[发明专利]前侧串联太阳能模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于前侧串联在太阳能电池模块中的太阳能电池元件，并且还涉及相应的太阳能电池模块。此外，本发明涉及相应太阳能电池元件和太阳能电池模块的制造方法，并且还涉及相应太阳能电池元件及模块在聚光器(concentrator)设备中的用途。 

本发明首先应用于高聚光光电系统(聚光器装置)领域。在这里，凹面镜将高强度阳光聚集到相对小的模块表面。对于光强度相对于正常阳光上升百倍的情况，这里描述为100日光的聚光比。这样，可以由相对廉价的镜表面来替换昂贵的太阳能电池表面。在聚光比为几个100日光的情况下，以III-V半导体和锗制成的太阳能电池的用途也变得有吸引力，例如还通常用于太空旅行应用中。然而，这种类型的高聚光比产生非常高的电流密度。在1000日光的情况下，每平方厘米的具有三个pn结的高效III-V太阳能电池(三电池)典型地产生14A的电流。为了将电池的串联电阻的损耗保持较低，必须使用宽度十分小(在几毫米范围内)的电池。 

背景技术

太阳能电池的串联(各个太阳能电池随后也被称为太阳能电池元件，连接在一起的多个太阳能电池元件于是有可能连同其相关的承载结构一起构成一个太阳能电池模块)在现有技术中是已知的：通常，通过从太阳能电池的前侧向各自串联的下一电池的后侧引出的有角度的电池连接器5来形成太阳能电池的已知的串联连接(图1a)。这些连接器5将一个电池的前侧金属化部4连接到下一电池的后侧金属化部3。这样，形成任何长度的一行太阳能电池的串联连接。这种连接的不利之处在于，有角度的电池连接器5占据相对较大空间。因此，不可实现密集封装的聚光器模块所需的明显小于1mm的芯片间隔或太阳能电池元件间隔：因为落入太阳能电池芯片之间或太阳能电池元件之间的中间空间内的光是损失掉的，并未得以使用，所以需要密集封装的聚光器模块，或者需要用于形成尽可能密集封装的模块的电池连接方式。

通过电池后侧的电池连接器5，根据图1中的现有技术的实现方式还使得太阳能电池与冷却表面9热耦合变得困难，所述冷却表面例如为陶瓷衬底或冷却体。图1b示出根据现有技术的用于接触的另外可能方式。这里，使用具有金属化表面10的非导电衬底9(例如陶瓷)。太阳能电池安装在这些表面上。通过电池连接器5，实现从每一电池到各自下一金属表面的接触。由于这里在电池上不需要后侧结构，因此，例如借助于薄的焊接或导电粘接层，可以实现非常好的热耦合。然而，在各电池旁还需要另外的相对宽的条带以便接触。因为表面损耗相对高，所以以此方式照样不可实现十分高效的模块。 

发明内容

因此，本发明的目的在于实现太阳能电池元件和太阳能电池模块，所述太阳能电池元件和太阳能电池模块被构造或配置成使得通过它们，各个太阳能电池元件之间的中间空间中的光损耗可以最小，从而通过它们可以实现高效的、高聚光的光电系统或聚光器装置。 

该目的通过根据本发明的太阳能电池元件、根据本发明的太阳能电池模块以及根据本发明的制造方法来实现。在本发明的各个优选实施例中可以得到根据本发明的太阳能电池元件和太阳能模块以及根据本发明的制造方法的有利扩展。 

随后参照各个实施例来描述本发明。然而，以特定组合的方式举例给出的如实施例中所示的根据本发明的各个特征不仅可以以所示组合的方式出现，而且还可以在本发明范围内被配置或结合在一起以及以任何其它组合方式使用。 

本发明基于采取仅在前侧的或者在各个太阳能电池元件的前侧的、各个太阳能电池元件的串联连接。可以在前侧或后侧实现多个串联太阳能电池链的并联。为此，各个太阳能电池元件如随后更详细描述的那样被适当配置或构造。 因为这种构造，各个太阳能电池元件可以仅在前侧利用适当配置的电池连接器而连接在一起，以形成串联或并联连接。 

相对于现有技术中已知的太阳能电池元件或太阳能电池模块，根据本发明的太阳能电池元件或模块将平坦金属后侧(其便于组装)的优点与连接密集封装的太阳能电池以形成太阳能电池模块的可能性相结合。如随后更详细示出的那样，根据本发明可以在太阳能电池模块中以极小的间距形成各个太阳能电池元件。 

附图说明

现参照一系列实施例来描述本发明。在各个实施例中，太阳能电池元件或太阳能电池模块的相同或相应的构造元件或部件具有相同的标号。因此，它们各自的描述仅参照各实施例(当其首先出现时)进行，且不重复。 

在实施例的附图中使用以下标号： 

1，1a，1c：可变掺杂的电有源半导体层