も、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。このとき、層構造５の第１のゾーン３６内の第１の構造化ライン２２は、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６内の第３の構造化ライン２４は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、層構造５の第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第１および第３の構造化ライン２２、２４は、いずれの場合も、第３のゾーン３８内で第２の構造化ライン２２を横切る。したがって、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序は、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインは、正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４８】
図５Ｂに示される、層構造５を構造化する方法の別の一変形形態では、第３の構造化ライン２４は、層構造５全体にわたり第１の方向（ｘ）に沿って直線に誘導される。これと対照的に、２つのゾーン３６、３７内の２つの残りの構造化ライン２２、２３は、いずれの場合も、第２の方向（ｙ）に沿って横方向のずれを有する。このとき、第１のゾーン３６内の第２の構造化ライン２３は、第３の構造化ライン２４に対して正の方向（ｙ）に沿ってずれて配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３の構造化ライン２４に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。一方、第１のゾーン３６内の第１の構造化ライン２２は、第２の構造化ライン２３に対して正の第２の方向（ｙ）にずれて配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第２の構造化ライン２３に対して負の第２の方向（−ｙ）にずれて配置される。好ましくは、この目的のために、第１および第２の構造化ライン２２、２３は、いずれの場合も、第３のゾーン３８内で第３の構造化ライン２４を横切る。したがって、第１のゾーン３６内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序は、層構造５の第２のゾーン３７内の３つの構造化ライン２２〜２４の空間的順序に対して逆転させられ、第１のゾーン３６では、第１、第２、および第３の構造化ラインは正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置され、一方では、第２のゾーン３７では、第３、第２、および第１の構造化ラインは正の第２の方向（ｙ）に沿って次々に配置される。
【００４９】
層構造５を構造化する方法の別の変形形態が、薄膜ソーラーモジュール１を製造する方法の一部となることができる。
【００５０】
薄膜ソーラーモジュール１を製造する代表的な方法の第１の変形形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示される、層構造５を構造化するための第１の変形形態が使用される。第１の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
第１の構造化ライン２２が直線状に進む、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作成するための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９（ＣｄＳ）の第１の層の堆積。バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が図４Ａに従って横方向にずらされる、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電気接続を作り出すための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が図４Ａに従って横方向にずらされる、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、および２つの端部領域３０、３１の内側に接点ゾーンを形成するために背面側までにわたる層構造５のデコーティング（ｄｅｃｏａｔｉｎｇ）、
接点ゾーンを除く２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４に沿った端部領域のデコーティング、ならびに基材４までにわたる領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５の取り付けだけでなく、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５１】
薄膜ソーラーモジュール１を製造する代表的な方法の第２の変形形態では、図５Ａに示される、層構造５を構造化する方法の第２の変形形態が使用される。第２の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
図５Ａによる第１の構造化ライン２２が横方向にずらされる、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作成するための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９の第１の層（ＣｄＳ）の堆積、
バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が直線状に進む、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電気接続を作り出すための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が図５Ａに従って横方向にずらされる、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、
２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４の短い方の寸法に沿った端部領域のデコーティング、ならびに領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５を取り付けるだけでなく、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５２】
薄膜ソーラーモジュール１を作り出す代表的方法の第３の変形形態では、図５Ｂに示される、層構造５を構造化する方法の第３の変形形態が使用される。第３の変形形態では、以下のステップが順次実行される：
基材４を背面電極層７（モリブデン）でコーティング、
第１の構造化ライン２２が図５Ｂに従って横方向にずらされる、背面電極層７の絶縁された背面電極セクション１４、１５を作り出すための構造化ステップＰ１、
ドープ吸収層８（Ｃｕ−Ｇａ−Ｉｎ−（Ｓｅ／Ｓ）：Ｎａ）の堆積または形成、
バッファ層９の第１の層（ＣｄＳ）の堆積、
バッファ層９の第２の層（ｉ−ＺｎＯ）の堆積、
第２の構造化ライン２３が図５Ｂに従って横方向にずらされる、前面電極セクションと、隣接する太陽電池の背面電極セクションとの間の電極接続を作成するための構造化ステップＰ２、
ドープ前面電極層１０（ＺｎＯ：Ａ）の堆積
第３の構造化ライン２４が直線状に進む、隣接する太陽電池２を構造化するための構造化ステップＰ３、および２つの端部領域３０、３１の内側に接点ゾーンを形成するために背面側にまでわたる層構造５のデコーティング、
接点ゾーンを除く２つの端部領域３０、３１、および任意選択で、追加の、さらに識別されていない、基材４に沿った端部領域のデコーティング、ならびに基材４までにわたる領域トレンチ２５のデコーティング、
中間接点および接続接点３２〜３４（Ａｌ金属ストリップ）の作成、
層構造５をプラスチック層１１の積層、
接続ボックス３５を取り付けて、接続ボックス３５を２つの接続接点３２、３３の接続。
【００５３】
薄膜ソーラーモジュール１を製造するための別の変形形態が、層構造５の構造化の間に、構造化ライン２２〜２４の適切な誘導によって、逆並列の太陽電池列２８ ２９の簡単な作成を可能にする。有利なことに、領域トレンチ２５は、基材までにわたる接点ゾーンの外側の２つの端部領域３０、３１と共に、好ましくは同時にコートをディコーティングされる。
【００５４】
薄膜ソーラーモジュール１の特定の有利な点が、２つの接続接点３２、３３を接続するために単一の接続ボックス３５だけが必要であることにあり、その結果、製造コストが低減されることができ、特に湿気の侵入が原因の、接続ボックス３５の故障の腐食による影響を受けやすいために、薄膜ソーラーモジュール１の長期間の安定性および信頼性が改善される。逆並列の太陽電池列２８、２９を用いて、２つの接続接点３２、３３が、薄膜ソーラーモジュール１の同じ側に配置され、その結果、有利なことに、サブストレート構成では、さらに光起電活動状態の領域の望ましくないシャドウイングにつながる、２つの接続接点３２、３３を共通の接続ボックス３５に電気的に接続するための高価な配線なしで済ませることが可能である。２つの太陽電池列２８、２９を用いて２つの接続接点３２、３３を直列接続し、それが、今度は、中間接点３４を用いて互いに直列接続されることにより、Ｕ字形構成が作成される。
【００５５】
領域トレンチ２５の幅は、とりわけ２つのモジュール領域２６、２７の破壊電圧に依存し、たとえば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に入る。領域トレンチ２５は、破壊抵抗を増大させるために、電気的絶縁材で満たされることができる。製造技術の観点から、領域トレンチ２５の幅は、構造化ライン２２〜２４の書込速度に依存することがある。薄膜ソーラーモジュール１を２つのほぼ同サイズのモジュール領域２６、２７に分割することが、太陽電池電流の半減、および太陽電池電圧の倍増をもたらす。したがって、太陽電池電流は、第１の方向（ｘ）に沿って測定された太陽電池２の幅の関数であり、太陽電池２の幅は、技術的に適用するのに好都合な電流／電圧特性を得るために、たとえば、１ｍｍ〜１１ｍｍの範囲に、好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲に入り、特にほぼ５．５ｍｍである。
【００５６】
図６を参照すると、ここで、全体として参照番号１０１により識別される、本発明による薄膜ソーラーモジュール１の第２の実施形態が説明され、不要な繰り返しを避けるために、第１の代表的な実施形態に対する差だけを説明し、残りについては、第１の代表的な実施形態で述べられたことを参照する。
【００５７】
図によれば、薄膜ソーラーモジュール１０１のモジュール部分が、いずれの場合も直列接続状態の、第１の太陽電池列１０３、第２の太陽電池列１０４、第３の太陽電池列１０５、および第４の太陽電池列１０６内の、互いに接続された複数の個々の太陽電池１０２に分割される。上面図では長方形の形状を有する薄膜ソーラーモジュール１０１は、第１のモジュール領域１１０、第２のモジュール領域１１１、第３のモジュール領域１１２、および第４のモジュール領域１１３に分割され、第１のモジュール領域１１０および第２のモジュール領域１１１は、第１の領域トレンチ１０７により互いに電気的に分離され、第２のモジュール領域１１１および第３のモジュール領域１１２は、第２の領域トレンチ１０８により互いに電気的に分離され、第３のモジュール領域１１２および第４のモジュール領域１１３は、第３の領域トレンチ１０９により互いに電気的に分離される。モジュール領域１１０〜１１３は、同一の形状およびサイズを有し、薄膜ソーラーモジュール１０１の長い方の寸法により規定される第１の方向（ｘ）に一列に互いに対して隣に配列される。領域トレンチ１０７〜１０９は、いずれの場合も、第１の方向（ｘ）に垂直な第２の方向（ｙ）に沿って直線に伸びる。
【００５８】
各モジュール領域１１０〜１１３には、別個の太陽電池列があり、第１の太陽電池列１０３は第１のモジュール領域１１０内に形成され、第２の太陽電池列１０４は第２のモジュール領域１１１内に形成され、第３の太陽電池列１０５は第３のモジュール領域１１２内に形成され、第４の太陽電池列１０６は第４のモジュール領域１１３内に形成される。各太陽電池列１０３〜１０６では、太陽電池１０２は、いずれの場合も、整流され、直列接続される。ストリップ形状の太陽電池１０２は、第１の方向（ｘ）に沿って伸びて、第２の方向（ｙ）に沿って配置され、隣接する太陽電池１０３が、第１の方向（ｘ）に沿って伸びる（理論的）分離ライン１１４により互いに分離される。第１〜第３の構造化ステップＰ１〜Ｐ３による太陽電池１０２の構造化が、第１の方向（ｘ）に沿って行われる。したがって、太陽電池列１０３〜１０６は、いずれの場合も、薄膜ソーラーモジュール１０１の短い方の寸法に対応する第２の方向（ｙ）に沿って直列接続される。薄膜ソーラーモジュール１０１では、隣接する太陽電池列１０３〜１０６は、いずれの場合も、逆並列の順方向を有し、第１の太陽電池列１０３は負の第２の方向（−ｙ）に導電性を有し、第２の太陽電池列２９は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有し、第３の太陽電池列１０５は負の第２の方向（−ｙ）に沿って導電性を有し、第４の太陽電池列１０６は正の第２の方向（ｙ）に沿って導電性を有する。
【００５９】
薄膜ソーラーモジュール１０１では、両側に第１の方向（ｘ）に沿って、とりわけ太陽電池列１０３〜１０６のための接点ゾーンの役割を果たす狭い端部領域１１５、１１６がそれぞれ形成され、それぞれの電極層がこの目的のために露出される。したがって、第１の接続接点１１７が、第１のモジュール領域１１０内の第１の端部領域１１５内に形成され、第２の中間接点１１９が、第２および第３のモジュール領域１１１、１１２にわたり形成され、第２の接続接点１２１が第４のモジュール領域１１３内に形成される。これらの接点は、いずれの場合も、互いに電気的に分離される。これに対して並列に、第１の中間接点１１８が、第１および第２のモジュール領域１１０、１１１にわたり第２の端部領域１１６内に形成され、第３の中間接点１２０が、第３および第４のモジュール領域１１２、１１３にわたり形成される。これらの中間接点１１８、１２０は、互いに電気的に分離される。このとき、接点１１７〜１２１は、たとえば、特にアルミニウムで作られることができる金属ストリップの形に構成される。このとき、第１の接続接点１１７は、第１の太陽電池列１０３を介して第１の中間接点１１８に導電性を有して接続され、第１の中間接点１１８は、第２の太陽電池列１０４を介して第２の中間接点１１９に導電性を有して接続され、第２の中間接点１１９は、第３の太陽電池列１０５を介して第３の中間接点１２０に導電性を有して接続され、第３の中間接点１２０は、第４の太陽電池列１０６を介して第２の接続接点１２１に導電性を有して接続される。
【００６０】
したがって、薄膜ソーラーモジュール１０１では、第１の接続接点１１７は、４つの直列接続された太陽電池列１０３〜１０６を介して第２の接続接点１２１に導電性を有して接続される。直列接続された太陽電池列１０３〜１０６では、すべての太陽電池１０２が整流される。
【００６１】
第１のモジュール領域１１０内の第１の端部領域１１５内にさらに提供されるのが、第１の接続接点１１７に接続される接続ボックス１２２であり、接続ボックス１２２は、薄膜ソーラーモジュール１０１の背面側に配置され、第１の接続接点１１７を接続するための装置を提供される。さらに、第４のモジュール領域１１３内の第１の端部領域１１５内に提供されるのが、第２の接続接点１２１に接続される第２の接続ボックス１２３であり、接続ボックス１２３は、同様に薄膜ソーラーモジュール１０１の背面側に配置され、第２の接続接点１２１を接続するための装置を提供される。２つの接続ボックス１２２、１２３は、薄膜ソーラーモジュール１０１を電気負荷、たとえばインバータに電気的に接続するのに役立つ。
【００６２】
あるいは、この構成でも、接続接点１１７および１２１はまた、接続ボックス１２２、１２３内で接続されることができる。
【００６３】
逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の製造は、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂを参照して説明される構造化ラインの横方向のずれに従って３つの構造化ステップＰ１〜Ｐ３で行われることができ、構造化ラインが直線状に進み、かつ図に描かれている２つのその他の構造化ラインを横方向にずらすことによって、負の第２の方向（−ｙ）に沿った太陽電池列の方向を、正の第２の方向（ｙ）に沿った太陽電池列の方向に反転させ、一方では、正の第２の方向（ｙ）に沿った太陽電池列の方向を、負の第２の方向（−ｙ）に沿った太陽電池列の方向に反転させることが、直線状の構造化ラインに対する２つのその他の構造化ラインの鏡像的に横方向にずらすことによって得られる。図６に描かれる薄膜ソーラーモジュール１０１は、製造方法の上記で提示される変形形態により作り出されることができ、逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の簡単な作成が可能にされるそのような構造化方法が使用される。有利なことに、領域トレンチ１０７〜１０９は、端部領域１１５、１１６と共に、好ましくは同時にディコーティングされる。
【００６４】
薄膜ソーラーモジュール１０１の特定の有利な点が、逆並列の太陽電池列１０３〜１０６の対につき、接続接点１１７、１２１を接続するために単一の接続ボックス１２２、１２３だけが必要であるということにあり、その結果、製造費が低減されることができ、薄膜ソーラーモジュール１０１の長期間の安定性および信頼性が改善される。中間接点１１８〜１２０を介して互いに直列接続される４つの太陽電池列１０３〜１０６を介して２つの接続接点１１７、１２１を直列接続することによって、高価な配線なしで済ませることが可能になる、複数の接続されたＵ字形からなる構成が作成される。モジュール領域１１０〜１１３の数およびサイズを、特に直列接続されるＵ字形の数を調節することにより、薄膜ソーラーモジュール１０１の電流／電圧特性に選択的に影響を及ぼすことが可能である。４つのモジュール領域１１０〜１１３を備える薄膜ソーラーモジュール１０１が図６に描かれているが、より多くのまたはより少ない数のモジュール領域が提供されることができることが理解される。偶数のモジュール領域を有し、隣接する太陽電池列が逆並列の順方向を有することが好ましい。
【００６５】
本発明は、工業的連続生産で費用効率よく製造されることができ、かつ従来の薄膜ソーラーモジュールと比較して長期間の安定性および耐久性が改善される薄膜ソーラーモジュールを利用可能にする。薄膜ソーラーモジュールの電流／電圧特性は、必要に応じて選択的に影響を及ぼされることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 薄膜ソーラーモジュール
２ 太陽電池
３ 分離ライン
４ 基材
５ 層構造
６ 主表面
７ 背面電極層
８ 吸収層
９ バッファ層
１０ 前面電極層
１１ プラスチック層
１２ カバープレート
１３ 第１の層トレンチ
１４ 第１の背面電極セクション
１５ 第２の背面電極セクション
１６ 第２の層トレンチ
１７ 第１の半導体セクション
１８ 第２の半導体セクション
１９ 第３の層トレンチ
２０ 第１の前面電極セクション
２１ 第２の前面電極セクション
２２ 第１の構造化ライン
２３ 第２の構造化ライン
２４ 第３の構造化ライン
２５ 領域トレンチ
２６ 第１のモジュール領域
２７ 第２のモジュール領域
２８ 第１の太陽電池列
２９ 第２の太陽電池列
３０ 第１の端部領域
３１ 第２の端部領域
３２ 第１の接続接点
３３ 第２の接続接点
３４ 中間接点
３５ 接続ボックス
３６ 第１のゾーン
３７ 第２のゾーン
３８ 第３のゾーン
１０１ 薄膜ソーラーモジュール
１０２ 太陽電池
１０３ 第１の太陽電池列
１０４ 第２の太陽電池列
１０５ 第３の太陽電池列
１０６ 第４の太陽電池列
１０７ 第１の領域トレンチ
１０８ 第２の領域トレンチ
１０９ 第３の領域トレンチ
１１０ 第１のモジュール領域
１１１ 第２のモジュール領域
１１２ 第３のモジュール領域
１１３ 第４のモジュール領域
１１４ 分離ライン
１１５ 第１の端部領域
１１６ 第２の端部領域
１１７ 第１の接続接点
１１８ 第１の中間接点
１１９ 第２の中間接点
１２０ 第３の中間接点
１２１ 第２の接続接点
１２２ 第１の接続ボックス
１２３ 第２の接続ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層（７〜１０）を有する層構造（５）が適用される基材（４）を含む、特に薄膜ソーラーモジュールのための太陽電池アレイ（１、１０１）であって、層構造（５）は、１つまたは複数の領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）により互いに電気的に分離される複数の異なる領域（２６、２７、１１０〜１１３）に分割され、直列接続され整流された複数の太陽電池（２、１０２）を含む太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）が各領域（２６、２７、１１０〜１１３）内に形成される、太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項２】
太陽電池列（２８、２９、１０３〜０６）が、１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）により直列接続される、請求項１に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項３】
層構造（５）が、第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を有し、半導体層（８）によってｐｎ接合が形成され、半導体層（８）はカルコパイライト（ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ）化合物、テルル化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｎ ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、および／またはシリコンから形成される、請求項１または２のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項４】
第１の接続接点（３２、１１７）および第２の接続接点（３３、１２１）が、１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）により直列接続される太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）により互いに電気的に接続され、少なくとも１つの接続ハウジング（３５、１２２、１２３）内で２つの接続接点（３２、３３、１１７、１２１）が接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項５】
層構造が、領域トレンチ（２５）により互いに電気的に分離される２つの領域（２６、２７）に分割され、
第１の接続接点（３２）および第２の接続接点（３３）が、中間接点（３４）により直列接続される２つの太陽電池列（２８、２９）により互いに電気的に接続され、
２つの接続接点（３２、３３）は、共通の接続ハウジング（３５）に接続される、
請求項４に記載の太陽電池アレイ（１）。
【請求項６】
層構造が、３つの領域トレンチ（１０７〜１０９）により互いに電気的に分離される４つの領域（１１０〜１１３）に分割され、
第１の接続接点（１１７）および第２の接続接点（１２１）が、３つの中間接点（１１８〜１２０）により直列接続される４つの太陽電池列（１０３〜１０６）により互いに電気的に接続され、
２つの接続接点（１１７、１２１）は、いずれの場合も、別個の接続ハウジング（１２２、１２３）に接続される、請求項４に記載の太陽電池アレイ（１０１）。
【請求項７】
太陽電池（２、１０２）が、いずれの場合も、ストリップとして構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項８】
接続接点および中間接点（３２〜３４、１１７〜１２１）が、いずれの場合も、接点ストリップの形で構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項９】
少なくとも１つの領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）が、その長さに対して横方向に測定された幅が０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜３ｍｍの範囲である、請求項１から８のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項１０】
少なくとも１つの領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）が電気的絶縁材で充填される、請求項１から９のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の太陽電池アレイの形で構成される薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）。
【請求項１２】
第１の電極層（１０）が透明な前面電極層であり、第２の電極層（７）が背面電極層であり、基材（４）が、前面電極層から離れた方向に向く背面電極の側に配置される、請求項１１に記載の薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）。
【請求項１３】
第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を含む薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）の層構造（５）の構造化方法であって、
第２の電極層（７）内に第１の構造化ライン（２２）を作成し、第１の構造化ライン（２２）を用いて、第２の電極層（７）が、互いに電気的に分離される第２の層セクション（１４、１５）に分割されるステップと、
太陽電池の直列接続のために、第１の電極層（１０）および第２の電極層（７）を電気的に接続するために第２の構造化ライン（２３）を作成するステップと、
第１の電極層（１０）内に第３の構造化ライン（２４）を作成し、第３の構造化ライン（２４）を用いて、第１の電極層（１０）が、互いに電気的に分離される第１の層セクション（２０、２１）に分割されるステップと
を含み、第１から第３の構造化ライン（２２〜２４）の中から選択される１つの構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域（２６、２７、１１０〜１１３）にわたり直線状に進むように誘導され、一方では、２つの残りの構造化ラインおよびこの構造化ラインは、構造化ライン（２２〜２４）の順序が逆転させられるように、互いに対してずらされる、方法。
【請求項１４】
第１から第３の構造化ライン（２２〜２４）の中から選択される構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域（２６、２７、１１０〜１１３）にわたり直線状に進むように誘導され、一方では、２つの残りの構造化ラインが、構造化ライン（２２〜２４）の順序が逆転させられるように、この構造化ラインを横切る、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）の製造方法であって、
層構造（５）を基材（４）上に適用し、層構造（５）は少なくとも第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を有し、半導体層（８）によりｐｎ接合が形成されるステップと、
請求項１４に記載の方法により層構造（５）を構造化し、その結果、直列接続され整流された複数の太陽電池（２、１０２）からそれぞれなる複数の太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）が作成され、互いに隣接する太陽電池列が特に逆並列の順方向を有することができるステップと、
層構造（５）に１つまたは複数の領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）を導入し、その結果、別個の太陽電池列をそれぞれ含む別のモジュール領域（２６、２７、１１０〜１１３）が互いに電気的に分離されるステップと、
１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）を形成することにより、太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）を直列接続するステップと、
太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）に導電性を有して接続される第１の接続接点（３２、１１７）および第２の接続接点（３３、１２１）を形成するステップと、
少なくとも１つの接続ハウジング（３５、１２２、１２３）内で２つの接続接点（３２、３３、１１７、１２１）を接続するステップと
を含む製造方法。
【請求項１】
複数の層（７〜１０）を有する層構造（５）が適用される基材（４）を含む、特に薄膜ソーラーモジュールのための太陽電池アレイ（１、１０１）であって、層構造（５）は、１つまたは複数の領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）により互いに電気的に分離される複数の異なる領域（２６、２７、１１０〜１１３）に分割され、直列接続され整流された複数の太陽電池（２、１０２）を含む太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）が各領域（２６、２７、１１０〜１１３）内に形成される、太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項２】
太陽電池列（２８、２９、１０３〜０６）が、１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）により直列接続される、請求項１に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項３】
層構造（５）が、第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を有し、半導体層（８）によってｐｎ接合が形成され、半導体層（８）はカルコパイライト（ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ）化合物、テルル化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｎ ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、および／またはシリコンから形成される、請求項１または２のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項４】
第１の接続接点（３２、１１７）および第２の接続接点（３３、１２１）が、１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）により直列接続される太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）により互いに電気的に接続され、少なくとも１つの接続ハウジング（３５、１２２、１２３）内で２つの接続接点（３２、３３、１１７、１２１）が接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項５】
層構造が、領域トレンチ（２５）により互いに電気的に分離される２つの領域（２６、２７）に分割され、
第１の接続接点（３２）および第２の接続接点（３３）が、中間接点（３４）により直列接続される２つの太陽電池列（２８、２９）により互いに電気的に接続され、
２つの接続接点（３２、３３）は、共通の接続ハウジング（３５）に接続される、
請求項４に記載の太陽電池アレイ（１）。
【請求項６】
層構造が、３つの領域トレンチ（１０７〜１０９）により互いに電気的に分離される４つの領域（１１０〜１１３）に分割され、
第１の接続接点（１１７）および第２の接続接点（１２１）が、３つの中間接点（１１８〜１２０）により直列接続される４つの太陽電池列（１０３〜１０６）により互いに電気的に接続され、
２つの接続接点（１１７、１２１）は、いずれの場合も、別個の接続ハウジング（１２２、１２３）に接続される、請求項４に記載の太陽電池アレイ（１０１）。
【請求項７】
太陽電池（２、１０２）が、いずれの場合も、ストリップとして構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項８】
接続接点および中間接点（３２〜３４、１１７〜１２１）が、いずれの場合も、接点ストリップの形で構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項９】
少なくとも１つの領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）が、その長さに対して横方向に測定された幅が０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、特に１ｍｍ〜３ｍｍの範囲である、請求項１から８のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項１０】
少なくとも１つの領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）が電気的絶縁材で充填される、請求項１から９のいずれか一項に記載の太陽電池アレイ（１、１０１）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の太陽電池アレイの形で構成される薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）。
【請求項１２】
第１の電極層（１０）が透明な前面電極層であり、第２の電極層（７）が背面電極層であり、基材（４）が、前面電極層から離れた方向に向く背面電極の側に配置される、請求項１１に記載の薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）。
【請求項１３】
第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を含む薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）の層構造（５）の構造化方法であって、
第２の電極層（７）内に第１の構造化ライン（２２）を作成し、第１の構造化ライン（２２）を用いて、第２の電極層（７）が、互いに電気的に分離される第２の層セクション（１４、１５）に分割されるステップと、
太陽電池の直列接続のために、第１の電極層（１０）および第２の電極層（７）を電気的に接続するために第２の構造化ライン（２３）を作成するステップと、
第１の電極層（１０）内に第３の構造化ライン（２４）を作成し、第３の構造化ライン（２４）を用いて、第１の電極層（１０）が、互いに電気的に分離される第１の層セクション（２０、２１）に分割されるステップと
を含み、第１から第３の構造化ライン（２２〜２４）の中から選択される１つの構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域（２６、２７、１１０〜１１３）にわたり直線状に進むように誘導され、一方では、２つの残りの構造化ラインおよびこの構造化ラインは、構造化ライン（２２〜２４）の順序が逆転させられるように、互いに対してずらされる、方法。
【請求項１４】
第１から第３の構造化ライン（２２〜２４）の中から選択される構造化ラインが、互いに電気的に分離される少なくとも２つの領域（２６、２７、１１０〜１１３）にわたり直線状に進むように誘導され、一方では、２つの残りの構造化ラインが、構造化ライン（２２〜２４）の順序が逆転させられるように、この構造化ラインを横切る、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
薄膜ソーラーモジュール（１、１０１）の製造方法であって、
層構造（５）を基材（４）上に適用し、層構造（５）は少なくとも第１の電極層（１０）、第２の電極層（７）、および２つの電極層（７、１０）の間に配置される半導体層（８）を有し、半導体層（８）によりｐｎ接合が形成されるステップと、
請求項１４に記載の方法により層構造（５）を構造化し、その結果、直列接続され整流された複数の太陽電池（２、１０２）からそれぞれなる複数の太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）が作成され、互いに隣接する太陽電池列が特に逆並列の順方向を有することができるステップと、
層構造（５）に１つまたは複数の領域トレンチ（２５、１０７〜１０９）を導入し、その結果、別個の太陽電池列をそれぞれ含む別のモジュール領域（２６、２７、１１０〜１１３）が互いに電気的に分離されるステップと、
１つまたは複数の中間接点（３４、１１８〜１２０）を形成することにより、太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）を直列接続するステップと、
太陽電池列（２８、２９、１０３〜１０６）に導電性を有して接続される第１の接続接点（３２、１１７）および第２の接続接点（３３、１２１）を形成するステップと、
少なくとも１つの接続ハウジング（３５、１２２、１２３）内で２つの接続接点（３２、３３、１１７、１２１）を接続するステップと
を含む製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５１８４２４（Ｐ２０１３−５１８４２４Ａ）
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５０４４０（Ｐ２０１２−５５０４４０）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５１１３３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２２３９
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５００３７４１４６）サン−ゴバン グラス フランス (388)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５１１３３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２２３９
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５００３７４１４６）サン−ゴバン グラス フランス (388)
【Ｆターム（参考）】
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