-
Die
Erfindung betrifft eine MWT-Halbleiter-Solarzelle mit einer Vielzahl
von das halbleitende Material kontaktierenden, parallel zueinander
verlaufenden schmalen leitfähigen Fingern vorgegebener
Länge, welche sich auf der dem Licht zugewandten Vorderseite
der Zelle befinden, und Durchkontaktierungslöchern zum elektrischen
Verbinden der leitfähigen Finger mit auf der Rückseite
der Zelle vorgesehenen, gegenüber ihrer Umgebung isolierten
Busbars, wobei die leitfähigen Finger streifenförmig
verteilt auf der Zelle angeordnet sind, gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
-
Beim
Gegenstand der Erfindung wird auf Strukturen einer kristallinen
Silizium-Solarzelle mit vorderseitigem Emitter und rückseitigen
Emitter-Lötkontakten, also mit einer sogenannten MWT-Struktur
(Metal Wrap Through) abgestellt.
-
Silizium-Solarzellen
auf einem kristallinen Siliziumwafer mit einem sogenannten Silberfingergrid
auf einem vorderseitigen Emitter und rückseitigen Emitterbusbars,
die über metallisierte Durchkontaktierungslöcher an
die Metallkontaktbahnen der Vorderseite angeschlossen sind, bilden
den vorstehend erläuterten Stand der Technik.
-
Die 1 stellt beispielhaft einen Siliziumwafer 1 mit
dem Silberfingergrid 2 dar, wobei die rückseitigen Emitterbusbars 4 parallel
zueinander verlaufen. Der elektrische Anschluss wird über
die erwähnten metallisierten Durchkontaktierungslöcher
(Vias) 3 realisiert.
-
Bekannt
ist die Kopplung von jeweils drei vorderseitigen Fingern an drei
Durchkontaktierungslöcher, d. h. in der Regel existieren
so viele Vias wie Finger auf der Vorderseite, dargestellt in der 1B.
Dabei teilen die Lochreihen und damit die genau unter ihnen liegenden
rückseitigen Busbars die Wafer in drei Streifen der Breite
2s, wobei s ein Sechstel der Seitenlänge des Strukturbereichs
(= Waferkantenlänge – 2·Randbreite) ist. Hierzu
sei auf Florian Clement et al, "Industrially feasible
mc-Si Metal Wrap Through (MWT) solar cells with high emitter sheet
resistances exceeding 16% efficiency", 23rd European Photovoltaic
Solar Energy Conference and Exhibition, Valencia, Spanien, 2008 verwiesen.
-
Bei
156 mm Waferkantenlänge und 1 mm Randbreite ist somit die
Seitenlänge des Strukturbereichs 154 mm. Es ergibt sich
s wie folgt: s = 154 mm/6 = 25,666 mm. Auf beiden Seiten der Emitterbusbars,
die die metallisierten Vias einer Reihe miteinander verbinden, werden
die Flächen mit z. B. Siebdruck-Aluminium 6 metallisiert.
Dabei werden in den Aluminiumflächen kleine Bereiche 5 mit
lötbarem Material, üblicherweise Silberdickschichtpaste,
bedruckt, damit das überlappende Aluminium durch Lötung
kontaktiert werden kann.
-
Nach
dem Sintern der Dickschichtpasten wird mit einem Laser die Isolation
zwischen den Silber-Emitterbusbars 4 und den flächigen
Aluminium-BSF-Metallflächen 6 in Form eines Lasergrabens 7 hergestellt.
-
Der
Loch- bzw. Via-Abstand entspricht bei einer typischen Variante des
Standes der Technik mit drei Busbars und der Kopplung von drei Fingern
an ein Loch etwa dreimal dem Fingerabstand ist, also im Bereich von
= 6 mm liegend. Die Zahl, die Form und die Positionen der Basislötpunkte 5 in
der Aluminiumfläche 6 ist an sich beliebig variierbar.
-
Aus
der
WO 0031803 A1 ist
ein weiteres Kontaktierungsdesign bekannt, das mit nur wenigen,
matrixartigen verteilten Durchkontaktierungslöchern auskommt,
zwischen denen vorderseitige Leiterbahnen angeordnet sind, die mit
einem computergestützten Optimierungsverfahren ähnlich
eines Spinnennetzes ausgelegt wurden.
-
Aus
dem Stand der Technik ergeben sich folgende Nachteile.
-
Eine
wirksame Erhöhung des Wirkungsgrads einer Solarzelle mit
vorderseitigem Fingergrid ist die Erhöhung der Stromgeneration
pro cm2 Fläche durch Reduktion
der Abschattung der Vorderseite aufgrund der dort befindlichen Metallisierung.
-
Neben
der Verlagerung der relativ breiten Busbars auf die Rückseite
bei einer MWT-Zelle besteht die Möglichkeit, die auf dem
selektiven Emitter befindlichen Vorderseitenfinger in Feinliniendruck
auszubilden. Das heißt, es wird eine Reduktion der Fingerbreite
auf deutlich unter 100 μm vorgenommen. Diese Reduktion
der Fingerbreite führt jedoch zu einer Erhöhung
des Fingerwiderstands pro cm Länge und damit des Serienwiderstands,
der nachteilig in den sogenannten Füllfaktor eingeht.
-
Ein
wesentlicher Nachteil der vorgestellten MWT-Struktur sind die langgestreckten,
durchgehenden Emitterbahnen auf der Rückseite, die die
metallisierten Lochreihen miteinander verbinden. Die Notwendigkeit, durch
Herstellung eines umlaufenden Lasergrabens 7 um die Emitterbusbars 4 herum
eine wirksame Isolation zwischen diesen Bahnen und den umgebenden
Aluminiumflächen 6 herzustellen, führt
zu einer schwerwiegenden mechanischen Schwächung und Schädigung
der Wafer. Die Gräben, die praktisch von einer Waferkante
bis zur gegenüberliegenden Kante laufen, stellen in diesem
Sinn Sollbruchstellen für die gefertigten Solarzellen dar.
-
Zu
berücksichtigen ist auch die maximale Stromdichte, die
im Bereich der Durchkontaktierungslöcher vorliegt und die
naturgemäß nur begrenzt sein kann.
-
Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte
Halbleiter-Solarzelle mit einer Vielzahl von das halbleitende Material
kontaktierenden, parallel zueinander verlaufenden schmalen leitfähigen
Fingern vorgegebener Länge anzugeben, wobei die Halbleiterzelle
auf dem sogenannten MWT-Prinzip beruht. Mit der zu schaffenden neuartigen
Zellenanordnung und insbesondere den Mitteln zur elektrischen Kontaktierung
soll eine einfache, niederohmige Struktur der Metallisierung der
Solarzellenvorderseite mit einer verbesserten Anordnung der Vias
einhergehen, die die aus dem Stand der Technik bekannten langen,
linearen Isolationsgräben vermeidet. Andererseits gilt
es, den maximalen Abstand eines beliebigen Punkts auf einem der
leitfähigen Finger der Vorderseite bis zum nächsten
Durchkontaktierungsloch (Via) so weit zu reduzieren, dass eine deutlich
verringerte Fingerbreite nicht zu einer Widerstandserhöhung
der Vorderseitenmetallisierung führt. Letzthin muss die
anzustrebende Lösung Raum für hinreichend viele
Durchkontaktierungslöcher schaffen, damit die bezogen auf
das jeweilige Loch zu tragende Stromdichte gering bleibt.
-
Die
Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Halbleiter-Solarzelle
gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs
1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige
Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
-
Ausgehend
von der gattungsgemäßen MWT-Solarzelle ist erfindungsgemäß die
Länge der Finger je Fingerstreifen durch eine erhöhte
Streifenanzahl je Zelle reduziert, wobei jeweils elektrisch verschaltete
Fingergruppen, bestehend aus fünf bis zehn parallelen Fingern,
durch jeweils ein querliegendes leitfähiges Bahnstück
gebildet werden.
-
Jedes
Bahnstück steht mit mindestens einem Durchkontaktierungsloch
in Verbindung.
-
Ausgestaltend
kann das jeweilige leitfähige Bahnstück unter
einem von 90° abweichenden Winkel zur Längsrichtung
der parallelen Finger verlaufen.
-
Die
leitfähigen Bahnstücke können bei einer
weiteren Ausgestaltung in Streifenrichtung nächstliegend benachbarte
Fingergruppen kontaktieren.
-
Die
Anzahl der Finger je Fingergruppe ist wenigstens so groß wie
die Anzahl der Streifen je Zelle.
-
Die
um die Durchkontaktierungslöcher auf der Zellenrückseite
liegenden Bereiche sind mit einer lötfähigen Metallisierung
umgeben, wobei die maximale Ausdehnung der lötfähigen
Metallisierung vom Zentrum des jeweiligen Durchtrittsloch nicht
größer ist als der durchschnittliche Abstand der
leitfähigen Finger auf der Zellenvorderseite.
-
Die
leitfähigen Metallisierungen auf der Zellenrückseite
sind berührungsfrei voneinander beabstandet.
-
Weiterhin
ausgestaltend sind die Durchkontaktierungslöcher und die
Bereiche mit leitfähiger Metallisierung matrixartig in
Zeilen und Spalten angeordnet.
-
Die
Matrix bildet hier bevorzugt ein Punktraster mit wenigstens fünf
und maximal zehn Spalten.
-
Die
Bereiche mit lötfähiger Metallisierung auf der
Zellenrückseite sind von einer weiteren, mit einer anderen
Polarität beaufschlagten leitfähigen metallischen
Fläche umgeben, wobei zwischen der leitfähigen
Metallisierung und der lötfähigen metallischen
Fläche ein, letztendlich nur lokaler, d. h. in sich geschlossener
Isolationsgraben ausgebildet ist.
-
Die
großflächige Metallisierung der Rückseite
weist analog dem Stand der Technik Lötpads auf.
-
Die
Lötpads wiederum sind in Reihen angeordnet, die parallel
zu und zwischen den Spalten der Durchkontaktierungslöcher
verlaufen.
-
Die
vorgestellte Halbleiter-Solarzelle ist nachstehend auf den Fall
der MWT-Struktur auf einem p-Wafer mit vorderseitigem Emitter und
rückseitigem Aluminium-BSF spezifiziert. Eine Ausführung
des n-Materials mit rückseitigem Aluminium-Emitter und
vorderseitigem Phosphor-dotierten Front Surface Field (FSF) ist
analog. Bei den Erläuterungen wurde darüber hinaus
von quasi vollquadratischen Wafern ausgegangen. Selbstverständlich
können die erfindungsgemäßen Strukturen
auf jede andere Waferform, wie pseudoquadratische, hexagonale, achteckige
oder runde Wafer übertragen werden. Weiterhin wird bei
der vorliegenden MWT-Zellenstruktur darauf verzichtet, Möglichkeiten
der Realisierung einer selektiven Emitterstruktur oder, bei rückseitigem
Emitter, ein selektives Front Surface Field zu erwähnen.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass die erfindungsgemäße
Lehre der Kontaktierungsstruktur auf eine solche Weiterbildung nicht
angewendet werden kann; im Gegenteil.
-
Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
sowie von Figuren näher erläutert werden.
-
Hierbei
zeigen:
-
1A und 1B das
Design einer standardmäßigen MWT-Solarzelle für
drei durchlaufende Busbars in einer pseudoquadratischen Waferform
(A Querschnittsdarstellung; B Draufsicht);
-
2A bis
D typische Streifenbreiten ausgehend von Stand der Technik (Fig.
A) sowie drei erfindungsgemäß reduzierte Streifenbreiten
(Fig. B bis Fig. D);
-
3A typische
MWT-Kontaktstrukturen des Standes der Technik mit drei Streifen
der Breite 2s, wobei die Durchkontaktierungslöcher im Zentrum
der Streifen angedeutet sind (keine maßstabsidentische
Abbildung in x- und y-Richtung);
-
3B eine
erfindungsgemäße Beispielstruktur mit sieben Streifen
der Breite 2y entsprechend der 2C, wobei
zur Vereinfachung die Vias in der Querschnittsdarstellung entfallen
sind und mit dunkler Schraffur versehen ein Stromeinzugsgebiet für
ein Durchkontaktierungsloch im Vergleich zu der dunkelschraffierten Darstellung
der 3A;
-
3C eine
Beispielstruktur von neun Streifen der Beite 2z mit neun Durchkontaktierungslöcher-Reihen
gemäß der 2D, wobei
ebenfalls dunkelschraffiert die typische Fläche eines Stromeinzugsgebiets
für ein Durchkontaktierungsloch angedeutet ist;
-
4 mögliche
vorteilhafte Ausgestaltungen der leitfähigen Bahnstücke
als Verbindungsbahnen einer Fingergruppe für eine Kontaktstruktur
mit sieben Durchkontaktierungslöcher-Reihen und sieben
Bahnen je Bahnstück und in dem einge kreisten Detail eine
Verbindung zwischen benachbarten Fingergruppen zur Redundanzverbesserung
im Sinne einer Verlängerung des Bahnstücks gemäß figürlicher
Darstellung nach unten bis zum nächsten Finger, um den
Anschluss an die benachbarte Fingergruppe zu bewirken;
-
5 beispielhafte
Zahlen und Abstände der Emitter-Kontaktpunkte auf der Rückseite
für eine MWT-Zelle mit Vorderseitenemitter in nicht maßstabsgerechter
Abbildung bezüglich x-, y- und z-Richtung, wobei EL Emitterlötpunkte
und BL Basislötpunkte darstellen, und
-
6 eine
mögliche Ausgestaltung der Verbindungselementestruktur
am Beispiel einer Kontaktanordnung mit sieben Emitterpadreihen und
sechs Basispadreihen sowie einer beispielhaften Maßangabe
ausgehend von einer Standard-MWT-Zelle.
-
Gemäß 2A ist
die Aufteilung einer MWT-Zelle gemäß dem Stand
der Technik gezeigt, wobei zur Vereinfachung alle Details der Zellstruktur
weggelassen und nur die Geometrie schematisch wiedergegeben ist.
Die Zelle ist durch gedachte Trennlinien in drei Bereiche der Breite
2s = 154/6 mm = 51,333 mm aufgeteilt, deren Zentrum die Position
der Durchkontaktierungslöcher (Vias) für die Verbindungen
von der Vorder- auf die Rückseite ist.
-
Die 2B bis 2D entsprechen
erfindungsgemäßen Varianten dieser Ausgangsstruktur,
die zur Lösung der gestellten Aufgabe führen.
-
Wenn
die Streifenzahl von drei auf fünf erhöht wird
(2B), sinkt die Streifenbreite von 2s auf 2x, wo am
Beispiel eines 6''·6''-Wafers x = 154/10 mm, also 15,4
mm ist.
-
Wenn
die Zahl der Zellstreifen von drei auf sieben gesteigert wird (Beispielstruktur
2, 2C), wird die Breite der einzelnen Streifen auf
2y sinken, wobei y = 154/14 mm = 11 mm.
-
Wenn
die Zahl der Zellstreifen von drei sogar auf neun gesteigert wird
(Beispielstruktur 3, 4D), wird die
Breite der einzelnen Streifen auf 2z sinken, wobei y = 154/18 mm
= 8,555 mm.
-
Die
Zahlen der Vias und der Gesamtzahl der Finger können im
Prinzip unabhängig voneinander gewählt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung aber ist, wenn diese annähernd
gleich sind, z. B.:
3 Spalten à 25 Löcher
= 75 Vias (3 Finger/Via, d. h. 75 Finger)
5 Spalten à 15
Löcher = 75 Vias (5 Finger/Via, d. h. 75 Finger)
7
Spalten à 11 Löcher = 77 Vias (7 Finger/Via, d.
h. 77 Finger)
9 Spalten à 9 Löcher = 81 Vias
(9 Finger/Via, d. h. 81 Finger)
-
Wenn
weniger Finger benötigt werden (z. B. genau 60), um optimale
Serienwiderstände zu erzielen, ergeben sich je nach Wahl
der Zahl der Finger pro Via aber unterschiedliche Zahlen von Vias
und Fingern, z. B.:
3 Reihen à 20 Löcher
= 60 Vias (3 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
5 Spalten à 20
Löcher = 100 Vias (3 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
7
Spalten à 20 Löcher = 140 Vias (3 Finger/Via,
d. h. 60 Finger)
oder z. B.
4 Spalten à 15
Löcher = 60 Vias (4 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
6
Spalten à 15 Löcher = 90 Vias (4 Finger/Via, d.
h. 60 Finger)
8 Spalten à 15 Löcher = 120
Vias (4 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
oder z. B.
5
Spalten à 12 Löcher = 60 Vias (5 Finger/Via, d.
h. 60 Finger)
6 Spalten à 12 Löcher = 72
Vias (5 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
7 Spalten à 12
Löcher = 84 Vias (5 Finger/Via, d. h. 60 Finger)
-
Gemäß 3A beträgt
die Fläche des Stromeinzugsgebiets eines Durchkontaktierungsloches
in einer Struktur nach dem Stand der Technik (drei Streifen): 3d·2s
= 6 mm·51,333 mm = 308 mm2
-
Dabei
ist die maximale Entfernung eines Punktes auf einem der Finger bis
zum nächsten Loch bei einem Bahn-Bahn-Abstand (Pitch) von
d = 2 mm (die Schräge der senkrechten Bahn vernachlässigt): s + d = (25,666 + 2) mm = 27,666 mm
-
Bei
der erfindungsgemäßen Beispielstruktur 1, 2B,
mit fünf Streifen der Breite 2x ist das Stromeinzugsgebiet
genauso groß wie beim Stand der Technik: 5d
+ 2x = 10 mm·30,8 mm = 308 mm2
-
Dabei
ist die maximale Entfernung eines Punktes auf einem der Finger bis
zum nächsten Via bei einem Bahn-Bahn-Abstand (Pitch) von
d = 2 mm (die Schräge der senkrechten Bahn vernachlässigt): x + 2d = (15,4 + 4) mm = 19,4 mm
-
Gemäß 3B ist
bei der erfindungsgemäßen Beispielstruktur 2 mit
sieben Streifen der Breite 2y das Stromeinzugsgebiet ebenfalls genauso
groß wie beim Stand der Technik: 7d
+ 2y = 14 mm·22 mm = 308 mm2
-
Dabei
ist die maximale Entfernung eines Punktes auf einem der Finger bis
zum nächsten Via bei einem Bahn-Bahn-Abstand (Pitch) von
d = 2 mm (die Schräge der senkrechten Bahn vernachlässigt): y + 3d = (11 + 6) mm = 17 mm
-
Gemäß 3C ist
bei der erfindungsgemäßen Beispielstruktur 3 mit
neun Streifen der Breite 2z das Stromeinzugsgebiet ebenfalls genauso
groß wie beim Stand der Technik: 9d
+ 2z = 18 mm·17,111 mm = 308 mm2
-
Dabei
ist die maximale Entfernung eines Punktes auf einem der Finger bis
zum nächsten Via bei einem Bahn-Bahn-Abstand (Pitch) von
d = 2 mm (die Schräge der senkrechten Bahn vernachlässigt): z + 4d = (8,555 + 8) mm = 16,555 mm
-
Somit
ist deutlich geworden, dass sich die Flächen der Stromeinzugsgebiete
durch die Umstrukturierung von 3 über 5 und 7 auf 9 Streifen
und der Anbindung von 5 oder 7 oder 9 Bahnen anstatt 3 Bahnen an ein
Via nicht ändern. Das bedeutet, dass jedes Via mit dem
gleichen Strom belastet wird wie beim Stand der Technik, aber dass
dennoch die maximalen Abstände beliebiger Punkte auf den
Fingern vom nächsten Loch mit der Zahl der Streifen deutlich
verringert werden: Längste
Bahn bis zum Loch (Schräge der senkrechten Bahn vernachlässigt)
| Stand
der Technik | s
+ 1·d = (25,666 + 2) mm = 27,666 mm |
| 5 Lochreihen | x
+ 2·d = (15,4 + 4) mm = 19,4 mm |
| 7 Lochreihen | y
+ 3·d = (11,0 + 6) mm = 17,0 mm |
| 9 Lochreihen | z
+ 4·d = (8,555 + 8) mm = 16,555 mm |
-
Also
bei neun Streifen sinkt die maximale Bahnlänge bis zu einem
Via auf 16,555/27,666 = 60%. Somit wird der Serienwiderstand der
beiden erfindungsgemäßen beispielhaften Strukturen
deutlich geringer sein als der der Standardstruktur.
-
Also
kann erfindungsgemäß die Bahnbreite der Finger
um bis zu 40% reduziert werden (z. B. von 100 μm auf 60 μm),
bevor der Serienwiderstand der standardmäßigen
Struktur mit drei Streifen wieder erreicht würde.
-
Die
Einteilung in fünf oder sieben oder neun Streifen sind
nur Beispiele. Es könnten ebenso auch vier, sechs, acht
oder zehn Streifen sein. Auch in all diesen Fällen wäre
(bei ungefähr gleichbleibender Gesamtzahl der Vias von
75 bis 81) die Fläche des Stromeinzugsgebietes eines einzelnen
Vias die gleiche wie in den dargestellten Beispielstrukturen mit
fünf, sieben und neun Streifen.
-
Eine
mögliche vorteilhafte Ausgestaltung der Verbindungsbahnen
ist in 4 dargestellt. Sie sieht vor, die Verbindungsbahnen über
die eigene Fingergruppe hinaus bis zur ersten Bahn der benachbarten
(entweder darüber oder darunter liegende) Fingergruppe
zu verlängern, um eine Verbesserung der Redundanz der Anbindung
an das nächstliegende Durchkontaktierungsloch (Via) zu
verbessern.
-
Gemäß 5 wird
auf der Zellenrückseite um die metallisierten Vias herum
ein Silber-basierter (z. B. kreisförmiger) Lötfleck
(Pad) gedruckt. Bei der Beispielstruktur 3 mit neun Streifen wird
der Abstand zweier Emitter-Vias bzw. Lötflecken 18 mm sein
(Zentrum-Zentrum). Bei einem Durchmesser des Pads von 4 mm ist somit
der lichte Abstand der Emitterlötflecken 14 mm. Der seitliche
Abstand der neun Emitter-Padreihen ist 2z = (154/9) mm = 17,111
mm.
-
In
den Bereichen zwischen den Emitter-Lötfleckreihen werden
die Basis-Lötflecken (Löt-pads) für die und überlappend
mit den Aluminium-Flächen gedruckt. Im Beispiel der Struktur
mit 7 Emitter-Lötpadreihen (6) bilden
sie sechs Reihen. Wenn diese mit den Emitter-Padreihen der (z. B.
darunter liegende) Nachbarzelle verbunden werden müssen,
ergibt sich daraus eine Gabelstruktur mit sechs Fingern, die in
eine Querbahn münden, die z. B. auf der (von oben gesehen)
ersten Zeile von Emitterpads liegen könnte, von der die sieben
Finger für alle in sieben Reihen liegenden Emitterpads
abzweigen (6).
-
Die
erfindungsgemäßen Metallisierungsstrukturen von
MWT-Zellen bauen auf der bekannten linear-parallelen Fingerstruktur
heutiger Standardzellen und der daraus abgeleiteten MWT-Zellenstruktur
auf. Sie übernehmen die hohe Anzahl von Vias aus dem bekannten
Design, also typischerweise zwischen 60 und 80 Vias bei 60 bis 80
parallelen Fingern. Sie verlassen aber das Paradigma, dass die Vias
in nur zwei oder drei Reihen angeordnet sein müssen, wie
sie die gewohnten durchgezogenen zwei oder drei Emitter-Busbars
von Standardzellen vorgegeben. Die Verteilung der gleichen Anzahl
von Vias auf eine größere Anzahl von Streifen erhöht
den Abstand zwischen den einzelnen Vias quer zu den Fingern und
verringert ihren Abstand längs der Finger. Daraus erwachsen
entscheidende Vorteile hinsichtlich Erhöhung des Wirkungsgrads
von MWT-Zellen:
- 1.) Der verringerte Abstand
der Vias längs der Finger reduziert die maximale Entfernung
eines Punktes auf den Fingern bis zum nächsten Via. Ein Übergang
von 3 auf 7 Streifen bei einem Fingerabstand von 2 mm reduziert
sie auf 16,555/27,666, also 60%, gleichbedeutend mit einer Verkürzung
um –40%. Damit reduziert sich der Serienwiderstandsbeitrag
des Fingersystems der Vorderseite signifikant.
- 2.) Die Auflösung von drei durchgängigen Emitter-Busbars
von (z. B.) 3 mm Breite, die bei der Struktur gemäß dem
Stand der Technik die (z. B.) 77 Finger auf der Vorderseite miteinander
verbinden, in (z. B.) neun Reihen mit je neun (z. B. kreisförmigen)
Einzelpads reduziert die Fläche des rückseitigen
Emitterbereichs (Fläche der Busbars auf Emitter-dotiertem
Gebiet) von 3·[154 mm·3 mm]
= 3·462 mm2 = 1386 mm2 auf 81·(π·22 [mm2]) = 81·12,57 mm2 =
1018 mm2 Das heißt, dass die
vereinzelten Emitter-Lötpads in 9 Reihen zu 9 Pads nur
1018/1386, also 73,5% der bisher von Silber bedeckten Fläche
benötigen. Das spart 26,5% der Rückseiten-Silberpastenmenge.
- 3.) Die Auflösung von drei durchgängigen Emitter-Busbars
von 3 mm Breite, die bei der Struktur gemäß dem
Stand der Technik die (z. B.) 77 Finger auf der Vorderseite mit
einander verbinden, in (z. B.) neun Reihen mit je neun (z. B. kreisförmigen)
Emitter-Lötpads verändert die Länge des
vom Laser für die Isolation von Emitterpads zu Basisflächen
zu gravierenden Wegs von (z. B.) 3 Bahnen ä 154 mm Länge,
3 mm Breite d. h. 3·308 mm + 6·3 mm = 942 mm auf
(z. B.) 81 Pads mit 4 mm Durchmesser, d. h. auf 81·4 n
[mm] = 81·12,57 mm = 1018 mm; bewirkt also eine vernachlässigbare
8%-ige Erhöhung des Laserweges.
Entscheidend dabei
aber ist, dass diese Lasergräben in Form von 81 kreisförmigen
oder anderen in sich geschlossenen Strukturen, z. B. quadratischen
oder rechteckigen Konturen, vorliegen und nicht, wie beim Stand
der Technik als Umrandung von zwei oder drei Busbars, die als durchgängige
lineare Gräben von Waferkante zu Laserkante höchst
empfindliche Sollbruchstellen des Wafers darstellen.
- 4) Die Auflösung von drei durchgängigen Emitter-Busbars
von 3 mm Breite, die bei der Struktur gemäß dem Stand
der Technik die (z. B.) 77 Finger der Vorderseite auf der Rückseite
mit einander verbinden, in (z. B.) neun Reihen mit je neun (z. B.
kreisförmigen) Emitter-Lötpads verändert
die rückseitige Interdigitalstruktur der meist Kupfer-basierten
Verbindungselemente von einer Gabel, die beim Stand der Technik
die drei durchgehenden Emitter-Busbars mit den vier Basis-Padreihen
der Nachbarzelle verbindet, in eine Gabel, die die als Beispiel
gezeigten neun Emitter-Busbars mit acht Basis-Padreihen der Nachbarzelle
verbindet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Florian Clement
et al, ”Industrially feasible mc-Si Metal Wrap Through
(MWT) solar cells with high emitter sheet resistances exceeding
16% efficiency”, 23rd European Photovoltaic Solar Energy
Conference and Exhibition, Valencia, Spanien, 2008 [0005]