專利名稱：帶有不連續(xù)導(dǎo)體的光伏電池的制作方法
帶有不連續(xù)導(dǎo)體的光伏電池本發(fā)明涉及在光伏設(shè)備上實(shí)現(xiàn)一個或多個電導(dǎo)體的方法以及包括這種方法的光伏電池的制造方法，該光伏設(shè)備特別適用于在光伏電池上實(shí)現(xiàn)收集導(dǎo)體。本發(fā)明還涉及實(shí)施這種方法的光伏電池的生產(chǎn)單元以及通過這種方法獲得的光伏電池。光伏電池借助半導(dǎo)體材料(通常為硅片，英語名稱也叫“wafer”)制成的板而被制造。這種制造尤其需要在該板表面上形成電導(dǎo)體。

圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的這種板I的表面，其包括寬度細(xì)小的稱為收集導(dǎo)體2或收集觸頭的第一平行導(dǎo)體，其功能在于收集由光在硅中產(chǎn)生的電子。板I的表面還包括朝向垂直于收集導(dǎo)體2的方向的更寬的其它平行導(dǎo)體3(通常稱為匯流條)，其功能在于把更高的電荷從光伏電池導(dǎo)向光伏電池。所有這些導(dǎo)體
2、3通過不同的技術(shù)獲得，從而能夠形成連續(xù)的導(dǎo)線，以連續(xù)的方式延伸在板的所有長度和覽度上。為了實(shí)現(xiàn)這些導(dǎo)體，現(xiàn)有技術(shù)的方法包括例如以一種或兩種絲網(wǎng)印刷法通過在板上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷來沉積導(dǎo)電墨。這種方法不允許獲得理想的幾何形狀，尤其當(dāng)涉及所沉積的墨層的高度和規(guī)則性時，并且不允許形成性能足夠好的導(dǎo)體。實(shí)際上，這些導(dǎo)體的電性能對于其幾何形狀十分敏感，且尤其對于厚度/寬度比率十分敏感，厚度在垂直于板I的垂直方向上測量，而寬度在與導(dǎo)體相切的水平方向上測量。在變型中，文獻(xiàn)EP0729189提出使用其它印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些導(dǎo)體，其包括由鏤花模板(pochoir)或金屬帶條代替絲網(wǎng)印刷的掩?？椢?，其中實(shí)現(xiàn)了橫向開口。然而，為了在印刷時不讓這些金屬掩模變得脆弱并獲得優(yōu)化的性能，不可能實(shí)現(xiàn)太大表面的開口且該方法需要基于兩個互補(bǔ)的不同的掩模來進(jìn)行至少兩次印刷的疊加。因此，該方法依然復(fù)雜且成本高。另一方面，更寬的導(dǎo)體3通?；诟采w焊接合金的銅帶而被覆蓋有在整個長度上被焊接由銅制成的金屬帶。該金屬帶延伸在電池的整個長度上并且作為電池彼此之間的連接件，其中這些金屬帶被焊接以保證多個電池的電連接，從而構(gòu)成光伏模塊。這樣的銅帶在光伏電池上的固定如下進(jìn)行:把該銅帶設(shè)置在導(dǎo)體3上，隨后使不同的焊接頭接近成為抵靠，焊接頭的通常由紅外線或熱空氣傳播的熱量允許獲得銅帶在整個長度上的焊接，銅帶的熱傳導(dǎo)有利于熱量在其整個長度上的傳播并且因此焊接的連續(xù)實(shí)現(xiàn)。由此獲得焊接在光伏電池的前表面上的在導(dǎo)體3的整個長度上的銅帶。用于構(gòu)成模塊的多個電池的互連也可以通過不同銅帶之間的焊接而進(jìn)行。在這些焊接時溫度的增加以及光伏電池的不同材料的膨脹系數(shù)的差別意味著光伏電池的結(jié)構(gòu)的損壞風(fēng)險:事實(shí)上，偶爾會在硅結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)微裂紋。此外，光伏電池也在其簡單的使用中承受由溫度變化導(dǎo)致的應(yīng)力，因膨脹現(xiàn)象，所以提高了電池的劣化風(fēng)險。這些風(fēng)險隨著所使用銅帶的厚度的增加而增加，且可能導(dǎo)致顯著地降低光伏設(shè)備的性能。此外，如今電池越來越薄，因而對應(yīng)力越來越敏感，且由于這些電池的轉(zhuǎn)換效率的提高，銅帶為響應(yīng)于電流增加的問題而越來越厚。因此，本發(fā)明的總體目的在于提出減少現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的缺點(diǎn)的在光伏設(shè)備的板上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的解決方案。
更確切地，本發(fā)明力求達(dá)到以下的全部或部分目的:本發(fā)明的第一目的在于提出在光伏電池上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的解決方案，允許優(yōu)化所得的光伏電池的性能。本發(fā)明的第二目的在于提出在光伏電池上通過具有高生產(chǎn)率、性能好且經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的解決方案。為此，本發(fā)明涉及光伏設(shè)備的解決方案，該光伏設(shè)備包括設(shè)置在板上、朝向第一方向的、不連續(xù)的且在互連區(qū)處中斷的多個第一導(dǎo)體，和至少一個第二導(dǎo)體，至少一個第二導(dǎo)體在互連區(qū)處實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)體之間的電連接。另一方面，該方案使用固定在至少一個電導(dǎo)體上的至少一個金屬帶或繩，該至少一個金屬帶或繩包括固定區(qū)和非連接區(qū)，至少一個金屬帶或繩在固定區(qū)中在機(jī)械和電氣方面與電導(dǎo)體連接以及在非連接區(qū)中在機(jī)械方面不與電導(dǎo)體相連。更特別地，本發(fā)明由權(quán)利要求限定。本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下參照附圖以非限定性方式對具體實(shí)施方式
的描述中被詳細(xì)說明，在附圖中:圖1示意地示 出按照現(xiàn)有技術(shù)的光伏電池的表面上的導(dǎo)體。圖2不意地不出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的光伏電池的表面上的導(dǎo)體一部分。圖3a示意地示出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的光伏電池的表面上的導(dǎo)體的所謂互連區(qū)的放大區(qū)。圖3b示意地示出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的變型的光伏電池的表面上的導(dǎo)體的互連區(qū)的放大區(qū)。圖4至圖7示意地示出分別按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的四個變型的光伏電池的表面上的導(dǎo)體的互連區(qū)。圖8至圖10示意地示出按照本發(fā)明第二實(shí)施方式的不同印刷階段的光伏電池的表面上的導(dǎo)體的互連區(qū)。
示意地示出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的光伏電池的匯流條處的剖面圖。
示出通過沖壓完成的金屬帶的預(yù)成型方法。
示出由凸印(embossage)完成的金屬帶的預(yù)成型方法。
示出按照本發(fā)明預(yù)成型的金屬帶的俯視圖。
示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的板的俯視圖。
示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的板的側(cè)剖面圖。
示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的變型的板的側(cè)剖面圖。
至20示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的多股金屬繩的截面的三個示例。
示意地示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的光伏電池上的繩的焊接。
示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的用來把繩焊接在光伏電池上的設(shè)備。
至25示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的用來把繩焊接在光伏電池上的設(shè)備的熱極:許被稱為“模版印刷(stencil) ”的方法的具體應(yīng)用，這是因?yàn)槠涫褂媚０嬗∷⑿偷溺U花模板，從而允許僅通過單一印刷步驟獲得光伏電池的表面上的電導(dǎo)體。因此，得益于模版印刷方法，本發(fā)明的雙重優(yōu)點(diǎn)在于可獲得厚度均勻且性能良好的導(dǎo)體，同時 圖11
圖12
圖13
圖14
圖15
圖16
圖17
圖18
圖21
圖22
圖23 的三種變型。
本發(fā)E依然十分經(jīng)濟(jì)。為此，本發(fā)明基于的是實(shí)現(xiàn)不連續(xù)導(dǎo)體的設(shè)計，不連續(xù)導(dǎo)體有利地在其不連續(xù)區(qū)域處具有特別的幾何形狀，從而保證未來的性能良好的電連接以及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)際上，本發(fā)明定義的導(dǎo)體幾何形狀代表了以下兩者之間的優(yōu)化折衷:獲得具有良好電氣和機(jī)械性能的幾何形狀的導(dǎo)體的事實(shí)，與在所使用金屬帶中實(shí)現(xiàn)不太大的開口從而與模版印刷的印刷方法保持兼容的事實(shí)。圖2示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式，其中，通過模版印刷獲得的各收集導(dǎo)體12是不連續(xù)的，實(shí)際上由基本對齊以便在板11的整個長度上延伸的三個不同區(qū)段121、122、123構(gòu)成。這些區(qū)段121、122、123，對于高性能電池，可具有0.07到0.12mm的長度，甚至小于0.07mm且約為0.03到0.06mm的長度。這些平行的大量的收集導(dǎo)體12 (其構(gòu)成第一導(dǎo)體12)由此確定出所謂的互連區(qū)14，在該互連區(qū)處導(dǎo)體12在兩區(qū)段121、122之間和在122、123之間中斷。不同收集導(dǎo)體12的這些不同互連區(qū)14沿與收集導(dǎo)體12的方向不同的方向、即基本垂直于收集導(dǎo)體12的方向?qū)R，從而允許收集導(dǎo)體12的電連接借助至少一個第二導(dǎo)體(例如將在以下被描述的未示出的銅帶)形成，銅帶覆蓋收集導(dǎo)體以使之電連接且最終構(gòu)成與如圖1可見的導(dǎo)體3對應(yīng)的垂直導(dǎo)體。更具體地，圖3a示出收集導(dǎo)體12的兩區(qū)段121、122之間的互連區(qū)14。各區(qū)段121、122分別具有面對面的端部161、162，這兩個端部被間距15分開。這些端部代表了電連接件。實(shí)際上，其被用來由例如銅制的寬度為L的金屬帶覆蓋，金屬帶能覆蓋互連區(qū)14的整個寬度L且在互連區(qū)14位置完成兩區(qū)段121、122之間的電連接，以及通過在板11的整個長度上延伸而完成不同收集導(dǎo)體12之間的電連接。自然，收集導(dǎo)體12的區(qū)段122、123之間的互連區(qū)14具有相同的幾何形狀，且類似通過第二金屬帶完成電連接。間距15應(yīng)足夠大才能保持所使用印刷掩模的硬度:為此，間距至少為0.25mm，例如優(yōu)選地為0.5mm。圖3b示出實(shí)施變型，其中，不同的區(qū)段121、122岔開且未對齊，從而被至少2mm的間距15在垂直于這些區(qū)段的方向上分開。圖4示出互連區(qū)14的第一實(shí)施變型，其中，各區(qū)段121、122具有在其端部呈現(xiàn)特別幾何形狀的電連接件161、162，比導(dǎo)體121、122的尺寸更大。實(shí)際上，各電連接件具有約0.2mm的最大寬度,才最終構(gòu)成基本矩形的幾何形狀，長度等于約0.65mm而寬度等于0.2mmο而且，這第一實(shí)施變型包括補(bǔ)充的鍍金屬區(qū)17，被設(shè)在電連接件161、162之間并在平行且并置的兩個收集導(dǎo)體12之間，其功能在于為互連區(qū)14處賦予加強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，而無電的影響。因此，設(shè)在互連區(qū)14上的鍍金屬區(qū)161、162、17具有足夠大的表面積來承受組裝應(yīng)力，承受光伏電池運(yùn)行時所經(jīng)受的應(yīng)力，如各種材料的不同膨脹的應(yīng)力。電連接件161、162具有足夠大的表面積來保證收集導(dǎo)體12的不同區(qū)段121、122之間的電連接。為了保持通過單次操作在板11的表面上實(shí)現(xiàn)這些金屬沉積時所使用的模版印刷型的金屬帶的機(jī)械完整性，補(bǔ)充鍍金屬區(qū)17與電連接件分開大于0.25mm、優(yōu)選地大于約0.5mm的距離。當(dāng)然，電連接件和補(bǔ)充鍍金屬區(qū)可具有眾多其他不同的形狀和尺寸，且不超出本發(fā)明的設(shè)計。尤其是，這些形狀和尺寸可有利地適于把金屬帶固定在表面而選擇的連接類型。圖5示出第二實(shí)施變型，其中，電連接件161、162具有更大的矩形表面積，寬度La的約為0.5mm且長度Lo約為0.65mm。這些電連接件161、162保持被約0.5mm的間距15間隔開。而且，中間的鍍金屬區(qū)17具有較小的表面積，從而仍與電連接件161、162的距離至少為0.25mm，優(yōu)選約0.5mm，從而總是保持所用模版的硬度。導(dǎo)體區(qū)段121、122具有0.07mm的覽度la。與圖4與圖5相關(guān)的兩個實(shí)施變型由于電阻極小的性質(zhì)而非常適于通過焊接來固定金屬帶。圖6示出第三實(shí)施變型，特別適于借助導(dǎo)電粘膠通過粘合來固定金屬帶。在該實(shí)施變型中，電連接件161、162具有明顯較大的表面積，用來補(bǔ)償因粘膠導(dǎo)致的電阻。為此，其在垂直于收集導(dǎo)體12的方向具有延長的矩形形狀，尺寸約0.65mm (Lo) XL 5mm (La)。平行且并置的收集導(dǎo)體的兩個區(qū)段121、122的這些電連接件161、162的端部依然被至少0.25mm的距離分開，在該實(shí)施方式中為0.5mm，從而保持帶的用來其實(shí)現(xiàn)的機(jī)械硬度。間距15同樣保持為約0.5mm。導(dǎo)體121、122的寬度為0.07mm且平行的兩個收集導(dǎo)體12被約
2.1mm的距離D分開。在圖7所示的第四實(shí)施變型中，電連接件具有的矩形形狀的尺寸縮小到0.65mmX0.70mm。對齊的兩個不同區(qū)段的兩個電連接件161、162之間的距離同樣大于0.25mm,約 0.50mm。在最后兩個實(shí)施變型的電連接件161、162的這一幾何形狀中，不再需要增加補(bǔ)充鍍金屬區(qū)17，電連接件161、162具有足夠大的表面積來響應(yīng)于電力和機(jī)械的雙重要求。圖7的變型提出小于圖6的變型中的電連接件表面積的電連接件表面積。當(dāng)使用特別粘膠的情況下，其將更為有利，提供在鍍金屬區(qū)和非鍍金屬區(qū)不同的粘合方式，且尤其在非鍍金屬區(qū)有更好的附著力。自然，任何不同于焊接或粘合的其它固定方式可作為變型被用來固定用于覆蓋互連區(qū)的銅帶型金屬帶。而且，在變型中，任何不同于金屬帶的其它導(dǎo)電元件都可以被用來在互連區(qū)(即實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)體的不連續(xù)性)的位置實(shí)現(xiàn)電連接，所述其它導(dǎo)電元件比如通過用網(wǎng)屏的絲網(wǎng)印刷或通過補(bǔ)充的模版印刷步驟，或借助鍍金屬板，或其它任何非接觸方式(如噴墨)實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)充的導(dǎo)體。圖8至10示出第二實(shí)施方式，其中，導(dǎo)體12通過基于模版印刷型的兩個不同鏤花模板的兩個補(bǔ)充印刷步驟形成。在該特別的實(shí)施方式中，第二印刷步驟填補(bǔ)了第一印刷步驟的鍍金屬的空白。圖8因此更確切地示出借助第一模版印刷通過第一印刷步驟而獲得的幾何形狀，其中，所實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)體121、122的區(qū)段具有在其相互面對的端部上的擴(kuò)大的電連接件161、162，所述端部之間未連接。在該實(shí)施方式中，電連接件具有的寬度La為0.5mm,而長度為0.45mm。其被0.45mm的間距15間隔開。該第一印刷與在本發(fā)明第一實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)的印刷類似。圖9示出通過第二印刷步驟實(shí)現(xiàn)的印刷，其在互連區(qū)14的位置存在的偏移約為
0.45mm，用以構(gòu)成表面161’、162’，從而最終在導(dǎo)體121、122的方向上構(gòu)成連續(xù)的金屬鍍層16，總長度Lo為1.8mm，寬度(La)為0.5mm，如圖10所示?；ミB區(qū)14的這些金屬鍍層隨后通過任何電裝置(例如，如上所述的金屬帶)被相互連接。需注意，這些金屬鍍層在垂直方向上保持不連續(xù)。
這種兩次印刷也可以被用來實(shí)現(xiàn)收集導(dǎo)體121、122。實(shí)際上，這些導(dǎo)體可通過由第一次和第二次印刷交替實(shí)現(xiàn)的區(qū)段的相繼序列實(shí)現(xiàn)，同時保持覆蓋區(qū)以保證導(dǎo)體的電連續(xù)性。其還能提高印刷模版的硬度，各模版因此具有不那么長的開口，盡管被最小距離間隔開。當(dāng)然，對于第一導(dǎo)體的不連續(xù)端部上的電連接件、導(dǎo)體區(qū)段以及補(bǔ)充的鍍金屬區(qū)，本發(fā)明不局限于所示出的形式。尤其，這些元件可具有不同于矩形的其它任何形狀，且可呈現(xiàn)為設(shè)置在各收集導(dǎo)體之間的多個不同互補(bǔ)表面的關(guān)聯(lián)形式。電連接件可具有其它尺寸，有利地寬度大于或等于0.2mm和/或長度大于或等于0.4mm,以及具有不一定為矩形的其它形狀。收集導(dǎo)體121、122的端部可逐漸擴(kuò)大，從而達(dá)到上述提到的電連接件161、162的寬度。按照如圖3a所示的變型，電連接件同樣可具有與導(dǎo)體區(qū)段的寬度類似、甚至相同的寬度。后者是在上述描述示例中的收集導(dǎo)體。然而，本發(fā)明依然可應(yīng)用于其它類型的導(dǎo)體。此外，這些導(dǎo)體可具有不一定為直線的其它形狀，及任何其它數(shù)量的間斷。針對在光伏電池表面上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體，本發(fā)明已被描述。其特別適于呈H形的導(dǎo)體，即包括相互連接且具有基本垂直方向的多個不同導(dǎo)體。其與任何電池、尤其是HET電池相兼容，在HET電池上金屬鍍層被沉積于透明導(dǎo)電氧化物上。本發(fā)明還涉及借助模版印刷型金屬鏤花模板在板上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其特征在于包括以下步驟:一透過鏤花模板實(shí)現(xiàn)印刷，用于把一層導(dǎo)電墨沉積在板的表面上，從而構(gòu)成沿第一方向的多個第一導(dǎo)體，這些導(dǎo)體不連續(xù)，在至少一個互連區(qū)的位置中斷，一通過由至少一個第二導(dǎo)體覆蓋第一導(dǎo)體的互連區(qū)來實(shí)現(xiàn)電連接。通過焊接或粘合來固定金屬帶，可有利地獲得后一步驟。需注意，上述實(shí)施方式是借助完成第二導(dǎo)體的功能的帶或繩來描述的，正如以上詳細(xì)描述的那樣，所述帶或繩被直接固定在收集導(dǎo)體上。然而，在變型中，也可以想到通過與現(xiàn)有技術(shù)相同的絲網(wǎng)印刷來實(shí)現(xiàn)第二導(dǎo)體3，隨后在這些第二導(dǎo)體上增加帶13或繩。而且，本發(fā)明還涉及光伏電池的制造方法，其特征在于，該方法包括通過以上所述的步驟在板上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體。本發(fā)明因此允許通過連接由此獲得的多個光伏電池來形成光伏模塊，并制造組合這種光伏模塊的光伏發(fā)電站。本發(fā)明的方案最終具有以下優(yōu)點(diǎn):一使用通過模版印刷型方法進(jìn)行的印刷允許獲得厚度較大的導(dǎo)體，具有較高且均勻的厚度/寬度比，這保證其良好的電性能；一其適于通過單次模版印刷來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體，這是經(jīng)濟(jì)且快速的；一其減少所使用的可能為銀的墨的量，由此降低了整體成本。本發(fā)明的第二方面涉及以基本垂直于以上所述的收集導(dǎo)體的方向被加入光伏電池上的帶13或繩。圖11示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的光伏電池結(jié)構(gòu)的剖面圖，更特別地，用于示出用來導(dǎo)電的銅帶13的固定。該帶13不連續(xù)，具有固定區(qū)114和非連接區(qū)115之間的交替，在該實(shí)施方式中該固定區(qū)114包括帶與電池匯流條3相連的互連區(qū)14，以及對于非連接區(qū)115而言帶13不固定在電池上。需注意，該匯流條3為可選的，正如以上設(shè)計的那樣。此外，優(yōu)選地，帶13在電池上的固定區(qū)114對應(yīng)于前面通過收集導(dǎo)體的位置而定義的互連區(qū)14。然而，這些固定區(qū)114可延伸超出該互連區(qū)14之外。此外，在增加不同的中間匯流條3的特別情況下，正如示出那樣，這些固定區(qū)114在變型中可不對應(yīng)于互連區(qū)14。這種幾何形狀允許減小在帶13在電池上的固定區(qū)114中的殘留應(yīng)力，并減少連接長度。需注意，該帶因而覆蓋導(dǎo)電匯流條3，且通過任何導(dǎo)電固定裝置112而被固定在該匯流條3上。該組件被安裝在光伏電池的板11上。所選擇的帶是銅帶:在變型中可使用任何其它金屬帶13。有利地，固定區(qū)114的長度小于15mm、甚至小于5mm,以便獲得界面上的膨脹應(yīng)力的顯著降低。這些固定區(qū)114因而很多且具有較小的長度。另一方面，帶13的非連接區(qū)115有利地具有比包圍其的兩個相繼的固定區(qū)114之間的距離更大的長度，從而有利于未連接到電池的銅部分的變形，并提供對膨脹現(xiàn)象的更好適應(yīng)性。需注意，在光伏電池上加長的帶13的長度的存在，將有悖于本領(lǐng)域技術(shù)人員的習(xí)慣，因?yàn)檫@意味著提高了對齊的復(fù)雜性、更一般地為生產(chǎn)的復(fù)雜性，且?guī)沓~費(fèi)用。為了允許帶13獲得允許其在未固定到電池的非連接區(qū)115上，以最小的應(yīng)力盡可能膨脹或盡可能收縮的配置，有利的是使用預(yù)成型的銅帶或銅繩。后一種解決方法將在后面更詳細(xì)地描述。圖12示出第一種方法，用于借助由根據(jù)針對區(qū)域115所選擇的間距而被間隔開的
沖壓工具(poii^oiO 20構(gòu)成的陣列，使銅帶預(yù)成型或成波浪形。在變型中，圖13示出通
過由凸印實(shí)現(xiàn)的這 種預(yù)成型，用于構(gòu)成凸起的區(qū)域115。這些預(yù)先的步驟允許在厚度中、即在垂直于板11的平面的垂直方向上，構(gòu)成波浪形的帶，如圖11所示那樣。需注意，帶也可以沿另一方向、如板11的平面中的橫向(lat6ral)方向，呈波浪形，如圖14所示那樣。金屬帶的固定已經(jīng)通過可以為焊錫的固定裝置112獲得。在變型中，可能使用導(dǎo)電粘膠以及沒有涂覆有在聚合溫度下熔化的合金的銅帶。使用粘膠允許定位互連區(qū)。此外，該類型的連接比例如焊接更柔軟。有利地，固定區(qū)14可相對于光伏電池的導(dǎo)體而被定位，從而優(yōu)化解決方案的電氣性能。為此，需要限制電荷在具有比銅帶13更大電阻的導(dǎo)體內(nèi)的行進(jìn)，也就是要不延長這些電荷在電池導(dǎo)體內(nèi)的路線。優(yōu)選的解決方案因此包括把固定區(qū)114定位在收集導(dǎo)體12的上方，正如前面所見，從而對應(yīng)于互連區(qū)14。由于這些收集導(dǎo)體12通常平行且以恒定的間距P被間隔開，所以固定區(qū)114可在帶13上按照恒定的間距P分布在帶13上，以便對應(yīng)于收集導(dǎo)體12。圖15和16示出在板11上的有利的實(shí)施示例，按照如圖1所示的通常的幾何形狀，板11包括按照間距P分布的收集導(dǎo)體12，以及兩個垂直匯流條3。按照本發(fā)明，這兩個匯流條3被金屬帶13覆蓋。該帶的固定區(qū)114按照作為P的倍數(shù)的間距P被分開，從而使所有的收集導(dǎo)體12在匯流條3的位置位于固定區(qū)114下方，因此有利于收集導(dǎo)體12的電荷C穿過導(dǎo)電固定裝置112向金屬帶13的傳輸。有利地，固定區(qū)的間距P可等于收集導(dǎo)體的間距。需注意，該間距P對應(yīng)于固定區(qū)114的長度L和兩個固定區(qū)114之間的長度I的總和。需注意，帶13在板11上的兩個固定區(qū)114之間的距離I不應(yīng)太小才能允許帶足夠的變形，并且不應(yīng)太大才能允許適應(yīng)于按以上所述原理的收集導(dǎo)體12之間的間隔。有利的折衷可包括使該長度I等于或接近收集導(dǎo)體12的間距P，介于范圍p_20%p彡I彡P(guān)中，如圖17所示那樣。自然，本發(fā)明也可以用以下帶實(shí)施:該帶具有彼此不同(不同的長度L)的固定區(qū)114，且具有不同的長度I的非連接區(qū)115。本發(fā)明已經(jīng)描述了優(yōu)選地用銅制成的金屬帶在光伏電池的導(dǎo)體上的有利固定。其適用于任何導(dǎo)體，甚至不同于參考圖1的現(xiàn)有技術(shù)解決方案給出的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體。這樣的導(dǎo)體可通過任意的現(xiàn)有技術(shù)(尤其可通過絲網(wǎng)印刷方法或用模版印刷型鏤花模板印刷導(dǎo)電墨)來形成。尤其，本發(fā)明可在光伏設(shè)備上實(shí)施，光伏設(shè)備包括板，板含有朝向第一方向的多個第一導(dǎo)體，這些第一導(dǎo)體如上所述是不連續(xù)的，且包括至少一帶13，按照本發(fā)明，該帶在不連續(xù)區(qū)的位置實(shí)現(xiàn)了第一導(dǎo)體之間的電連接，且不存在匯流條或其它中間導(dǎo)體。這些不連續(xù)區(qū)可以按照不同于第一方向的第二方向?qū)R，從而使帶13沿該第二方向從板的一端延伸到另一端，并實(shí)現(xiàn)了不同的第一導(dǎo)體的不連續(xù)區(qū)的電連接。本發(fā)明還涉及在如上所述的光伏設(shè)備的板11上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其包括以下步驟:一實(shí)現(xiàn)印刷，用來在板11的表面上沉積導(dǎo)電墨層，從而形成多個電導(dǎo)體，一把銅制型金屬帶固定在至少一個電導(dǎo)體上，該金屬帶包括其與電導(dǎo)體在機(jī)械與電力上連接的固定區(qū)114，以及其不與電導(dǎo)體在機(jī)械上相連的非連接區(qū)115。有利地，該方法包括通過沖壓型工具或凸印對金屬帶預(yù)成型的預(yù)先步驟，正如以上所述。
`
而且，本發(fā)明還涉及光伏電池的制造方法，其特征在于包括按照以上所述的方法在板上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體。已經(jīng)針對在光伏電池的收集導(dǎo)體上的實(shí)施描述了本發(fā)明，且更特別地，針對在各電池匯流條上，即通常兩個或三個匯流條上，多個金屬帶的連接。如果匯流條呈板狀，其依然可適用。在變型中，其可適于光伏電池的任何結(jié)構(gòu)，用于任何電導(dǎo)體，以及用于任何類型的光伏電池，更特別地，用于任何光伏設(shè)備。由此連接的金屬帶還用來通過帶的連續(xù)性或?qū)@些帶的端部的焊接來連接不同的光伏電池，用于構(gòu)成光伏模塊，隨后用于構(gòu)成光伏發(fā)電陣列。需注意，以上描述的實(shí)施方式使用帶。后者例如呈截面是1.5至2mm寬度、0.2mm厚度的帶狀。然而，這種幾何形狀保留了一定剛性，從而可能在光伏電池的某些特殊幾何形狀和/或特殊使用過程中的膨脹效應(yīng)下，導(dǎo)致應(yīng)力太大。為了解決該技術(shù)問題，解決方案包括使用金屬繩，例如銅繩。圖18至20因此以舉例方式示出三個繩113的截面，繩為多股電纜，由多個較小截面的導(dǎo)電股線構(gòu)成，其中整個導(dǎo)電截面與帶的截面保持相等。因此，這樣的繩113具有與帶13的電導(dǎo)率相等的電導(dǎo)率，但要柔軟許多?？蛇M(jìn)一步選擇這種柔性:一股線的直徑是重要的第一要素，該直徑越小，柔性越大。例如可以使直徑達(dá)
0.15mm,以獲得更大的柔性；一此外，股線在繩截面中的分布允許獲得某種柔性軸的優(yōu)勢。圖18的繩具有多向的柔性，圖19的繩具有垂直的柔性，而圖20的繩具有水平的柔性。這樣的繩在光伏電池上的固定可通過在固定區(qū)114上的粘合或焊接進(jìn)行，如以上描述那樣。在焊接的情況下，必須保證用于實(shí)現(xiàn)焊接的供給金屬(例如錫)和所有股線之間的充分接觸，以避免一個或多個股線保持電絕緣。同時，不應(yīng)該使所提供錫的量過多，以便不使繩太硬。為了達(dá)到良好的折衷，通過焊接繩的固定方法包括僅在固定區(qū)提高繩的可焊性的步驟。為此，解決方案包括恰好在焊接前，僅在固定區(qū)114中為股線的銅脫氧，從而有利于這些區(qū)域的焊接，而其它區(qū)依然很不適于其焊接。這種脫氧可例如用噴射器沉積液態(tài)流體或通過緩沖作用實(shí)現(xiàn)。該固定方法可包括在固定區(qū)114中去除保護(hù)層(如漆)或剝落銅制股線的預(yù)備步驟，從而獲得如圖21所示的配置。而且，為了進(jìn)一步有利于焊接的電效率，繩或至少其在固定區(qū)中的那部分可在基于錫的焊接之前通過在液態(tài)錫槽中的浸濕，或通過電解作用進(jìn)行預(yù)鍍錫。圖22示出允許用來自動且方便地實(shí)現(xiàn)繩113在光伏電池上焊接的設(shè)備。該設(shè)備包括走線機(jī)21、用來剪斷線的鉗22、含有導(dǎo)線器24的熱電極23、以及用來切斷線的刀片25。這種設(shè)備可分開處理繩的不同股線。在這種情況下，熱電極包括如圖23所示的形狀。在變型中，當(dāng)繩包括塑料殼時，熱電極被調(diào)整為繩的幾何形狀，且對于加有矩形套的繩，其截面可如圖24所示,或?qū)τ诩佑袌A形套的繩,如圖25所示。
權(quán)利要求
1.一種光伏設(shè)備，包括板(11)，該光伏設(shè)備的特征在于包括朝向第一方向的不連續(xù)的且在互連區(qū)(14)處中斷的多個第一導(dǎo)體(12)，至少一個第二導(dǎo)體(3 ；13 ;113)在互連區(qū)(14)處實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)體(12)之間的電連接，以及該光伏設(shè)備包括固定在至少一個電導(dǎo)體(12、3)上的至少一個金屬帶(13)或繩(113)，該至少一個金屬帶(13)或繩(113)包括固定區(qū)(114)和非連接區(qū)(115)，該至少一個金屬帶(13)或繩(113)在固定區(qū)(114)中在機(jī)械和電氣方面與電導(dǎo)體(12 ;3)連接以及在非連接區(qū)(115)中在機(jī)械方面不與電導(dǎo)體相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏設(shè)備，其特征在于，至少一個金屬帶(13)或繩(113)在其不連續(xù)區(qū)的位置實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)體(12)之間的電連接。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，第一導(dǎo)體(12)在互連區(qū)(14)的其不連續(xù)部分處的端部形成比第一導(dǎo)體(12)在互連區(qū)(14)之外的寬度更寬的電連接體(161,162 ;16)，并且互連區(qū)(14)沿不同于第一方向的第二方向?qū)R，以使得第二導(dǎo)體(3 ；13 ;113)沿該第二方向從板(11)的一端延伸到另一端，從而使對齊的互連區(qū)相連。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，每個第一導(dǎo)體(12)呈按照第一方向?qū)R的多區(qū)段的形狀，在互連區(qū)(14)處彼此之間存在間距(15)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，在互連區(qū)(14)處的第一導(dǎo)體之間的間距(15)大于或等于0.25mm。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，每個第一導(dǎo)體(12)在互連區(qū)(14)之外具有小于0.12mm的寬度。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，每個第一導(dǎo)體(12)沿第一方向從板(11)的一端向另一端延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏設(shè)備，其特征在于，電連接件(161、162;16)具有大于或等于0.2mm的寬度，和/或大于或等于0.4mm的長度，和/或矩形形狀。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于包括位于互連區(qū)(14)處的不同于第一導(dǎo)體(12)的補(bǔ)充鍍金屬區(qū)(17)，從而保證至少一個第二導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，至少一個第二導(dǎo)體是金屬帶(13)比如銅制帶，或金屬板，或通過印刷實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)體(3)，或繩(113)，該至少一個第二導(dǎo)體在互連區(qū)(14)的不連續(xù)處覆蓋第一導(dǎo)體(12)的兩端且覆蓋多個互連區(qū)(14)，從而在電氣方面連接多個第一導(dǎo)體(12)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，第一導(dǎo)體(12)呈單一不連續(xù)的印刷墨層的形式，或在垂直方向上疊置且不連續(xù)的兩個印刷墨層的形式。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，至少一個金屬帶(13)或繩(113)包括固定區(qū)(114)與非連接區(qū)(115)的交替，從而被以不連續(xù)的方式與電導(dǎo)體(12 ；3)連接。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于包括在兩個固定區(qū)(114)之間的至少一個非連接區(qū)(115)，并且非連接區(qū)(115)的金屬帶(13)或繩(113)的長度大于兩個固定區(qū)(114)之間的距離(I)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，金屬帶(13)或繩(113)通過焊接型或?qū)щ娬澈闲偷膶?dǎo)電固定裝置(112)在固定區(qū)(114)中被固定。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，至少一個金屬帶(13)或繩(113)延伸在整個板(11)上且超出該板，從而允許多個光伏設(shè)備相互之間的電連接。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光伏設(shè)備，其特征在于，光伏設(shè)備是光伏電池，并且第一導(dǎo)體(12)是光伏電池的收集導(dǎo)體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光伏設(shè)備，其特征在于，光伏設(shè)備是光伏電池，該光伏電池包括被恒定間距(P)隔開的平行的收集導(dǎo)體(12)并且包括金屬帶(13)或繩(113)，金屬帶(13)或繩(113)包括按照恒定間距(P)分布且與收集導(dǎo)體(12)重疊的固定區(qū)(114)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光伏設(shè)備，其特征在于，固定區(qū)(114)按照作為收集導(dǎo)體(12)的間距(P)的整數(shù)倍的間距(P)分布。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的光伏設(shè)備，其特征在于，兩個互連區(qū)(14)之間的距離(I)介于范圍p-20%p≤I≤P中，其中P是收集導(dǎo)體(12)的間距。
20.—種光伏模塊,其特征在于，包括多個呈根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光伏設(shè)備的形式的光伏電池。
21.—種光伏陣列,其特征在于,其包括多個根據(jù)權(quán)利要求20所述的光伏模塊。
22.一種在光伏設(shè)備的板(11)上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其特征在于包括以下步驟: -實(shí)現(xiàn)印刷，用以把一層導(dǎo)電墨沉積在板(11)的表面上，從而形成沿第一方向的多個第一導(dǎo)體(12)，這些導(dǎo)體(12)不連續(xù)，在至少一個互連區(qū)(14)處中斷， -通過用至少一個第二導(dǎo)體(3 ；13 ;113)覆蓋第一導(dǎo)體(12)的互連區(qū)(14)來實(shí)現(xiàn)電連接， -把金屬帶(13)或繩(113)固定在至少一個電導(dǎo)體(12 ；3)上，該金屬帶(13)或繩(113)包括固定區(qū)(114)和非連接區(qū)(115)，該金屬帶(13)或繩(113)在固定區(qū)(114)中與電導(dǎo)體(12 ;3)在機(jī)械與電氣方面連接，并且在非連接區(qū)(115)中不與電導(dǎo)體在機(jī)械方面相連。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的在光伏設(shè)備的板(11)上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其包括以下步驟: -通過模版印刷型的金屬鏤花模板來實(shí)現(xiàn)印刷，用來在板(11)的表面上沉積一層導(dǎo)電墨，從而形成多個第一導(dǎo)體(12)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的在板(11)上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其特征在于，金屬帶(13 )或繩(113 )的固定區(qū)(114 )通過焊接或用導(dǎo)電粘合劑的粘合獲得。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的在板(11)上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其特征在于，其包括由沖壓類型的工具或凸印對金屬帶(13)預(yù)成型的預(yù)備步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的在板(11)上實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)體的方法，其特征在于，其包括在固定區(qū)(114)上對繩(113)的脫氧區(qū)焊接的步驟。
全文摘要
一種光伏設(shè)備，包括板(11)，其特征在于包括朝向第一方向的、不連續(xù)的且在互連區(qū)(14)處中斷的多個第一導(dǎo)體(12)，至少一個第二導(dǎo)體(3；13；13)在互連區(qū)(14)處實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)體(12)之間的電連接，以及該光伏設(shè)備包括固定在至少一個電導(dǎo)體(12、3)上的至少一個金屬帶(13)或繩(113)，該至少一個金屬帶(13)或繩(113)包括固定區(qū)(114)和非連接區(qū)(115)，該至少一個金屬帶或繩在固定區(qū)中在機(jī)械和電氣方面與電導(dǎo)體(12；3)連接以及在非連接區(qū)中在機(jī)械方面不與電導(dǎo)體相連。
文檔編號H01L31/05GK103155160SQ201180048827
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者A·貝蒂內(nèi)利, E·皮拉特 申請人:原子能及能源替代委員會