專利名稱：接觸式太陽能電池及其制造方法
接觸式太陽能電池及其制造方法本發(fā)明涉及一種接觸式太陽能電池，該太陽能電池在前側(cè)和后側(cè)具有用于該太陽能電池的電接觸的接觸位置。通過安裝在前側(cè)或后側(cè)的導(dǎo)體使該太陽能電池產(chǎn)生的電流流過該太陽能電池。根據(jù)本發(fā)明，以所述接觸位置在該太陽能電池的前表面投影中不重疊的方式，將所述太陽能電池的這些接觸位置布置在前側(cè)或后側(cè)。普通太陽能電池I與扁平線2、3連接，以便傳輸電流(例如見圖I)。這些線焊接到電池的專門配置的接觸位置上。兩個相反電極的成直線地布置的(通常連續(xù)地配置的)的接觸位置以一個位于另一個上方的方式布置，使得能夠在電池的兩側(cè)同時制造焊接連接部4、5，在太陽能電池的前表面投影中，焊接連接部4、5以一個重疊在另一個上方的方式布置(見圖2)。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，尤其在焊料固化之后的冷卻期間，由于熱膨脹系數(shù)的差異，在導(dǎo)體材料和電池材料之間產(chǎn)生應(yīng)力。這些應(yīng)力尤其在溶解溫度約為220° C的無鉛焊料的 情況下會產(chǎn)生問題。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的其它實(shí)施方式，也能夠在整個接觸長度上通過助焊劑連接預(yù)焊接的扁平線或電池。通過接觸、輻射、熱空氣、感應(yīng)或其它公知方法獲得焊接處理的供熱。從電池的一側(cè)進(jìn)行供熱，在電池的兩側(cè)同時制造焊接連接部。這些連接部以點(diǎn)的方式形成(圖2)或連續(xù)地形成(圖3)，但在所有的情況下，連接部都是一個位于另一個之上(US4，562，637)。因此，電池在結(jié)合位置處受到來自兩側(cè)的應(yīng)力，且這兩側(cè)的應(yīng)力疊加在一起。由此，在處理期間或在系統(tǒng)的使用期間，該位置處的材料破壞的風(fēng)險增加。為了減少應(yīng)力，提出在電池之間設(shè)置應(yīng)力消除元件(DE 4330282C2, DE3942031C1, DE 4104160A1)，然而這些應(yīng)力消除元件沒有降低電池內(nèi)部的應(yīng)力但明顯增加
了復(fù)雜度。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種接觸式太陽能電池，該電池能夠使由太陽能電池的接觸引起的機(jī)械應(yīng)力最小化。通過接觸式太陽能電池有關(guān)的權(quán)利要求I的特征以及太陽能電池的制造方法有關(guān)的權(quán)利要求7的特征實(shí)現(xiàn)了上述目的，且各個從屬權(quán)利要求分別提出了有益改良。本發(fā)明提出了一種具有前側(cè)和后側(cè)的接觸式太陽能電池，所述前側(cè)具有至少一個第一接觸位置，所述后側(cè)具有至少一個第二接觸位置，所述前側(cè)的第一接觸位置和所述后側(cè)的第二接觸位置分別以導(dǎo)電的方式連接到至少一個第一導(dǎo)體或至少一個第二導(dǎo)體，所述第一接觸位置和所述第二接觸位置的面在所述太陽能電池的前側(cè)投影中不相交。由此，上面提出的技術(shù)方案將連接部以點(diǎn)的方式錯位地布置在兩側(cè)(例如見圖4)。以此方式，應(yīng)力分布在接觸位置的整個長度上，從而避免了來自電池兩側(cè)的應(yīng)力疊加。本發(fā)明能夠產(chǎn)生以下出人意料的效果通過以上述方式將接觸位置布置在太陽能電池上以及通過以上述方式將各個導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接到各個側(cè)，能夠顯著減小由導(dǎo)體的接觸引起的機(jī)械應(yīng)力的壓迫。通過減少應(yīng)力，在太陽能模塊制造期間擴(kuò)大了凈空(clearance)。能夠使用無鉛焊料或更大橫截面的電池連接部。由此，在優(yōu)選實(shí)施例中，太陽能電池構(gòu)造成使得前側(cè)和后側(cè)分別具有至少兩個連接位置，優(yōu)選地分別具有2 20個連接位置，更優(yōu)選地分別具有6 14個連接位置。同樣，有利的是，接觸位置成直線地布置。由此，有利地是，用于接觸太陽能電池的接觸位置的導(dǎo)體是扁平線，從而在前側(cè)和/或后側(cè)上使用的導(dǎo)體有利地是扁平線。此外，有利的是，在太陽能電池的前側(cè)投影中，分別布置在太陽能電池的前側(cè)和后側(cè)上的導(dǎo)體成對地重疊。因此，在此實(shí)施例中，布置在前側(cè)和后側(cè)上的導(dǎo)體(或成對地分別布置在前側(cè)和后側(cè)上的多個導(dǎo)體)在太陽能電池的前側(cè)表面的投影方向上重疊，然而用于在太陽能電池上固定導(dǎo)體的接觸位置并不重疊。因此，實(shí)現(xiàn)了前側(cè)或后側(cè)上的各個導(dǎo)體的相互接觸。
因此，接觸區(qū)域分別具有2 30mm2的面積，優(yōu)選地具有4 20臟2的面積，更優(yōu)選地具有6"!8mm2的面積。同樣，本發(fā)明提供了一種接觸式太陽能電池的制造方法，在所述制造方法中，將至少一個第一導(dǎo)體以導(dǎo)電的方式連接在至少一個接觸位置處，所述至少一個第一導(dǎo)體所連接的接觸位置位于所述太陽能電池的前側(cè)；及將至少一個第二導(dǎo)體以導(dǎo)電的方式連接在至少一個接觸位置處，所述至少一個第二導(dǎo)體所連接的接觸位置位于所述太陽能電池的后側(cè)。所述接觸位置的面在所述太陽能電池的前側(cè)投影中不相交。由此，優(yōu)選地，通過將導(dǎo)體焊接到接觸位置來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接(即，太陽能電池的接觸或?qū)w連接和接觸位置連接的制造)。本發(fā)明的有益方法涉及在前側(cè)和后側(cè)上制造接觸部。諸如焊接、膠合或粘合等其它已知的連接方法也同樣包含在本發(fā)明中。另外，有利的是，在一個操作步驟中同時實(shí)現(xiàn)至少一個第一導(dǎo)體與至少一個接觸位置的接觸以及至少一個第二導(dǎo)體與至少一個接觸位置的接觸。更有利的是，在同時實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體在前側(cè)上的接觸和導(dǎo)體在后側(cè)上的接觸的情況下，仍然從太陽能電池的一側(cè)進(jìn)行焊接所需的供熱，這樣能夠確保分別僅在電池的一側(cè)上制造連接部。而且，由此，有利地是，在焊接方法中，通過在焊接之前部分地覆蓋助焊劑及隨后通過焊接來實(shí)現(xiàn)部分接觸。隨后將說明本發(fā)明的太陽能電池及其制造方法的可能實(shí)施例，但這并不是將本發(fā)明限制為這些具體實(shí)施例。連接位置的選擇性制造方法的一種可能性是在電池或電池連接器上選擇性地涂敷助焊劑。由此，僅在覆蓋有助焊劑的位置處制造焊接連接部。而沒有覆蓋焊料的位置將熱量傳輸?shù)诫姵氐暮髠?cè)，在焊料固化之后不形成機(jī)械連接?；蛘?，還可以將焊料選擇性地涂敷到電池或電池連接器上。而且，也可以想到的是，電池安裝有錯位接觸位置，這些接觸位置對應(yīng)于圖4中接觸位置4和5的布置。將參考后文的隨附的附圖
詳細(xì)說明本發(fā)明，但這不應(yīng)理解為通過附圖來限制本發(fā)明。圖I表示現(xiàn)有技術(shù)中兩個導(dǎo)體2和3的已知布置，其中，導(dǎo)體2和3布置在太陽能電池I的前側(cè)以及后側(cè)上?？梢钥吹?，導(dǎo)體2和3在太陽能電池的前側(cè)(即布置有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的一側(cè))的投影方向上重疊地布置，即，導(dǎo)體2和3在該投影方向上以一個位于另一個上方的方式布置。圖2表示現(xiàn)有技術(shù)中兩個導(dǎo)體2和3在太陽能電池I上的已知接觸類型。導(dǎo)體2和3在太陽能電池的前側(cè)投影圖中以圖I所示的方式布置，即在投影圖中以一個位于另一個上方的方式布置。由此，安裝在太陽能電池I前側(cè)的導(dǎo)體2的接觸部4或者安裝在太陽能電池I后側(cè)的導(dǎo)體3的接觸部5同樣在投影圖中以一個位于另一個上方的方式布置。例如在太陽能電池的焊接期間由所使用材料的不同熱膨脹系數(shù)引起的應(yīng)力可能導(dǎo)致材料破壞。圖3表示現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)體2和3在太陽能電池I上的另一種接觸方式，接觸部4和5連續(xù)配置在整個太陽能電池。而且，保持了由條形導(dǎo)體2和3在太陽能電池上的焊接導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力，且無法有效降低。如圖4所示，通過本發(fā)明的接觸類型，顯然能夠降低機(jī)械應(yīng)力。由此，以下述方式通過接觸位置4和5實(shí)現(xiàn)接觸這些接觸位置以彼此錯位的方式布置，即，它們在太陽能電 池的前側(cè)投影圖中不重疊或不相交。由此，條形導(dǎo)體2和3呈現(xiàn)出圖I所示的布置方式，即在太陽能電池的前側(cè)投影中重疊。
權(quán)利要求
1.一種接觸式太陽能電池，其具有前側(cè)和后側(cè)，所述前側(cè)具有至少一個第一接觸位置(4)，所述后側(cè)具有至少一個第二接觸位置(5)，所述前側(cè)和所述后側(cè)的所述接觸位置(4、5)各自以導(dǎo)電的方式連接到至少一個第一導(dǎo)體(2)或至少一個第二導(dǎo)體(3)， 其特征在于 所述接觸位置(4、5)的面在所述太陽能電池的前側(cè)投影中不相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池，其特征在于，所述前側(cè)和所述后側(cè)各自具有至少兩個接觸位置(4、5)，優(yōu)選地具有2 20個接觸位置(4、5)，更優(yōu)選地具有6 14個接觸位置(4、5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的太陽能電池，其特征在于，所述接觸位置(4、5)成直線地布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的太陽能電池，其特征在于，所述導(dǎo)體(2)和/或所述導(dǎo)體(3)是扁平線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的太陽能電池，其特征在于，在所述太陽能電池的前側(cè)投影中，所述導(dǎo)體(2)和所述導(dǎo)體(3)各自成對地重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的太陽能電池，其特征在于，所述接觸位置(4、5)各自具有2 30mm2的面積，優(yōu)選地具有4 20臟2的面積，更優(yōu)選地具有6 18mm2的面積。
7.一種太陽能電池的制造方法，在所述制造方法中，將至少一個第一導(dǎo)體(2)以導(dǎo)電的方式連接在至少一個第一接觸位置(4)處，所述至少一個接觸位置(4)位于所述太陽能電池的前側(cè)；及將至少一個第二導(dǎo)體(3)以導(dǎo)電的方式連接在至少一個接觸位置(5)處，所述至少一個接觸位置(5)位于所述太陽能電池的后側(cè)， 其特征在于 所述接觸位置(4、5)的面在所述太陽能電池的前側(cè)投影中不相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一個導(dǎo)體(2)和/或所述至少一個導(dǎo)體(3)焊接至所述至少一個接觸位置(4)和/或所述至少一個接觸位置(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在一個操作步驟中同時形成所述至少一個第一導(dǎo)體(2)與所述至少一個接觸位置(4)的接觸以及所述至少一個第二導(dǎo)體(3)與所述至少一個接觸位置(5)的接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過在焊接方法中在焊接之前部分地覆蓋焊料并隨后通過焊接來實(shí)現(xiàn)部分接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過在連接方法中將可連接材料相應(yīng)地錯位布置在所述電池上來實(shí)現(xiàn)部分接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種接觸式太陽能電池，所述接觸式太陽能電池在前側(cè)和后側(cè)具有用于所述太陽能電池的電接觸的接觸位置。通過安裝在前側(cè)或后側(cè)的導(dǎo)體使所述太陽能電池產(chǎn)生的電流流過所述太陽能電池。根據(jù)本發(fā)明，以所述接觸位置在該太陽能電池的前表面投影中不重疊的方式，將所述太陽能電池的這些接觸位置布置在前側(cè)或后側(cè)。
文檔編號H01L31/0224GK102725853SQ201180005341
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者哈里·沃思 申請人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會