用于太陽能組件的匯流條的制作方法
【專利摘要】一種太陽能組件(200)包括具有前表面和背表面的光伏電池(201)。所述光伏電池(201)被配置為將光轉(zhuǎn)換成電。指狀物(204)被設(shè)置在所述電池的所述前表面上并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池所生成的電。所述指狀物(204)通過間隙(206)而彼此間隔開。匯流條(210)被設(shè)置在所述電池的所述前表面上并且被至少電連接至所述指狀物(204)以從所述指狀物傳導(dǎo)電。所述匯流條(210)被配置為促進(jìn)在將導(dǎo)體焊接至所述匯流條期間生成的熱傳遞離開所述焊接的位置。
【專利說明】用于太陽能組件的匯流條
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及用于將太陽能轉(zhuǎn)換成電的太陽能組件，并且更具體地，涉及具有改進(jìn)的匯流條的太陽能組件。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能組件通常包括光伏電池以從光生成電。光伏電池被層壓在上層(例如，由玻璃或者類似的透明材料)和一般是防水的底層之間。兩個密封劑(encapsulant)層被布置在這些外層之間，并且電池被布置在密封劑內(nèi)。
[0003]典型的光伏電池在圖1和2中被示出，并且被總體地表示為100。導(dǎo)電指狀物102 (只有其中的一個被標(biāo)號)被設(shè)置在電池100的表面104上。這些指狀物102被電連接至電池100的表面104上，并且傳導(dǎo)由電池生成的電。兩個匯流條106被設(shè)置在電池的表面104上，并且被電連接至指狀物102。導(dǎo)體108 (例如，金屬帶)被設(shè)置在每個匯流條106的頂上，并且通過焊接被電連接至匯流條。使用線(未示出)以將導(dǎo)體108和在電池100的相反側(cè)的背接觸電連接至電裝置(例如，逆變器)。
[0004]在光伏電池的設(shè)計和制造中的一個顧慮是在將導(dǎo)體焊接至匯流條期間在電池上生成和賦予的熱應(yīng)力。已經(jīng)進(jìn)行眾多嘗試以解決這個顧慮。這些現(xiàn)有嘗試是低效的和/或無效的。需要用于降低和/或消除在將導(dǎo)體焊接至匯流條期間在電池上生成和賦予的熱應(yīng)力的改進(jìn)系統(tǒng)。
[0005]本部分旨在向讀者介紹可能涉及到下面所描述和/或要求保護(hù)的本公開各方面的本領(lǐng)域的各方面。相信本討論在向讀者提供背景信息以促進(jìn)對本發(fā)明公開的各方面的更好理解是有幫助的。相應(yīng)地，應(yīng)理解，這些陳述要從此角度閱讀，而非對現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個方面，一種太陽能組件包括具有前表面和背表面的光伏電池。所述光伏電池被配置為將光轉(zhuǎn)換成電。指狀物被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電。所述指狀物彼此間隔開。匯流條被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被至少連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電。所述匯流條包括區(qū)段(segment)，并且至少一個區(qū)段具有與所述匯流條的另一區(qū)段的形狀不同的形狀。所述匯流條的所述區(qū)段的所述不同的形狀促進(jìn)在將導(dǎo)體焊接至所述匯流條期間所生成的熱傳遞離開所述焊接的位置。
[0007]在另一方面，一種太陽能組件包括被配置為將光轉(zhuǎn)換成電的光伏電池。指狀物被設(shè)置在所述電池上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電。匯流條被設(shè)置在所述電池上，并且被電連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電。所述匯流條包括通過間隙而彼此分隔開的區(qū)段。所述區(qū)段之間的所述間隙允許所述匯流條的熱膨脹。導(dǎo)體被電連接至所述匯流條的所述區(qū)段。
[0008]在又一方面，一種太陽能組件包括具有前表面和背表面的光伏電池。所述光伏電池被配置為將光轉(zhuǎn)換成電。指狀物被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電。絕緣構(gòu)件被設(shè)置在所述電池的所述前表面上且位于所述指狀物之間。匯流條被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電。所述匯流條覆蓋在所述絕緣構(gòu)件上。
[0009]存在與本發(fā)明公開的上述方面相關(guān)的已注意的特征的各種細(xì)化。進(jìn)一步的特征也可被并入本發(fā)明公開的上述方面中。這些細(xì)化和附加的特征可單獨或以任何組合的方式存在。例如，在下面討論的與本發(fā)明公開的任何說明性實施例相關(guān)的各種特征可單獨或者以任何組合的方式被并入本發(fā)明公開的任何上述方面中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的光伏電池和匯流條的透視圖；
[0011]圖2為圖1的光伏電池的俯視平面圖；
[0012]圖3為光伏電池和匯流條的實施例的俯視平面圖；
[0013]圖4為與圖3的光伏電池一起使用的匯流條區(qū)段的俯視平面圖；
[0014]圖5為光伏電池和匯流條的另一實施例的俯視平面圖；
[0015]圖6為圖5的放大部分的俯視平面圖；
[0016]圖7為圖6的光伏電池沿著7-7線截取的截面圖；
[0017]圖8為圖5的放大部分的俯視平面圖；
[0018]圖9為圖8的光伏電池沿著8-8線截取的截面圖；
[0019]圖10為光伏電池和匯流條的另一實施例的透視圖；
[0020]在整個附圖中，相應(yīng)的標(biāo)記符表示相應(yīng)的部分。
【具體實施方式】
[0021]參考附圖，示例性太陽能組件系統(tǒng)在圖3中被示出，并且被總體地表示為200。如同下面更詳細(xì)的描述，在系統(tǒng)200中的部件的焊接期間的快速加熱或者冷卻可以導(dǎo)致系統(tǒng)中的缺陷。這些缺陷可以負(fù)面地影響系統(tǒng)200的在其生成電時的效率。本文所描述的系統(tǒng)200 —般可操作用于減輕在將導(dǎo)體(例如，金屬帶)焊接至系統(tǒng)的匯流條期間所生成的熱應(yīng)力的影響。
[0022]太陽能組件200包括具有前表面202和背表面的光伏電池201 (可交換地稱為“電池”)。光伏電池201可操作用于通過光伏效應(yīng)將光能(例如，太陽能)轉(zhuǎn)換成電。
[0023]根據(jù)任何合適的工藝，例如，絲網(wǎng)印刷，將指狀物204設(shè)置在電池201的前表面202上。圖中示出的指狀物204的數(shù)量、尺寸、構(gòu)造和間隔實際上是示例性的并且可以被修改。再者，在圖中僅對一個這樣的指狀物204進(jìn)行了標(biāo)號。這些指狀物204被電連接至電池201的前表面202以傳導(dǎo)由電池生成的電。如圖所示，指狀物204彼此間隔開，并且從而被間隙206(僅對其中的一個進(jìn)行了標(biāo)號)分隔開。
[0024]匯流條210被設(shè)置在電池201的前表面202上，并且被連接至指狀物204以從指狀物傳導(dǎo)電。在圖3的實施例中，描繪了兩個匯流條210，然而其它實施例可使用不同的匯流條數(shù)量。匯流條210包括離散的(discrete)第一區(qū)段212和第二區(qū)段214。區(qū)段212、214中的至少一些具有與其它區(qū)段不同的形狀。這些區(qū)段通過導(dǎo)體(例如，金屬帶)而被連接，為清楚起見，在圖3中省略了導(dǎo)體。通過焊接，在多個離散位置將導(dǎo)體連接至匯流條210。在其它實施例中，通過焊接沿著至少其大部分的長度將導(dǎo)體連接至匯流條。
[0025]這些區(qū)段212、214的形狀促進(jìn)在將導(dǎo)體焊接到匯流條210期間所生成的熱傳遞離開焊接的位置。如圖所示，提供多個第一區(qū)段212和第二區(qū)段214。第一區(qū)段212具有比第二區(qū)段214的表面大的表面積。第一區(qū)段212的形狀也不同于第二區(qū)段214。在沿著匯流條的與第一區(qū)段212的至少一部分相一致(coincident)的位置,將導(dǎo)體焊接至匯流條210。在其它實施例中，僅一些位置與第一區(qū)段212的至少一部分相一致。
[0026]第一區(qū)段212的較大表面積促進(jìn)在將導(dǎo)體焊接到匯流條210期間所生成的熱傳遞離開所述相一致的位置。實際上，第一區(qū)段212的作用相當(dāng)于熱沉，并且引開和消散焊接期間所生成的熱。
[0027]圖4描繪出多種不同形狀的匯流條區(qū)段216、218、220、222、224、226、228，其可用來替代圖3中所示的矩形的第一區(qū)段212?？筛鶕?jù)其它實施例進(jìn)一步改變圖4的這些區(qū)段。并且，每個區(qū)段還包括相應(yīng)的位置217、219、221、223、225、227、229，導(dǎo)體被焊接于此。
[0028]在沒有這樣的區(qū)段的現(xiàn)有系統(tǒng)中，在焊接工藝期間所生成的熱可導(dǎo)致熱應(yīng)力在光伏電池201和/或系統(tǒng)200的其它部件中產(chǎn)生。這些熱應(yīng)力部分地歸因于匯流條210、光伏電池201、指狀物204、導(dǎo)體和焊料的不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)。從而，當(dāng)在焊接期間受熱時，若其CTE不同，這些部件以不同的量膨脹。這種差別的膨脹可以導(dǎo)致在光伏電池201中的裂縫，該裂縫降低其電輸出。再者，差別的熱膨脹可導(dǎo)致匯流條210和導(dǎo)體之間的層離。在當(dāng)匯流條210和光伏電池201的前表面202和/或指狀物204之間的粘附弱的情況下，該層離可特別明顯。
[0029]圖5-9描繪了在太陽能組件系統(tǒng)300中匯流條310 (在圖6_9中示出)被設(shè)置在光伏電池301的前表面302上的另一個實施例。光伏電池301、導(dǎo)體303和相關(guān)聯(lián)的指狀物304與關(guān)于圖3在上面描述的那些的類型相同或者相似。圖5-9的匯流條310被電連接至指狀物304以從指狀物傳導(dǎo)電。
[0030]如圖6和8所示，每個匯流條310包括通過間隙306彼此分隔開的區(qū)段312、314?？梢栽趨^(qū)段的絲網(wǎng)印刷期間使用網(wǎng)狀圖形將匯流條310形成到光伏電池301的表面302上。在其它實施例中，可通過鍍敷將匯流條310形成到使用任何合適的構(gòu)圖方法以該圖形沉積的種晶層上。
[0031]圖6和7更詳細(xì)地示出了最右面的匯流條310。在圖6中，為清楚起見，省略了導(dǎo)體303。此實施例中的間隙306具有比其寬度小的長度。其寬度平行于電池301的橫軸XA，即，間隙是“水平的”。相應(yīng)地，在將匯流條310焊接至導(dǎo)體303期間，區(qū)段312能夠在與電池301的縱軸YA平行的方向上膨脹。從而，通過與其它相鄰的區(qū)段312接觸，其能夠無阻地在此方向上膨脹。
[0032]圖8和9更詳細(xì)地示出了最左面的匯流條310，然而在圖8中，為清楚起見，省略了導(dǎo)體303。此實施例中的間隙306具有比其寬度大的長度。其長度平行于縱軸YA，S卩，間隙306是“豎直的”。相應(yīng)地，在將匯流條310焊接至導(dǎo)體303期間，區(qū)段314能夠在與電池301的橫軸XA平行的方向上膨脹。通過與其它相鄰的區(qū)段314接觸，其能夠無阻地在此方向上膨脹。
[0033]在區(qū)段312、314之間使用水平的或者豎直的間隙306的匯流條310中，在將匯流條焊接到導(dǎo)體303期間，匯流條的區(qū)段膨脹到與每一個其邊緣相鄰的間隙中。從而，間隙306允許在匯流條的焊接和隨后的冷卻期間匯流條310的區(qū)段312、314的無阻的熱膨脹。通過匯流條310的膨脹和隨后的收縮賦予給光伏電池301的表面的應(yīng)力的量被顯著地降低或者消除。電池301上熱應(yīng)力的降低或者消除減輕或者消除了表面的裂縫和隨后的電池輸出的降低。
[0034]圖10描繪了在太陽能組件系統(tǒng)400中匯流條410被設(shè)置在光伏電池401的前表面402上的另一實施例。圖10中僅示出了系統(tǒng)400的一部分。光伏電池401、導(dǎo)體(未示出)和相關(guān)聯(lián)的指狀物404與關(guān)于圖3中在上面描述的那些的類型相同或者相似。圖10的實施例可在光伏電池401由娃異質(zhì)結(jié)電池(SHJ)形成的情況下使用，其中其表面401為能夠傳導(dǎo)載流子和熱的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)。TCO的例子包括銦錫氧化物和鋁鋅氧化物。
[0035]絕緣構(gòu)件420(僅示出了其中一個的一部分)被設(shè)置在電池的前表面402上且位于指狀物404之間。這些絕緣構(gòu)件420被設(shè)置在將指狀物404分隔開的間隙406之間。在本示例性實施例中，絕緣構(gòu)件420的寬度Wl大于匯流條410的寬度W2。在另一實施例中，絕緣構(gòu)件420的相對寬度可以不同。例如，絕緣構(gòu)件420的寬度可以等于匯流條410的寬度。
[0036]在示例性實施例中，絕緣構(gòu)件420為介電材料。此材料的實例包括二氧化硅、氮化硅或其它合適的透明介電材料。可以通過諸如物理氣相沉積或者濺射沉積工藝的任何合適的工藝，將構(gòu)件420沉積在光伏電池401的表面420上。
[0037]在操作中，絕緣構(gòu)件420降低了從匯流條410被焊接到導(dǎo)體的位置被傳遞離開的熱的量。構(gòu)件420從而降低了在電池401的表面402上賦予的熱應(yīng)力，這轉(zhuǎn)而減少在電池表面402中裂縫的形成。如上所述，這樣的裂縫導(dǎo)致電池401的輸出的降低。再者，在現(xiàn)有系統(tǒng)中，因為焊接的熱應(yīng)力可以超過TCO的附著力，TCO在焊接后可從電池402的表面401剝離。由于本文所描述的系統(tǒng)降低和/或消除在焊接期間的熱應(yīng)力，這些影響被降低和/或消除。
[0038]所描述的系統(tǒng)的不同實施例中每一個都用于降低在光伏電池中將導(dǎo)體焊接至匯流條期間所生成的熱的有害影響。焊接期間所生成的該熱導(dǎo)致電池的部件的膨脹。因為這些部件具有不同的CTE，它們以不同的量膨脹并且之后收縮。此差別的膨脹可以損壞系統(tǒng)的部件，這轉(zhuǎn)而可降低系統(tǒng)的輸出。再者，在本領(lǐng)域中，可以耐受焊接熱應(yīng)力而無顯著的損傷的電池很可能具有更長的使用壽命。
[0039]當(dāng)介紹本公開的元素及其實施例時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”旨在表示存在一個或者多個要素。用語“包含”、“包括”、“含有”和“具有”旨在包括性的并且表示可以存在除所列要素之外的另外的要素。指示特定取向的用語(例如，“頂部”、“底部”、“側(cè)面”等)的使用是用于描述的方便，且不需要所描述項目的任何特定取向。
[0040]因為在不脫離本公開的范圍的條件下可以在上述構(gòu)造和方法中做出各種變化，上述說明和附圖中所包含的全部內(nèi)容應(yīng)被解釋為說明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能組件，包括: 光伏電池，其具有前表面和背表面，所述光伏電池被配置為將光轉(zhuǎn)換成電； 指狀物，其被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電，其中，所述指狀物彼此間隔開；以及 匯流條，其被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且至少被連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電， 所述匯流條包括區(qū)段，至少一個區(qū)段具有與所述匯流條的另一區(qū)段的形狀不同的形狀，其中，所述匯流條的所述區(qū)段的所述不同的形狀促進(jìn)在將導(dǎo)體焊接至所述匯流條期間所生成的熱傳遞離開所述焊接的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能組件，其中，所述匯流條包括第一區(qū)段和第二區(qū)段，并且其中，所述第一區(qū)段的表面積大于所述第二區(qū)段的表面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能組件，進(jìn)一步包括被焊接至所述匯流條的導(dǎo)體，其中，所述導(dǎo)體在沿著所述匯流條的位置被點焊至所述匯流條，并且其中，所述位置中的至少一些與所述第一區(qū)段的至少一部分一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能組件，其中，所述第一區(qū)段促進(jìn)在將所述導(dǎo)體焊接至所述匯流條期間所生成的熱傳遞離開所述一致的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能組件，其中，所述第一區(qū)段和所述第二區(qū)段被電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能組件，其中，所述匯流條包括多個第一區(qū)段和多個第二區(qū)段。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能組件，其中，所述第一區(qū)段具有比所述第二區(qū)段的寬度大的寬度和比所述第二區(qū)段的長度大的長度中的至少一者。
8.一種太陽能組件，包括: 光伏電池，其被配置為將光轉(zhuǎn)換成電； 指狀物，其被設(shè)置在所述電池上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電； 匯流條，其被設(shè)置在所述電池上，并且被電連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電，所述匯流條包括通過間隙彼此分隔開的區(qū)段，其中，所述區(qū)段之間的所述間隙允許所述匯流條的熱膨脹；以及 導(dǎo)體，其被電連接至所述匯流條的所述區(qū)段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能組件，其中，所述導(dǎo)體在與所述區(qū)段一致的位置被焊接至所述匯流條，并且所述區(qū)段之間的所述間隙允許所述匯流條的熱膨脹。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能組件，其中，所述太陽能組件具有縱軸和橫軸，并且其中，所述指狀物平行于所述橫軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能組件，其中，使所述區(qū)段分隔開的所述間隙具有長度和寬度，并且其中，所述寬度平行于所述太陽能組件的所述橫軸，并且其中，所述長度小于所述寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能組件，其中，使所述區(qū)段分隔開的所述間隙具有長度和寬度，并且其中，所述長度大于所述寬度，并且其中，所述長度平行于所述太陽能組件的所述縱軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能組件，其中，所述指狀物的至少一部分被設(shè)置在所述間隙中。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能組件，其中，所述匯流條中的所述間隙的位置使得所述指狀物與所述間隙間隔開。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能組件，其中，所述匯流條中的所述間隙的位置使得所述指狀物的至少一部分被設(shè)置在所述間隙中。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能組件，其中，所述導(dǎo)體為金屬帶。
17.一種太陽能組 件，包括: 光伏電池，其具有前表面和背表面，所述光伏電池被配置為將光轉(zhuǎn)換成電； 指狀物，其被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述電池以傳導(dǎo)由所述電池生成的電；以及 絕緣構(gòu)件，其被設(shè)置在所述電池的所述前表面上且位于所述指狀物之間；以及 匯流條，其被設(shè)置在所述電池的所述前表面上，并且被電連接至所述指狀物以從所述指狀物傳導(dǎo)電，所述匯流條覆蓋在所述絕緣構(gòu)件上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能組件，其中，所述指狀物是間隔開的并且通過間隙被分隔開，并且其中，所述絕緣構(gòu)件被設(shè)置在所述間隙中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能組件，其中，所述絕緣構(gòu)件具有寬度且所述匯流條具有寬度，并且其中，所述構(gòu)件的寬度大于所述匯流條的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能組件，其中，所述絕緣構(gòu)件由介電材料制成。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能組件，其中，所述絕緣構(gòu)件通過氣相沉積或者濺射沉積工藝中的一種而被沉積在所述電池上。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽能組件，其中，所述絕緣構(gòu)件降低在將導(dǎo)體焊接至所述匯流條期間傳遞到所述電池的熱的量。
【文檔編號】H01L31/0224GK104040727SQ201280065635
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】S·R·科皮卡爾, V·A·喬杜里, P·S·納斯卡爾, J·P·波斯比克 申請人:Memc新加坡私人有限公司