专利汇可以提供前侧串联太阳能模块专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 太阳能 电池 元件,其包括:具有恰好一个第一掺杂的 半导体 衬底层(2);层结构(1),其被部署在所述衬底层(2)的前侧并与所述衬底层相邻,并且具有与所述第一掺杂互补的至少一个掺杂;后侧 金属化 部(3),其被部署在所述衬底层(2)的前侧,与所述衬底层相邻,所述后侧从层结构(1)横跨;以及第一前侧金属化部(4)和第二前侧金属化部(6)。所述第一前侧金属化部(4)与所述层结构(1)电 接触 ,所述第二前侧金属化部(6)被部署在所述衬底层的前侧,与所述衬底层相邻,并且与第一前侧金属化部以及所述层结构(1)电绝缘。,下面是前侧串联太阳能模块专利的具体信息内容。
1、一种太阳能电池元件,包括:
支撑半导体层(2),具有恰好一个第一类型的掺杂(第一掺杂),
层结构(1),部署在所述支撑半导体层(2)的前侧,与所述支撑半导体层 相邻,并且具有与所述第一掺杂互补的至少一个掺杂,
后侧金属化部(3),部署在所述支撑半导体层(2)的与所述层结构(1) 相对的后侧,与所述支撑半导体层相邻,以及
第一前侧金属化部(4)和第二前侧金属化部(6),所述第一前侧金属化部 (4)与所述层结构(1)电接触,所述第二前侧金属化部(6)被部署成与所述 第一前侧金属化部和所述层结构(1)间隔开,位于所述支撑半导体层的前侧且 与所述支撑半导体层相邻。
2、根据前述权利要求所述的太阳能电池元件,其特征在于:
在层平面上观看时,所述后侧金属化部(3)从所述第二前侧金属化部(6) 延伸到所述第一前侧金属化部(4),并且/或者所述后侧金属化部是平坦的、非 结构化的或结构化的金属化部。
3、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述支撑半导体层(2)、所述后侧金属化部(3)和/或所述第二前侧金属化 部(6)被部署和/或构造成使得所述后侧金属化部(3)通过所述支撑半导体层 (2)实现的与所述第二前侧金属化部(6)的电接触具有的表面特定电阻小于 10-2Ωcm2,尤其小于10-3Ωcm2,尤其小于5×10-4Ωcm2。
4、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述支撑半导体层(2)具有的掺杂大于1016原子/cm3,尤其大于1017原 子/cm3,尤其大于5×1017原子/cm3,
和/或
所述支撑半导体层(2)具有的厚度小于1000μm,尤其小于500μm,尤其 小于200μm。
5、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
锗层,尤其是p掺杂锗层、砷化镓层或硅层作为支撑半导体层(2)。
6、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
具有所述支撑半导体层(2)和所述层结构(1)的半导体结构是单晶体且 具有至少两个、优选是至少三个具有不同带隙的光电有源pn结,所述单晶体半 导体结构优选是具有主族III和V的元素,并且还有锗。
7、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述层结构(1)具有至少一个p掺杂或n掺杂GaAs层(19,20),
和/或
所述层结构(1)具有锗层(17),尤其是n掺杂锗层,
如/或
背向所述层结构(1)在背向所述衬底的一侧具有非掺杂GaAs覆盖层(24) 或GaInAs覆盖层。
8、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述第一前侧金属化部(4)和/或所述第二前侧金属化部(6)具有钯-锗层 序列或钯-锗合金,
和/或
所述第一前侧金属化部(4)和/或所述第二前侧金属化部(6)具有或者包 括金和锗,尤其是共晶金-锗混合物,
和/或
所述第一前侧金属化部(4)和/或所述第二前侧金属化部(6)具有合金金 属层结构,该合金金属层结构优选是具有与所述层结构(1)相邻的至少一个钯 层、锗层和由金和/或银和/或铝制成的导电层,优选是具有大于0.5μm的厚度,
和/或
所述第一前侧金属化部(4)和/或所述第二前侧金属化部(6)以连续层结 构的形式或多个非连续岛的形式构造。
9、根据前一权利要求所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述钯-锗层序列或所述金属层结构优选是按所列顺序具有钯层(25)、锗层 (26)和导体层(27),所述导体层(27)尤其包含或者包括金和/或银。
10、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
在层平面中观看时,所述第二前侧金属化部(6)的表面面积部分与所述层 结构(1)的表面面积部分的比率小于0.1,尤其小于0.05,尤其小于0.01,尤 其小于0.005,尤其小于0.002。
11、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述第一前侧金属化部(6)具有恰好一个连续金属化表面,
或
所述第一前侧金属化部(6)具有至少两个连续金属化表面(6a,6b),其 被部署为彼此电绝缘,并且彼此间隔开。
12、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述后侧金属化部(3)包含或者包括铝。
13、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
承载结构(9,10,11),所述承载结构被部署在所述后侧金属化部一侧, 并且具有冷却板(9),尤其是具有非金属前部的、特别是陶瓷前部的冷却板(9)。
14、根据前一权利要求所述的太阳能电池元件,
其特征在于:
所述冷却板(9)被构造为有源水冷却体的结构支撑部分,该结构支撑部分 尤其以陶瓷制成。
15、根据前述两项权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述承载结构具有非导电层(11),其被部署在所述冷却板(9)与所述后 侧金属化部(3)之间,该非导电层(11)尤其是粘接层或陶瓷层,
或
所述承载结构具有电导体结构,该电导体结构被部署在所述冷却板(9)与 所述后侧金属化部(3)之间,并且所述承载结构优选是具有在所述后侧金属化 部一侧的导电粘接和/或焊接层(11)以及在所述冷却板一侧的条形导体结构 (10)。
16、根据前述权利要求之一所述的太阳能电池元件,其特征在于:
所述第一掺杂是p掺杂或n掺杂。
17、一种太阳能电池模块,包括:
至少两个串联连接的太阳能电池元件,所述太阳能电池元件被分别部署成 使得它们的后侧金属化部(3a,3b)在承载结构(9,10,11)上,所述串联连 接的太阳能电池元件中的至少两个太阳能电池元件(8a,8b)的电接触仅被构 造在太阳能电池元件的、与所述承载结构相对的前侧(前侧连接),
其特征在于:
连接到所述前侧的所述至少两个太阳能电池元件中的至少一个是根据前述 太阳能电池元件权利要求中的一项来构造。
18、根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块,其特 征在于:
电池连接器(7),其作为在两个太阳能电池元件(8a,8b)的前侧分别与 在前侧连接的所述两个太阳能电池元件(8a,8b)接触的电接触,并且尤其被 构造为线。
19、根据前述两项太阳能电池模块权利要求所述的太阳能电池模块,其特 征在于:
所述电池连接器(7)使得在所述前侧连接的所述太阳能电池元件中的第一 太阳能电池元件的所述第一前侧金属化部(4)与在所述前侧连接的所述太阳能 电池元件中的第二太阳能电池元件的所述第二前侧金属化部(6)电连接。
20、根据前述两项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
用作电池连接器(7)的线,该线包含或者包括金、银和/或铝。
21、根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块,其特 征在于:
太阳能电池元件的至少两个串联连接并联,太阳能电池元件的这些串联电 路中的每一个具有根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的在所述前侧连 接的至少两个串联连接的太阳能电池元件,并且优选地,一个串联电路的每一 太阳能电池元件并联连接到至少另一串联连接的太阳能电池元件(串联连接的 太阳能电池链成对地并联连接)。
22、根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块,其特 征在于:
具有相反极性的旁路二极管(13,14,15)并联连接到所述太阳能电池元 件中的至少一个太阳能电池元件。
23、根据前一太阳能电池模块权利要求所述的太阳能电池模块,其特征在 于:
具有相反极性的旁路二极管(13,14,15)并联连接到每一太阳能电池元 件。
24、根据前述两项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
所述太阳能电池元件(8a,8b)中的至少一个太阳能电池元件与所述旁路 二极管(14)一起具有所述支撑半导体层(2)的公共部分。
25、根据前述三项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
在所述旁路二极管(14,15)的背向所述承载结构的前侧,所述旁路二极 管(14,15)中的至少一个具有第一前侧金属化部(B4)以及与所述第一前侧 金属化部(B4)电绝缘的第二前侧金属化部(B6)。
26、根据前述四项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
所述旁路二极管(13,14,15)中的至少一个具有第一掺杂的支撑半导体 层(B2)、被部署在所述支撑半导体层的背向所述承载结构的前侧上并且与所述 支撑半导体层相邻的层结构(B1)、以及被部署在所述支撑半导体层的与所述层 结构(B1)相对的后侧上并且与所述支撑半导体层相邻的后侧金属化部(B3), 所述层结构具有与所述第一掺杂互补的至少一个掺杂。
27、根据前述两项太阳能电池模块权利要求所述的太阳能电池模块,
其特征在于:
对于所述至少一个旁路二极管(14,15),所述第一前侧金属化部(B4)与 所述层结构(B1)电接触,并且与所述第一前侧金属化部(B4)以及所述层结 构(B1)电绝缘的所述第二前侧金属化部(B6)被部署在所述支撑半导体层(B2) 的前侧,与所述支撑半导体层(B2)相邻。
28、根据前述三项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
在所述支撑半导体层(2)的背向所述承载结构的前侧并且与所述半导体层 相邻的所述太阳能电池元件中的至少一个具有金属前侧接触部(S6),其与所述 前侧金属化部(4,6)以及所述层结构(1)电绝缘,并且经由电池连接器(SB7) 与旁路二极管(15)的所述第一前侧金属化部(B4)电连接。
29、根据前述七项太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块, 其特征在于:
所述太阳能电池元件(8)与所述旁路二极管(13,14,15)的电连接仅被 构造在背向所述承载结构的前侧,并且优选是经由电池连接器(7,B7)。
30、根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块,
其特征在于:
在层平面中观看时,所述太阳能电池元件中的至少两个具有不同的总表面 面积和/或其层结构(1)的表面面积不同。
31、根据前述太阳能电池模块权利要求之一所述的太阳能电池模块,其特 征在于:
封装,部署在所述前侧,该封装尤其是透明板,尤其是玻璃板,该封装具 有所施加的透明填充化合物,该填充化合物尤其是硅。
32、一种用于制造太阳能电池模块的方法,分别具有后侧金属化部(3a, 3b)的至少两个太阳能电池元件被部署在承载结构(9,10,11)上并且串联连 接,串联连接或并联连接的太阳能电池元件中的至少两个太阳能电池元件(8a, 8b)的电接触仅被构造在这些太阳能电池元件的与所述承载结构相对的前侧(前 侧连接),
其特征在于:
根据前述太阳能电池元件权利要求或太阳能电池模块权利要求之一制造太 阳能电池元件和/或太阳能电池模块。
33、根据前述方法权利要求之一所述的方法,其特征在于:
太阳能电池元件(8)的所有各个元件(1,3,4,6)被分别重复构造在支 撑半导体层(2)上,
之后,支撑半导体层(2)连同背向所述前侧的重复构造的各个元件(1,3, 4,6)一起被粘接和/或焊接(11)在承载结构(9,10)上,所述承载结构有利 地具有冷却板(9),
之后,多个太阳能电池元件(8)与施加在所述承载结构(9,10)上的支 撑半导体层(2)分离,
最后,所述各个太阳能电池元件(8)彼此电连接。
34、根据前述方法权利要求之一所述的方法,
其特征在于:
太阳能电池元件(8)的所有各个元件(1,3,4,6)被分别重复构造在支 撑半导体层(2)上,
之后,仍待分离的至少两个不同的太阳能电池元件(8)的所述前侧金属化 部(4,6)经由电池连接器(7)电连接,
之后,在所述前侧施加透明填充化合物,该填充化合物尤其是硅,
之后,在所属填充化合物上,在所述填充化合物的背向所述衬底层的一侧 施加透明板,该透明板尤其是玻璃板,
之后,所述多个太阳能电池元件(8)与施加在所述承载结构(9,10)上 的支撑半导体层(2)分离,在仍待分离的太阳能电池元件(8)之间,从背向 所述板的一侧开始引入间隙,至少直到所述填充化合物,以及
最后,所述支撑半导体层(2)连同分离的太阳能电池元件(8)一起在所 述支撑半导体层(2)的背向所述前侧的一侧上被粘接和/或焊接在承载结构(9, 10),该承载结构(9,10)有利地具有冷却板。
35、根据前述两项方法权利要求之一所述的方法,
其特征在于:
借助于锯子,尤其是芯片锯,通过湿法化学蚀刻或干法化学蚀刻和/或通过 激光切割来实现所述分离。
36、根据前述太阳能电池元件权利要求或太阳能电池模块权利要求之一所 述的太阳能电池元件和/或太阳能电池模块在聚光器装置中的用途。
本发明涉及一种适于前侧串联在太阳能电池模块中的太阳能电池元件,并 且还涉及相应的太阳能电池模块。此外,本发明涉及相应太阳能电池元件和太 阳能电池模块的制造方法,并且还涉及相应太阳能电池元件及模块在聚光器 (concentrator)设备中的用途。
本发明首先应用于高聚光光电系统(聚光器装置)领域。在这里,凹面镜 将高强度阳光聚集到相对小的模块表面。对于光强度相对于正常阳光上升百倍 的情况,这里描述为100日光的聚光比。这样,可以由相对廉价的镜表面来替 换昂贵的太阳能电池表面。在聚光比为几个100日光的情况下,以III-V半导体 和锗制成的太阳能电池的用途也变得有吸引力,例如还通常用于太空旅行应用 中。然而,这种类型的高聚光比产生非常高的电流密度。在1000日光的情况下, 每平方厘米的具有三个pn结的高效III-V太阳能电池(三电池)典型地产生14A 的电流。为了将电池的串联电阻的损耗保持较低,必须使用宽度十分小(在几 毫米范围内)的电池。
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