專利名稱：具有平面電池連接器的光伏組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏組件，包括至少兩個太陽能電池，且這些太陽能電池在至少一些區(qū)域中由平面電池連接器連接。該電池連接器具有至少一個多孔載體層和設(shè)置在該載體層的遠離太陽能電池的一側(cè)上的至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該平面電池連接器的系統(tǒng)用于生產(chǎn)基于晶圓的光伏組件，尤其是由在表面上具有任意接觸布置的背面接觸的電池制成的光伏組件。為了減小電流并因此減少歐姆傳導(dǎo)損耗，多個太陽能電池必須串聯(lián)電連接。在背面接觸的電池的情況下，連接方式是經(jīng)由一條或多條線路將位于一個電池的背面上的接觸點與相鄰電池的相反極接觸點連接。因此，特別是在電池的接觸點不完全設(shè)置在電池邊緣的情況下，在線路與電池之間的部分需要電絕緣。對于高效的組件生產(chǎn)來說，以期望的布置方式在載體材料上制備連接線路是有利的。于是，這些電池僅需要例如通過焊接或膠合的方式設(shè)置在這些平面電池連接器上并與之接觸。在隨后的層壓工藝中，液態(tài)粘性物質(zhì)必須滲入在組件的電池與覆蓋層之間。當(dāng)該液態(tài)粘性物質(zhì)固化時，產(chǎn)生多個組件部件間的機械結(jié)合。
背景技術(shù)：
US 5，951，786描述了電池連接器的兩種變型。在第一種方法中，扁平的結(jié)構(gòu)化導(dǎo)體層位于組件的背面箔上。這種方法的缺陷在于正常的焊接溫度會損壞背面箔。在第二種方法中，扁平的結(jié)構(gòu)化層位于扁平的載體朝向太陽能電池的一側(cè)。載體中的多個開口或孔允許封裝材料在層壓工藝中滲入。該方法的缺陷是在導(dǎo)體必須沿著電池的具有相反極性的那些區(qū)域上方被引導(dǎo)的情況下存在短路風(fēng)險。在邊緣設(shè)置接觸的電池中有時候會發(fā)生這種問題，而在接觸位于電池表面的電池中會經(jīng)常發(fā)生該問題。DE 10 2005 053 363描述了三層電池連接器，其中絕緣層使兩個導(dǎo)體層隔離。該實例的缺陷在于需要通過疊蓋技術(shù)逐步施加。因此，不能在一個步驟中連續(xù)制備PV組件尺寸的電池連接器。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的是提供光伏組件，所述光伏組件的生產(chǎn)易于實施，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效的組件生產(chǎn)。通過具有權(quán)利要求1的特征的光伏組件實現(xiàn)該目的。進一步的多個從屬權(quán)利要求揭示了一些優(yōu)勢發(fā)展。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光伏組件，包括至少兩個太陽能電池，這些太陽能電池在至少一些區(qū)域中由平面電池連接器連接，該電池連接器具有至少一個多孔載體層和設(shè)置在該載體層的遠離太陽能電池的一側(cè)上的至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的核心是平面電池連接器，其能夠用僅比導(dǎo)體材料的成本稍高的材料成本制成。所述平面電池連接器能夠在組件生產(chǎn)中快速組裝以矩陣方式設(shè)置的多個太陽能電池。同時，對于平面接觸電池，例如根據(jù)金屬纏繞穿透(metal wrap through, MWT)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在0.5%至1.5%范圍內(nèi)的特別低的串聯(lián)電阻損耗的電池連接。因此，根據(jù)本發(fā)明可以理解，多孔載體層是一個具有多個非定向孔的層。由此具有例如氣體和液態(tài)粘性介質(zhì)的平均均勻的滲透性。具有空間定向的多個通道或多個孔的穿孔層不應(yīng)等同于根據(jù)本發(fā)明的多孔載體層。優(yōu)選地，所述多孔載體層具有多個凹口，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)延伸到所述凹口中，從而該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與太陽能電池電接觸。具體地，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中朝向太陽能電池的方向上形成形狀。形成珠狀物或梯狀物。因此珠狀物或梯狀物的高度基本上對應(yīng)于載體層的厚度。在又一優(yōu)選變型例中，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中具有至少一個應(yīng)力減輕部分。由此該應(yīng)力減輕部分減小導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力以及導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與太陽能電池之間在接觸點的應(yīng)力。優(yōu)選珠狀物、弧形物或其它曲折連接路徑作為應(yīng)力減輕部分。為了減輕接觸點區(qū)域中的應(yīng)力，還可以在導(dǎo)體中采用能夠與封裝材料形成更強的局部互鎖的結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)優(yōu)選是導(dǎo)線，具體地，是扁平的或圓形的導(dǎo)線，但是也可以配置成沖壓部件。制造該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一方案是在載體層上直接蝕刻該結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括導(dǎo)電芯，如由銅制成的導(dǎo)電芯，并且還包括由焊接材料制成的外殼。錫、銀或其合金可以作為所述焊接材料。該導(dǎo)電芯優(yōu)選由金屬制成，具體地， 由銅或鋁制成。還可以使用其它金屬或?qū)щ姄诫s的非金屬材料，具體地，聚合物材料。優(yōu)選地，所述至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中與所述至少一個載體層具體地通過膠合、焊接、粘合或熔接整體連接，或者具體地通過縫合或編織摩擦連接、或者具體地通過壓印以形狀配合的方式連接。優(yōu)選地，所述導(dǎo)線基本上平行于太陽能電池的邊緣延伸，對于每個太陽能電池，導(dǎo)線具有至少一個中斷，由此具有與太陽能電池接觸的至少兩個接觸點。因此，優(yōu)選地，這些導(dǎo)線被設(shè)置成2至6個組，具體地，2至3個組。所述至少一個載體層優(yōu)選地由開孔的非紡織物或織物構(gòu)成。特別優(yōu)選的是由粘合玻璃纖維或聚合物材料制成的尺寸上穩(wěn)定的非紡織物。優(yōu)選利用粘合劑固定所述纖維。這里不需要纖維是紡織的(所謂的非紡織物)。
又一優(yōu)選實施例中，所述載體層具有粘結(jié)層，用于固定所述至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。因此，多孔載體層的優(yōu)選實施例是玻璃纖維非紡織物，由涂有粘合劑的非紡織的玻璃纖維構(gòu)成。可以通過沖壓、切割或鉆孔形成所述載體層中的凹口。此外，優(yōu)選地，所述光伏組件在其朝向入射光的側(cè)面上至少具有第一覆蓋層，該第一覆蓋層具有基本透明的性質(zhì)。這里，基本透明的性質(zhì)與太陽能電池能夠獲得的用于轉(zhuǎn)換成電能的波長范圍有關(guān)。同樣優(yōu)選地，所述光伏組件在其遠離入射光的側(cè)面上至少具有第二覆蓋層。此外，在所述覆蓋層和太陽能電池和/或至少一個載體層之間填充封裝材料。因此，根據(jù)本發(fā)明的方案基于平面電池連接器，其中導(dǎo)體層設(shè)置在多孔載體層的遠離太陽能電池的一側(cè)上。載體層和在層壓工藝過程滲入其中的封裝材料因此在導(dǎo)體部分和具有相反極性的電池部分之間形成絕緣層。在載體中的接觸點處設(shè)置凹口，從而這些凹口處能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與太陽能電池間的連接。為此，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從遠離電池的載體層一側(cè)延伸到朝向電池的載體層一側(cè)。電連接和機械連接可以通過焊接、膠合、熔接、粘合或任何其他接合技術(shù)實現(xiàn)。同樣也可以是具體地通過縫合或編織的摩擦連接，或者具體地通過壓印的以形狀配合的方式連接。所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有多個凹口或開孔區(qū)域，通過所述凹口或開孔區(qū)域液態(tài)粘性封裝材料能夠滲入。該材料進一步滲入載體層，并最終在該組件的后覆蓋層與太陽能電池的背面之間產(chǎn)生連接。


參照附圖將更加詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明的主題，但不希望將所述主題限于這里所示的特殊實施例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的截面圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的平面圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的平面圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的截面圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的電池連接器的實施例。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的平面圖。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的平面圖。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的平面圖。
具體實施例方式圖1示出優(yōu)選實施例的截面圖，其中包括載體1、導(dǎo)體2、電池3、封裝材料4、前覆蓋層5、后覆蓋層6、接觸點7。在載體1中的接觸點以及導(dǎo)體2中的珠狀物處設(shè)置多個凹口。在層壓工藝中，封裝層4部分滲入載體1中。圖2示出優(yōu)選實施例的平面圖。多個導(dǎo)體2配置成扁平的導(dǎo)線。載體1在多個接觸點7處具有多個孔。多個導(dǎo)體可以相對于電池邊緣以任何方式布置，在圖中，導(dǎo)體相對于電池3的邊緣平行設(shè)置(在上部)，或者相對于電池3的邊緣傾斜(在下部)。圖3示出折疊的扁平導(dǎo)線的實施例，該折疊的扁平導(dǎo)線連接在兩個電池上的三個點。扁平導(dǎo)線在點8處折疊。圖4示出另一實施例，其中除了包括接觸點7之外，還設(shè)置附加珠狀物9以減輕在接觸點上的應(yīng)力。圖5示出在接觸點7附近具有腰部10的扁平導(dǎo)體的平面圖。在與周圍的封裝材料結(jié)合時，腰部10能夠減輕接觸點的應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明的平面電池連接器還可以用于(在兩面具有接觸布置的)傳統(tǒng)太陽能電池。圖6示出電池連接器與電池在點7處存在接觸的實施例。在電池中間空間的點11 處，正面電池連接器和背面電池連接器連接。在玻璃纖維非紡織物作為載體的優(yōu)選實施例中，在第一覆蓋層與電池矩陣之間也能夠使用平面電池連接器。由于非紡織物與封裝材料具有相似的折射指數(shù)，所以不造成光效率的明顯損耗。圖7示出對應(yīng)于圖6的位于電池前面的第二平面電池連接器的布置，其中具有用于圖6的背面平面電池連接的連接點11。為了更好的觀察，縮短顯示左側(cè)的太陽能電池。圖8示出具有多個連接器2的實施例，這些連接器2平行于太陽能電池3、3’的邊緣延伸。在所示實例中，18個連接器2分配給一個太陽能電池3，并且這些連接器被設(shè)置成三組。連接器2的端部通過載體層中的橢圓形孔分別接觸太陽能電池3的發(fā)射極和相鄰太陽能電池3’的基極。該載體層在圖8中未示出。
權(quán)利要求
1.光伏組件，包括至少兩個太陽能電池，這些太陽能電池在至少一些區(qū)域中由平面電池連接器連接，該電池連接器具有至少一個多孔載體層和設(shè)置在該載體層的遠離所述太陽能電池的一側(cè)上的至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件，其中所述多孔載體層具有多個凹口，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)延伸到所述凹口中，從而該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與太陽能電池電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件，其中所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中朝向太陽能電池的方向上形成形狀，具體地，形成珠狀物或梯狀物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏組件，其中所述珠狀物或梯狀物的高度基本上對應(yīng)于所述載體層的厚度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中具有至少一個應(yīng)力減輕部分，具體地，該應(yīng)力減輕部分為珠狀物或弧形物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是導(dǎo)線，具體地，是扁平的或圓形的導(dǎo)線，或者是在該載體層上沖壓或蝕刻的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏組件，其中所述導(dǎo)線具有導(dǎo)電芯，具體地，該導(dǎo)電芯由銅制成，并且所述導(dǎo)線還具有由焊接材料制成的外殼，具體地，該焊接材料由錫、銀或其合金構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏組件，其中所述芯由金屬制成，具體地，由銅或鋁制成， 或者由導(dǎo)電摻雜的非金屬材料制成，具體地，由聚合物材料制成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在所述載體層的凹口區(qū)域中與所述至少一個載體層具體地通過膠合、焊接、粘合或熔接整體連接，或者具體地通過縫合或編織摩擦連接、或者具體地通過壓印以形狀配合的方式連接。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述至少一個載體層由開口多孔的非紡織物或織物構(gòu)成，或者基本上包括這些。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述至少一個載體層由纖維材料構(gòu)成，具體地，由玻璃纖維或聚合物材料制成，或者基本上包括這些材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光伏組件，其中所述纖維材料不是交互編織的，而是由至少一種粘合劑固定的。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述光伏組件在其朝向入射光的側(cè)面上至少具有第一覆蓋層，該第一覆蓋層具有基本透明的性質(zhì)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光伏組件，其中所述光伏組件在其遠離入射光的側(cè)面上至少具有第二覆蓋層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的光伏組件，其中在所述兩個覆蓋層和太陽能電池和/ 或至少一個載體層之間設(shè)置封裝材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏組件，包括至少兩個太陽能電池，其中所述電池在至少一些區(qū)域中由平面電池連接器連接。該電池連接器具有至少一個多孔載體層和設(shè)置在該載體層的遠離太陽能電池的一側(cè)上的至少一個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該平面電池連接器的系統(tǒng)用于生產(chǎn)基于晶圓的光伏組件，尤其是在平面上具有任意接觸布置的背面接觸的電池。
文檔編號H01L31/048GK102449783SQ201080024215
公開日2012年5月9日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者哈里·維爾特, 延斯·卡爾姆巴赫, 漢斯-烏爾里?！ね吒窦{, 貝亞特·斯特貝雷爾, 貝恩德·赫爾茲勒 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應(yīng)用研究公司