DE112006003262T5

DE112006003262T5 - Lichteinfang durch gemusterte Solarzellen-Busdrähte

Info

Publication number: DE112006003262T5
Application number: DE112006003262T
Authority: DE
Inventors: Emanuel M. Newton Sachs
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-10-30
Also published as: WO2007067304A3; US20070125415A1; WO2007067304A2; JP2009518823A

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält:
a. Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher mit einer Metallbeschichtung kontaktiert ist;
b. Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält:
i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche;
ii. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind;
c. Platzieren des Busdrahtes auf den Absorber, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert; und
d. Platzieren von einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass zumindest zwei der Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind;
wobei die Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung derart ausgewählt sind, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Auflenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht...

Description

Die Priorität der U. S. Provisional Application No. 60/742,486 , eingereicht am 5. Dezember 2005, wird hierdurch beansprucht.
UMRISS
Eine detailliertere Teilzusammenfassung wird den Ansprüchen vorausgehend im Folgenden bereitgestellt. Kristallsilizium-PV-Module verwenden typischerweise einen verzinnten flachen Kupferdraht, um die Leitfähigkeit von einem Sammelschienen-Metallisierungsgrad zu erhöhen, und um angrenzende Zellen zu verbinden. Ein solcher flacher Busdraht kann mit schmalen V-förmigen Nuten unter Verwendung von Metallformungstechniken, wie beispielsweise Walzen, Stanzen und Ziehen, gemustert werden. Die Nuten sind derart entworfen, so dass einfallendes Licht aufwärts zum Glas-Superstrate des Moduls bei einem inneren Schnittstellenwinkel reflektiert wird, welcher groß genug (typischerweise größer als 40°) ist, so dass das Licht eine gesamte Innenreflexion an der Glas-Luft-Schnittstelle durchläuft und auf der Solarzelle reflektiert wird. Ein Fotostrom, welcher aus dem normalen Zusammenstoß von Licht auf einen Prototyp von einer solch gemusterten Sammelschiene resultiert, beträgt zumindest 70% des Fotostroms, welcher aus dem direkten Aufprall auf einen aktiven Zellenbereich von der gleichen Lichtquelle resultiert. Ein typischer Flächenwinkel von etwa 60° kann eine TIR für zumindest 50% des Lichtes bereitstellen, welches als omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft. Im Wesentlichen kann das gesamte Licht, welches auf die Abdeckungs-Außenoberfläche bei jeglichem externen Schnittstellenwinkel von weniger als etwa 30° in Relation zu der Senkrechten zur Abdeckungs-Oberfläche trifft, eine TIR erfahren. Eine Verbesserung bei der Modul-Effizienz erfolgt bei sehr geringen stufenförmigen Kosten und fügt bei der Zellen- oder Modul-Herstellung keine zusätzlichen Schritte hinzu. Eine typische Flächengröße liegt im Bereich zwischen 5 und 150 Mikrometer, mit einem Abstand zwischen Scheitelpunkten von etwa dem Doppelten von diesem Bereich. Nuten können in Längsrichtung entlang des Leiters oder bei einem Winkel oder bei Winkeln vorliegen. Anstelle von Nuten können geneigte Flächen Pyramiden oder weitere Formen ausbilden. Die Oberfläche kann vorzugsweise spiegelnd sein.
Die hier beschriebenen Erfindungen werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung, anliegenden Ansprüche und begleitenden Zeichnungen verständlich, bei denen:
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN VON DER ZEICHNUNG
1 eine schematische Darstellung von einer Solarzelle ist, welche einen Absorber, Busdrähte mit einem durchgängigen Muster auf den Drähten, Gitternetzlinien und Verbindungsabschnitte von den Busdrähten enthält, wobei ein Busdraht entnommen gezeigt ist, um eine Sammelschiene darunter anzuzeigen;
2 eine schematische Darstellung ist, welche zwei Solarzellen zeigt, welche zusammengeschnürt sind, um einen kurzen Strang auszubilden;
3 eine schematische Darstellung in einer Schnittansicht eines Abschnittes von 2 entlang einer Linie A-A ist, welche ebenfalls einen Lichteinfang von einem gemusterten Busdraht darstellt;
4A und 4B schematische Darstellungen sind, welche eine Klasse eines Begrenzungsgehäuses darstellt, über welchen keine Totalreflexion (TIR) stattfinden wird, und ein Licht aus einem Modul entkommen wird, welches in zwei Teilen gezeigt ist, nämlich in 4A (TIR), bei welcher sowohl der einfallende Strahl als auch die Senkrechte zur Flächenschalung durch den Strahl auf der gleichen Fläche der Senkrechten zur externen Bedeckungs-Oberfläche sind, und in 4B (bei welcher ein Licht entkommt);
5 schematisch einen Satz von Lichtstrahlen zeigt, welche auf einen gemusterten Busdraht stoßen, wobei die Strahlen in einer Ebene liegen, welche senkrecht zum Ausmaß der Erstreckung von den Nuten von dem Busdraht ist;
6 schematisch einen Satz von Lichtstrahlen zeigt, welche auf einen gemusterten Busdraht stoßen, wobei die Strahlen in einer Ebene liegen, welche senkrecht zum Ausmaß der Erstreckung von den Nuten von dem Busdraht ist;
7 ein Modul zeigt, auf welches Sonnenlicht auftrifft;
8A, 8B, 8C, 8D und 8E schematische Darstellungen von einer weiteren Klasse von einem Begrenzungsgehäuse sind, bei welchem Licht, bei welchem der einfallende Strahl und die Senkrechte zur Flächenschalung durch den Strahl auf gegenüberliegenden Flächen von der Senkrechte zu der externen Bedeckungs-Oberfläche sind, mit einer TIR, welche in den in 8A, 8B und 8D gezeigten Fällen auftritt, und mit einem Licht, welches in 8C und 8E entkommt;
9 eine schematische Darstellung eines Querschnittes ist, welcher durch einen Busdraht ebenfalls entlang der Linie A-A von 2 geschnitten ist;
10 eine schematische Darstellung von einem Testzellenaufbau ist, um die Wirksamkeiten der hier beschriebenen Erfindungen zu bestätigen;
11 eine schematische Darstellung eines Laserlichts ist, welches auf einem Busdraht trifft und aufgrund der TIR zu der in 10 gezeigten Test-Sammelzellenoberfläche neu gerichtet wird;
12 eine grafische Darstellung ist, welche ein Wiedereinfang-Verhältnis als eine Funktion des Einfallwinkels bei einer wie in 10 gezeigten Testzelle anzeigt;
13 eine grafische Darstellung der Reflekionsintensität von einem gemusterten Busdraht als eine Funktion des Winkels ist;
14 schematisch einen Busdraht von einer Erfindung hiervon anzeigt, welcher einen gemusterten Bereich und einen ungemusterten Bereich hat;
15 schematisch eine Spindel mit Nuten um ihren Umfang zum Mustern eines Busdrahtes anzeigt;
16 schematisch eine Spindel mit Nuten um einen Abschnitt von ihrem Umfang anzeigt, wobei ein weiterer Abschnitt keine Nuten enthält, um einen Busdraht auszubilden, welcher Nuten hat, welche durch flache Sektionen unterbrochen sind;
17 schematisch einen Busdraht anzeigt, welcher Nuten mit Flächen hat, welche nicht eben sind, und 17A einen Querschnitt davon bei einer Linie A-A anzeigt;
18 schematisch einen Busdraht anzeigt, welcher V-förmige Nuten mit unterschiedlichen Winkeln hat, und 18A eine Querschnittsansicht davon bei einer Linie A-A anzeigt;
19 schematisch einen Busdraht anzeigt, welcher Nuten hat, welche auf einer Oberfläche auferlegt sind, welche nicht flach ist, und 19A eine Schnittansicht davon bei einer Linie A-A anzeigt;
20 schematisch einen Busdraht mit Nuten anzeigt, welche bei einem Winkel von 45° zur Längsachse des Busdrahtes geneigt sind;
21 schematisch sparrenförmige Busdraht-Nuten anzeigt, wobei ihre Scheitelpunkte entlang einer Längsachse von dem Busdraht ausgerichtet sind;
22 schematisch ein Muster von ungefähr pyramidenförmigen Vorsprüngen von einem Busdraht und entsprechende Senken dazwischen anzeigt; und
23 schematisch einen Kegel anzeigt, welcher einen Halbwinkel von C hat, innerhalb welchen Lichtstrahlen, welche auf einen gemusterten Busdraht treffen, auf eine Abdeckung reflektiert werden und einer TIR unterlaufen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Eine Silizium-Solarzellen-Fotovoltaikvorrichtung 110 ist in 1 schematisch gezeigt. Ein Metallbedampfungsmuster ist auf dem Solarzellen-Absorber angelegt, für gewöhnlich durch Siebdruck von Silbertinte, jedoch alternativ durch weitere Mittel, welche im Stand der Technik bekannt sind. Dieses Muster enthält feine Gitternetzlinien (welche ebenfalls als Finger bekannt sind) 111 und Sammelschienen 112, welche den Strom von den Fingern 111 einsammeln. In einem unabhängigen Prozess werden die Busdrähte 114A, 114B dann an den Sammelschienen-Abschnitt 112 der Zellen-Metallbedampfung unter Verwendung von Löten angebracht. In 1 ist der Busdraht 114A als an die Metallbedampfung angebracht gezeigt, während der Busdraht 114B in einer Explosionsdarstellung angezeigt ist, so dass die Metallbedampfungs-Sammelschiene 112 erkannt werden kann. Der Busdraht ist typischerweise ein verzinnter Kupfer-Flachdraht. Diese Busdrähte erhöhen größtenteils die Leitfähigkeit von der Sammelschiene und dienen ebenfalls als Mechanismus zur Verbindung von Zellen mit angrenzenden Zellen in einer Serienverbindung. Der oberste Kontakt von einer Zelle ist mit dem untersten Kontakt (nicht gezeigt) von einer weiteren, wie schematisch in 2 gezeigt, durch den Busdraht 114A verbunden, welcher sich über einer Kante von einer Zelle 110A erstreckt, und herabgebogen ist und unterhalb einer angrenzenden Zelle 110E ist.
Die in 1 gezeigten Busdrähte sind nicht typisch. Sie sind ein Teil von einer Erfindung hiervon. Jedoch ist ihre Platzierung in Relation zu den weiteren Teilen von einer Zelle relativ typisch, und die typische Platzierung kann anhand von dieser Figur verstanden werden. Der Busdraht kann ebenfalls als Bus-Band, Verbindungsdraht und Kartendraht (engl. tabbing wire) bezeichnet werden (die letzten zwei Ausdrücke werden aus der Funktion der Verbindung von angrenzenden Zellen hergeleitet). Typischerweise wird hier der Ausdruck Busdraht verwendet.
Herkömmliche Busdrähte sind einfach und kostengünstig. Sie bilden die Basis für einen Teil der Automatisierung von einem Modul-Zusammenbau und erlauben einen hohen Sicherheitsgrad gegen eine Zellen-Rissbildung. Es gibt jedoch auch Nachteile. Am bekanntesten ist die Angelegenheit eines schraffierten Bereiches, welcher im Bereich von 3 bis 6 Prozent ist. Die Erhöhung der Anzahl oder der Breite von Busdrähten verringert die Strommenge, welche von einem Zellen-Absorber eingesammelt werden kann. In der Sprache der Solarzellen-Kennzeichnung wird der Kurzschlussstrom (I_SC) aufgrund der zunehmenden Schraffierung verringert. Dieser negative Einfluss der Zellen-Effizienz wird teilweise ausgeglichen, indem der Serienwiderstand von der Metallbedampfung reduziert wird, und daher der Spannungsabfall in der Metallbedampfung reduziert wird. Dies führt bei einem vorgegebenen Betriebsstrom zu einer höheren Zellenspannung. In der Sprache der Solarzellen-Kennzeichnung wird der Füllfaktor (FF) erhöht. Somit gibt es ein Entwurfs-Abwiegen, welches zu einer optimalen Anzahl und Breite von Busdrähten für einen vorgegebenen Zellen-Entwurf führt. Das Entwurfs-Abwiegen wird akuter, wenn die Größe der Zellen zunimmt, weil die längeren Längen des Busdrahtes, welcher die Zelle durchlaufen muss, größtenteils den Spannungsabfall im Busdraht erhöhen. Ferner wird die Bewegung von dünneren Zellen eine weitere Beschränkung auf den Busdraht-Entwurf setzen, und zwar aufgrund der Belange einer Wärmeausdehnungs-Fehlanpassung. Dieser Nachteil gestaltet es unter anderem unwahrscheinlich, dass die Dicke der Busdrähte erhöht werden kann.
Zusammengefasst, beschränken die Neigungen der Fotovoltaik-Industrie nach größeren Zellen und dünneren Zellen den verfügbaren Entwurfsraum und werden zu einem größeren Prozentteil an Verlusten an Leistung aufgrund des Vorliegens von Busdrähten führen. Es ist eine Aufgabe der hier beschriebenen Erfindungen, diesen Entwurfsraum zu öffnen, indem die Akutheit des Abwiegens zwischen I_SC und FF im Busdraht-Entwurf wesentlich reduziert wird, und daher die gesamte Modul-Leistungsausgabe erhöht wird.
Die hier beschriebenen Erfindungen enthalten typischerweise die Verwendung eines flachen Leiters, welcher derart gemustert wird, und dann an ein zuvor mit Metall bedampftes Substrat angelegt wird, welches flach oder anderweitig geformt sein kann. Der Leiter von den Erfindungen hiervon ist als ein bereits ausgebildetes Element freistehend, wobei er vom Absorber getrennt ist, bevor der Leiter mit dem Absorber verbunden wird.
Die hier beschriebenen Erfindungen sind auf das Einfangen eines wesentlichen Abschnittes des Lichtes, welches vom Busdraht, von der Zelle fort, reflektiert wird, indem es auf den Absorber von der Zelle zurückreflektiert wird, gerichtet. Dies ist schematisch in 3 dargestellt, welche ein Querschnitt durch ein gesamtes Modul 110 ist, welches eine Rückseite 208, eine Verkapselung 206a, einen Absorber 218, eine Metallbedampfung 220, einen Busdraht 214, eine Verkapselung 206b und ein oberes Glas 222 enthält. Der Busdraht 214 ist mit schmalen Nuten 230 gemustert, welche Flächen 232a, 232b haben, welche typischerweise bei einem Drahtflächenwinkel β, bei +/– 60° von einer Linie N_g gezeigt, zur Normale (senkrecht) zur Glasbedeckungs-Außenoberfläche geneigt sind, welche typischerweise ebenfalls parallel zur Linie N_W ist, welche senkrecht zu einer Ebene ist, welche durch die Basis oder die Rückoberfläche 217 von dem Busdraht bestimmt ist. Weil dies klarer mit Bezug auf die Drahtbasis-Normale N_W dargestellt ist, ist dies in den Figuren angezeigt. Jedoch betrifft die ultimativ wichtige Beziehung für eine zusammengebaute Vorrichtung den Winkel in Relation zur Linie N_g senkrecht zur externen Oberfläche von der Glasbedeckung. Typischerweise wird die Rückoberfläche des Busdrahtes im Wesentlichen flach sein, und sie wird hier manchmal ebenfalls als eine Basisoberfläche oder als eine Vorderfläche bezeichnet. Jedoch braucht die Oberfläche nicht flach zu sein, solange sie angemessen am Absorber gesichert werden kann, und ebenfalls solange der adäquate elektrische Kontakt zu den Gitternetzlinien und der Sammelschiene (wenn sie vorliegt) sichergestellt werden kann. Auf jeden Fall, unabhängig davon, ob die Basisoberfläche flach ist oder nicht, wird es eine Ebene geben, welche durch die Basisoberfläche bestimmt ist, welche die Ebene ist, bei welcher der Kontakt zwischen der Basisoberfläche und den Elementen, an welchen sie befestigt ist, hergestellt ist.
Ein Licht (Strahl R), welches auf den Busdraht 214 einfällt, wird zur Schnittstelle 234 zwischen der Glasabdeckung 222 und einer externen Umgebung 236 herauf reflektiert. Die Umgebung 236 kann eine Atmosphäre oder Vakuum, wenn im Weltall verwendet, sein. Das Licht, welches intern innerhalb der Abdeckung und der Verkapselung von der Solarzelle reflektiert wird, trifft gegen die Schnittstelle bei einem inneren Schnittstellenwinkel α in Relation zur Senkrechte N_g, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, welcher groß genug ist, so dass er von der Senkrechten N_g weit genug entfernt ist, um zu einer Totalreflexion (TIR) von der Glas/Atmosphäre-Schnittstelle 234 zu führen. Das Licht wird dann auf den Absorber 218 herab reflektiert. Bei Glas mit einem Brechungsindex von 1,5 muss der interne Schnittstellenwinkel α an der Glas-Umgebung-Schnittstelle ein Minimum von ungefähr 42° übersteigen.
Wenn ein Draht hergestellt wird, ist er mit einer Oberfläche entworfen, welche im Hinblick darauf geformt ist, wie er an einen Absorber angelegt wird, und wie eine Abdeckung an den Absorber angelegt werden wird. Typischerweise ist die Basisoberfläche eben, ist die Absorberoberfläche eben, und sind die Abdeckungs-Außen- und Innenoberflächen eben, und werden alle parallel zueinander zusammengebaut. Jedoch braucht dies nicht der Fall zu sein, und sie können in Relation zueinander geneigt sein. Der Entwerfer wird dann diese Neigungen in Betracht zu ziehen haben, bezogen auf Licht von dem gewünschten externen Schnittstellenwinkel, um die TIR sicherzustellen. Wie hier verwendet, bedeutet der Flächenwinkel den Winkel β, wie oben beschrieben, und zwar gemessen von der Linie, welche sowohl zur Bedeckungs-Außenoberfläche als auch zur Drahtbasis-Oberfläche senkrecht ist, wenn sie parallel sind. Wenn ein Draht beschrieben wird, ohne dass eine Bedeckung angelegt ist, dann kann der Flächenwinkel von der Linie gemessen werden, welche zur Drahtbasis-Oberfläche senkrecht ist.
Die folgende Formel bezieht sich auf den minimalen internen Schnittstellenwinkel (in Bogenmaß) des Blickwinkels α_min zum Brechungsindex n des Glases. Diese Formel ist aus dem Snelliusschen Brechungsgesetz hergeleitet, bei welchem angenommen wird, dass Luft einen Brechungsindex von 1 hat. αmin = sin–1(1/n). (Gleichung 1).
In dem Fall, bei welchem ein Strahl R, welcher zur Senkrechten gerichtet ist, auf einen Busdraht 214 auftrifft, welcher mit Nuten 230 gemustert ist, welche einen Flächenwinkel β von 60° haben, beträgt dieser interne Schnittstellenwinkel des Auftreffens α gleich 60° (weil der eingehende Strahl R zum Glas senkrecht ist), welcher für die TIR über einen minimalen internen Schnittstellenwinkel α_min durch einen weiten Bereich (von etwa 18°) adäquat ist. Die Lichteinfangung wird durch das System erzielt, welches den Absorber 218, das Glas-Superstrate 222 und die Verkapselungsschicht 206b zwischen dem Absorber 218 und dem Glas 222 enthält. (3 zeigt eine idealisierte Situation, bei welcher 100% der Lichtenergie des Strahls R durch die Schnittstelle 234 in das Glas durchläuft. In der Realität wird, sogar mit gering absorbierendem Glas, welches zur Solarmodulabdeckung-Herstellung vervendet wird, 4% des einfallenden Strahls R von der Schnittstelle an die Umgebung 236 reflektiert, und tritt nicht in das Glas 222 ein.) Eine Implementierung dieses Konzeptes fängt eingehendes Licht über einen hohen Bereich der externen Schnittstellenwinkel γ (4A) in Relation zu einer senkrechten Linie N_g, senkrecht zur Glas-/Umgebung-Schnittstelle (die externe Bedeckungsoberfläche) ein. Die folgende Diskussion untersucht zunächst eingehende Strahlen R, welche in einer Ebene P_x senkrecht zu den V-Nuten 230 von der Sammelschiene 214, wie in 5 gezeigt, liegen, und untersucht dann ebenfalls eingehende Strahlen R, welche in einer Ebene P_v parallel zu den V-Nuten, wie in 6 gezeigt, liegen. Typischerweise werden die Strahlen bei jeglicher Situation mit Komponenten ankommen, welche sowohl in der Ebene P_x als auch in der Ebene P_v liegen, und zwar über tägliche, jahreszeitenbedingte und wetterbezogene Änderungen hinweg.
Der erlaubbare Bereich von externen Schnittstellenwinkeln γ von einer Komponente von eingehenden Strahlen, welche in einer Ebene senkrecht zu den V-Nuten liegen, kann mit Bezug auf 4A und 4B und 8A–8E verstanden werden. 4A und 4B zeigen Fälle an, bei welchen der einfallende externe Strahl und die Senkrechte (punktiert angezeigt) zur Fläche N_f (die typischerweise flache Oberfläche von einem Scheitelpunkt zu einem angrenzenden Tief), auf welche der Strahl trifft, beide in die gleiche Richtung (in diesem Fall im Uhrzeigersinn, wie angezeigt) in Relation zu der Senkrechten N_g zum Glas geneigt sind. 8A–8E zeigen einen weiteren Fall an, bei welchem der einfallende Strahl R und die Senkrechte N_f zur Fläche, auf welche der Strahl auftrifft, in Relation zur Senkrechten N_g zum Glas in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind. Alle Figuren sind im Querschnitt angezeigt, wobei der Busdraht von dem in 3 gezeigten Typ ist, mit Flächenwinkeln bei +/– 60° in Relation zu einer Senkrechten zur Drahtrückseite 217 (und typischerweise ebenfalls zum Glas). Das Glas und die Verkapselung sind derart angenommen, dass sie einen Brechungsindex von 1,5 haben.
Der Strahl R₀₂ in 4A resultiert zur TIR des Strahls nach der Reflexion aus dem gemusterten Busdraht 214, sogar obwohl der Strahl R₀₂ bei einem von der Senkrechten abweichenden externen Schnittstellenwinkel γ auf das Glas 222 auffällt. Nach dem Eintritt in das Glas 222 ändert der Strahl, welcher nun als Strahl R₀₄ bezeichnet wird, seinen Winkel, aufgrund der Brechung an der Luft-Glas-Schnittstelle und bewegt sich näher zur Senkrechten N_g. Die Brechung trägt zu einer wesentlichen Erhöhung im Bereich der externen Schnittstellenwinkel γ bei, über welchen das Licht in das Modul akzeptiert werden kann und durch TIR eingefangen werden kann. (Es gibt ebenfalls keine Änderung des Winkels an der Schnittstelle zwischen dem Glas 222 und der Verkapselung 206b. Dies rührt daher, weil das Glas und die Verkapselung ganz bewusst im Brechungsindex übereinstimmen.)
Bei einem eingehenden Strahl R₀₂, welcher, wie gezeigt, bei γ = 24,4° geneigt ist, gebrochen wird, und dann als Strahl R₀₄ auf die in 4A gezeigte Fläche 232a trifft, welche einen Flächenwinkel β = 60° hat, wird der Strahl als R_0,5 reflektiert und trifft auf die Glas/Umgebung-Schnittstelle bei einem internen Schnittstellenwinkel α = 44° auf, welcher größer als α_min von 42° ist, so dass der Strahl zur Absorber-Oberfläche 218 als R₀₆ zurückreflektiert wird, wo er wie gewünscht absorbiert wird.
Bei eingehenden Strahlen, welche unterschiedliche externe Schnittstellenwinkel des Eintritts mit Bezug auf die Senkrechte N_g haben, gibt es, weil der externe Schnittstellenwinkel γ damit fortfährt, anzusteigen, eventuell einen externen Schnittstellenwinkel γ_max, bei welchem keine TIR stattfindet, und entkommt der Strahl aus der Oberfläche 234 des Glases zurück.
Wie in 4B gezeigt, trifft der Strahl R₁₂ auf die Glasoberfläche 234 bei einem externen Schnittstellenwinkel γ = 29,2°. Er wird gebrochen und trifft als Strahl R₁₄ auf die Oberfläche des Busdrahtes 214, so dass er als Strahl R₁₅ reflektiert wird, welcher auf das Glas zur Umgebungs-Schnittstelle 234 bei einem internen Schnittstellenwinkel α = 41° trifft, welcher kleiner als α_min ist. Somit entkommt der Strahl als R₁₆ und wird nicht absorbiert. Für den spezifischen Fall eines Busdrahtes mit Flächen bei β = +/– 60° und einer Glas/Verkapselung mit einem Brechungsindex von 1,5, beträgt der maximale externe Schnittstellenwinkel γ_max in Relation zur Senkrechten des Glases, bei welchem ein Strahl einfallen kann und immer noch eine TIR erfährt, ungefähr 27,6°. Dieser maximale Winkel hängt lediglich von dem Flächenwinkel β und den Brechungsindizes der Medien ab, und nicht von der Dicke der Medien.
Somit kann der Bereich von hilfreichen Flächenwinkeln β bewertet werden, indem der Bereich der Brechungsindizes, welcher zum Zusammenstoß auf Gläser und weitere Materialien wahrscheinlich ist, welche verwendet werden, um Solarzellen-Anordnungen zu bedecken, in Betracht gezogen wird. Dieser Bereich von Indizes ist recht klein, nämlich nahezu 1,5. Somit werden Busdrähte, welche Flächenwinkel β haben, welche sich im Bereich zwischen +/– 50° bis +/– 70° bewegen, größtenteils Materialien unterbringen, deren Zusammenstoß wahrscheinlich ist, und zwar mit Winkel, welche sich im Bereich zwischen +/– 55° bis +/– 65° bewegen, wobei der Hauptteil davon erfüllt wird.
8A bis 8E zeigen eine unterschiedliche Klasse von Fällen, bei welchen die einfallenden Strahlen E und die Senkrechte N_f auf die Flächen, auf welche die Strahlen stoßen, in Relation zur Senkrechten N_g zum Glas in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind (wobei die eingehenden Strahlen im Uhrzeigersinn geneigt sind und die Senkrechte zur Fläche entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt ist, wie in diesem Beispiel gezeigt). In diesen Fällen, ob ein einfallender Strahl einer TIR ausgesetzt ist, hängt sowohl von dem externen Schnittstellenwinkel γ des Eintritts als auch von der Position auf der Fläche, bei welcher der Strahl eintrifft, ab. 8A, 8B, 8C zeigen Fälle, bei welchen Strahlen nahe der Bodenfläche von den Flächen einfallen, und bei 8B und 8E nahe der Oberseite von den Flächen.
In 8A wird ein Strahl R₃₂ nach einer Brechung an der Luft/Glas-Schnittstelle 234 als ein Strahl R₃₄ von der Fläche 232b wegreflektiert, so dass der reflektierte Strahl R₃₅ nahe durchläuft, jedoch nicht über den Scheitelpunkt 233, und somit nicht ein zweites Mal auf den Busdraht 214 trifft. Dieser Strahl R₃₅ erreicht die Glas/Luft-Schnittstelle 234 bei einem internen Schnittstellenwinkel α von 65° in Relation zu einer Senkrechten N_g auf die Schnittstelle und unterzieht sich einer TIR als ein Strahl R₃₆, welcher durch die Zelle zu absorbieren ist.
In 8B trifft der eingehende Strahl R₄₂ auf die Glas-Schnittstelle 234 bei einem größeren externen Schnittstellenwinkel γ = 18° als der Strahl R₃₂ (γ = 7,5°) in 8A auf. Nach der Brechung an der Luft/Glas-Schnittstelle 234 trifft der Strahl R₄₄ zwei Mal auf den Busdraht 214, und zwar ein Mal jeweils an angrenzenden gegenüberliegend gerichteten Flächen 232b und 232a als ein Strahl R₄₃. Jedoch unterläuft dieser Strahl einer TIR als ein Strahl R₄₆, weil er als R₄₅ an der Glas/Luft-Schnittstelle 234 bei einem internen Schnittstellenwinkel α von 48° in Relation zur Senkrechten N_g auf die Schnittstelle 234 ankommt, welcher α_min übersteigt, welcher ihn zum Absorber 218 reflektiert, wo er absorbiert wird.
In 8C trifft ein eingehender Strahl R₅₂ auf die Schnittstelle 234 bei einem sogar größeren externen Schnittstellenwinkel (γ = 29°) als der Strahl R₄₂ auf. Abermals trifft dieser Strahl auf zwei Flächen 232b und 232a, jeweils als Strahlen R₅₄ und R₅₃. Jedoch trifft die Reflexion R₅₅ von der zweiten Fläche 232a in diesem Fall die Schnittstelle 234 bei einem zu kleinen internen Schnittstellenwinkel α in Relation zur Senkrechten N_g auf die Schnittstelle (α = 41° < α_min) und durchläuft an der Glas/Luft-Schnittstelle 234 nicht die TIR, sondern entkommt vielmehr als ein Strahl R₅₆. Für den jeweiligen Fall eines Busdrahtes mit Flächen bei β = +/– 60° und einer Glas/Verkapselung mit einem Brechungsindex von 1,5, beträgt der maximale externe Schnittstellenwinkel γ_max in Relation zur Senkrechten des Glases, bei welchem ein Strahl einfallen kann, einer zweiten Reflexion vom Busdraht weg durchläuft, und immer noch einer TIR durchläuft, ungefähr 27,6°.
8D und 8E zeigen Strahlen R₆₂, R₇₂, welche nahe dem Scheitelpunkt 233 von den Flächen auftreffen. In 8D wird ein Strahl R₆₄, welcher einen externen Schnittstellenwinkel γ von 34° hat, welcher größer ist als jeglicher der externen Schnittstellenwinkel γ, welche in 4A, 4B, 8A, 8B, 8C gezeigt ist, nach der Brechung an der Luft/Glas-Schnittstelle 234 von der Fläche 232b wegreflektiert, so dass der reflektierte Strahl R₆₅ nahe, jedoch nicht oberhalb des Scheitelpunktes 233 passiert. Dieser reflektierte Strahl trifft bei einem sehr großen internen Schnittstellenwinkel α in Relation zur Senkrechten zur Schnittstelle N_g (weiter links des Abschnittes von der gezeigten Vorrichtung), und wird eine TIR erzielen.
Verglichen mit 8A und 8D ist zu erkennen, dass dieser Zustand, dass der reflektierte Strahl oberhalb, jedoch nahe des angrenzenden Scheitelpunktes 233 passiert, bei sehr unterschiedlichen externen einfallenden Schnittstellenwinkeln γ des eingehenden Strahles, beispielsweise R₃₂, R₆₂, auftritt. Die Differenz des Ausganges, ob TIR auftritt oder nicht, hängt lediglich davon ab, wo der gebrochene Strahl in Relation zum Scheitelpunkt 233 und Tiefpunkt 237 auf die Fläche trifft.
In 8E fällt der Strahl R₇₂ auf die Schnittstelle 234 bei einem größeren externen Schnittstellenwinkel (γ = 45°) als der Strahl R₆₂ (γ = 34°) in 8D auf die Schnittstelle 234 ein. Nach der Brechung an der Luft/Glas-Schnittstelle trifft der Strahl R₇₄ zwei Mal auf den Busdraht 214, und zwar ein Mal jeweils auf angrenzende Flächen 232b und 232a als Strahlen R₇₄ und R₇₃. Er kommt an der Glas/Luft-Schnittstelle bei einem zu kleinen internen Schnittstellenwinkel α = 32° < α_min in Relation zur Senkrechten N_g zur Schnittstelle 234 an, und entkommt. Es ist zu erwähnen, dass es in einem Falle des Einfalles nahe dem Scheitelpunkt 233 von der Fläche keine Analogie zu 8B gibt. Das heißt, dass es keine Bedingung gibt, bei welcher der Strahl auf zwei angrenzende Flächen 232b und 232a auftrifft und immer noch eine TIR durchläuft.
Somit ist es nicht unbedingt möglich, einen Bereich von externen Schnittstellenwinkeln γ zu spezifizieren, innerhalb welchem TIR für alle eingehenden Lichtstrahlen auftreten wird, weil zusätzliche Bestimmungsfaktoren davon abhängen, ob der Strahl auf eine Fläche trifft, welche eine Senkrechte auf der gleichen oder entgegengesetzten Fläche von der Senkrechte zu der externen Glasschnittstelle hat, und ebenfalls wo der Strahl entlang der Fläche zwischen dem Scheitelpunkt und dem Tiefpunkt auftrifft. Somit gibt es innerhalb eines allgemeinen Bereiches von externen Schnittstellenwinkeln γ, welche durch einen maximalen Winkel γ_max definiert sind, bei welchem TIR auftritt, Teilbereiche oder Bänder, welche kleinere externe Schnittstellenwinkel haben, wo kein TIR für jeden Strahl auftritt, und zwar aufgrund der bereits erläuterten Gründe.
Der gemusterte Busdraht ist viel toleranter in Bezug auf Abweichungen von einem normalen Einfall bei externen Schnittstellenwinkeln in einer Ebene P_y, welche parallel zu den V-Nuten des Busdrahtes ist, wie in 6 gezeigt, als er es bezogen auf Abweichungen von einem normalen Einfall in eine Ebene P_x ist, welche zu den V-Nuten senkrecht ist, wie in 5 gezeigt. Beispielsweise, wie oben für den beispielhaften Fall von +/– 60° und einem Medien-Brechungsindex von 1,5 erläutert, kann ein Strahl in der Ebene von 5 ungefähr +/– 27,6° betragen und garantiert einer TIR unterlaufen. Jedoch, bei Strahlen in der Ebene von 6, wird ein Strahl von irgendeinem Winkel (bis zu +/– 90°) garantiert einer TIR unterlaufen. Ferner ist der Winkelbereich, welchen die Projektion von einem Strahl auf die Ebene von 5 annehmen kann und durch TIR eingefangen wird, größer, wenn es ebenfalls eine Komponente des Strahls in der Ebene von 6 gibt. Beispielsweise, bei einem Strahl, welcher gleiche Komponenten in den Ebenen von 5 und 6 hat, kann die Projektion des Strahls auf die Ebene von 5 bis zu ungefähr +/– 35° von der Vertikalen betragen und immer noch garantiert einer TIR unterlaufen, und zwar verglichen mit 27,6° für einen Strahl, welcher vollständig in der Ebene von 5 liegt.
Ein präziser Weg zur Zusammenfassung der Fähigkeit des Systems, ein Licht durch TIR einzufangen, liegt in der Definition eines Kegels von einem Winkel C, wie in 23 gezeigt. Für den beispielhaften Fall eines Flächenwinkels zwischen +/– 60° und eines Medien-Brechungsindex von 1,5, wird das gesamte Licht, welches innerhalb eines Kegels von einem Winkel von 27,6° einfällt, durch TIR eingefangen. Eine numerische Analyse zeigt an, dass über 50% des Lichtes, wenn omnidirektional beleuchtet, welches auf einen Punkt einfällt, eingefangen werden wird (entsprechend einem Kegel von 90°, das heißt eine Halbkugel).
BEISPIEL
Es werden Nuten in einem verzinnten Kupfer-Flachdraht unter Verwendung eines mit Diamanten umgebenen Walzen-Ausrollwerkzeuges gerollt, wie später beschrieben. 9 zeigt schematisch einen Querschnitt des gewalzten Drahtes 314. Die Distanz zwischen Scheitelpunkten 333 beträgt 300 Mikrometer. Der nominale Winkel β von der Fläche 332a, 332b in Relation zu einer Senkrechten N_g zu der Glas/Umgebung-Schnittstelle (und ebenfalls typischerweise, wie in diesem Fall gezeigt, in Relation zu einer Senkrechten zu der Ebene, welche durch die Rückoberfläche 317 des Busdrahtes definiert ist) beträgt +/– 62°. Dieser Winkel wurde resultierend aus einer eindimensionalen Strahlspursimulation bestimmt, bei welcher eine Verteilung von Strahlen der eingehenden Solarenergie zugewiesen wurde und die gesamte Lichtmenge, welche auf denn Busdraht wieder eingefangen wurde, als eine Funktion des Flächenwinkels β maximiert wurde. Bei der Simulation war die Verteilung von externen Schnittstellenwinkeln γ insgesamt in einer Ebene P_x, welche senkrecht zu den Nuten ist, wie in 5 gezeigt. Verglichen mit den +/– 60° Winkeln von 3, 4A, 4B und 8A–8E, stellt der Winkel von +/– 62° einen etwas größeren Gewinn im Gegensatz zu den Bedingungen von 8C und 8E bereit, bei welchen kein Licht eingefangen wird. Die Kanten 342a, 342b des Beispiel-Busdrahtes sind unvollständig ausgebildet und können präziser erstellt werden. Es ist ebenfalls geeignet, eine zweite Dimension aufzunehmen, um Komponenten von eingehenden Strahlen in Rechnung zu ziehen, welche in einer Ebene P_y liegen, welche parallel zu den Nuten ist, wie in 6 gezeigt, welches zu einem unterschiedlichen Winkel als 62° führen kann. Wie oben diskutiert, kann der Bereich von Flächenwinkeln ebenfalls für unterschiedliche Brechungsindizes im Bereich von +/– 50° bis +/– 70° liegen.
Eine gemusterte Sammelschiene 414 (wie als 314 in 9 gezeigt), wird dann an eine Testzelle 410 angelegt, wie in 10 gezeigt. Die Zelle ist aus einem Mehrfachkristall-Silizium mit Phosphor-Verteilungen, einer Siliziumnitrid-Antireflexionsbeschichtung, einem Aluminium-Rückflächenfeld und einer vorderen Metallbedampfung aus Silberpaste gegossen hergestellt. Die Metallbedampfung enthält einen 75 Millimeter breiten Rahmen 403 ohne Gitternetzlinien, welcher dazu in der Lage ist, die Lichtmenge akkurat zu messen, welche nach TIR zurück auf die Zellenoberfläche 418 eingefangen ist. Die einbezogenen niedrigen Ströme erlauben diese Praxis. Der gemusterte Busdraht 414 ist dann ein Silberepoxid auf einem Zentrum der Sammelschiene (nicht gezeigt) von der Metallbedampfung 403. Diese Zelle wurde unter Verwendung von EVA und einem Superstrate von 3 mm dickem Niedrigeisen-Flussglas laminiert.
11 zeigt schematisch die Ansicht, welche von oben genommen ist, jedoch nicht direkt oberhalb dieser Zelle 410, unter Laserbeleuchtung, welche senkrecht auf den gemusterten Busdraht 414 einfällt. Der Laser trifft auf die Sammelschiene 414 und erstellt einen relativ hellen Punkt 442, welcher über einen Großteil der Breite des Busdrahtes 414 auftrifft. Das Licht beleuchtet ebenfalls die Zellenoberfläche 418 entlang von Linien 443a, 443b. Dies ist das Ergebnis von Reflexionen von der Schnittstelle zwischen der Glasoberfläche und der externen Umgebung. Sie sind sichtbar, weil die Absorptionseigenschaften von der Zellenoberfläche 418 unvollkommen sind, und das Licht in alle Richtungen zerstreut wird, wenn es nach der TIR auf die Oberfläche trifft.
Somit gibt es eine wesentliche Wiedereinfangung von Licht nach der TIR zurück auf die Zelle 418.
Es wird angenommen, dass die beleuchteten Leitungen 443a und 443b nicht scharf definierte Bereiche sind, und zwar aufgrund von Unvollkommenheiten in der Flachheit von der Seitenoberfläche, woraus resultiert, dass parallele Strahlen von Licht durch sie über einen Bereich von Winkeln, anstatt von gerade mal einem Winkel, reflektiert werden. Somit sind Anstrengungen vorteilhaft, welche vorgenommen werden, um flachere Oberflächen zu erzielen. Es wird ebenfalls angenommen, dass die Unvollkommenheiten in der Schärfe von den Scheitelpunkten und den Tiefpunkten zu der Verstreuung der beleuchteten Bereiche beitragen, wenn zusätzlich angenommen wird, dass das Licht von den Scheitelpunkten und Tiefpunkten bei Winkeln reflektiert wird, welche zu einem Entkommen des Lichtes führen. Somit sind Anstrengungen vorteilhaft, um scharfe Scheitelpunkt- und Tiefpunkt-Rillen zu erzielen.
Der 3 mW (nominal)-Laser trifft senkrecht auf den aktiven Abschnitt von der Zelle auf, wobei ein I_SC von 1,59 +/– 03 mA (6 Stellen wurden gemessen) resultiert. Wenn das Licht auf den Busdraht auftrifft, wie in 11 gezeigt, beträgt der I_SC (nun primär aufgrund von TIR) gleich 1,01 +/– .03 mA. Somit beträgt der Fotostrom, welcher aus dem Laser resultiert, welcher auf den Busdraht trifft, gleich 63,6% des Resultates eines direkten Auftreffens auf den aktiven Zellbereich. Dieses Verhältnis wird hier als Neueinfang-Verhältnis bezeichnet. Die Oberfläche des Standard-Busdraht-Materials ist nicht perfekt spiegelnd. Daher können einige Reflexionen von dem Busdraht auf die Abdeckung zur Umgebungs-Schnittstelle bei einem internen Schnittstellenwinkel treffen, welcher groß genug ist, so dass TIR stattfinden kann. Etwas Licht (etwa 4%), welches von der Senkrechten etwas fortreflektiert wird, wird ebenfalls eine normale Reflexion an der Abdeckung-Umgebung-Schnittstelle zurück zum Absorber unterlaufen. Es wurde ein Steuerexperiment auf einen Testaufbau unter Verwendung von einem herkömmlichen, unbehandelten Busdraht-Material mit flacher Oberfläche durchgeführt. In diesem Fall betrug das Neueinfang-Verhältnis gleich 5,8%, wesentlich weniger als die 63,6% eines gemusterten Busdrahtes von einer Erfindung hiervon. In Abhängigkeit von dem Spiegelgrad von der Oberfläche kann das Neueinfang-Verhältnis für einen standardisierten flachen Busdraht höher sein, nämlich beispielsweise 20%.
12 zeigt das Neueinfang-Verhältnis, gemessen für einen Bereich von externen Schnittstellenwinkeln von einfallendem Licht, wobei die Lichtstrahlen-Laufbahnen innerhalb der Ebene P_x variieren, wie in 5 gezeigt. Wie erwartet, wird das Licht über einen weiten Bereich von externen Schnittstellen-Einfallwinkeln γ eingefangen.
13 zeigt einen Ausdruck der Intensität von der Reflexion von einem gemusterten unverkapselten Busdraht als eine Funktion des Reflexionswinkels (gemessen von der Senkrechte) für den Fall von Licht, welches senkrecht zu der Ebene einfällt, welche durch die Rückoberfläche von dem Busdraht bestimmt ist, welche ebenfalls senkrecht ist zu der Ebene von der Schnittstelle über der Abdeckung und der Umgebung. Diese Daten werden genommen, indem ein 650 nm-Rotlaser auf den gemusterten Busdraht bei einem normalen Einfall beleuchtet wird und ein Fotosensor in einem Bogen, zentriert an dem Busdraht, gedreht wird. Die Fotosensor-Ausgabe ist eine Mittelung über eine Umdrehung von ungefähr 3°.
Es gibt Spitzen bei ungefähr +/– 60°. Diese Spitzen stellen das Licht dar, welches auf die geraden Abschnitte von den Seitenwänden von den Nuten im Busdraht einfällt. Ganze 96% des Lichts werden bei Winkeln größer als der 42° minimale externe Schnittstellenwinkel α_min in Relation zu einer Senkrechten zum Glas reflektiert, welches eine TIR erzielen wird. Aufgrund der Größe von der Testzelle kommt ein Licht, welches bei einem Winkel von größer als 78° zurückkommt, außerhalb der äußeren Peripherie von der Zelle herab zurück und trägt nicht zum Fotostrom bei. Der Abschnitt von der Antwort von 13, welcher zwischen –78° und –42° und zwischen +42° und +78° liegt, wird mit der Abhängigkeit von der Zellenausgabe bei einem Einfallwinkel zusammengerollt und dann mit der veröffentlichten Reflexionsfähigkeit für Zinn (.8) multipliziert, um eine Vorhersage des Neueinfang-Verhältnisses zu erzielen. Das vorhergesagte Neueinfang-Verhältnis von 70,3% ist in allgemeinen Bereich des gemessenen Ergebnisses.
Der Grund dafür, dass der Reflexionswinkel-Kurvenverlauf keine zwei scharfen Spitzen bei 60° hat, liegt darin, dass die Seitenoberflächen nicht perfekt flach sind, und die Spitzen und Täler nicht perfekt scharf sind.
Der Busdraht ist typischerweise aus sanftem Kupfer mit einer Beschichtung von sanftem Lötzinn darauf beschichtet. Diese Materialien werden durch Walzen sehr gut ausgebildet. Es ist jedoch ratsam, dass jegliche Schicht von Lötzinn auf der Oberseite von dem gemusterten Busdraht von einer Erfindung hier dünn ist, so dass er, wenn er während des Lötens neu geschmolzen wird und sich unter dem Kapillareinfluss bewegt, die Form von der unterliegenden Schicht nicht auf einen inakzeptablen Grad geändert wird. Es wurde experimentell herausgefunden, dass eine dicke Lötschicht während des Schmelzens gekippt werden kann, um eine geeignete dünne Schicht zu erzeugen. Im Stand der Technik sind weitere Techniken bekannt. Eine dünne Schicht aus Lötzinn kann tatsächlich vorteilhaft sein, da ihr Neufluss mikroskopische Gefüge ausglätten kann, welche durch den Walzprozess unbeabsichtigt eingeführt sind.
Es kann vorteilhaft sein, ein weiteres Material oberhalb des Busdrahtes zu verwenden, weil Lötzinn eine Reflexionsfähigkeit von lediglich etwa 0,8 hat. Beispielsweise kann der Kupfer-Busdraht mit Silber beschichtet werden. Alternativ kann der Busdraht erstellt werden, indem zwei oder mehrere unterschiedliche Metalle, beispielsweise Silber und Kupfer, laminiert werden.
Typischerweise ist es für den Oberflächenabschluss von den Flächen des Busdrahtes vorteilhaft, derart ausgebildet zu sein, welches zu einer optisch spiegelnden Oberfläche führt.
Es kann vorteilhaft sein, lediglich jenen Abschnitt des Busdrahtes zu mustern, welcher an der Oberseite von der Zelle verlötet wird, und jenen Abschnitt hinterlässt, welcher mit der Unterseite von der angrenzenden ungemusterten Zelle verbindet, so dass die Nuten nicht das Löten an die angrenzende Zelle stören. 14 zeigt einen Busdraht 514 mit einem gemusterten Abschnitt 564, welcher an der Oberseite von der Metallbedampfung 112 von einer Zelle aufgesetzt wird, und eine ungemusterte Sektion 563, welche unterhalb der angrenzenden Zelle gesetzt werden wird (typischerweise eine Rückoberflächen-Metallbedampfung). Es können kontinuierliche Rollen von Busdraht-Material mit abwechselnden Sektionen von gemusterten 564 und ungemusterten 563 Längen einem Modul-Hersteller durch Lieferanten bereitgestellt werden. Diese kontinuierlichen Rollen können auf der Tabber-Stringer (jene Maschine, welche das Busdraht-Material auf die Zelle anlegt) geschnitten und gebogen werden. Alternativ kann die Musterung am Tabber-Stringer vorgenommen werden.
Das Busdraht-Material 614 kann unter Verwendung von beispielsweise einer Walze oder einem weiteren Formwerkzeug gemustert werden, wie in 15 gezeigt. Beispielsweise kann eine Rollwalze 666 mit V-Nuten 668 um ihren Umfang hergestellt werden, wie angezeigt. Eine solche Rollwalze kann durch Diamantdreh-Techniken hergestellt werden, wie im Stand der Technik bekannt. Eine Edelstahl-Walze kann auf die gewünschte grobe Form gedreht werden, jedoch ohne die feinen Merkmale, welche notwendig sind, um die V-Nuten auszubilden. Nickel kann elektrisch auf der Stahlwalze im Bereich der V-Nuten ausgebildet werden. Das Nickel kann dann diamantbearbeitet werden, um die V-Nut-Merkmale auszubilden. Die Diamantbearbeitung kann derart verwendet werden, so dass die Walze, wenn sie bearbeitet wird, einen optischen Oberflächenabschluss hat. Alternativ kann eine Walze durch herkömmliche Werkzeuge hergestellt und dann poliert werden. Jedoch kann während des Polierens eine bestimmte Rundungsgröße von Kanten stattfinden, welches zu einer Form führt, welche für die derzeitige Aufgabe wenig stark geeignet ist. In 15 dreht sich die Rollwalze 666 in die Richtung des Pfeils R und ist einer Leerlaufrolle 670 entgegengesetzt, welche das Material 603 aufnimmt, welche sich in die Richtung des Pfeils W bewegt, so dass ein Formdruck erzeugt wird.
16 zeigt die Ausbildung eines unterbrochenen Busdrahtes 514 von 14, bei welcher die Rollwalze sowohl eine Formsektion 768 als auch eine flache Sektion 769 hat, um Nut-Bereiche 564 und flache Bereiche 563 des Busdrahtes 514 auszubilden.
Obwohl das fundamentale Konzept ein Lichteinfangen über einen angemessenen Bereich von einfallenden externen Schnittstellenwinkeln γ bereitstellt (s. 4A und 8A, 8B und 8D), kann eine zusätzliche Variation den Entwurf der Nuten mit einer Aufgabe der Maximierung der gesamten Lichteinfangung optimieren. Eine solche Variation wird von der Modul-Befestigungsrichtung und dem Winkel als auch von der täglichen und saisonalen Variation von Solareinfall abhängen.
Wie in 17 und 17A gezeigt, welche ein Querschnitt von 17 entlang der Linie A-A sind, brauchen die Flächen 832a, 832b der Nuten (in diesem Fall als V-Nuten gezeigt) 830 nicht eben zu sein. 17 zeigt ein Profil der Flächen 832a, 832b, welches dazu führen wird, dass weniger Strahlen zwei Kollisionen erleiden als im Falle einer ebenen Fläche. Die in 17 gezeigten Flächen sind übereinstimmend, welches bedeutet, dass deren Durchsatz wahrscheinlich übereinstimmt. Einige sind ebenfalls Spiegelbilder von übereinstimmenden Formen.
Wie in 18 und 18A, welche ein Querschnitt von 18 entlang der Linie A-A ist, gezeigt, braucht das Profil für alle V-Nuten 930 nicht den gleichen Flächenwinkel β zu haben. Einige der Nuten 930a können relativ stärker enthaltene Flächenvinkel β_a haben, verglichen mit weiteren Nuten 930b mit kleineren enthaltenen Flächenwinkeln β_b. Ferner brauchen die Flächen 932a, 932b in Relation zu einer Linie, welche senkrecht ist zur Rückoberfläche 917 von dem Busdrahtstreifen 914, nicht symmetrisch gewinkelt zu sein.
Wie schematisch in 19 und 19A, welche eine Schnittansicht von 19 entlang der Linie A-A ist, gezeigt, braucht das Profil nicht auf einer flachen Oberfläche aufgelegt zu sein. Hier liegen angrenzende Scheitelpunkte 1033a, 1033b von angrenzenden Nuten 1030 entlang der Oberfläche von einer Form 1031, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt, wie beispielsweise ein kreisförmiger Bogen, oder eine weitere geeignet gewählte Kurve. Angrenzende Flächenwinkel unterscheiden sich ebenfalls, wie angezeigt.
Es kann jegliche Kombination der vorgenannten Variationen verwendet werden, wie beispielsweise unebene, übereinstimmende Flächen, bei unterschiedlichen Winkeln, entlang einer Oberfläche, welche nicht eben ist, mit unterschiedlichen Flächengrößen.
Das Profil kann in einem weiten Bereich von Größenskalierungen sein. Typischerweise wird die Größe von Flächen (Länge von Scheitelpunkt zu Tiefpunkt) im Bereich von, oder größer als, der Wellenlänge von Licht, welches zu reflektieren ist, sein, um Beugungseffekte zu vermeiden. Beispielsweise werden bei Fotovoltaik-Anwendungen mit Kristallin-Silizium-Solarzellen die Flächen in ihrer Größe zumindest einen Mikrometer betragen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Größe von den Flächen im Bereich von etwa 5 Mikrometer bis etwa 150 Mikrometer sein, und häufiger in einem Bereich von etwa 25 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer. Die Flächen brauchen nicht alle von der gleichen Größe zu sein. Ferner können unebene Flächen zueinander von unterschiedlichen Größen sein, während sie von der gleichen Form sind. Der Abstand zwischen Scheitelpunkten wird bei einem Beispiel mit einem 60°-Flächenwinkel im Bereich von 10 Mikrometer bis etwa 300 Mikrometer sein und typischerweise im Bereich von etwa 50 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer.
Ein Vorteil von relativ größeren Merkmalen liegt darin, dass typischerweise, obwohl eine idealisierte V-Nut erwünscht ist, die hergestellte Nut etwas abgerundete Scheitelpunkte 333 (9) und Tiefpunkte 330 haben wird. Etwas Licht, welches von dem abgerundeten Abschnitt von der Oberfläche reflektiert wird, wird zu dem Glas-Superstrate bei einem zu kleinen inneren Schnittstellenwinkel von der Senkrechten zur Schnittstelle zu einer TIR reflektiert, und wird somit nicht auf die Absorber-Zelle zurück eingefangen. Größere Merkmale bedeuten, dass diese Abrundung einen kleineren Prozentanteil der gesamten Busdraht-Oberfläche enthält, wodurch der prozentuale Verlust aufgrund der Rundung reduziert wird.
Jedoch kann ein weiteres Merkmal die Größe der ausgebildeten Merkmale begrenzen. Das Material, welches beispielsweise durch Walzen ausgebildet wurde, unterläuft einer Arbeitshärtung und ist nicht länger vollständig nachgiebig. Dies kann dahin gehend ein Problem bewirken, dass es eine Festigkeit von einer Biegung, welche erzeugt werden kann, begrenzt, und es das Material anfälliger auf einen Fehler aufgrund von einer wiederholten Biegung gestaltet, welche in dem Modul auftritt, wenn sich die Temperatur und die Belastungsbedingungen von dem Modul ändern. Größere Merkmale bedeuten, dass ein größerer Anteil des Busdraht-Materials arbeitsgehärtet wurde. Eine Lösung liegt darin, das Material nach der Formung auszuglühen. Eine komplementäre Lösung liegt darin, die Größe (und daher die Tiefe) der Merkmale zu begrenzen, um den Anteil des Materials zu reduzieren, welcher arbeitsgehärtet wurde.
Variationen und Erweiterungen der vorhergehenden Diskussion sind mit weiterer Bezugnahme auf 20 dargestellt. Die Nuten 1130 brauchen nicht parallel zur Längsausrichtung L des Materials von dem Busdraht 1114 zu verlaufen, sondern können mit Bezug auf die Längsrichtung bei irgendeinem Winkel geneigt sein. 20 zeigt solche Nuten 1130, welche zur Längsausrichtung L bei einem Winkel von 45° geneigt sind.
Die Nuten brauchen nicht geradlinig zu sein. 21 zeigt sparrenförmige (entlang der Längsrichtung) Nuten 1230, welche sich über und entlang des Busdrahtes 1214 erstrecken.
Es können ebenfalls Muster, welche sich von V-Nuten unterscheiden, verwendet werden, solange sie ein einfallendes Licht bei großen inneren Schnittstellenwinkeln α reflektieren, welches von dem Superstrate und der Atmosphärenschnittstelle zur vorragenden Oberfläche reflektiert werden wird. Beispielsweise, wie in 22 gezeigt, kann ein Muster von Flächen, welche pyramidenförmige Vorsprünge 1310 bilden, für einen Busdraht 1314 verwendet werden. Ein solches Muster hat hinsichtlich visueller Effekte einen Vorteil. Ein Nachteil von solchen Mustern liegt jedoch darin, dass ein höherer Prozentanteil des Lichtes nahe der Basis von den Senken 1330 durchdringt, bevor es auf eine Oberfläche trifft und reflektiert wird, verglichen mit einem V-Nut-Muster von 3. Wenn das Licht nicht senkrecht einfällt, wird mehr Licht Reflexionen erleiden (von der Basis von angrenzenden Pyramiden 1312a, 1312b), verglichen mit der V-Nut 230, und wird mehr Licht aus dem Modul ohne TIR entkommen.
Ein Vorteil des Solarmoduls liegt darin, dass es dazu in der Lage ist, Licht einzufangen, welches über einen weiten Bereich von externen Schnittstellenwinkeln γ einfällt. Auf diese Art und Weise kann Licht sogar dann eingesammelt werden, wenn das Sonnenlicht diffus ist (an einem wolkigen Tag). Zusätzlich ändert sich der Winkel von der Sonne über den Tagesverlauf und über den Verlauf der Jahreszeiten. Ein stationäres Feld (jenes, welches der Sonne nicht nachfolgt) sollte dazu in der Lage sein, die Sonnenstrahlen über einen Bereich von Winkeln einzusammeln.
7 zeigt ein Modul 211, welches zwei Zellen 110A und 110B enthält, wie in 2 gezeigt, welches bei einem festgelegten Winkel von ζ Grad mit Bezug auf die Erde montiert ist. (Aus Gründen der Vereinfachung sind lediglich zwei Zellen 110A, 110B gezeigt, jedoch können typischerweise viel mehr vorliegen.) Es ist typischerweise gewünscht, dass dieser Winkel ζ größer ist, je höher der Breitengrad des geografischen Ortes ist, wo das Modul montiert wird, und bei geringeren Breitengraden kleiner ist.
7 zeigt eine insbesondere vorteilhafte Richtung der gemusterten Busdrähte 214 der aktuellen Erfindung, wobei die Nuten 230 von dem Busdraht horizontal befestigt sind. Dies ist vorteilhaft, weil über den Verlauf von jedem Tag der Einfallwinkel von den Strahlen des Sonnenlichts auf das Modul über einen sehr weiten Bereich variiert – beginnend bei einem streifenden Winkel in einer Richtung am frühen Morgen zu einem streifenden Winkel in einer weit unterschiedlichen Richtung am späten Nachmittag. Im Gegensatz dazu ist die Winkeländerung über den Verlauf der Jahreszeiten in Relation viel kleiner (an den meisten Breitengraden). Bei der Richtung von 7, wo die Nuten von dem gemusterten Busdraht horizontal sind, kann die kleinere Winkeländerung in Zusammenhang mit den Jahreszeiten als Änderungen der einfallenden Strahlen angesehen werden, welche in einer Ebene Px in 5 liegen. Diese Winkeländerung kann wie in 3, 4A, 4B und 4A–E untergebracht werden. Eine Hauptkomponente der Winkeländerung, welche täglich stattfindet, liegt in der Ebene Py. Wie bereits erwähnt, ist die aktuelle Erfindung sehr tolerant hinsichtlich von Änderungen von Winkeln in dieser Ebene. Daraus folgend wird die in 7 gezeigte Busdraht-Richtung die großen Winkeländerungen, welche täglich stattfinden, als auch die kleineren Winkeländerungen, welche Jahreszeiten bedingt stattfinden, tolerieren.
Einige Solarzellenmodule haben ein Superstrate 222 (3), welches eine einfache, einzelne Materialbahn ist. Weitere können eine solche Bahn haben, welche mit einer oder mehreren Beschichtungen beschichtet ist, wie beispielsweise eine Antireflexions- oder weitere Beschichtung. Der Entwerfer braucht nicht die Übertragungs- und Reflexionseigenschaften der verschiedenen Schichtschnittstellen in Betracht zu ziehen, welche die Beschichtungen zur Folge haben. Jedoch werden die hier beschriebenen Erfindungen im Allgemeinen auf die gleiche Art und Weise arbeiten. Ein Licht muss von der Schnittstelle zwischen der Umgebung und der äußersten Beschichtungsschicht oder möglicherweise von einer Mittenschicht zurück zur Zellenoberfläche reflektiert werden, um eingefangen zu werden. Somit, wie hier verwendet, kann die Umgebung-Superstrate-Schnittstelle jene Schnittstelle zwischen der Umgebung und einer einzelnen Materialbahn oder einer beschichteten Materialbahn bedeuten. Mit anderen Worten, zum Zwecke der Benennung von der Schnittstelle, werden die Beschichtungen derart angesehen, dass sie ein Teil von dem Superstrate selber sind.
Einige Superstrate haben eine Oberflächenstruktur, welche dazu gedacht ist, um beim Lichteinfang zu unterstützen oder um die visuelle Erscheinung von dem Modul zu ändern. Die Beschaffenheit von der Struktur kann den optimalen Entwurf von den Busdrähten ändern, wenn die Struktur sowohl die Brechung der eingehenden Strahlen und die TIR von den Strahlen, welche von dem Busdraht reflektiert werden, beeinflusst.
Ein weiterer Aspekt von einer Erfindung hiervon liegt in einer ästhetischen Veränderung der Erscheinung von Solarfeldern, welche in einigen Umständen vorteilhaft ist. Ein allgemeines Anliegen liegt darin, dass, obwohl die Solarzellen-Absorber selber zum Teil dunkel erscheinen, weil das meiste Licht, welches auf sie trifft, absorbiert wird, die herkömmlichen Busdrähte hell und glänzend erscheinen, weil das meiste Licht, welches auf sie trifft, aus dem Feld zurückreflektiert wird (und daher von einem Betrachter gesehen werden kann). Aus nahen und moderaten Betrachtungsdistanzen sind die hellen Busdrähte ein hauptsächliches visuelles Element. Da die bauliche Integration eine wichtige Anwendung für Fotovoltaik-Elemente ist, wird diese visuelle Erscheinung als ein Hindernis zur Verwendung in einigen Fällen angesehen. Lichteinfangende Busdrähte von einer Erfindung hiervon erscheinen dunkel, wenn sie als ein Teil von einem Solarfeld verkapselt werden. Dies liegt daran, weil das Licht, welches in das Modul eintritt und auf den Busdraht trifft, zum größten Teil innerhalb des Feldes durch TIR eingefangen wird und nicht entkommt. Daher gibt es viel weniger verfügbares Licht, welches einen Betrachter erreicht, und erscheinen die Busdrähte dunkel. Typischerweise werden die Busdrähte als ein Medium von dunkler Schattierung oder als Grau erscheinen. Dieses Grau stellt einen viel geringeren visuellen Kontrast zu dem dunklen Blau oder Schwarz von typischen Solarzellen-Absorbern dar.
Der Entwerfer wird es verstehen, dass das gesamte Wiedereinfang-Verhältnis, welches ein jegliches Busdraht-Oberflächenmuster erzeugt, eine Kombination von seinem augenblicklichen Wiedereinfang-Verhältnis bei unterschiedlichen Tageszeiten über den Verlauf von einem Jahr ist. Die augenblicklichen Wiedereinfang-Verhältnisse werden wiederum von mehreren Faktoren abhängen, welche enthalten: der Lichteinfallwinkel von der Sonne, der Grad von direktem zum diffusen Sonnenlicht, der geografische Ort, der Winkel und die Richtung der Befestigung des Moduls, ob das Modul fest montiert ist oder der Sonne nachfolgt oder nicht, die Oberflächenstruktur an der Oberseite des Glases, und der spezifische Entwurf des Busdrahtes. Somit können Besonderheiten der beabsichtigten Anwendung (Geografie, Klima, Befestigungsart, gewünschte Jahreszeit des höchsten Ertrages, usw.) dazu verwendet werden, um Busdrähte zu entwerfen, welche eine überlegene Leistung bereitstellen, wenn geeignet.
Die vorhergehende Beschreibung nimmt typischerweise an, dass die Metallbedampfung Gitternetzlinien und eine Sammelschiene enthält. Jedoch braucht keine Sammelschiene vorzuliegen. Ein Busdraht von einer Erfindung hiervon mit geneigten Flächen kann direkt einer Lichtabsorber-Oberfläche, welche oberhalb der Gitternetzlinien liegt, angelegt werden. Wenn eine Sammelschiene vorliegt, kann der strukturierte Busdraht vollständig die Sammelschiene bedecken oder kann lediglich einen Teil von der Sammelschiene bedecken. Er kann sich ebenfalls jenseits des Bereiches von der Sammelschiene erstrecken.
Es kann weitere Bauteile einer Solarlicht-Absorptionszelle oder eines Systems geben, welche aus bestimmten Gründen nicht bei herkömmlichen Busdrähten in Betracht gezogen sind, jedoch für eine hier beschriebene Erfindung anwendbar sind. Im Allgemeinen kann die Erfindung auf irgendeinen Reflexionsabschnitt von einem Solarzellenmodul angewendet werden, bei welchem der Metallabschnitt als ein freistehender Metallstreifen oder eine Bahn vorliegt, bevor er an die Halbleiter-Lichtabsorptionselemente kontaktiert, angelegt, angeklebt oder anderweitig gesichert wird. Das Reflexionselement muss zuvor und unabhängig von dem Schritt, bei welchem es an die Solarzellenelemente kontaktiert, angelegt oder angeklebt oder anderweitig gesichert wird, gemustert werden. Beispielsweise, bezogen auf den Umfang, dass in der Zukunft weitere Elemente, wie beispielsweise Gitternetzlinien oder Finger als freistehende Streifen angelegt werden, welche gemustert werden können, dann können sie gemäß den hier beschriebenen Prinzipien ebenfalls gemustert werden, und wird ein Licht von ihnen auf Lichtabsorptionsabschnitte von der Zelle reflektiert.
Das Vorhergehende wurde unter Verwendung eines Rollverfahrens beschrieben, um die geneigten Flächen an die Busdraht-Reflexionsoberfläche anzulegen. Es können ebenfalls weitere Verfahren verwendet werden, welche enthalten, jedoch nicht beschränkt sind auf: Ziehen, Strangpressen, Stanzen und Prägen.
Teilumriss
Eine bevorzugte Ausführungsform von einer Erfindung hiervon ist ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher durch eine Metallbeschichtung kontaktiert ist; und Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; und wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind. Weitere Schritte enthalten ein Platzieren des Busdrahtes auf dem Absorber, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert; und Platzieren einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers, wobei die Abdeckung eine externe Oberfläche hat, so dass zumindest zwei der Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind. Die Flächen, die Abdeckung und der Absorber sind derart angeordnet, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung sind derart gewählt, so dass ein Licht, welches entlang einer Linie, welche senkrecht zu der Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Die Flächen von denn Busdraht können Spiegeloberflächen enthalten.
Die Flächen und der Absorber können derart angeordnet sein, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche senkrecht zu der Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf den Busdraht trifft, eine TIR an den Absorber eingeht.
Die Flächen und der Absorber können derart angeordnet sein, so dass zumindest 50% des Lichtes, welches als omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft, eine TIR an den Absorber eingeht.
Die Flächen können ebene und/oder unebene Oberflächen enthalten. Die Flächen können eine Mehrzahl von Paaren von angrenzenden Flächen enthalten, wobei jedes Paar auf einen Scheitelpunkt trifft. Die Flächen können zwei Sätze von übereinstimmenden Oberflächen enthalten, welche bei Flächenwinkeln in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, geneigt sind. Die Flächenwinkel können von gleicher oder unterschiedlicher Größe sein.
Ein Satz von Oberflächen kann Flächen mit positiven Flächenwinkeln enthalten, wobei der weitere aus den zwei Sätzen Flächen mit negativen Flächenwinkeln enthalten kann, wobei eine positive Winkelfläche an einem Scheitelpunkt auf eine negative Winkelfläche trifft.
Angrenzende Scheitelpunkte zwischen der Mehrzahl von Flächen können bei einem Abstand zwischen ungefahr 10 Mikrometer und 300 Mikrometer, und vorzugsweise zwischen ungefahr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer getrennt sein.
Die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber können derart angeordnet sein, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf den Busdraht trifft, reflektiert wird und auf die Außenoberfläche von der Abdeckung bei einem inneren Schnittstellenwinkel trifft, welcher in Relation zu einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, größer als ungefähr 42° ist.
Die Flächen können zu einem Muster angeordnet sein, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel oder in Relation zum Ausmaß der Erstreckung von dem Busdraht geneigt erstrecken.
Die Flächen können zu einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten oder eine Mehrzahl von Pyramiden enthält. Die Flächen können zu einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von Paaren von V-förmigen Nuten enthält, wobei zumindest ein Paar einen Sparren (engl. chevron) ausbildet.
Die Flächenwinkel können zwischen 50° und 70° und vorzugsweise zwischen 55° und 65° betragen.
Der Busdraht kann eine gewalzte Oberfläche oder eine Oberfläche, welche gestanzt, geprägt, extrudiert oder gezogen ist, enthalten. Die Busdraht-Lichtreflexionsoberfläche kann eine Oberfläche enthalten, an welche vor einem Kontaktieren des Busdrahtes zum Absorber Flächen angelegt wurden.
Der Schritt des Kontaktierens des Busdrahtes zur Metallbeschichtung kann Löten enthalten.
Die Metallbeschichtung kann eine Sammelschiene enthalten, wobei der Schritt des Platzierens des Busdrahtes ein derartiges Platzieren enthält, dass er die Sammelschiene kontaktiert und zumindest teilweise darüber liegt. Die Metallbeschichtung kann ein Netzwerk von Gitternetzlinien enthalten, wobei der Schritt des Platzierens des Busdrahtes ein derartiges Platzieren enthalten kann, so dass er zumindest eine Gitternetzlinie kontaktiert und darüber liegt. Die Reflexionsoberfläche kann Silber enthalten, welches überzogen werden kann.
Die Fotovoltaik-Vorrichtung kann eine Solarzelle enthalten.
Eine ähnliche Erfindung hiervon ist ein Verfahren, bei welchem der Schritt des Platzierens des Busdrahtes an den Absorber nach dem Schritt der Ausbildung der Flächen auf der Busdraht-Reflexionsoberfläche durchgeführt wird.
Ein zur Erfindung gehöriges Verfahren enthält ferner die Schritte: Bereitstellen von einer zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung, wie durch ein oben beschriebenes Verfahren hergestellt; und elektrisches Koppeln der zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung an die erste Fotovoltaik-Vorrichtung, indem ein elektrischer Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung aufgebaut wird, wodurch ein Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen ausgebildet wird.
Ein weiteres zugehöriges Verfahren enthält ferner das Bereitstellen von einer dritten Fotovoltaik-Vorrichtung, wie durch ein oben beschriebenes Verfahren hergestellt; und ein elektrisches Koppeln der dritten Fotovoltaik-Vorrichtung an den ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen, indem ein elektrischer Anschluss von einem Busdraht von denn ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen an die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung aufgebaut wird.
Eine weitere Erfindung hiervon ist ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher durch eine Metallbeschichtung kontaktiert ist; Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; Platzieren des Busdrahtes auf der Lichtabsorptionsvorrichtung, welche die Metallbeschichtung kontaktiert; und Platzieren einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung über den Busdraht und den Absorber, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass die Flächen jeweils bei einem Flächenwinkel in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind. Die Flächen, die Abdeckung und der Absorber sind derart angeordnet, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung sind derart gewählt, so dass im Wesentlichen das gesamte Licht, welches auf die Abdeckungs-Außenoberfläche bei einem äußeren Schnittstellenwinkel von weniger als 27° in Relation zu der Senkrechten zu der Abdeckungs-Oberfläche auftrifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine TIR an den Absorber eingeht.
Eine weitere zusätzliche hilfreiche Ausführungsform von einer Erfindung hiervon ist ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher durch eine Metallbeschichtung kontaktiert ist; Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; Platzieren des Busdrahtes auf der Lichtabsorptionsvorrichtung, welche die Metallbeschichtung kontaktiert; und Platzieren einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung über den Busdraht und den Absorber, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass die Flächen jeweils bei einem Flächenwinkel in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind. Die Flächen, die Abdeckung und der Absorber sind derart angeordnet, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung sind derart gewählt, so dass 50% des Lichtes, welches als eine omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine TIR an den Absorber eingeht.
Jegliche der mehreren spezifischen Details, bezogen auf die Flächenwinkel, die Scheitelpunkt-Anordnungen, die Verfahren zum Anlegen der Flächen an den Draht, usw., wie oben erwähnt, können ein Merkmal von diesen zwei zuletzt erwähnten Ausführungsformen sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform von einer Erfindung hiervon ist eine Fotovoltaik-Vorrichtung, welche enthält: einen Lichtabsorber, welcher eine daran kontaktierte Metallbeschichtung hat; und wobei die Kontaktierung der Metallbeschichtung, bei zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, enthält: eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von geneigten Flächen enthält. Oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers liegt eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, in Relation zu der zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln geneigt sind. Die gerleigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber sind alle derart angeordnet, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf den Leiter trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, wobei es eine TIR an den Absorber eingeht.
Bei einer zugehörigen Ausführungsform sind die Flächen und der Absorber derart angeordnet, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zur Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, eine TIR an den Absorber eingeht.
Zugehörige Ausführungsformen von Fotovoltaik-Vorrichtungen von Erfindungen hiervon enthalten Fotovoltaik-Vorrichtungen, welche alle die spezifischen Variationen und Beschreibungen hinsichtlich der Geometrie, der Oberflächenanordnung, usw., wie oben in dieser Umrisssektion mit Bezug auf die Verfahren zur Herstellung einer Fotovoltaik-Vorrichtung, wie beschrieben, erwähnt, haben.
Eine zusätzliche zugehörige Ausführungsform von einer Erfindung hiervon enthält eine zweite Fotovoltaik-Vorrichtung, wie oben beschrieben, welche an die erste Fotovoltaik-Vorrichtung elektrisch gekoppelt ist, wobei die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung an die erste Fotovoltaik-Vorrichtung durch einen elektrischen Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung gekoppelt ist, wodurch ein Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen ausgebildet wird.
Es kann eine dritte Fotovoltaik-Vorrichtung, wie oben beschrieben, geben, welche an den Strang von beschriebenen Fotovoltaik-Vorrichtungen elektrisch gekoppelt ist, wobei die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung an den ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen durch einen elektrischen Anschluss von einem Busdraht von dem ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen an die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung elektrisch gekoppelt ist.
Bei einer zugehörigen Ausführungsform von einer Vorrichtung hiervon kann der elektrische Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung einen Endabschnitt von dem Busdraht von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung enthalten. Ein Endabschnitt von dem Busdraht von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung kann geneigte Flächen hervorbringen. Alternativ kann ein Endabschnitt des Busdrahtes von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung keine geneigten Flächen enthalten.
Eine weitere wichtige bevorzugte Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes, welches die Schritte enthält: Bereitstellen eines Drahtes, welcher eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat, welche eine Basisebene bestimmt; und Ausbilden auf der ersten Oberfläche von einer Mehrzahl von spiegelnden, lichtreflektierenden Flächen, welche bei Flächenwinkeln geneigt sind, welche in Relation zu einer Linie, welche senkrecht zur Basisebene ist, Größen im Bereich von 50° und 70° haben.
Bezogen auf das Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes können angrenzende Flächen aus der Mehrzahl von Flächen sich an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand von zwischen ungefähr 5 Mikrometer und 3 Mikrometer, und vorzugsweise bei einem Abstand von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer getrennt sind. Die Größe von einer Fläche kann ebenfalls innerhalb der gleichen Bereiche sein, sowohl allgemein als auch bevorzugt.
Durch diese Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Busdrahtes können die Flächen zu einem Muster angeordnet werden, welches im Wesentlichen parallele Nuten enthält, welche sich entlang des Ausmaßes der Erstreckung von dem Leiter erstrecken. Alternativ können die parallelen Nuten in Relation zum Ausmaß der Erstreckung des Leiters geneigt sein. Die Flächen können in einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten oder Paare von V-förmigen Nuten enthält, wobei zumindest ein Paar davon ein Sparren-Muster ausbilden kann. Die Flächen können ebenfalls in einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von Pyramiden enthält.
Zugehörige Verfahren von einer Erfindung hiervon zum Ausbilden eines Busdrahtes enthalten die Schritte des Ausbildens eines Busdrahtes, wobei die Flächen ebene oder unebene Oberflächen enthalten. Die Oberflächen können derart angeordnet sein, so dass sich Paare von angrenzenden Flächen an einem Scheitelpunkt treffen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform von einem Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes kann der Schritt zum Ausbilden von Flächen das Ausbilden von Flächen enthalten, welche zwei Sätze von übereinstimmenden Flächen enthalten, welche in Relation zu einer Linie, welche zur Basisebene senkrecht ist, geneigt sind. Die Flächenwinkel können von gleicher oder unterschiedlicher Größe sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens von einer Erfindung hiervon kann der Schritt zum Ausbilden von Flächen ein Walzen von einem Werkzeug entlang des Drahtes enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt zum Ausbilden der Flächen ein Stanzen der Flächen auf der ersten Oberfläche von dem Draht enthalten.
Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens von einer Erfindung hiervon enthält ferner den Schritt des Anlegens von Silber auf den Draht auf der ersten Oberfläche, wobei der Schritt des Anlegens ein Überziehen sein kann.
Durch einige Ausführungsformen von Verfahren hiervon kann der Schritt des Ausbildens der Flächen ein Ausbilden von wechselnden Längen des Drahtes, welcher durch die Flächen und ohne die Flächen gehalten wird, enthalten.
Eine weitere wichtige bevorzugte Ausführungsform von einer Erfindung hiervon ist ein Busdraht, welcher enthält: einen freistehenden, langgestreckten elektrischen Leiter, welcher eine lichtreflektierende Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat, welche eine Basisebene bestimmt, wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von spiegelnden Flächen enthält, welche bei Flächenwinkeln geneigt sind, welche in Relation zu einer Linie, welche zu der Basisebene senkrecht ist, Größen im Bereich von zwischen 50° und 70° haben.
Wie bei der Verfahrensausführungsform, wie oben beschrieben, und auch bei anderen, können sich angrenzende Flächen der Mehrzahl von Flächen an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand von zwischen ungefähr 5 Mikrometer und 300 Mikrometer, und vorzugsweise zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer beabstandet sind.
Die Flächen können bei allen Arten, wie in Verbindung mit den Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes beschrieben, welcher spiegelnde, lichtreflektierende Flächen hat, welche bei Flächenwinkeln geneigt sind, welche Größen im Bereich von zwischen 50° und 70° haben, derart konfiguriert und angeordnet sein, dass sie ein Muster enthalten, welches im Wesentlichen parallele Nuten enthält, welche sich entlang des Ausmaßes der Erstreckung des Leiters erstrecken oder in Relation hierzu geneigt sind. Die Flächen können ebene und unebene Oberflächen enthalten. Die Flächenwinkel können von gleicher oder unterschiedlicher Größe sein. Sie können zu einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten, eine Mehrzahl von Pyramiden, eine Mehrzahl von Paaren von V-förmigen Nuten, zumindest ein Paar, welches einen Sparren ausbildet, enthält. Der Busdraht kann eine gewalzte Oberfläche oder eine gestanzte, geprägte, extrudierte oder gezogene Oberfläche enthalten. Die Oberfläche kann jene sein, welcher die Flächen hinzugefügt wurden, oder welche mit den Flächen an Ort und Stelle ausgebildet wurde, als die Oberfläche ausgebildet wurde, wie beispielsweise durch Extrudieren oder Ziehen. Die Reflexionsoberfläche kann Silber enthalten, welches ein Überzug sein kann. Die Reflexionsoberfläche kann abwechselnde Längen enthalten, welche durch die Flächen und ohne die Flächen gehalten werden.
Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens von einer Erfindung hiervon ist ein Verfahren zum Herstellen eines Busdrahtes zur Verwendung mit einer Fotovoltaik-Vorrichtung, wobei die Fotovoltaik-Vorrichtung einen durch eine Metallbeschichtung kontaktierten Lichtabsorber hat, wobei das Verfahren zum Herstellen eines Busdrahtes die Schritte enthält: Bereitstellen von zumindest einem langgestreckten Draht, welcher eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende Oberfläche enthält; und Ausbilden auf der ersten Oberfläche von einer Mehrzahl von spiegelnden, lichtreflektierenden Flächen, welche zueinander geneigt sind. Die Flächen sind derart angeordnet, so dass, wenn der ausgebildete Busdraht am Absorber platziert ist, wobei die gegenüberliegende Oberfläche die Metallbeschichtung kontaktiert, und wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, über den Busdraht und den Absorber platziert sind, so dass zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Abdeckungs-Außenfläche geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an die Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, und eine TIR an den Absorber eingeht.
Bei einer zugehörigen Ausführungsform hierzu sind die Flächen derart angeordnet, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, eine TIR an den Absorber eingeht. Bei einem weiteren Verfahren sind die Flächen derart angeordnet, so dass zumindest 50% des Lichtes, welches auf den Busdraht als eine omnidirektionale Beleuchtung trifft, eine TIR an den Absorber eingeht.
Bei den meisten, wenn nicht bei allen Ausführungsformen der Verfahren und Einrichtung, wie in dieser Umrisssektion oben beschrieben, gibt es viele weitere bezogene spezifische Beschreibungen des Verfahrens zum Herstellen eines Busdrahtes zur Verwendung mit einer Fotovoltaik-Vorrichtung.
Die Flächen können ebene und/oder unebene Oberflächen enthalten. Angrenzende Flächen können sich an einem Scheitelpunkt treffen, welche bei einem Abstand von zwischen 5 Mikrometer und 300 Mikrometer und vorzugsweise 50 Mikrometer und 200 Mikrometer getrennt sind. Die Flächenwinkel können von gleicher oder unterschiedlicher Größe zwischen 50° und 70° und vorzugsweise zwischen 55° und 65° sein. Die geneigten Flächen können derart angeordnet sein, so dass ein Licht, welches entlang einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, reflektiert wird und an der Außenoberfläche von der Abdeckung bei einem inneren Schnittstellenwinkel auftrifft, welcher größer als ungefähr 42° in Relation zu einer Linie ist, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist.
Die Flächen können zu einem Muster angeordnet sein, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes erstrecken oder in Relation zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes geneigt sind. Die Flächen können zu einem Muster angeordnet sein, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten oder Paare von V-förmigen Nuten, welche zumindest einen Sparren ausbilden, enthält.
Der Schritt zum Ausbilden von Flächen kann ein Walzen eines Werkzeuges entlang des Drahtes, entweder mit einem Werkzeug, welches eine kontinuierliche Flächenausbildungssektion entlang eines Drahtes oder eine Flächenausbildungssektion und eine flache Sektion hat, enthalten. Anstelle des Walzens können die Flächen durch Schritte eines Stanzens, Prägens, Extrudierens oder Ziehens oder eine Kombination daraus ausgebildet werden.
Zusätzliche zugehörige Ausführungsformen beziehen sich auf einen Busdraht zur Verwendung mit einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welche einen Lichtabsorber, eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung hat, welche eine Außenoberfläche hat, wobei der Busdraht enthält: einen freistehenden, langgestreckten elektrischen Leiter, welche eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat. Die Reflexionsoberfläche enthält eine Mehrzahl von spiegelnden Flächen, welche in Relation zueinander geneigt sind, so dass, wenn die Basisoberfläche einen Absorber kontaktiert, und eine Verkapselung und eine Abdeckung oberhalb des Leiters und des Absorbers liegen, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu einer Außenoberfläche von der Abdeckung senkrecht ist, auf den Leiter trifft, von dem Leiter an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, und eine TIR an den Absorber eingeht.
Wie bei den weiteren Hauptausführungsformen, wie in dieser Umrisssektion oben erwähnt, liegen ähnliche zusätzliche spezifische Ausführungsformen von Bauteilen und Schritten mit dieser zugehörigen Ausführungsform vor.
Eine weitere hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Installieren von einer Fotovoltaik-Vorrichtung an einem geografischen Ort. Das Verfahren enthält die Schritte eines Bereitstellens von einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welche enthält: einen Lichtabsorber und eine dazu kontaktierte Metallbeschichtung; Kontaktierens des Absorbers an der Metallbeschichtung, an zumindest einem langgestreckten Busdraht. Der Busdraht enthält: eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; und die Reflexionsoberfläche enthält eine Mehrzahl von geneigten Flächen, welche zu einem Muster angeordnet sind, welche Nuten enthalten, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung von dem Busdraht erstrecken. Oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers befindet sich eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, in Relation zu welcher zumindest zwei der Flächen bei Flächenwinkeln geneigt sind. Die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber sind alle derart angeordnet, so dass ein einfallendes Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, wobei es eine TIR an den Absorber eingeht. Sobald bereitgestellt, enthält das Verfahren zum Installieren ferner ein derartiges Ausrichten der Fotovoltaik-Vorrichtung, so dass die Nuten an der Stelle im Wesentlichen horizontal sind.
Eine zugehörige Erfindung auf jene wie oben beschrieben, ist ein Verfahren zum Herstellen von einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher mit einer Metallbeschichtung in Kontakt ist; Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: eine lichtreflektierende Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; wobei die reflektierende Oberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche zueinander geneigt sind; und Platzieren des vorgeformten Busdrahtes auf dem Absorber, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert. Die Flächen und der Absorber sind derart angeordnet, so dass, wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers platziert werden, so dass zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Abdeckungs-Außenoberfläche geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von denn Busdraht an die Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine TIR an den Absorber eingeht.
Eine letzte zugehörige Ausführungsform von einer Erfindung hiervon ist eine Fotovoltaik-Vorrichtung, welche einen Lichtabsorber, welcher eine daran kontaktierte Metallbeschichtung hat; und zumindest einen vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert, enthält, wobei der Busdraht enthält: eine lichtreflektierende Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche, wobei die reflektierende Oberfläche eine Mehrzahl von geneigten Flächen enthält. Die Flächen und der Absorber sind alle derart angeordnet, so dass, wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers liegen, wobei die Flächen bei einem Flächenwinkel in Relation zu einer Line, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf die Busdraht-Flächen trifft, von den Flächen an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine TIR an den Absorber eingeht.
Es wurden hier viele Techniken und Aspekte von der Erfindung beschrieben. Der Fachmann wird verstehen, dass viele dieser Techniken mit weiteren beschriebenen Techniken verwendet werden können, sogar dann, wenn sie nicht speziell in Verwendung miteinander beschrieben wurden. Beispielsweise können jegliche der verschiedenen Formen für Flächen oder Nuten verwendet werden, und zwar entweder alleine oder in Kombination. Jegliche der Techniken zum Ausbilden der geformten Flächen, wie beispielsweise Walzen, Stanzen, Prägen, Ziehen und Extrudieren, können dazu verwendet werden, um jegliche dadurch formbare Form auszubilden. Die Oberflächen von den Flächen können spiegelnd sein oder nicht, beschichtet sein oder nicht.
Diese Beschreibung beschreibt und offenbart mehr als eine Erfindung. Die Erfindungen sind in den Ansprüchen von diesem und von zugehörigen Dokumenten, nicht nur wie eingereicht, sondern ebenfalls wie während der Verfolgung von jeglicher Patentanmeldung, basierend auf dieser Beschreibung, entwickelt, dargelegt. Die Erfinder beabsichtigen es, alle verschiedenen Erfindungen bis zu den durch den Stand der Technik erlaubten Grenzen, wie nachfolgend zu bestimmen, zu beanspruchen. Kein hier beschriebenes Merkmal ist auf jede hier beschriebene Erfindung wesentlich. Somit beabsichtigen die Erfinder, dass keine hier beschriebenen Merkmale, jedoch nicht in irgendeinem bestimmten Anspruch von irgendeinem Patent, basierend auf dieser Beschreibung, beansprucht, in jeglichem Anspruch einbezogen werden sollen.
Einige Anordnungen von Hardware oder Gruppen von Stufen sind hier als eine Erfindung bezeichnet. Jedoch ist dies kein Zugeständnis, dass jegliche solcher Anordnungen oder Gruppen notwendigerweise patentierbare bestimmte Erfindungen sind, insbesondere wie durch Gesetze und Regeln, bezogen auf die Anzahl von Erfindungen, welche in einer Patentanmeldung geprüft werden, oder eine Einheit von der Erfindung, in Erwägung gezogen. Sie ist kurz gesagt als eine Ausführungsform von einer Erfindung beabsichtigt.
Es wird hiermit eine Zusammenfassung eingereicht. Es wird betont, dass diese Zusammenfassung bereitgestellt ist, um der Regel zu entsprechen, welche eine Zusammenfassung erfordert, welche es Prüfern und weiteren Rechercheuren erlauben wird, schnell den Gegenstand der technischen Offenbarung zu ermitteln. Sie wird mit dem Gedanken eingereicht, dass sie nicht dazu verwendet werden wird, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu beschränken, wie durch die Patentregeln angekündigt.
Die vorhergehende Beschreibung sollte als darstellhaft verstanden werden und sollte nicht als in irgendeinem Sinne beschränkend angesehen werden. Obwohl die Erfindungen mit Bezügen auf bevorzugte Ausführungsformen davon insbesondere gezeigt und beschrieben wurden, wird es durch den Fachmann verständlich sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang von den Erfindungen, wie durch die Ansprüche bestimmt, abzuweichen.
Die entsprechenden Bauteile, Materialien, Wirkungen und Aquivalente von allen Mitteln oder Schritt-plus-Funktion-Elementen in den folgenden Ansprüchen dienen dazu, um jegliches Bauteil, Material oder Wirkungen einzuschließen, um die Funktionen in Kombination mit weiteren beanspruchten Elementen, wie speziell beansprucht, durchzuführen.
Zusammenfassung
Kristall-Silizium-PV-Module verwenden typischerweise verzinnte flache Kupferdrähte, um die Leitfähigkeit von einer Sammelschiene-Metallbeschichtung zu erhöhen und mit angrenzenden Zellen zu verbinden. Ein solcher flacher Busdraht kann mit schmalen V-förmigen Nuten unter Verwendung von Metallformungstechniken, wie beispielsweise Walzen, Stanzen und Ziehen, gemustert werden. Die Nuten sind derart entworfen, so dass ein einfallendes Licht zu dem Glas-Superstrate des Moduls bei einem inneren Schnittstellenwinkel herauf reflektiert wird, welcher groß genug (typischerweise größer als ungefähr 40°) ist, so dass das Licht eine Gesamtreflexion an der Glas-Luft-Schnittstelle eingeht und auf die Solarzelle reflektiert wird. Ein Fotostrom, welcher aus dem normalen Einfall von Licht auf einem Prototyp von einer solch gemusterten Sammelschiene herrührt, beträgt zumindest 70% des Fotostroms, welcher aus dem direkten Einfall auf einen aktiven Zellbereich von der gleichen Lichtquelle herrührt. Ein typischer Flächenwinkel von ungefähr 60° kann eine TIR für zumindest 50% des Lichtes bereitstellen, welches als eine omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft. Im Wesentlichen kann das gesamte Licht, welches auf die Abdeckungs-Außenoberfläche bei irgendeinem externen Schnittstellenwinkel von weniger als ungefähr 30° in Relation zu der Senkrechte zu der Abdeckungsoberfläche trifft, die TIR erfahren. Eine Verbesserung bei der Modul-Effizienz tritt bei sehr geringen stufenförmigen Kosten ein und fügt keine zusätzlichen Schritte bei der Zellen- oder Modul-Herstellung hinzu. Eine typische Flächengröße ist in einem Bereich von zwischen 5 und 150 Mikrometer, wobei ein Abstand zwischen Scheitelpunkten ungefähr das Doppelte dieses Bereiches entspricht. Die Nuten können in Längsrichtung entlang des Leiters oder bei einem Winkel oder bei Winkeln vorliegen. Anstelle von Nuten können geneigte Flächen Pyramiden oder weitere Formen ausbilden. Die Oberfläche kann vorzugsweise spiegelnd sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 60/742486 [0001]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher mit einer Metallbeschichtung kontaktiert ist; b. Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; c. Platzieren des Busdrahtes auf den Absorber, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert; und d. Platzieren von einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass zumindest zwei der Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind; wobei die Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung derart ausgewählt sind, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Auflenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flächen und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zu der Abdeckungs-Auflenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, die TIR an den Absorber eingeht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Fläche und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 50% des Lichtes, welches als eine omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft, die TIR an den Absorber eingeht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen unebene Oberflächen enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen eine Mehrzahl von Paaren von angrenzenden Flächen enthalten, wobei sich jedes Paar an einem Scheitelpunkt trifft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zwei Sätze von übereinstimmenden Oberflächen enthalten, welche bei Flächenwinkeln in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächenwinkel unterschiedliche Größen haben.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächenwinkel eine im Wesentlichen gleiche Größe haben.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem ein Satz von Oberflächen Flächen mit positiven Flächenwinkeln enthält, wobei der weitere aus den zwei Sätzen Flächen mit negativen Flächenwinkeln enthält, wobei eine positive Winkelfläche auf eine negative Winkelfläche an einem Scheitelpunkt trifft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf den Busdraht trifft, reflektiert wird und auf die Außenoberfläche von der Abdeckung bei einem inneren Schnittstellenwinkel trifft, welcher in Relation zu einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, größer als ungefähr 42° ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 50° und 70° sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 55° und 65° sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches parallele Nuten enthält, welche in Relation zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von Pyramiden enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von Paaren von V-förmigen Nuten enthält, wobei zumindest ein Paar einen Sparren ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Busdraht eine gewalzte Oberfläche enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Busdraht eine gestanzte Oberfläche enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Busdraht eine extrudierte Oberfläche enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Busdraht eine gezogene Oberfläche enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Busdraht-Lichtreflexionsoberfläche eine Oberfläche enthält, an welcher vor einem Kontaktieren des Busdrahtes mit dem Absorber Flächen angelegt wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Kontaktierens des Busdrahtes an die Metallbeschichtung ein Löten enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem angrenzende Scheitelpunkte zwischen der Mehrzahl von Flächen bei einem Abstand von zwischen ungefähr 10 Mikrometer und 300 Mikrometer getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem angrenzende Scheitelpunkte zwischen der Mehrzahl von Flächen bei einem Abstand von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Mehrzahl von Flächen ein Ausmaß im Bereich von zwischen ungefähr 25 Mikrometer und 100 Mikrometer hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Metallbeschichtung ferner eine Sammelschiene enthält, wobei der Schritt des Platzierens des Busdrahtes ein derartiges Platzieren enthält, so dass er die Sammelschiene kontaktiert und zumindest teilweise oberhalb von dieser liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Metallbeschichtung ferner ein Netzwerk von Gitternetzlinien enthält, wobei der Schritt des Platzierens des Busdrahtes ein derartiges Platzieren enthält, so dass er zumindest eine Gitternetzlinie kontaktiert und darüber liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Fotovoltaik-Vorrichtung eine Solarzelle enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Flächen des Busdrahtes spiegelnde Oberflächen enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Reflexionsoberfläche Silber enthält.
Verfahren nach Anspruch 31, bei welchem das Silber einen Überzug enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Platzierens des Busdrahtes auf den Absorber nach einem Schritt eines Ausbildens der Flächen auf der Busdraht-Reflexionsoberfläche durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte enthält: a. Bereitstellen von einer zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 201; und b. elektrisches Koppeln der zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung an die erste Fotovoltaik-Vorrichtung, indem ein elektrischer Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung aufgebaut wird, wodurch ein Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 34, welches ferner die Schritte enthält: a. Bereitstellen von einer dritten Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 1; und b. elektrisches Koppeln der dritten Fotovoltaik-Vorrichtung an den ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen, indem ein elektrischer Anschluss von einem Busdraht von dem ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen an die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung aufgebaut wird.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher durch eine Metallbeschichtung kontaktiert ist; b. Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; c. Platzieren des Busdrahtes auf der Lichtabsorptionsvorrichtung, welche die Metallbeschichtung kontaktiert; d. Platzieren einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung über den Busdraht und den Absorber, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass die Flächen jeweils bei einem Flächenwinkel in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind; wobei die Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung derart gewählt sind, so dass im Wesentlichen das gesamte Licht, welches auf die Abdeckungs-Außenoberfläche bei einem äußeren Schnittstellenwinkel von weniger als 27° in Relation zu der Senkrechten zu der Abdeckungs-Oberfläche auftrifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher durch eine Metallbeschichtung kontaktiert ist; b. Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; c. Platzieren des Busdrahtes auf die Lichtabsorptionsvorrichtung, welche die Metallbeschichtung kontaktiert; d. Platzieren einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, so dass die Flächen jeweils bei einem Flächenwinkel in Relation zu der Außenoberfläche von der Abdeckung geneigt sind; wobei die Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, und die Brechungsindizes von der Abdeckung und der Verkapselung derart gewählt sind, so dass 50% des Lichtes, welches als omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung, welche enthält: a. einen Lichtabsorber, welcher eine daran kontaktierte Metallbeschichtung hat; b. Kontaktieren der Metallbeschichtung, wobei zumindest ein vorgeformter, langgestreckter Busdraht enthält: i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von geneigten Flächen enthält, und c. Platzieren oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers von einer Verkapselung und einer lichttransparenten Abdeckung, wobei die Abdeckung eine Außenoberfläche hat, in Relation zu welcher zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln geneigt sind; wobei die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber alle derart angeordnet sind, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Leiter trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, wobei es eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, die TIR an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Fläche und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 50% des Lichtes, welches als eine omnidirektionale Beleuchtung auf den Busdraht trifft, die TIR an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen unebene Oberflächen enthalten.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen eine Mehrzahl von Paaren von angrenzenden Flächen enthalten, wobei sich jedes Paar an einem Scheitelpunkt trifft.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zwei Sätze von übereinstimmenden Flächen enthalten, welche bei Flächenwinkeln in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, geneigt sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächenwinkel unterschiedliche Größen haben.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächenwinkel eine im Wesentlichen gleiche Größe haben.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 43, bei welcher ein Satz von Oberflächen Flächen mit positiven Flächenwinkeln enthält, wobei der weitere aus den zwei Sätzen Flächen mit negativen Flächenwinkeln enthält, wobei eine positive Winkelfläche auf eine negative Winkelfläche an einem Scheitelpunkt trifft.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind und derartige Brechungsindizes haben, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, auf eine geneigte Fläche trifft, reflektiert wird und auf die Schnittstelle zwischen der Abdeckung und der Außenumgebung bei einem inneren Schnittstellenwinkel trifft, welcher in Relation zu einer Linie, welche senkrecht zur Abdeckungs-Außenoberfläche ist, größer als ungefähr 42° ist.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes erstrecken.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 50° und 70° sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 55° und 65° sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches parallele Nuten enthält, welche in Relation zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes geneigt sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von Pyramiden enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches eine Mehrzahl von Paaren von V-förmigen Nuten enthält, wobei zumindest ein Paar einen Sparren ausbildet.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher der Busdraht eine gewalzte Oberfläche enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher der Busdraht eine gestanzte Oberfläche enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher der Busdraht eine gezogene Oberfläche enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Busdraht-Lichtreflexionsoberfläche eine Oberfläche enthält, an welche die Flächen vor einem Kontaktieren des Busdrahtes mit der Metallbeschichtung angelegt wurden.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 42, bei welcher angrenzende Scheitelpunkte zwischen der Mehrzahl von Flächen bei einem Abstand von zwischen ungefähr 10 Mikrometer und 300 Mikrometer getrennt sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 42, bei welcher angrenzende Scheitelpunkte zwischen der Mehrzahl von Flächen bei einem Abstand von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer getrennt sind.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Mehrzahl von Flächen ein Ausmaß im Bereich von zwischen ungefähr 25 Mikrometer und 100 Mikrometer hat.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Metallbeschichtung ferner ein Netzwerk aus Gitternetzlinien enthält, wobei der Busdraht oberhalb von zumindest einer Gitternetzlinie liegt.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Metallbeschichtung ferner eine Sammelschiene enthält, wobei der Busdraht zumindest einen Teil von der Sammelschiene kontaktiert und darüber liegt.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Fotovoltaik-Vorrichtung eine Solarzelle enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Busdrahtflächen spiegelnde Oberflächen enthalten.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Reflexionsoberfläche Silber enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 66, bei welcher das Silber einen Überzug enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher der Busdraht einen vorgeformten Busdraht enthält, auf welchem die Flächen ausgebildet wurden, bevor der Busdraht mit der Metallbeschichtung kontaktiert wird.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, welche ferner enthält: a. eine zweite Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, welche an die Fotovoltaik-Vorrichtung von Anspruch 38 elektrisch gekoppelt ist; und b. wobei die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung an die erste Fotovoltaik-Vorrichtung durch einen elektrischen Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung gekoppelt ist, wodurch ein Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen ausgebildet wird.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 69, welche ferner enthält: a. eine dritte Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 38, welche an den Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen nach Anspruch 69 elektrisch gekoppelt ist; und b. wobei die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung an den ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen durch einen elektrischen Anschluss von einem Busdraht von dem ersten Strang von Fotovoltaik-Vorrichtungen an die dritte Fotovoltaik-Vorrichtung elektrisch gekoppelt ist.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 69, bei welcher der elektrische Anschluss von dem Busdraht von der ersten Fotovoltaik-Vorrichtung an die zweite Fotovoltaik-Vorrichtung einen Endabschnitt des Busdrahtes von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung enthält.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 71, bei welcher ein Endabschnitt des Busdrahtes von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung geneigte Flächen hervorbringt.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 71, bei welcher ein Endabschnitt des Busdrahtes von zumindest einer aus der ersten und zweiten Fotovoltaik-Vorrichtung keine geneigten Flächen enthält.
Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen eines Drahtes, welcher eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat, welche eine Basisebene bestimmt; und b. Ausbilden auf der ersten Oberfläche von einer Mehrzahl von spiegelnden Lichtreflexionsflächen, welche bei Flächenwinkeln, welche Größen in einem Bereich von zwischen 50° und 70° in Relation zu einer Linie, welche zu der Basisebene senkrecht ist, haben, geneigt sind.
Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes nach Anspruch 74, bei welchem angrenzende Flächen von der Mehrzahl von Flächen sich an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer voneinander beabstandet sind.
Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes nach Anspruch 74, bei welchem die Flächen, welche zu einem Muster angeordnet sind, im Wesentlichen parallele Nuten enthalten, welche sich entlang des Ausmaßes der Erstreckung des Leiters erstrecken.
Verfahren zum Ausbilden eines Busdrahtes nach Anspruch 74, bei welchem der Schritt des Ausbildens der Flächen ein Walzen eines Werkzeuges entlang des Drahtes enthält.
Busdraht, welcher enthält: einen freistehenden, langgestreckten elektrischen Leiter, welcher eine lichtreflektierende Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat, welche eine Basisebene bestimmt, wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von spiegelnden Flächen enthält, welche bei Flächenwinkeln geneigt sind, welche in Relation zu einer Linie, welche zu der Basisebene senkrecht ist, Größen im Bereich von zwischen 50° und 70° haben.
Busdraht nach Anspruch 78, bei welchem angrenzende Flächen von der Mehrzahl von Flächen sich an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand in einem Bereich von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer voneinander beabstandet sind.
Busdraht nach Anspruch 78, bei welchem die Flächen, welche zu einem Muster angeordnet sind, im Wesentlichen parallele Nuten enthalten, welche sich entlang des Ausmaßes der Erstreckung des Leiters erstrecken.
Busdraht nach Anspruch 78, bei welchem der Busdraht eine gewalzte Oberfläche enthält.
Verfahren zum Herstellen eines Busdrahtes zur Verwendung mit einer Fotovoltaik-Vorrichtung, wobei die Fotovoltaik-Vorrichtung einen durch eine Metallbeschichtung kontaktierten Lichtabsorber hat, wobei das Verfahren zum Herstellen eines Busdrahtes die Schritte enthält: a. Bereitstellen von zumindest einem langgestreckten Draht, welcher eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende Oberfläche enthält; und b. Ausbilden auf der ersten Oberfläche von einer Mehrzahl von spiegelnden, lichtreflektierenden Flächen, welche in Relation zueinander geneigt sind; wobei die Flächen derart angeordnet sind, so dass, wenn der ausgebildete Busdraht am Absorber platziert ist, wobei die gegenüberliegende Oberfläche die Metallbeschichtung kontaktiert, und wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, über den Busdraht und den Absorber platziert sind, so dass zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Abdeckungs-Außenfläche geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an die Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Verfahren nach Anspruch 82, bei welchem die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber derart angeordnet sind, so dass ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Oberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, reflektiert wird, und auf die Außenoberfläche von der Abdeckung bei einem inneren Schnittstellenwinkel von größer als ungefähr 42° in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, trifft.
Verfahren nach Anspruch 82, bei welchem die Flächen, welche zu einem Muster angeordnet sind, Nuten enthalten, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung des Busdrahtes erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 82, bei welchem die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 55° und 65° sind.
Verfahren nach Anspruch 82, bei welchem der Schritt des Ausbildens der Flächen ein Walzen eines Werkzeuges entlang des Drahtes enthält.
Verfahren nach Anspruch 82, bei welchem sich angrenzende Flächen an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer beabstandet sind.
Busdraht zur Verwendung mit einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welche einen Lichtabsorber, eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung hat, welche eine Außenoberfläche hat, wobei der Busdraht enthält: a. einen freistehenden, langgestreckten elektrischen Leiter, welche eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche hat; b. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von spiegelnden Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind, so dass, wenn die Basisoberfläche einen Absorber kontaktiert, und eine Verkapselung und eine Abdeckung oberhalb des Leiters und des Absorbers liegen, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu einer Außenoberfläche von der Abdeckung senkrecht ist, auf den Leiter trifft, von dem Leiter an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, und eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem die Flächen derart angeordnet sind, so dass, wenn der Absorber und eine Abdeckung vorliegen, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Leiter trifft, reflektiert wird und auf die Schnittstelle zwischen der Abdeckung und einer Außenumgebung bei einem inneren Schnittstellenwinkel von größer als ungefähr 42° in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, trifft.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem die Flächen zu einem Muster angeordnet sind, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung des Leiters erstrecken.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem die Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu einer Senkrechten zu der Abdeckungs-Außenoberfläche geneigt sind, wobei die Flächenwinkel in einem Bereich von zwischen 55° und 65° sind.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem der langgestreckte Leiter eine gewalzte Oberfläche enthält.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem die Lichtreflexionsoberfläche des langgestreckten Leiters eine Oberfläche enthält, an welche die Flächen vor einem Kontaktieren des Leiters an jeglichen Absorber bereitgestellt wurden.
Busdraht nach Anspruch 88, bei welchem angrenzende Flächen von der Mehrzahl von Flächen sich an Scheitelpunkten treffen, welche bei einem Abstand in einem Bereich von zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 200 Mikrometer voneinander getrennt sind.
Verfahren zum Installieren einer Fotovoltaik-Vorrichtung an einem geografischen Ort, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen von einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welche enthält: i. einen Lichtabsorber und eine dazu kontaktierte Metallbeschichtung; ii. Kontaktieren des Absorbers an der Metallbeschichtung, an zumindest einem langgestreckten Busdraht, welcher enthält: A. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; und B. wobei die Reflexionsoberfläche eine Mehrzahl von geneigten Flächen enthält, welche zu einem Muster angeordnet sind, welches Nuten enthält, welche sich im Wesentlichen parallel zum Ausmaß der Erstreckung von dem Busdraht erstrecken; und iii. wobei sich oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung befinden, welche eine Außenoberfläche hat, in Relation zu welcher zumindest zwei der Flächen bei Flächenwinkeln geneigt sind; iv. wobei die geneigten Flächen, die Abdeckung und der Absorber alle derart angeordnet sind, so dass ein einfallendes Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, wobei es eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht; und b. Ausrichten der Fotovoltaik-Vorrichtung derart, so dass die Nuten an der Stelle im Wesentlichen horizontal sind.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung, welches die Schritte enthält: a. Bereitstellen eines Lichtabsorbers, welcher mit einer Metallbeschichtung in Kontakt ist; b. Bereitstellen von zumindest einem vorgeformten, langgestreckten Busdraht, welcher enthält: i. eine lichtreflektierende Oberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die reflektierende Oberfläche eine Mehrzahl von Flächen enthält, welche in Relation zueinander geneigt sind; c. Platzieren des vorgeformten Busdrahtes auf dem Absorber, welcher die Metallbeschichtung kontaktiert; wobei die Flächen und der Absorber derart angeordnet sind, so dass, wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, oberhalb des Busdrahtes und des Absorbers platziert werden, so dass zumindest zwei Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu der Abdeckungs-Außenoberfläche geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, von dem Busdraht an die Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird und eine TIR an den Absorber eingeht.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei die Flächen und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung, welche enthält: a. einen Lichtabsorber, welcher eine daran kontaktierte Metallbeschichtung hat; b. Kontaktieren der Metallbeschichtung, wobei zumindest ein vorgeformter, langgestreckter Busdraht enthält: i. eine Lichtreflexionsoberfläche und eine gegenüberliegende Basisoberfläche; ii. wobei die Lichtreflexionsoberfläche eine Mehrzahl von geneigten Flächen enthält; und wobei die Flächen und der Absorber alle derart angeordnet sind, so dass, wenn eine Verkapselung und eine lichttransparente Abdeckung, welche eine Außenoberfläche hat, oberhalb des zumindest einen Busdrahtes und des Absorbers liegen, wobei die Flächen bei Flächenwinkeln in Relation zu einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, geneigt sind, ein Licht, welches entlang von einer Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf die Busdraht-Flächen trifft, von den Flächen an eine Schnittstelle von der Abdeckung und einer Außenumgebung reflektiert wird, wobei es eine Totalreflexion (TIR) an den Absorber eingeht.
Fotovoltaik-Vorrichtung nach Anspruch 98, bei welcher die Flächen und der Absorber derart angeordnet sind, so dass zumindest 20% des Lichtes, welches entlang der Linie, welche zu der Abdeckungs-Außenoberfläche senkrecht ist, auf den Busdraht trifft, eine TIR an den Absorber eingeht.