BR112018076311B1 - Artigo metálico para uma célula fotovoltaica e método para formar um componente elétrico para uma célula fotovoltaica - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se um artigo metálico para uma célula fotovoltaica. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados que é configurada para servir como um canal elétrico para uma superfície de luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula é integral com a primeira região. A interconexão de célula para célula é configurada para se estender além da superfície de luz incidente e para diretamente acoplar o artigo metálico a uma célula fotovoltaica próxima. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices eletro-formados, curvados. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma margem da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e distante da margem. Os apêndices são espaçados entre si. O artigo metálico é uma peça livre unitária.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O pedido é uma continuação em parte do pedido de patente US N.° 15/192.576, depositado em 24 de junho de 2016 e intitulado "Cell-to-Cell Interconnect", que é incorporado por este documento por referência para todas as finalidades.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma célula solar é um dispositivo que converte fótons em energia elétrica. A energia elétrica produzida pela célula é coletada através dos contatos elétricos acoplados ao material semicondutor, e é direcionada através de interconexões com outras células fotovoltaicas em um módulo. O modelo de "célula padrão" de uma célula solar tem um material semicondutor, utilizado para absorver a energia solar incidente e convertê-la em energia elétrica, colocada abaixo de uma camada de revestimento antirreflexo (ARC), e acima de uma camada posterior de metal. O contato elétrico é tipicamente feito da superfície do semicondutor com pasta inflamável, que é a pasta metálica aquecida de tal modo que a pasta se difunde através da camada ARC e toca a superfície da célula. A pasta é, em geral, modelada em um conjunto de dedos e barramentos, que serão, então, soldados com fita para outras células para criar um módulo. Outro tipo de célula solar tem um material semicondutor, ensanduichado entre as camadas de óxido condutivo transparente (TCO), que são, então, revestidas com uma camada final da pasta condutiva que também é configurada em um padrão de dedo/barramento.

[003] Várias células solares podem ser conectadas para formar um circuito de célula solar. Em um circuito de célula solar, uma área condutiva acoplada a uma região dopada p ("área positiva") de uma célula solar é conectada a uma área condutiva acoplada a uma região dopada n ("área negativa") de uma célula solar adjacente. A área positiva da célula solar adjacente é então conectada a uma área negativa de uma próxima célula solar adjacente e assim por diante. Este encadeamento de células solares pode ser repetido para conectar várias células solares em série para aumentar a tensão de saída do circuito de célula solar. As células solares são, em geral, conectadas com uma eletrofita ou fita soldada na célula solar. É conhecido na técnica que as interconexões entre as células são propensas à ruptura e deformações durante o transporte, instalação e ciclagem térmica normal. Por exemplo, os circuitos de células solares podem apresentar falhas no campo devido à fadiga da interconexão que pode ocorrer, durante o transporte, a partir de choque e vibração, ou em serviço devido a ciclos térmicos e estresse mecânico, tal como por vibração causada pelo vento ou carregamento de neve. A falha da interconexão pode levar ao arqueamento que poderia, então, resultar em incêndio.

[004] Além disso, como resultado de seu maior coeficiente de expansão térmica, a interconexão, tal como um fio ou fita, pode contrair muito mais do que a célula solar ao resfriar da soldadura, desse modo, quebrando as células solares na conexão. De maior preocupação, a contração diferencial pode formar fissuras microscópicas na célula solar, que podem aumentar quando as células solares são estressadas. A fissura pode causar problemas a longo prazo, incluindo confiabilidade reduzida, falha mecânica e queda de energia.

[005] Convencionalmente, as células solares são interconectadas por uma configuração com três barramentos. Interconexões com três barramentos frequentemente causam deformação na célula solar devido a sua inflexibilidade ou rigidez no plano natural entre as células solares adjacentes. A configuração com três barramentos também tem uma redundância de três interconexões entre as células solares adjacentes. Portanto, se qualquer interconexão única falhar, a célula solar perde eficiência e pode representar um risco de incêndio devido ao superaquecimento da célula solar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] É divulgado um artigo metálico para uma célula fotovoltaica. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados que estão configurados para servir de conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula é integral à primeira região. A interconexão de célula para célula está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente e acoplar diretamente o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices curvados eletroformados. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda. Os apêndices estão espaçados entre si. O artigo metálico é uma peça unitária e independente.

[007] Também é divulgado um artigo metálico para uma célula fotovoltaica. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos que estão configurados para servir como um conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula é integral à primeira região. A interconexão de célula para célula se estende além da superfície com luz incidente e diretamente acopla o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma ligação tendo uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma borda da primeira região, uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e afastada da borda da primeira região e um gargalo afunilado ao longo de um comprimento da ligação. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda da primeira região. Um comprimento de apêndice que é maior que o comprimento da ligação. Os apêndices estão espaçados entre si. O artigo metálico é uma peça unitária e independente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[008] Cada um dos aspectos e modalidades da invenção aqui descritos podem ser utilizados sozinhos ou em combinação entre si. Os aspectos e modalidades serão agora descritas com referência aos desenhos anexos.

[009] A FIG. 1 mostra uma vista em perspectiva de um mandril de eletroformação de acordo com algumas modalidades.

[0010] As FIGs. 2A-2C representam vistas em corte transversal de estágios na produção de um artigo metálico eletroformado independente de acordo com algumas modalidades.

[0011] A FIG. 3 provê uma vista superior de um artigo metálico com características adaptáveis, de acordo com algumas modalidades.

[0012] As FIGs. 4A-4B são uma vista de perto de uma interconexão de célula para célula de acordo com algumas modalidades.

[0013] As FIGs. 4C-4K representam uma vista parcial da interconexão celular com vários formatos de apêndices de acordo com algumas modalidades.

[0014] As FIGs. 4L-4N mostram o artigo metálico com a interconexão de célula para célula de acordo com algumas modalidades.

[0015] As FIGs. 5A-5C representam um método de processamento para o artigo metálico de acordo com algumas modalidades.

[0016] A FIG. 5D representa o artigo metálico de acordo com algumas modalidades.

[0017] A FIG. 6 ilustra uma vista superior da interconexão de célula para célula acoplada ao lado frontal de uma célula fotovoltaica e ao lado traseiro de uma célula fotovoltaica vizinha de acordo com algumas modalidades.

[0018] As FIGs. 7A-7C ilustram vistas laterais da interconexão de célula para célula entre duas células fotovoltaicas adjacentes de acordo com algumas modalidades.

[0019] A FIG. 8 ilustra uma vista em perspectiva do artigo metálico como parte da célula fotovoltaica de acordo com algumas modalidades.

[0020] A FIG. 9 mostra células fotovoltaicas com artigos metálicos, formando um conjunto de módulo, de acordo com algumas modalidades.

[0021] A FIG. 10 é um fluxograma de um método para formar módulos fotovoltaicos utilizando artigos metálicos da presente divulgação de acordo com algumas modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0022] A metalização de células solares é convencionalmente atingida com pastas de prata impressas em tela na superfície da célula e interconexões de célula para célula que utilizam fitas revestidas de solda. Para uma determinada proporção de aspecto de um conduíte de metal, a resistência elétrica é inversamente proporcional a sua impressão digital. Portanto, a metalização celular ou o projeto de interconexão de célula para célula geralmente compensa entre sombreamento e resistência para a saída de energia de módulo de célula solar mais otimizada. Os artigos metálicos da presente invenção, que também serão referidos como grades ou malhas, podem ser usados para substituir pasta de prata convencional e fitas revestidas com solda e têm características adaptáveis que permitem o desacoplamento de fatores que convencionalmente exigem compensações entre requisitos funcionais.

[0023] Em Babayan et al., Pedido de Patente US N.° 13/798.123, expedido como Patente US N.° 8.916.038 e incorporado neste documento por referência, conduítes elétricos para semicondutores, tais como células fotovoltaicas, são fabricados como um artigo metálico independente eletroformado. Os artigos metálicos são produzidos separadamente de uma célula solar e podem incluir múltiplos elementos, tais como dedos e barramentos, que podem ser transferidos de forma estável como uma peça unitária e facilmente alinhados a um dispositivo semicondutor. Os elementos do artigo metálico são formados integralmente entre si no processo de eletroformação. O artigo metálico é fabricado em um mandril de eletroformação, que gera uma camada de metal padronizada que é adaptada para uma célula solar ou outro dispositivo semicondutor. Por exemplo, o artigo metálico pode ter linhas de grade com proporções de aspecto de altura para largura que minimizam o sombreamento para uma célula solar. O artigo metálico pode substituir a metalização de barramento convencional e o encadeamento de fita por metalização celular, interconexão de célula para célula e fabricação de módulo. A capacidade de produzir a camada de metalização para uma célula fotovoltaica, como um componente independente que pode ser transferido de forma estável entre as etapas de processamento, provê várias vantagens em custos de material e fabricação.

[0024] Divulga-se neste documento um artigo metálico para uma célula fotovoltaica. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados que estão configurados para servir de conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula é integral à primeira região. A interconexão de célula para célula está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente e acoplar diretamente o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices curvados eletroformados. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda. Os apêndices estão espaçados entre si. O artigo metálico é uma peça unitária e independente.

[0025] Em uma modalidade, cada apêndice da pluralidade de apêndices pode ter um formato de ampulheta. A primeira região pode compreender um primeiro plano e a interconexão de célula para célula pode compreender uma curva que coloca as segundas extremidades da pluralidade de apêndices eletroformados em um segundo plano diferente do primeiro plano. A curva pode ser configurada em um ângulo de 5° a 85° em relação ao plano do artigo metálico. A interconexão de célula para célula pode se projetar do primeiro plano em 0,2-0,4 mm. A interconexão de célula para célula pode se projetar do segundo plano em 0,3-0,6 mm.

[0026] A interconexão de célula para célula pode abranger pelo menos um quarto da borda da primeira região. Em uma modalidade, a espessura da interconexão de célula para célula pode compreender uma altura que é diferente de uma altura da pluralidade de elementos eletroformados.

[0027] A pluralidade de elementos eletroformados pode compreender uma pluralidade de primeiros elementos que intersectam uma pluralidade de segundos elementos. A pluralidade de primeiros elementos pode ser perpendicular à borda da primeira região. Uma largura de cada primeiro elemento pode variar ao longo de um comprimento do primeiro elemento.

[0028] Em uma modalidade, o artigo metálico pode, adicionalmente, compreender uma tira metálica integral à interconexão de célula para célula e acoplada às segundas extremidades da pluralidade de apêndices eletroformados. A tira metálica pode ser configurada para ser acoplada a um lado traseiro da célula fotovoltaica vizinha.

[0029] Um método para formar um componente elétrico para uma célula fotovoltaica também é divulgado. O método compreende a eletroformação de um artigo metálico em um mandril eletricamente condutivo. O mandril eletricamente condutivo tem uma superfície externa compreendendo pelo menos um padrão pré-formado, e compreende uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados e uma interconexão de célula para célula integral à primeira região. A interconexão de célula para célula tem uma pluralidade de apêndices curvados eletroformados. O artigo metálico é separado do mandril eletricamente condutivo. A pluralidade de elementos eletroformados é interconectada, de tal modo que o artigo metálico forma uma peça unitária, independente quando separada do mandril eletricamente condutivo. A pluralidade de elementos eletroformados é configurada para servir como um conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. A interconexão de célula para célula está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente e acoplar diretamente o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula compreende uma pluralidade de apêndices curvados eletroformados. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda. Os apêndices estão espaçados entre si.

[0030] Divulga-se neste documento um artigo metálico para uma célula fotovoltaica. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos que estão configurados para servir como um conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula é integral à primeira região. A interconexão de célula para célula se estende além da superfície com luz incidente e diretamente acopla o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma ligação tendo uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma borda da primeira região, uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e afastada da borda da primeira região e um gargalo afunilado ao longo de um comprimento da ligação. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda da primeira região. Um comprimento de apêndice que é maior que o comprimento da ligação. Os apêndices estão espaçados entre si. O artigo metálico é uma peça unitária e independente.

[0031] A ligação é linear e é perpendicular à borda da primeira região. A interconexão de célula para célula é projetada para romper no pescoço quando uma força é aplicada à interconexão de célula para célula.

[0032] Cada apêndice da pluralidade de apêndices tem formato de ampulheta, formato de S, formato de U, formato de W, formato de V, formato de serpentina, formato de serra ou formato de L. Em algumas modalidades, o comprimento do apêndice é um comprimento de percurso ao longo do apêndice, e o comprimento do apêndice é de 1,4 a 3 vezes o comprimento da ligação. Um ângulo entre a tangente do apêndice e uma borda horizontal da primeira região é pelo menos 12°. O apêndice é repetido pelo menos 8 vezes por centímetro, pelo menos 10 por centímetro ou pelo menos 12 por centímetro.

[0033] Em algumas modalidades, a primeira região e a interconexão de célula para célula estão localizadas no mesmo plano. O artigo metálico pode, adicionalmente, compreender uma tira metálica integral à interconexão de célula para célula e acoplada às segundas extremidades da pluralidade de apêndices eletroformados. A tira metálica pode ser configurada para ser acoplada a um lado traseiro da célula fotovoltaica vizinha. Cada apêndice atravessa um percurso não perpendicular entre a borda da primeira região e a tira metálica. A interconexão de célula para célula compreende, adicionalmente, uma barra transversal que se estende através da pluralidade de apêndices e conectando um apêndice a um apêndice vizinho.

[0034] Um método para formar um componente elétrico para uma célula fotovoltaica também é divulgado. O método inclui a eletroformação de um artigo metálico em um mandril eletricamente condutivo. O mandril eletricamente condutivo tem uma superfície externa compreendendo pelo menos um padrão pré-formado. O artigo metálico inclui uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados e uma interconexão de célula para célula integral à primeira região. O artigo metálico é separado do mandril eletricamente condutivo. A pluralidade de elementos eletroformados é interconectada, de tal modo que o artigo metálico forma uma peça unitária, independente quando separada do mandril eletricamente condutivo. A pluralidade de elementos eletroformados é configurada para servir como um conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. A interconexão de célula para célula se estende além da superfície com luz incidente e diretamente acopla o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma ligação tendo uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma borda da primeira região, uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e afastada da borda da primeira região e um gargalo afunilado ao longo de um comprimento da ligação. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda da primeira região. Um comprimento de apêndice que é maior que o comprimento da ligação. Os apêndices estão espaçados entre si.

[0035] Embora algumas modalidades serão descritas em se tratando de eletroformação, os presentes artigos metálicos podem, alternativamente, ser formados por outros métodos, tais como decapagem, estampagem, montagem de fios ou usinagem, tal como ao usar um laser ou jato de água.

[0036] A FIG. 1 representa uma vista em perspectiva de uma porção de um mandril de eletroformação 100 de acordo com algumas modalidades da Patente US N.° 8.916.038. O mandril 100 pode ser feito de material eletricamente condutivo, tal como aço inoxidável, cobre, alumínio anodizado, titânio ou molibdênio, níquel, liga de níquel-ferro (por exemplo, Invar), cobre ou quaisquer combinações desses metais, e pode ser projetado com área suficiente para permitir altas correntes de plaqueamento e permitir alto rendimento. O mandril 100 tem uma superfície externa 105 com um padrão pré-formado que compreende os elementos padrão 110 e 112 e pode ser personalizado para um formato desejado do elemento de conduíte elétrico a ser produzido. Nesta modalidade, os elementos padrão 110 e 112 são ranhuras ou valas com uma seção transversal retangular, embora, em outras modalidades, os elementos padrão 110 e 112 possam ter outros formatos de seção transversal. Os elementos padrão 110 e 112 são representados como segmentos de interseção para formar um padrão do tipo grade, no qual conjuntos de linhas paralelas se intersectam perpendicularmente entre si nesta modalidade.

[0037] Os elementos padrão 110 têm uma altura "H" e uma largura "W", em que a proporção de altura para largura define uma proporção de aspecto. Ao utilizar os elementos padrão 110 e 112 no mandril 100 para formar um artigo metálico, as partes metálicas eletroformadas podem ser adaptadas para aplicações fotovoltaicas. Por exemplo, a proporção de aspecto pode estar entre cerca de 0,01 e cerca de 10, conforme desejado, para satisfazer as restrições de sombreamento de uma célula solar.

[0038] A proporção de aspecto, bem como o formato da seção transversal e o esquema longitudinal dos elementos padrão, podem ser projetados para atender às especificações desejadas, tais como capacidade de corrente elétrica, resistência em série, perdas de sombreamento e esquema da célula. Qualquer processo de eletroformação pode ser usado. Por exemplo, o artigo metálico pode ser formado por um processo de galvanização. Em particular, em função de a galvanização ser, em geral, um processo isotrópico, confinar a galvanização com um mandril de padrão para personalizar o formato das partes é uma melhoria significativa para maximizar a eficiência. Além disso, apesar de certos formatos de seção transversal poderem ser instáveis ao colocá-los em uma superfície semicondutora, os padrões personalizados que podem ser produzidos através do uso de um mandril que permite que características, tais como linhas de interconexão, provejam estabilidade para estes conduítes. Em algumas modalidades, por exemplo, os padrões executados podem ser configurados como uma grade contínua com linhas que se intersectam. Esta configuração não provê apenas estabilidade mecânica para a pluralidade de elementos eletroformados que formam a grade, mas também possibilita uma baixa resistência em série, uma vez que a corrente é propagada através de mais conduítes. Uma estrutura do tipo grade também pode aumentar a robustez de uma célula. Por exemplo, se alguma parte da grade quebrar ou ficar não funcional, a corrente elétrica pode fluir em torno da área quebrada devido à presença do padrão da grade.

[0039] As FIGs. 2A-2C são vistas de seção transversal simplificadas de estágios na produção de uma peça de camada metálica usando um mandril de acordo com algumas modalidades, conforme divulgado na Patente US N.° 8.916.038. Na FIG. 2A, é provido um mandril 102 com elementos padrões 110 e 115. O elemento padrão 115 tem uma seção transversal vertical que é afunilada, sendo mais ampla em direção à superfície externa 105 do mandril 102. A seção transversal vertical afunilada pode prover certos benefícios funcionais, tais como aumentando a quantidade de metal para melhorar a condutividade elétrica ou auxiliando na remoção da peça eletroformada a partir do mandril 102. O mandril 102 é submetido a um processo de eletroformação no qual os elementos eletroformados 150, 152 e 154 são formados dentro dos elementos padrões 110 e 115 como mostrado na FIG. 2B. Os elementos eletroformados 150, 152 e 154 podem ser, por exemplo, apenas cobre ou ligas de cobre. Em outras modalidades, uma camada de níquel pode ser revestida sobre o mandril 102 primeiro, seguida pelo cobre, de modo que o níquel provê uma barreira contra contaminação de cobre de um dispositivo semicondutor acabado. Uma camada de níquel adicional pode, opcionalmente, ser revestida sobre o topo dos elementos eletroformados para encapsular o cobre, conforme representado pela camada de níquel 160 no elemento eletroformado 150 na FIG. 2B. Em outras modalidades, múltiplas camadas podem ser revestidas dentro dos elementos padrões 110 e 115, usando vários metais conforme desejado para atingir as propriedades necessárias do artigo metálico a ser produzido.

[0040] Na FIG. 2B, os elementos eletroformados 150 e 154 são mostrados como sendo formados nivelados com a superfície externa 105 do mandril 102. O elemento eletroformado 152 ilustra outra modalidade na qual os elementos podem ser sobrepostos. Para elemento eletroformado 152, a galvanização continua até que o metal se estenda acima da superfície externa 105 do mandril 102. A porção sobreposta, que normalmente se formará como um topo arredondado devido à natureza isotrópica da eletroformação, pode servir como uma alça para facilitar a extração do elemento eletroformado 152 do mandril 102. O topo arredondado do elemento eletroformado 152 também pode prover vantagens ópticas em uma célula fotovoltaica, por exemplo, sendo uma superfície refletora para auxiliar na coleta de luz. Ainda em outras modalidades não mostradas, um artigo metálico pode ter porções que são formadas no topo da superfície externa do mandril 105, tal como um barramento, além daquelas que são formadas dentro dos padrões pré-formados 110 e 115.

[0041] Na FIG. 2C, os elementos eletroformados 150, 152 e 154 são removidos do mandril 102 como um artigo metálico independente 180. Note que as FIGs. 2A-2C demonstram três tipos diferentes de elementos eletroformados 150, 152 e 154. Em várias modalidades, os elementos eletroformados dentro do mandril 102 podem ser todos do mesmo tipo, ou podem ter diferentes combinações de padrões eletroformados. O artigo metálico 180 pode incluir elementos que intersectam 190, tais como seriam formados pelos elementos padrões de membro transversal 112 da FIG. 1. Os elementos que intersectam 190 podem auxiliar ao fazer do artigo metálico 180 uma peça unitária e independente, de tal forma que pode ser facilmente transferida para outras etapas de processamento ao manter os elementos eletroformados individuais 150, 152 e 154 alinhados entre si. As etapas de processamento adicionais podem incluir etapas de revestimento para o artigo metálico independente 180 e etapas de montagem para incorporá-lo em um dispositivo semicondutor. Ao produzir a camada de metal de um semicondutor como uma peça independente, os rendimentos de fabricação do conjunto semicondutor geral não serão afetados pelos rendimentos da camada de metal. Além disso, a camada de metal pode ser submetida a temperaturas e processos separados das outras camadas semicondutoras. Por exemplo, a camada de metal pode sofrer processos de alta temperatura ou banhos químicos que não afetarão o resto do conjunto semicondutor.

[0042] Depois de o artigo metálico 180 ser removido do mandril 102 na FIG. 2C, o mandril 102 pode ser reutilizado para produzir partes adicionais. Ser capaz de reutilizar o mandril 102 provê uma redução de custo significativa em comparação às técnicas atuais, em que a galvanização é executada diretamente em uma célula solar. Nos métodos de galvanização direta, máscaras ou mandris são formados na própria célula e, portanto, devem ser construídos e frequentemente destruídos em cada célula. Ter um mandril reutilizável reduz as etapas de processamento e economiza custos em comparação às técnicas que exigem padronização e, em seguida, plaqueamento de um dispositivo semicondutor. Em outros métodos convencionais, uma fina camada fornecida impressa é aplicada a uma superfície semicondutora para iniciar o processo de plaqueamento. Entretanto, os métodos de camada fornecida resultam em baixos rendimentos. Por outro lado, os métodos de mandril reutilizáveis, conforme descritos neste documento, podem utilizar mandris de metal espesso que permitem alta capacidade de corrente, resultando em altas correntes de plaqueamento e, portanto, altos rendimentos. As espessuras do mandril de metal podem estar, por exemplo, entre 0,2 e 5 mm.

[0043] Os artigos metálicos fabricados por um mandril de eletroformação possibilitam que características sejam adaptadas ainda mais para atender necessidades funcionais e de fabricação desejadas de uma célula fotovoltaica em particular, tal como é divulgado na Patente US N.° 8.936.709, de propriedade do requerente do presente pedido e incorporada por meio deste instrumento por referência. Por exemplo, formatos individuais de elementos dentro do artigo metálico podem ser personalizados, ou elementos em uma região do artigo metálico podem ser projetados com características geometricamente diferentes dos elementos em outra região. As características personalizadas podem ser utilizadas individualmente ou em combinação entre si. O uso de um mandril de eletroformação separa as restrições dimensionais da peça eletroformada como um todo, de modo que as características possam ser otimizadas para uma área particular dentro do artigo metálico. Além disso, os artigos metálicos produzidos pelos métodos de eletroformação possibilitam a adaptação para um tipo particular de célula, tal como células residenciais de baixo custo versus de alta eficiência. As características dos artigos metálicos também permitem a integração de componentes de interconexão, de modo que as células solares que utilizam os artigos metálicos como conduítes elétricos estão prontas para o módulo. A metalização provida pelos artigos metálicos provê um maior volume de metalização e menor resistência do que as metalizações celulares tradicionais com a mesma impressão digital, ao reduzir o custo em comparação à metalização à base de prata e à base de fita. Os artigos metálicos também facilitam projetos de células fotovoltaicas leves e tolerantes a arqueamento.

[0044] A FIG. 3 mostra uma vista superior de um artigo metálico 400 da presente divulgação de acordo com algumas modalidades de várias características adaptadas para uma célula fotovoltaica. Um substrato semicondutor 402 é mostrado em linhas tracejadas para demonstrar a colocação de artigo metálico em uma célula fotovoltaica, em que o artigo metálico 400 é configurado aqui como uma grade para o lado frontal da célula. Entretanto, as características descritas neste documento podem ser aplicadas a um conduíte elétrico para o lado traseiro de uma célula fotovoltaica. Nesta divulgação, a referência a materiais semicondutores na formação de um dispositivo semicondutor ou célula fotovoltaica pode incluir silício amorfo, silício cristalino ou qualquer outro material semicondutor adequado para uso em uma célula fotovoltaica. Os artigos metálicos também podem ser aplicados a outros tipos de dispositivos semicondutores diferentes de células fotovoltaicas. O substrato semicondutor 402 é mostrado na FIG. 3 como uma célula monocristalina com cantos arredondados, também referida como um formato pseudo- quadrado. Em outras modalidades, o substrato semicondutor pode ser multicristalino, com um formato totalmente quadrado. O substrato semicondutor 402 pode ter linhas de conduítes elétricos (não mostradas) em sua superfície, tais como dedos prateados, que transportam corrente gerada pelo substrato 402.

[0045] O artigo metálico 400 inclui uma primeira região 456 tendo uma pluralidade de elementos eletroformados que estão configurados para servir de conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. Uma interconexão de célula para célula 440 é integral à primeira região 456. Os dedos de prata podem ser impressos na tela sobre o substrato semicondutor 402, de acordo com os métodos convencionais. Por exemplo, os dedos de prata podem ser linhas que são perpendiculares à direção das linhas de grade 410 na primeira região 456. Os elementos do artigo metálico 400 servem, então, como conduítes elétricos para transportar a corrente eléctrica dos dedos de prata. Nesta modalidade da FIG. 3, as linhas de grade 410 (na direção horizontal na FIG. 3) e os segmentos 420 (na direção vertical na FIG. 3) na primeira região 456 do artigo metálico 400 são eletricamente acoplados ao substrato semicondutor 402, tal como por soldadura, para coletar e distribuir a corrente ao elemento de interconexão ou à interconexão de célula para célula 440. As linhas de grade 410 podem ser perpendiculares à borda da primeira região 456. A interconexão de célula para célula 440 possibilita conexões de célula para célula para um módulo solar criar uma matriz solar. A fabricação de artigo metálico 400 com um metal, tal como cobre, reduz o custo em comparação a uma célula na qual a prata é usada para todos os conduítes elétricos e também pode melhorar a eficiência da célula devido à melhor condutividade.

[0046] A pluralidade de elementos eletroformados pode compreender uma pluralidade de primeiros elementos que intersectam uma pluralidade de segundos elementos. Por exemplo, as linhas de grade 410 e os segmentos 420 da FIG. 3 são mostrados como interseção e aproximadamente perpendiculares entre si; no entanto, em outras modalidades, podem estar em ângulos não perpendiculares entre si. Embora tanto as linhas de grade 410 quanto os segmentos 420 sejam capazes de transportar corrente elétrica, as linhas de grade 410 proveem o percurso de menos resistência à interconexão de célula para célula 440 e funcionariam como os transportadores primários da corrente elétrica. Os segmentos 420 proveem suporte mecânico para o artigo metálico independente 400, tanto em termos de resistência quanto na manutenção de especificações dimensionais da rede. No entanto, os segmentos 420 também podem servir como conduítes elétricos, tal como no fornecimento de redundância se as linhas de grade 410 falharem. Em algumas modalidades, as linhas de grade 410 e segmentos 420 podem ter larguras 412 e 422, respectivamente, que diferem entre si, de modo a otimizar a resistência mecânica ou atingir um fator de preenchimento desejado para a célula. Por exemplo, a largura 412 de linhas de grade 410 pode ser menor do que a largura 422 de segmentos 420, de modo que os segmentos 420 proveem estabilidade mecânica suficiente para o artigo metálico 400, enquanto as linhas de grade 410 são adaptadas para atingir o fator de preenchimento mais alto possível. Em modalidades adicionais, certas linhas de grade 410 podem ter larguras diferentes de outras linhas de grade 410, de modo a abordar a resistência mecânica ou a capacidade elétrica de uma zona particular. O espaçamento das linhas de grade 410 também pode variar dos segmentos 420, ou pode variar entre si em diferentes regiões dentro do artigo metálico 400 para satisfazer os requisitos de condução do dispositivo requeridos. Em algumas modalidades, um espaçamento de malha mais grosso ou mais fino pode ser escolhido com base, por exemplo, nos projetos de dedo de prata da célula, na precisão do processo de impressão em tela de prata ou no tipo de célula sendo utilizada.

[0047] Em outra modalidade, o padrão dos elementos na primeira região 456 para coletar e distribuir a corrente para um elemento de interconexão do artigo metálico 400 pode consistir em linhas de grade (na direção horizontal) e linhas de grade (na direção vertical) que são eletricamente acopladas ao substrato semicondutor 402. As linhas de grade na direção vertical podem diferir dos segmentos 420 na FIG. 3 pelo fato de que as linhas de grade na direção vertical percorrem de um membro de borda 450 do artigo metálico 400 para o outro membro de borda 450 do artigo metálico 400 e são substancialmente perpendiculares às linhas de grade horizontais. As linhas de grade horizontais e as linhas de grade verticais formam uma configuração de malha.

[0048] Outros recursos que podem ser adaptados podem ser projetados no mandril de eletroformação, no qual o artigo metálico é fabricado. Por exemplo, o artigo metálico pode ter linhas de grade de interseção que formam uma configuração de malha sobre a maior parte da primeira região 456 do artigo metálico. As linhas de grade podem ter uma largura que não é uniforme ao longo de seu comprimento. Em algumas modalidades, a largura da linha de grade horizontal é mais larga mais próxima do elemento de interconexão (ou interconexão de célula para célula 440), que é a extremidade de coleta de corrente da célula. Esta largura aumentada acomoda a corrente elétrica mais alta nesta extremidade, à medida que a corrente é reunida pelo artigo metálico através de sua superfície da primeira região 456. Assim, a largura aumentada reduz as perdas resistivas. A altura da linha de grade também pode ser ajustada conforme desejado nas áreas de largura aumentada.

[0049] Além disso, o perfil longitudinal pode ser alterado no formato, além de variar na largura. As linhas de grade horizontais e verticais podem ser configuradas com um padrão não linear que permite que as linhas de grade se expandam longitudinalmente, assim, servindo como um segmento de expansão. Em algumas modalidades, tanto as linhas de grade horizontais quanto verticais podem ter um padrão do tipo onda, como exemplificado pelas linhas de grade 410 e segmentos 420. O padrão de onda pode ser configurado como, por exemplo, uma onda senoidal, ou outro formato ou geometrias. O padrão de onda pode prover comprimento extra entre pontos de solda para permitir que o artigo metálico se expanda e contraia, de tal modo a prover alívio de tensão para diferenças nos coeficientes de expansão térmica (CTE) entre o artigo metálico e o substrato semicondutor ao qual ele é unido. Por exemplo, um cobre tem CTE de cerca de cinco vezes o do silício. Assim, um artigo metálico de cobre soldado a um substrato de silício sofrerá tensão significativa durante as etapas de aquecimento e arrefecimento envolvidas na fabricação do subconjunto em uma célula solar acabada. Em outras modalidades, apenas certas linhas de grade podem ser configuradas como segmentos de expansão. Ainda em modalidades adicionais, apenas uma certa porção de uma única linha de grade pode ser configurada como um segmento de expansão, enquanto o restante do comprimento é linear.

[0050] Na modalidade da FIG. 3, as linhas de grade 410 têm um padrão do tipo onda. Além disso, os segmentos 420 têm um padrão do tipo onda. Perto da interconexão de célula para célula 440, seções horizontais adicionais 430 podem estar presentes. As seções horizontais adicionais 430 proveem capacidade de transporte de corrente adicional. Em outras modalidades, as linhas de grade 410 e os segmentos 420 podem ser lineares ou ser uma combinação de padrão do tipo onda e linear. As linhas de grade 410 e os segmentos 420 também incluem membros de borda 450 e 455, que são configurados para estarem localizados perto do perímetro de uma célula solar. Por exemplo, os membros de borda 450 e 455 podem estar localizados a 13 mm das bordas da célula. Em função de os membros de borda 450 e 455 formarem o perímetro do artigo metálico 400, os membros de borda 450 e 455 podem ser mais largos do que outras linhas de grade 410 e segmentos 420 no interior do artigo metálico 400, para prover suporte estrutural adicional. Os membros de borda 455 são configurados como barramentos de canto na modalidade da FIG. 3, que formam um ângulo a partir do membro de borda principal 450. Ou seja, o membro de borda 450 tem uma mudança na direção do conduíte ao longo do comprimento, de modo a acomodar um formato pseudo-quadrado nesta modalidade. Esta mudança na direção pode ser integralmente formada pelo mandril de eletroformação, e pode incluir adaptar a largura do barramento de canto 455 para melhorar a resistência mecânica e reduzir as perdas resistivas. Barramentos mais largos 450 e 455 no perímetro do artigo metálico 400 também podem melhorar a força de ligação quando ligam o artigo metálico 400 ao substrato semicondutor 402.

[0051] A interconexão de célula para célula 440 está próxima de uma borda do artigo metálico 400. Uma interconexão de célula para célula 440 é integral à primeira região 456. A interconexão de célula para célula 440 está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente da primeira região 456 e acoplar diretamente o artigo metálico 400 a uma célula fotovoltaica vizinha. As FIGs. 4A e 4B são uma vista de perto de uma interconexão de célula para célula de acordo com algumas modalidades. A interconexão de célula para célula 440 inclui uma pluralidade de apêndices eletroformados 460. Cada apêndice 460 tem uma primeira extremidade 462 acoplada a uma borda 464 da primeira região 456 e uma segunda extremidade 466 oposta à primeira extremidade 462 e afastada da borda 464. Isto é, a segunda extremidade 466 é acoplada a uma tira metálica 470 da interconexão de célula para célula 440. Os apêndices 460 estão espaçados entre si. Ao ter os apêndices vizinhos 460 espaçados - isto é, não unidos - o alívio de tensão é melhorado devido à flexão independente e à expansibilidade térmica de cada apêndice.

[0052] Em algumas modalidade, cada apêndice 460 atravessa um percurso não perpendicular entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470. O padrão dos apêndices 460 forma um esboço de um formato de ampulheta ou de pino de boliche composto de superfícies curvadas dentro do plano original da interconexão de célula para célula 440, com pouca ou nenhuma borda ou ângulo agudo ou reto. Outros formatos de apêndices 460 podem ser utilizados, tais como simétricos ou assimétricos; formatos semelhantes a ondas sinusoidais, tais como formato de S, formato de U, formato de W, formato de V, formato de serpentina, formato de serra; formato de L ou outras configurações curvadas ou linearmente curvas. A escolha do formato depende da aplicação em que a célula fotovoltaica deve ser utilizada, tal como a quantidade de flexão mecânica e variação de temperatura à qual a célula será exposta. Por exemplo, um número aumentado ou amplitude de curvas (ou dobras) ao longo do apêndice pode ser escolhido para ambientes de tensão mecânica e térmica mais altos.

[0053] A curvatura dos apêndices 460 pode ser maior na primeira extremidade 462 ou na segunda extremidade 466, em comparação à outra extremidade. Os apêndices 460 podem estar espaçados entre si e o padrão dos apêndices 460 pode ser repetido um após o outro em um padrão de cabeça-a-cauda ou de um modo cabeça a cabeça. Os apêndices 460 podem ter um padrão repetitivo ou não repetitivo através da interconexão de célula para célula 440. Os apêndices 460 possibilitam a conformidade lateral e uma estrutura semelhante à mola para alívio de tensão devido a tensões mecânicas e térmicas.

[0054] As FIGs. 4C-4K representam uma vista parcial da interconexão celular 440 com vários formatos de apêndices de acordo com algumas modalidades. Por exemplo, a FIG. 4C tem um apêndice no formato de W, a FIG. 4D tem um apêndice no formato de L, a FIG. 4E tem um apêndice no formato de V, a FIG. 4F tem um apêndice no formato de U e a FIG. 4G tem um apêndice no formato de serpentina com três curvas no formato de U. As FIGs. 4H e 4I são semelhantes à FIG. 4G, mas com diferentes curvas de amplitude do apêndice do que as mostradas na FIG. 4G. A FIG. 4J tem um apêndice no formato de S e a FIG. 4K tem um apêndice no formato de serpentina com três curvas no formato de S.

[0055] Os desenhos ilustrados nas FIGs. 4C, 4D e 4E mostram dimensões amostrais dos apêndices 460. O apêndice 460 abrange a distância entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470, marcada como uma distância "X" na FIG. 4C. A distância ortogonal X entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470 a ser projetada no artigo metálico 400 dependerá de fatores de fatores como a lacuna entre as células solares quando montadas em um módulo, e a quantidade de flexão que o módulo é projetado para suportar. Por exemplo, a distância X pode ser de 4-10 mm, tal como 6 mm. Em algumas modalidades, o comprimento do apêndice 460, ao longo do percurso do material de apêndice (percurso “Z” na FIG. 4C), é maior que 1,4 vezes a distância X entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470. Em um exemplo em que X é 6 mm, o comprimento do apêndice Z é pelo menos 1,4 x 6 mm = 8,4 mm. Em outras modalidades, o comprimento de apêndice do apêndice 460 é até 3 vezes a distância entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470. Em outras modalidades, o comprimento de apêndice do apêndice 460 é pelo menos 1,5 a 2 vezes a distância X - isto é, a distância entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470.

[0056] Em algumas modalidades, em uma vista em planta, a largura "W" do apêndice 460 pode ser de pelo menos 80 μm a 350 μm. A largura dos apêndices 460 dependerá do número total de apêndices 460 e da capacidade de corrente elétrica da célula fotovoltaica que deve ser transportada pelos apêndices 460. Dependendo do formato do apêndice 460, a largura do apêndice 460 pode variar ao longo do formato. Por exemplo, na FIG. 4E, a largura do apêndice 460 é 190 μm em algumas porções e 300 μm em outras porções, tal como nas seções de raio. Em outras modalidades, em uma vista em planta, a largura do apêndice 460 é constante em toda a parte. Por exemplo, nas FIGs. 4F e 4H, a largura do apêndice 460 é de 200 μm ao longo de todo o formato. Em algumas modalidades, a espessura do apêndice 460 é de pelo menos 90 μm e inferior a 150 μm.

[0057] Um ângulo tangencial do apêndice 460 em relação à borda horizontal 464 da primeira região 456 pode ser calculado e definido como Y na FIG. 4C. Ângulos tangentes maiores podem resultar em um formato do apêndice 460 que permite um assentamento e vedação mais densa dos apêndices 460 próximos uns dos outros. Quanto maior o número de apêndices 460 que podem ser incorporados na interconexão de célula para célula 440, maior é a quantidade possível de fluxo de corrente elétrica entre os artigos metálicos 400 ao minimizar a resistência elétrica. Por exemplo, na FIG. 4C, o ângulo entre qualquer tangente ao apêndice e uma borda horizontal da primeira região é o ângulo Y = 18°; na FIG. 4D, o ângulo Y = 19°; na FIG. 4E, o ângulo Y = 23,2 °. Em algumas modalidades, o ângulo entre a tangente do apêndice 460 e a borda horizontal 464 da primeira região 456 é de pelo menos 12 °. Em outras modalidades, o ângulo é inferior a 75°.

[0058] Os projetos ilustrados nas FIGs. 4F-4K mostram formatos do apêndice 460 com o ângulo tangencial Y sendo muito pequeno, tal como 0 °. Devido à geometria destes formatos, os apêndices 460 não se aninham tão próximos por centímetro, mas podem possibilitar que os apêndices 460 tenham mais flexibilidade, elasticidade e durabilidade devido ao aumento do comprimento de apêndice Z em comparação aos formatos representados nas FIGs. 4C-4E, ao ainda prover propriedades elétricas suficientes. Ao projetar o formato do apêndice 460, há uma compensação entre propriedades mecânicas e elétricas; isto é, flexibilidade/ durabilidade mecânica dos apêndices 460 e vedação densa dos apêndices 460 ao longo da interconexão de célula para célula para possibilitar menos resistência elétrica e mais fluxo de corrente entre o fotovoltaico.

[0059] A utilização de um formato de apêndice particular, tal como aqueles mostrados nas FIGs. 4A-4K, dependerá das especificações para as quais o módulo fotovoltaico está sendo projetado. Por exemplo, a quantidade e a direção da deflexão mecânica e a quantidade de expansão e contração térmicas afetarão o comprimento do apêndice Z que é necessário para acomodar as tensões no artigo metálico 400. Em outro exemplo, a quantidade de tensões de torção em um módulo fotovoltaico pode afetar a escolha do raio usado nas curvas de um apêndice. Em geral, quanto maior a quantidade de expansão e/ou flexão, maior o comprimento do apêndice Z que é desejado para servir como um elemento de mola para acomodar essas tensões. Além disso, quanto maior a capacidade de corrente elétrica do módulo, maior a quantidade de material nos apêndices que é desejada - conforme provido pelo número de apêndices e/ou a largura dos apêndices - para transportar a corrente elétrica.

[0060] As FIGs. 4L-4N mostram a interconexão de célula para célula 440 de acordo com algumas modalidades, mostrando o assentamento de apêndices e características adicionais para melhorar a durabilidade do artigo metálico. A FIG. 4L ilustra um apêndice no formato de W 460 da interconexão de célula para célula 440, em que a FIG. 4M ilustra uma vista aumentada da FIG. 4L. A FIG. 4N ilustra um apêndice no formato de U 460 da interconexão de célula para célula 440. Os apêndices 460 são configurados para aninhar-se com um apêndice 460, encaixando-se pelo menos parcialmente no espaço de outro apêndice 460, maximizando o número de apêndices 460 posicionados em um comprimento, largura ou distância particular. Em algumas modalidades, os apêndices 460 podem ser repetidos pelo menos 8 vezes por centímetro, pelo menos 10 por centímetro ou pelo menos 12 por centímetro. Ao comparar a FIG. 4M à FIG. 4N, os apêndices no formato de W 460 da FIG. 4M são muito mais densamente vedadas por centímetro do que os apêndices no formato de U 460 da FIG. 4N. Por exemplo, os apêndices no formato de W 460 têm um ângulo tangencial Y como discutido na FIG. 4C de aproximadamente 18°, enquanto os apêndices no formato de U 460 têm um ângulo tangencial Y de praticamente 0 °. Com o ângulo tangencial Y sendo muito pequeno, ou menor do que 12°, é difícil assentar os apêndices 460 de forma próxima juntos, como ilustrado ao se comparar a FIG. 4M à FIG. 4N.

[0061] As FIGs. 4L-4N mostram uma característica adicional que pode ser usada para melhorar a durabilidade e a capacidade de fabricação dos artigos metálicos, em que as interconexões de célula para célula 440 têm uma ou mais ligações 474. Cada ligação 474 tem uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma borda 464 da primeira região 456 e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade de ligação e afastada da borda 464 da primeira região 456. A segunda extremidade de ligação é acoplada à tira metálica 470. A ligação 474 é linear e é perpendicular à borda da primeira região 456. Em algumas modalidades, o comprimento do apêndice é superior ao comprimento da ligação 474. Em algumas modalidades, o comprimento da ligação é a distância X - isto é, a distância entre a borda 464 da primeira região 456 e a tira metálica 470.

[0062] Cada ligação 474 tem um gargalo 476 que é afunilado e mais estreito em largura do que a largura da ligação 474, para prover um ponto de ruptura designado para a ligação 474. O gargalo 476 é ilustrado na segunda extremidade de ligação da ligação 474 nestas modalidades, de tal modo que o gargalo afunilado está ao longo de um comprimento da ligação, mas o gargalo 476 pode estar localizado em qualquer local ao longo da ligação 474 como desejado. Em algumas modalidades, em uma vista em planta, a largura da ligação 474 é inferior a 200 μm e o gargalo 476 é inferior a 50 μm. Em uma vista em planta, a largura do gargalo 476 é pelo menos 1,5 vezes mais fina que a largura da ligação 474.

[0063] As ligações 474 proveem estabilidade para o artigo metálico 400, absorvem forças e impedem a ruptura de forças, tais como tensão ou torque, sendo aplicadas aos apêndices 460 durante a fabricação. Por exemplo, quando o artigo metálico 400 é removido de um mandril de eletroformação, normalmente por separação, elevação ou descamação, as ligações 474 proveem estabilidade para o artigo metálico 400 e impedem que a pluralidade de apêndices 460 se estenda ou rompa. O processo de remoção é descrito em algumas modalidades da Patente US N.° 8.916.038. As ligações 474 também proveem estabilidade ao fabricar o artigo metálico usando outros métodos (por exemplo, estampagem), ou ao manusear o artigo metálico independente antes de o artigo ser ligado sobre uma célula solar.

[0064] Referindo-se à FIG. 4M, o gargalo 476 na segunda extremidade da ligação 474 é afunilado e mais estreito do que o resto da ligação 474 e é uma seção mais fraca da interconexão de célula para célula 440 onde a ruptura, caso necessário, é projetada para ocorrer em um padrão controlado. A interconexão de célula para célula 440 é projetada para romper no gargalo 476 da ligação 474 quando uma força é aplicada à interconexão de célula para célula 440. O gargalo 476 da ligação 474 é projetado para romper a uma força que é inferior a uma resistência à ruptura dos apêndices 460. A ligação 474 serve para impedir tensões nos apêndices 460 enquanto o artigo metálico 400 está sendo manuseado durante a fabricação. No entanto, uma vez que o artigo metálico 400 foi montado em um módulo solar, não é necessário que a ligação 474 permaneça intacta, uma vez que os apêndices 460 proveem a região de flexão operacional da interconexão de célula para célula 440. Se ocorrer ruptura nas ligações 474, a condutância elétrica entre os apêndices 460 e a tira metálica 470 será apenas levemente reduzida, uma vez que as ligações 474 são poucas em comparação aos apêndices 460. Por exemplo, a matriz de módulo solar pode ser submetida a choque e vibração durante o transporte ou durante o serviço devido a ciclos térmicos e pode sofrer tensão mecânica. A interconexão de célula para célula 440 com a pluralidade dos apêndices 460 melhora a inflexibilidade ou rigidez natural no plano e fora do plano entre as células solares adjacentes porque os apêndices 460 podem atuar como molas macias e flexíveis que conduzem corrente elétrica e não racham ou quebram durante o transporte, instalação e ciclagem térmica normal.

[0065] As modalidades das FIGs. 4L-4N descrevem duas ligações 474 em uma extremidade da fileira de apêndices 460, duas ligações 474 no meio da fileira e duas ligações 474 em uma extremidade oposta (não mostrada). Outras configurações são possíveis, tais como uma ligação em cada localização, ou uma ou mais ligações 474 em várias localizações ao longo da fileira de apêndices 460, ou apenas uma única ligação 474 para toda a fileira (por exemplo, uma ligação 474 colocada no meio da fileira).

[0066] Em algumas modalidades, a interconexão de célula para célula 440 pode ter uma ou mais barras transversais 478 que se estendem através dos apêndices 460 e conectam um apêndice 460 a um apêndice vizinho 460. Referindo-se às FIGs. 4M e 4N, as barras transversais 478 são posicionadas horizontalmente entre os apêndices 460 e, adicionalmente, entre o apêndice 460 e a ligação 474. Opcionalmente, as barras transversais 478 podem ser posicionadas entre as ligações 474. As barras transversais 478 proveem estabilidade ao artigo metálico 400, de modo a impedir que os apêndices sejam danificados durante a separação do artigo metálico 400 do mandril 100 e possibilitar que os apêndices 460 flexionem e se movam simultaneamente ao ainda preservar a elasticidade global dos apêndices 460. Pode haver uma fileira de barras transversais 478, tal como mostrado na FIG. 4N ou uma pluralidade de fileiras de barras transversais 478, tal como mostrado na FIG. 4M. A colocação das barras transversais 478 em relação aos apêndices pode ser uniforme ou aleatória. Nas modalidades das FIGs. 4M e 4N, as barras transversais 478 são colocadas nos picos das curvas nos apêndices 460, onde é mais provável que ocorram danos devido ao manuseio incorreto.

[0067] O artigo metálico 400, incluindo a primeira região 456 e a interconexão de célula para célula 440, pode ser eletroformado em um mandril eletricamente condutivo e formado por um padrão pré-formado para formar uma peça unitária independente quando separada do mandril eletricamente condutivo. Em algumas modalidades, a interconexão de célula para célula 440 do artigo metálico 400 pode ser formada no plano com a primeira região 456. Em outras modalidades, a interconexão de célula para célula 440 do artigo metálico 400 pode ser manipulada para criar uma curva ou ângulo fora do plano da primeira região 456. As FIGs. 5A-5C representam um método de processamento para o artigo metálico 400 de acordo com algumas modalidades. Por exemplo, a FIG. 5A mostra o artigo metálico 400 incluindo a primeira região 456 e a interconexão de célula para célula 440, colocada em um acessório 468. O acessório 468 pode ser uma prensa de formação que altera o formato de uma peça pela aplicação de pressão, tal como por um mecanismo hidráulico, mecânico ou pneumático. As porções superior e inferior do acessório 468 podem ser pré-formadas com o padrão ou um molde pode ser usado de modo que quando a prensa é fechada, a pressão é aplicada deformando a peça no formato pré- formado. Nas FIGs. 5A-5C, é provida uma curva no formato de S 472 no acessório 468, para formar um formato de curva correspondente na interconexão de célula para célula 440. A FIG. 5B demonstra o acessório 468 na posição fechada aplicando pressão ao artigo metálico 400. A FIG. 5C é o acessório 468 na posição aberta mostrando o novo formato do artigo metálico 400.

[0068] A FIG. 5D representa dois artigos metálicos 400a e 400b, em que 400a está após a formação pelo acessório 468 de acordo com algumas modalidades. O artigo metálico 400a pode ser configurado para uma superfície frontal de uma célula fotovoltaica, enquanto o artigo metálico 400b é para uma superfície traseira. O artigo metálico 400a é acoplado ao artigo metálico 400b através da interconexão de célula para célula 440, onde a curva na direção perpendicular ao plano da célula facilita a conexão de frente para trás. A primeira região 456 do artigo metálico 400 pode compreender um primeiro plano e a interconexão de célula para célula 440 pode compreender uma curva que coloca as segundas extremidades 466 da pluralidade de apêndices eletroformados 460 em um segundo plano diferente do primeiro plano. Em algumas modalidades, a curva pode ser configurada em um ângulo de 5° a 85° em relação ao plano do artigo metálico (vide ângulo N, FIGs. 7A-7B).

[0069] A interconexão de célula para célula 440 está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente e acoplar diretamente o artigo metálico 400 a uma célula fotovoltaica vizinha. Por exemplo, a interconexão de célula para célula 440 pode ser acoplada ao lado frontal da célula fotovoltaica e ao lado traseiro de uma célula fotovoltaica vizinha quando a célula fotovoltaica e a segunda célula fotovoltaica são adjacentes. Isto possibilita que a corrente flua entre o artigo metálico 400 e o segundo artigo metálico. A FIG. 6 ilustra uma vista superior da interconexão de de célula para célula 440 acoplada ao lado frontal de uma célula fotovoltaica e ao lado traseiro de uma célula fotovoltaica vizinha de acordo com algumas modalidades.

[0070] Quando a interconexão de célula para célula 440 está acoplada ao lado frontal da célula fotovoltaica e a parte traseira de uma segunda célula fotovoltaica, o apêndice eletroformado 460 é configurado para se projetar ou se avolumar para fora do plano com a célula fotovoltaica e fora do plano com a segunda célula fotovoltaica. As FIGs. 7A-7C ilustram vistas laterais da interconexão de célula para célula 440 entre duas células fotovoltaicas adjacentes de acordo com algumas modalidades. A FIG. 7A provê uma vista lateral simplificada de células interconectadas montadas dentro de um módulo solar; a FIG. 7B provê uma vista lateral de células solares interconectadas e a FIG. 7C mostra uma vista em perspectiva de artigos metálicos interconectados. Na FIG. 7A, curvas fechadas são evitadas para maximizar o aspecto de alívio de tensão no projeto. As setas K e L indicam as protrusões da interconexão de célula para célula 440, que estão fora do plano com a célula fotovoltaica e fora do plano com a segunda célula fotovoltaica quando montadas entre células fotovoltaicas adjacentes. As setas J e M indicam curvas leves da interconexão de célula para célula 440 antes de acoplar à primeira região 456 do artigo metálico 400. O ângulo N indica um ângulo de curva que pode ser, por exemplo, de 5° a 85°.

[0071] A FIG. 7B é a interconexão de célula para célula 440 de acordo com algumas modalidades. Duas células fotovoltaicas adjacentes, cada uma com uma primeira região 456, estão posicionadas a uma distância P que pode ser, por exemplo, aproximadamente de 1,0 mm a 3,0 mm de distância, ou nesta modalidade, 2,0 mm de distância. Em algumas modalidades, o comprimento dos apêndices 460 é pelo menos 4 vezes a distância de lacuna entre as células fotovoltaicas adjacentes. Por exemplo, em algumas modalidades, se as células fotovoltaicas adjacentes estiverem posicionadas a uma distância P que é 2,0 mm, então, o comprimento dos apêndices 460 é de 4 x 2,0 mm = 8,0 mm. Isto é aplicável quando a primeira região 456 e a interconexão de célula para célula 440 estão localizadas no mesmo plano ou quando a interconexão de célula para célula 440 compreende uma curva que coloca as segundas extremidades 466 da pluralidade de apêndices 460 em um segundo plano diferente do primeiro plano.

[0072] A primeira extremidade 462 do apêndice 460 da interconexão de célula para célula 440 está no plano com a primeira região 456 da primeira célula fotovoltaica. Devido à formação da curva N da interconexão de célula para célula 440 e à montagem da interconexão de célula para célula 440 entre duas células fotovoltaicas adjacentes, uma primeira protrusão indicada pela seta K está verticalmente fora do plano por uma altura Q, tal como aproximadamente de 0,2 mm a 0,4 mm, ou, nesta modalidade, 0,3 mm da primeira região 456a da primeira célula fotovoltaica. A segunda extremidade 466 do apêndice 460 da interconexão de célula para célula 440 está no plano com a primeira região 456b da segunda célula fotovoltaica. A seta L indica uma segunda protrusão da interconexão de célula para célula 440. Neste caso, a segunda protrusão está verticalmente fora do plano em uma altura R, tal como aproximadamente de 0,3 mm a 0,6 mm, ou, nesta modalidade, 0,5 mm da primeira região 456b da segunda célula fotovoltaica. A primeira protrusão e a segunda protrusão podem estar verticalmente fora do plano em diferentes alturas, a fim de maximizar a durabilidade da interconexão.

[0073] A FIG. 7C representa uma vista em perspectiva da interconexão de célula para célula 440 entre dois artigos metálicos adjacentes. A primeira protrusão e a segunda protrusão em cada apêndice 460 da interconexão de célula para célula 440 proveem curvas de alívio de tensão no artigo metálico 400. A flexibilidade da interconexão de célula para célula 440 entre as células fotovoltaicas alivia problemas de ruptura ou deformação durante o transporte, a instalação ou o ciclo térmico normal. Tradicionalmente, três interconexões de barramentos frequentemente causam deformação à célula fotovoltaica devido à sua inflexibilidade natural entre as células.

[0074] Em algumas modalidades, o artigo metálico 400 compreende, adicionalmente, uma tira metálica 470 integral à interconexão de célula para célula 440 e acoplada às segundas extremidades 466 da pluralidade de apêndices eletroformados 460. A tira metálica 470 é configurada para ser acoplada a um lado traseiro da célula fotovoltaica vizinha. A tira metálica 470 da interconexão de célula para célula 440 serve como uma ilha de solda para a parte traseira de uma célula adjacente, enquanto os apêndices 460 servem como condutores elétricos entre as células solares. Observe que o projeto de interconexão de célula para célula 440 possui uma grande área de superfície em comparação à fita de solda convencional, em que três fitas de barramento são usadas. Consequentemente, o projeto da interconexão de célula para célula 440 melhora a eficiência no nível do módulo ao prover baixa resistência em série e mínima queda de tensão. Por exemplo, a largura 432 da interconexão de célula para célula 440 pode ser de 5-10 mm, tal como de 6-8 mm, em comparação a uma largura de 50-100 μm para linhas de grade 410 e segmentos 420.

[0075] O comprimento da interconexão de célula para célula 440 pode aproximar o comprimento da borda de uma célula fotovoltaica, tal como toda a borda de uma célula multicristalina ou o comprimento entre os cantos de uma célula monocristalina. Em outra modalidade, a interconexão de célula para célula 440 pode abranger pelo menos um quarto da borda da primeira região 456 da célula fotovoltaica. Em modalidades adicionais, a interconexão de célula para célula 440 pode abranger porções não consecutivas do comprimento aproximado da borda de uma célula fotovoltaica. Por exemplo, a FIG. 8 ilustra uma vista em perspectiva do artigo metálico 400 como parte da célula fotovoltaica de acordo com algumas modalidades. Nesta modalidade, a interconexão de célula para célula 440 abrange porções não consecutivas 440a e 440b do comprimento da borda de uma célula fotovoltaica. Em modalidades adicionais, a interconexão de célula para célula 440 pode abranger porções não consecutivas ou consecutivas do comprimento total da borda de uma célula fotovoltaica ou do comprimento parcial da borda da célula fotovoltaica. A tira metálica 470 abrange todo o comprimento da célula fotovoltaica. Em outra modalidade, a tira metálica 470 pode abranger o comprimento da interconexão de célula para célula 440. Ao abranger pelo menos um quarto da borda da primeira região 456 da célula fotovoltaica, há uma pluralidade de percursos de corrente entre as células adjacentes no módulo solar, aumentando a redundância em relação às configurações convencionais de três barramentos. Isso alivia o problema de a célula fotovoltaica perder eficiência devido a falhas de interconexão, conforme é comum com configurações de três barramentos.

[0076] A interconexão de célula para célula 440 também pode servir como um auxiliar de fabricação para remover o artigo metálico 400 do mandril de eletroformação. Como discutido neste documento, a interconexão de célula para célula 440 pode ser curvada ou angulada após a eletroformação, de modo a permitir uma conexão de frente para trás entre as células. A interconexão de célula para célula 440 pode ser formada integralmente com as linhas de grade 410 e segmentos 420, o que pode reduzir o custo de fabricação ao eliminar as etapas de junção. Em outras modalidades, a interconexão de célula para célula 440 pode ser formada como uma peça separada e, então, unida à primeira região 456, de modo a permitir a permutabilidade de elementos de interconexão com diferentes projetos de grade.

[0077] A interconexão de célula para célula 440 pode ter uma altura - isto é, uma espessura - que pode ser diferente do resto do artigo metálico 400. A espessura da interconexão de célula para célula 440 pode compreender uma altura que é diferente de uma altura da pluralidade de elementos eletroformados. Em algumas modalidades, por exemplo, a interconexão de célula para célula 440 pode ter uma altura de 80-100 μm, enquanto as linhas de grade 410 podem ter uma espessura ou altura de 100-200 μm, tal como de 100-150 μm. Devido à interconexão de célula para célula 440 prover as conexões mecânicas, assim como elétricas, entre as células em um módulo, a altura pode ser adaptada com uma espessura específica para atender aos requisitos de testes flexíveis especificados. Uma interconexão de célula para célula 440 mais fina pode melhorar a resistência à falha por fadiga - tal como flexão durante o transporte e a exposição a forças ambientais - ao minimizar a perda de tensão ao prover uma grande área de superfície para o fluxo de corrente.

[0078] O artigo metálico com a interconexão de célula para célula descrita neste documento foi submetido a um teste de ciclo de flexão. O teste de ciclo de flexão tensiona a amostra nos eixos x e y, em que x é o comprimento do movimento entre as células e y é a largura do movimento. Os resultados mostraram uma melhora no 'tempo médio para a falha' ou fadiga da interconexão de célula para célula em excesso de 20 vezes maior do que a das amostras de controle de um projeto convencional de três barramentos. Portanto, o artigo metálico com a interconexão de célula para célula com múltiplos apêndices e a curva melhoraram a inflexibilidade ou rigidez natural no plano entre as células solares adjacentes, bem como aumentando o risco de ruptura e deformação das células fotovoltaicas durante o transporte, a instalação e o ciclo térmico normal. A vida útil da célula fotovoltaica e da matriz de módulo solar pode ser aumentada devido a uma redução na vibração e nas tensões entre as células, quando comparada à tecnologia convencional de três barramentos. A matriz de módulo solar pode ser submetida à choque e à vibração durante o transporte ou em serviço devido a ciclos térmicos e pode sofrer tensão mecânica, tal como por vibração causada pelo vento ou ao carregar neve.

[0079] Outros benefícios com este projeto são um aumento na durabilidade da célula fotovoltaica e da matriz de módulo solar em relação ao ciclo térmico durante a operação. O risco de superaquecimento e/ou arqueamento é significativamente reduzido ou eliminado quando comparado aos projetos atuais de três barramentos. É conhecido na técnica que os projetos convencionais de três barramentos superaquecem ou arqueiam devido à falha ou ruptura de interconexões na configuração de três barramentos. Em uma circunstância extrema, se até 1/3 dos apêndices da presente interconexão de célula para célula falhar, o projeto possibilita a redundância e a eficiência de manutenção, pois os apêndices remanescentes ainda podem rotear a energia elétrica produzida para a célula fotovoltaica adjacente e sem um risco de incêndio.

[0080] A FIG. 9 ilustra um módulo 900 de células fotovoltaicas de acordo com algumas modalidades, como seria montado para um módulo. Múltiplas células são mostradas na FIG. 9, embora qualquer número de células - tal como de 36-96 - possa ser utilizado em um módulo, conforme desejado. Cada par de células vizinhas é unido conforme descrito neste documento. No entanto, na modalidade da FIG. 9, algumas células fotovoltaicas podem ser giradas a 90° da célula anterior. Por exemplo, a célula 920 é girada 90° no sentido anti-horário da célula 910 para conectar à célula 930. Assim, os projetos de malha que foram divulgados no interior podem ser projetados com uma simetria que permite várias orientações em uma célula, possibilitando que as células dentro de um módulo sejam conectadas em qualquer sequência, conforme desejado. As múltiplas células fotovoltaicas do módulo 900 são montadas com uma lacuna 960 entre elas. A lacuna 960 permite a flexão do módulo global e também auxilia com o fluxo do material de laminação ao encapsular o módulo acabado.

[0081] A FIG. 10 é um fluxograma 1000 de um método de formação de um componente elétrico para uma célula fotovoltaica usando artigos metálicos de acordo com algumas modalidades conforme descrito acima. Observe que, embora a eletroformação deva ser descrita para a fabricação do artigo metálico, outros métodos são possíveis, tais como decapagem, estampagem, montagem de fios ou usinagem, tal como ao usar um laser ou jato de água. Na etapa 1010, um artigo metálico é eletroformado em um mandril eletricamente condutivo. O mandril eletricamente condutivo tem uma superfície externa compreendendo pelo menos um padrão pré-formado. O artigo metálico compreende uma primeira região tendo uma pluralidade de elementos eletroformados e uma interconexão de célula para célula integral à primeira região. A interconexão de célula para célula tem uma pluralidade de apêndices eletroformados. Em algumas modalidades, o artigo metálico é configurado para servir como um conduíte elétrico dentro de uma célula fotovoltaica. Em certas modalidades, o artigo metálico pode incluir características integrais para possibilitar conexões entre células fotovoltaicas de um módulo solar. Em outras modalidades, as características de interconexão podem ser fabricadas separadamente e unidas ao artigo metálico. Se formadas separadamente, as características de interconexão podem ser formadas, por exemplo, por eletroformação ou estampagem de material de folha. Pelo menos uma porção do artigo metálico eletroformado acabado é criada dentro dos padrões pré-formados.

[0082] O artigo metálico possui uma pluralidade de elementos eletroformados com características personalizadas que podem incluir um ou mais dentre: a) uma largura não uniforme ao longo de um primeiro comprimento de um primeiro elemento, b) uma mudança na direção de conduíte ao longo do primeiro comprimento do primeiro elemento, c) um segmento de expansão ao longo do primeiro comprimento do primeiro elemento, d) uma primeira largura que é diferente de uma segunda largura de um segundo elemento na pluralidade de elementos eletroformados, e) uma primeira altura que é diferente de uma segunda altura do segundo elemento na pluralidade de elementos eletroformados, e f) uma superfície superior que é texturizada. O artigo metálico pode ser configurado para funcionar como linhas de rede elétrica, barramentos, interconexões de célula para célula e ilhas de solda para uma célula fotovoltaica. A interconexão de célula para célula pode incluir uma ligação tendo uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma borda da primeira região, uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e afastada da borda da primeira região e um gargalo afunilado ao longo de um comprimento da ligação. A interconexão de célula para célula também pode incluir uma pluralidade de apêndices. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda da primeira região. Um comprimento de apêndice que é maior que o comprimento da ligação. Os apêndices estão espaçados entre si.

[0083] A etapa 1010 pode incluir o contato da superfície externa do mandril de eletroformação com uma solução compreendendo um sal de um primeiro metal, em que o primeiro metal pode ser, por exemplo, cobre ou níquel. O primeiro metal pode formar todo o artigo metálico, ou pode formar um precursor metálico para camadas de outros metais. Por exemplo, uma solução de um sal compreendendo um segundo metal pode ser revestida sobre o primeiro metal. Em algumas modalidades, o primeiro metal pode ser níquel e o segundo metal pode ser cobre, em que o níquel provê uma barreira para difusão de cobre. Um terceiro metal pode, opcionalmente, ser revestido sobre o segundo metal, tal como o terceiro metal sendo níquel sobre um segundo metal de cobre, o qual foi revestido sobre um primeiro metal de níquel. Nesta estrutura de três camadas, o conduíte de cobre é encapsulado por níquel para prover uma barreira contra a contaminação de cobre em um dispositivo semicondutor. Os parâmetros de processo de eletroformação na etapa 1010 podem ser, por exemplo, correntes que variam de 1 a 3000 amperes por pé quadrado (ASF) e tempos de plaqueamento que variam de, por exemplo, 1 minuto a 200 minutos. Outros metais eletricamente condutivos podem ser aplicados para promover aderência, promover capacidade umectante, servir como uma barreira de difusão ou melhorar contato elétrico, tal como estanho, ligas de estanho, índio, ligas de índio, ligas de bismuto, tungstato de níquel ou tungstato de cobalto-níquel.

[0084] Depois de o artigo metálico ser formado, o artigo metálico com a pluralidade de elementos eletroformados interconectados é separado na etapa 1020 do mandril eletricamente condutivo para se tornar uma peça unitária independente. A pluralidade de elementos eletroformados é configurada para servir como um conduíte elétrico para uma superfície com luz incidente da célula fotovoltaica. A interconexão de célula para célula está configurada para se estender para além da superfície com luz incidente e acoplar diretamente o artigo metálico a uma célula fotovoltaica vizinha. A interconexão de célula para célula inclui uma pluralidade de apêndices eletroformados. Cada apêndice tem uma primeira extremidade acoplada a uma borda da primeira região e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e afastada da borda. Os apêndices estão espaçados entre si.

[0085] A separação pode envolver levantar ou descamar o artigo do mandril, tal como manualmente ou com o auxílio de ferramentas, tais como o manuseio a vácuo. A descamação também pode ser facilitada ao usar o elemento de interconexão - tal como a interconexão de célula para célula 440 da FIG. 3 - como uma alça para iniciar e levantar o artigo metálico. As ligações que são integrais à interconexão de célula para célula, tais como ligações 474, conforme descrito acima, podem ser incluídas para ajudar a evitar danos aos apêndices durante a remoção do artigo metálico do mandril. Em outras modalidades, a remoção pode incluir choque térmico ou mecânico ou energia ultrassônica para auxiliar na liberação da parte fabricada do mandril. Então, o artigo metálico independente está pronto para ser formado em uma célula fotovoltaica ou outro dispositivo semicondutor, ao ligar e acoplar eletricamente o artigo como será descrito abaixo. A transferência do artigo metálico para as várias etapas de fabricação pode ser feita sem a necessidade de um elemento de suporte.

[0086] Na etapa 1030, o artigo metálico é acoplado a um substrato semicondutor, mecânica e eletricamente. A etapa 1030 pode incluir o acoplamento de uma grade frontal ao lado frontal de uma célula semicondutora, e o acoplamento de uma grade traseira ao lado traseiro da célula. O acoplamento pode ser soldadura, tal como soldadura manual ou automatizada. A solda pode ser aplicada em pontos específicos, tais como ilhas de solda de prata que foram impressas na célula. Em algumas modalidades, a solda pode ter sido pré-aplicada em todo ou em parte do artigo metálico, tal como por plaqueamento ou imersão. A solda pré-aplicada pode, então, ser refluída durante o processo de acoplamento da etapa 1030. Em outras modalidades, a solda pode ser uma solda ativa e pode possibilitar a ligação em porções não metalizadas da célula conforme descrito no pedido de patente provisório US 61/868.436, intitulado "Utilização de uma Solda Ativa para Acoplar um Artigo Metálico a uma Célula Fotovoltaica", depositado em 21 de agosto de 2013, de propriedade do cessionário do presente pedido e incorporado por referência neste documento.

[0087] A união do artigo metálico ao semicondutor na etapa 1030 pode utilizar, por exemplo, técnicas ultrassônicas, de infravermelho, de barras quentes ou de processamento térmico rápido. A ligação pode ser executada em uma junta de cada vez, ou uma região da célula, ou toda a célula de uma só vez. O artigo metálico pode incluir segmentos de expansão para reduzir a curvatura ou a ruptura que pode ocorrer a partir das tensões térmicas induzidas durante os processos de ligação.

[0088] A célula semicondutora pode sofrer etapas de processamento adicionais antes ou depois da etapa 1030, tal como aplicar revestimentos antirreflexo. Os revestimentos específicos dependerão do tipo de célula sendo produzida e podem incluir, por exemplo, revestimentos antirreflexo dielétricos, tais como nitretos, ou óxidos condutores transparentes, tais como óxido de índio-estanho.

[0089] As células fotovoltaicas preparadas são, então, conectadas em conjunto na etapa 1040. As interconexões podem ser executadas conforme descrito neste documento, para uma conexão em série de frente para trás. Em outras modalidades, as células podem ser ligadas em paralelo com as conexões frente a frente e de trás para trás.

[0090] Na etapa 1050, uma montagem de módulo é laminada em conjunto. Em algumas modalidades, a montagem pode incluir uma folha de suporte, tal como uma película de fluoreto de polivinila (PVF), com um material de laminação (por exemplo, EVA) colocado sobre a folha de suporte. As células fotovoltaicas são colocadas na folha de EVA e outra folha de EVA em cima das células. Finalmente, uma folha de vidro está sobre a folha de EVA superior. Em outras modalidades, podem ser utilizados materiais diferentes em vez de vidro e EVA para atingir uma flexibilidade, durabilidade e peso desejados para o módulo. Toda a pilha em camadas é colocada em um laminador, onde o calor e o vácuo são aplicados para laminar o conjunto. Para completar o módulo, as conexões elétricas das células são ligadas a uma caixa de junção.

[0091] Pode ser visto que o artigo metálico independente descrito neste documento é aplicável a vários tipos de células e pode ser inserido em diferentes pontos dentro da sequência de fabricação de uma célula solar. Além disso, os conduítes elétricos podem ser utilizados tanto na superfície frontal quanto na superfície traseira de uma célula solar, ou em ambas. O artigo metálico com a interconexão de célula para célula descrito neste documento é adequado para aplicações de módulo solar flexível. Módulos solares flexíveis são convenientes, leves e portáteis. Existem muitas aplicações para painéis solares flexíveis, tais como carregadores de bateria para dispositivos como PDAs, telefones celulares, computadores portáteis e walkie-talkies. Eles também podem ser usados para alimentar equipamentos de acampamento, rádios de comunicação de campo e sistemas de GPS, ou podem ser integrados em tecidos arquitetônicos e telhados metálicos.

[0092] Além disso, embora as modalidades descritas neste documento tenham sido primeiramente descritas em relação a aplicações fotovoltaicas, os métodos e dispositivos também podem ser aplicados a outras aplicações semicondutoras, tais como camadas de redistribuição (RDLs) ou circuitos flexíveis. Além disso, as etapas do fluxograma podem ser executadas em sequências alternativas e podem incluir etapas adicionais não mostradas. Embora as descrições tenham sido descritas para células em tamanho real, elas também podem ser aplicáveis a células de tamanho médio ou com um quarto do tamanho. Por exemplo, o projeto do artigo metálico pode ter um esquema para acomodar a célula com apenas um ou dois cantos chanfrados em vez de todos os quatro cantos serem chanfrados como em um pseudo- quadrado totalmente monocristalino.

[0093] Enquanto o relatório descritivo tem sido descrito detalhadamente no que concerne a modalidades da invenção, perceber-se-á que aqueles versados na técnica, a partir de uma compreensão do que foi exposto, podem facilmente conceber alterações, variações e equivalentes em relação a essas modalidades. Estas e outras modificações e variações para a presente invenção podem ser praticadas por aqueles de competência comum na técnica, sem desviar do escopo da presente invenção, que é mais particularmente estabelecido nas reivindicações emendadas. Ademais, aqueles de competência comum na técnica irão apreciar que a descrição acima é a título de exemplo apenas e não se destina a limitar a invenção.

Claims (16)

1. Artigo metálico (400) para uma célula fotovoltaica caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira região (456) tendo uma pluralidade de elementos que é configurada para servir como um canal elétrico para uma superfície de luz incidente da célula fotovoltaica; e uma interconexão de célula (440) para célula integral com a primeira região (456), estendendo-se além da superfície de luz incidente e diretamente acoplando o artigo metálico (400) a uma célula fotovoltaica próxima, a interconexão de célula (440) para célula compreendendo: uma ligação (474) tendo i) uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma margem da primeira região (456), ii) uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e distante da margem da primeira região (456) e iii) um gargalo cônico (476) ao longo de um comprimento da ligação (474), em que o gargalo cônico (476) é um ponto de ruptura quando uma força é aplicada à interconexão de célula para célula (440); uma pluralidade de apêndices (460), cada apêndice (460) tendo i) uma primeira extremidade (462) acoplada à margem da primeira região (456), ii) uma segunda extremidade (466) oposta à primeira extremidade (462) e distante da margem da primeira região (456), e iii) um comprimento do apêndice (460) que é maior que o comprimento da ligação (474), em que os apêndices (460) são espaçados entre si; e em que o artigo metálico (400) é uma peça livre unitária.

2. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ligação (474) é linear e é perpendicular à margem da primeira região (456).

3. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o apêndice (460) é repetido pelo menos 8 vezes por centímetro, pelo menos 10 por centímetro, ou pelo menos 12 por centímetro.

4. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada apêndice (460) da pluralidade de apêndices (460) tem formato de ampulheta, formato em S, formato em U, formato em W, formato em V, formato de serpentina, formato em serra de dente ou formato em L.

5. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento do apêndice (460) é um comprimento da passagem ao longo do apêndice (460), e o comprimento do apêndice (460) é de 1,4 a 3 vezes o comprimento da ligação (474).

6. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ângulo entre a tangente do apêndice (460) e uma margem horizontal da primeira região (456) tem pelo menos 12°.

7. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma tira metálica (470) integral com a interconexão de célula (440) para célula e acoplada às segundas extremidades (466) da pluralidade de apêndices (460), em que a tira metálica (470) é configurada para ser acoplada a um lado traseiro da célula fotovoltaica próxima.

8. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada apêndice (460) atravessa uma passagem não perpendicular entre a margem da primeira região (456) e a tira metálica (470).

9. Artigo metálico (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a interconexão de célula (440) para célula compreende ainda uma barra cruzada (478) estendendo-se pela pluralidade de apêndices (460) e conectando um apêndice (460) a um apêndice próximo (460).

10. Método para formar um componente elétrico para uma célula fotovoltaica, caracterizado pelo fato de que o método compreende: eletroformação de um artigo metálico (400), tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em um mandril eletricamente condutor (100), em que o mandril eletricamente condutor (100) tem uma superfície externa compreendendo pelo menos um padrão pré-formado, em que o artigo metálico (400) compreende uma primeira região (456) tendo uma pluralidade de elementos eletroformados e uma interconexão de célula (440) para célula integral com a primeira região (456); e separação do artigo metálico (400) do mandril eletricamente condutor (100), em que a pluralidade de elementos eletroformados é interconectada de modo que o artigo metálico (400) forme uma peça livre unitária quando separada do mandril eletricamente condutor (100); em que a pluralidade de elementos eletroformados é configurada para servir como um canal elétrico para uma superfície de luz incidente da célula fotovoltaica; em que a interconexão de célula (440) para célula se estende além da superfície de luz incidente e diretamente acopla o artigo metálico (400) a uma célula fotovoltaica próxima e compreende: uma ligação (474) tendo i) uma primeira extremidade de ligação acoplada a uma margem da primeira região (456), ii) uma segunda extremidade de ligação oposta à primeira extremidade de ligação e distante da margem da primeira região (456) e iii) um gargalo cônico (476) ao longo de um comprimento da ligação (474), em que o gargalo cônico (476) é um ponto de ruptura quando uma força é aplicada à interconexão de célula para célula (440); uma pluralidade de apêndices (460), cada apêndice (460) tendo i) uma primeira extremidade acoplada à margem da primeira região (456), ii) uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e distante da margem da primeira região (456), e1 iii) um comprimento do apêndice (460) que é maior que o comprimento da ligação (474), em que os apêndices (460) são espaçados entre si.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a ligação (474) é linear e é perpendicular à margem da primeira região (456).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o apêndice (460) é repetido pelo menos 8 vezes por centímetro, pelo menos 10 por centímetro, ou pelo menos 12 por centímetro.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada apêndice (460) da pluralidade de apêndices (460) tem formato de ampulheta, formato em S, formato em U, formato em W, formato em V, formato de serpentina, formato em serra de dente ou formato em L.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um ângulo entre a tangente do apêndice (460) e uma margem horizontal da primeira região (456) tem pelo menos 12°.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma tira metálica (470) integral com a interconexão de célula (440) para célula e acoplada às segundas extremidades (466) da pluralidade de apêndices (460), em que a tira metálica (470) é configurada para ser acoplada a um lado traseiro da célula fotovoltaica próxima.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a interconexão de célula (440) para célula compreende ainda uma barra cruzada (478) estendendo-se pela pluralidade de apêndices (460) e conectando um apêndice (460) a um apêndice próximo (460).